WO2019235130A1 - 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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photoelectric conversion
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charge storage
insulating layer
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定榮　正大
村田　賢一
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present disclosure relates to an imaging device, a stacked imaging device, and a solid-state imaging device.
  • 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 characteristic, when using as an image pick-up element in a solid-state image pick-up device, a sub pixel consists of the combination of an on-chip color filter (OCCF) and an image pick-up element, and the sub pixel is arranged two-dimensionally. Thus, 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 (for example, see JP2011-138927A). Further, since no demosaic processing is required, there is an advantage that no false color is generated.
  • OCCF on-chip color filter
  • an image pickup device including a photoelectric conversion unit provided on or above a semiconductor substrate is referred to as a “first type image pickup device” for the sake of convenience, and the photoelectric elements constituting the first type image pickup device.
  • the conversion unit is referred to as a “first type photoelectric conversion unit” for convenience, and the image sensor provided in the semiconductor substrate is referred to as a “second type image sensor” for convenience and constitutes a second type image sensor.
  • the photoelectric conversion unit may be referred to as a “second type photoelectric conversion unit”.
  • FIG. 95 shows an example of the structure of a multilayer imaging device (multilayer solid-state imaging device) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-157816.
  • the third photoelectric conversion unit 331 that is the second type photoelectric conversion unit that configures the third image pickup element 330 that is the second type image pickup element and the second image pickup element 320 in the semiconductor substrate 370.
  • the 2nd photoelectric conversion part 321 is laminated
  • a first photoelectric conversion unit 310 ′ that is a first type photoelectric conversion unit is disposed above the semiconductor substrate 370 (specifically, above the second image sensor 320).
  • the first photoelectric conversion unit 310 ′ includes a first electrode 311, a photoelectric conversion layer 313 made of an organic material, and a second electrode 312.
  • the first photoelectric conversion unit 310 ′ constitutes the first image sensor 310 that is a first type image sensor. To do.
  • a charge storage electrode 314 is provided apart from the first electrode 311, and the photoelectric conversion layer 313 is located above the charge storage electrode 314 with an insulating layer 382 interposed therebetween.
  • 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 321 and the third photoelectric conversion unit 331 are once accumulated in the second photoelectric conversion unit 321 and the third photoelectric conversion unit 331, respectively, and then each of the vertical transistors ( It is transferred to the second floating diffusion layer FD 2 and the third floating diffusion layer FD 3 by the gate portion 322 and the transfer transistor (the gate portion 332 is shown), and further, an external readout circuit (see FIG. (Not shown).
  • These transistors and floating diffusion layers FD 2 and FD 3 are also formed on the semiconductor substrate 370.
  • the first photoelectric conversion unit 310 ′ is also connected to a gate unit 318 of an amplification transistor that converts a charge amount into a voltage via a contact hole unit 361 and a wiring layer 362.
  • the first floating diffusion layer FD 1 constitutes a part of a reset transistor (a gate portion 317 is illustrated).
  • Reference numeral 371 is an element isolation region
  • reference numeral 372 is an oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 370
  • reference numerals 376 and 381 are interlayer insulating layers
  • reference numeral 383 is a protective layer.
  • Reference numeral 390 is an on-chip micro lens. Reference numerals 63, 64, 65, 66, and 81 will be described in the sixth embodiment.
  • the image pickup device disclosed in the above-mentioned patent publication has excellent characteristics, at the time of charge transfer, more reliable transfer of the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 313 to the first electrode 311 is required.
  • an object of the present disclosure is to provide a configuration that enables more reliable transfer of charges accumulated in the photoelectric conversion layer to the first electrode during charge transfer, an imaging element having a structure, and a stack including the imaging element
  • Another object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device including the image pickup device, the image pickup device or the multilayer image pickup device.
  • An image sensor for achieving the above-described object, A first electrode, A charge storage electrode disposed apart from the first electrode; A photoelectric conversion layer formed in contact with the first electrode and above the charge storage electrode via an insulating layer; and A second electrode formed on the photoelectric conversion layer;
  • the portion of the insulating layer located between the charge storage electrode and the photoelectric conversion layer has a first region and a second region, The portion of the insulating layer that occupies the first region consists of the first insulating layer, The portion of the insulating layer that occupies the second region consists of the second insulating layer,
  • the absolute value of the fixed charge of the material constituting the second insulating layer is smaller than the absolute value of the fixed charge of the material constituting the first insulating layer.
  • the image sensor according to the second aspect of the present disclosure for achieving the above-described object, A first electrode, A charge storage electrode disposed apart from the first electrode; A photoelectric conversion layer formed in contact with the first electrode and above the charge storage electrode via an insulating layer; and A second electrode formed on the photoelectric conversion layer; With An insulating material layer is provided between the first electrode and the charge storage electrode, The material constituting the insulating material layer has a polarity different from the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode.
  • the image sensor according to the third aspect of the present disclosure for achieving the above-described object is A first electrode, A charge storage electrode disposed apart from the first electrode; A photoelectric conversion layer formed in contact with the first electrode and above the charge storage electrode via an insulating layer; and A second electrode formed on the photoelectric conversion layer; With An insulating material layer is provided in contact with at least a portion of the portion of the charge storage electrode not facing the first electrode; The material constituting the insulating material layer has the same polarity as the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode.
  • the multilayer image sensor of the present disclosure has at least one image sensor according to the first to third aspects 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 imaging elements according to the first to third aspects of the present disclosure.
  • the solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure for achieving the above object includes a plurality of stacked imaging elements of the present disclosure.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are schematic partial cross-sectional views of the image sensor of the first embodiment and its modification.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an arrangement relationship of the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 1.
  • 3A and 3B are schematic partial cross-sectional views of the image sensor of the second embodiment and its modification
  • FIG. 3C is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of the third embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an arrangement relationship of the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 2.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an arrangement relationship of the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 3.
  • FIG. 6A and 6B are schematic partial cross-sectional views of the image sensor of the fourth embodiment and a modification thereof.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an arrangement relationship of the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 4.
  • FIG. 8A and FIG. 8B are schematic partial cross-sectional views of the image sensor of the fifth embodiment and its modifications.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an arrangement relationship of the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 5 illustrated in FIG. 8A.
  • FIG. 10 schematically illustrates the arrangement relationship of the first electrode, the insulating layer, and the like in a modification of the image sensor of Example 5 illustrated in FIG.
  • FIG. 8B (combination of the image sensor of Example 4 and the image sensor of Example 5).
  • FIG. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a part of the image sensor (two image sensors juxtaposed) according to the sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of one of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 6.
  • FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the image pickup device and the multilayer image pickup device of the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is an equivalent circuit diagram of the image pickup device and the multilayer image pickup device of the sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode that constitute the imaging device of Example 6 and the transistors that constitute the control unit.
  • FIG. 16 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the imaging device of the sixth embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic layout diagram of a modification example (Modification Example 1 of Example 6) of the first electrode and the charge storage electrode constituting the imaging device of Example 6.
  • FIG. 18 is a diagram schematically illustrating a potential state in each part during the operation of the image sensor according to the sixth embodiment.
  • FIGS. 19A, 19B, and 19C are respectively the sixth, tenth, and tenth embodiments for explaining the respective parts of FIG. 18 (the sixth embodiment), FIG. 46 (the tenth embodiment), and FIG. 53 (the eleventh embodiment).
  • FIG. 14 is an equivalent circuit diagram of the image sensor of Example 11 and a multilayer image sensor.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram of the solid-state imaging device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is an equivalent circuit diagram of a modified example (modified example 2 of the sixth example) of the image pickup device and the multilayer image pickup device of the sixth example.
  • FIG. 22 is a schematic arrangement of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit constituting the modification of the image pickup device of the sixth embodiment shown in FIG. 21 (the second modification of the sixth embodiment).
  • FIG. FIG. 23 is a schematic layout diagram of a modified example (modified example 3 of example 6) of the first electrode and the charge storage electrode constituting the imaging device of example 6.
  • FIG. 21 is an equivalent circuit diagram of a modified example (modified example 2 of the sixth example) of the image pickup device and the multilayer image pickup device of the sixth example.
  • FIG. 22 is a schematic arrangement of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit constituting the modification of the image pickup device of the sixth embodiment shown in FIG. 21 (the second modification
  • FIG. 24 is a schematic layout diagram of a modified example (modified example 4 of example 6) of the first electrode and the charge storage electrode constituting the imaging device of example 6.
  • FIG. 25 is a schematic layout diagram of a modified example (modified example 5 of the sixth example) of the first electrode and the charge storage electrode constituting the imaging device of the sixth example.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of a modified example (modified example 6 of example 6) of the imaged element of the sixth example (two imaged elements juxtaposed).
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view of a part of the image sensor (two image sensors juxtaposed) according to the seventh embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic plan view of a part of the image pickup device (2 ⁇ 2 image pickup devices juxtaposed) according to the seventh embodiment.
  • FIG. 29 is a schematic plan view of a part of a modified example (modified example 1 of the seventh embodiment) of the image sensor of the seventh embodiment (2 ⁇ 2 image sensors arranged in parallel).
  • 30A and 30B are schematic plan views of a part of a modified example (modified example 2 of the seventh example) of the imaging element of the seventh example.
  • 31A and 31B are schematic plan views of a part of a modified example (modified example 3 of the seventh example) of the imaging element of the seventh example.
  • 32A and 32B are schematic cross-sectional views of a part of a modified example (modified example 4A and modified example 4B of example 7) of the imaged element of the seventh example (two imaged elements arranged in parallel).
  • 33A and 33B are schematic plan views of a part of a modified example (modified example 4A of the seventh example) of the imaging element of the seventh example.
  • 34A and 34B are schematic plan views of a part of a modified example (modified example 4B of the seventh example) of the imaging element of the seventh example.
  • FIG. 35A and FIG. 35B are schematic plan views of a part of a modified example (modified example 4C of the seventh example) of the imaging element of the seventh example.
  • FIG. 36A and 36B are schematic plan views of a part of a modified example (modified example 4D of the seventh example) of the imaging element of the seventh example.
  • FIG. 37 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor and the multilayer image sensor of Example 8.
  • FIG. 38 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 9.
  • FIG. 39 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 9.
  • FIG. 40 is a schematic partial cross-sectional view of another modified example of the image sensor of the ninth embodiment.
  • FIG. 41 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the image sensor of the ninth embodiment.
  • FIG. 42 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 10.
  • FIG. 43 is an equivalent circuit diagram of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 10.
  • FIG. 44 is an equivalent circuit diagram of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 10.
  • FIG. 45 is a schematic layout diagram of the first electrode, the transfer control electrode, the charge storage electrode, and the transistor that constitutes the control unit that form the image sensor according to the tenth embodiment.
  • FIG. 46 is a diagram schematically illustrating a potential state at each part during the operation of the image sensor of the tenth embodiment.
  • FIG. 47 is a diagram schematically illustrating a potential state in each part during another operation of the imaging element according to the tenth embodiment.
  • FIG. 48 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 tenth embodiment.
  • FIG. 49 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 11.
  • FIG. 50 is an equivalent circuit diagram of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 11.
  • FIG. 51 is an equivalent circuit diagram of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 11.
  • FIG. 52 is a schematic layout diagram of transistors constituting the first electrode and the charge storage electrode constituting the image pickup device of Example 11 and the control unit.
  • FIG. 49 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 11.
  • FIG. 50 is an equivalent circuit diagram of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 11.
  • FIG. 51 is an equivalent circuit diagram of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 11.
  • FIG. 52 is
  • FIG. 53 is a diagram schematically illustrating the state of the potential at each part during the operation of the image sensor according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 54 is a diagram schematically illustrating a state of a potential at each part during another operation (at the time of charge transfer) of the image sensor according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 55 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. 56 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 12.
  • FIG. 57 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 12 is enlarged.
  • FIG. 58 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 twelfth embodiment.
  • FIG. 59 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 13 is enlarged.
  • FIG. 60 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 14.
  • FIG. 61 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 15 and Example 16.
  • 62A and 62B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in Example 16.
  • FIG. 64 is a schematic layout diagram of transistors constituting the first electrode and the charge storage electrode constituting the image pickup device of Example 16 and the control unit.
  • FIG. 65 is a schematic layout diagram of a first electrode and a charge storage electrode constituting a modification of the image sensor of Example 16.
  • FIG. 66 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 17 and Example 16.
  • 67A and 67B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in Example 17.
  • FIG. FIG. 68 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the solid-state imaging device according to the eighteenth embodiment.
  • FIG. 69 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 eighteenth embodiment.
  • FIG. 70 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 eighteenth embodiment.
  • FIG. 71 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 eighteenth embodiment.
  • FIG. 72 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 eighteenth embodiment.
  • FIG. 73 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 eighteenth embodiment.
  • FIG. 74 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the sixth modification of the solid-state imaging device according to the eighteenth embodiment.
  • FIG. 75 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 eighteenth embodiment.
  • FIG. 76 is a schematic plan view of a first electrode and a charge storage electrode segment in an eighth modification of the solid-state imaging device according to the eighteenth embodiment.
  • FIG. 77 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 eighteenth embodiment.
  • 78A, 78B, and 78C are charts illustrating a read driving example in the image sensor block according to the eighteenth embodiment.
  • FIG. 79 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the solid-state imaging device according to the nineteenth embodiment.
  • FIG. 80 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 nineteenth embodiment.
  • FIG. 81 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 nineteenth embodiment.
  • FIG. 82 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 nineteenth embodiment.
  • FIG. 83 is a schematic partial cross-sectional view of another modification of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 6.
  • FIG. 84 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 6.
  • 85A, 85B, and 85C are enlarged schematic partial cross-sectional views of the image sensor of Example 6, the first electrode portion and the like of still another modified example of the multilayer image sensor.
  • FIG. 86 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 6.
  • FIG. 87 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 6.
  • FIG. 88 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 6.
  • FIG. 89 is a schematic partial cross-sectional view of another modification of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 10.
  • FIG. 90 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 6.
  • FIG. 91 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 6.
  • FIG. 92 is a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged in the modification of the imaging element of Example 12.
  • FIG. 93 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 a modification of the image pickup device of Example 13 is enlarged.
  • FIG. 94 is a conceptual diagram of an example in which an electronic device (camera) is used for a solid-state imaging device including an imaging element and a multilayer imaging element of the present disclosure.
  • FIG. 95 is a conceptual diagram of a conventional multilayer imaging device (multilayer solid-state imaging device).
  • Example 1 Image Sensor according to First Aspect of Present Disclosure, Image Sensor according to Aspect 1-A of Present Disclosure
  • Example 2 an image pickup device according to the first-B aspect of the present disclosure
  • Example 3 Image sensor according to the 1st-C aspect of the present disclosure
  • Example 4 Image sensor according to the second aspect of the present disclosure 6).
  • Example 5 (Image sensor according to the third aspect of the present disclosure) 7).
  • Example 6 (stacked imaging device according to the present disclosure and solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure) 8).
  • Example 7 (stacked imaging device according to the present disclosure and solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure) 9.
  • Example 8 (deformation of image sensor of Examples 6 to 7) 10.
  • Example 9 (variation of Examples 6 to 8, solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure) 11.
  • Example 10 (an image sensor provided with a transfer control electrode, a modification of Examples 6 to 9) 12
  • Example 11 (an image sensor provided with a plurality of charge storage electrode segments, a modification of Example 6 to Example 10) 13.
  • Example 12 (Image sensor of first configuration and sixth configuration) 14
  • Example 13 (Image sensor of second configuration and sixth configuration of present disclosure) 15.
  • Example 14 (Image sensor of third configuration) 16.
  • Example 15 (Image sensor of fourth configuration) 17.
  • Example 16 (Image sensor of fifth configuration) 18.
  • Example 17 (Image sensor of sixth configuration) 19.
  • Example 18 Solid-state imaging device having first to second configurations) 20.
  • Example 19 (Modification of Example 18) 21.
  • the imaging device according to the first aspect of the present disclosure, the imaging device according to the first aspect of the present disclosure that constitutes the multilayer imaging device, and the solid-state imaging device according to the first to second aspects of the present disclosure
  • the image pickup device according to the first aspect of the present disclosure that constitutes the above may be collectively referred to as “an image pickup device according to the first aspect of the present disclosure”.
  • the image sensor according to the second aspect of the present disclosure the image sensor according to the second aspect of the present disclosure constituting the multilayer image sensor, and the solid according to the first aspect to the second aspect of the present disclosure
  • the image pickup device according to the second aspect of the present disclosure constituting the image pickup apparatus may be collectively referred to as “an image pickup device according to the second aspect of the present disclosure”.
  • the imaging device according to the third aspect of the present disclosure the imaging device according to the third aspect of the present disclosure that constitutes the multilayer imaging device, and the first to second aspects of the present disclosure
  • the image pickup device according to the third aspect of the present disclosure constituting the solid-state image pickup device may be collectively referred to as “an image pickup device according to the third aspect of the present disclosure”.
  • the second region is located opposite the first electrode;
  • the first region can be configured to be adjacent to the second region.
  • the image sensor and the like according to the first aspect of the present disclosure having such a configuration may be referred to as “an image sensor and the like according to the first-A aspect of the present disclosure” for convenience.
  • the material constituting the first insulating layer has the same polarity as the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode.
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the first insulating layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide
  • the second insulating layer can be made of silicon oxide. And in these cases, it can be set as the form by which the 2nd insulating-layer extension part extended from a 2nd insulating layer is formed between the 1st insulating layer and the photoelectric converting layer.
  • the carrier sent to the first electrode is a hole
  • the first insulating layer is made of silicon oxynitride or silicon nitride
  • the second insulating layer can be made of silicon oxide.
  • the first region is located opposite the first electrode;
  • the second region can be configured to be adjacent to the first region.
  • the image sensor and the like according to the first aspect of the present disclosure having such a configuration may be referred to as “an image sensor and the like according to the first-B aspect of the present disclosure” for convenience.
  • the material constituting the first insulating layer has a polarity different from the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode.
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the first insulating layer is made of silicon oxynitride or silicon nitride
  • the second insulating layer can be made of silicon oxide. And in these cases, it can be set as the form by which the 2nd insulating-layer extension part extended from a 2nd insulating layer is formed between the 1st insulating layer and the photoelectric converting layer.
  • the first insulating layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide
  • the second insulating layer can be made of silicon oxide.
  • the portion of the insulating layer located between the charge storage electrode and the photoelectric conversion layer further has a third region, The first region is located opposite the first electrode; The third region is located adjacent to the first region, The second region is located between the first region and the photoelectric conversion layer, and between the third region and the photoelectric conversion layer, The portion of the insulating layer that occupies the third region consists of the third insulating layer, The absolute value of the fixed charge of the material forming the second insulating layer may be smaller than the absolute value of the fixed charge of the material forming the third insulating layer.
  • the image sensor and the like according to the first aspect of the present disclosure having such a configuration may be referred to as “an image sensor and the like according to the first-C aspect of the present disclosure” for convenience.
  • the material constituting the first insulating layer has a polarity different from the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode
  • the material constituting the third insulating layer can be in the form having the same polarity as the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode.
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the first insulating layer is made of silicon oxynitride or silicon nitride
  • the third insulating layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide
  • the second insulating layer can be made of silicon oxide.
  • the first insulating layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide
  • the third insulating layer is made of silicon oxynitride or silicon nitride
  • the second insulating layer can be made of silicon oxide.
  • the fixed charge can be measured based on CV measurement by the nanoprobe method. That is, a flat band voltage can be obtained from CV measurement, and the fixed charge amount can be evaluated.
  • the image sensor according to the 1st-A aspect of the present disclosure the image sensor according to the 1st-B aspect of the present disclosure, and the 1st-C aspect of the present disclosure.
  • An insulating material layer (sometimes referred to as “first insulating material layer” for convenience) is provided between the first electrode and the charge storage electrode.
  • the material constituting the insulating material layer may have a polarity different from the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode. That is, such an embodiment is a combination of the image sensor and the like according to the first aspect of the present disclosure and the image sensor and the like according to the second aspect of the present disclosure.
  • a second insulating material layer is provided in contact with at least a portion of the portion of the charge storage electrode not facing the first electrode;
  • the material which comprises a 2nd insulating material layer can be made into the form which has the same polarity as the polarity of the carrier produced
  • such an embodiment is a combination of the image sensor and the like according to the first aspect of the present disclosure and the image sensor and the like according to the third aspect of the present disclosure. Furthermore, the image sensor, etc. according to the first aspect of the present disclosure, the image sensor, etc. according to the second aspect of the present disclosure, and the image sensor, etc. according to the third aspect of the present disclosure can be appropriately combined. .
  • the insulating layer can be configured to extend at least partly between the photoelectric conversion layer and the insulating material layer.
  • a second insulating material layer is provided in contact with at least a portion of the portion of the charge storage electrode not facing the first electrode;
  • the material constituting the second insulating material layer can be in the form having the same polarity as the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode.
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the insulating material layer is made of silicon oxynitride or silicon nitride
  • the second insulating material layer can be made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide.
  • the insulating material layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide
  • the second insulating material layer can be made of silicon oxynitride or silicon nitride.
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the insulating material layer may be made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide.
  • the insulating material layer can be made of silicon oxynitride or silicon nitride.
  • the image sensor according to the first to third aspects of the present disclosure including the various preferred embodiments described above, and the image sensor according to the first to third aspects of the present disclosure constituting the stacked image sensor.
  • the imaging elements according to the first to third aspects of the present disclosure that constitute the solid-state imaging device according to the first to second aspects of the present disclosure (hereinafter, these imaging elements are collectively referred to).
  • the imaging element of the present disclosure may be referred to as “aluminum oxide (Al 2 O 3 )”, hafnium oxide (HfO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and oxidation.
  • TiO 2 titanium
  • La 2 O 3 lanthanum oxide
  • Pr 2 O 3 praseodymium oxide
  • CeO 2 cerium oxide
  • Nd neodymium oxide
  • oxidation Romechiumu Pm 2 O 3
  • Sm 2 O 3 samarium oxide
  • Eu 2 O 3 europium oxide
  • Gd 2 O 3 gadolinium oxide
  • Tb 2 O 3 terbium oxide
  • Dy 2 O 3 dysprosium oxide
  • Ho 2 O 3 holmium oxide
  • Tm 2 O 3 thulium oxide
  • Tm 2 O 3 ytterbium oxide
  • lutetium oxide Lu 2 O 3
  • nitriding Hafnium, aluminum nitride, hafnium oxynitride, and aluminum oxynitride can also be used
  • silicon oxide-based material in addition to silicon oxide (SiO x ), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, SOG (spin on glass), low dielectric constant materials (for example, polyaryl ether, cycloperfluorocarbon polymer, and the like) Examples thereof include benzocyclobutene, cyclic fluororesin, polytetrafluoroethylene, fluorinated aryl ether, fluorinated polyimide, amorphous carbon, and organic SOG).
  • silicon oxide-based materials in addition to silicon oxide (SiO x ), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, SOG (spin on glass), low dielectric constant materials (for example, polyaryl ether, cycloperfluorocarbon polymer, and the like) Examples thereof include benzocyclobutene, cyclic fluororesin, polytetrafluoroethylene, fluorinated aryl ether, fluorinated polyimide, amorph
  • polymethyl methacrylate PMMA
  • polyvinylphenol PVP
  • polyvinyl alcohol PVA
  • polyimide polycarbonate
  • PC polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • silane coupling agents such as 3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS), octadecyltrichlorosilane (OTS); novolac-type phenolic resin; fluorine-based resin;
  • organic insulating materials organic polymers exemplified by linear hydrocarbons having a functional group capable of binding to the control electrode at one end, such as dodecyl isocyanate, etc. It is also possible to use the combined viewing.
  • Examples of methods for forming the insulating layer, the first insulating layer, the second insulating layer, and the third insulating layer include various CVD methods, various PVD methods, and ALD methods.
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode and the charge storage electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer,
  • the driving circuit In the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode, the control unit charges accumulated in the photoelectric conversion layer through the first electrode It can be configured to be read out.
  • V 12 ⁇ V 11 and V 22 ⁇ V 21
  • V 12 ⁇ V 11 and V 22 > V 21 It is.
  • charge transfer is performed in a region facing the region of the photoelectric conversion layer located between the adjacent imaging devices via an insulating layer.
  • a control electrode lower charge transfer control electrode
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the second electrode, the charge storage electrode and the charge transfer control electrode are connected to the drive circuit,
  • the driving circuit In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the potential V 13 is applied to the charge transfer control electrodes, charges in the photoelectric conversion layer Accumulated,
  • the driving circuit In the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode, the potential V 23 is applied to the charge transfer control electrodes are accumulated in the photoelectric conversion layer It is possible to adopt a form in which the charged charges are read out to the control unit via the first electrode.
  • the charge transfer control electrode may be formed at the same level as the first electrode or the charge storage electrode, or may be formed at a different level.
  • a charge transfer control electrode (upper charge transfer control electrode) is formed on the region of the photoelectric conversion layer positioned between the adjacent imaging elements. It can be set as a form.
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit; The first electrode, the second electrode, the charge storage electrode and the charge transfer control electrode are connected to the drive circuit, In the charge accumulation period, a potential V 2 ′ is applied from the drive circuit to the second electrode, a potential V 13 ′ is applied to the charge transfer control electrode, and charges are accumulated in the photoelectric conversion layer.
  • the potential V 2 ′′ is applied to the second electrode from the driving circuit
  • the potential V 23 ′′ is applied to the charge transfer control electrode
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer passes through the first electrode. It can also be set as the form read by a control part.
  • V 2 ' ⁇ V 13 ' and V 2 ′′ ⁇ V 23 ′′ When the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode, V 2 ′ ⁇ V 13 ′ and V 2 ′′ ⁇ V 23 ′′ It is.
  • the charge transfer control electrode is formed at the same level as the second electrode.
  • the imaging device and the like of the present disclosure including the preferable embodiments described above may further include a semiconductor substrate, and the photoelectric conversion unit may be disposed above the semiconductor substrate.
  • the first electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and various electrodes are connected to a drive circuit described later.
  • the imaging device including the various preferable embodiments described above is disposed between the first electrode and the charge storage electrode and spaced apart from the first electrode and the charge storage electrode.
  • the transfer control electrode disposed to face the photoelectric conversion layer via the insulating layer in the imaging device or the like according to the first aspect of the present disclosure or the insulating material layer in the imaging element or the like according to the second aspect of the present disclosure. (Charge transfer electrode) may be further provided.
  • the image pickup device or the like of the present disclosure having such a configuration may be referred to as “an image pickup device or the like of the present disclosure including a transfer control electrode” for convenience.
  • the transfer control electrode A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the transfer control electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the potential V 14 is applied to the transfer control electrode, charges in the photoelectric conversion layer Accumulated,
  • the drive circuit applies the potential V 21 to the first electrode, the potential V 22 to the charge storage electrode, the potential V 24 to the transfer control electrode, and accumulates it in the photoelectric conversion layer. It is possible to adopt a form in which the charged charges are read out to the control unit via the first electrode.
  • V 12 ⁇ V 14 and V 22 ⁇ V 24 ⁇ V 21 It is.
  • the charge discharge electrode connected to the photoelectric conversion layer and disposed apart from the first electrode and the charge storage electrode is provided. Furthermore, it can be set as the form provided.
  • the image pickup device or the like of the present disclosure having such a configuration is referred to as “an image pickup device or the like of the present disclosure including a charge discharging electrode” for convenience.
  • the charge discharge electrode may be 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 photoelectric conversion layer extends in the second opening provided in the insulating layer and is connected to the charge discharge electrode.
  • the edge of the top surface of the charge discharging electrode is covered with an insulating layer, The charge discharge electrode is exposed on the bottom surface of the second opening,
  • the surface of the insulating layer in contact with the top surface of the charge discharging electrode is the third surface
  • the surface of the insulating layer in contact with the portion of the photoelectric conversion layer facing the charge storage electrode is the second surface
  • the side surface of the second opening is , And a slope extending 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 potential V 11 is applied to the first electrode from the drive circuit
  • the potential V 12 is applied to the charge storage electrode
  • the potential V 15 is applied to the charge discharge electrode
  • charge is accumulated in the photoelectric conversion layer.
  • the drive circuit applied the potential V 21 to the first electrode, applied the potential V 22 to the charge storage electrode, applied the potential V 25 to the charge discharge electrode, and stored it in the photoelectric conversion layer.
  • the charge can be read out to the control unit via the first electrode.
  • V 15 > V 11 and V 25 ⁇ V 21 When the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode, V 15 ⁇ V 11 and V 25 > V 21 It is.
  • the charge storage electrode may be configured by a plurality of charge storage electrode segments.
  • the image pickup device or the like of the present disclosure in such a form may be referred to as “an image pickup device or the like of the present disclosure including a plurality of charge storage electrode segments” for convenience.
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more.
  • the imaging device or the like of the present disclosure including a plurality of charge storage electrode segments when different potentials are applied to each of the N charge storage electrode segments, When the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, it is applied to the charge storage electrode segment (first photoelectric conversion unit segment) located closest to the first electrode during the charge transfer period.
  • the potential is higher than the potential applied to the charge storage electrode segment (Nth photoelectric conversion unit segment) located farthest from the first electrode, When the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode, it is applied to the charge storage electrode segment (first photoelectric conversion unit segment) located closest to the first electrode during the charge transfer period. The potential can be lower than the potential applied to the charge storage electrode segment (Nth photoelectric conversion segment) located farthest from the first electrode.
  • the charge storage electrode can be larger than 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 second electrode located on the light incident side may be shared by a plurality of imaging elements except when the upper charge transfer control electrode is formed. That is, the second electrode can be a so-called solid electrode.
  • the photoelectric conversion layer can be shared by a plurality of imaging devices. In other words, a single photoelectric conversion layer can be formed in a plurality of imaging elements.
  • the first electrode is an insulating layer (in the imaging device or the like according to the second aspect of the present disclosure, in some cases, an insulating material layer). And a portion that extends in an opening provided in the insulating layer) and is connected to the photoelectric conversion layer.
  • the photoelectric conversion layer can extend in the opening provided in the insulating layer and be connected to the first electrode.
  • the edge of the top surface of the first electrode is covered with an insulating layer,
  • the first electrode is exposed at the bottom of the opening,
  • the side surface of the opening is It is possible to adopt a form having an inclination extending from the first surface toward the second surface, and the side surface of the opening having an inclination extending from the first surface toward the second surface is positioned on the charge storage electrode side. It can be set as a form to do.
  • a form in which another layer is formed between the photoelectric conversion layer and the first electrode for example, a form in which a material layer suitable for charge accumulation is formed between the photoelectric conversion layer and the first electrode). Is included.
  • the semiconductor substrate is provided with at least a floating diffusion layer and an amplification transistor constituting the control unit,
  • the first electrode may 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 amplification 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 imaging devices having the first to sixth configurations described below can be given. That is, in the image sensor of the first configuration to the sixth configuration in the image sensor of the present disclosure including the various preferred embodiments described above,
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment.
  • the materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion segment.
  • the area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. The area may be continuously reduced or may be reduced stepwise.
  • the stacking direction of the charge storage electrode, the insulating layer, and the photoelectric conversion layer is set to the Z direction
  • the direction of separation is the X direction
  • the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion where the charge storage electrode, the insulating layer, and the photoelectric conversion layer are stacked is cut in the YZ virtual plane depends on the distance from the first electrode And change.
  • the change in the cross-sectional area may be a continuous change or a step-like change.
  • N photoelectric conversion layer segments are continuously provided, N insulating layer segments are also provided continuously, and N charge storage electrodes are provided. Segments are also provided continuously.
  • the N photoelectric conversion layer segments are continuously provided.
  • the N insulating layer segments are provided continuously, whereas in the imaging element of the third configuration, the N insulating layer segments are the photoelectric conversion segment. It is provided corresponding to each of.
  • the N charge storage electrode segments are provided corresponding to the photoelectric conversion unit segments, respectively. Yes.
  • the same potential is applied to all of the charge storage electrode segments.
  • different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments in the imaging element of the third configuration.
  • the thickness of the insulating layer segment is defined, or alternatively, the photoelectric conversion layer segment Or 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, 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. Become. As a result, it is possible to prevent afterimages and charge transfer residues.
  • a multilayer image sensor having at least one of the first to sixth image sensors described above can be used.
  • a solid-state imaging device including a plurality of the imaging elements having the first configuration to the sixth configuration described above can be provided.
  • a solid-state imaging device including a plurality of stacked imaging devices each including at least one imaging device having the first to sixth configurations described above is provided. it can.
  • 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 potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode
  • the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode.
  • the potential level may be reversed.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the thickness may be gradually increased or decreased, thereby forming a kind of charge transfer gradient.
  • the charge to be stored is an electron
  • a structure in which the thickness of the insulating layer segment gradually increases may be adopted.
  • the charge to be stored is a hole
  • the thickness of the insulating layer segment is gradually increased.
  • a thinned configuration may be employed. In these cases, when the state of
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion segment to the Nth photoelectric conversion segment.
  • the thickness of the layer segment may gradually increase or decrease, thereby forming a kind of charge transfer gradient.
  • the photoelectric conversion layer segment When the charge to be accumulated is an electron, the photoelectric conversion layer segment has a thickness that gradually increases, and when the charge to be accumulated is a hole, the photoelectric conversion layer segment has a thickness of A configuration in which the thickness gradually decreases may be employed.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment When the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually increased, the charge storage period is reached when V 12 ⁇ V 11 in the charge storage period, and when the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually decreased.
  • the state becomes V 12 ⁇ V 11 in the period an electric field stronger than that of the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment is applied to the nth photoelectric conversion unit segment, and the first photoelectric conversion unit segment The flow of charges to the first electrode can be reliably prevented.
  • 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 established in the charge accumulation period, the nth photoelectric conversion segment is more than the (n + 1) th photoelectric conversion segment. Many charges can be accumulated. Then, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the first photoelectric conversion segment to the first electrode, and the nth number from the (n + 1) th photoelectric conversion segment It is possible to ensure the flow of electric charges to the photoelectric conversion segment.
  • the cross-sectional area of the stacked portion changes depending on the distance from the first electrode, thereby forming a kind of charge transfer gradient.
  • the configuration in which the thickness of the cross section of the laminated portion is constant and the width of the cross section of the laminated portion is reduced as the distance from the first electrode is adopted, as described in the imaging device of the fifth configuration, in the charge accumulation period, when V 12 ⁇ V 11 , the region closer to the first electrode can accumulate more charge than the far region. Therefore, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the charge flow from the region close to the first electrode to the first electrode and the charge flow from the far region to the close region are reliably ensured. Can do.
  • the imaging device of the first configuration if the configuration in which the width of the cross section of the laminated portion is constant and the thickness of the cross section of the laminated portion, specifically, the thickness of the insulating layer segment is gradually increased, is adopted in the imaging device of the first configuration.
  • 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.
  • the solid-state imaging device has a plurality of image sensors of the first configuration to the sixth configuration
  • An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, It can be set as the solid-state imaging device with which the 1st electrode is shared in the some image sensor which comprises an image sensor block.
  • the solid-state imaging device having such a configuration is referred to as a “first configuration solid-state imaging device” for convenience.
  • An image sensor block is composed of a plurality of stacked image sensors, It can be set as the solid-state imaging device with which the 1st electrode is shared in the some laminated type 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 “second configuration solid-state imaging device” for convenience. If the first electrode is shared by 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 the charge from the remaining 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 form.
  • 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).
  • the imaging device of the present disclosure is sensitive to blue light including a photoelectric conversion layer (referred to as a “first type blue photoelectric conversion layer” for convenience) that absorbs blue light (425 nm to 495 nm light).
  • a photoelectric conversion layer referred to as a “first type blue photoelectric conversion layer” for convenience
  • photoelectric conversion layer that absorbs green light light of 495 nm to 570 nm
  • first type green photoelectric conversion layer An image sensor having sensitivity to green light
  • a photoelectric conversion layer that absorbs red light 620 nm to 750 nm light
  • an image sensor having sensitivity to red light referred to as a “first type image sensor for red light” for the sake of convenience.
  • a conventional imaging device that does not include a charge storage electrode and is sensitive to blue light is referred to as a “second type blue light imaging device” for convenience and has sensitivity to green light.
  • the image sensor is referred to as “second type green light image sensor”, and for convenience, the image sensor having sensitivity to red light is referred to as “second type red light image sensor”.
  • the photoelectric conversion layer constituting the blue light imaging element is referred to as a “second type blue photoelectric conversion layer” for convenience, and the photoelectric conversion layer constituting the second type green light imaging element is referred to as “second type” for convenience.
  • the type of green photoelectric conversion layer ” is referred to as a“ second type red photoelectric conversion layer ”for the sake of convenience.
  • the multilayer image sensor of the present disclosure has at least one image sensor (photoelectric conversion element) of the present disclosure.
  • a first type of blue light photoelectric conversion unit, a first type of green light photoelectric conversion unit, and a first type of red light photoelectric conversion unit are stacked in the vertical direction, The first type blue light image sensor, the first type green light image sensor, and the control unit of the first type red light image sensor are provided on the semiconductor substrate.
  • the type of blue light photoelectric conversion unit and the first type of green light photoelectric conversion unit are stacked in the vertical direction, Below these two-layer first-type photoelectric conversion units, a second-type red light photoelectric conversion unit is arranged,
  • the first type blue light image sensor, the first type green light image sensor, and the second type red light image sensor control unit are each provided on a semiconductor substrate, a structure [C] first Below the type of green light photoelectric conversion unit, a second type of blue light photoelectric conversion unit and a second type of red light photoelectric conversion unit are arranged, Each of the control units of the first type green light image sensor, the second type blue light image sensor, and the second type red light image sensor is provided on the semiconductor substrate, and the structure [D] A second type of green light photoelectric conversion unit and a second type of red light photoelectric conversion unit are arranged below the type of blue light photoelectric conversion unit, A configuration and a structure in which each of the control units of the first type blue light image sensor, the second type green light image sensor, and the second type red light image
  • the order 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, the red light photoelectric conversion unit, or the light incident direction.
  • green light photoelectric conversion unit, blue light photoelectric conversion unit, and red light photoelectric conversion unit 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. Moreover, you may provide the 1st type infrared photoelectric conversion part.
  • the photoelectric conversion layer of the first-type infrared photoelectric conversion unit is made of, for example, an organic material, and is the lowest layer of the stacked structure of the first-type image pickup device. It is preferable to arrange it on top.
  • a second type infrared 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) A laminated structure of p-type organic semiconductor layer / n-type organic semiconductor layer. It is composed of a laminated 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.
  • It is comprised from the laminated structure of the mixed layer (bulk heterostructure) of n type organic semiconductor layer / p type organic semiconductor and n type organic semiconductor.
  • (4) It is composed of a mixture (bulk heterostructure) of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor. 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.
  • fullerenes and fullerene derivatives for example, fullerenes such as C60, C70, and C74 (higher fullerenes), endohedral fullerenes) or fullerene derivatives (eg, fullerene fluorides, PCBM fullerene compounds, fullerene multimers, etc.)
  • fullerene derivatives eg, fullerene fluorides, PCBM fullerene compounds, fullerene multimers, etc.
  • 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 that photoelectrically converts light include coumaric acid dye, tris-8-hydroxyquinolinium aluminum (Alq3), melocyanine dye, 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.
  • the photoelectric conversion layer can have a stacked structure of a lower semiconductor layer and an upper photoelectric conversion layer.
  • the lower semiconductor layer By providing the lower semiconductor layer in this way, for example, recombination during charge accumulation can be prevented.
  • the charge transfer efficiency of the charge accumulated in the photoelectric conversion layer to the first electrode can be increased.
  • the charge generated in the photoelectric conversion layer can be temporarily held, and the transfer timing and the like can be controlled. Further, generation of dark current can be suppressed. What is necessary is just to select the material which comprises an upper layer photoelectric converting layer suitably from the various materials which comprise said photoelectric converting layer.
  • a material constituting the lower semiconductor layer a material having a large band gap energy value (for example, a band gap energy value of 3.0 eV or more) and a higher mobility than a material constituting the photoelectric conversion layer Is preferably used.
  • Specific examples include oxide semiconductor materials such as IGZO; transition metal dichalcogenides; silicon carbide; diamond; graphene; carbon nanotubes; condensed polycyclic hydrocarbon compounds and condensed heterocyclic compounds.
  • oxide semiconductor materials such as IGZO; transition metal dichalcogenides; silicon carbide; diamond; graphene; carbon nanotubes; condensed polycyclic hydrocarbon compounds and condensed heterocyclic compounds.
  • the material constituting the lower semiconductor layer when the charge to be accumulated is electrons, a material having an ionization potential larger than the ionization potential of the material constituting the photoelectric conversion layer can be exemplified.
  • the charge is a hole
  • a material having an electron affinity smaller than that of the material constituting the photoelectric conversion layer can be given.
  • the impurity concentration in the material constituting the lower semiconductor layer is preferably 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • the lower semiconductor layer may have a single layer configuration or a multilayer configuration.
  • the material constituting the lower semiconductor layer located above the charge storage electrode may be different from the material constituting the lower semiconductor layer located above the first electrode.
  • a single-plate color solid-state imaging device can be configured by the solid-state imaging device according to the first to second aspects of the present disclosure and the solid-state imaging device having the first to second configurations.
  • the solid-state imaging device including the multilayer imaging element or the solid-state imaging device having the second configuration differs from the solid-state imaging device including the Bayer array imaging element (that is, the color filter).
  • the solid-state imaging device including the Bayer array imaging element that is, the color filter.
  • 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.
  • the organic photoelectric conversion layer itself also functions as a color filter, color separation is possible without providing a color filter.
  • the requirement for the spectral characteristics of blue, green, and red can be alleviated by using a color filter. It is possible and has high mass productivity.
  • an interline array As an array of image pickup elements in the solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure or the solid-state imaging device having the first configuration, in addition to the Bayer array, an interline array, a G stripe RB checkered array, a G stripe RB complete checkered array, a checkered array
  • a complementary color array, a stripe array, an oblique stripe 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 pixel region in which a plurality of image sensors of the present disclosure or the multilayer image sensor of 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 It is composed of areas.
  • the black reference pixel region is usually arranged on the outer periphery of the effective pixel region.
  • the imaging device of the present disclosure including the various preferable modes and configurations described above, light is irradiated, photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer, and holes and electrons are carrier-separated.
  • An electrode from which holes are extracted is an anode
  • an electrode from which electrons are extracted is a cathode.
  • the first electrode constitutes an anode and the second electrode constitutes a cathode
  • the first electrode constitutes a cathode and the second electrode constitutes an anode.
  • the first electrode, the charge storage electrode, the charge transfer control electrode, the transfer control electrode, and the second electrode can be made of a transparent conductive material.
  • the first electrode, the charge storage electrode, the charge transfer control electrode, and the transfer control 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 other electrodes are preferably made of a transparent conductive material from the viewpoint of simplifying the manufacturing process.
  • gold Au
  • silver Ag
  • Cr chromium
  • Ni nickel
  • palladium Pd
  • platinum Pt
  • iron Fe
  • Ir iridium
  • Germanium Ge
  • osmium Os
  • Te tellurium
  • Alkali metals eg Li, Na, K etc.
  • alkaline earth metals eg Mg, Ca etc.
  • Alkali metals eg Li, Na, K etc.
  • alkaline earth metals eg Mg, Ca etc.
  • Alkali metals eg Li, Na, K etc.
  • alkaline earth metals eg Mg, Ca etc.
  • sodium-potassium alloy aluminum-lithium alloy, magnesium-silver alloy, rare earth metals such as indium and ytterbium, and alloys thereof.
  • organic materials such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonic acid [PEDOT / PSS] can be cited as materials constituting the anode and the cathode.
  • these conductive materials may be mixed with a binder (polymer) to form a paste or ink, which may be used as an electrode.
  • a dry method or a wet method can be used as a method for forming the first electrode or the like or the second electrode (anode or cathode).
  • the dry method include a physical vapor deposition method (PVD method) and a chemical vapor deposition method (CVD method).
  • Film formation methods using the principle of the PVD method include vacuum evaporation using resistance heating or high frequency heating, EB (electron beam) evaporation, various sputtering methods (magnetron sputtering, RF-DC coupled bias sputtering, ECR Sputtering method, counter target sputtering method, high-frequency sputtering method), ion plating method, laser ablation method, molecular beam epitaxy method, and laser transfer method.
  • Examples of the CVD method include a plasma CVD method, a thermal CVD method, an organic metal (MO) CVD method, and a photo CVD method.
  • patterning methods include chemical etching such as shadow mask, laser transfer, and photolithography, and physical etching using ultraviolet rays or 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.
  • Inorganic insulating materials exemplified by metal oxide high dielectric insulating materials such as silicon oxide materials; silicon nitride (SiN Y ); aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as materials constituting various interlayer insulating layers and insulating films
  • PMMA Polymethylmethacrylate
  • PVP Polyvinylphenol
  • PVA Polyvinyl alcohol
  • PC Polycarbonate
  • PET Polyethylene terephthalate
  • Silicon oxide-based materials include silicon oxide (SiO x ), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, silicon oxynitride (SiON), SOG (spin-on-glass), low dielectric constant materials (for example, polyaryl ether, cyclohexane) Examples thereof include perfluorocarbon polymer and benzocyclobutene, cyclic fluororesin, polytetrafluoroethylene, fluorinated aryl ether, fluorinated polyimide, amorphous carbon, and organic SOG).
  • 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, tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi 2 , MoSi 2 and other refractory metals and metal silicides, these A laminated structure of layers made of materials (for example, Ti / TiN / W) can be exemplified.
  • a first carrier blocking layer may be provided between the organic photoelectric conversion layer and the first electrode, or a second carrier blocking layer may be provided between the organic photoelectric conversion layer and the second electrode. Further, a first charge injection layer may be provided between the first carrier blocking layer and the first electrode, or a second charge injection layer may be provided between the second carrier blocking layer and the second electrode.
  • an alkali metal such as lithium (Li), sodium (Na), or potassium (K) and its fluoride or oxide
  • an alkaline earth such as magnesium (Mg), calcium (Ca), etc. And the like, and fluorides and oxides thereof.
  • Examples of the method for forming various organic layers include a dry film forming method and a wet film forming method.
  • Dry deposition methods include resistance heating or high frequency heating, vacuum deposition using electron beam heating, flash deposition, plasma deposition, EB deposition, various sputtering methods (bipolar sputtering, direct current sputtering, direct current magnetron sputtering).
  • Method high frequency sputtering method, magnetron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR sputtering method, counter target sputtering method, high frequency sputtering method, ion beam sputtering method), DC (Direct-Current) method, RF method, multi-cathode Method, activation reaction method, 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 Sea method (MBE method).
  • Sea method MBE method
  • 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.
  • Various printing methods stamp method; spray method; air doctor coater method, blade coater method, rod coater method, knife coater method, squeeze coater method, reverse roll coater method, transfer roll coater method, gravure coater method, kiss coater method, cast coater
  • 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.
  • patterning methods include chemical etching such as shadow mask, laser transfer, and photolithography, and physical etching using ultraviolet rays or laser.
  • a planarization technique for various organic layers a laser planarization method, a reflow method, or the like can be used.
  • two or more types of the imaging elements of the first configuration to the sixth configuration such as the imaging elements according to the first to third aspects of the present disclosure including the preferable modes and configurations described above, may be used as desired. Can be combined as appropriate.
  • 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 element, or An imaging element block is constituted by two imaging elements, and one on-chip micro lens can be provided 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 electric charge in the first electrode is discharged out of the system while accumulating the electric charge in the photoelectric conversion layer, and then In all the image sensors, the charges accumulated in the photoelectric conversion layer are transferred to the first electrode at the same time, and after the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode in each image sensor are sequentially read. It can be set as the drive method of the solid-state imaging device which repeats each process.
  • each imaging element has a structure in which light incident from the second electrode side does not enter the first electrode. Since the charge in the first electrode is discharged out of the system while accumulating the charge in the conversion layer, the first electrode can be reliably reset simultaneously in all the imaging elements. Thereafter, in all the image sensors, the charges accumulated in the photoelectric conversion layer are transferred to the first electrode all at once, and after the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode in each image sensor are sequentially read out. Therefore, a so-called global shutter function can be easily realized.
  • Example 1 relates to an imaging device according to the first aspect of the present disclosure. Details of the image sensor will be described in the sixth and subsequent embodiments.
  • FIG. 1A is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 1, and FIG.
  • various image pickup element components positioned below an interlayer insulating layer to be described later may be collectively denoted by reference numeral 91 for convenience.
  • Reference numbers 63, 64, 65, 66, 81 are also described in the sixth embodiment.
  • the imaging device of Example 1 is First electrode 11, A charge storage electrode 14 spaced apart from the first electrode 11; A photoelectric conversion layer 13 formed in contact with the first electrode 11 and above the charge storage electrode 14 via an insulating layer 82; and A second electrode 12 formed on the photoelectric conversion layer 13; It has.
  • the portion of the insulating layer 82 located between the charge storage electrode 14 and the photoelectric conversion layer 13 has a first region 82a 1 and a second region 82a 2 .
  • the portion of the insulating layer that occupies the first region 82a 1 consists of the first insulating layer 82A 1
  • the portion of the insulating layer occupying the second region 82a 2 is composed of the second insulating layer 82A 2
  • the absolute value of the fixed charge of the material forming the second insulating layer 82A 2 is smaller than the absolute value of the fixed charge of the material forming the first insulating layer 82A 1 .
  • the second region 82a 2 is positioned to face the first electrode 11, and the first region 82a 1 is positioned adjacent to the second region 82a 2. Yes. That is, the first area 82a 1 and the second area 82a 2 are located at the same level.
  • the first insulating layer 82A 1 is indicated by a diagonal line from the upper right to the lower left
  • the second insulating layer 82A 2 is indicated by an oblique line from the upper left to the lower right, for only one of the image sensors.
  • the first electrode 11 and the charge storage electrode 14 are also illustrated.
  • the four first image pickup elements are provided with one common first electrode 11 corresponding to the four charge storage electrodes 14.
  • one first electrode 11 may be provided corresponding to one charge storage electrode 14, or one common first electrode 11 corresponding to two charge storage electrodes 14. May be provided. That is, it is only necessary to provide one (common) first electrode 11 corresponding to one or two or more charge storage electrodes 14. The same applies to the following.
  • the second insulating layer 82A 2 is provided between the image sensors.
  • a second insulating layer 82A 2 is also provided between the first electrode 11 and the charge storage electrode 14.
  • the material constituting the first insulating layer 82 ⁇ / b> A 1 has the same polarity as the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer 13 and sent to the first electrode 11. Specifically, carriers are sent to the first electrode 11 is an electron, the first insulating layer 82A 1 are aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, at least one selected from the group consisting of tantalum oxide and titanium oxide It is made of a kind of material (more specifically, for example, aluminum oxide, Al 2 O 3 ), and the second insulating layer 82A 2 is made of silicon oxide (SiO 2 ).
  • the absolute value of the fixed charge of the material forming the second insulating layer is smaller than the absolute value of the fixed charge of the material forming the first insulating layer. Therefore, during charge transfer, the charge transfer state accumulated in the photoelectric conversion layer portion on the first insulating layer and the charge transfer state accumulated in the photoelectric conversion layer portion on the second insulation layer are between As a result of the difference, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer can be more reliably transferred to the first electrode during charge transfer.
  • the image pickup device of the first embodiment during charge accumulation, carriers (electrons) generated in the photoelectric conversion layer 13 are attracted to the charge accumulation electrode 14, but the first region 82 a 1 (first insulation).
  • the layer 82A 1 has the same polarity (specifically, negative polarity) as the polarity of the carrier (specifically, negative polarity) generated in the photoelectric conversion layer 13 and sent to the first electrode 11. Therefore, the carriers (electrons) in the portion of the photoelectric conversion layer 13 positioned on the first region 82a 1 are exposed to the photoelectric conversion layer 13 positioned on the second region 82a 2 (first insulating layer 82A 2 ).
  • the carrier easily accumulates in the portion of the photoelectric conversion layer 13 located on the second region 82a 2 (the portion closer to the first electrode 11). As a result, at the time of charge transfer, the charge stored in the photoelectric conversion layer 13 can be transferred to the first electrode 11 more reliably.
  • the imaging devices of Example 1 or Examples 2 to 5 described later they are arranged apart from the first electrode and arranged to face the photoelectric conversion layer with an insulating layer interposed therebetween. Since the charge storage electrode is provided, when the photoelectric conversion unit is irradiated with light and photoelectric conversion is performed in the photoelectric conversion unit, charges can be stored in the photoelectric conversion layer. Therefore, at the start of exposure, the charge storage portion can be completely depleted and the charge can be erased. 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.
  • FIG. 1B shows a schematic partial cross-sectional view of a modified example of the image sensor of Example 1, and extends from the second insulating layer 82A 2 between the first insulating layer 82A 1 and the photoelectric conversion layer 13.
  • a second insulating layer extending portion 82A 2 ′ is formed.
  • the first region 82a 1 and the second region 82a 2 are located at the same level. That is, immediately below the photoelectric conversion layer 13, the second insulating layer 82A 2 (specifically, SiO 2 having a fixed charge absolute value smaller than the absolute value of the fixed charge of the material constituting the first insulating layer 82A 1 ). ). Accordingly, the insulating layer having excellent characteristics as a whole can be occupied between the photoelectric conversion layer 13 and the charge storage electrode 14.
  • Example 2 is a modification of Example 1, and relates to an image sensor according to the first-B aspect of the present disclosure.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 2 is shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4 schematically shows the positional relationship between the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 2.
  • the first region 82b 1 is positioned to face the first electrode 11, and the second region 82b 2 is positioned adjacent to the first region 82b 1 .
  • the first region 82b 1 and the second region 82b 2 are located at the same level.
  • the first insulating layer 82B 1 is indicated by a diagonal line from the upper right to the lower left
  • the second insulating layer 82B 2 is indicated by an oblique line from the upper left to the lower right.
  • a second insulating layer 82B 2 is provided between the image sensor.
  • a second insulating layer 82 B 2 is also provided between the first electrode 11 and the charge storage electrode 14.
  • the material constituting the first insulating layer 82B 1 is generated in the photoelectric conversion layer 13 and has a polarity (specifically, negative polarity) different from the polarity of the carrier (specifically, negative polarity) sent to the first electrode 11. Has a positive polarity). Specifically, carriers are sent to the first electrode 11 is an electron, the first insulating layer 82B 1, the acid silicon or silicon nitride nitride (more specifically, a silicon nitride, SiN) consists, second The insulating layer 82B 2 is made of silicon oxide (SiO 2 ).
  • the carriers (electrons) generated in the photoelectric conversion layer 13 during charge accumulation are attracted to the charge accumulation electrode 14, but the first region 82 b 1 (first insulating layer 82 B). 1 ) has a polarity different from that of the carrier generated in the photoelectric conversion layer 13 and sent to the first electrode 11. Accordingly, the carriers (electrons) in the portion of the photoelectric conversion layer 13 positioned on the first region 82b 1 (first insulating layer 82B 1 ) are transferred to the portion of the photoelectric conversion layer 13 positioned on the second region 82b 2 .
  • FIG. 3B shows a schematic partial cross-sectional view of a modified example of the image sensor of Example 2, and extends from the second insulating layer 82B 2 between the first insulating layer 82B 1 and the photoelectric conversion layer 13.
  • a second insulating layer extending portion 82B 2 ′ is formed.
  • the first region 82b 1 and the second region 82b 2 are located at the same level. That is, immediately below the photoelectric conversion layer 13, the second insulating layer 82B 2 (specifically, SiO 2 having an absolute value of fixed charge smaller than the absolute value of the fixed charge of the material constituting the first insulating layer 82B 1 ). ). Accordingly, the insulating layer having excellent characteristics as a whole can be occupied between the photoelectric conversion layer 13 and the charge storage electrode 14.
  • Example 3 is also a modification of Example 1, and relates to an image sensor according to the first-C aspect of the present disclosure.
  • a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of Example 3 is shown in FIG. 3C.
  • FIG. 5 schematically shows the arrangement relationship of the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 3.
  • the portion of the insulating layer located between the charge storage electrode 14 and the photoelectric conversion layer 13 further has a third region 82c 3 .
  • the first region 82c 1 is located opposite to the first electrode 11,
  • the third region 82c 3 is located adjacent to the first region 82c 1
  • the second region 82c 2 is located between the first region 82c 1 and the photoelectric conversion layer 13, and between the third region 82c 3 and the photoelectric conversion layer 13,
  • the portion of the insulating layer occupying the third region 82c 3 is composed of the third insulating layer 82C 3 ,
  • the absolute value of the fixed charge of the material forming the second insulating layer 82C 2 is smaller than the absolute value of the fixed charge of the material forming the third insulating layer 82C 3 .
  • the first region 82c 1 and the third region 82c 3 are located at the same level.
  • the first insulating layer 82 ⁇ / b> C 1 is indicated by a diagonal line from the upper right to the lower left
  • the third insulating layer 82 ⁇ / b> C 3 is indicated by an oblique line from the upper left to the lower right for only one of the imaging elements.
  • the second insulating layer 82C 2 is provided.
  • a second insulating layer 82 C 2 is also provided between the first electrode 11 and the charge storage electrode 14.
  • the material constituting the first insulating layer 82C 1 is generated in the photoelectric conversion layer 13 and has a polarity (specifically, negative polarity) different from the polarity of the carrier (specifically, negative polarity) sent to the first electrode 11. Has a positive polarity), and the material constituting the third insulating layer 82C 3 is the same polarity (specifically, as the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer 13 and sent to the first electrode 11). Has a negative polarity).
  • the first insulating layer 82C 1 the acid silicon or silicon nitride nitride (specifically, silicon nitride, SiN) consists, third insulating
  • the layer 82C 3 is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide (specifically, aluminum oxide, Al 2 O 3 ).
  • the insulating layer 82C 2 is made of silicon oxide (SiO 2 ).
  • the carriers (electrons) generated in the photoelectric conversion layer 13 during charge accumulation are attracted to the charge accumulation electrode 14, but the first region 82c 1 (first insulating layer 82C). 1 ) has a polarity different from that of the carrier generated in the photoelectric conversion layer 13 and sent to the first electrode 11, and the third region 82c 3 (first insulating layer 82C 3 ) 13 and has the same polarity as the polarity of the carrier generated and sent to the first electrode 11. Accordingly, the carriers (electrons) in the portion of the photoelectric conversion layer 13 positioned on the third region 82c 3 (third insulating layer 82C 3 ) are positioned on the first region 82c 1 (first insulating layer 82C 1 ).
  • the portion of the photoelectric conversion layer 13 that accumulates, and a large amount of carriers accumulate in the portion of the photoelectric conversion layer 13 (the portion closer to the first electrode 11) located on the first region 82c 1 (first insulating layer 82C 1 ). Is done. As a result, at the time of charge transfer, the charge stored in the photoelectric conversion layer 13 can be transferred to the first electrode 11 more reliably.
  • Example 4 relates to an imaging device according to the second aspect of the present disclosure.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 4 is shown in FIG. 6A.
  • FIG. 7 schematically shows the positional relationship between the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 4.
  • the insulating material layer is hatched to clearly show the insulating material layer.
  • the imaging device of Example 4 is First electrode 11, A charge storage electrode 14 spaced apart from the first electrode 11; A photoelectric conversion layer 13 formed in contact with the first electrode 11 and above the charge storage electrode 14 via an insulating layer 82; and A second electrode 12 formed on the photoelectric conversion layer 13; With An insulating material layer (first insulating material layer) 82D is provided between the first electrode 11 and the charge storage electrode 14, The material constituting the insulating material layer (first insulating material layer) 82 ⁇ / b> D has a polarity (specifically, a negative polarity) different from the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer 13 and sent to the first electrode 11 ( Specifically, it has a positive polarity).
  • the carriers sent to the first electrode 11 are electrons, and the insulating material layer 82D is made of silicon oxynitride or silicon nitride (specifically, silicon nitride, SiN). 82 is made of silicon oxide (SiO 2 ).
  • the thickness of the insulating material layer 82D is the same as the thickness of the charge storage electrode 14, but may be thinner or thicker than the charge storage electrode 14.
  • An insulating layer 82 is preferably formed on the insulating material layer 82D. In other words, the insulating layer 82 is also provided between the imaging element and between the first electrode 11 and the charge storage electrode 14.
  • the material constituting the insulating material layer has a polarity different from that of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode. Therefore, at the time of charge transfer, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer is transferred to the first electrode via the photoelectric conversion layer located above or above the insulating material layer. Can be.
  • the insulating layer 82 extends at least partly between the photoelectric conversion layer 13 and the insulating material layer 82D.
  • an insulating layer 82 is provided between the first electrode 11 and the charge storage electrode 14.
  • an insulating layer 82 is provided in a part between the first electrode 11 and the charge storage electrode 14. It has been. That is, the photoelectric conversion layer 13 is not only in contact with the first electrode 11 but also in contact with a part of the insulating material layer 82D.
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 13 passes through the photoelectric conversion layer 13 positioned above the insulating material layer 82D, and also passes through the insulating material layer 82D to the first. Since it is transferred to the electrode 11, this transfer can be made more reliable.
  • an insulating material layer 82D may be provided adjacent to at least a part of the portion of the charge storage electrode 14 that does not face the first electrode 11.
  • the insulating material layer 82D and the insulating layer 82 may be stacked between the imaging element.
  • the image pickup device of Embodiments 1 to 3 or their modifications can be combined with the image pickup device of Embodiment 4 or its modification.
  • the insulating material layer 82D is provided between the first electrode 11 and the charge storage electrode 14, and the insulating material layer 82D is provided.
  • the constituent material can be formed in the photoelectric conversion layer 13 and have a polarity different from the polarity of the carrier sent to the first electrode 11.
  • Example 5 relates to an imaging device according to the third aspect of the present disclosure.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 4 is shown in FIG. 8A.
  • FIG. 9 schematically shows the positional relationship between the first electrode, the insulating layer, and the like in the image sensor of Example 4.
  • the insulating material layer is hatched in order to clearly show the insulating material layer.
  • the imaging element of Example 5 is First electrode 11, A charge storage electrode 14 spaced apart from the first electrode 11; A photoelectric conversion layer 13 formed in contact with the first electrode 11 and above the charge storage electrode 14 via an insulating layer 82; and A second electrode 12 formed on the photoelectric conversion layer 13; With In order to distinguish from the insulating material layer (insulating material layer (first insulating material layer) 82D in Example 4) in contact with at least a part of the portion of the charge storage electrode 14 not facing the first electrode 11, for convenience, 82E), which may be referred to as a “second insulating material layer”, The material constituting the second insulating material layer 82E is generated in the photoelectric conversion layer 13 and has the same polarity (specifically, negative polarity) as that of the carrier (specifically, negative polarity) sent to the first electrode 11.
  • the carriers sent to the first electrode 11 are electrons, and the second insulating material layer 82E is at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide. (Specifically, aluminum oxide, Al 2 O 3 ).
  • the material constituting the insulating material layer has the same polarity as the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode. Accordingly, it is possible to suppress the flow of charge toward the insulating material layer (second insulating material layer) during charge accumulation or charge transfer, and the first charge accumulated in the photoelectric conversion layer during charge transfer can be suppressed. A more reliable transfer to the electrode is possible.
  • the image pickup device of Embodiments 1 to 3 or a modification thereof can be combined with the image pickup device of Embodiment 5 or a modification thereof. That is, in the imaging devices of Examples 1 to 3 or their modifications, An insulating material layer 82E (second insulating material layer 82E) is provided in contact with at least a part of the portion of the charge storage electrode 14 not facing the first electrode 11, The material constituting the insulating material layer 82E (second insulating material layer 82E) may have the same polarity as the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer 13 and sent to the first electrode 11. it can.
  • the image sensor of the fourth embodiment or a modification thereof can be combined with the image sensor of the fifth embodiment or a modification thereof. That is, in the imaging device of Example 4 or a modification thereof, as shown in FIG. 8B, a schematic partial cross-sectional view is shown, and the arrangement relationship between the first electrode and the insulating layer is schematically shown in FIG.
  • a second insulating material layer 82E is provided in contact with at least a part of the portion of the charge storage electrode 14 not facing the first electrode 11, The material constituting the second insulating material layer 82 ⁇ / b> E can be formed in the photoelectric conversion layer 13 and have the same polarity as the polarity of the carrier sent to the first electrode 11.
  • FIG. 8B a schematic partial cross-sectional view is shown, and the arrangement relationship between the first electrode and the insulating layer is schematically shown in FIG.
  • a second insulating material layer 82E is provided in contact with at least a part of the portion of the charge storage electrode 14 not facing the first electrode 11,
  • the insulating material layer 82D and the second insulating material layer 82E are hatched to clearly show the insulating material layer 82D and the second insulating material layer 82E. Furthermore, Carriers sent to the first electrode 11 are electrons,
  • the insulating material layer 82D is made of silicon oxynitride or silicon nitride,
  • the second insulating material layer 82E can be made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide.
  • Example 6 relates to the multilayer imaging element of the present disclosure and the solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure. That is, the multilayer image pickup device in the sixth embodiment has at least one of the image pickup devices in the first to fifth embodiments or modifications thereof, and the solid-state image pickup device in the sixth embodiment has the same structure as that in the sixth embodiment.
  • FIG. 11 shows a schematic cross-sectional view of a part of the image sensor of the sixth embodiment (two image sensors juxtaposed).
  • FIG. 12 shows a schematic partial cross-sectional view of one of the imaging device and the multilayer imaging device of the sixth embodiment
  • FIGS. 13 and 14 show equivalent circuit diagrams of the imaging device and the multilayer imaging device of the sixth embodiment.
  • FIG. 15 shows a schematic layout of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor that constitutes the control unit that constitute the imaging device of Example 6. Furthermore, schematic arrangement diagrams of the first electrode and the charge storage electrode constituting the image pickup device of the sixth embodiment are shown in FIGS. 16 and 17, and the potential of each part during the operation of the image pickup device of the sixth embodiment is shown.
  • FIG. 19 schematically shows the state
  • FIG. 19A shows an equivalent circuit diagram of the image pickup device of Example 6 and the stacked image pickup device for explaining each part of FIG. 18, and the concept of the solid-state image pickup device of Example 6 The figure is shown in FIG.
  • the image sensor of the sixth embodiment (for example, an image sensor for green light described later) or the image sensor of the seventh embodiment described later includes the first electrode 11 and the photoelectric sensor.
  • the photoelectric conversion unit is formed by laminating the conversion layer 13 and the second electrode 12, and the photoelectric conversion unit is further arranged to be separated from the first electrode 11 and through the insulating layer 82. 13 is provided with a charge storage electrode 14 disposed to face 13.
  • one charge storage electrode 14 is provided corresponding to one first electrode 11 in one image sensor.
  • the two first image pickup elements are provided with one common first electrode 11 corresponding to the two charge storage electrodes 14. Yes.
  • a schematic cross-sectional view of a part of the image pickup element (two image pickup elements juxtaposed) in Example 6 shown in FIG. 11 corresponds to FIG.
  • the second electrode 12 positioned on the light incident side is shared by a plurality of image sensors except for the image sensor of Example 7 described later. That is, the second electrode 12 is a so-called solid electrode.
  • the photoelectric conversion layer 13 is shared by a plurality of image sensors. That is, one photoelectric conversion layer 13 is formed in a plurality of image sensors.
  • the laminated image sensor of Example 6 includes at least one image sensor of Example 6 or an image sensor of Example 7 to be described later, and in Example 6, the image sensor of Example 6 or of Example 7 to be described later. It has one image sensor.
  • the solid-state imaging device according to the sixth embodiment includes a plurality of stacked imaging devices that are the imaging devices according to the sixth embodiment or the seventh embodiment described later.
  • the imaging device of Example 6 a region facing with the insulating layer 82 (a region -B of the photoelectric conversion layer) 13 B region of the photoelectric conversion layer 13 located between the adjacent image pickup device
  • the charge transfer control electrode 21 is formed.
  • the charge transfer control electrode 21 is formed under 82 B.
  • the charge transfer control electrode 21 is provided apart from the charge storage electrode 14.
  • the charge transfer control electrode 21 is provided so as to surround the charge storage electrode 14 and be separated from the charge storage electrode 14, and the charge transfer control electrode 21 is interposed via the insulating layer 82.
  • the photoelectric conversion layer is disposed to face the region -B (13 B ).
  • the charge transfer control electrode 21 is not shown, but the charge transfer control electrode 21 is formed in the direction of the arrow “A”.
  • the charge transfer control electrode 21 is shared by the image sensors arranged in the paper plane of FIG. 15 in the left-right direction, and is shared by the pair of image sensors arranged in the paper plane of FIG.
  • FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of an image pickup device having the basic structure of the present disclosure, and FIGS. 37, 38, 39, 40, 41, 42, 49, 56, and 57. 59, 60, 61, 66, 83, 84, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, and 93 are shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of various modifications of the image pickup device having the basic structure of the first region 82a 1 , 82b 1 , 82c 1 , second region 82a 2 , 82b 2 , 82c 2 , third region, 82c 3 , first insulating layers 82A 1 , 82B 1 , 82C 1 , second insulating layers 82A 2 , 82B 2 , 82C 2 , second insulating layer extending portions 82A 2 ′, 82B 2 ′, third insulating layer 82C 3 , Insulating material layer (first insulating material layer) 82D, insulating material layer (second insulating material layer) 82E, charge transfer control electrode 21, etc. Illustration is omitted, collectively, are indicated by reference numeral 82.
  • a semiconductor substrate (more specifically, a silicon semiconductor layer) 70 is further provided, 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 11 and the second electrode 12 are connected. Here, 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 11 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 the other 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 select 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 imaging element and the multilayer imaging element of Example 6 are a back-illuminated imaging element and a multilayer imaging element, and are provided with a first type green photoelectric conversion layer that absorbs green light.
  • first image sensor Sensitive to blue light having a first type of image sensor for green light (hereinafter referred to as “first image sensor”) of Example 6 and a second type blue photoelectric conversion layer that absorbs blue light.
  • a second type of conventional blue-light image pickup device hereinafter referred to as “second image pickup device” having a second type of red light having a second type red photoelectric conversion layer that absorbs red light and having sensitivity to red light.
  • third image pickup element It has a structure in which three image pickup elements of a conventional type of red light image pickup element (hereinafter referred to as “third image pickup element”) are stacked.
  • the image sensor for red light (third image sensor) and the image sensor for blue light (second image sensor) are provided in the semiconductor substrate 70, and the second image sensor is more suitable than the third image sensor. Is also located on the light incident side.
  • the green light image sensor (first image sensor) is provided above the blue light image sensor (second image sensor).
  • One pixel is constituted by the laminated structure of the first image sensor, the second image sensor, and the third image sensor. No color filter is provided.
  • the first electrode 11 and the charge storage electrode 14 are formed on the interlayer insulating layer 81 so as to be separated from each other. Further, the charge transfer control electrode 21 is formed on the interlayer insulating layer 81 so as to be separated from the charge storage electrode 14.
  • the interlayer insulating layer 81, the charge storage electrode 14 and the charge transfer control electrode 21 are covered with an insulating layer 82.
  • the photoelectric conversion layer 13 is formed on the insulating layer 82, and the second electrode 12 is formed on the photoelectric conversion layer 13.
  • a protective layer 83 is formed on the entire surface including the second electrode 12, and an on-chip micro lens 90 is provided on the protective layer 83.
  • the first electrode 11, the charge storage electrode 14, the charge transfer control electrode 21, and the second electrode 12 are composed of transparent electrodes made of, for example, ITO (work function: about 4.4 eV).
  • the photoelectric conversion layer 13 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). Further, the photoelectric conversion layer 13 may further include a material layer suitable for charge accumulation. That is, a material layer suitable for charge accumulation may be further formed between the photoelectric conversion layer 13 and the first electrode 11 (for example, in the connection portion 67).
  • the interlayer insulating layer 81, the insulating layer 82, and the protective layer 83 are made of a known insulating material (for example, SiO 2 or SiN).
  • the photoelectric conversion layer 13 and the first electrode 11 are connected by a connection portion 67 provided in the insulating layer 82.
  • the photoelectric conversion layer 13 extends in the connection portion 67. That is, the photoelectric conversion layer 13 extends through the opening 84 provided in the insulating layer 82 and is connected to the first electrode 11.
  • the charge storage electrode 14 is connected to a drive circuit. Specifically, the charge storage electrode 14 is connected to a vertical drive circuit 112 that constitutes a drive circuit via a connection hole 66, a pad portion 64, and a wiring V OA provided in the interlayer insulating layer 81. .
  • the charge transfer control electrode 21 is also connected to the drive circuit. Specifically, the charge transfer control electrode 21, connection holes 23 provided in the interlayer insulating layer 81, via the pad 22 and the wiring V OB, and is connected to the vertical drive circuit 112 included in the driver circuit . More specifically, the charge transfer control electrode 21 is formed in a region facing the region -B (13 B ) of the photoelectric conversion layer 13 via the insulating layer 82 (insulating layer region -B (82 B )). ing. In other words, charge transfer control is performed under the portion 82 B of the insulating layer 82 in a region (region-b) sandwiched between the charge storage electrode 14 and the charge storage electrode 14 constituting each of the adjacent imaging devices. An electrode 21 is formed.
  • the charge transfer control electrode 21 is provided apart from the charge storage electrode 14. Alternatively, in other words, the charge transfer control electrode 21 surrounds the charge storage electrode 14 and is provided apart from the charge storage electrode 14, and the charge transfer control electrode 21 is interposed via the insulating layer 82.
  • the photoelectric conversion layer 13 is disposed so as to face the region -B (13 B ).
  • the size of the charge storage electrode 14 is larger than that of the first electrode 11.
  • 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 imaging element 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 11 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 11 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). It is connected to VSL 1 (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 image pickup 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 image pickup device are further provided on the first surface side of the semiconductor substrate 70. Yes.
  • the reset transistor TR2 rst is composed of a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate of the reset transistor TR2 rst is connected to the reset line RST 2, one source / drain region of the reset transistor TR2 rst is connected to the power supply V DD, the other source / drain region, the second floating diffusion layer 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 . It is connected.
  • the third image sensor includes an n-type semiconductor region 43 provided on the semiconductor substrate 70 as a photoelectric conversion layer.
  • the gate portion 46 of the transfer transistor TR3 trs is connected to the transfer gate line TG 3.
  • a third floating diffusion layer FD 3 is provided in the region 46C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the gate portion 46 of the transfer transistor TR3 trs .
  • the 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 portion of the reset transistor TR3 rst is connected to the reset line RST 3
  • one source / drain region of the reset transistor TR3 rst is connected to the power supply V DD
  • the other source / drain region is 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 . It is connected.
  • 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 61 inside the semiconductor substrate 70 is to be formed from the p + layer 73.
  • a 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.
  • an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film, a zirconium oxide (ZrO 2 ) film, a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film, a titanium oxide (TiO 2 ) film, and a lanthanum oxide (La 2) O 3 ) film praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ) film, cerium oxide (CeO 2 ) film, neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) film, promethium oxide (Pm 2 O 3 ) film, samarium oxide (Sm 2 O 3) ) Film, europium oxide (Eu 2 O 3 ) film, gadolinium oxide ((Gd 2 O 3 ) film, terbium oxide (Tb 2 O 3 ) film, dysprosium oxide (Dy 2 O 3
  • the imaging device of Example 6 is provided on the semiconductor substrate 70 and further includes a control unit having a drive circuit.
  • the first electrode 11, the second electrode 12, the charge storage electrode 14, and the charge transfer control electrode 21 are Connected to the drive circuit.
  • the potential of the first electrode 11 was made higher than the potential of the second electrode 12. That is, for example, the first electrode 11 is set to a positive potential, the second electrode 12 is set to a negative potential, and electrons generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 13 are read out to the floating diffusion layer.
  • the first electrode 11 is set to a positive potential
  • the second electrode 12 is set to a negative potential
  • electrons generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 13 are read out to the floating diffusion layer.
  • the second electrode 12 is set to a positive potential, and holes generated based on photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 13 are read out to the floating diffusion layer, the following What is necessary is just to reverse the potential level described.
  • FIGS. 46 and 47 in Example 10 described later and FIGS. 53 and 54 in Example 11 are as follows.
  • 19A, FIG. 19B and FIG. 19C are the sixth and tenth embodiments for explaining the respective parts of FIG. 18 (Embodiment 6), FIG. 46 (Embodiment 10) and FIG. 53 (Embodiment 11).
  • it is an equivalent circuit schematic of the image sensor of Example 11 and a multilayer image sensor.
  • P A The potential P at the point P A of the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the region located between the charge storage electrode 14 or the transfer control electrode (charge transfer electrode) 15 and the first electrode 11.
  • B Potential P C at the point P B in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge transfer control electrode 21...
  • the potential V 11 is applied to the first electrode 11
  • the potential V 12 is applied to the charge storage electrode 14
  • the potential V 13 is applied to the charge transfer control electrode 21.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 13 by the light incident on the photoelectric conversion layer 13.
  • the holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 12 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 ⁇ V 11 since the potential of the first electrode 11 is made higher than the potential of the second electrode 12, that is, for example, when a positive potential is applied to the first electrode 11 and a negative potential is applied to the second electrode 12. Therefore, V 12 ⁇ V 11 , preferably V 12 > V 11 and V 12 > V 13 .
  • a reset operation is performed in the later stage of the charge accumulation period. As a result, the potential of the first floating diffusion layer FD 1 is reset, and the potential of the first floating diffusion layer FD 1 becomes the power supply potential V DD .
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 11, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 14, the potential V 23 is applied to the charge transfer control electrode 21.
  • V 21> V 22> V 23 it is assumed that V 21> V 22> V 23 .
  • V 22 > V 23 electrons generated in the photoelectric conversion layer 13 do not move toward the charge transfer control electrode 21. That is, it is possible to suppress the charge generated by the photoelectric conversion from flowing into the adjacent image sensor.
  • a series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer of the second image sensor and the third image sensor is the same as a conventional series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • the reset noise of the first floating diffusion layer FD 1 can be removed by a correlated double sampling (CDS) process as in the prior art.
  • CDS correlated double sampling
  • the charge storage is arranged so as to be separated from the first electrode and opposed to the photoelectric conversion layer via the insulating layer. Therefore, when the photoelectric conversion unit is irradiated with light, and photoelectric conversion is performed in the photoelectric conversion unit, a kind of capacitor is formed by the photoelectric conversion layer, the insulating layer, and the charge storage electrode. Charges can be stored in the layer. Therefore, at the start of exposure, the charge storage portion can be completely depleted and the charge can be erased. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the kTC noise increases, the random noise deteriorates, and the captured image quality is degraded. Further, since all the pixels can be reset at once, a so-called global shutter function can be realized.
  • the absolute potential applied to the portion of the photoelectric conversion layer facing the charge storage electrode is absolute. Since the value is larger than the absolute value of the potential applied to the region -B of the photoelectric conversion layer, the charge generated by the photoelectric conversion is strongly attracted to the portion of the photoelectric conversion layer facing the charge storage electrode. As a result, it is possible to suppress the charge generated by the photoelectric conversion from flowing into the adjacent image sensor, so that quality of the captured video (image) does not occur.
  • the charge transfer control electrode is formed in the region facing the photoelectric conversion layer region -B through the insulating layer, the photoelectric conversion layer region -B located above the charge transfer control electrode is formed.
  • the electric field and potential can be controlled.
  • the charge generated by the photoelectric conversion can be prevented from flowing into the adjacent image sensor by the charge transfer control electrode, so that the quality of the captured image (image) does not occur.
  • FIG. 20 shows a conceptual diagram of the solid-state imaging device of the sixth 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 other circuit configurations (for example, various circuits used in conventional CCD solid-state imaging devices and CMOS solid-state imaging devices). It goes without saying that it can be configured.
  • 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. 21 shows an equivalent circuit diagram of a modification of the imaging device of the sixth embodiment and the stacked imaging device (variation 2 of the sixth embodiment), and a modification of the imaging device of the sixth embodiment (variation 2 of the sixth embodiment).
  • the other source / drain region 51B of the reset transistor TR1 rst is connected to the power source V as shown in FIG. Instead of connecting to DD , it may be grounded.
  • the image pickup device and the multilayer image pickup device of Example 6 can be manufactured by the following method, for example. That is, first, an SOI substrate is prepared. Then, a first silicon layer is formed on the surface of the SOI substrate based on an epitaxial growth method, and a p + layer 73 and an n-type semiconductor region 41 are formed on the first silicon layer. Next, a second silicon layer is formed on the first silicon layer based on an epitaxial growth method, and an element isolation region 71, an oxide film 72, a p + layer 42, an n-type semiconductor region 43, and a p + layer are formed on the second silicon layer. 44 is formed.
  • various transistors constituting the image sensor control unit 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 film 75, and the contact hole portion 61 are formed. Further, the pad portion 63, 64, 22, interlayer insulating layer 81, connection holes 65, 66, 23, first electrode 11, charge storage electrode 14, charge transfer control electrode 21, insulating layer 82 (first regions 82a 1 , 82b 1 , 82c 1 , the second region 82a 2, 82b 2, 82c 2 , third region, 82c 3, the first insulating layer 82A 1, 82B 1, 82C 1 , second insulating layer 82A 2, 82B 2, 82C 2 , the second insulating layer extending The existing portions 82A 2 ′ and 82B 2 ′, the third insulating layer 82C 3 , the insulating material layer (first insulating material layer) 82D, and the insulating material layer (second insulating material layer)
  • FIG. 23 (Modification 3 of Embodiment 6) and FIG. 24 (Modification of Embodiment 6) are schematic arrangement views of another modification of the first electrode and the charge storage electrode constituting the imaging device of Embodiment 6.
  • Example 4 and FIG. 25 (Modification 5 of Example 6) in the examples shown in these drawings, one common image sensor corresponds to four charge storage electrodes 14 in four image sensors. Two first electrodes 11 are provided.
  • the charge transfer control electrode is provided below the portion 82 B of the insulating layer 82 in the region (region-b) sandwiched between the charge storage electrode 14 and the charge storage electrode 14. 21 is formed.
  • FIG. 23 Modification 3 of Embodiment 6
  • FIG. 24 Modification of Embodiment 6
  • the charge transfer control electrode 21 is formed under the insulating layer 82 in the region surrounded by the four charge storage electrodes 14.
  • the example shown in FIG. 25 is a combination of the examples shown in FIGS. Note that the examples shown in FIGS. 23, 24 and 25 are also solid-state imaging devices having the first configuration and the second configuration.
  • FIG. 26 shows a schematic cross-sectional view of a part of a modified example (modified example 6 of example 6) of the image pickup device of Example 6 (two image pickup devices juxtaposed).
  • a laminated structure of the lower semiconductor layer 13 DN and the upper photoelectric conversion layer 13 UP can be formed.
  • the upper photoelectric conversion layer 13 UP and the lower semiconductor layer 13 DN are shared by a plurality of image sensors. That is, a single upper photoelectric conversion layer 13 UP and lower semiconductor layer 13 DN are formed in a plurality of imaging devices.
  • the lower semiconductor layer 13 DN in this way, for example, recombination during charge accumulation can be prevented.
  • the charge transfer efficiency of the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 13 to the first electrode 11 can be increased.
  • the material constituting the upper photoelectric conversion layer 13 UP may be appropriately selected from various materials constituting the photoelectric conversion layer 13.
  • the material constituting the lower semiconductor layer 13 DN has a large bandgap energy value (for example, a bandgap energy value of 3.0 eV or more) and higher mobility than the material constituting the photoelectric conversion layer. It is preferable to use an oxide semiconductor material such as IGZO, for example.
  • the impurity concentration in the material constituting the lower semiconductor layer is preferably 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • the description has been given based on the form in which the charge transfer control electrode 21 is formed.
  • the formation of the charge transfer control electrode 21 is not essential, and in some cases, the charge transfer control electrode 21 is formed.
  • the formation of can be omitted.
  • Example 7 also relates to the multilayer imaging element of the present disclosure and the solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure. That is, the multilayer image pickup device in the seventh embodiment has at least one of the image pickup devices in the first to fifth embodiments or modifications thereof, and the solid-state image pickup device in the seventh embodiment has the same structure as that in the sixth embodiment.
  • FIG. 27 shows a schematic cross-sectional view of a part of the image sensor of the seventh embodiment (two image sensors juxtaposed), and a schematic diagram of a part of the image sensor of the seventh embodiment (2 ⁇ 2 image sensors juxtaposed).
  • a typical plan view is shown in FIGS.
  • a charge transfer control electrode 24 is formed on the region 13 B of the photoelectric conversion layer 13 positioned between the adjacent image pickup devices instead of forming the second electrode 12. ing.
  • the charge transfer control electrode 24 is provided apart from the second electrode 12.
  • the second electrode 12 is provided for each image sensor, and the charge transfer control electrode 24 surrounds at least a part of the second electrode 12 and is separated from the second electrode 12 to be separated from the photoelectric conversion layer 13.
  • the charge transfer control electrode 24 is formed at the same level as the second electrode 12.
  • one charge storage electrode 14 is provided corresponding to one first electrode 11 in one image pickup device.
  • two common image sensors are provided with one common first electrode 11 corresponding to two charge storage electrodes 14. Yes.
  • a schematic cross-sectional view of a part of the image sensor of the seventh embodiment shown in FIG. 27 (two image sensors arranged in parallel) corresponds to FIG.
  • the second electrodes 12 positioned on the light incident side are shared by the image pickup devices arranged in the left and right directions on the paper surface of FIG. 28, and a pair of electrodes arranged in the vertical direction on the paper surface of FIG.
  • the image sensor is shared.
  • the charge transfer control electrode 24 is also shared by the image pickup devices arranged in the left and right directions of FIG. 28, and is shared by the pair of image pickup devices arranged in the vertical direction of the drawing of FIG. Yes.
  • the second electrode 12 and the charge transfer control electrode 24 are obtained by forming a material layer constituting the second electrode 12 and the charge transfer control electrode 24 on the photoelectric conversion layer 13 and then patterning the material layer. Can do.
  • Each of the second electrode 12 and the charge transfer control electrode 24 is separately connected to wiring (not shown), and these wirings are connected to a drive circuit.
  • the wiring connected to the second electrode 12 is shared by a plurality of image sensors.
  • the wiring connected to the charge transfer control electrode 24 is also shared by the plurality of image sensors.
  • the potential V 2 ′ is applied to the second electrode 12 and the potential V 13 ′ is applied to the charge transfer control electrode 24 from the drive circuit, and the photoelectric conversion layer
  • the potential V 2 ′′ is applied to the second electrode 12 and the potential V 23 ′′ is applied to the charge transfer control electrode 24 and accumulated in the photoelectric conversion layer 13 during the charge transfer period.
  • the charged charges are read out to the control unit via the first electrode 11.
  • V 2 ' ⁇ V 13 ' and V 2 ′′ ⁇ V 23 ′′ It is.
  • the charge transfer control electrode can suppress the charge generated by the photoelectric conversion from flowing into the adjacent image sensor, so that the captured video (image) does not deteriorate in quality.
  • FIG. 30A and 30B are schematic plan views of a part of a modification of the image sensor of the seventh embodiment (modification 2 of the seventh embodiment).
  • FIG. 30A, FIG. 31A, FIG. 33A, FIG. 34A, FIG. 35A and FIG. An example is shown.
  • the second electrode 12 is provided above the charge storage electrode 14 and approximately the same size as the charge storage electrode 14.
  • the second electrode 12 is surrounded by the charge transfer control electrode 24.
  • the charge transfer control electrode 24 is provided in common in each imaging device.
  • An insulating film (not shown) is formed on the photoelectric conversion layer 13 including the second electrode 12 and the charge transfer control electrode 24. The insulating film above the second electrode 12 is connected to the second electrode 12.
  • a contact hole (not shown) is formed, and a wiring V OU (not shown) connected to the contact hole is provided on the insulating film.
  • the configurations and structures of the second electrode 12, the insulating film, the contact hole, and the wiring VOU are the same in the following modified examples.
  • 30A, 30B, 31A, 31B, 33A, 33B, 34A, 34B, 35A, 35B, 36A, and 36 are examples of the first configuration and the second configuration It is also a solid-state imaging device.
  • FIG. 31A and FIG. 31B show schematic plan views of a part of the third modification of the seventh embodiment.
  • the second electrode 12 is provided above the charge storage electrode 14 and approximately the same size as the charge storage electrode 14.
  • the second electrode 12 is surrounded by the charge transfer control electrode 24.
  • the charge transfer control electrode 24 is provided in common in the four image sensors.
  • the common part is formed on the photoelectric conversion layer 13.
  • FIG. 32A shows a schematic cross-sectional view of a part of a modified example (modified example 4A of the seventh example) of the image sensor of the seventh example (two image sensors juxtaposed), and FIG. 32A is a schematic plan view of a part thereof. 33A and FIG. 33B.
  • the second electrode 12 is provided for each image sensor, and the charge transfer control electrode 24 surrounds at least a part of the second electrode 12 and is separated from the second electrode 12.
  • a part of the charge storage electrode 14 exists below the charge transfer control electrode 24.
  • the second electrode 12 is provided above the charge storage electrode 14 in a size smaller than the charge storage electrode 14.
  • FIG. 32B shows a schematic cross-sectional view of a part of a modified example (modified example 4B of the seventh example) of the image sensor of the seventh example (two image sensors arranged in parallel), and a schematic plan view of a part thereof.
  • the second electrode 12 is provided for each image sensor, and the charge transfer control electrode 24 surrounds at least a part of the second electrode 12 and is separated from the second electrode 12.
  • a part of the charge storage electrode 14 exists below the charge transfer control electrode 24, and the charge transfer control electrode (lower charge transfer electrode) is located below the charge transfer control electrode (upper charge transfer control electrode) 24.
  • Control electrode) 21 is provided.
  • size of the 2nd electrode 12 is smaller than the modification 4A. That is, the region of the second electrode 12 facing the charge transfer control electrode 24 is located closer to the first electrode 11 than the region of the second electrode 12 facing the charge transfer control electrode 24 in Modification 4A.
  • the charge storage electrode 14 is surrounded by the charge transfer control electrode 21.
  • FIGS. 35A and 35B A schematic plan view of a part of a modification of the imaging device of the seventh embodiment (the fourth modification of the seventh embodiment) is shown in FIGS. 35A and 35B.
  • a part of the charge storage electrode 14 exists below the charge transfer control electrode 24 as in the modified example 4B of the seventh embodiment.
  • size of the 2nd electrode 12 is smaller than the modification 4A. That is, the region of the second electrode 12 facing the charge transfer control electrode 24 is located closer to the first electrode 11 than the region of the second electrode 12 facing the charge transfer control electrode 24 in Modification 4A.
  • the charge transfer control electrode 24 includes an outer charge transfer control electrode 24 1 and an inner charge transfer control electrode 24 2 provided between the outer charge transfer control electrode 24 1 and the second electrode 12. .
  • the charge storage electrode 14 is surrounded by the charge transfer control electrode 21.
  • the relationship of (potential applied to outer charge transfer control electrode 24 1 ) ⁇ (potential applied to inner charge transfer control electrode 24 2 ) ⁇ (potential applied to second electrode 11) is satisfied.
  • charge transfer can be performed more effectively.
  • FIG. 36A and 36B are schematic plan views of a part of a modification example of the image sensor of the seventh embodiment (modification example 4D of the seventh embodiment).
  • a charge transfer control electrode (lower charge transfer control electrode) 21 is provided below the charge transfer control electrode (upper charge transfer control electrode) 24.
  • size of the 2nd electrode 12 is smaller than the modification 4B. That is, the region of the second electrode 12 facing the charge transfer control electrode 24 is located closer to the first electrode 11 than the region of the second electrode 12 facing the charge transfer control electrode 24 in Modification 4B. Further, the distance between the charge transfer control electrode 24 and the second electrode 12 is wider than that of the modified example 4B.
  • the charge storage electrode 14 is surrounded by the charge transfer control electrode 21. The potential generated by the coupling between the charge transfer control electrode 24 and the second electrode 12 is applied to the region of the photoelectric conversion layer 13 located below the region between the charge transfer control electrode 24 and the second electrode 12.
  • Example 8 is a modification of Example 6 to Example 7.
  • the image pickup device and stacked image pickup device of Example 8 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 37 are a front-illuminated image pickup device and a stacked image pickup device, and are a first type green photoelectric sensor that absorbs green light.
  • the first type of Example 6 green light image sensor (first image sensor) having sensitivity to green light having a conversion layer, and blue light having a second type blue photoelectric conversion layer that absorbs blue light.
  • a second type of conventional blue light image sensor (second image sensor) having sensitivity and a second type of conventional red light having sensitivity to red light including a second type red photoelectric conversion layer that absorbs red light.
  • 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 sixth embodiment. These transistors can have substantially the same configuration and structure as the transistors described in Embodiment 6.
  • 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 sixth embodiment. It can be set as the structure of this.
  • Interlayer insulating layers 77 and 78 are formed on the surface 70 ⁇ / b> A of the semiconductor substrate 70.
  • the photoelectric conversion unit first electrode 11, photoelectric element constituting the imaging device of Example 6
  • the conversion layer 13 and the second electrode 12 the charge storage electrode 14 and the like are provided.
  • the configuration and structure of the imaging device and the multilayer imaging device of Example 8 are the same as those of the imaging device and the multilayer imaging device of Example 6. Therefore, detailed description is omitted.
  • Example 9 is a modification of Example 6 to Example 8.
  • the image pickup device and the multilayer image pickup device of Example 9 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 38 are a back-illuminated image pickup device and a stack type image pickup device, and the first image pickup of Example 6 of the first type.
  • the device has a structure in which two image pickup devices of the second image pickup device of the second type are stacked.
  • the modification of the image pickup device and the multilayer image pickup device of Example 9 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 39 is a surface irradiation type image pickup device and a stack type image pickup device.
  • 6 has a structure in which two image pickup elements of a first image pickup element 6 and a second image pickup element of a second type 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
  • the second image sensor absorbs infrared light.
  • a modified example of the image sensor of Example 9 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 40 is a back-illuminated image sensor, and includes the first image sensor of Example 6 of the first type.
  • a modification of the image sensor of Example 9 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 41 is a surface-illuminated image sensor, and is configured from the first image sensor of Example 6 of the first type.
  • 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.
  • a solid-state imaging device is configured from a plurality of these imaging elements.
  • a Bayer array can be cited.
  • a color filter for performing blue, green, and red spectroscopy is disposed as necessary.
  • Example 6 of the first type instead of providing one image sensor of Example 6 of the first type, two layers are stacked (that is, two photoelectric conversion units are stacked, and two image sensor control units are provided on a semiconductor substrate. Or three stacked layers (that is, three photoelectric conversion units are stacked and three image sensor control units are provided on a semiconductor substrate). Examples of the laminated structure of the first type image sensor and the second type image sensor are illustrated in the following table.
  • Example 10 is a modification of Example 6 to Example 9, and relates to an imaging device or the like of the present disclosure including a transfer control electrode (charge transfer electrode).
  • FIG. 42 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 10, and FIGS. 43 and 44 show equivalent circuit diagrams of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 10.
  • FIG. 45 shows a schematic layout of the first electrode, the transfer control electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit constituting the image sensor of the tenth embodiment, and the operation of the image sensor of the tenth embodiment.
  • FIG. 46 and FIG. 47 schematically show the potential state at each part at the time.
  • FIG. 48 shows a schematic layout of the first electrode, the transfer control electrode, and the charge storage electrode constituting the imaging device of the tenth embodiment, and is for explaining each part of FIGS. 46 and 47.
  • FIG. 19B shows an equivalent circuit diagram of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 10.
  • the first electrode 11 and the charge storage electrode 14 are disposed apart from the first electrode 11 and the charge storage electrode 14, and It further includes a transfer control electrode (charge transfer electrode) 15 disposed to face the photoelectric conversion layer 13 via the insulating layer 82.
  • the potential V 11 is applied to the first electrode 11
  • the potential V 12 is applied to the charge storage electrode 14
  • the potential V 14 is applied to the transfer control electrode 15.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 13 by the light incident on the photoelectric conversion layer 13.
  • the holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 12 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 > V 14 (for example, V 12 > V 11 > V 14 or V 11 > V 12 > V 14 ) is set.
  • the electrons generated by the photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 14 and stop in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14. That is, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer 13. Since V 12 > V 14, it is possible to reliably prevent the electrons generated inside the photoelectric conversion layer 13 from moving toward the first electrode 11. As the photoelectric conversion time elapses, the potential in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 becomes a negative value.
  • a reset operation is performed in the later stage of the charge accumulation period. As a result, the potential of the first floating diffusion layer FD 1 is reset, and the potential of the first floating diffusion layer FD 1 becomes the power supply potential V DD .
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 11, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 14, the potential V 24 is applied to the transfer control electrode 15.
  • V 22 ⁇ V 24 ⁇ V 21 electrons stopped in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 are reliably read out to the first electrode 11 and further to the first floating diffusion layer FD 1 . That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 13 is read out to the control unit.
  • 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. 48 is a schematic layout of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor that constitutes the control unit. / Drain region 51B may be grounded instead of being connected to power supply V DD .
  • Example 11 is a modification of Example 6 to Example 10, and relates to an image pickup device or the like of the present disclosure including a plurality of charge storage electrode segments.
  • FIG. 49 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the image pickup device of the eleventh embodiment.
  • FIGS. 50 and 51 show equivalent circuit diagrams of the image pickup device and the multilayer image pickup device of the eleventh embodiment.
  • FIG. 52 shows a schematic arrangement of the first electrode and the charge storage electrode constituting the image sensor and the transistors constituting the control unit, and schematically shows the state of the potential at each part during the operation of the image sensor of the eleventh embodiment. Specifically, it is shown in FIGS. Further, FIG. 19C shows an equivalent circuit diagram of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 11 for explaining each part of FIG.
  • the charge storage electrode 14 includes a plurality of charge storage electrode segments 14A, 14B, and 14C.
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more, and in Example 11, it was “3”.
  • different potentials are applied to each of the N charge storage electrode segments, but the potential of the first electrode 11 is higher than the potential of the second electrode 12.
  • a positive potential is applied to the first electrode 11 and a negative potential is applied to the second electrode 12, so that the first electrode 11 is positioned closest to the first electrode 11 during the charge transfer period.
  • the potential applied to the charge storage electrode segment (first photoelectric conversion unit segment) 14A is the charge storage electrode segment (Nth photoelectric conversion unit segment) 14C located farthest from the first electrode 11. Higher than the potential applied to the. In this way, by applying a potential gradient to the charge storage electrode 14, electrons that have stopped in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 are transferred to the first electrode 11 and further to the first floating layer. Reading to the diffusion layer FD 1 is more sure. That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 13 is read out to the control unit.
  • the potential of the charge storage electrode segment 14C ⁇ the potential of the charge storage electrode segment 14B ⁇ the potential of the charge storage electrode segment 14A.
  • the stopped electrons are simultaneously read to the first floating diffusion layer FD 1 .
  • the potential of the charge storage electrode segment 14C, the potential of the charge storage electrode segment 14B, and the potential of the charge storage electrode segment 14A are changed gradually (ie, The electrons that have stopped in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode segment 14C are transferred to the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode segment 14B.
  • the electrons stopped in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode segment 14B are moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode segment 14A, and then the charge storage electrons had stopped in the area of use electrode segments 14A opposite to the photoelectric conversion layer 13, the first floating diffusion layer FD 1 instantly read.
  • FIG. 55 the other source of the reset transistor TR1 rst is shown in FIG. 55, which is a schematic layout of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor that constitutes the control unit. / Drain region 51B may be grounded instead of being connected to power supply V DD .
  • Example 12 is a modification of Example 6 to Example 11, and relates to an imaging device having a first configuration and a sixth configuration.
  • FIG. 56 shows a schematic partial cross-sectional view of the image pickup device and the multilayer image pickup device of Example 12, and a schematic partial view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged.
  • a cross-sectional view is shown in FIG.
  • the equivalent circuit diagrams of the image pickup device and the multilayer image pickup device of the twelfth embodiment are the same as the equivalent circuit diagrams of the image pickup device of the sixth embodiment described in FIGS. 13 and 14, and constitute the image pickup device of the twelfth embodiment.
  • the schematic arrangement of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistors constituting the control unit is the same as that of the image sensor of Example 6 described in FIG.
  • the operation of the image sensor of the twelfth embodiment (first image sensor) is substantially the same as the operation of the image sensor of the sixth embodiment.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (however, N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments (specifically, three photoelectric conversion unit segments 10 1 , 10 2 , 10 3 ),
  • the photoelectric conversion layer 13 is composed of N photoelectric conversion layer segments (specifically, three photoelectric conversion layer segments 13 1 , 13 2 , 13 3 ),
  • the insulating layer 82 is composed of N insulating layer segments (specifically, three insulating layer segments 82 1 , 82 2 , 82 3 ),
  • the charge storage electrode 14 includes N charge storage electrode segments (specifically, in each embodiment, three charge storage electrode segments 14 1 , 14 2).
  • the charge storage electrodes 14 are arranged to be separated from each other by N charge storage electrode segments (specifically, three Charge storage electrode segments 14 1 , 14 2 , 14 3 )
  • the image sensor of Example 12 or the image sensors of Example 13 and Example 16 described later are It has a photoelectric conversion part formed by laminating the first electrode 11, the photoelectric conversion layer 13, and the second electrode 12,
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage electrode 14 that is disposed apart from the first electrode 11 and is disposed to face the photoelectric conversion layer 13 via the insulating layer 82.
  • the stacking direction of the charge storage electrode 14, the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 13 is the Z direction
  • the direction away from the first electrode 11 is the X direction
  • the charge storage electrode 14, the insulating layer 82, and the photoelectric conversion in the YZ virtual plane The cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion on which the conversion layer 13 is stacked changes depending on the distance from the first electrode.
  • the thickness of the insulating layer segments progressively changes Yes. Specifically, the thickness of the insulating layer segment is gradually increased.
  • the width of the cross section of the laminated portion is constant, and the thickness of the cross section of the laminated portion, specifically, the thickness of the insulating layer segment is the first electrode 11. 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 is constant.
  • the thickness of the insulating layer segment 82 n in the nth photoelectric conversion unit segment 10 n is “1”
  • Examples of the thickness of +1) include 2 to 10, but are not limited to such values.
  • the thicknesses of the insulating layer segments 82 1 , 82 2 , and 82 3 are gradually increased by gradually reducing the thicknesses of the charge storage electrode segments 14 1 , 14 2 , and 14 3. Yes.
  • the thicknesses of the photoelectric conversion layer segments 13 1 , 13 2 , and 13 3 are constant.
  • the potential V 11 is applied to the first electrode 11
  • the potential V 12 is applied to the charge storage electrode 14.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 13 by the light incident on the photoelectric conversion layer 13.
  • the holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 12 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 ⁇ V 11 since the potential of the first electrode 11 is made higher than the potential of the second electrode 12, that is, for example, when a positive potential is applied to the first electrode 11 and a negative potential is applied to the second electrode 12. Therefore, 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 14 and stop in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14. That is, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer 13. Since V 12 > V 11 , electrons generated inside the photoelectric conversion layer 13 do not move toward the first electrode 11. As the photoelectric conversion time elapses, the potential in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 becomes a negative value.
  • the configuration in which the thickness of the insulating layer segment gradually increases is employed. Therefore, when the state of V 12 ⁇ V 11 is obtained in the charge accumulation period, the nth The photoelectric conversion segment 10 n can store more charge than the (n + 1) th photoelectric conversion segment 10 (n + 1) , and a strong electric field is applied to the first photoelectric conversion segment 10 n. the flow of charge from the conversion unit segments 10 1 to the first electrode 11 can be reliably prevented.
  • a reset operation is performed in the later stage of the charge accumulation period. As a result, the potential of the first floating diffusion layer FD 1 is reset, and the potential of the first floating diffusion layer FD 1 becomes the power supply potential V DD .
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 11, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 14. Here, V 21 > V 22 is set. As a result, electrons stopped in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 are read out to the first electrode 11 and further to the first floating diffusion layer FD 1 . That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 13 is 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, Since the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion in which the charge storage electrode, the insulating layer, and the photoelectric conversion layer are stacked is cut in the YZ virtual plane changes depending on the distance from the first electrode, A transfer gradient is formed, and charges generated by photoelectric conversion can be transferred more easily and reliably.
  • Example 12 Since the image pickup device and the multilayer image pickup device of Example 12 can be manufactured by substantially the same method as the image pickup device of Example 6, detailed description thereof is omitted.
  • the charge storage electrode 14 3 is formed on the interlayer insulating layer 81.
  • the conductive material layer is formed, and the conductive material layer is patterned to leave the conductive material layer in the region where the photoelectric conversion segments 10 1 , 10 2 , 10 3 and the first electrode 11 are to be formed. 11 and the charge storage electrode 14 3 can be obtained.
  • an insulating layer for forming the insulating layer segment 82 3 is formed over 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 14 2 is formed on the entire surface, and the conductive material layer is patterned to form the photoelectric conversion unit segments 10 1 and 10 2 and the first electrode 11. should by leaving the conductive material layer in the region, it is possible to obtain some and a charge storage electrode 14 2 of the first electrode 11.
  • an insulating layer for forming the insulating layer segment 82 2 is formed over the entire surface, the insulating layer is patterned, and planarization is performed, whereby the insulating layer segment 82 2 can be obtained.
  • the photoelectric conversion unit segment 10 1 and the first electrode 11 by leaving the conductive material layer it is possible to obtain the first electrode 11 and the charge storage electrode 14 1.
  • an insulating layer is formed over the entire surface, and planarization is performed, whereby the insulating layer segment 82 1 (insulating layer 82) can be obtained.
  • the photoelectric conversion layer 13 is formed on the insulating layer 82.
  • the photoelectric conversion segment 10 1 , 10 2 , 10 3 can be obtained.
  • FIG. 58 the other source of the reset transistor TR1 rst is shown in FIG. 58, which is a schematic layout of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit. / Drain region 51B may be grounded instead of being connected to power supply V DD .
  • the imaging device relates to the imaging device having the second configuration and the sixth configuration of the present disclosure.
  • FIG. 59 a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are laminated is enlarged, as shown in FIG. over from the photoelectric conversion unit segments 10 1 to the N-th photoelectric conversion unit segments 10 N, the thickness of the photoelectric conversion layer segments, progressively changing.
  • the width of the cross section of the laminated portion is constant, and the thickness of the cross section of the laminated portion, specifically, the thickness of the photoelectric conversion layer segment is set to the first electrode. The thickness gradually increases depending on the distance from 11.
  • 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 13 n in the n-th photoelectric conversion unit segment 10 n was constant.
  • the photoelectric conversion layer segment 13 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 photoelectric conversion layer segments 13 1 , 13 2 , and 13 3 are gradually increased by gradually reducing the thicknesses of the charge storage electrode segments 14 1 , 14 2 , and 14 3. ing.
  • the thickness of the insulating layer segments 82 1 , 82 2 , 82 3 is constant.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually increases. Therefore, when the state of V 12 ⁇ V 11 is reached in the charge accumulation period, the nth photoelectric conversion segment 10 who n is the (n + 1) th photoelectric conversion unit segments 10 (n + 1) joined by a strong electric field than, ensuring the flow of charge into the first photoelectric conversion unit segments 10 1 from the first electrode 11 Can be prevented. Then, in the charge transfer period, V 22 ⁇ becomes a state such V 21, 1st charge flow from the photoelectric conversion unit segments 10 1 to the first electrode 11, the (n + 1) th photoelectric conversion unit segments 10 ( n + 1) to the nth photoelectric conversion segment 10 n can be reliably ensured.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. Therefore, or alternatively, the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion where the charge storage electrode, the insulating layer, and the photoelectric conversion layer are stacked is cut in the YZ virtual plane varies depending on the distance from the first electrode. Therefore, a kind of charge transfer gradient is formed, and the charge generated by the photoelectric conversion can be transferred more easily and reliably.
  • the charge storage electrode 14 3 is formed on the interlayer insulating layer 81.
  • a conductive material layer to be formed By forming a conductive material layer to be formed, patterning the conductive material layer, and leaving the conductive material layer in a region where the photoelectric conversion segments 10 1 , 10 2 , 10 3 and the first electrode 11 are to be formed.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 14 2 is formed on the entire surface, and the conductive material layer is patterned to form the photoelectric conversion unit segments 10 1 and 10 2 and the first electrode 11.
  • the photoelectric conversion segment 10 1 , 10 2 , 10 3 can be obtained.
  • Example 14 relates to an imaging device having a third configuration.
  • FIG. 60 shows a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 14.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment.
  • the value of the dielectric constant of the material constituting the insulating layer segments gradually are 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 14 1 , 14 2 , and 14 3 that are spaced apart from each other are connected via the pad portions 64 1 , 64 2 , and 64 3 , respectively. What is necessary is just to connect to the vertical drive circuit 112 which comprises a drive circuit.
  • Example 15 relates to an imaging device having a fourth configuration.
  • FIG. 61 shows a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 15.
  • the materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion segment.
  • the value of the work function of the material constituting the insulating layer segments gradually, is larger.
  • the same potential may be applied to all 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 14 1 , 14 2 , 14 3 are connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via the pad portions 64 1 , 64 2 , 64 3 .
  • the image sensor of Example 16 relates to an image sensor with a fifth configuration.
  • 62A, 62B, 63A, and 63B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in the sixteenth embodiment.
  • FIG. 64 shows a schematic arrangement view of transistors constituting the transistor.
  • a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 16 is the same as that shown in FIG. 61 or FIG.
  • the imaging element according to embodiment 16 over from the first photoelectric conversion unit segments 10 1 to the N-th photoelectric conversion unit segments 10 N, the area of the electrode segments for charge storage, gradually, it is smaller .
  • the same potential may be applied to all of the N charge storage electrode segments, or different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments.
  • the charge storage electrode segments 14 1 , 14 2 , and 14 3 that are spaced apart from each other are connected via the pad portions 64 1 , 64 2 , and 64 3 , respectively.
  • it may be connected to the vertical driving circuit 112 constituting the driving circuit.
  • the charge storage electrode 14 is composed of a plurality of charge storage electrode segments 14 1 , 14 2 , 14 3 .
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more, and in Example 16, it was “3”.
  • the potential of the first electrode 11 is higher than the potential of the second electrode 12, that is, for example, a positive potential is applied to the first electrode 11. is, since the negative potential to the second electrode 12 is applied, in the charge transfer period, the potential applied to the charge storage electrode segments 14 1 located closest to the first electrode 11, first electrode 11 Higher than the potential applied to the charge storage electrode segment 14 3 located at the farthest point.
  • the potential of the charge storage electrode segment 14 3 ⁇ the potential of the charge storage electrode segment 14 2 ⁇ the potential of the charge storage electrode segment 14 1 , so that it is stopped in the region of the photoelectric conversion layer 13.
  • the electrons can be read out simultaneously to the first floating diffusion layer FD 1 .
  • the potential of the charge storage electrode segment 14 3 , the potential of the charge storage electrode segment 14 2 , and the potential of the charge storage electrode segment 14 1 are gradually changed (ie, stepped or By changing the slope, the electrons that have stopped in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode segment 14 3 are moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode segment 14 2.
  • the other source of the reset transistor TR3 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 sixteenth embodiment.
  • / Drain region 51B may be grounded instead of being connected to power supply V DD .
  • Example 17 relates to an imaging device having a sixth configuration.
  • FIG. 66 shows a schematic partial cross-sectional view of the imaging element and the multilayer imaging element of Example 17.
  • FIG. 67A and 67B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in Example 17.
  • FIG. The imaging device of Example 17 includes a photoelectric conversion unit in which the first electrode 11, the photoelectric conversion layer 13, and the second electrode 12 are stacked. The photoelectric conversion unit is further separated from the first electrode 11.
  • the charge storage electrode 14 is provided so as to be disposed so as to face the photoelectric conversion layer 13 with the insulating layer 82 interposed therebetween.
  • the stacking direction of the charge storage electrode 14, the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 13 is the Z direction, and the direction away from the first electrode 11 is the X direction, the charge storage electrode 14 and the insulating layer 82 in the YZ virtual plane.
  • the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion where the photoelectric conversion layer 13 is stacked varies depending on the distance from the first electrode 11.
  • 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 11 increases.
  • the width may be continuously narrowed (see FIG. 67A) or may be narrowed stepwise (see FIG. 67B).
  • the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion in which the charge storage electrode 14, the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 13 are cut in the YZ virtual plane is cut. Since it changes depending on the distance from the first electrode, a kind of charge transfer gradient is formed, and charges generated by photoelectric conversion can be transferred more easily and reliably.
  • Example 18 relates to a solid-state imaging device having a first configuration and a second configuration.
  • the solid-state imaging device of Example 18 is It has a photoelectric conversion part formed by laminating the first electrode 11, the photoelectric conversion layer 13, and the second electrode 12,
  • the photoelectric conversion unit further includes a plurality of imaging elements including the charge storage electrode 14 that is disposed apart from the first electrode 11 and is opposed to the photoelectric conversion layer 13 via the insulating layer 82.
  • Have An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, The first electrode 11 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 sixth to seventeenth embodiments.
  • Example 18 one floating diffusion layer is provided for a plurality of image sensors. 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 of Example 18 is substantially the same as that described in Examples 6 to 17 except that the first electrode 11 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. 68 (Example 18), FIG. 69 (first modification of Example 18), and FIG. 70 (Example 18) of the arrangement state of the first electrode 11 and the charge storage electrode 14 in the solid-state imaging device of Example 18.
  • FIG. 71 (third modification of the eighteenth embodiment) and FIG. 72 (fourth modification of the eighteenth embodiment) are shown.
  • 68, 69, 72, and 73 illustrate 16 image sensors
  • FIGS. 70 and 71 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 11 and the charge storage electrode 14 are used to distinguish the first electrode 11 and the charge storage electrode 14 from each other.
  • one on-chip micro lens (not shown in FIGS. 68 to 77) is disposed above one image sensor.
  • two charge storage electrodes 14 are arranged with the first electrode 11 interposed therebetween (see FIGS. 68 and 69).
  • one first electrode 11 is arranged opposite to the two charge storage electrodes 14 arranged in parallel (see FIGS. 72 and 73). That is, the first electrode is disposed 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. (See FIGS. 70 and 71).
  • the movement of charges from the remaining plurality of image sensors to the first electrode is a movement via a part of the plurality of image sensors.
  • 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 21 is disposed between a plurality of image sensors that constitute the image sensor block.
  • V 12 > V 13 (for example, V 12-2 > V 13 ) may be satisfied.
  • the charge transfer control electrode 21 may be formed on the first electrode side at the same level as the first electrode 11 or the charge storage electrode 14, or at a different level (specifically, the first electrode 11 or the charge storage electrode 14. It may be formed at a level lower than the electrode 14 for use. In the former case, since the distance between the charge transfer control electrode 21 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 21 and the charge storage electrode 14 can be shortened.
  • the potential V a is applied to the first electrode 11 2
  • the potential V A is applied to the charge storage electrodes 14 21, 14 22.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 13 by the light incident on the photoelectric conversion layer 13.
  • the holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 12 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V A ⁇ V a preferably V A > V a .
  • a reset operation is performed in the later stage of the charge accumulation period. As a result, the potential of the first floating diffusion layer is reset, and the potential of the first floating diffusion layer becomes the power supply potential V DD .
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V b is applied to the first electrode 11 2, the potential V 21-B is applied to the charge storage electrode 14 21, potential V 22 to the charge storage electrode 14 22 -B is applied.
  • V 21-B ⁇ V b ⁇ V 22-B it is assumed that V 21-B ⁇ V b ⁇ V 22-B .
  • V 22-B ⁇ V 21-B ⁇ V b is set.
  • V 22-B ⁇ V b ⁇ V 21-B may be satisfied.
  • electrons are stopped in the region of the charge storage electrode 14 22 and the opposed photoelectric conversion layer 13, first electrode 11 2, is further read out to the first floating diffusion layer.
  • FIG. 70 in the example shown in FIG. 71, the electrons are stopped in the region of the charge storage electrode 14 22 and the opposed photoelectric conversion layer 13, the charge storage electrode 14 22 is adjacent You may read to the 1st floating diffusion layer via 1 electrode 11 3 .
  • the charge stored in the region of the photoelectric conversion layer 13 which faces the charge storage electrode 14 22 is read out to the control unit.
  • the potential of the first floating diffusion layer may be reset.
  • FIG. 78A shows an example of read drive in the image sensor block of Example 18, [Step-A] Auto zero signal input to comparator [Step-B] Reset operation of one shared floating diffusion layer [Step-C] Transfer of charge to the P phase readout and the first electrode 11 2 in the imaging element corresponding to the charge storage electrode 14 21 Step -D] Transfer of charge to the D phase readout and the first electrode 11 2 in the imaging element corresponding to the charge storage electrode 14 21 Step -E] Reset operation of one shared floating diffusion layer [Step-F] Auto zero signal input to comparator [Step-G] Transfer of charge to the P phase readout and the first electrode 11 2 in the imaging element corresponding to the charge storage electrode 14 22 Step -H] The flow of transfer of charge to the D phase readout and the first electrode 11 2 in the imaging element corresponding to the charge storage electrode 14 22, two image pickup elements corresponding to the charge storage electrode 14 21 and the charge storage electrode 14 22 Read the signal from.
  • 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 14 22.
  • the operation of [Step-E] may be omitted (see FIG. 78B).
  • the operation of [Step-F] may be omitted.
  • [Step-G] can be further omitted (see FIG. 78C).
  • the difference between the D-phase readout in step -D] is a signal from the image sensor corresponding to the charge storage electrode 14 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 14 22.
  • the arrangement state of the first electrode 11 and the charge storage electrode 14 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. 76 and 77, between the charge storage electrode 14 11 and the charge storage electrode 14 12 , between the charge storage electrode 14 12 and the charge storage electrode 14 13, and between the charge storage electrodes 14 13. And charge storage control electrodes 21A 1 , 21A 2 , 21A 3 are arranged between the electrode 1414 and the charge storage electrode 14 14 . In addition, as shown in FIG.
  • Step-10 Specifically, first, reading out the charges stored in the area of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrodes 14 11 from the first electrode 11. Next, the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 12 is transferred from the first electrode 11 via the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 11. read out. Next, the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 13 passes through the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 12 and the charge storage electrode 14 11. Read out from the first electrode 11.
  • Step-20 Thereafter, the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 21 is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 11 . Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 22 to the charge storage electrode 14 12. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 23 to the charge storage electrode 14 13. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 24 to the charge storage electrode 14 14.
  • Step-21 Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 31 to the charge storage electrode 14 21. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 32 to the charge storage electrode 14 22. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 33 to the charge storage electrode 14 23. Moving the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 34 to the area of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 24.
  • Step-22 Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 41 to the charge storage electrode 14 31. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 42 to the charge storage electrode 14 32. Moving the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 43 to the area of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 33. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 44 to the charge storage electrode 14 34.
  • Step-40 Thereafter, the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 21 is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 11 . Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 22 to the charge storage electrode 14 12. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 23 to the charge storage electrode 14 13. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 24 to the charge storage electrode 14 14.
  • Step-41 Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 31 to the charge storage electrode 14 21. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 32 to the charge storage electrode 14 22. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 33 to the charge storage electrode 14 23. Moving the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 34 to the area of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 24.
  • Step-60 Thereafter, the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 21 is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 11 . Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 22 to the charge storage electrode 14 12. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 23 to the charge storage electrode 14 13. Is moved to the region of the photoelectric conversion layer 13 opposed the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 24 to the charge storage electrode 14 14.
  • the first electrode is shared by a plurality of imaging elements constituting the imaging element block, so the configuration and structure in the pixel region where 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 19 is a modification of Example 18.
  • the imaging element is changed from two imaging elements.
  • Block is configured.
  • One on-chip micro lens 90 is disposed above the image sensor block.
  • the charge transfer control electrode 21 is disposed between a plurality of image sensors constituting the image sensor block.
  • the photoelectric conversion layers corresponding to the charge storage electrodes 14 11 , 14 21 , 14 31 , and 14 41 constituting the image sensor block have high sensitivity to incident light from the upper right side of the drawing.
  • the photoelectric conversion layers corresponding to the charge storage electrodes 14 12 , 14 22 , 14 32 , and 14 42 constituting the image pickup device block have high sensitivity to incident light from the upper left in the drawing. Therefore, for example, an image plane phase difference signal can be acquired by combining an image pickup device having the charge storage electrode 14 11 and an image pickup device having the charge storage electrode 14 12 .
  • the first electrode 11 1 is arranged between the charge storage electrode 14 11 and the charge storage electrode 14 12 , but they are juxtaposed as in the example shown in FIG. By arranging the first electrode 11 1 so as to face the two charge storage electrodes 14 11 and 14 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 structures and configurations, manufacturing conditions, manufacturing methods, and materials used of the imaging device, the multilayer imaging device, and the solid-state imaging device described in the embodiments are examples, and can be changed as appropriate.
  • the image sensors of the embodiments can be combined as appropriate.
  • the imaging device of the twelfth embodiment, the imaging device of the thirteenth embodiment, the imaging device of the fourteenth embodiment, the imaging device of the fifteenth embodiment, and the imaging device of the sixteenth embodiment can be arbitrarily combined.
  • the image sensor of Example 13, the image sensor of Example 13, the image sensor of Example 14, the image sensor of Example 15, and the image sensor of Example 17 can be arbitrarily combined.
  • the floating diffusion layers FD 1 , FD 21 , FD 3 , 51C, 45C, and 46C can be shared.
  • the first electrode 11 extends in the opening 84A provided in the insulating layer 82, and the photoelectric It can also be set as the structure connected with the conversion layer 13.
  • FIG. 84 shows a modified example of the imaging device and the multilayer imaging device described in the sixth embodiment
  • FIG. 85A shows an enlarged schematic partial sectional view of the first electrode portion and the like.
  • the edge of the top surface of the first electrode 11 is covered with the insulating layer 82, and the first electrode 11 is exposed on the bottom surface of the opening 84 ⁇ / b> B, and is in contact with the top surface of the first electrode 11.
  • the surface of the layer 82 is the first surface 82p and the surface of the insulating layer 82 that is in contact with the portion of the photoelectric conversion layer 13 facing the charge storage electrode 14 is the second surface 82q
  • the side surface of the opening 84B is the first surface.
  • the side surface of the opening 84B is rotationally symmetric about the axis of the opening 84B, but as shown in FIG. 85B, from the first surface 82p toward the second surface 82q.
  • the opening 84C may be provided so that the side surface of the opening 84C having a widening slope is positioned on the charge storage electrode 14 side. This makes it difficult for charges to move from the portion of the photoelectric conversion layer 13 opposite to the charge storage electrode 14 across the opening 84C.
  • the side surface of the opening 84B has an inclination that spreads from the first surface 82p toward the second surface 82q, but the edge of the side surface of the opening 84B in the second surface 82q is as shown in FIG. It may be located outside the edge of the first electrode 11 or may be located inside the edge of the first electrode 11 as shown in FIG. 85C.
  • the openings 84B and 84C are inclined by reflowing an etching mask made of a resist material that is formed when the openings are formed in the insulating layer based on an etching method.
  • the insulating layer 82 can be formed by etching using an etching mask.
  • the light shielding layer 92 may be formed. Note that various wirings provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer can function as a light shielding layer.
  • the light shielding layer 92 is formed above the second electrode 12, that is, on the light incident side from the second electrode 12 and above the first electrode 11.
  • the light shielding layer 92 may be disposed on the light incident side surface of the second electrode 12. In some cases, a light shielding layer 92 may be formed on the second electrode 12 as shown in FIG.
  • a structure in which light is incident from the second electrode 12 side and light is not incident on the first electrode 11 may be employed.
  • a light shielding layer 92 is formed on the light incident side from the second electrode 12 and above the first electrode 11.
  • an on-chip micro lens 90 is provided above the charge storage electrode 14 and the second electrode 12, and light incident on the on-chip micro lens 90 is A structure in which the light is condensed on the charge storage electrode 14 and does not reach the first electrode 11 may be used.
  • the transfer control electrode 15 when the transfer control electrode 15 is provided, the first electrode 11 and the transfer control electrode 15 can be configured so that light does not enter.
  • a light shielding layer 92 may be formed above the first electrode 11 and the transfer control electrode 15.
  • the light incident on the on-chip micro lens 90 may be structured not to reach the first electrode 11 or the first electrode 11 and the transfer control electrode 15.
  • a light shielding layer 92 is provided so that light is incident only on the portion of the photoelectric conversion layer 13 located above the charge storage electrode 14, or alternatively, on-chip
  • the portion of the photoelectric conversion layer 13 located above the first electrode 11 does not contribute to photoelectric conversion. All pixels can be reset more reliably and simultaneously, and the global shutter function can be realized more easily.
  • each imaging element has a structure in which light incident from the second electrode side does not enter the first electrode. Since the charge in the first electrode is discharged out of the system while accumulating the charge in the conversion layer, the first electrode can be reliably reset simultaneously in all the imaging elements. Thereafter, in all the image sensors, the charges accumulated in the photoelectric conversion layer are transferred to the first electrode all at once, and after the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode in each image sensor are sequentially read out. Therefore, a so-called global shutter function can be easily realized.
  • FIG. 90 a plurality of transfer control electrodes may be provided from the position closest to the first electrode 11 toward the charge storage electrode 14.
  • FIG. 91 shows an example in which two transfer control electrodes 15A and 15B are provided.
  • An on-chip micro lens 90 is provided above the charge storage electrode 14 and the second electrode 12, and light incident on the on-chip micro lens 90 is condensed on the charge storage electrode 14.
  • a structure that does not reach the first electrode 11 and the transfer control electrodes 15A and 15B can also be adopted.
  • Example 12 shown in FIGS. 56 and 57, by gradually reducing the thickness of the charge storage electrode segments 14 1, 14 2, 14 3, the insulating layer segments 82 1, 82 2, 82 3 The thickness is gradually increased.
  • FIG. 92 a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked in the modification of Example 12 is enlarged is illustrated.
  • the thicknesses of 1 , 14 2 , and 14 3 may be 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 13 1 , 13 2 , and 13 3 is constant.
  • Example 13 shown in FIG. 59 the charge storage electrode segments 14 1, 14 2, 14 3 having a thickness of at progressively thinner that the photoelectric conversion layer segments 13 1, 13 2, 13 3 The thickness is gradually increased.
  • FIG. 93 a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked in the modification of Example 13 is enlarged is illustrated.
  • the thicknesses of the photoelectric conversion layer segments 13 1 , 13 2 , and 13 3 are made constant by making the thicknesses of 1 , 14 2 , and 14 3 constant and gradually decreasing the thicknesses of the insulating layer segments 82 1 , 82 2 , and 82 3. May be gradually increased.
  • each semiconductor region may be constituted by a semiconductor region having the opposite conductivity type, and the conductivity type of the photoelectric conversion layer formed on the semiconductor substrate may be p-type.
  • the present invention is applied to a CMOS solid-state imaging device in which unit pixels that detect signal charges corresponding to the amount of incident light as physical quantities are arranged in a matrix is described as an example.
  • the present invention is not limited to application to a solid-state solid-state imaging device, and can also be applied to a CCD solid-state imaging device.
  • the signal charge is transferred in the vertical direction by a vertical transfer register having a CCD structure, transferred in the horizontal direction by a horizontal transfer register, and amplified to output a pixel signal (image signal).
  • the present invention is not limited to a column-type solid-state imaging device in general in which pixels are formed in a two-dimensional matrix and a column signal processing circuit is arranged for each pixel column. Further, in some cases, the selection transistor can be omitted.
  • the imaging device and the multilayer imaging device of the present disclosure are 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, such as infrared rays, X-rays, or particles.
  • the present invention is also applicable to a solid-state imaging device that captures an incident amount distribution as an image.
  • the present invention is applicable to all solid-state imaging devices (physical quantity distribution detection devices) such as a fingerprint detection sensor that senses other physical quantity distributions such as pressure and capacitance and picks up an image as an image.
  • the present invention is not limited to a solid-state imaging device that sequentially scans each unit pixel in the imaging region in units of rows and reads a pixel signal from each unit pixel.
  • the present invention is also applicable to an XY address type solid-state imaging device that selects an arbitrary pixel in pixel units and reads out pixel signals from the selected pixels in pixel units.
  • the solid-state imaging device may have a form formed as a single chip, or may have a module-like form having an imaging function in which an imaging region and a drive circuit or an optical system are packaged.
  • the present invention is not limited to application to a solid-state imaging device, and can also be applied to an imaging device.
  • the imaging device refers to a camera system such as a digital still camera or a video camera, or an electronic device having an imaging function such as a mobile phone.
  • a module form mounted on an electronic device that is, a camera module is used as an imaging device.
  • FIG. 94 is a conceptual diagram illustrating an example in which the solid-state imaging device 201 configured of an imaging element and a multilayer imaging element of the present disclosure is used in an electronic apparatus (camera) 200.
  • the electronic device 200 includes a solid-state imaging device 201, an optical lens 210, a shutter device 211, a drive circuit 212, and a signal processing circuit 213.
  • the optical lens 210 forms image light (incident light) from the subject on the imaging surface of the solid-state imaging device 201.
  • signal charges are accumulated in the solid-state imaging device 201 for a certain period.
  • the shutter device 211 controls a light irradiation period and a light shielding period for the solid-state imaging device 201.
  • the drive circuit 212 supplies a drive signal for controlling the transfer operation of the solid-state imaging device 201 and the shutter operation of the shutter device 211.
  • Signal transfer of the solid-state imaging device 201 is performed by a drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 212.
  • the signal processing circuit 213 performs various signal processing.
  • the video signal subjected to the signal processing is stored in a storage medium such as a memory, or is output to a monitor.
  • the pixel size in the solid-state imaging device 201 can be reduced and the transfer efficiency can be improved, and thus the electronic device 200 with improved pixel characteristics can be obtained.
  • the electronic device 200 to which the solid-state imaging device 201 can be applied is not limited to a camera, and can be applied to an imaging device such as a digital still camera and a camera module for mobile devices such as a mobile phone.
  • Imaging device first aspect >> A first electrode, A charge storage electrode disposed apart from the first electrode; A photoelectric conversion layer formed in contact with the first electrode and above the charge storage electrode via an insulating layer; and A second electrode formed on the photoelectric conversion layer; With The portion of the insulating layer located between the charge storage electrode and the photoelectric conversion layer has a first region and a second region, The portion of the insulating layer that occupies the first region consists of the first insulating layer, The portion of the insulating layer that occupies the second region consists of the second insulating layer, An image sensor in which the absolute value of the fixed charge of the material forming the second insulating layer is smaller than the absolute value of the fixed charge of the material forming the first insulating layer.
  • the second region is located opposite to the first electrode, The image sensor according to [A01], wherein the first region is positioned adjacent to the second region.
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the first insulating layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide
  • the image sensor according to [A03] in which the second insulating layer is made of silicon oxide.
  • a second insulating layer extending part extending from the second insulating layer is formed between the first insulating layer and the photoelectric conversion layer. Any one of [A02] to [A04] The imaging device described. [A06] The first region is located opposite to the first electrode, The image sensor according to [A01], wherein the second region is positioned adjacent to the first region. [A07] The imaging element according to [A06], in which the material constituting the first insulating layer has a polarity different from that of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode.
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the first insulating layer is made of silicon oxynitride or silicon nitride
  • the image sensor according to [A07] in which the second insulating layer is made of silicon oxide.
  • a second insulating layer extending portion extending from the second insulating layer is formed between the first insulating layer and the photoelectric conversion layer. Any one of [A06] to [A08] The imaging device described.
  • the portion of the insulating layer located between the charge storage electrode and the photoelectric conversion layer further has a third region, The first region is located opposite the first electrode; The third region is located adjacent to the first region, The second region is located between the first region and the photoelectric conversion layer, and between the third region and the photoelectric conversion layer, The portion of the insulating layer that occupies the third region consists of the third insulating layer,
  • the material constituting the first insulating layer has a polarity different from the polarity of the carrier generated in the photoelectric conversion layer and sent to the first electrode,
  • the material which comprises a 3rd insulating layer is an image pick-up element as described in [A10] which has the same polarity as the polarity of the carrier produced
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the first insulating layer is made of silicon oxynitride or silicon nitride
  • the third insulating layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide,
  • An insulating material layer is provided between the first electrode and the charge storage electrode, The material which comprises an insulating material layer is an imaging of any one of [A01] thru
  • a second insulating material layer is provided in contact with at least a part of the portion of the charge storage electrode not facing the first electrode;
  • the material constituting the second insulating material layer is any one of [A01] to [A13], which is generated in the photoelectric conversion layer and has the same polarity as the polarity of the carrier sent to the first electrode.
  • Image sensor is any one of [A01] to [A13], which is generated in the photoelectric conversion layer and has the same polarity as the polarity of the carrier sent to the first electrode.
  • Image sensor second embodiment >> A first electrode, A charge storage electrode disposed apart from the first electrode; A photoelectric conversion layer formed in contact with the first electrode and above the charge storage electrode via an insulating layer; and A second electrode formed on the photoelectric conversion layer; With An insulating material layer is provided between the first electrode and the charge storage electrode, The material which comprises an insulating material layer is an image pick-up element which has a polarity different from the polarity of the carrier produced
  • a second insulating material layer is provided in contact with at least a part of the portion of the charge storage electrode not facing the first electrode;
  • the material which comprises a 2nd insulating material layer is an image pick-up element as described in [A15] or [A16] which has the same polarity as the polarity of the carrier produced
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the insulating material layer is made of silicon oxynitride or silicon nitride
  • Image sensor third aspect >> A first electrode, A charge storage electrode disposed apart from the first electrode; A photoelectric conversion layer formed in contact with the first electrode and above the charge storage electrode via an insulating layer; and A second electrode formed on the photoelectric conversion layer; With An insulating material layer is provided in contact with at least a portion of the portion of the charge storage electrode not facing the first electrode; The material which comprises an insulating material layer is an image pick-up element which has the same polarity as the polarity of the carrier produced
  • the carrier sent to the first electrode is an electron
  • the imaging element according to [A19] wherein the insulating material layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and titanium oxide.
  • a charge transfer control electrode is formed in a region facing the region of the photoelectric conversion layer positioned between the adjacent imaging elements via an insulating layer.
  • a charge transfer control electrode is formed on the photoelectric conversion layer located between the adjacent image pickup elements instead of the second electrode.
  • the semiconductor device further includes a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit, The first electrode, the second electrode, the charge storage electrode and the charge transfer control electrode are connected to the 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 charge transfer control electrodes, charges in the photoelectric conversion layer Accumulated, 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 23 is applied to the charge transfer control electrodes are accumulated in the photoelectric conversion layer
  • the imaging device according to [B01] in which the charged charges are read out to the control unit via the first electrode.
  • the semiconductor device further includes a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit, The first electrode, the second electrode, the charge storage electrode and the charge transfer control electrode are connected to the drive circuit, In the charge accumulation period, a potential V 2 ′ is applied from the drive circuit to the second electrode, a potential V 13 ′ is applied to the charge transfer control electrode, and charges are accumulated in the photoelectric conversion layer.
  • the potential V 2 ′′ is applied to the second electrode from the driving circuit, the potential V 23 ′′ is applied to the charge transfer control electrode, and the charge accumulated in the photoelectric conversion layer passes through the first electrode.
  • the imaging device according to [B02] read out to the control unit.
  • V 2 ' ⁇ V 13 ' and V 2 ′′ ⁇ V 23 ′′ When the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode, V 2 ′ ⁇ V 13 ′ and V 2 ′′ ⁇ V 23 ′′ It is.
  • [B05] further comprising a semiconductor substrate;
  • the photoelectric conversion unit according to any one of [A01] to [B04], which is disposed above the semiconductor substrate.
  • [B06] 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 photoelectric conversion layer with an insulating layer interposed therebetween.
  • the image pickup device according to any one of [A01] to [B05], further including a working electrode.
  • the image pickup device according to any one of [A01] to [B06], in which the charge storage electrode includes a plurality of charge storage electrode segments.
  • [B08] The imaging device according to any one of [A01] to [B07], wherein the charge storage electrode is larger in size than the first electrode.
  • the top edge of the first electrode is covered with an insulating layer; The first electrode is exposed at the bottom of the opening, When the surface of the insulating layer in contact with the top surface of the first electrode is the first surface and the surface of the insulating layer in contact with the portion of the photoelectric conversion layer facing the charge storage electrode is the second surface, the side surface of the opening is The imaging device according to [B10], which has an inclination that spreads from the first surface toward the second surface. [B12] The imaging device according to [B11], wherein a side surface of the opening having an inclination extending from the first surface toward the second surface is positioned on the charge storage electrode side.
  • Control of potential of first electrode and charge storage electrode >> A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit; The first electrode and the charge storage electrode are connected to a drive circuit, In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer, In the charge transfer period, the potential V 21 is applied to the first electrode from the drive circuit, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode, and the charge accumulated in the photoelectric conversion layer passes through the first electrode to the control unit.
  • the image pickup device according to any one of [A01] to [B12], which is read out at a time.
  • Electrode segment for charge storage >> The image pickup device according to any one of [A01] to [B06], wherein the charge storage electrode includes a plurality of charge storage electrode segments. [B15] When the potential of the first electrode is higher than that of the second electrode, the potential applied to the charge storage electrode segment located closest to the first electrode in the charge transfer period is farthest from the first electrode.
  • the imaging device which is lower than a potential applied to the charge storage electrode segment.
  • 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 [A01] 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.
  • the imaging device according to any one of [A01] to [B17] in which light enters from the second electrode side and no light enters the first electrode.
  • 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 imaging according to any one of [A01] to [B21], wherein the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. element.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments,
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The thickness of the photoelectric conversion 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 photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments,
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode,
  • the image sensor according to any one of [A01] to [B21], in which materials constituting the insulating layer segment are different in adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • 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 [A01] to [B21], in which materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the imaging device according to any one of [A01] to [B21], wherein a cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion is cut varies depending on a distance from the first electrode.
  • Solid-state imaging device first aspect >> [A01] to [C06] A solid-state imaging device including a plurality of imaging devices according to any one of [A01] to [C06].
  • Solid-state imaging device second aspect >> A solid-state imaging device including a plurality of the multilayer imaging elements according to [D01].
  • Solid-state imaging device first configuration >> A plurality of the image sensors according to any one of [A01] to [B06];
  • 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 stacked image sensors each having at least one of the image sensors according to any one of [A01] to [C06];
  • An image sensor block is composed of a plurality of stacked image sensors, A solid-state imaging device in which a first electrode is shared among a plurality of stacked imaging elements constituting an imaging element block.
  • An image sensor block is composed of two image sensors, The solid-state imaging device according to any one of [E01] to [E04], 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 image sensors, the electric charge in the first electrode is discharged out of the system while accumulating the electric charge in the photoelectric conversion layer, and then In all the image sensors, the charges accumulated in the photoelectric conversion layer are transferred to the first electrode at the same time, 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.
  • Electrode for transfer control (charge transfer electrode), 21 ... Charge transfer control Electrode, 22... Pad portion, 23... Connection hole, 24, 24 1 , 24 2.
  • Pole 41... N-type semiconductor region constituting second image sensor, 43... N-type semiconductor region constituting third image sensor, 42, 44, 73... P + layer, FD 1 , FD 2 , FD 3 , 45C, 46C ... floating diffusion layer, TR1 amp ... amplification transistor, TR1 rst ... reset transistor, TR1 sel ... selection transistor, 51 ... reset transistor TR1 rst Gate portion, 51A ... Channel formation region of reset transistor TR1 rst , 51B, 51C ... Source / drain region of reset transistor TR1 rst , 52 ...
  • semiconductor substrate Second surface (back surface), 71 ... element isolation region, 72 ... oxide film, 74 ... HfO 2 film, 75 ... insulating film, 76 ... interlayer insulating layer, 77, 78, 81 ... interlayer insulation layer, 82 ... insulating layer, 82a 1, 82b 1, 82c 1 ... first region, 82a 2, 82b 2, 82c 2 ... second region, 82c 3, ... third region, 82 ... insulating layer, 82A 1, 82B 1, 82C 1, ...

Landscapes

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Abstract

撮像素子は、第１電極１１、第１電極１１と離間して配置された電荷蓄積用電極１４、第１電極１１と接し、電荷蓄積用電極１４の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層１３、及び、　光電変換層１３上に形成された第２電極１２を備えており、電荷蓄積用電極１４と光電変換層１３との間に位置する絶縁層の部分は、第１領域８２ａ1及び第２領域８２ａ2を有しており、第１領域８２ａ1を占める絶縁層の部分は、第１絶縁層８２Ａ1から成り、第２領域８２ａ2を占める絶縁層の部分は、第２絶縁層８２Ａ2から成り、第２絶縁層８２Ａ2を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第１絶縁層８２Ａ1を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい。

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。
　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（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。尚、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９５に、特開２０１７－１５７８１６号公報に開示された積層型撮像素子（積層型固体撮像装置）の構造例を示す。図９５に示す例では、半導体基板３７０内に、第２タイプの撮像素子である第３撮像素子３３０及び第２撮像素子３２０を構成する第２タイプの光電変換部である第３光電変換部３３１及び第２光電変換部３２１が積層され、形成されている。また、半導体基板３７０の上方（具体的には、第２撮像素子３２０の上方）には、第１タイプの光電変換部である第１光電変換部３１０’が配置されている。ここで、第１光電変換部３１０’は、第１電極３１１、有機材料から成る光電変換層３１３、第２電極３１２を備えており、第１タイプの撮像素子である第１撮像素子３１０を構成する。また、第１電極３１１と離間して電荷蓄積用電極３１４が設けられており、電荷蓄積用電極３１４の上方には、絶縁層３８２を介して光電変換層３１３が位置している。第２光電変換部３２１及び第３光電変換部３３１においては、吸収係数の違いにより、それぞれ、例えば、青色光及び赤色光が光電変換される。また、第１光電変換部３１０’においては、例えば、緑色光が光電変換される。
　第２光電変換部３２１及び第３光電変換部３３１において光電変換によって生成した電荷は、これらの第２光電変換部３２１及び第３光電変換部３３１に一旦蓄積された後、それぞれ、縦型トランジスタ（ゲート部３２２を図示する）と転送トランジスタ（ゲート部３３２を図示する）によって第２浮遊拡散層（Floating Diffusion）ＦＤ2及び第３浮遊拡散層ＦＤ3に転送され、更に、外部の読み出し回路（図示せず）に出力される。これらのトランジスタ及び浮遊拡散層ＦＤ2，ＦＤ3も半導体基板３７０に形成されている。
　第１光電変換部３１０’において光電変換によって生成した電荷は、電荷蓄積時、電荷蓄積用電極３１４に引き付けられ、光電変換層３１３に蓄積される。電荷転送時、光電変換層３１３に蓄積された電荷は、第１電極３１１、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３１０’は、コンタクトホール部３６１、配線層３６２を介して、電荷量を電圧に変換する増幅トランジスタのゲート部３１８にも接続されている。そして、第１浮遊拡散層ＦＤ1は、リセット・トランジスタ（ゲート部３１７を図示する）の一部を構成している。尚、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は保護層であり、参照番号３９０はオンチップ・マイクロ・レンズである。また、参照番号６３，６４，６５，６６，８１については、実施例６において説明する。
特開２０１７－１５７８１６号公報
　上記の特許公開公報に開示された撮像素子は優れた特性を有するが、電荷転送時、光電変換層３１３に蓄積された電荷の第１電極３１１への一層確実な転送が求められる。
　従って、本開示の目的は、電荷転送時、光電変換層に蓄積された電荷の第１電極への一層確実な転送を可能とする構成、構造を有する撮像素子、係る撮像素子から構成された積層型撮像素子、係る撮像素子あるいは積層型撮像素子を備えた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第１の態様に係る撮像素子は、
　第１電極、
　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
　光電変換層上に形成された第２電極、
を備えており、
　電荷蓄積用電極と光電変換層との間に位置する絶縁層の部分は、第１領域及び第２領域を有しており、
　第１領域を占める絶縁層の部分は、第１絶縁層から成り、
　第２領域を占める絶縁層の部分は、第２絶縁層から成り、
　第２絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第１絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい。
　上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る撮像素子は、
　第１電極、
　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
　光電変換層上に形成された第２電極、
を備えており、
　第１電極と電荷蓄積用電極との間には、絶縁材料層が設けられており、
　絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している。
　上記の目的を達成するための本開示の第３の態様に係る撮像素子は、
　第１電極、
　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
　光電変換層上に形成された第２電極、
を備えており、
　第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して絶縁材料層が設けられており、
　絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している。
　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、本開示の第１の態様～第３の態様に係る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、本開示の第１の態様～第３の態様に係る撮像素子を、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、本開示の積層型撮像素子を、複数、備えている。
図１Ａ及び図１Ｂは、実施例１の撮像素子及びその変形例の模式的な一部断面図である。 図２は、実施例１の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に示す図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、実施例２の撮像素子及びその変形例の模式的な一部断面図であり、図３Ｃは、実施例３の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図４は、実施例２の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に示す図である。 図５は、実施例３の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に示す図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、実施例４の撮像素子及びその変形例の模式的な一部断面図である。 図７は、実施例４の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に示す図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、実施例５の撮像素子及びその変形例の模式的な一部断面図である。 図９は、図８Ａに示した実施例５の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に示す図である。 図１０は、図８Ｂに示した実施例５の撮像素子の変形例（実施例４の撮像素子と実施例５の撮像素子との組み合わせ）における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に示す図である。 図１１は、実施例６の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の一部分の模式的な断面図である。 図１２は、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の１つの模式的な一部断面図である。 図１３は、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図である。 図１４は、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図である。 図１５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１６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１７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変形例（実施例６の変形例１）の模式的な配置図である。 図１８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１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、図１８（実施例６）、図４６（実施例１０）及び図５３（実施例１１）の各部位を説明するための実施例６、実施例１０及び実施例１１の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図である。 図２０は、実施例６の固体撮像装置の概念図である。 図２１は、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の変形例（実施例６の変形例２）の等価回路図である。 図２２は、図２１に示した実施例６の撮像素子の変形例（実施例６の変形例２）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２３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変形例（実施例６の変形例３）の模式的な配置図である。 図２４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変形例（実施例６の変形例４）の模式的な配置図である。 図２５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変形例（実施例６の変形例５）の模式的な配置図である。 図２６は、実施例６の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の変形例（実施例６の変形例６）の模式的な断面図である。 図２７は、実施例７の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の一部分の模式的な断面図である。 図２８は、実施例７の撮像素子（並置された２×２の撮像素子）の一部分の模式的な平面図である。 図２９は、実施例７の撮像素子（並置された２×２の撮像素子）の変形例（実施例７の変形例１）の一部分の模式的な平面図である。 図３０Ａ及び図３０Ｂは、実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例２）の一部分の模式的な平面図である。 図３１Ａ及び図３１Ｂは、実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例３）の一部分の模式的な平面図である。 図３２Ａ及び図３２Ｂは、実施例７の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の変形例（実施例７の変形例４Ａ及び変形例４Ｂ）の一部分の模式的な断面図である。 図３３Ａ及び図３３Ｂは、実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例４Ａ）の一部分の模式的な平面図である。 図３４Ａ及び図３４Ｂは、実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例４Ｂ）の一部分の模式的な平面図である。 図３５Ａ及び図３５Ｂは、実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例４Ｃ）の一部分の模式的な平面図である。 図３６Ａ及び図３６Ｂは、実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例４Ｄ）の一部分の模式的な平面図である。 図３７は、実施例８の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図である。 図３８は、実施例９の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図である。 図３９は、実施例９の撮像素子、積層型撮像素子の変形例の模式的な一部断面図である。 図４０は、実施例９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４１は、実施例９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４２は、実施例１０の撮像素子、積層型撮像素子の一部分の模式的な一部断面図である。 図４３は、実施例１０の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図である。 図４４は、実施例１０の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図である。 図４５は、実施例１０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４６は、実施例１０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４７は、実施例１０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４８は、実施例１０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４９は、実施例１１の撮像素子、積層型撮像素子の一部分の模式的な一部断面図である。 図５０は、実施例１１の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図である。 図５１は、実施例１１の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図である。 図５２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５３は、実施例１１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５４は、実施例１１の撮像素子の別の動作時（電荷転送時）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５５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５６は、実施例１２の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図である。 図５７は、実施例１２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５８は、実施例１２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５９は、実施例１３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６０は、実施例１４の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図である。 図６１は、実施例１５及び実施例１６の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図である。 図６２Ａ及び図６２Ｂは、実施例１６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６３Ａ及び図６３Ｂは、実施例１６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６４は、実施例１６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６５は、実施例１６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６６は、実施例１７及び実施例１６の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図である。 図６７Ａ及び図６７Ｂは、実施例１７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６８は、実施例１８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６９は、実施例１８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７０は、実施例１８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７１は、実施例１８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７２は、実施例１８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７３は、実施例１８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７４は、実施例１８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７５は、実施例１８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７６は、実施例１８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７７は、実施例１８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７８Ａ、図７８Ｂ及び図７８Ｃは、実施例１８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７９は、実施例１９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８０は、実施例１９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８１は、実施例１９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８２は、実施例１９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８３は、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図８４は、実施例６の撮像素子、積層型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８５Ａ、図８５Ｂ及び図８５Ｃは、実施例６の撮像素子、積層型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８６は、実施例６の撮像素子、積層型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８７は、実施例６の撮像素子、積層型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８８は、実施例６の撮像素子、積層型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８９は、実施例１０の撮像素子、積層型撮像素子の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図９０は、実施例６の撮像素子、積層型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９１は、実施例６の撮像素子、積層型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９２は、実施例１２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９３は、実施例１３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９４は、本開示の撮像素子、積層型撮像素子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９５は、従来の積層型撮像素子（積層型固体撮像装置）の概念図である。
　以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の第１の態様～第３の態様に係る撮像素子、積層型撮像素子、及び、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（本開示の第１の態様に係る撮像素子、本開示の第１－Ａの態様に係る撮像素子）
３．実施例２（本開示の第１－Ｂの態様に係る撮像素子）
４．実施例３（本開示の第１－Ｃの態様に係る撮像素子）
５．実施例４（本開示の第２の態様に係る撮像素子）
６．実施例５（本開示の第３の態様に係る撮像素子）
７．実施例６（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）
８．実施例７（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）
９．実施例８（実施例６～実施例７の撮像素子の変形）
１０．実施例９（実施例６～実施例８の変形、本開示の第１の態様に係る固体撮像装置）
１１．実施例１０（実施例６～実施例９の変形、転送制御用電極を備えた撮像素子）
１２．実施例１１（実施例６～実施例１０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）
１３．実施例１２（第１構成及び第６構成の撮像素子）
１４．実施例１３（本開示の第２構成及び第６構成の撮像素子）
１５．実施例１４（第３構成の撮像素子）
１６．実施例１５（第４構成の撮像素子）
１７．実施例１６（第５構成の撮像素子）
１８．実施例１７（第６構成の撮像素子）
１９．実施例１８（第１構成～第２構成の固体撮像装置）
２０．実施例１９（実施例１８の変形）
２１．その他
〈本開示の第１の態様～第３の態様に係る撮像素子、積層型撮像素子、及び、本開示の第１の態様～第２の態様に係る固体撮像装置、全般に関する説明〉
　本開示の第１の態様に係る撮像素子、積層型撮像素子を構成する本開示の第１の態様に係る撮像素子、及び、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第１の態様に係る撮像素子を総称して、以下、『本開示の第１の態様に係る撮像素子等』と呼ぶ場合がある。また、本開示の第２の態様に係る撮像素子、積層型撮像素子を構成する本開示の第２の態様に係る撮像素子、及び、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第２の態様に係る撮像素子を総称して、以下、『本開示の第２の態様に係る撮像素子等』と呼ぶ場合がある。更には、本開示の第３の態様に係る撮像素子、積層型撮像素子を構成する本開示の第３の態様に係る撮像素子、及び、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第３の態様に係る撮像素子を総称して、以下、『本開示の第３の態様に係る撮像素子等』と呼ぶ場合がある。
　本開示の第１の態様に係る撮像素子等において、
　第２領域は、第１電極と対向して位置しており、
　第１領域は、第２領域と隣接して位置している形態とすることができる。尚、このような形態の本開示の第１の態様に係る撮像素子等を、便宜上、『本開示の第１－Ａの態様に係る撮像素子等』と呼ぶ場合がある。そして、本開示の第１－Ａの態様に係る撮像素子等において、第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している形態とすることができるし、更には、
　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　第１絶縁層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る形態とすることができる。そして、これらの場合、第１絶縁層と光電変換層との間には、第２絶縁層から延在する第２絶縁層延在部が形成されている形態とすることができる。尚、第１電極へと送られるキャリアが正孔である場合、
　第１絶縁層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る形態とすることができる。
　第１領域の面積をＳ1、第２領域の面積をＳ2としたとき、本開示の第１－Ａの態様に係る撮像素子等においては、
０．１≦Ｓ2／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．９
を満足することが好ましい。
　あるいは又、本開示の第１の態様に係る撮像素子等において、
　第１領域は、第１電極と対向して位置しており、
　第２領域は、第１領域と隣接して位置している形態とすることができる。尚、このような形態の本開示の第１の態様に係る撮像素子等を、便宜上、『本開示の第１－Ｂの態様に係る撮像素子等』と呼ぶ場合がある。そして、本開示の第１－Ｂの態様に係る撮像素子等において、第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している形態とすることができるし、更には、
　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　第１絶縁層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る形態とすることができる。そして、これらの場合、第１絶縁層と光電変換層との間には、第２絶縁層から延在する第２絶縁層延在部が形成されている形態とすることができる。尚、第１電極へと送られるキャリアが正孔である場合、
　第１絶縁層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る形態とすることができる。
　本開示の第１－Ｂの態様に係る撮像素子等においては、
０．１≦Ｓ2／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．９
を満足することが好ましい。
　あるいは又、本開示の第１の態様に係る撮像素子等において、
　電荷蓄積用電極と光電変換層との間に位置する絶縁層の部分は、更に、第３領域を有しており、
　第１領域は、第１電極と対向して位置しており、
　第３領域は、第１領域と隣接して位置しており、
　第２領域は、第１領域と光電変換層との間、及び、第３領域と光電変換層との間に位置しており、
　第３領域を占める絶縁層の部分は、第３絶縁層から成り、
　第２絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第３絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい形態とすることができる。尚、このような形態の本開示の第１の態様に係る撮像素子等を、便宜上、『本開示の第１－Ｃの態様に係る撮像素子等』と呼ぶ場合がある。そして、本開示の第１－Ｃの態様に係る撮像素子等において、
　第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有しており、
　第３絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している形態とすることができるし、更には、
　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　第１絶縁層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第３絶縁層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る形態とすることができる。尚、第１電極へと送られるキャリアが正孔である場合、
　第１絶縁層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
　第３絶縁層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る形態とすることができる。
　第３領域の面積をＳ3としたとき、本開示の第１－Ｃの態様に係る撮像素子等においては、
０．１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ3）≦０．９
を満足することが好ましい。
　本開示の第１の態様に係る撮像素子等において、固定電荷は、ナノプローブ法によるＣＶ測定に基づき測定方法することができる。即ち、ＣＶ測定からフラットバンド電圧を求め、固定電荷量を評価することができる。
　更には、以上に説明した本開示の第１－Ａの態様に係る撮像素子等、本開示の第１－Ｂの態様に係る撮像素子等、及び、本開示の第１－Ｃの態様に係る撮像素子等を含む本開示の第１の態様に係る撮像素子等において、
　第１電極と電荷蓄積用電極との間には、絶縁材料層（便宜上、『第１絶縁材料層』と呼ぶ場合がある）が設けられており、
　絶縁材料層（第１絶縁材料層）を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している形態とすることができる。即ち、このような形態は、本開示の第１の態様に係る撮像素子等と本開示の第２の態様に係る撮像素子等を組み合わせたものである。
　更には、上記の好ましい形態、以上に説明した本開示の第１－Ａの態様に係る撮像素子等、本開示の第１－Ｂの態様に係る撮像素子等、及び、本開示の第１－Ｃの態様に係る撮像素子等を含む本開示の第１の態様に係る撮像素子等において、
　第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して第２絶縁材料層が設けられており、
　第２絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している形態とすることができる。即ち、このような形態は、本開示の第１の態様に係る撮像素子等と本開示の第３の態様に係る撮像素子等を組み合わせたものである。更には、本開示の第１の態様に係る撮像素子等と本開示の第２の態様に係る撮像素子等と本開示の第３の態様に係る撮像素子等とを、適宜、組み合わせることもできる。
　本開示の第２の態様に係る撮像素子等において、絶縁層は、光電変換層と絶縁材料層との間の少なくとも一部に延在している形態とすることができる。そして、このような形態を含む本開示の第２の態様に係る撮像素子等において、
　第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して第２絶縁材料層が設けられており、
　第２絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している形態とすることができ、更には、
　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　絶縁材料層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第２絶縁材料層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る形態とすることができる。尚、第１電極へと送られるキャリアが正孔である場合、
　絶縁材料層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
　第２絶縁材料層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成る形態とすることができる。
　本開示の第３の態様に係る撮像素子等において、
　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　絶縁材料層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る形態とすることができる。尚、第１電極へと送られるキャリアが正孔である場合、
　絶縁材料層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成る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第１の態様～第３の態様に係る撮像素子、積層型撮像素子を構成する本開示の第１の態様～第３の態様に係る撮像素子、及び、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第１の態様～第３の態様に係る撮像素子（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、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）及び酸化チタン（ＴｉＯ2）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料の代わりに、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）、酸化プラセオジム（Ｐｒ2Ｏ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）、酸化プロメチウム（Ｐｍ2Ｏ3）、酸化サマリウム（Ｓｍ2Ｏ3）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ2Ｏ3）、酸化ガドリニウム（（Ｇｄ2Ｏ3）、酸化テルビウム（Ｔｂ2Ｏ3）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ2Ｏ3）、酸化ホルミウム（Ｈｏ2Ｏ3）、酸化ツリウム（Ｔｍ2Ｏ3）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）、酸化ルテチウム（Ｌｕ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、窒化ハフニウム、窒化アルミニウム、酸窒化ハフニウム、酸窒化アルミニウムを用いることもできる。
　また、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、酸化シリコンの代わりに、広くは、酸化ケイ素系材料を用いることもできる。ここで、酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン（ＳｉＯX）の他、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率材料（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。あるいは又、酸化シリコンの代わりに、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。
　絶縁層、第１絶縁層、第２絶縁層、第３絶縁層の形成方法として、例えば、各種ＣＶＤ法、各種ＰＶＤ法、ＡＬＤ法を挙げることができる。
　以上に説明した好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、
　半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
　第１電極及び電荷蓄積用電極は、駆動回路に接続されており、
　電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ12が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
　電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ22が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第１電極を経由して制御部に読み出される構成とすることができる。但し、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、
Ｖ12≧Ｖ11、且つ、Ｖ22＜Ｖ21
であり、第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、
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撮像素子等において、隣接する撮像素子との間に位置する光電変換層の領域に絶縁層を介して対向する領域には、電荷移動制御電極（下方電荷移動制御電極）が形成されている形態とすることができる。そして、この場合、
　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、第２電極、電荷蓄積用電極及び電荷移動制御電極は、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、電荷移動制御電極に電位Ｖ13が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
　電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ22が印加され、電荷移動制御電極に電位Ｖ23が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第１電極を経由して制御部に読み出される形態とすることができる。但し、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、
Ｖ12≧Ｖ11、Ｖ12＞Ｖ13、且つ、Ｖ21＞Ｖ22＞Ｖ23
であり、第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、
Ｖ12≦Ｖ11、Ｖ12＜Ｖ13、且つ、Ｖ21＜Ｖ22＜Ｖ23
である。電荷移動制御電極は、第１電極あるいは電荷蓄積用電極と同じレベルに形成されていてもよいし、異なるレベルに形成されていてもよい。
　更には、あるいは又、隣接する撮像素子との間に位置する光電変換層の領域の上には、第２電極が形成される代わりに、電荷移動制御電極（上方電荷移動制御電極）が形成されている形態とすることができる。そして、この場合、
　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、第２電極、電荷蓄積用電極及び電荷移動制御電極は、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２電極に電位Ｖ2’が印加され、電荷移動制御電極に電位Ｖ13’が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
　電荷転送期間において、駆動回路から、第２電極に電位Ｖ2”が印加され、電荷移動制御電極に電位Ｖ23”が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第１電極を経由して制御部に読み出される形態とすることができる。但し、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、
Ｖ2’≧Ｖ13’、且つ、Ｖ2”≧Ｖ23”
であり、第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、
Ｖ2’≦Ｖ13’、且つ、Ｖ2”≦Ｖ23”
である。電荷移動制御電極は、第２電極と同じレベルに形成されている。
　以上に説明した好ましい形態を含む本開示の撮像素子等は、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、第２電極及び各種電極は、後述する駆動回路に接続されている。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等は、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、本開示の第１の態様に係る撮像素子等における絶縁層あるいは本開示の第２の態様に係る撮像素子等における絶縁材料層を介して光電変換層と対向して配置された転送制御用電極（電荷転送電極）を更に備えている形態とすることができる。尚、このような形態の本開示の撮像素子等を、便宜上、『転送制御用電極を備えた本開示の撮像素子等』と呼ぶ場合がある。そして、転送制御用電極を備えた本開示の撮像素子等にあっては、
　半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
　第１電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極は、駆動回路に接続されており、
　電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ12が印加され、転送制御用電極に電位Ｖ14が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
　電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ22が印加され、転送制御用電極に電位Ｖ24が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第１電極を介して制御部に読み出される形態とすることができる。但し、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、
Ｖ12＞Ｖ14、且つ、Ｖ22≦Ｖ24≦Ｖ21
であり、第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、
Ｖ12＜Ｖ14、且つ、Ｖ22≧Ｖ24≧Ｖ21
である。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等にあっては、光電変換層に接続され、第１電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された電荷排出電極を更に備えている形態とすることができる。尚、このような形態の本開示の撮像素子等を、便宜上、『電荷排出電極を備えた本開示の撮像素子等』と呼ぶ。そして、電荷排出電極を備えた本開示の撮像素子等において、電荷排出電極は、第１電極及び電荷蓄積用電極を取り囲むように（即ち、額縁状に）配置されている形態とすることができる。電荷排出電極は、複数の撮像素子において共有化（共通化）することができる。そして、この場合、
　光電変換層は、絶縁層に設けられた第２開口部内を延在し、電荷排出電極と接続されており、
　電荷排出電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
　第２開口部の底面には電荷排出電極が露出しており、
　電荷排出電極の頂面と接する絶縁層の面を第３面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第２面としたとき、第２開口部の側面は、第３面から第２面に向かって広がる傾斜を有する形態とすることができる。
　更には、電荷排出電極を備えた本開示の撮像素子等にあっては、
　半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
　第１電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極は、駆動回路に接続されており、
　電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ12が印加され、電荷排出電極に電位Ｖ15が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
　電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ22が印加され、電荷排出電極に電位Ｖ25が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第１電極を介して制御部に読み出される構成とすることができる。但し、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、
Ｖ15＞Ｖ11、且つ、Ｖ25＜Ｖ21
であり、第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、
Ｖ15＜Ｖ11、且つ、Ｖ25＞Ｖ21
である。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、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。尚、このような形態の本開示の撮像素子等を、便宜上、『複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた本開示の撮像素子等』と呼ぶ場合がある。電荷蓄積用電極セグメントの数は、２以上であればよい。そして、複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた本開示の撮像素子等にあっては、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加える場合、
　第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、電荷転送期間において、第１電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント（第１番目の光電変換部セグメント）に印加される電位は、第１電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント（第Ｎ番目の光電変換部セグメント）に印加される電位よりも高く、
　第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、電荷転送期間において、第１電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント（第１番目の光電変換部セグメント）に印加される電位は、第１電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント（第Ｎ番目の光電変換部セグメント）に印加される電位よりも低い形態とすることができる。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、電荷蓄積用電極の大きさは第１電極よりも大きい形態とすることができる。電荷蓄積用電極の面積をｓ1’、第１電極の面積をｓ1としたとき、限定するものではないが、
４≦ｓ1’／ｓ1
を満足することが好ましい。
　光入射側に位置する第２電極は、上方電荷移動制御電極が形成されている場合を除き、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。本開示の撮像素子等において、光電変換層は、複数の撮像素子において共通化することができる。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る形態とすることができる。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、第１電極は、絶縁層（本開示の第２の態様に係る撮像素子等において、場合によっては、絶縁材料層の一部及び絶縁層）に設けられた開口部内を延在し、光電変換層と接続されている形態とすることができる。あるいは又、光電変換層は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、第１電極と接続されている形態とすることができ、この場合、
　第１電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
　開口部の底面には第１電極が露出しており、
　第１電極の頂面と接する絶縁層の面を第１面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第２面としたとき、開口部の側面は、第１面から第２面に向かって広がる傾斜を有する形態とすることができ、更には、第１面から第２面に向かって広がる傾斜を有する開口部の側面は、電荷蓄積用電極側に位置する形態とすることができる。尚、光電変換層と第１電極との間に他の層が形成されている形態（例えば、光電変換層と第１電極との間に電荷蓄積に適した材料層が形成されている形態）を包含する。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、
　半導体基板には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層及び増幅トランジスタが設けられており、
　第１電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されている形態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形態とすることができる。
　あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等の変形例として、以下に説明する第１構成～第６構成の撮像素子を挙げることができる。即ち、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等における第１構成～第６構成の撮像素子において、
　光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
　光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　第１構成～第３構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第４構成～第５構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置する。
　そして、第１構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している。また、第２構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している。更には、第３構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる。また、第４構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる。更には、第５構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている。尚、面積は、連続的に小さくなっていてもよいし、階段状に小さくなっていてもよい。
　あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等における第６構成の撮像素子において、電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層の積層方向をＺ方向、第１電極から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化する。尚、断面積の変化は、連続的な変化であってもよいし、階段状の変化であってもよい。
　第１構成～第２構成の撮像素子において、Ｎ個の光電変換層セグメントは連続して設けられており、Ｎ個の絶縁層セグメントも連続して設けられており、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントも連続して設けられている。第３構成～第５構成の撮像素子において、Ｎ個の光電変換層セグメントは連続して設けられている。また、第４構成、第５構成の撮像素子において、Ｎ個の絶縁層セグメントは連続して設けられている一方、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の絶縁層セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。更には、第４構成～第５構成の撮像素子において、場合によっては、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。そして第１構成～第６構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位が加えられる。あるいは又、第４構成～第５構成の撮像素子において、場合によっては、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。
　第１構成～第６構成の撮像素子、係る撮像素子を適用した本開示の積層型撮像素子や固体撮像装置にあっては、絶縁層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、光電変換層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントの面積が規定され、あるいは又、積層部分の断面積が規定されているので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に、第１電極へ転送することが可能となる。そして、その結果、残像の発生や電荷転送残しの発生を防止することができる。
　本開示の積層型撮像素子の変形例として、上述した第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とすることができる。また、本開示の第１の態様に係る固体撮像装置の変形例として、上述した第１構成～第６構成の撮像素子を、複数、備えている固体撮像装置とすることができるし、本開示の第２の態様に係る固体撮像装置の変形例として、上述した第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、備えている固体撮像装置とすることができる。
　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が、第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合は、電位の高低を逆にすればよい。
　第１構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、絶縁層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていってもよいし、薄くなっていってもよく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。
　蓄積すべき電荷を電子とする場合、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる構成を採用すればよいし、蓄積すべき電荷を正孔とする場合、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、薄くなる構成を採用すればよい。そして、これらの場合、電荷蓄積期間において、｜Ｖ12｜≧｜Ｖ11｜といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、｜Ｖ22｜＜｜Ｖ21｜といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第２構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、光電変換層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていってもよいし、薄くなっていってもよく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。
　蓄積すべき電荷を電子とする場合、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる構成を採用すればよいし、蓄積すべき電荷を正孔とする場合、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、薄くなる構成を採用すればよい。そして、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる場合、電荷蓄積期間においてＶ12≧Ｖ11といった状態になると、また、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、薄くなる場合、電荷蓄積期間においてＶ12≦Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる場合、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、また、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、薄くなる場合、Ｖ22＞Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第３構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の比誘電率の値が、漸次、小さくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方、が第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第４構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の仕事関数の値が、漸次、大きくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電圧の正負に依存すること無く、信号電荷転送に有利な電位勾配を形成することができる。
　第５構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっており、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第６構成の撮像素子において、積層部分の断面積は第１電極からの距離に依存して変化し、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。具体的には、積層部分の断面の厚さを一定とし、積層部分の断面の幅を第１電極から離れるほど狭くする構成を採用すれば、第５構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも多くの電荷を蓄積することができる。従って、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。一方、積層部分の断面の幅を一定とし、積層部分の断面の厚さ、具体的には、絶縁層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第１構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。また、光電変換層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第２構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも強い電界が加わり、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。
　本開示の第１の態様に係る固体撮像装置の別の変形例として、
　第１構成～第６構成の撮像素子を、複数、有しており、
　複数の撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
　撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子において第１電極が共有されている固体撮像装置とすることができる。尚、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２の態様に係る固体撮像装置の別の変形例として、
　第１構成～第６構成の撮像素子を少なくとも１つ有する積層型撮像素子を、複数、有しており、
　複数の積層型撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
　撮像素子ブロックを構成する複数の積層型撮像素子において第１電極が共有されている固体撮像装置とすることができる。尚、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形態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形態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。
　本開示の撮像素子として、具体的には、青色光（４２５ｎｍ乃至４９５ｎｍの光）を吸収する光電変換層（便宜上、『第１タイプの青色光電変換層』と呼ぶ）を備えた青色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの青色光用撮像素子』と呼ぶ）、緑色光（４９５ｎｍ乃至５７０ｎｍの光）を吸収する光電変換層（便宜上、『第１タイプの緑色光電変換層』と呼ぶ）を備えた緑色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの緑色光用撮像素子』と呼ぶ）、赤色光（６２０ｎｍ乃至７５０ｎｍの光）を吸収する光電変換層（便宜上、『第１タイプの赤色光電変換層』と呼ぶ）を備えた赤色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの赤色光用撮像素子』と呼ぶ）を挙げることができる。また、電荷蓄積用電極を備えていない従来の撮像素子であって、青色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの青色光用撮像素子』と呼び、緑色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの緑色光用撮像素子』と呼び、赤色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの赤色光用撮像素子』と呼び、第２タイプの青色光用撮像素子を構成する光電変換層を、便宜上、『第２タイプの青色光電変換層』と呼び、第２タイプの緑色光用撮像素子を構成する光電変換層を、便宜上、『第２タイプの緑色光電変換層』と呼び、第２タイプの赤色光用撮像素子を構成する光電変換層を、便宜上、『第２タイプの赤色光電変換層』と呼ぶ。
　本開示の積層型撮像素子は、少なくとも本開示の撮像素子（光電変換素子）を１つ有するが、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。尚、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タイプの赤外線用光電変換部を備えていてもよい。ここで、第１タイプの赤外線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タイプの赤外線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。
　あるいは又、光電変換層を、下層半導体層と、上層光電変換層の積層構造とすることができる。このように下層半導体層を設けることで、例えば、電荷蓄積時の再結合を防止することができる。また、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。また、暗電流の生成を抑制することができる。上層光電変換層を構成する材料は、上記の光電変換層を構成する各種材料から、適宜、選択すればよい。一方、下層半導体層を構成する材料として、バンドギャップエネルギーの値が大きく（例えば、３．０ｅＶ以上のバンドギャップエネルギーの値）、しかも、光電変換層を構成する材料よりも高い移動度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体材料；遷移金属ダイカルコゲナイド；シリコンカーバイド；ダイヤモンド；グラフェン；カーボンナノチューブ；縮合多環炭化水素化合物や縮合複素環化合物等の有機半導体材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料として、蓄積すべき電荷が電子である場合、光電変換層を構成する材料のイオン化ポテンシャルよりも大きなイオン化ポテンシャルを有する材料を挙げることができるし、蓄積すべき電荷が正孔である場合、光電変換層を構成する材料の電子親和力よりも小さな電子親和力を有する材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料における不純物濃度は１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。下層半導体層は、単層構成であってもよいし、多層構成であってもよい。また、電荷蓄積用電極の上方に位置する下層半導体層を構成する材料と、第１電極の上方に位置する下層半導体層を構成する材料とを、異ならせてもよい。
　本開示の第１の態様～第２の態様に係る固体撮像装置、第１構成～第２構成の固体撮像装置によって、単板式カラー固体撮像装置を構成することができる。
　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あるいは第２構成の固体撮像装置にあっては、ベイヤ配列の撮像素子を備えた固体撮像装置と異なり（即ち、カラーフィルタを用いて青色、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あるいは第２構成の固体撮像装置にあっては、偽色の発生が抑えられる。有機光電変換層それ自体がカラーフィルタとしても機能するので、カラーフィルタ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あるいは第１構成の固体撮像装置にあっては、カラーフィルタを用いることで、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あるいは第１構成の固体撮像装置における撮像素子の配列として、ベイヤ配列の他、インターライン配列、ＧストライプＲＢ市松配列、ＧストライプＲＢ完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列、フレーム色差順次配列、ＭＯＳ型配列、改良ＭＯＳ型配列、フレームインターリーブ配列、フィールドインターリーブ配列を挙げることができる。ここで、１つの撮像素子によって１つの画素（あるいは副画素）が構成される。
　本開示の撮像素子あるいは本開示の積層型撮像素子が複数配列された画素領域は、２次元アレイ状に規則的に複数配列された画素から構成される。画素領域は、通常、実際に光を受光し光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域と、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域とから構成されている。黒基準画素領域は、通常は、有効画素領域の外周部に配置されている。
　以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像素子等において、光が照射され、光電変換層で光電変換が生じ、正孔（ホール）と電子がキャリア分離される。そして、正孔が取り出される電極を陽極、電子が取り出される電極を陰極とする。第１電極が陽極を構成し、第２電極が陰極を構成する形態もあるし、逆に、第１電極が陰極を構成し、第２電極が陽極を構成する形態もある。
　積層型撮像素子を構成する場合、第１電極、電荷蓄積用電極、電荷移動制御電極、転送制御用電極及び第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。尚、第１電極、電荷蓄積用電極、電荷移動制御電極及び転送制御用電極を総称して、『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。尚、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、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、他の電極も透明導電材料から構成することが好ましい。
　あるいは又、透明性が不要である場合、正孔を取り出す電極としての機能を有する陽極を構成する導電材料として、高仕事関数（例えば、φ＝４．５ｅＶ～５．５ｅＶ）を有する導電材料から構成することが好ましく、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、鉄（Ｆｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、テルル（Ｔｅ）を例示することができる。一方、電子を取り出す電極としての機能を有する陰極を構成する導電材料として、低仕事関数（例えば、φ＝３．５ｅＶ～４．５ｅＶ）を有する導電材料から構成することが好ましく、具体的には、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ等）及びそのフッ化物又は酸化物、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）及びそのフッ化物又は酸化物、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、タリウム（Ｔｌ）、ナトリウム－カリウム合金、アルミニウム－リチウム合金、マグネシウム－銀合金、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属、あるいは、これらの合金を挙げることができる。あるいは又、陽極や陰極を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性材料を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、陽極や陰極を構成する材料として、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］といった有機材料（導電性高分子）を挙げることもできる。また、これらの導電性材料をバインダー（高分子）に混合してペースト又はインクとしたものを硬化させ、電極として用いてもよい。
　第１電極等や第２電極（陽極や陰極）の成膜方法として、乾式法あるいは湿式法を用いることが可能である。乾式法として、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）及び化学的気相成長法（ＣＶＤ法）を挙げることができる。ＰＶＤ法の原理を用いた成膜方法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱を用いた真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、各種スパッタリング法（マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ－ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法）、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザー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、レーザー転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザー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、レーザー平坦化法、リフロー法、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等を用いることができる。
　各種層間絶縁層や絶縁膜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。尚、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。
　制御部を構成する浮遊拡散層、増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタの構成、構造は、従来の浮遊拡散層、増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタの構成、構造と同様とすることができる。駆動回路も周知の構成、構造とすることができる。
　第１電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されているが、第１電極と浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部との接続のためにコンタクトホール部を形成すればよい。コンタクトホール部を構成する材料として、不純物がドーピングされたポリシリコンや、タングステン、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、ＴｉＮＷ、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2等の高融点金属や金属シリサイド、これらの材料から成る層の積層構造（例えば、Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｗ）を例示することができる。
　有機光電変換層と第１電極との間に、第１キャリアブロッキング層を設けてもよいし、有機光電変換層と第２電極との間に、第２キャリアブロッキング層を設けてもよい。また、第１キャリアブロッキング層と第１電極との間に第１電荷注入層を設けてもよいし、第２キャリアブロッキング層と第２電極との間に第２電荷注入層を設けてもよい。例えば、電子注入層を構成する材料として、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）といったアルカリ金属及びそのフッ化物や酸化物、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）といったアルカリ土類金属及びそのフッ化物や酸化物を挙げることができる。
　各種有機層の成膜方法として、乾式成膜法及び湿式成膜法を挙げることができる。乾式成膜法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱、電子ビーム加熱を用いた真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、プラズマ蒸着法、ＥＢ蒸着法、各種スパッタリング法（２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ－ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法）、ＤＣ（Direct Current）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法や反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザー転写法、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。尚、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、レーザー転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザー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、レーザー平坦化法、リフロー法等を用いることができる。
　以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第１の態様～第３の態様に係る撮像素子等、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形態とすることができるし、あるいは又、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形態とすることができる。
　例えば、固体撮像装置を読出し用集積回路（ＲＯＩＣ）と積層する場合、読出し用集積回路及び銅（Ｃｕ）から成る接続部が形成された駆動用基板と、接続部が形成された撮像素子とを、接続部同士が接するように重ね合わせ、接続部同士を接合することで、積層することができるし、接続部同士をハンダバンプ等を用いて接合することもできる。
　また、本開示の第１の態様～第２の態様に係る固体撮像装置を駆動するための駆動方法にあっては、
　全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第１電極における電荷を系外に排出し、その後、
　全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第１電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第１電極に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す固体撮像装置の駆動方法とすることができる。
　このような固体撮像装置の駆動方法にあっては、各撮像素子は、第２電極側から入射した光が第１電極には入射しない構造を有し、全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第１電極における電荷を系外に排出するので、全撮像素子において同時に第１電極のリセットを確実に行うことができる。そして、その後、全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第１電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第１電極に転送された電荷を読み出す。それ故、所謂グローバルシャッター機能を容易に実現することができる。
　実施例１は、本開示の第１の態様に係る撮像素子に関する。尚、撮像素子の詳細は、実施例６以降において説明する。実施例１の撮像素子の模式的な一部断面図を図１Ａに示し、実施例１の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に図２に示す。後述する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を、図面を簡素化するために、便宜上、纏めて、参照番号９１で示す場合がある。参照番号６３，６４，６５，６６，８１についても、実施例６において説明する。
　実施例１の撮像素子は、
　第１電極１１、
　第１電極１１と離間して配置された電荷蓄積用電極１４、
　第１電極１１と接し、電荷蓄積用電極１４の上方に、絶縁層８２を介して形成された光電変換層１３、及び、
　光電変換層１３上に形成された第２電極１２、
を備えている。
　そして、
　電荷蓄積用電極１４と光電変換層１３との間に位置する絶縁層８２の部分は、第１領域８２ａ1及び第２領域８２ａ2を有しており、
　第１領域８２ａ1を占める絶縁層の部分は、第１絶縁層８２Ａ1から成り、
　第２領域８２ａ2を占める絶縁層の部分は、第２絶縁層８２Ａ2から成り、
　第２絶縁層８２Ａ2を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第１絶縁層８２Ａ1を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい。
　ここで、実施例１の撮像素子において、第２領域８２ａ2は、第１電極１１と対向して位置しており、第１領域８２ａ1は、第２領域８２ａ2と隣接して位置している。即ち、第１領域８２ａ1及び第２領域８２ａ2は同じレベルに位置する。図２において、撮像素子の１つにのみ、第１絶縁層８２Ａ1を右上から左下に向かう斜線で示し、第２絶縁層８２Ａ2を左上から右下に向かう斜線で示している。また、第１電極１１及び電荷蓄積用電極１４も併せて図示している。図２に示す例にあっては、４つの撮像素子において、４つの電荷蓄積用電極１４に対応して共通の１つの第１電極１１が設けられているが、このような形態に限定するものではなく、例えば、１つの電荷蓄積用電極１４に対応して１つの第１電極１１が設けられていてもよいし、２つの電荷蓄積用電極１４に対応して共通の１つの第１電極１１が設けられていてもよい。即ち、１又は２以上の電荷蓄積用電極１４に対応して（共通の）１つの第１電極１１が設けられていればよい。以下においても同様である。撮像素子と撮像素子との間には、第２絶縁層８２Ａ2が設けられている。第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間にも第２絶縁層８２Ａ2が設けられている。
　第１絶縁層８２Ａ1を構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している。具体的には、第１電極１１へと送られるキャリアは電子であり、第１絶縁層８２Ａ1は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料（より具体的には、例えば、酸化アルミニウム、Ａｌ2Ｏ3）から成り、第２絶縁層８２Ａ2は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）から成る。
　第１領域８２ａ1の面積をＳ1、第２領域８２ａ2の面積をＳ2としたとき、実施例１の撮像素子においては、
０．１≦Ｓ2／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．９
を満足することが好ましく、具体的には、例えば、
Ｓ2／（Ｓ1＋Ｓ2）＝０．５
とすることができる。また、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の固定電荷の値は以下のとおりである。
　実施例１の撮像装置において、第２絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第１絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい。従って、電荷転送時、第１絶縁層上の光電変換層の部分に蓄積された電荷の転送状態と、第２絶縁層上の光電変換層の部分に蓄積された電荷の転送状態との間に、差異が生じる結果、電荷転送時、光電変換層に蓄積された電荷の第１電極への一層確実な転送が可能となる。
　即ち、実施例１の撮像素子にあっては、電荷蓄積時、光電変換層１３において生成されるキャリア（電子）は、電荷蓄積用電極１４に引き付けられるが、第１領域８２ａ1（第１絶縁層８２Ａ1）は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性（具体的には、負の極性）と同じ極性（具体的には、負の極性）を有しているので、第１領域８２ａ1の上に位置する光電変換層１３の部分のキャリア（電子）は、第２領域８２ａ2（第１絶縁層８２Ａ2）の上に位置する光電変換層１３の部分へ移動し易く、キャリアは第２領域８２ａ2の上に位置する光電変換層１３の部分（第１電極１１により近い部分）に多く蓄積される。その結果、電荷転送時、光電変換層１３に蓄積された電荷の第１電極１１への一層確実な転送が可能となる。
　また、実施例１あるいは後述する実施例２～実施例５の撮像素子にあっては、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極が備えられているので、光電変換部に光が照射され、光電変換部において光電変換されるとき、光電変換層に電荷を蓄えることができる。それ故、露光開始時、電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができる。
　実施例１の撮像素子の変形例の模式的な一部断面図を図１Ｂに示すが、第１絶縁層８２Ａ1と光電変換層１３との間には、第２絶縁層８２Ａ2から延在する第２絶縁層延在部８２Ａ2’が形成されている。第１領域８２ａ1及び第２領域８２ａ2は同じレベルに位置する。即ち、光電変換層１３の直下は、第１絶縁層８２Ａ1を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい固定電荷の絶対値を有する第２絶縁層８２Ａ2（具体的には、ＳｉＯ2）によって占められている。従って、光電変換層１３と電荷蓄積用電極１４との間を、全体として優れた特性を有する絶縁層で占めることができる。
　実施例２は、実施例１の変形であり、本開示の第１－Ｂの態様に係る撮像素子に関する。実施例２の撮像素子の模式的な一部断面図を図３Ａに示す。また、実施例２の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に図４に示す。
　実施例２の撮像素子において、第１領域８２ｂ1は、第１電極１１と対向して位置しており、第２領域８２ｂ2は、第１領域８２ｂ1と隣接して位置している。第１領域８２ｂ1及び第２領域８２ｂ2は同じレベルに位置する。図４において、撮像素子の１つにのみ、第１絶縁層８２Ｂ1を右上から左下に向かう斜線で示し、第２絶縁層８２Ｂ2を左上から右下に向かう斜線で示している。撮像素子と撮像素子との間には、第２絶縁層８２Ｂ2が設けられている。第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間にも第２絶縁層８２Ｂ2が設けられている。そして、第１絶縁層８２Ｂ1を構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性（具体的には、負の極性）と異なる極性（具体的には、正の極性）を有している。具体的には、第１電極１１へと送られるキャリアは電子であり、第１絶縁層８２Ｂ1は、酸窒化シリコン又は窒化シリコン（より具体的には、窒化シリコン、ＳｉＮ）から成り、第２絶縁層８２Ｂ2は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）から成る。
　第１領域８２ｂ1の面積をＳ1、第２領域８２ｂ2の面積をＳ2としたとき、実施例２の撮像素子においては、
０．１≦Ｓ2／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．９
を満足することが好ましく、具体的には、例えば、
Ｓ2／（Ｓ1＋Ｓ2）＝０．５
とすることができる。
　実施例２の撮像素子にあっては、電荷蓄積時、光電変換層１３において生成されるキャリア（電子）は、電荷蓄積用電極１４に引き付けられるが、第１領域８２ｂ1（第１絶縁層８２Ｂ1）は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している。従って、第１領域８２ｂ1（第１絶縁層８２Ｂ1）の上に位置する光電変換層１３の部分のキャリア（電子）は、第２領域８２ｂ2の上に位置する光電変換層１３の部分へ移動し易く、キャリアは第１領域８２ｂ1（第１絶縁層８２Ｂ1）の上に位置する光電変換層１３の部分（第１電極１１により近い部分）に多く蓄積される。その結果、電荷転送時、光電変換層１３に蓄積された電荷の第１電極１１への一層確実な転送が可能となる。
　実施例２の撮像素子の変形例の模式的な一部断面図を図３Ｂに示すが、第１絶縁層８２Ｂ1と光電変換層１３との間には、第２絶縁層８２Ｂ2から延在する第２絶縁層延在部８２Ｂ2’が形成されている。第１領域８２ｂ1及び第２領域８２ｂ2は同じレベルに位置する。即ち、光電変換層１３の直下は、第１絶縁層８２Ｂ1を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい固定電荷の絶対値を有する第２絶縁層８２Ｂ2（具体的には、ＳｉＯ2）によって占められている。従って、光電変換層１３と電荷蓄積用電極１４との間を、全体として優れた特性を有する絶縁層で占めることができる。
　実施例３も、実施例１の変形であり、本開示の第１－Ｃの態様に係る撮像素子に関する。実施例３の撮像素子の模式的な一部断面図を図３Ｃに示す。また、実施例３の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に図５に示す。
　実施例３の撮像素子において、
　電荷蓄積用電極１４と光電変換層１３との間に位置する絶縁層の部分は、更に、第３領域８２ｃ3を有しており、
　第１領域８２ｃ1は、第１電極１１と対向して位置しており、
　第３領域８２ｃ3は、第１領域８２ｃ1と隣接して位置しており、
　第２領域８２ｃ2は、第１領域８２ｃ1と光電変換層１３との間、及び、第３領域８２ｃ3と光電変換層１３との間に位置しており、
　第３領域８２ｃ3を占める絶縁層の部分は、第３絶縁層８２Ｃ3から成り、
　第２絶縁層８２Ｃ2を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第３絶縁層８２Ｃ3を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい。
　第１領域８２ｃ1及び第３領域８２ｃ3は同じレベルに位置する。図５において、撮像素子の１つにのみ、第１絶縁層８２Ｃ1を右上から左下に向かう斜線で示し、第３絶縁層８２Ｃ3を左上から右下に向かう斜線で示している。撮像素子と撮像素子との間には、第２絶縁層８２Ｃ2が設けられている。第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間にも第２絶縁層８２Ｃ2が設けられている。そして、第１絶縁層８２Ｃ1を構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性（具体的には、負の極性）と異なる極性（具体的には、正の極性）を有しており、第３絶縁層８２Ｃ3を構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性と同じ極性（具体的には、負の極性）を有している。具体的には、第１電極１１へと送られるキャリアは電子であり、第１絶縁層８２Ｃ1は、酸窒化シリコン又は窒化シリコン（具体的には、窒化シリコン、ＳｉＮ）から成り、第３絶縁層８２Ｃ3は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料（具体的には、酸化アルミニウム、Ａｌ2Ｏ3）から成り、第２絶縁層８２Ｃ2は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）から成る。
　第１領域８２ｃ1の面積をＳ1、第３領域８２ｃ3の面積をＳ3としたとき、実施例３の撮像素子においては、
０．１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ3）≦０．９
を満足することが好ましく、具体的には、例えば、
Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ3）＝０．５
とすることができる。
　実施例３の撮像素子にあっては、電荷蓄積時、光電変換層１３において生成されるキャリア（電子）は、電荷蓄積用電極１４に引き付けられるが、第１領域８２ｃ1（第１絶縁層８２Ｃ1）は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有しており、第３領域８２ｃ3（第１絶縁層８２Ｃ3）は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している。従って、第３領域８２ｃ3（第３絶縁層８２Ｃ3）の上に位置する光電変換層１３の部分のキャリア（電子）は、第１領域８２ｃ1（第１絶縁層８２Ｃ1）の上に位置する光電変換層１３の部分へ移動し易く、キャリアは第１領域８２ｃ1（第１絶縁層８２Ｃ1）の上に位置する光電変換層１３の部分（第１電極１１により近い部分）に多く蓄積される。その結果、電荷転送時、光電変換層１３に蓄積された電荷の第１電極１１への一層確実な転送が可能となる。
　実施例４は、本開示の第２の態様に係る撮像素子に関する。実施例４の撮像素子の模式的な一部断面図を図６Ａに示す。また、実施例４の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に図７に示す。尚、図７において、絶縁材料層を明示するために、絶縁材料層に斜線を付している。
　実施例４の撮像素子は、
　第１電極１１、
　第１電極１１と離間して配置された電荷蓄積用電極１４、
　第１電極１１と接し、電荷蓄積用電極１４の上方に、絶縁層８２を介して形成された光電変換層１３、及び、
　光電変換層１３上に形成された第２電極１２、
を備えており、
　第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間には、絶縁材料層（第１絶縁材料層）８２Ｄが設けられており、
　絶縁材料層（第１絶縁材料層）８２Ｄを構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性（具体的には、負の極性）と異なる極性（具体的には、正の極性）を有している。ここで、実施例４において、第１電極１１へと送られるキャリアは電子であり、絶縁材料層８２Ｄは、酸窒化シリコン又は窒化シリコン（具体的には、窒化シリコン、ＳｉＮ）から成り、絶縁層８２は酸化シリコン（ＳｉＯ2）から成る。
　図示した例では、絶縁材料層８２Ｄの厚さは、電荷蓄積用電極１４の厚さと同じであるが、電荷蓄積用電極１４よりも薄くてもよいし、厚くてもよい。絶縁材料層８２Ｄの上には、絶縁層８２が形成されていることが好ましい。即ち、撮像素子と撮像素子との間、第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間にも絶縁層８２が設けられている。
　実施例４の撮像素子において、絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している。従って、電荷転送時、光電変換層に蓄積された電荷は、絶縁材料層の上あるいは上方に位置する光電変換層を経由して第１電極へと転送されるが、この転送を、一層確実なものとすることができる。
　絶縁層８２は、光電変換層１３と絶縁材料層８２Ｄとの間の少なくとも一部に延在している。図６Ａに示した例では、第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間の絶縁層８２が設けられている。一方、模式的な一部断面図を図６Ｂに示す実施例４の撮像素子の変形例にあっては、第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間の一部に絶縁層８２が設けられている。即ち、光電変換層１３は、第１電極１１に接しているだけでなく、絶縁材料層８２Ｄの一部にも接している。これによって、電荷転送時、光電変換層１３に蓄積された電荷は、絶縁材料層８２Ｄの上方に位置する光電変換層１３を経由して、併せて、絶縁材料層８２Ｄを経由して、第１電極１１へと転送されるので、この転送を、一層確実なものとすることができる。
　また、第１電極１１と対向していない電荷蓄積用電極１４の部分の少なくとも一部に隣接して絶縁材料層８２Ｄが設けられている形態とすることもできる。即ち、撮像素子と撮像素子との間には、絶縁材料層８２Ｄ及び絶縁層８２が積層されて形成されている形態とすることもできる。
　実施例１～実施例３の撮像素子あるいはそれらの変形例を実施例４の撮像素子あるいはその変形例と組み合わせることができる。即ち、実施例１～実施例３の撮像素子あるいはそれらの変形例において、第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間には、絶縁材料層８２Ｄが設けられており、絶縁材料層８２Ｄを構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している形態とすることができる。
　実施例５は、本開示の第３の態様に係る撮像素子に関する。実施例４の撮像素子の模式的な一部断面図を図８Ａに示す。また、実施例４の撮像素子における第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に図９に示す。図９において、絶縁材料層を明示するために、絶縁材料層に斜線を付した。
　実施例５の撮像素子は、
　第１電極１１、
　第１電極１１と離間して配置された電荷蓄積用電極１４、
　第１電極１１と接し、電荷蓄積用電極１４の上方に、絶縁層８２を介して形成された光電変換層１３、及び、
　光電変換層１３上に形成された第２電極１２、
を備えており、
　第１電極１１と対向していない電荷蓄積用電極１４の部分の少なくとも一部に接して絶縁材料層（実施例４における絶縁材料層（第１絶縁材料層）８２Ｄと峻別するため、便宜上、『第２絶縁材料層』と呼ぶ場合がある）８２Ｅが設けられており、
　第２絶縁材料層８２Ｅを構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性（具体的には、負の極性）と同じ極性（具体的には、負の極性）を有している。そして、第１電極１１へと送られるキャリアは電子であり、第２絶縁材料層８２Ｅは、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料（具体的には、酸化アルミニウム、Ａｌ2Ｏ3）から成る。
　実施例５の撮像素子において、絶縁材料層（第２絶縁材料層）を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している。従って、電荷蓄積時や電荷転送時、絶縁材料層（第２絶縁材料層）に向かう電荷の流れが生じることを抑制することができ、電荷転送時、光電変換層に蓄積された電荷の第１電極への一層確実な転送が可能となる。
　実施例１～実施例３の撮像素子あるいはそれらの変形例を実施例５の撮像素子あるいはその変形例と組み合わせることができる。即ち、実施例１～実施例３の撮像素子あるいはそれらの変形例において、
　第１電極１１と対向していない電荷蓄積用電極１４の部分の少なくとも一部に接して絶縁材料層８２Ｅ（第２絶縁材料層８２Ｅ）が設けられており、
　絶縁材料層８２Ｅ（第２絶縁材料層８２Ｅ）を構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している形態とすることができる。
　あるいは又、実施例４の撮像素子あるいはその変形例を実施例５の撮像素子あるいはその変形例と組み合わせることができる。即ち、実施例４の撮像素子あるいはその変形例において、模式的な一部断面図を図８Ｂに示し、第１電極及び絶縁層等の配置関係を模式的に図１０に示すように、
　第１電極１１と対向していない電荷蓄積用電極１４の部分の少なくとも一部に接して第２絶縁材料層８２Ｅが設けられており、
　第２絶縁材料層８２Ｅを構成する材料は、光電変換層１３において生成され、第１電極１１へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している形態とすることができる。尚、図１０において、絶縁材料層８２Ｄ及び第２絶縁材料層８２Ｅを明示するために、絶縁材料層８２Ｄ及び第２絶縁材料層８２Ｅに斜線を付した。更には、
　第１電極１１へと送られるキャリアは電子であり、
　絶縁材料層８２Ｄは、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第２絶縁材料層８２Ｅは、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る形態とすることができる。
　実施例６は、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。即ち、実施例６における積層型撮像素子は、実施例１～実施例５の撮像素子あるいはそれらの変形例を少なくとも１つ有するし、実施例６の固体撮像装置は、実施例６積層型撮像素子を、複数、備えている。
　実施例６の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の一部分の模式的な断面図を図１１に示す。また、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の１つの模式的な一部断面図を図１２に示し、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図を図１３及び図１４に示し、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を図１５に示す。更には、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を図１６及び図１７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１８に示し、図１８の各部位を説明するための実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図を図１９Ａに示し、実施例６の固体撮像装置の概念図を図２０に示す。
　実施例１～実施例５において説明したと同様に、実施例６の撮像素子（例えば、後述する緑色光用撮像素子）、あるいは、後述する実施例７の撮像素子は、第１電極１１、光電変換層１３及び第２電極１２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１１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層１３と対向して配置された電荷蓄積用電極１４を備えている。
　尚、図１６に示す例にあっては、１つの撮像素子において、１つの第１電極１１に対応して１つの電荷蓄積用電極１４が設けられている。一方、図１７に示す例（実施例６の変形例１）にあっては、２つの撮像素子において、２つの電荷蓄積用電極１４に対応して共通の１つの第１電極１１が設けられている。図１１に示す実施例６の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の一部分の模式的な断面図は、図１７に対応する。
　光入射側に位置する第２電極１２は、後述する実施例７の撮像素子等を除き、複数の撮像素子において共通化されている。即ち、第２電極１２は所謂ベタ電極とされている。光電変換層１３は、複数の撮像素子において共通化されている。即ち、複数の撮像素子において１層の光電変換層１３が形成されている。
　実施例６の積層型撮像素子は、実施例６の撮像素子あるいは後述する実施例７の撮像素子を少なくとも１つ、実施例６にあっては実施例６の撮像素子あるいは後述する実施例７の撮像素子を１つ、有する。
　更には、実施例６の固体撮像装置は、実施例６あるいは後述する実施例７の撮像素子の積層型撮像素子を、複数、備えている。
　あるいは又、実施例６の撮像素子において、隣接する撮像素子との間に位置する光電変換層１３の領域（光電変換層の領域－Ｂ）１３Bに絶縁層８２を介して対向する領域には、電荷移動制御電極２１が形成されている。云い換えれば、隣接する撮像素子のそれぞれを構成する電荷蓄積用電極１４と電荷蓄積用電極１４とによって挟まれた領域（領域－ｂ）における絶縁層８２の部分（絶縁層８２の領域－Ｂ）８２Bの下に、電荷移動制御電極２１が形成されている。電荷移動制御電極２１は、電荷蓄積用電極１４と離間して設けられている。あるいは又、云い換えれば、電荷移動制御電極２１は、電荷蓄積用電極１４を取り囲んで、電荷蓄積用電極１４と離間して設けられており、電荷移動制御電極２１は絶縁層８２を介して、光電変換層の領域－Ｂ（１３B）と対向して配置されている。尚、図１２においては、電荷移動制御電極２１の図示を省略したが、矢印「Ａ」の方向に電荷移動制御電極２１が形成されている。電荷移動制御電極２１は、図１５の紙面、左右方向に配列された撮像素子において共通化されているし、図１５の紙面、上下方向に配列された一対の撮像素子において共通化されている。
　第１領域８２ａ1，８２ｂ1，８２ｃ1、第２領域８２ａ2，８２ｂ2，８２c2、第３領域、８２ｃ3、第１絶縁層８２Ａ1，８２Ｂ1，８２Ｃ1、第２絶縁層８２Ａ2，８２Ｂ2，８２Ｃ2、第２絶縁層延在部８２Ａ2’，８２Ｂ2’、第３絶縁層８２Ｃ3、絶縁材料層（第１絶縁材料層）８２Ｄ、絶縁材料層（第２絶縁材料層）８２Ｅ、電荷移動制御電極２１、並びに、後述する接続孔２３、パッド部２２及び配線ＶOBが設けられていない撮像素子を、便宜上、『本開示の基礎構造を有する撮像素子』と呼ぶ。図１２は、本開示の基礎構造を有する撮像素子の模式的な一部断面図であり、図３７、図３８、図３９、図４０、図４１、図４２、図４９、図５６、図５７、図５９、図６０、図６１、図６６、図８３、図８４、図８６、図８７、図８８、図８９、図９０、図９１、図９２、図９３は、図１２に示す本開示の基礎構造を有する撮像素子の各種変形例の模式的な一部断面図であり、第１領域８２ａ1，８２ｂ1，８２ｃ1、第２領域８２ａ2，８２ｂ2，８２c2、第３領域、８２ｃ3、第１絶縁層８２Ａ1，８２Ｂ1，８２Ｃ1、第２絶縁層８２Ａ2，８２Ｂ2，８２Ｃ2、第２絶縁層延在部８２Ａ2’，８２Ｂ2’、第３絶縁層８２Ｃ3、絶縁材料層（第１絶縁材料層）８２Ｄ、絶縁材料層（第２絶縁材料層）８２Ｅ、電荷移動制御電極２１等の図示は省略し、纏めて、参照番号８２で示している。
　そして、半導体基板（より具体的には、シリコン半導体層）７０を更に備えており、光電変換部は、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１１及び第２電極１２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１１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の他方のソース／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６の撮像素子、積層型撮像素子は、裏面照射型の撮像素子、積層型撮像素子であり、緑色光を吸収する第１タイプの緑色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６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１１及び電荷蓄積用電極１４が、離間して形成されている。また、層間絶縁層８１上に、電荷移動制御電極２１が、電荷蓄積用電極１４と離間して形成されている。層間絶縁層８１、電荷蓄積用電極１４及び電荷移動制御電極２１は、絶縁層８２によって覆われている。絶縁層８２上には光電変換層１３が形成され、光電変換層１３上には第２電極１２が形成されている。第２電極１２を含む全面には、保護層８３が形成されており、保護層８３上にオンチップ・マイクロ・レンズ９０が設けられている。第１電極１１、電荷蓄積用電極１４、電荷移動制御電極２１及び第２電極１２は、例えば、ＩＴＯ（仕事関数：約４．４ｅＶ）から成る透明電極から構成されている。光電変換層１３は、少なくとも緑色光に感度を有する周知の有機光電変換材料（例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン等の有機系材料）を含む層から構成されている。また、光電変換層１３は、更に、電荷蓄積に適した材料層を含む構成であってもよい。即ち、光電変換層１３と第１電極１１との間に（例えば、接続部６７内に）、更に、電荷蓄積に適した材料層が形成されていてもよい。層間絶縁層８１や絶縁層８２、保護層８３は、周知の絶縁材料（例えば、ＳｉＯ2やＳｉＮ）から構成されている。光電変換層１３と第１電極１１とは、絶縁層８２に設けられた接続部６７によって接続されている。接続部６７内には、光電変換層１３が延在している。即ち、光電変換層１３は、絶縁層８２に設けられた開口部８４内を延在し、第１電極１１と接続されている。
　電荷蓄積用電極１４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１４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。
　電荷移動制御電極２１も駆動回路に接続されている。具体的には、電荷移動制御電極２１は、層間絶縁層８１内に設けられた接続孔２３、パッド部２２及び配線ＶOB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。より具体的には、電荷移動制御電極２１は、光電変換層１３の領域－Ｂ（１３B）に絶縁層８２を介して対向する領域（絶縁層の領域－Ｂ（８２B））に形成されている。云い換えれば、隣接する撮像素子のそれぞれを構成する電荷蓄積用電極１４と電荷蓄積用電極１４とによって挟まれた領域（領域－ｂ）における絶縁層８２の部分８２Bの下に、電荷移動制御電極２１が形成されている。電荷移動制御電極２１は、電荷蓄積用電極１４と離間して設けられている。あるいは又、云い換えれば、電荷移動制御電極２１は、電荷蓄積用電極１４を取り囲んで、電荷蓄積用電極１４と離間して設けられており、電荷移動制御電極２１は絶縁層８２を介して、光電変換層１３の領域－Ｂ（１３B）と対向して配置されている。
　電荷蓄積用電極１４の大きさは第１電極１１よりも大きい。電荷蓄積用電極１４の面積をｓ1’、第１電極１１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６あるいは後述する実施例７の撮像素子にあっては、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１２～実施例１５にあっては、３つの光電変換部セグメント１０1，１０2，１０3）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１１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１１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及び絶縁膜７５が形成されている。層間絶縁層７６には、複数の層に亙り配線が形成されているが、図示は省略した。
　ＨｆＯ2膜７４は、負の固定電荷を有する膜であり、このような膜を設けることによって、暗電流の発生を抑制することができる。尚、ＨｆＯ2膜の代わりに、酸化アルミニウム（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１８及び図１９Ａを参照して、実施例６の撮像素子（第１撮像素子）の動作を説明する。実施例６の撮像素子は、半導体基板７０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１１、第２電極１２、電荷蓄積用電極１４及び電荷移動制御電極２１は、駆動回路に接続されている。ここで、第１電極１１の電位を第２電極１２の電位よりも高くした。即ち、例えば、第１電極１１を正の電位とし、第２電極１２を負の電位とし、光電変換層１３において光電変換によって生成した電子が浮遊拡散層に読み出される。他の実施例においても同様とする。尚、第１電極１１を負の電位とし、第２電極１２を正の電位とし、光電変換層１３において光電変換に基づき生成した正孔が浮遊拡散層に読み出される形態にあっては、以下の述べる電位の高低を逆にすればよい。
　図１８、後述する実施例１０における図４６、図４７、実施例１１における図５３、図５４中で使用している符号は、以下のとおりである。尚、図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、図１８（実施例６）、図４６（実施例１０）及び図５３（実施例１１）の各部位を説明するための実施例６、実施例１０及び実施例１１の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図である。
ＰA ・・・・・電荷蓄積用電極１４あるいは転送制御用電極（電荷転送電極）１５と第１電極１１の中間に位置する領域と対向した光電変換層１３の領域の点ＰAにおける電位
ＰB ・・・・・電荷移動制御電極２１と対向した光電変換層１３の領域の点ＰBにおける電位
ＰC ・・・・・電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３の領域の点ＰCにおける電位
ＰC1 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント１４Ａと対向した光電変換層１３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１４Ｂと対向した光電変換層１３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１４Ｃと対向した光電変換層１３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）１５と対向した光電変換層１３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１４における電位
ＶOA-A・・・・電荷蓄積用電極セグメント１４Ａにおける電位
ＶOA-B・・・・電荷蓄積用電極セグメント１４Ｂにおける電位
ＶOA-C・・・・電荷蓄積用電極セグメント１４Ｃにおける電位
ＶOT ・・・・・転送制御用電極（電荷転送電極）１５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１１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極１４に電位Ｖ12が印加され、電荷移動制御電極２１に電位Ｖ13が印加される。光電変換層１３に入射された光によって光電変換層１３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１２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１１の電位を第２電極１２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極１１に正の電位が印加され、第２電極１２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とし、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１４に引き付けられ、電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３の領域１３Cに止まる。即ち、光電変換層１３に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ11であるが故に、光電変換層１３の内部に生成した電子が、第１電極１１に向かって移動することはない。また、Ｖ12＞Ｖ13であるが故に、光電変換層１３の内部に生成した電子が、電荷移動制御電極２１に向かって移動することもない。即ち、光電変換によって生成した電荷が隣接する撮像素子に流れ込むことを抑制することができる。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３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１１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極１４に電位Ｖ22が印加され、電荷移動制御電極２１に電位Ｖ23が印加される。ここで、Ｖ21＞Ｖ22＞Ｖ23とする。これによって、電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３の領域に止まっていた電子は、第１電極１１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出される。即ち、光電変換層１３に蓄積された電荷が制御部に読み出される。また、Ｖ22＞Ｖ23であるが故に、光電変換層１３の内部に生成した電子が、電荷移動制御電極２１に向かって移動することはない。即ち、光電変換によって生成した電荷が隣接する撮像素子に流れ込むことを抑制することができる。
　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。
　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６あるいは後述する実施例７の撮像素子にあっては、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極が備えられているので、光電変換部に光が照射され、光電変換部において光電変換されるとき、光電変換層と絶縁層と電荷蓄積用電極とによって一種のキャパシタが形成され、光電変換層に電荷を蓄えることができる。それ故、露光開始時、電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができる。また、全画素を一斉にリセットすることができるので、所謂グローバルシャッター機能を実現することができる。
　しかも、実施例６の撮像素子にあっては、光電変換層に光が入射して光電変換層において光電変換が生じるとき、電荷蓄積用電極に対向する光電変換層の部分に加えられる電位の絶対値は、光電変換層の領域－Ｂに加えられる電位の絶対値よりも大きな値であるが故に、光電変換によって生成した電荷は電荷蓄積用電極に対向する光電変換層の部分に強く引き付けられる。その結果、光電変換によって生成した電荷が隣接する撮像素子に流れ込むことを抑制することができるので、撮影された映像（画像）に品質劣化が生じることが無い。あるいは又、光電変換層の領域－Ｂに絶縁層を介して対向する領域には電荷移動制御電極が形成されているが故に、電荷移動制御電極の上方に位置する光電変換層の領域－Ｂの電界や電位を制御することができる。その結果、光電変換によって生成した電荷が隣接する撮像素子に流れ込むことを電荷移動制御電極によって抑制することができるので、撮影された映像（画像）に品質劣化が生じることが無い。
　図２０に、実施例６の固体撮像装置の概念図を示す。実施例６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。尚、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型固体撮像装置やＣＭＯＳ型固体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。尚、図２０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６の撮像素子、積層型撮像素子の変形例（実施例６の変形例２）の等価回路図を図２１に示し、実施例６の撮像素子の変形例（実施例６の変形例２）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２２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６の撮像素子、積層型撮像素子は、例えば、以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、ＳＯＩ基板を準備する。そして、ＳＯＩ基板の表面に第１シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第１シリコン層に、ｐ+層７３、ｎ型半導体領域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。尚、第２シリコン層の表面が半導体基板７０の表面７０Ａに該当し、第１シリコン層の表面が半導体基板７０の裏面７０Ｂに該当する。また、第１シリコン層と第２シリコン層を纏めて半導体基板７０と表現している。次いで、半導体基板７０の裏面７０Ｂの側に、コンタクトホール部６１を形成するための開口部を形成し、ＨｆＯ2膜７４、絶縁膜７５及びコンタクトホール部６１を形成し、更に、パッド部６３，６４，２２、層間絶縁層８１、接続孔６５，６６，２３、第１電極１１、電荷蓄積用電極１４、電荷移動制御電極２１、絶縁層８２（第１領域８２ａ1，８２ｂ1，８２ｃ1、第２領域８２ａ2，８２ｂ2，８２c2、第３領域、８２ｃ3、第１絶縁層８２Ａ1，８２Ｂ1，８２Ｃ1、第２絶縁層８２Ａ2，８２Ｂ2，８２Ｃ2、第２絶縁層延在部８２Ａ2’，８２Ｂ2’、第３絶縁層８２Ｃ3、絶縁材料層（第１絶縁材料層）８２Ｄ、絶縁材料層（第２絶縁材料層）８２Ｅを含む）を形成する。次に、接続部６７を開口し、光電変換層１３、第２電極１２、保護層８３及びオンチップ・マイクロ・レンズ９０を形成する。以上によって、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子を得ることができる。
　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別の変形例の模式的な配置図を、図２３（実施例６の変形例３）、図２４（実施例６の変形例４）及び図２５（実施例６の変形例５）に示すが、これらの図面に示す例にあっては、４つの撮像素子において、４つの電荷蓄積用電極１４に対応して共通の１つの第１電極１１が設けられている。そして、図２３に示す例にあっては、電荷蓄積用電極１４と電荷蓄積用電極１４とによって挟まれた領域（領域－ｂ）における絶縁層８２の部分８２Bの下に、電荷移動制御電極２１が形成されている。一方、図２４に示す例にあっては、４つの電荷蓄積用電極１４によって囲まれた領域における絶縁層８２の部分の下に、電荷移動制御電極２１が形成されている。図２５に示す例は、図２３及び図２４に示す例の組合せである。尚、図２３、図２４及び図２５に示す例は、第１構成及び第２構成の固体撮像装置でもある。
　あるいは又、実施例６の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の変形例（実施例６の変形例６）の一部分の模式的な断面図を図２６に示すが、光電変換層を、下層半導体層１３DNと、上層光電変換層１３UPの積層構造とすることができる。上層光電変換層１３UP及び下層半導体層１３DNは、複数の撮像素子において共通化されている。即ち、複数の撮像素子において１層の上層光電変換層１３UP及び下層半導体層１３DNが形成されている。このように下層半導体層１３DNを設けることで、例えば、電荷蓄積時の再結合を防止することができる。また、光電変換層１３に蓄積した電荷の第１電極１１への電荷転送効率を増加させることができる。更には、光電変換層１３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。また、暗電流の生成を抑制することができる。上層光電変換層１３UPを構成する材料は、光電変換層１３を構成する各種材料から、適宜、選択すればよい。一方、下層半導体層１３DNを構成する材料として、バンドギャップエネルギーの値が大きく（例えば、３．０ｅＶ以上のバンドギャップエネルギーの値）、しかも、光電変換層を構成する材料よりも高い移動度を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、例えば、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層１３DNを構成する材料として、蓄積すべき電荷が電子である場合、光電変換層を構成する材料のイオン化ポテンシャルよりも大きなイオン化ポテンシャルを有する材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料における不純物濃度は１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。尚、この実施例６の変形例６の構成、構造は、他の実施例に適用することができる。
　以上の実施例６の説明においては、電荷移動制御電極２１が形成されている形態に基づき説明を行ったが、電荷移動制御電極２１の形成は必須ではなく、場合によっては、電荷移動制御電極２１の形成を省略することができる。
　実施例７も、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。即ち、実施例７における積層型撮像素子は、実施例１～実施例５の撮像素子あるいはそれらの変形例を少なくとも１つ有するし、実施例７の固体撮像装置は、実施例６積層型撮像素子を、複数、備えている。
　実施例７の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の一部分の模式的な断面図を図２７に示し、実施例７の撮像素子（並置された２×２の撮像素子）の一部分の模式的な平面図を図２８及び図２９に示す。実施例７の撮像素子において、隣接する撮像素子との間に位置する光電変換層１３の領域１３Bの上には、第２電極１２が形成される代わりに、電荷移動制御電極２４が形成されている。電荷移動制御電極２４は、第２電極１２と離間して設けられている。云い換えれば、第２電極１２は撮像素子毎に設けられており、電荷移動制御電極２４は、第２電極１２の少なくとも一部を取り囲んで、第２電極１２と離間して、光電変換層１３の領域－Ｂの上に設けられている。電荷移動制御電極２４は、第２電極１２と同じレベルに形成されている。
　尚、図２８に示す例にあっては、１つの撮像素子において、１つの第１電極１１に対応して１つの電荷蓄積用電極１４が設けられている。一方、図２９に示す例（実施例７の変形例１）にあっては、２つの撮像素子において、２つの電荷蓄積用電極１４に対応して共通の１つの第１電極１１が設けられている。図２７に示す実施例７の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の一部分の模式的な断面図は、図２９に対応する。
　実施例７において、光入射側に位置する第２電極１２は、図２８の紙面、左右方向に配列された撮像素子において共通化されているし、図２８の紙面、上下方向に配列された一対の撮像素子において共通化されている。また、電荷移動制御電極２４も、図２８の紙面、左右方向に配列された撮像素子において共通化されているし、図２８の紙面、上下方向に配列された一対の撮像素子において共通化されている。第２電極１２及び電荷移動制御電極２４は、光電変換層１３の上に第２電極１２及び電荷移動制御電極２４を構成する材料層を成膜した後、この材料層をパターニングすることで得ることができる。第２電極１２、電荷移動制御電極２４のそれぞれは、別々に配線（図示せず）に接続されており、これらの配線は駆動回路に接続されている。第２電極１２に接続された配線は、複数の撮像素子において共通化されている。電荷移動制御電極２４に接続された配線も、複数の撮像素子において共通化されている。
　実施例７の撮像素子にあっては、電荷蓄積期間において、駆動回路から、第２電極１２に電位Ｖ2’が印加され、電荷移動制御電極２４に電位Ｖ13’が印加され、光電変換層１３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２電極１２に電位Ｖ2”が印加され、電荷移動制御電極２４に電位Ｖ23”が印加され、光電変換層１３に蓄積された電荷が第１電極１１を経由して制御部に読み出される。ここで、第１電極１１の電位が第２電極１２の電位よりも高いとしたので、
Ｖ2’≧Ｖ13’、且つ、Ｖ2”≧Ｖ23”
である。
　以上のとおり、実施例７の撮像素子にあっては、隣接する撮像素子との間に位置する光電変換層の領域の上には、第２電極が形成される代わりに、電荷移動制御電極が形成されているが故に、光電変換によって生成した電荷が隣接する撮像素子に流れ込むことを電荷移動制御電極によって抑制することができるので、撮影された映像（画像）に品質劣化が生じることが無い。
　実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例２）の一部分の模式的な平面図を、図３０Ａ及び図３０Ｂに示す。尚、図３０Ａ、図３１Ａ、図３３Ａ、図３４Ａ、図３５Ａ及び図３６Ａにあっては、４つの撮像素子において、４つの電荷蓄積用電極１４に対応して共通の１つの第１電極１１が設けられている例を示している。そして、図３０Ｂに示すように、第２電極１２は、電荷蓄積用電極１４の上方に、電荷蓄積用電極１４と概ね同じ大きさで設けられている。第２電極１２は電荷移動制御電極２４に囲まれている。電荷移動制御電極２４は各撮像素子において共通に設けられている。第２電極１２及び電荷移動制御電極２４を含む光電変換層１３上には絶縁膜（図示せず）が形成されており、第２電極１２の上方の絶縁膜には、第２電極１２と接続されたコンタクトホール（図示せず）が形成されており、絶縁膜上には、コンタクトホールと接続された配線ＶOU（図示せず）が設けられている。尚、第２電極１２、絶縁膜、コンタクトホール、配線ＶOUの構成、構造に関しては、以下の変形例においても同様である。また、図３０Ａ、図３０Ｂ、図３１Ａ、図３１Ｂ、図３３Ａ、図３３Ｂ、図３４Ａ、図３４Ｂ、図３５Ａ、図３５Ｂ、図３６Ａ、図３６に示す例は、第１構成及び第２構成の固体撮像装置でもある。
　実施例７の変形例３の一部分の模式的な平面図を、図３１Ａ及び図３１Ｂに示す。図３１Ｂに示すように、第２電極１２は、電荷蓄積用電極１４の上方に、電荷蓄積用電極１４と概ね同じ大きさで設けられている。第２電極１２は電荷移動制御電極２４に囲まれている。電荷移動制御電極２４は４つの撮像素子において共通に設けられている。共通部分は、光電変換層１３上に形成されている。
　実施例７の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の変形例（実施例７の変形例４Ａ）の一部分の模式的な断面図を図３２Ａに示し、一部分の模式的な平面図を図３３Ａ及び図３３Ｂに示す。実施例７の変形例４Ａにおいて、第２電極１２は撮像素子毎に設けられており、電荷移動制御電極２４は、第２電極１２の少なくとも一部を取り囲んで、第２電極１２と離間して設けられており、電荷移動制御電極２４の下方には、電荷蓄積用電極１４の一部が存在する。第２電極１２は、電荷蓄積用電極１４の上方に、電荷蓄積用電極１４より小さい大きさで設けられている。
　実施例７の撮像素子（並置された２つの撮像素子）の変形例（実施例７の変形例４Ｂ）の一部分の模式的な断面図を図３２Ｂに示し、一部分の模式的な平面図を、図３４Ａ及び図３４Ｂに示す。変形例４Ｂにおいて、第２電極１２は撮像素子毎に設けられており、電荷移動制御電極２４は、第２電極１２の少なくとも一部を取り囲んで、第２電極１２と離間して設けられており、電荷移動制御電極２４の下方には、電荷蓄積用電極１４の一部が存在し、しかも、電荷移動制御電極（上部電荷移動制御電極）２４の下方には、電荷移動制御電極（下部電荷移動制御電極）２１が設けられている。第２電極１２の大きさは、変形例４Ａよりも小さい。即ち、電荷移動制御電極２４と対向する第２電極１２の領域は、変形例４Ａにおける電荷移動制御電極２４と対向する第２電極１２の領域よりも、第１電極１１側に位置する。電荷蓄積用電極１４は、電荷移動制御電極２１によって囲まれている。
　実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例４Ｃ）の一部分の模式的な平面図を、図３５Ａ及び図３５Ｂに示す。変形例４Ｃにあっては、実施例７の変形例４Ｂと同様に、電荷移動制御電極２４の下方に電荷蓄積用電極１４の一部が存在している。第２電極１２の大きさは、変形例４Ａよりも小さい。即ち、電荷移動制御電極２４と対向する第２電極１２の領域は、変形例４Ａにおける電荷移動制御電極２４と対向する第２電極１２の領域よりも、第１電極１１側に位置する。また、電荷移動制御電極２４は、外側電荷移動制御電極２４1、及び、外側電荷移動制御電極２４1と第２電極１２との間に設けられた内側電荷移動制御電極２４2から構成されている。電荷蓄積用電極１４は、電荷移動制御電極２１によって囲まれている。電荷転送期間において、（外側電荷移動制御電極２４1に印加される電位）＜（内側電荷移動制御電極２４2に印加される電位）＜（第２電極１１に印加される電位）の関係を満たすことで、電荷の転送を一層効果的に行うことができる。
　実施例７の撮像素子の変形例（実施例７の変形例４Ｄ）の一部分の模式的な平面図を、図３６Ａ及び図３６Ｂに示す。変形例４Ｄにあっては、実施例７の変形例４Ｂと同様に、電荷移動制御電極（上部電荷移動制御電極）２４の下方に、電荷移動制御電極（下部電荷移動制御電極）２１が設けられている。第２電極１２の大きさは、変形例４Ｂよりも小さい。即ち、電荷移動制御電極２４と対向する第２電極１２の領域は、変形例４Ｂにおける電荷移動制御電極２４と対向する第２電極１２の領域よりも、第１電極１１側に位置する。また、電荷移動制御電極２４と第２電極１２との間の間隔は、変形例４Ｂよりも広い。電荷蓄積用電極１４は、電荷移動制御電極２１によって囲まれている。電荷移動制御電極２４と第２電極１２との間の領域の下に位置する光電変換層１３の領域には、電荷移動制御電極２４と第２電極１２とのカップリングによって生成した電位が加わる。
　実施例８は、実施例６～実施例７の変形である。図３７に模式的な一部断面図を示す実施例８の撮像素子、積層型撮像素子は、表面照射型の撮像素子、積層型撮像素子であり、緑色光を吸収する第１タイプの緑色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６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６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６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６において説明した第２撮像素子、第３撮像素子と同様の構成、構造とすることができる。
　半導体基板７０の表面７０Ａの上には、層間絶縁層７７，７８が形成されており、層間絶縁層７８の上に、実施例６の撮像素子を構成する光電変換部（第１電極１１、光電変換層１３及び第２電極１２）、並びに、電荷蓄積用電極１４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８の撮像素子、積層型撮像素子の構成、構造は、実施例６の撮像素子、積層型撮像素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
　実施例９は、実施例６～実施例８の変形である。
　図３８に模式的な一部断面図を示す実施例９の撮像素子、積層型撮像素子は、裏面照射型の撮像素子、積層型撮像素子であり、第１タイプの実施例６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３９に模式的な一部断面図を示す実施例９の撮像素子、積層型撮像素子の変形例は、表面照射型の撮像素子、積層型撮像素子であり、第１タイプの実施例６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撮像素子は白色の光を吸収し、第２撮像素子は赤外線を吸収する。
　図４０に模式的な一部断面図を示す実施例９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６の第１撮像素子から構成されている。また、図４１に模式的な一部断面図を示す実施例９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６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が配設されている。
　尚、第１タイプの実施例６の撮像素子を１つ、設ける代わりに、２つ、積層する形態（即ち、光電変換部を２つ、積層し、半導体基板に２つの撮像素子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、光電変換部を３つ、積層し、半導体基板に３つの撮像素子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１０は、実施例６～実施例９の変形であり、転送制御用電極（電荷転送電極）を備えた本開示の撮像素子等に関する。実施例１０の撮像素子、積層型撮像素子の一部分の模式的な一部断面図を図４２に示し、実施例１０の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図を図４３及び図４４に示し、実施例１０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を図４５に示し、実施例１０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４６及び図４７に示す。また、実施例１０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を図４８に示すし、図４６、図４７の各部位を説明するための実施例１０の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図を図１９Ｂに示す。
　実施例１０の撮像素子、積層型撮像素子にあっては、第１電極１１と電荷蓄積用電極１４との間に、第１電極１１及び電荷蓄積用電極１４と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層１３と対向して配置された転送制御用電極（電荷転送電極）１５を更に備えている。転送制御用電極１５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。
　以下、図４６、図４７を参照して、実施例１０の撮像素子（第１撮像素子）の動作を説明する。尚、図４６と図４７とでは、特に、電荷蓄積用電極１４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１１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極１４に電位Ｖ12が印加され、転送制御用電極１５に電位Ｖ14が印加される。光電変換層１３に入射された光によって光電変換層１３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１２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１１の電位を第２電極１２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極１１に正の電位が印加され、第２電極１２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ12＞Ｖ14（例えば、Ｖ12＞Ｖ11＞Ｖ14、又は、Ｖ11＞Ｖ12＞Ｖ14）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１４に引き付けられ、電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３の領域に止まる。即ち、光電変換層１３に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ14であるが故に、光電変換層１３の内部に生成した電子が、第１電極１１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１４と対向した光電変換層１３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１１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極１４に電位Ｖ22が印加され、転送制御用電極１５に電位Ｖ24が印加される。ここで、Ｖ22≦Ｖ24≦Ｖ21とする。これによって、電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３の領域に止まっていた電子は、第１電極１１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出される。即ち、光電変換層１３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１０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４８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１１は、実施例６～実施例１０の変形であり、複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた本開示の撮像素子等に関する。
　実施例１１の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図を図４９に示し、実施例１１の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図を図５０及び図５１に示し、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を図５２に示し、実施例１１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５３、図５４に示す。また、図５３の各部位を説明するための実施例１１の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図を図１９Ｃに示す。
　実施例１１において、電荷蓄積用電極１４は、複数の電荷蓄積用電極セグメント１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ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、積層型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それぞれに、異なる電位を加えるが、第１電極１１の電位が第２電極１２の電位よりも高いので、即ち、例えば、第１電極１１に正の電位が印加され、第２電極１２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１１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）１４Ａに印加される電位は、第１電極１１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）１４Ｃ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１４に電位勾配を付与することで、電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３の領域に止まっていた電子は、第１電極１１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと一層確実に読み出される。即ち、光電変換層１３に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
　図５３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１４Ｃの電位＜電荷蓄積用電極セグメント１４Ｂの電位＜電荷蓄積用電極セグメント１４Ａの電位とすることで、光電変換層１３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５４に示す例では、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント１４Ｃの電位、電荷蓄積用電極セグメント１４Ｂの電位、電荷蓄積用電極セグメント１４Ａ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１４Ｃと対向する光電変換層１３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１４Ｂと対向する光電変換層１３の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント１４Ｂと対向する光電変換層１３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１４Ａと対向する光電変換層１３の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント１４Ａと対向する光電変換層１３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５５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１２は、実施例６～実施例１１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１２の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図を図５６に示し、電荷蓄積用電極、光電変換層及び第２電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図を図５７に示す。実施例１２の撮像素子、積層型撮像素子の等価回路図は、図１３及び図１４において説明した実施例６の撮像素子の等価回路図と同様であるし、実施例１２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は、図１５において説明した実施例６の撮像素子と同様である。更には、実施例１２の撮像素子（第１撮像素子）の動作は、実質的に、実施例６の撮像素子の動作と同様である。
　ここで、実施例１２の撮像素子あるいは後述する実施例１３～実施例１７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１０1，１０2，１０3）から構成されており、
　光電変換層１３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１３1，１３2，１３3）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８２1，８２2，８２3）から構成されており、
　実施例１２～実施例１４において、電荷蓄積用電極１４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１４1，１４2，１４3）から構成されており、
　実施例１５～実施例１６において、場合によっては、実施例１４において、電荷蓄積用電極１４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１４1，１４2，１４3）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１０nは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント１４n、第ｎ番目の絶縁層セグメント８２n及び第ｎ番目の光電変換層セグメント１３n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１１から離れて位置する。
　あるいは又、実施例１２の撮像素子あるいは後述する実施例１３、実施例１６の撮像素子は、
　第１電極１１、光電変換層１３及び第２電極１２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１１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層１３と対向して配置された電荷蓄積用電極１４を備えており、
　電荷蓄積用電極１４と絶縁層８２と光電変換層１３の積層方向をＺ方向、第１電極１１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１４と絶縁層８２と光電変換層１３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１２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１０1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０N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１２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１１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１０n内における絶縁層セグメント８２nの厚さは一定とした。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０nにおける絶縁層セグメント８２n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１２にあっては、電荷蓄積用電極セグメント１４1，１４2，１４3の厚さを漸次薄くすることで、絶縁層セグメント８２1，８２2，８２3の厚さを漸次厚くしている。光電変換層セグメント１３1，１３2，１３3の厚さは一定である。
　以下、実施例１２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１１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極１４に電位Ｖ12が印加される。光電変換層１３に入射された光によって光電変換層１３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１２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１１の電位を第２電極１２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極１１に正の電位が印加され、第２電極１２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１４に引き付けられ、電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３の領域に止まる。即ち、光電変換層１３に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ11であるが故に、光電変換層１３の内部に生成した電子が、第１電極１１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１４と対向した光電変換層１３の領域における電位は、より負側の値となる。
　実施例１２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１０n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１０1から第１電極１１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１１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極１４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１４と対向した光電変換層１３の領域に止まっていた電子は、第１電極１１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出される。即ち、光電変換層１３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１０1から第１電極１１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１０n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１２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１２の撮像素子、積層型撮像素子は、実質的に、実施例６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１２の撮像素子にあっては、第１電極１１、電荷蓄積用電極１４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１４3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１０1，１０2，１０3及び第１電極１１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極１１の一部及び電荷蓄積用電極１４3を得ることができる。次に、全面に、絶縁層セグメント８２3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８２3を得ることができる。次に、全面に、電荷蓄積用電極１４2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１０1，１０2及び第１電極１１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極１１の一部及び電荷蓄積用電極１４2を得ることができる。次に、全面に絶縁層セグメント８２2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８２2を得ることができる。次に、全面に、電荷蓄積用電極１４1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１０1及び第１電極１１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極１１及び電荷蓄積用電極１４1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８２1（絶縁層８２）を得ることができる。そして、絶縁層８２上に光電変換層１３を形成する。こうして、光電変換部セグメント１０1，１０2，１０3を得ることができる。
　実施例１２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５８に示すように、リセット・トランジスタＴＲ１rstの他方のソース／ドレイン領域５１Ｂを、電源ＶDDに接続する代わりに、接地してもよい。
　実施例１３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、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５９に示すように、実施例１３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１０1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０N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１３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１１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１０n内における光電変換層セグメント１３nの厚さは一定とした。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０nにおける光電変換層セグメント１３n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１３(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１３にあっては、電荷蓄積用電極セグメント１４1，１４2，１４3の厚さを漸次薄くすることで、光電変換層セグメント１３1，１３2，１３3の厚さを漸次厚くしている。絶縁層セグメント８２1，８２2，８２3の厚さは一定である。
　実施例１３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１０n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１０1から第１電極１１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１０1から第１電極１１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１０n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１３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１３の撮像素子にあっては、第１電極１１、電荷蓄積用電極１４、絶縁層８２及び光電変換層１３の形成において、先ず、層間絶縁層８１上に、電荷蓄積用電極１４3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１０1，１０2，１０3及び第１電極１１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極１１の一部及び電荷蓄積用電極１４3を得ることができる。次いで、全面に、電荷蓄積用電極１４2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１０1，１０2及び第１電極１１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極１１の一部及び電荷蓄積用電極１４2を得ることができる。次いで、全面に、電荷蓄積用電極１４1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１０1及び第１電極１１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極１１及び電荷蓄積用電極１４1を得ることができる。次に、全面に絶縁層８２をコンフォーマルに成膜する。そして、絶縁層８２の上に光電変換層１３を形成し、光電変換層１３に平坦化処理を施す。こうして、光電変換部セグメント１０1，１０2，１０3を得ることができる。
　実施例１４は、第３構成の撮像素子に関する。実施例１４の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図を図６０に示す。実施例１４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１０1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０N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１４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１５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１４1，１４2，１４3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１５は、第４構成の撮像素子に関する。実施例１５の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図を図６１に示す。実施例１５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１０1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０N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１５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１４1，１４2，１４3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１６の撮像素子は、第５構成の撮像素子に関する。実施例１６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６２Ａ、図６２Ｂ、図６３Ａ及び図６３Ｂに示し、実施例１６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を図６４に示す。実施例１６の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図は、図６１あるいは図６６に示すと同様である。実施例１６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１０1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０N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１６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１５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１４1，１４2，１４3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１６において、電荷蓄積用電極１４は、複数の電荷蓄積用電極セグメント１４1，１４2，１４3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１６においては「３」とした。そして、実施例１６の撮像素子、積層型撮像素子にあっては、第１電極１１の電位が第２電極１２の電位よりも高いので、即ち、例えば、第１電極１１に正の電位が印加され、第２電極１２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１１に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント１４1に印加される電位は、第１電極１１に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント１４3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１４に電位勾配を付与することで、電荷蓄積用電極１４と対向した光電変換層１３の領域に止まっていた電子は、第１電極１１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと一層確実に読み出される。即ち、光電変換層１３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１４3の電位＜電荷蓄積用電極セグメント１４2の電位＜電荷蓄積用電極セグメント１４1の電位とすることで、光電変換層１３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１４3の電位、電荷蓄積用電極セグメント１４2の電位、電荷蓄積用電極セグメント１４1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１４3と対向する光電変換層１３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１４2と対向する光電変換層１３の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント１４2と対向する光電変換層１３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１４1と対向する光電変換層１３の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント１４1と対向する光電変換層１３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１６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６５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１６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１０1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０N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１７は、第６構成の撮像素子に関する。実施例１７の撮像素子、積層型撮像素子の模式的な一部断面図を、図６６に示す。また、実施例１７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６７Ａ及び図６７Ｂに示す。実施例１７の撮像素子は、第１電極１１、光電変換層１３及び第２電極１２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１１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層１３と対向して配置された電荷蓄積用電極１４を備えている。そして、電荷蓄積用電極１４と絶縁層８２と光電変換層１３の積層方向をＺ方向、第１電極１１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１４と絶縁層８２と光電変換層１３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１１からの距離に依存して変化する。
　具体的には、実施例１７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１１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６７Ａ参照）、階段状に狭くなっていてもよい（図６７Ｂ参照）。
　このように、実施例１６の撮像素子にあっては、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極１４と絶縁層８２と光電変換層１３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１８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１８の固体撮像装置は、
　第１電極１１、光電変換層１３及び第２電極１２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１１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層１３と対向して配置された電荷蓄積用電極１４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１１が共有されている。
　あるいは又、実施例１８の固体撮像装置は、実施例６～実施例１７において説明した撮像素子を、複数、備えている。
　実施例１８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１１が共有されている点を除き、実施例１８の固体撮像装置は、実質的に、実施例６～実施例１７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１８の固体撮像装置における第１電極１１及び電荷蓄積用電極１４の配置状態を、模式的に図６８（実施例１８）、図６９（実施例１８の第１変形例）、図７０（実施例１８の第２変形例）、図７１（実施例１８の第３変形例）及び図７２（実施例１８の第４変形例）に示す。図６８、図６９、図７２及び図７３には、１６個の撮像素子を図示しており、図７０及び図７１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１１、電荷蓄積用電極１４に付した添え字は、第１電極１１、電荷蓄積用電極１４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６８～図７７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１１を挟んで、２つの電荷蓄積用電極１４が配置されている（図６８、図６９参照）。あるいは又、並置された２つの電荷蓄積用電極１４に対向して１つの第１電極１１が配置されている（図７２、図７３参照）。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７０、図７１参照）、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６９、図７１及び図７３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２１が配設されている。電荷移動制御電極２１を配設することで、電荷移動制御電極２１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２１に印加される電位をＶ13としたとき、Ｖ12＞Ｖ13（例えば、Ｖ12-2＞Ｖ13）とすればよい。
　電荷移動制御電極２１は、第１電極側に、第１電極１１あるいは電荷蓄積用電極１４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１１あるいは電荷蓄積用電極１４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２１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２１と電荷蓄積用電極１４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１１2及び２個の２つの電荷蓄積用電極１４21，１４22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１１2に電位Ｖaが印加され、電荷蓄積用電極１４21，１４22に電位ＶAが印加される。光電変換層１３に入射された光によって光電変換層１３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１２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１１2の電位を第２電極１２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極１１2に正の電位が印加され、第２電極１２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１４21，１４22に引き付けられ、電荷蓄積用電極１４21，１４22と対向した光電変換層１３の領域に止まる。即ち、光電変換層１３に電荷が蓄積される。ＶA≧Ｖaであるが故に、光電変換層１３の内部に生成した電子が、第１電極１１2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１４21，１４22と対向した光電変換層１３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１１2に電位Ｖbが印加され、電荷蓄積用電極１４21に電位Ｖ21-Bが印加され、電荷蓄積用電極１４22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１４21と対向した光電変換層１３の領域に止まっていた電子は、第１電極１１2、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１４21に対向した光電変換層１３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７２、図７３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１４22と対向した光電変換層１３の領域に止まっていた電子は、第１電極１１2、更には、第１浮遊拡散層へと読み出される。また、図７０、図７１に示した例にあっては、電荷蓄積用電極１４22と対向した光電変換層１３の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極１４22が隣接している第１電極１１3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１４22に対向した光電変換層１３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１４21に対向した光電変換層１３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７８Ａに、実施例１８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１４21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１１2への電荷の移動
［ステップ－Ｄ］
　電荷蓄積用電極１４21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１１2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１４22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１１2への電荷の移動
［ステップ－Ｈ］
　電荷蓄積用電極１４22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１１2への電荷の移動
という流れで、電荷蓄積用電極１４21及び電荷蓄積用電極１４22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１４21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１４22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７８Ｂ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７８Ｃ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１４21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１４22に対応した撮像素子からの信号となる。
　第１電極１１及び電荷蓄積用電極１４の配置状態を模式的に図７４（実施例１８の第６変形例）及び図７５（実施例１８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６８～図７３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１１及び電荷蓄積用電極１４の配置状態を模式的に図７６及び図７７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７６及び図７７に示すように、電荷蓄積用電極１４11と電荷蓄積用電極１４12との間、電荷蓄積用電極１４12と電荷蓄積用電極１４13との間、電荷蓄積用電極１４13と電荷蓄積用電極１４14との間には、電荷移動制御電極２１Ａ1，２１Ａ2，２１Ａ3が配設されている。また、図７７に示すように、電荷蓄積用電極１４21，１４31，１４41と電荷蓄積用電極１４22，１４32，１４42との間、電荷蓄積用電極１４22，１４32，１４42と電荷蓄積用電極１４23，１４33，１４43との間、電荷蓄積用電極１４23，１４33，１４43と電荷蓄積用電極１４24，１４34，１４44との間には、電荷移動制御電極２１Ｂ1，２１Ｂ2，２１Ｂ3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２１Ｃ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１４を制御することで、光電変換層１３に蓄積された電荷を第１電極１１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１４11に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を第１電極１１から読み出す。次に、電荷蓄積用電極１４12に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を、電荷蓄積用電極１４11に対向する光電変換層１３の領域を経由して、第１電極１１から読み出す。次に、電荷蓄積用電極１４13に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を、電荷蓄積用電極１４12及び電荷蓄積用電極１４11に対向する光電変換層１３の領域を経由して、第１電極１１から読み出す。
　　［ステップ－２０］
　その後、電荷蓄積用電極１４21に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４11に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４22に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４12に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４23に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４13に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４24に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４14に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。
　　［ステップ－２１］
　電荷蓄積用電極１４31に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４21に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４32に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４22に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４33に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４23に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４34に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４24に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。
　　［ステップ－２２］
　電荷蓄積用電極１４41に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４31に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４42に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４32に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４43に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４33に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４44に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４34に対向する光電変換層１３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１４21に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極１４22に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極１４23に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極１４24に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を、第１電極１１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１４21に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４11に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４22に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４12に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４23に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４13に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４24に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４14に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。
　　［ステップ－４１］
　電荷蓄積用電極１４31に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４21に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４32に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４22に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４33に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４23に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４34に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４24に対向する光電変換層１３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１４31に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極１４32に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極１４33に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極１４34に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を、第１電極１１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１４21に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４11に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４22に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４12に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４23に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４13に対向する光電変換層１３の領域に移動させる。電荷蓄積用電極１４24に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極１４14に対向する光電変換層１３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１４41に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極１４42に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極１４43に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極１４44に対向する光電変換層１３の領域に蓄積された電荷を、第１電極１１を経由して読み出すことができる。
　実施例１８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１９は、実施例１８の変形である。第１電極１１及び電荷蓄積用電極１４の配置状態を模式的に図７９、図８０、図８１及び図８２に示す実施例１９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９０が配設されている。尚、図８０及び図８２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２１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１４11，１４21，１４31，１４41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１４12，１４22，１４32，１４42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１４11を有する撮像素子と電荷蓄積用電極１４12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１４11を有する撮像素子からの信号と電荷蓄積用電極１４12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７９に示した例では、電荷蓄積用電極１４11と電荷蓄積用電極１４12との間に第１電極１１1を配置しているが、図８１に示した例のように、並置された２つの電荷蓄積用電極１４11，１４12に対向して１つの第１電極１１1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撮像素子、積層型撮像素子、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１２の撮像素子と実施例１３の撮像素子と実施例１４の撮像素子と実施例１５の撮像素子と実施例１６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１２の撮像素子と実施例１３の撮像素子と実施例１４の撮像素子と実施例１５の撮像素子と実施例１７の撮像素子を任意に組み合わせることができる。
　場合によっては、浮遊拡散層ＦＤ1，ＦＤ21，ＦＤ3，５１Ｃ，４５Ｃ，４６Ｃを共有化することもできる。
　図８３に、例えば、実施例６において説明した撮像素子、積層型撮像素子の変形例を示すように、第１電極１１は、絶縁層８２に設けられた開口部８４Ａ内を延在し、光電変換層１３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８４に、例えば、実施例６において説明した撮像素子、積層型撮像素子の変形例を示し、図８５Ａ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１１の頂面の縁部は絶縁層８２で覆われており、開口部８４Ｂの底面には第１電極１１が露出しており、第１電極１１の頂面と接する絶縁層８２の面を第１面８２ｐ、電荷蓄積用電極１４と対向する光電変換層１３の部分と接する絶縁層８２の面を第２面８２ｑとしたとき、開口部８４Ｂの側面は、第１面８２ｐから第２面８２ｑに向かって広がる傾斜を有する。このように、開口部８４Ｂの側面に傾斜を付けることで、光電変換層１３から第１電極１１への電荷の移動がより滑らかとなる。尚、図８５Ａに示した例では、開口部８４Ｂの軸線を中心として、開口部８４Ｂの側面は回転対称であるが、図８５Ｂに示すように、第１面８２ｐから第２面８２ｑに向かって広がる傾斜を有する開口部８４Ｃの側面が電荷蓄積用電極１４側に位置するように、開口部８４Ｃを設けてもよい。これによって、開口部８４Ｃを挟んで電荷蓄積用電極１４とは反対側の光電変換層１３の部分からの電荷の移動が行われ難くなる。また、開口部８４Ｂの側面は、第１面８２ｐから第２面８２ｑに向かって広がる傾斜を有するが、第２面８２ｑにおける開口部８４Ｂの側面の縁部は、図８５Ａに示したように、第１電極１１の縁部よりも外側に位置してもよいし、図８５Ｃに示すように、第１電極１１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８４Ｂ，８４Ｃ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。
　また、図８６に、例えば、実施例６において説明した撮像素子、積層型撮像素子の変形例を示すように、第２電極１２の側から光が入射し、第２電極１２よりの光入射側には遮光層９２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８６に示した例では、遮光層９２は、第２電極１２の上方に形成されているが、即ち、第２電極１２よりの光入射側であって、第１電極１１の上方に遮光層９２が形成されているが、図８７に示すように、第２電極１２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８８に示すように、第２電極１２に遮光層９２が形成されていてもよい。
　あるいは又、第２電極１２側から光が入射し、第１電極１１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８６に示したように、第２電極１２よりの光入射側であって、第１電極１１の上方には遮光層９２が形成されている。あるいは又、図９０に示すように、電荷蓄積用電極１４及び第２電極１２の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズ９０が設けられており、オンチップ・マイクロ・レンズ９０に入射する光は、電荷蓄積用電極１４に集光され、第１電極１１には到達しない構造とすることもできる。尚、実施例１０において説明したように、転送制御用電極１５が設けられている場合、第１電極１１及び転送制御用電極１５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８９に図示するように、第１電極１１及び転送制御用電極１５の上方には遮光層９２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９０に入射する光は、第１電極１１あるいは第１電極１１及び転送制御用電極１５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１４の上方に位置する光電変換層１３の部分のみに光が入射するように遮光層９２を設け、あるいは又、オンチップ・マイクロ・レンズ９０を設計することで、第１電極１１の上方（あるいは、第１電極１１及び転送制御用電極１５の上方）に位置する光電変換層１３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、光電変換層１３に電荷を蓄積しながら、第１電極１１における電荷を系外に排出し、その後、
　全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層１３に蓄積された電荷を第１電極１１に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第１電極１１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、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第１電極における電荷を系外に排出するので、全撮像素子において同時に第１電極のリセットを確実に行うことができる。そして、その後、全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第１電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第１電極に転送された電荷を読み出す。それ故、所謂グローバルシャッター機能を容易に実現することができる。
　また、実施例１０の変形例として、図９０に示すように、第１電極１１に最も近い位置から電荷蓄積用電極１４に向けて、複数の転送制御用電極を設けてもよい。尚、図９１には、２つの転送制御用電極１５Ａ，１５Ｂを設けた例を示した。そして、電荷蓄積用電極１４及び第２電極１２上方にはオンチップ・マイクロ・レンズ９０が設けられており、オンチップ・マイクロ・レンズ９０に入射する光は、電荷蓄積用電極１４に集光され、第１電極１１及び転送制御用電極１５Ａ，１５Ｂには到達しない構造とすることもできる。
　図５６及び図５７に示した実施例１２にあっては、電荷蓄積用電極セグメント１４1，１４2，１４3の厚さを漸次薄くすることで、絶縁層セグメント８２1，８２2，８２3の厚さを漸次厚くしている。一方、実施例１２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９２に示すように、電荷蓄積用電極セグメント１４1，１４2，１４3の厚さを一定とし、絶縁層セグメント８２1，８２2，８２3の厚さを漸次厚くしてもよい。尚、光電変換層セグメント１３1，１３2，１３3の厚さは一定である。
　また、図５９に示した実施例１３にあっては、電荷蓄積用電極セグメント１４1，１４2，１４3の厚さを漸次薄くすることで、光電変換層セグメント１３1，１３2，１３3の厚さを漸次厚くしている。一方、実施例１３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９３に示すように、電荷蓄積用電極セグメント１４1，１４2，１４3の厚さを一定とし、絶縁層セグメント８２1，８２2，８２3の厚さを漸次薄くすることで、光電変換層セグメント１３1，１３2，１３3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６以外の実施例に対しても適用することができることは云うまでもない。
　実施例においては、電子を信号電荷としており、半導体基板に形成された光電変換層の導電型をｎ型としたが、正孔を信号電荷とする固体撮像装置にも適用できる。この場合には、各半導体領域を逆の導電型の半導体領域で構成すればよく、半導体基板に形成された光電変換層の導電型はｐ型とすればよい。
　また、実施例にあっては、入射光量に応じた信号電荷を物理量として検知する単位画素が行列状に配置されて成るＣＭＯＳ型固体撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、ＣＭＯＳ型固体撮像装置への適用に限られるものではなく、ＣＣＤ型固体撮像装置に適用することもできる。後者の場合、信号電荷は、ＣＣＤ型構造の垂直転送レジスタによって垂直方向に転送され、水平転送レジスタによって水平方向に転送され、増幅されることにより画素信号（画像信号）が出力される。また、画素が２次元マトリクス状に形成され、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、積層型撮像素子は、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、積層型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９４に概念図として示す。電子機器２００は、固体撮像装置２０１、光学レンズ２１０、シャッタ装置２１１、駆動回路２１２、及び、信号処理回路２１３を有する。光学レンズ２１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置２０１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置２０１内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ装置２１１は、固体撮像装置２０１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路２１２は、固体撮像装置２０１の転送動作等及びシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路２１２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置２０１の信号転送を行う。信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、あるいは、モニタに出力される。このような電子機器２００では、固体撮像装置２０１における画素サイズの微細化及び転送効率の向上を達成することができるので、画素特性の向上が図られた電子機器２００を得ることができる。固体撮像装置２０１を適用できる電子機器２００としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュール等の撮像装置に適用可能である。
　尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《撮像装置：第１の態様》
　第１電極、
　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
　光電変換層上に形成された第２電極、
を備えており、
　電荷蓄積用電極と光電変換層との間に位置する絶縁層の部分は、第１領域及び第２領域を有しており、
　第１領域を占める絶縁層の部分は、第１絶縁層から成り、
　第２領域を占める絶縁層の部分は、第２絶縁層から成り、
　第２絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第１絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい撮像素子。
［Ａ０２］第２領域は、第１電極と対向して位置しており、
　第１領域は、第２領域と隣接して位置している［Ａ０１］に記載の撮像素子。
［Ａ０３］第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している［Ａ０２］に記載の撮像素子。
［Ａ０４］第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　第１絶縁層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る［Ａ０３］に記載の撮像素子。
［Ａ０５］第１絶縁層と光電変換層との間には、第２絶縁層から延在する第２絶縁層延在部が形成されている［Ａ０２］乃至［Ａ０４］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ０６］第１領域は、第１電極と対向して位置しており、
　第２領域は、第１領域と隣接して位置している［Ａ０１］に記載の撮像素子。
［Ａ０７］第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している［Ａ０６］に記載の撮像素子。
［Ａ０８］第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　第１絶縁層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る［Ａ０７］に記載の撮像素子。
［Ａ０９］第１絶縁層と光電変換層との間には、第２絶縁層から延在する第２絶縁層延在部が形成されている［Ａ０６］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ１０］電荷蓄積用電極と光電変換層との間に位置する絶縁層の部分は、更に、第３領域を有しており、
　第１領域は、第１電極と対向して位置しており、
　第３領域は、第１領域と隣接して位置しており、
　第２領域は、第１領域と光電変換層との間、及び、第３領域と光電変換層との間に位置しており、
　第３領域を占める絶縁層の部分は、第３絶縁層から成り、
　第２絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第３絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい［Ａ０１］に記載の撮像素子。
［Ａ１１］第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有しており、
　第３絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している［Ａ１０］に記載の撮像素子。
［Ａ１２］第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　第１絶縁層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第３絶縁層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る［Ａ１１］に記載の撮像素子。
［Ａ１３］第１電極と電荷蓄積用電極との間には、絶縁材料層が設けられており、
　絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している［Ａ０１］乃至［Ａ１２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ１４］第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して第２絶縁材料層が設けられており、
　第２絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している［Ａ０１］乃至［Ａ１３］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ１５］《撮像素子：第２の態様》
　第１電極、
　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
　光電変換層上に形成された第２電極、
を備えており、
　第１電極と電荷蓄積用電極との間には、絶縁材料層が設けられており、
　絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している撮像素子。
［Ａ１６］絶縁層は、光電変換層と絶縁材料層との間の少なくとも一部に延在している［Ａ１５］に記載の撮像素子。
［Ａ１７］第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して第２絶縁材料層が設けられており、
　第２絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している［Ａ１５］又は［Ａ１６］に記載の撮像素子。
［Ａ１８］第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　絶縁材料層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
　第２絶縁材料層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る［Ａ１７］に記載の撮像素子。
［Ａ１９］《撮像素子：第３の態様》
　第１電極、
　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
　光電変換層上に形成された第２電極、
を備えており、
　第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して絶縁材料層が設けられており、
　絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している撮像素子。
［Ａ２０］第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
　絶縁材料層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る［Ａ１９］に記載の撮像素子。
［Ｂ０１］隣接する撮像素子との間に位置する光電変換層の領域に絶縁層を介して対向する領域には、電荷移動制御電極が形成されている［Ａ０１］乃至［Ａ２０］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ０２］隣接する撮像素子との間に位置する光電変換層の領域の上には、第２電極が形成される代わりに、電荷移動制御電極が形成されている［Ａ０１］乃至［Ａ２０］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ０３］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、第２電極、電荷蓄積用電極及び電荷移動制御電極は、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、電荷移動制御電極に電位Ｖ13が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
　電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ22が印加され、電荷移動制御電極に電位Ｖ23が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第１電極を経由して制御部に読み出される［Ｂ０１］に記載の撮像素子。
但し、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、
Ｖ12≧Ｖ11、Ｖ12＞Ｖ13、且つ、Ｖ21＞Ｖ22＞Ｖ23
であり、第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、
Ｖ12≦Ｖ11、Ｖ12＜Ｖ13、且つ、Ｖ21＜Ｖ22＜Ｖ23
である。
［Ｂ０４］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、第２電極、電荷蓄積用電極及び電荷移動制御電極は、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２電極に電位Ｖ2’が印加され、電荷移動制御電極に電位Ｖ13’が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
　電荷転送期間において、駆動回路から、第２電極に電位Ｖ2”が印加され、電荷移動制御電極に電位Ｖ23”が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第１電極を経由して制御部に読み出される［Ｂ０２］に記載の撮像素子。
但し、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、
Ｖ2’≧Ｖ13’、且つ、Ｖ2”≧Ｖ23”
であり、第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、
Ｖ2’≦Ｖ13’、且つ、Ｖ2”≦Ｖ23”
である。
［Ｂ０５］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［Ａ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ０６］第１電極と電荷蓄積用電極との間に、第１電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された転送制御用電極を更に備えている［Ａ０１］乃至［Ｂ０５］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ０７］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［Ａ０１］乃至［Ｂ０６］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ０８］電荷蓄積用電極の大きさは第１電極よりも大きい［Ａ０１］乃至［Ｂ０７］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ０９］第１電極は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、光電変換層と接続されている［Ａ０１］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ１０］光電変換層は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、第１電極と接続されている［Ａ０１］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ１１］第１電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
　開口部の底面には第１電極が露出しており、
　第１電極の頂面と接する絶縁層の面を第１面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第２面としたとき、開口部の側面は、第１面から第２面に向かって広がる傾斜を有する［Ｂ１０］に記載の撮像素子。
［Ｂ１２］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［Ｂ１１］に記載の撮像素子。
［Ｂ１３］《第１電極及び電荷蓄積用電極の電位の制御》
　半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
　第１電極及び電荷蓄積用電極は、駆動回路に接続されており、
　電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ12が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
　電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極に電位Ｖ22が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第１電極を経由して制御部に読み出される［Ａ０１］乃至［Ｂ１２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
但し、第１電極の電位が第２電極より高い場合、
Ｖ12≧Ｖ11、且つ、Ｖ22＜Ｖ21
であり、第１電極の電位が第２電極より低い場合、
Ｖ12≦Ｖ11、且つ、Ｖ22＞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［Ａ０１］乃至［Ｂ０６］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電極より高い場合、電荷転送期間において、第１電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第１電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも高く、
　第１電極の電位が第２電極より低い場合、電荷転送期間において、第１電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第１電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも低い［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［Ａ０１］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］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［Ａ０１］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１電極には光が入射しない［Ａ０１］乃至［Ｂ１７］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ２０］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［Ｂ１９］に記載の撮像素子。
［Ｂ２１］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［Ｂ１９］に記載の撮像素子。
［Ｃ０１］《撮像素子：第１構成》
　光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
　光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している［Ａ０１］乃至［Ｂ２１］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｃ０２］《撮像素子：第２構成》
　光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
　光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している［Ａ０１］乃至［Ｂ２１］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｃ０３］《撮像素子：第３構成》
　光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
　光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる［Ａ０１］乃至［Ｂ２１］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｃ０４］《撮像素子：第４構成》
　光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
　光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる［Ａ０１］乃至［Ｂ２１］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｃ０５］《撮像素子：第５構成》
　光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
　光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている［Ａ０１］乃至［Ｂ２１］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｃ０６］《撮像素子：第６構成》
　電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層の積層方向をＺ方向、第１電極から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化する［Ａ０１］乃至［Ｂ２１］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｄ０１］《積層型撮像素子》
　［Ａ０１］乃至［Ｃ０６］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。
［Ｅ０１］《固体撮像装置：第１の態様》
　［Ａ０１］乃至［Ｃ０６］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。
［Ｅ０２］《固体撮像装置：第２の態様》
　［Ｄ０１］に記載の積層型撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置。
［Ｅ０３］《固体撮像装置：第１構成》
　［Ａ０１］乃至「Ｂ０６］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。
［Ｅ０４］《固体撮像装置：第２構成》
　［Ａ０１］乃至［Ｃ０６］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を、複数、有しており、
　複数の積層型撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
　撮像素子ブロックを構成する複数の積層型撮像素子において第１電極が共有されている固体撮像装置。
［Ｅ０５］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］乃至［Ｅ０４］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０６］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］乃至［Ｅ０４］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０７］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［Ｅ０６］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０８］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［Ｅ０７］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０９］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［Ｅ０８］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｅ１０］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［Ｅ０９］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、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第１電極における電荷を系外に排出し、その後、
　全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第１電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第１電極に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す固体撮像装置の駆動方法。
１０1，１０2，１０3・・・光電変換部セグメント、１１・・・第１電極、１２・・・第２電極、１３・・・光電変換層、１３A・・・第１電極と電荷蓄積用電極との間に位置する光電変換層の領域（光電変換層の領域－Ａ）、１３B・・・隣接する撮像素子との間に位置する光電変換層の領域（光電変換層の領域－Ｂ）、１３C・・・電荷蓄積用電極に対向する光電変換層の部分、１３DN，１３DN’・・・光電変換層の下層、１３UP，１３UP’・・・光電変換層の上層、１４・・・電荷蓄積用電極、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ・・・電荷蓄積用電極セグメント、１５，１５Ａ，１５Ｂ・・・転送制御用電極（電荷転送電極）、２１・・・電荷移動制御電極、２２・・・パッド部、２３・・・接続孔、２４，２４1，２４2・・・電荷移動制御電極、４１・・・第２撮像素子を構成するｎ型半導体領域、４３・・・第３撮像素子を構成するｎ型半導体領域、４２，４４，７３・・・ｐ+層、ＦＤ1，ＦＤ2，ＦＤ3，４５Ｃ，４６Ｃ・・・浮遊拡散層、ＴＲ１amp・・・増幅トランジスタ、ＴＲ１rst・・・リセット・トランジスタ、ＴＲ１sel・・・選択トランジスタ、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、ＴＲ２trs・・・転送トランジスタ、４５・・・転送トランジスタのゲート部、ＴＲ２rst・・・リセット・トランジスタ、ＴＲ２amp・・・増幅トランジスタ、ＴＲ２sel・・・選択トランジスタ、ＴＲ３trs・・・転送トランジスタ、４６・・・転送トランジスタのゲート部、ＴＲ３rst・・・リセット・トランジスタ、ＴＲ３amp・・・増幅トランジスタ、ＴＲ３sel・・・選択トランジスタ、ＶDD・・・電源、ＲＳＴ1，ＲＳＴ2，ＲＳＴ3・・・リセット線、ＳＥＬ1，ＳＥＬ2，ＳＥＬ3・・・選択線、１１７，ＶＳＬ1，ＶＳＬ2，ＶＳＬ3・・・信号線、ＴＧ2，ＴＧ3・・・転送ゲート線、ＶOA，ＶOB，ＶOT，ＶOU・・・配線、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・・・絶縁膜、７６・・・層間絶縁層、７７，７８，８１・・・層間絶縁層、８２・・・絶縁層、８２ａ1，８２ｂ1，８２ｃ1・・・第１領域、８２ａ2，８２ｂ2，８２c2・・・第２領域、８２ｃ3・・・第３領域、８２・・・絶縁層、８２Ａ1，８２Ｂ1，８２Ｃ1・・・第１絶縁層、８２Ａ2，８２Ｂ2，８２Ｃ2・・・第２絶縁層、８２Ａ2’，８２Ｂ2’・・・第２絶縁層延在部、８２Ｃ3・・・第３絶縁層、８２Ｄ・・・絶縁材料層（第１絶縁材料層）、８２Ｅ・・・絶縁材料層（第２絶縁材料層）、８２A・・・第１電極と電荷蓄積用電極の領域（領域－ａ）、８２B・・・隣接する撮像素子との間の領域（領域－ｂ）、８２A’・・・絶縁材料－Ａ、８２B’・・・絶縁材料－Ｂ、８２ｐ・・・絶縁層の第１面、８２ｂ・・・絶縁層の第２面、８３・・・保護層、８４，８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ・・・開口部、８５，８５Ａ・・・第２開口部、９０・・・オンチップ・マイクロ・レンズ、９１・・・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、９２・・・遮光層、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、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

Claims (23)

  1. 　第１電極、
    　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
    　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
    　光電変換層上に形成された第２電極、
    を備えており、
    　電荷蓄積用電極と光電変換層との間に位置する絶縁層の部分は、第１領域及び第２領域を有しており、
    　第１領域を占める絶縁層の部分は、第１絶縁層から成り、
    　第２領域を占める絶縁層の部分は、第２絶縁層から成り、
    　第２絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第１絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい撮像素子。
  2. 　第２領域は、第１電極と対向して位置しており、
    　第１領域は、第２領域と隣接して位置している請求項１に記載の撮像素子。
  3. 　第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している請求項２に記載の撮像素子。
  4. 　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
    　第１絶縁層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
    　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る請求項３に記載の撮像素子。
  5. 　第１絶縁層と光電変換層との間には、第２絶縁層から延在する第２絶縁層延在部が形成されている請求項２に記載の撮像素子。
  6. 　第１領域は、第１電極と対向して位置しており、
    　第２領域は、第１領域と隣接して位置している請求項１に記載の撮像素子。
  7. 　第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している請求項６に記載の撮像素子。
  8. 　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
    　第１絶縁層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
    　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る請求項７に記載の撮像素子。
  9. 　第１絶縁層と光電変換層との間には、第２絶縁層から延在する第２絶縁層延在部が形成されている請求項６に記載の撮像素子。
  10. 　電荷蓄積用電極と光電変換層との間に位置する絶縁層の部分は、更に、第３領域を有しており、
    　第１領域は、第１電極と対向して位置しており、
    　第３領域は、第１領域と隣接して位置しており、
    　第２領域は、第１領域と光電変換層との間、及び、第３領域と光電変換層との間に位置しており、
    　第３領域を占める絶縁層の部分は、第３絶縁層から成り、
    　第２絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値は、第３絶縁層を構成する材料の固定電荷の絶対値よりも小さい請求項１に記載の撮像素子。
  11. 　第１絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有しており、
    　第３絶縁層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している請求項１０に記載の撮像素子。
  12. 　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
    　第１絶縁層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
    　第３絶縁層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、
    　第２絶縁層は、酸化シリコンから成る請求項１１に記載の撮像素子。
  13. 　第１電極と電荷蓄積用電極との間には、絶縁材料層が設けられており、
    　絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している請求項１に記載の撮像素子。
  14. 　第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して第２絶縁材料層が設けられており、
    　第２絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している請求項１に記載の撮像素子。
  15. 　第１電極、
    　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
    　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
    　光電変換層上に形成された第２電極、
    を備えており、
    　第１電極と電荷蓄積用電極との間には、絶縁材料層が設けられており、
    　絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と異なる極性を有している撮像素子。
  16. 　絶縁層は、光電変換層と絶縁材料層との間の少なくとも一部に延在している請求項１５に記載の撮像素子。
  17. 　第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して第２絶縁材料層が設けられており、
    　第２絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している請求項１５に記載の撮像素子。
  18. 　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
    　絶縁材料層は、酸窒化シリコン又は窒化シリコンから成り、
    　第２絶縁材料層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る請求項１７に記載の撮像素子。
  19. 　第１電極、
    　第１電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
    　第１電極と接し、電荷蓄積用電極の上方に、絶縁層を介して形成された光電変換層、及び、
    　光電変換層上に形成された第２電極、
    を備えており、
    　第１電極と対向していない電荷蓄積用電極の部分の少なくとも一部に接して絶縁材料層が設けられており、
    　絶縁材料層を構成する材料は、光電変換層において生成され、第１電極へと送られるキャリアの極性と同じ極性を有している撮像素子。
  20. 　第１電極へと送られるキャリアは電子であり、
    　絶縁材料層は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る請求項１９に記載の撮像素子。
  21. 　請求項１乃至請求項２０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。
  22. 　請求項１乃至請求項２０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。
  23. 　請求項２１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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