WO2020166309A1 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

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    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present disclosure relates to an imaging device and an imaging device having a photoelectric conversion layer using an organic semiconductor material.
  • an organic photoelectric conversion layer using an organic semiconductor material has been formed on a semiconductor substrate having a photodiode embedded therein.
  • a so-called laminated type image pickup device that is laminated is used.
  • the laminated image pickup device has an advantage that an R/G/B signal can be extracted from one pixel, and demosaicing processing is not required, so that no false color is generated.
  • Patent Document 1 in a photoelectric conversion unit which is provided above a semiconductor substrate and in which a first electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode are stacked, the photoelectric conversion unit is arranged apart from the first electrode. Further, there is disclosed an imaging device having a charge storage electrode that is arranged to face the photoelectric conversion layer via an insulating layer. In this image pickup device, it is possible to store the charges generated by photoelectric conversion on the charge storage electrode, and therefore it is possible to completely deplete the charge storage portion at the start of exposure and erase the charges. As a result, the occurrence of a phenomenon in which kTC noise is increased and random noise is deteriorated is suppressed, and deterioration in image quality of an image is reduced.
  • the photoelectric conversion layer has a structure in which the recombination of charges accumulated in the photoelectric conversion layer is prevented and the transfer efficiency to the first electrode is increased, and the photoelectric conversion layer is composed of a lower semiconductor layer and an upper photoelectric conversion layer.
  • An example having a laminated structure is disclosed.
  • the lower semiconductor layer is formed using an oxide semiconductor material such as IGZO, the oxide semiconductor material is easily reduced by hydrogen and oxygen defects are generated. For this reason, in the image pickup device provided with the lower semiconductor layer, there is a possibility that the stability of the operation may be deteriorated, and improvement in reliability is required.
  • An imaging device is provided with a semiconductor substrate having an effective pixel region in which a plurality of pixels are arranged and a peripheral region provided around the effective pixel region, and a light receiving surface side of the semiconductor substrate, A first electrode composed of a plurality of electrodes, a second electrode arranged to face the first electrode, and a charge extending in the effective pixel region while being sequentially stacked between the first electrode and the second electrode.
  • a photoelectric conversion part having a storage layer and a photoelectric conversion layer, a first hydrogen block layer covering the upper and side surfaces of the photoelectric conversion layer and the side surfaces of the charge storage layer, and a photoelectric conversion part provided between the semiconductor substrate and the photoelectric conversion part.
  • An interlayer insulating layer and an isolation groove that separates the interlayer insulating layer in at least a part between the effective pixel region and the peripheral region and the first hydrogen block layer covers the side surface and the bottom surface are provided.
  • An imaging device includes the imaging device according to the embodiment of the present disclosure.
  • an isolation groove that separates the interlayer insulating layer provided between the semiconductor substrate and the photoelectric conversion unit between the effective pixel region and the peripheral region is provided.
  • a first hydrogen block layer was provided to cover the side surface and the bottom surface of the separation groove, above the charge storage layer and the photoelectric conversion layer forming the photoelectric conversion section, and covering the side surfaces of the photoelectric conversion layer and the charge storage layer. This suppresses entry of hydrogen into the photoelectric conversion layer and the charge storage layer via the interlayer insulating layer.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image sensor according to the first embodiment of the present disclosure. It is a schematic diagram showing an example of a planar configuration of the image sensor shown in FIG. It is a schematic diagram showing another example of the planar configuration of the image sensor shown in FIG. It is a schematic diagram showing another example of the planar configuration of the image sensor shown in FIG. It is a schematic diagram showing another example of the planar configuration of the image sensor shown in FIG. It is a schematic diagram showing another example of the planar configuration of the image sensor shown in FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the image sensor shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing an arrangement of transistors forming a lower electrode and a control unit of the image pickup device shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of a layout of a lower electrode which constitutes the organic photoelectric conversion part shown in FIG. 1.
  • FIG. 8B is a perspective view of the layout of the lower electrode shown in FIG. 8A.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing another example of the layout of the lower electrode which constitutes the organic photoelectric conversion part shown in FIG. 1.
  • FIG. 9B is a perspective view of the layout of the lower electrode shown in FIG. 9A.
  • It is a plane schematic diagram showing an example of the layout of the one inorganic photoelectric conversion part shown in FIG. 1, and various transistors relevant to this.
  • It is a plane schematic diagram showing an example of the layout of the other inorganic photoelectric conversion part shown in FIG. 1, and various transistors relevant to this.
  • FIG. 3 is a signal line layout diagram for driving a storage electrode shown in FIG. 1. It is a figure showing a part of wiring connected to adjacent photoelectric conversion parts and various transistors related thereto. It is a figure showing a part of wiring connected to adjacent photoelectric conversion parts and various transistors related thereto. It is a figure showing a part of wiring connected to adjacent photoelectric conversion parts and various transistors related thereto. 6A and 6B are cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the image sensor shown in FIG. 1. It is a cross-sectional schematic diagram showing the process of following FIG. 16A. It is a cross-sectional schematic diagram showing the process of following FIG. 16B. It is a cross-sectional schematic diagram showing the process of following FIG. 16C. FIG.
  • FIG. 3 is a timing diagram illustrating an operation example of the image pickup device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image sensor according to Modification Example 1 of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a schematic diagram illustrating an example of a planar configuration of the image sensor illustrated in FIG. 18.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image sensor according to Modification Example 2 of the present disclosure.
  • FIG. 21 is a schematic diagram illustrating an example of a planar configuration of the image sensor illustrated in FIG. 20.
  • FIG. 21 is a schematic diagram illustrating another example of the planar configuration of the image sensor illustrated in FIG. 20.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image sensor according to Modification Example 3 of the present disclosure.
  • FIG. 24 is a schematic diagram illustrating an example of a planar configuration of the image pickup element illustrated in FIG. 23.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a schematic configuration of an image sensor according to Modification 4 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the schematic configuration of the image sensor according to the modification 4 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image sensor according to Modification Example 5 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image sensor according to Modification 6 of the present disclosure. It is a cross-sectional schematic diagram showing an example of schematic structure of the image pick-up element which concerns on the 2nd Embodiment of this indication.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the schematic configuration of the image sensor according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic plan view illustrating another example of the layout of the lower electrode that constitutes the organic photoelectric conversion unit according to Modification Example 7 of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a schematic plan view illustrating another example of the layout of one inorganic photoelectric conversion unit and various transistors related thereto according to Modification Example 7 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic plan view illustrating another example of the layout of another inorganic photoelectric conversion unit according to Modification Example 7 of the present disclosure and various transistors related thereto.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating another example of wirings connected to a photoelectric conversion unit and various transistors related thereto according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating another example of wirings connected to a photoelectric conversion unit and various transistors related thereto according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating another example of wirings connected to a photoelectric conversion unit and various transistors related thereto according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic plan view illustrating another example of the layout of another inorganic photoelectric conversion unit according to Modification Example 7 of the present disclosure and various transistors related thereto.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating another example of wirings connected to a photoelectric conversion unit and various transistors related thereto according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating another example of wirings connected to a photoelectric conversion unit and various transistors related thereto according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus using the image pickup element shown in FIG. 1 or the like as a pixel.
  • FIG. 39 is a functional block diagram showing an example of an electronic device (camera) using the image pickup apparatus shown in FIG. 38. It is a block diagram showing an example of a schematic structure of an in-vivo information acquisition system. It is a figure which shows an example of a schematic structure of an endoscopic surgery system. It is a block diagram showing an example of functional composition of a camera head and CCU. It is a block diagram showing a schematic example of composition of a vehicle control system. It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of a vehicle exterior information detection part and an imaging part.
  • First Embodiment an example of an image sensor having an isolation groove for isolating an interlayer insulating layer between an effective pixel region and a peripheral region
  • Configuration of image sensor 1-2 Method of manufacturing image sensor 1-3.
  • Actions and effects 2.
  • Modification 1 an example in which the separation groove is doubled around the effective pixel area
  • Modification 2 example in which the separation groove is provided around the pad electrode
  • Modification 3 (example in which isolation grooves are provided around the effective pixel region and around the pad electrode, respectively) 5.
  • Modification 4 (example of depth of separation groove) 6.
  • Modification 5 (example in which a second hydrogen block layer is provided below the photoelectric conversion unit 20) 7.
  • Modification 6 (example in which the insulating layer on the lower electrode is formed as the second hydrogen block layer) 8.
  • Second embodiment (an example of an image sensor having a guard ring between the effective pixel region and the peripheral region) 9.
  • Modification 7 (other example of pixel layout) 10.
  • Application example 11 Application example
  • FIG. 1 schematically illustrates a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 10A) according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 2 schematically shows an example of a planar configuration of the image sensor 10A shown in FIG. 1
  • FIGS. 3 to 5 show other examples of a planar configuration of the image sensor 10A shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a cross section taken along the line II shown in FIG.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the image sensor 10A shown in FIG.
  • FIG. 7 schematically shows the arrangement of the lower electrode 21 of the image pickup device 10 shown in FIG. 1 and the transistors forming the control unit.
  • the image pickup device 10A is one pixel (unit pixel P) in an image pickup device (image pickup device 1; see FIG. 38) such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras. ) Is composed.
  • the image pickup apparatus 1 has an effective pixel region 110A in which a plurality of pixels are arranged, and a peripheral region 110B which is provided in the periphery of the effective pixel region 110A and in which peripheral circuits such as the row scanning unit 131 are formed.
  • An imaging element 10A is formed on each of the plurality of pixels.
  • the image pickup device 10A has a photoelectric conversion unit 20 provided on a light receiving surface (first surface; surface 30S1) of a semiconductor substrate 30, and the photoelectric conversion unit 20 is a lower portion including a plurality of electrodes from the semiconductor substrate 30 side.
  • the electrode 21 (first electrode), the insulating layer 22, the charge storage layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 (second electrode) are laminated in this order.
  • the charge storage layer 23 and the photoelectric conversion layer 24 are formed as a common layer for a plurality of pixels provided in the effective pixel region 110A, for example, extending over the entire surface of the effective pixel region 110A.
  • a hydrogen block layer 26 (first hydrogen block layer) is formed to cover the upper side and the side surface of the charge storage layer 23 and the side surface of the charge storage layer 23.
  • an interlayer insulating layer 29 having a separation groove 29H that separates the effective pixel region 110A side and the peripheral region 110B side is provided between the semiconductor substrate 30 and the photoelectric conversion unit 20. Is. The side surface and the bottom surface of the separation groove 29H are covered with the hydrogen block layer 26.
  • the separation groove 29H corresponds to a specific but not limitative example of “separation groove” in one embodiment of the present disclosure.
  • the image pickup device 10A has a pixel sharing structure in which four pixels adjacent to each other share one floating diffusion FD1, FD2, FD3 corresponding to each pixel.
  • the image pickup device 10A is, for example, a so-called vertical direction spectral type image pickup device in which one photoelectric conversion unit 20 formed of an organic material and two inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R are vertically stacked. is there.
  • the photoelectric conversion unit 20 is provided on the first surface (back surface; surface 30S1) side of the semiconductor substrate 30 as described above.
  • the inorganic photoelectric conversion parts 32B and 32R are embedded in the semiconductor substrate 30 and stacked in the thickness direction of the semiconductor substrate 30.
  • the photoelectric conversion unit 20 which will be described in detail later, has a charge storage layer 23 and a photoelectric conversion layer 24 between a lower electrode 21 and an upper electrode 25 which are arranged to face each other, and the photoelectric conversion unit 20 includes the lower electrode 21 and the charge storage layer 23. An insulating layer 22 is provided between them.
  • the lower electrode 21 is composed of a plurality of electrodes (readout electrode 21A, storage electrode 21B and shield electrode 21C).
  • the readout electrode 21A is electrically connected to the charge storage layer 23 via the opening 22H formed in the insulating layer 22.
  • the photoelectric conversion layer 24 includes a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and has a bulk heterojunction structure in the layer.
  • the bulk heterojunction structure is a p/n junction surface formed by mixing p-type semiconductors and n-type semiconductors.
  • the photoelectric conversion unit 20 and the inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R selectively detect light in different wavelength ranges and perform photoelectric conversion. Specifically, for example, the photoelectric conversion unit 20 acquires a green (G) color signal.
  • the inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R acquire blue (B) and red (R) color signals, respectively, due to the difference in absorption coefficient.
  • the image sensor 10A can acquire a plurality of types of color signals in one pixel without using a color filter.
  • the second surface (front surface; 30S2) of the semiconductor substrate 30 for example, floating diffusion (floating diffusion layer) FD1 (region 35 in the semiconductor substrate 30), FD2, FD3, transfer transistors TR2trs, TR3trs, and amplifier transistor ( Modulation elements) TR1amp and TR2amp, reset transistors TR1rst and TR2rst, and selection transistors TR1sel and TR2sel are provided.
  • the first surface (surface 30S1) side of the semiconductor substrate 30 is represented as a light incident side S1
  • the second surface (surface 30S2) side is represented as a wiring layer side S2.
  • the multilayer wiring layer 40, the logic substrate 60, and the support substrate 70 are laminated in this order.
  • the multilayer wiring layer 40 has, for example, a structure in which wiring layers 41, 42, 43 are stacked in an insulating layer 44.
  • the logic board 60 is provided with a logic circuit (not shown) and a pad electrode 61 (transmission electrode) used for external output.
  • a plurality of (six in FIG. 2) pad electrodes 61 are arranged on the surface of the logic substrate 60 on the semiconductor substrate 30 side in the peripheral region 110B. As shown in FIG. 2, the plurality of pad electrodes 61 are arranged in one direction (for example, the Z-axis direction) on one side of the logic substrate 60 having a rectangular shape, but the invention is not limited to this. For example, as shown in FIG.
  • the lower electrode 21, the insulating layer 22, the charge storage layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 are arranged in this order from the first surface (surface 30S1) side of the semiconductor substrate 30. It is stacked.
  • the lower electrode 21 is formed, for example, separately for each imaging device 10A, and includes a read electrode 21A and a storage electrode 21B that are separated from each other with an insulating layer 22 in between, and a shield electrode 21C that surrounds four pixels that are adjacent to each other. It is configured.
  • the readout electrode 21A is shared by two or four pixels adjacent to each other as shown in, for example, FIGS. 8A and 9A, and through the opening 22H provided in the insulating layer 22.
  • the charge storage layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 are provided as a continuous layer common to the plurality of image pickup devices 10A and extend over the entire effective pixel region 110A.
  • a hydrogen block layer 26 is further provided on the upper electrode 25.
  • the hydrogen block layer 26 is provided, for example, in the peripheral region 110B so as to cover the side surfaces of the upper electrode 25, the photoelectric conversion layer 24, the charge storage layer 23, and the insulating layer 22 from above the upper electrode 25.
  • a fixed charge layer 27, an insulating layer 28, and an interlayer insulating layer 29 are provided in this order from the semiconductor substrate 30 side.
  • the separation groove 29H that separates the effective pixel region 110A side and the peripheral region 110B side is provided in the peripheral region 110B.
  • the hydrogen block layer 26 further extends on the interlayer insulating layer 29 and covers the side surface and the bottom surface of the separation groove 29H provided in the interlayer insulating layer 29.
  • a first protection layer 51 and an on-chip lens layer 52 are provided in this order on the hydrogen block layer 26.
  • the through electrodes 34A, 34B, 34C are provided between the first surface (surface 30S1) and the second surface (surface 30S2) of the semiconductor substrate 30.
  • the through electrode 34A is electrically connected to the readout electrode 21A of the photoelectric conversion unit 20, and the photoelectric conversion unit 20 also serves as the gate Gamp of the amplifier transistor TR1amp and the floating diffusion FD1 via the through electrode 34, for example. It is connected to one source/drain region of the reset transistor RST (reset transistor TR1rst).
  • the charges (here, electrons) generated in the photoelectric conversion unit 20 on the first surface (surface 30S21) side of the semiconductor substrate 30 are favorably transferred to the second surface (surface 30S2) side of the semiconductor substrate 30.
  • the penetrating electrode 34B is electrically connected to the storage electrode 21B of the photoelectric conversion unit 20, so that a voltage can be applied to the storage electrode 21B independently of the readout electrode 21A.
  • the penetrating electrode 34C is electrically connected to the shield electrode 21C, so that leakage of charges to the adjacent pixel is suppressed.
  • the lower ends of the through electrodes 34A, 34B, 34C are connected to the wiring layer 41, respectively.
  • the penetrating electrode 34A is connected to the connecting portion 41A in the wiring layer 41, and the connecting portion 41A and the floating diffusion FD1 (region 35) are connected via, for example, the lower first contact 45. ..
  • the upper end of the through electrode 34A is connected to the read electrode 21A via, for example, the pad portion 35A, the via V2, the pad portion 36A, and the via V1.
  • the through electrode 34A is provided, for example, for each of the four pixels adjacent to each other.
  • the through electrode 34A has a function as a connector between the photoelectric conversion unit 20 of each pixel, the gate Gamp of the amplifier transistor TR1amp, and the floating diffusion FD1, and also has a transmission path of charges (electrons in this case) generated in the photoelectric conversion unit 20. Has become.
  • the reset gate Grst of the reset transistor TR1rst is arranged next to the floating diffusion FD1 (one source/drain region of the reset transistor TR1rst). As a result, the charge accumulated in the floating diffusion FD1 can be reset by the reset transistor TR1rst.
  • the light incident on the photoelectric conversion section 20 from the upper electrode 25 side is absorbed by the photoelectric conversion layer 24.
  • the excitons generated by this move to the interface between the electron donor and the electron acceptor constituting the photoelectric conversion layer 24, and are exciton separated, that is, dissociated into electrons and holes.
  • the electric charges (electrons and holes) generated here are diffused due to a difference in carrier concentration or due to an internal electric field due to a difference in work function between the anode (here, upper electrode 25) and the cathode (here, lower electrode 21). They are carried to different electrodes and detected as photocurrent.
  • the transport directions of electrons and holes can be controlled.
  • the photoelectric conversion unit 20 is a photoelectric conversion element that absorbs green light corresponding to a part or all of the wavelength range of a selective wavelength range (for example, 450 nm or more and 650 nm or less) to generate electron-hole pairs. ..
  • the lower electrode 21 is composed of the read electrode 21A, the storage electrode 21B, and the shield electrode 21C which are separately formed as described above.
  • the readout electrode 21A is for transferring charges (electrons in this case) generated in the photoelectric conversion layer 24 to the floating diffusion FD1, and for example, the via V1, the pad portion 36A, the via V2, the pad portion 35A, and the penetrating. It is connected to the floating diffusion FD1 via the electrode 34A, the connecting portion 41A and the lower first contact 45.
  • the storage electrode 21B is for storing electrons in the charge storage layer 23 as signal charges, out of the charges generated in the photoelectric conversion layer 24.
  • the storage electrode 21B is provided in a region that faces the light receiving surfaces of the inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R formed in the semiconductor substrate 30 and covers these light receiving surfaces.
  • the storage electrode 21B is preferably larger than the readout electrode 21A, which allows a large amount of charge to be stored.
  • 21 C of shield electrodes are for suppressing the leak of the electric charge to an adjacent pixel as mentioned above.
  • the lower electrode 21 is made of a light-transmissive conductive film, and is made of, for example, ITO (indium tin oxide).
  • ITO indium tin oxide
  • a tin oxide (SnO 2 )-based material added with a dopant or a zinc oxide-based material obtained by adding a dopant to zinc oxide (ZnO) is used as the constituent material of the lower electrode 21, in addition to this ITO.
  • a tin oxide (SnO 2 )-based material added with a dopant or a zinc oxide-based material obtained by adding a dopant to zinc oxide (ZnO) is used. You may use.
  • the zinc oxide-based material include aluminum zinc oxide (AZO) added with aluminum (Al) as a dopant, gallium zinc oxide (GZO) added with gallium (Ga), and indium zinc oxide added with indium (In). (IZO).
  • the thickness of the lower electrode 21 is preferably, for example, 20 nm to 200 nm, more preferably 30 nm or more and 100 nm or less.
  • the insulating layer 22 is for electrically insulating the storage electrode 21B and the charge storage layer 23.
  • the insulating layer 22 is provided, for example, on the interlayer insulating layer 29 and the lower electrode 21 so as to cover the lower electrode 21. Further, the insulating layer 22 is provided with an opening 22H on the read electrode 21A of the lower electrode 21, and the read electrode 21A and the charge storage layer 23 are electrically connected through the opening 22H. There is.
  • the insulating layer 22 is, for example, a single layer film made of one of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ) and silicon oxynitride (SiON), or two of these. It is composed of a laminated film of at least one kind.
  • the insulating layer 22 has a thickness of, for example, 20 nm to 500 nm.
  • the charge storage layer 23 is provided below the photoelectric conversion layer 24, specifically, between the insulating layer 22 and the photoelectric conversion layer 24, and stores signal charges (electrons in this case) generated in the photoelectric conversion layer 24. It is for doing.
  • the charge storage layer 23 is preferably formed using a material having a higher charge mobility than the photoelectric conversion layer 24 and a large band gap.
  • the band gap of the constituent material of the charge storage layer 23 is preferably 3.0 eV or more.
  • oxide semiconductor materials such as IGZO and organic semiconductor materials.
  • the organic semiconductor material include transition metal dichalcogenides, silicon carbide, diamond, graphene, carbon nanotubes, condensed polycyclic hydrocarbon compounds and condensed heterocyclic compounds.
  • the thickness of the charge storage layer 23 is, for example, 10 nm or more and 300 nm or less.
  • the photoelectric conversion layer 24 converts light energy into electric energy.
  • the photoelectric conversion layer 24 is configured to include, for example, two or more kinds of organic materials (p-type semiconductor material or n-type semiconductor material) each functioning as a p-type semiconductor or an n-type semiconductor.
  • the photoelectric conversion layer 24 has a junction surface (p/n junction surface) between the p-type semiconductor material and the n-type semiconductor material in the layer.
  • the p-type semiconductor relatively functions as an electron donor (donor)
  • the n-type semiconductor relatively functions as an electron acceptor (acceptor).
  • the photoelectric conversion layer 24 provides a field in which excitons generated upon absorption of light are separated into electrons and holes, and specifically, an interface (p/p) between an electron donor and an electron acceptor. At the n-junction surface, excitons separate into electrons and holes.
  • the photoelectric conversion layer 24 is configured to include, in addition to the p-type semiconductor material and the n-type semiconductor material, an organic material that photoelectrically converts light in a predetermined wavelength range and transmits light in another wavelength range, that is, a so-called pigment material. It may have been done.
  • the photoelectric conversion layer 24 is formed using three types of organic materials, that is, a p-type semiconductor material, an n-type semiconductor material, and a dye material, the p-type semiconductor material and the n-type semiconductor material are in the visible region (for example, 450 nm to It is preferably a material having optical transparency at 800 nm).
  • the thickness of the photoelectric conversion layer 24 is, for example, 50 nm to 500 nm.
  • the following materials may be mentioned as the organic material forming the photoelectric conversion layer 24.
  • the pigment material include rhodamine pigments, melancyanine pigments, quinacridone derivatives, subphthalocyanine pigments and derivatives thereof.
  • pentacene, benzothienobenzothiophene, fullerene, and derivatives thereof are listed as organic materials other than the dye material.
  • the photoelectric conversion layer 24 is configured by combining two or more of the above organic materials.
  • the organic material functions as a p-type semiconductor or an n-type semiconductor depending on the combination.
  • the photoelectric conversion unit 20 is an element that photoelectrically converts green light, but it may be configured as an element that photoelectrically converts blue light or red light.
  • examples of the dye material forming the photoelectric conversion layer 24 include the following.
  • blue light for example, a coumarinic acid dye, tris-8-hydroxyquinolinaluminum (Alq3), a melancyanine dye, and derivatives thereof can be mentioned.
  • phthalocyanine dyes, subphthalocyanine dyes and derivatives thereof can be mentioned.
  • the following organic materials may be used for the photoelectric conversion layer 24.
  • the organic material other than the above for example, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, pyrene, perylene, fluoranthene, or a derivative thereof is preferably used.
  • polymers such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene and diacetylene, and their derivatives may be used.
  • metal complex dyes cyanine dyes, merocyanine dyes, phenylxanthene dyes, triphenylmethane dyes, rhodacyanine dyes, xanthene dyes, macrocyclic azaannulene dyes, azulene dyes, naphthoquinones, anthraquinone dyes, Condensed polycyclic aromatic compounds such as anthracene and pyrene and chain compounds condensed with aromatic rings or heterocyclic compounds, or two compounds containing squarylium group and croconitcoumethine group as a binding chain, such as quinoline, benzothiazole, and benzoxazole.
  • a cyanine-similar dye having a nitrogen heterocycle or a squarylium group and a croconitumethine group bonded thereto can be preferably used.
  • the metal complex dye is preferably a dithiol metal complex dye, a metal phthalocyanine dye, a metal porphyrin dye, or a ruthenium complex dye, but is not limited thereto.
  • the photoelectric conversion layer 24 may be made of an inorganic material such as crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, crystalline selenium, amorphous selenium, chalcopyrite compounds, and compound semiconductors.
  • chalcopyrite compounds include CIGS (CuInGaSe), CIS (CuInSe 2 ), CuInS 2 , CuAlS 2 , CuAlSe 2 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 , AgAlS 2 , AgAlSe 2 , AgInS 2 and AgInSe 2. ..
  • compound semiconductors include III-V group compound semiconductors such as GaAs, InP, AlGaAs, InGaP, AlGaInP, and InGaAsP, as well as CdSe, CdS, In 2 Se 3 , In 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi. 2 S 3 , ZnSe, ZnS, PbSe, PbS and the like can be mentioned.
  • III-V group compound semiconductors such as GaAs, InP, AlGaAs, InGaP, AlGaInP, and InGaAsP, as well as CdSe, CdS, In 2 Se 3 , In 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi. 2 S 3 , ZnSe, ZnS, PbSe, PbS and the like can be mentioned.
  • the inorganic material is used in the form of quantum dots, for example.
  • the photoelectric conversion layer 24 and the lower electrode 21 are provided between the photoelectric conversion layer 24 and the lower electrode 21 (for example, between the charge storage layer 23 and the photoelectric conversion layer 24) and between the photoelectric conversion layer 24 and the upper electrode 25.
  • the charge storage layer 23, the electron blocking film, the photoelectric conversion layer 24, the hole blocking film, the work function adjusting layer, and the like may be stacked in this order from the lower electrode 21 side.
  • an undercoat layer and a hole transport layer may be provided between the lower electrode 21 and the photoelectric conversion layer 24, and a buffer layer or an electron transport layer may be provided between the photoelectric conversion layer 24 and the upper electrode 25.
  • the upper electrode 25 is made of a conductive film having a light-transmitting property.
  • the upper electrode 25 may be separated for each pixel, or may be formed as an electrode common to each pixel.
  • the thickness of the upper electrode 25 is, for example, 10 nm to 200 nm.
  • a wiring is electrically connected to the upper electrode 25, and a voltage is applied to the upper electrode 25.
  • the hydrogen block layer 26 is for suppressing the intrusion of hydrogen (H 2 ) into the charge storage layer 23 and the photoelectric conversion layer 24, and is provided on the upper electrode 25 in the effective pixel region 110A as described above.
  • the interlayer insulating layer 29 is laminated from the upper surface of the upper electrode 25 to the upper electrode 25, the photoelectric conversion layer 24, the side surface of the charge storage layer 23, and the upper surface and the side surface of the insulating layer 22. It is formed to extend to the end of 110B. Further, as described above, the interlayer insulating layer 29 is provided with the separation groove 29H which separates the effective pixel region 110A side and the peripheral region 110B side, and the hydrogen block layer 26 has the side surface of the separation groove 29H and the separation groove 29H. The bottom is also covered.
  • Examples of the material forming the hydrogen block layer 26 include an insulating material. Specifically, it is preferable to use a material having a light-transmitting property and a high sealing property. Examples of such a material include metal oxides such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride, Examples thereof include carbon-containing silicon oxide (SiOC). Alternatively, an oxide semiconductor such as ITO (Indium Tin Oxide) may be used for the hydrogen block layer 26.
  • the hydrogen block layer 26 preferably has a lower hydrogen content than the insulating layer 22, or the film itself preferably does not contain hydrogen. Further, it is preferable that the hydrogen block layer 26 has a small stress and further has an ultraviolet absorbing ability.
  • the hydrogen block layer 26 is composed of a single layer film formed by using the above material or a laminated film made of two or more of the above materials.
  • the thickness of the hydrogen block layer 26 is, for example, 10 nm or more and 1000 nm or less.
  • the fixed charge layer 27 may be a film having a positive fixed charge or a film having a negative fixed charge.
  • Materials for the film having a negative fixed charge include aluminum oxide, hafnium oxide (HfO 2 ), zirconium oxide (ZrO), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), and lanthanum oxide (La 2 O).
  • the fixed charge layer 27 may have a structure in which two or more kinds of films are laminated. Thereby, for example, in the case of a film having a negative fixed charge, the function as a hole storage layer can be further enhanced.
  • the insulating layer 28 is fixed charge layer 27 on the fixed charge layer 27 formed on the first surface (the surface 30S1) of the semiconductor substrate 30 and in the through holes 30H1, 30H2, 30H3 in which the through electrodes 34A, 34B, 34C are formed. Is provided between the through electrodes 34A, 34B, and 34C and electrically insulates the through electrodes 34 from the semiconductor substrate 30.
  • the material of the insulating layer 28 is not particularly limited, but is formed of, for example, silicon oxide, TEOS, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like.
  • the interlayer insulating layer 29 is provided between the semiconductor substrate 30 (specifically, the insulating layer 28) and the photoelectric conversion section 20.
  • the interlayer insulating layer 29 for example, pad portions 35A and 36A for electrically connecting the read electrode 21A and the through electrode 34A, a pad portion 35B for electrically connecting the storage electrode 21B and the through electrode 34B, 36B, pad portions 35C and 36C that electrically connect the shield electrode 21C and the through electrode 34C, and wirings such as vias V1 and V2 that electrically connect each electrode and the pad portion are provided.
  • the interlayer insulating layer 29 is, for example, a single-layer film made of one kind of silicon oxide, TEOS, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like, or a laminated film made of two or more kinds thereof. It is composed by.
  • the interlayer insulating layer 29 is further provided with a separation groove 29H that separates the peripheral region 110B into the effective pixel region 110A side and the peripheral region 110B side.
  • the separation groove 29H is provided between the effective pixel region 110A and the opening H provided on the pad electrode 61 arranged in the peripheral portion of the peripheral region 110B in plan view.
  • the side surface and the bottom surface of the separation groove 29H are covered with the hydrogen block layer 26 as described above, and thus, for example, hydrogen from the opening H to the charge storage layer 23 or the photoelectric conversion layer 24 via the interlayer insulating layer 29 is provided. Is suppressed.
  • the separation groove 29H is continuously provided in the peripheral region 110B so as to surround the effective pixel region 110A.
  • the isolation trench 29H preferably penetrates the interlayer insulating layer 29 and the insulating layer 28 and reaches the first surface (the surface 30S1) of the semiconductor substrate 30, but not limited to this.
  • the first protective layer 51 is provided on the entire surface of the semiconductor substrate 30 including the effective pixel region 110A and the peripheral region 110B, for example.
  • the first protective layer 51 is preferably formed of, for example, a material having a light-transmitting property and a high sealing property. Examples of such a material include insulating materials such as aluminum oxide, silicon nitride, and carbon-containing silicon oxide.
  • the first protective layer 51 preferably has, for example, a lower hydrogen content than the insulating layer 22, or the film itself does not contain hydrogen. Furthermore, it is preferable that the first protective layer 51 has a small stress and further has an ultraviolet absorbing ability.
  • the first protective layer 51 preferably contains a small amount of water, and preferably suppresses the intrusion of water (H 2 O). From the above, it is desirable to use aluminum oxide as the material of the first protective layer 51 among the above materials. By forming the first protective layer 51 using aluminum oxide, the hydrogen blocking function is added to the first protective layer 51, and the hydrogen block layer 26 and the first protective layer 51 can be formed at once. Becomes
  • the first protective layer 51 may be formed using the same material as the insulating layer 28 and the interlayer insulating layer 29.
  • the first protective layer 51 is a single layer film made of one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like, or aluminum oxide, silicon nitride, a carbon-containing silicon oxide film, silicon oxide and oxynitride.
  • a laminated film made of two or more kinds of silicon may be used.
  • the thickness of the first protective layer 51 is, for example, 100 nm to 1000 nm.
  • an on-chip lens layer 52 in which an on-chip lens 52L (microlens) is formed for each unit pixel P in the effective pixel area 110A is provided.
  • the on-chip lens 52L collects the light incident from above on the light receiving surfaces of the photoelectric conversion unit 20, the inorganic photoelectric conversion unit 32B, and the inorganic photoelectric conversion unit 32R.
  • an optical member such as a color filter for controlling the spectrum may be provided below the on-chip lens 52L.
  • Examples of the material of the on-chip lens layer 52 include an inorganic film such as silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, and aluminum oxide used for the hydrogen block layer 26.
  • the hydrogen blocking function is added to the on-chip lens layer 52 in addition to the lens function. Further, by forming the first protective layer 51 and the on-chip lens layer 52 using aluminum oxide, it is possible to collectively form the hydrogen block layer 26, the first protective layer 51, and the on-chip lens layer 52. ..
  • the on-chip lens layer 52 may be formed using a metal oxide-containing resin in which fine metal particles are dispersed in an organic film.
  • the semiconductor substrate 30 is composed of, for example, an n-type silicon (Si) substrate, and has a p well 31 in a predetermined region (for example, the pixel portion 1a).
  • the above-mentioned transfer transistors TR1trs, TR2trs, TR3trs, amplifier transistors TR1amp, TR2amp, reset transistors TR1rst, TR2rst, selection transistors TR1sel, TR2sel, etc. are provided on the second surface (surface 30S2) of the p-well 31.
  • the peripheral region 110B of the semiconductor substrate 30 may be provided with, for example, a pixel readout circuit, a pixel drive circuit, or the like, which constitutes a logic circuit.
  • FIG. 8A shows an example of the layout of the lower electrode 21 that constitutes the photoelectric conversion section 20, and FIG. 8B shows the layout of the lower electrode 21 shown in FIG. 8A as a perspective view.
  • FIG. 9A shows an example of the layout of the lower electrode 21 that constitutes the photoelectric conversion unit 20, and FIG. 9B shows the layout of the lower electrode 21 shown in FIG. 9A as a perspective perspective view.
  • FIG. 10 shows an example of the layout of the inorganic photoelectric conversion section 32B and various transistors related thereto.
  • FIG. 11 shows an example of the layout of the inorganic photoelectric conversion section R and various transistors related thereto.
  • FIG. 12 illustrates an example of signal wiring for driving the storage electrode 21B in the photoelectric conversion unit 20.
  • 13 to 15 show an example of wirings connected to the photoelectric conversion units 20, 32B, 32R and various transistors related thereto.
  • photoelectric conversion unit 20 In the photoelectric conversion unit 20, four photoelectric conversion units 20 adjacent to each other are connected to one floating diffusion FD1. One reset transistor TR1rst and a power supply line Vdd are connected in series to the floating diffusion FD1. Separately from this, one each of the amplifier transistor TR1amp and the selection transistor TR1sel and a signal line (data output line) VSL1 are connected in series to the floating diffusion FD1. In the photoelectric conversion unit 20 of the present embodiment, four storage electrodes 21B that are adjacent to each other and a reset transistor TR1rst, an amplifier transistor TR1amp, and a selection transistor TR1sel that are provided for each pixel, respectively, are four adjacent to each other.
  • a pair of control units that performs the read operation and the reset operation of one photoelectric conversion unit 20 is configured.
  • the first control unit is used to perform the reading process sequentially in a time-division manner, for example.
  • inorganic photoelectric conversion section 32B four photodiodes PD2 adjacent to each other are connected to one floating diffusion FD2 via four transfer transistors TR2trs provided one for each pixel.
  • inorganic photoelectric conversion section 32R similar to the inorganic photoelectric conversion section 32B, four photodiodes PD3 adjacent to each other are connected to one floating diffusion FD3 via four transfer transistors TR3trs provided for each pixel. It is connected to the.
  • One reset transistor TR2rst and power supply line Vdd are connected in series to one floating diffusion FD2. Separately from this, one each of the amplifier transistor TR2amp and the selection transistor TR2sel and a signal line (data output line) VSL2 are connected in series to the floating diffusion FD2.
  • the inorganic photoelectric conversion section 32B and the inorganic photoelectric conversion section 32R have the transfer transistor TR2trs and the transfer transistor TR3trs provided for each pixel, and each pixel.
  • the reset transistor TR2rst, the amplifier transistor TR2amp, and the selection transistor TR2sel which are provided one by one, are provided with a set of control units that perform the read operation and the reset operation of the four inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R that are adjacent to each other ( The second control unit). That is, in the four inorganic photoelectric conversion units 32B and the four inorganic photoelectric conversion units 32R included in the stacked image pickup device 10A for four pixels, one transfer unit TR2trs, TR3trs is excluded, and a pair of control units (second control). Part) is shared.
  • the second control section When reading signal charges from the floating diffusions FD2 corresponding to the four inorganic photoelectric conversion sections 32B and the floating diffusions FD3 corresponding to the four inorganic photoelectric conversion sections 32R, which are adjacent to each other, the second control section is used, for example.
  • the reading process is performed sequentially in time division.
  • the floating diffusions FD2 and FD3 shared by the four inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R adjacent to each other are arranged at positions separated by one pixel each. This makes it possible to achieve high integration of the image pickup device 10A.
  • the image sensor 10A of the present embodiment can be manufactured, for example, as follows.
  • a p-well 31 is formed as a first conductivity type well in the semiconductor substrate 30, and second conductivity type (for example, n-type) inorganic photoelectric conversion sections 32B and 32R are formed in the p well 31. To do. A p+ region is formed near the first surface (surface 30S1) of the semiconductor substrate 30.
  • an n+ region to be the floating diffusions FD1 to FD3 is formed, and then the gate insulating film 33, various transfer transistors TR1trs, TR2trs, TR3trs, select transistors TR1sel, TR2sel, A gate wiring layer 47 including the gates of the amplifier transistors TR1amp and TR2amp and the reset transistors TR1rst and TR2rst is formed.
  • an SOI (Silicon on Insulator) substrate in which the semiconductor substrate 30, a buried oxide film (not shown), and a holding substrate (not shown) are stacked is used.
  • the buried oxide film and the holding substrate are bonded to the first surface (surface 30S1) of semiconductor substrate 30. After the ion implantation, annealing treatment is performed.
  • the support substrate 70 on which the logic substrate 60 is formed is bonded to the second surface (surface 30S2) side (multilayer wiring layer 40 side) of the semiconductor substrate 30 and turned upside down. Subsequently, the semiconductor substrate 30 is separated from the buried oxide film of the SOI substrate and the holding substrate, and the first surface (surface 30S1) of the semiconductor substrate 30 is exposed.
  • the above steps can be performed by techniques such as ion implantation and CVD (Chemical Vapor Deposition), which are used in ordinary CMOS processes.
  • the semiconductor substrate 30 is processed from the first surface (surface 30S1) side by, for example, dry etching to form, for example, annular through holes 30H1, 30H2, 30H3, 30H4.
  • the depths of the through holes 30H1 to 30H3 extend from the first surface (surface 30S1) to the second surface (surface 30S2) of the semiconductor substrate 30.
  • the fixed charge layer 27 is formed on the first surface (the surface 30S1) of the semiconductor substrate 30 and the side surface of the through hole 30H by using, for example, an atomic layer deposition (ALD) method.
  • ALD atomic layer deposition
  • the fixed charge layer 27 continuous with the first surface (the surface 30S1) of the semiconductor substrate 30, the side surfaces and the bottom surfaces of the through holes 30H1, 30H2, 30H3, 30H4 is formed.
  • an interlayer is formed.
  • An insulating film forming the insulating layer 29 is formed.
  • the insulating film forming the interlayer insulating layer 29, the insulating layer 28, the fixed charge layer 27, and the insulating layer 44 are penetrated into the insulating layer 28 formed in the through holes 30H1, 30H2, and 30H3 by dry etching, for example. , A through hole reaching the connection portion 41A is formed. At this time, the insulating film forming the interlayer insulating layer 29 on the first surface (surface 30S1) is also thinned.
  • a photoresist PR is formed at a predetermined position on the conductive film. Then, by etching and removing the photoresist PR, the through electrodes 34A, 34B, 34C having the pad portions 35A, 35B, 35C are formed on the first surface (the surface 30S1) of the semiconductor substrate 30.
  • the CMP (Chemical Mechanical Polishing) method is performed. Then, the surface of the interlayer insulating layer 29 is flattened. Then, after forming a conductive film on the interlayer insulating layer 29, a photoresist PR is formed at a predetermined position of the conductive film. After that, the readout electrode 21A, the storage electrode 21B, and the shield electrode 21C are formed by etching and removing the photoresist PR.
  • the opening 22H is provided on the read electrode 21A.
  • the charge storage layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 are formed on the insulating layer 22.
  • the method for forming the photoelectric conversion layer 24 is not limited to the method using the vacuum deposition method, and other methods such as spin coating technology and printing technology may be used.
  • an aluminum oxide film 26B is formed as a hard mask on the effective pixel region 110A on the upper electrode 25 by using, for example, a physical vapor deposition (PVD) method. It is formed with a thickness of 10 nm to 50 nm.
  • PVD physical vapor deposition
  • the film forming method is not limited to this, and for example, a CVD method or an ALD method may be used.
  • Examples of the film forming method of the PVD method include EB (electron beam) vapor deposition method, various sputtering methods (magnetron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR sputtering method, facing target sputtering method, high frequency sputtering method) and the like. Is mentioned. Particularly, when the surface roughness of the upper electrode 25 is large, it is preferable to form the film by using the CVD/ALD method, which has excellent coverage. However, the CVD/ALD method has a significantly smaller film forming rate than the PVD method. Therefore, if the upper electrode 25 can be sufficiently covered by the PVD method, the PVD method is preferably used.
  • the aluminum oxide film 26B is patterned by using, for example, a lithography method to form a hard mask.
  • FIG. 16B which will be described later, shows an example in which the photoresist PR is removed, the resist may be left after patterning the aluminum oxide film 26B, and the next step may be performed.
  • the charge storage layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 formed in the peripheral region 110B are etched using the aluminum oxide film 26B as a hard mask. Then, the insulating layer 22 is etched. Next, after patterning a photoresist PR on the insulating layer 22, the aluminum oxide film 26B and the interlayer insulating layer 29, as shown in FIG. 16C, for example, the peripheral region 110B surrounds the effective pixel region 110A and the interlayer insulating film is formed. An isolation groove 29H that penetrates the layer 29 and the insulating layer 28 is formed.
  • An aluminum oxide film 26A is formed over the entire surface of 29 using, for example, the PVD method to a thickness of, for example, 50 nm to 1000 nm.
  • the hydrogen block layer 26 composed of the aluminum oxide films 26A and 26B is formed.
  • the aluminum oxide film 26A may be formed by using the CVD method or the ALD method similarly to the aluminum oxide film 26B. For example, when the charge storage layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 have large steps.
  • the CVD/ALD method which has excellent coverage, and the PVD method, when priority is given to the high film forming rate and the warp (stress) adjustment of the semiconductor substrate 30.
  • the hydrogen block layer 26 made of a laminated film may be formed by combining the PVD method and the CVD/ALD method.
  • the first protective layer 51 is formed on the hydrogen block layer 26, and the separation groove 29H is buried.
  • the on-chip lens layer 52 is formed on the first protective layer 51.
  • the image pickup device 10A when light enters the photoelectric conversion unit 20 via the on-chip lens 52L, the light passes through the photoelectric conversion unit 20 and the inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R in this order, and in the passing process, green, Photoelectric conversion is performed for each of blue and red colored light.
  • the signal acquisition operation for each color will be described below.
  • green light is selectively detected (absorbed) in the photoelectric conversion unit 20 and photoelectrically converted.
  • the photoelectric conversion unit 20 is connected to the gate Gamp of the amplifier transistor AMP and the floating diffusion FD1 via the through electrode 34A. Therefore, the electrons of the electron-hole pairs generated in the photoelectric conversion unit 20 are extracted from the lower electrode 21 side and transferred to the second surface (surface 30S2) side of the semiconductor substrate 30 via the through electrode 34, It is accumulated in the floating diffusion FD1. At the same time, the amplifier transistor AMP modulates the charge amount generated in the photoelectric conversion unit 20 into a voltage.
  • the reset gate Grst of the reset transistor TR1rst is arranged. As a result, the charges accumulated in the floating diffusion FD1 are reset by the reset transistor TR1rst.
  • the photoelectric conversion unit 20 is connected to the floating diffusion FD1 as well as the amplifier transistor TR1amp via the through electrode 34A, the charge accumulated in the floating diffusion FD1 is easily reset by the reset transistor TR1rst. It becomes possible.
  • FIG. 17 shows an operation example of the image sensor 10A.
  • A shows the potential at the storage electrode 21B
  • B shows the potential at the floating diffusion FD1 (readout electrode 21A)
  • C shows the potential at the gate (Gsel) of the reset transistor TR1rst. Is.
  • voltages are individually applied to the readout electrode 21A and the storage electrode 21B.
  • the potential V1 is applied from the drive circuit to the read electrode 21A and the potential V2 is applied to the storage electrode 21B during the storage period.
  • the potentials V1 and V2 are set to V2>V1.
  • the charges (electrons in this case) generated by photoelectric conversion are attracted to the storage electrode 21B and are stored in the region of the charge storage layer 23 facing the storage electrode 21B (storage period).
  • the potential of the region of the charge storage layer 23 facing the storage electrode 21B becomes a more negative value with the lapse of time of photoelectric conversion.
  • the holes are sent from the upper electrode 25 to the drive circuit.
  • the reset operation is performed in the latter half of the accumulation period. Specifically, at timing t1, the scanning unit changes the voltage of the reset signal RST from low level to high level. As a result, in the unit pixel P, the reset transistor TR1rst is turned on, and as a result, the voltage of the floating diffusion FD1 is set to the power supply voltage VDD and the voltage of the floating diffusion FD1 is reset (reset period).
  • the drive circuit applies the potential V3 to the read electrode 21A and the potential V4 to the storage electrode 21B.
  • the potentials V3 and V4 are set to V3 ⁇ V4.
  • the charges (here, electrons) stored in the region corresponding to the storage electrode 21B are read from the read electrode 21A to the floating diffusion FD1. That is, the charges stored in the charge storage layer 23 are read out to the control unit (transfer period).
  • the inorganic photoelectric conversion section 32R electrons corresponding to the incident red light are accumulated in the n region of the inorganic photoelectric conversion section 32R, and the accumulated electrons are transferred to the floating diffusion FD3 by the transfer transistor TR3trs.
  • This stacking type image pickup device has a structure in which an organic photoelectric conversion section including an organic photoelectric conversion layer using an organic semiconductor material is stacked on a semiconductor substrate in which a photodiode is embedded.
  • the organic photoelectric conversion layers are arranged to face each other.
  • the organic photoelectric conversion layer is disposed on one electrode (for example, the first electrode) side so as to be separated from the first electrode and through the insulating layer.
  • the organic photoelectric conversion layer has a stacked structure of a lower semiconductor layer formed of, for example, an oxide semiconductor material and an upper photoelectric conversion layer formed of an organic semiconductor material, thereby forming an organic photoelectric conversion layer. It is possible to prevent recombination of charges accumulated in the photoelectric conversion layer and increase transfer efficiency to the first electrode.
  • the oxide semiconductor material forming the lower semiconductor layer is likely to be reduced by hydrogen, which may cause oxygen deficiency and reduce the operation stability.
  • the separation groove 29H that separates the interlayer insulating layer 29 provided between the semiconductor substrate 30 and the photoelectric conversion unit 20 surrounds the effective pixel region 110A.
  • the hydrogen blocking layer 26 was provided in the peripheral region 110B so as to cover the side surface and the bottom surface of the isolation groove 29H.
  • the hydrogen block layer 26 is formed of, for example, aluminum oxide, and includes, for example, the upper surface of the upper electrode 25 extending to the effective pixel region 110A, the upper electrode 25, the photoelectric conversion layer 24, the charge storage layer 23, and the insulating layer 22. It covers the side surface and is directly laminated on the interlayer insulating layer 29 in the peripheral region 110B.
  • the separation groove 29H for separating the interlayer insulating layer 29 provided between the semiconductor substrate 30 and the photoelectric conversion unit 20 so as to surround the effective pixel region 110A is formed.
  • the hydrogen blocking layer 26 is provided so that the side surface and the bottom surface thereof are covered.
  • invasion of hydrogen (H 2 ) into the charge storage layer 23 and the photoelectric conversion layer 24 through the interlayer insulating layer 29 is suppressed, and, for example, generation of oxygen defects in the charge storage layer 23 is reduced.
  • the stability of operation is improved. That is, the reliability of the image pickup device 10A and the image pickup apparatus 1 including the image pickup device 10A can be improved.
  • the hydrogen blocking layer 26 is formed by using a material capable of forming a film containing a small amount of water in addition to containing a small amount of hydrogen. Ingress of water (H 2 O) is suppressed, and deterioration of the photoelectric conversion layer 24 can be prevented.
  • FIG. 18 schematically illustrates a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 10B) according to a modification (Modification 1) of the present disclosure.
  • FIG. 19 schematically shows an example of a planar configuration of the image sensor 10B shown in FIG. Note that FIG. 18 shows a cross section taken along line II-II shown in FIG. Similar to the first embodiment, the image pickup device 10B constitutes one pixel (unit pixel P) in the image pickup device 1 such as a CMOS image sensor used in an electronic device such as a digital still camera or a video camera. To do. As shown in FIGS.
  • the image sensor 10B of the present modification example separates the interlayer insulating layer 29 into the peripheral region 110B and doubles the separation groove surrounding the effective pixel region 110A (separation groove 29H1 and It is different from the image pickup device 10A of the first embodiment in that it is provided in the separation groove 20H2).
  • a plurality of isolation trenches 29H surrounding the effective pixel region 110A may be provided. This makes it possible to further suppress the intrusion of hydrogen (H 2 ) from the lower electrode 21 side into the charge storage layer 23. Therefore, the reliability of the image pickup device 10G and the image pickup apparatus 1 including the image pickup device 10G can be further improved.
  • FIG. 20 schematically illustrates a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 10C) according to a modification (Modification 2) of the present disclosure.
  • FIG. 21 schematically shows an example of a planar configuration of the image sensor 10C shown in FIG. Note that FIG. 20 shows a cross section taken along line III-III shown in FIG.
  • the image pickup device 10C constitutes one pixel (unit pixel P) in the image pickup device 1 such as a CMOS image sensor used in an electronic device such as a digital still camera or a video camera, as in the first embodiment. To do.
  • the imaging device 10C of the present modification is provided with a separation groove 29H so as to surround the openings H respectively formed on the plurality of pad electrodes 61 arranged in the peripheral region 110B. This is different from the image pickup device 10A according to the first embodiment described above.
  • FIG. 21 shows an example in which the separation grooves 29H individually surrounding the plurality (here, six) of openings H formed on the plurality of pad electrodes 61 are provided, the present invention is not limited to this.
  • the separation groove 29H may collectively surround a plurality of openings H arranged along, for example, one side of the peripheral region 110B.
  • the penetration of hydrogen (H 2 ) into the charge storage layer 23 and the photoelectric conversion layer 24 through the interlayer insulating layer 29 is mainly provided on the pad electrode 61 and penetrates from the on-chip lens layer 52 to the pad electrode 61. It occurs from the side surface of the opening H. Therefore, by providing the separation groove 29H that separates the interlayer insulating layer 29 so as to surround the opening H, most of the penetration of hydrogen (H 2 ) into the charge storage layer 23 from the lower electrode 21 side can be suppressed. It will be possible. Therefore, it is possible to improve the reliability of the image pickup device 10G and the image pickup apparatus 1 including the image pickup device 10G.
  • FIG. 23 schematically illustrates a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 10D) according to a modification (Modification 3) of the present disclosure.
  • FIG. 24 schematically shows an example of a planar configuration of the image sensor 10D shown in FIG. Note that FIG. 23 shows a cross section taken along line IV-IV shown in FIG.
  • the image pickup device 10D constitutes one pixel (unit pixel P) in the image pickup device 1 such as a CMOS image sensor used in an electronic device such as a digital still camera or a video camera.
  • the imaging device 10D of the present modification is, for example, a combination of the first embodiment and the second modification, and as shown in FIGS.
  • the interlayer insulating layer 29 is separated in the peripheral region 110B.
  • the isolation trenches are provided both around the effective pixel region 110A and around the openings H formed on the plurality of pad electrodes 61, respectively.
  • FIG. 25 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 10E) according to a modification example (modification example 4) of the present disclosure.
  • the image pickup device 10E constitutes one pixel (unit pixel P) in the image pickup device 1 such as a CMOS image sensor used in an electronic device such as a digital still camera or a video camera.
  • the image sensor 10E of the present modification example is different from that of the first embodiment in that an isolation groove 29H for isolating the interlayer insulating layer 29 is penetrated to the logic substrate 60.
  • the depth (D1) of the separation groove 29H is shown. Is not limited to this.
  • the depth (D1) of the isolation groove 29H may be shallower than the depth (D2) from the surface (surface 29S) of the interlayer insulating layer 29 in the opening H to the pad electrode 61, or deeper as in this modification. May be.
  • the bottom surface of the isolation groove 29H is the first surface (the surface 30S1) of the semiconductor substrate 30, but it is formed inside the semiconductor substrate 30, for example. May be.
  • the isolation trench 29H that isolates the interlayer insulating layer 29 may be formed so as to penetrate to the logic substrate 60.
  • hydrogen (H 2 ) is prevented from entering the charge storage layer 23 from the opening H through the insulating layer 44 and the through holes 34H1, 34H2, 34H3, etc., which the through electrodes 34A, 34B, 34C penetrate. It becomes possible. Therefore, the reliability of the image pickup device 10G and the image pickup apparatus 1 including the image pickup device 10G can be further improved.
  • a separation groove 40H for separating the insulating layer 44 forming the multilayer wiring layer 40 into the effective pixel region 110A side and the peripheral region 110B side is separately provided. May be. Thereby, the image sensor 10F can obtain the same effect as the image sensor 10E.
  • An insulating layer 48 made of, for example, aluminum oxide is preferably formed on the side surface and the bottom surface of the separation groove 40H, similarly to the separation groove 29H, and further, the inside of the separation groove 40H is preferably filled with an insulating layer 49. .. Examples of the material of the insulating layer 49 include the same material as that of the first protective layer 51.
  • FIG. 27 schematically illustrates a part of the cross-sectional configuration of the image sensor (image sensor 10G) according to the modification example (modification example 5) of the present disclosure.
  • the image sensor 10G constitutes one pixel (unit pixel P) in the image pickup device 1 such as a CMOS image sensor used in an electronic device such as a digital still camera or a video camera, as in the first embodiment. To do.
  • the image pickup device 10G is one in which a hydrogen block layer 81 (second hydrogen block layer) is further provided on the lower layer of the lower electrode 21, for example, on the interlayer insulating layer 29.
  • the image pickup device 10G is formed such that the insulating layer 22, the charge storage layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 have the same end face.
  • the image pickup device 10G of the present modification example is different from the image pickup device 10A of the first embodiment in the above two points.
  • the hydrogen block layer 81 is provided on the interlayer insulating layer 29, for example, on the entire surface of the effective pixel region 110A and the peripheral region 110B, and hydrogen (H 2 ) from below the charge storage layer 23 is formed. It is for suppressing the invasion of.
  • the material forming the hydrogen block layer 81 include an insulating material. Specifically, it is preferable to use a material having a light-transmitting property and a high sealing property. Examples of such a material include aluminum oxide, silicon nitride, and a carbon-containing silicon oxide film.
  • the hydrogen block layer 81 preferably has a lower hydrogen content than the insulating layer 22, or the film itself preferably does not contain hydrogen. Further, the hydrogen block layer 81 has low stress. From the above, as the material of the hydrogen block layer 81, it is desirable to use aluminum oxide among the above materials.
  • the thickness of the hydrogen block layer 81 is, for example, 10 nm or more and 1000 nm or less.
  • the hydrogen block layer 81 is further provided below the lower electrode 21. This makes it possible to further suppress the intrusion of hydrogen (H 2 ) from the lower electrode 21 side into the charge storage layer 23. Therefore, the reliability of the image pickup device 10G and the image pickup apparatus 1 including the image pickup device 10G can be further improved.
  • the hydrogen block layer 81 provided below the lower electrode 21 is provided directly below the lower electrode 21, but the present invention is not limited to this.
  • the hydrogen block layer 81 may be provided between the semiconductor substrate 30 and the lower electrode 21, and may be formed in the interlayer insulating layer 29, for example.
  • FIG. 28 schematically illustrates a part of the cross-sectional configuration of the image sensor (image sensor 10H) according to the modification example (modification example 6) of the present disclosure.
  • the image pickup device 10H constitutes one pixel (unit pixel P) in the image pickup device 1 such as a CMOS image sensor used in electronic equipment such as a digital still camera and a video camera, as in the first embodiment. To do.
  • the image sensor 10H uses the same material as the hydrogen block layer 26 and the hydrogen block layer 81 as an insulating layer that electrically insulates between the lower electrode 21 and the charge storage layer 23 in the first embodiment.
  • An insulating layer 92 is provided.
  • the insulating layer 92 is formed, for example, over the effective pixel region 110A and the peripheral region 110B.
  • the image pickup device 10H of the present modification example is different from the image pickup device 10A of the first embodiment in the above two points.
  • the insulating layer 92 serves to electrically insulate the storage electrode 21B and the shield electrode 21C from the charge storage layer 23, and to suppress entry of hydrogen (H 2 ) from below the charge storage layer 23.
  • the material for forming the insulating layer 92 similarly to the hydrogen block layer 26 and the hydrogen block layer 81, it is preferable that the material has optical transparency and high sealing property. Furthermore, a dense film with few defects is preferable. Examples of such a material include aluminum oxide.
  • the insulating layer 92 that electrically insulates the charge storage layer 23 from the storage electrode 21B and the shield electrode 21C is formed by using, for example, aluminum oxide. Is added with a function as a hydrogen block layer, and it becomes possible to suppress entry of hydrogen (H 2 ) from below the charge storage layer 23. Therefore, the reliability of the image pickup device 10H and the image pickup apparatus 1 including the image pickup device 10H can be further improved.
  • FIG. 29 illustrates an example of a cross-sectional configuration of the image sensor (image sensor 10I) according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the image pickup device 10I constitutes one pixel (unit pixel P) in the image pickup device 1 such as a CMOS image sensor used in an electronic device such as a digital still camera or a video camera.
  • the image pickup apparatus 1 has an effective pixel region 110A in which a plurality of pixels are arranged, and a peripheral region 110B which is provided in the periphery of the effective pixel region 110A and in which peripheral circuits such as the row scanning unit 131 are formed.
  • An imaging element 10I is formed in each of the plurality of pixels.
  • the image pickup device 10I of the present embodiment has, in the peripheral region 110B, more effective pixel regions 110A than the separation groove 29H for separating the interlayer insulating layer 29, for example.
  • a through electrode 34D that penetrates the semiconductor substrate 30 is further provided on the side.
  • the through electrode 34D is electrically connected to the pad portion 36D via the pad portion 35D and the via V2.
  • an opening 51H1 that penetrates the first protective layer 51 and the hydrogen block layer 26 and exposes the pad portion 36 is provided on the pad portion 36D.
  • the side surface and the bottom surface of the opening 51H1 are covered with the wiring 53.
  • the wiring 53 is connected to the pad portion 36D on the bottom surface of the opening 51H and constitutes the guard ring 55.
  • the wiring 53 further extends on the first protective layer 51 and is connected to the upper electrode 25 on the bottom surface of the opening 51H2 penetrating the first protective layer 51 on the upper electrode 25.
  • the upper electrode 25 is electrically connected to the through electrode 34D via the wiring 53, the pad portion 36D, the via V2, and the pad portion 35D, and a voltage is applied.
  • the upper electrode 25, the wiring 53, the pad portion 36D, the via V2, the pad portion 35D, and the through electrode 34D function as a transmission path for charges (here, holes) generated in the photoelectric conversion portion 20.
  • the second protective layer 54 is further provided on the first protective layer 51 and the wiring 53, and the openings 51H1 and 51H2 are buried by the second protective layer 54.
  • Examples of the material of the second protective layer 54 include the same materials as those of the first protective layer 51.
  • a light shielding film 56 is provided on the second protective layer 54 in the peripheral region 110B. Examples of the material of the light shielding film 56 include tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) or aluminum (Al).
  • the light shielding film 56 is, for example, a W/TiN/Ti laminated film or W. It is configured as a single layer film.
  • the thickness of the light shielding film 56 is, for example, 50 nm or more and 400 nm or less.
  • An on-chip lens layer 52 is provided on the second protective layer 54 and the light shielding film 56, similarly to the image pickup device 10A.
  • the guard ring 55 is formed in the peripheral region 110B. This makes it possible to further suppress the intrusion of hydrogen (H 2 ) and water (H 2 O) from the outside. Therefore, the reliability of the image pickup device 10I and the image pickup apparatus 1 including the image pickup device 10I can be further improved.
  • the separation groove 29H shows an example in which the separation groove 29H is provided outside the guard ring 55, the separation groove 29H is located inside the guard ring 55 (effective pixel region 110A as shown in FIG. 30, for example). It may be provided on the side).
  • FIG. 31 illustrates another example of the layout of the lower electrode 21 that configures the photoelectric conversion unit 20 of the image pickup device 10A, for example, according to the modification (Modification 7) of the present disclosure.
  • FIG. 32 illustrates another example of the layout of the inorganic photoelectric conversion section 32B of the image sensor 10A according to the modified example of the present disclosure and various transistors related thereto.
  • FIG. 33 illustrates another example of the layout of the inorganic photoelectric conversion unit R of the imaging device 10A and various transistors related thereto according to the modification of the present disclosure.
  • 34 to 37 show other examples of wirings connected to the photoelectric conversion units 20, 32B, 32R and various transistors related thereto.
  • the example in which the four pixels adjacent to each other share the one floating diffusion FD1, FD2, FD3 corresponding to each pixel has the pixel sharing structure.
  • the present invention is not limited to this. ..
  • the image pickup device 10A in the first embodiment can be formed as a so-called single pixel structure stacked image pickup device having no pixel sharing structure.
  • FIG. 38 shows an image pickup apparatus (image pickup device) using the image pickup device 10A (or the image pickup devices 10B to 10D) described in the first embodiment (or the second embodiment and the modified examples 1 to 7) in each pixel. It shows the overall configuration of the device 1).
  • the image pickup apparatus 1 is a CMOS image sensor, has a pixel portion 1a as an image pickup area on a semiconductor substrate 30, and, for example, a row scanning portion 131, a horizontal selection portion 133, in a peripheral area of the pixel portion 1a. It has a peripheral circuit section 130 including a column scanning section 134 and a system control section 132.
  • the pixel portion 1a corresponds to the effective pixel area 110A in the first embodiment and the like.
  • the pixel unit 1a has, for example, a plurality of unit pixels P (corresponding to the image sensor 10) arranged two-dimensionally in a matrix.
  • a pixel drive line Lread (specifically, a row selection line and a reset control line) is wired for each pixel row, and a vertical signal line Lsig is wired for each pixel column.
  • the pixel drive line Lread transmits a drive signal for reading a signal from a pixel.
  • One end of the pixel drive line Lread is connected to the output end corresponding to each row of the row scanning unit 131.
  • the row scanning unit 131 is a pixel driving unit that includes a shift register, an address decoder, and the like, and drives each unit pixel P of the pixel unit 1a, for example, in units of rows.
  • the signal output from each unit pixel P of the pixel row selectively scanned by the row scanning unit 131 is supplied to the horizontal selection unit 133 through each of the vertical signal lines Lsig.
  • the horizontal selection unit 133 is configured by an amplifier, a horizontal selection switch, and the like provided for each vertical signal line Lsig.
  • the column scanning unit 134 is composed of a shift register, an address decoder, and the like, and sequentially drives each horizontal selection switch of the horizontal selection unit 133 while scanning. By the selective scanning by the column scanning unit 134, the signal of each pixel transmitted through each of the vertical signal lines Lsig is sequentially output to the horizontal signal line 135, and transmitted to the outside of the semiconductor substrate 30 through the horizontal signal line 135. ..
  • the circuit portion including the row scanning unit 131, the horizontal selection unit 133, the column scanning unit 134, and the horizontal signal line 135 may be directly formed on the semiconductor substrate 30, or may be provided in the external control IC. May be Moreover, those circuit portions may be formed on another substrate connected by a cable or the like.
  • the system control unit 132 receives a clock given from the outside of the semiconductor substrate 30, data for instructing an operation mode, and outputs data such as internal information of the image pickup apparatus 1.
  • the system control unit 132 further includes a timing generator that generates various timing signals, and the row scanning unit 131, the horizontal selection unit 133, the column scanning unit 134, and the like based on the various timing signals generated by the timing generator. Performs drive control of peripheral circuits.
  • the image pickup apparatus 1 can be applied to all types of electronic devices having an image pickup function, such as a camera system such as a digital still camera and a video camera, a mobile phone having an image pickup function, and the like.
  • FIG. 39 shows a schematic configuration of the electronic device 2 (camera) as an example.
  • the electronic device 2 is, for example, a video camera capable of shooting a still image or a moving image, and drives the image pickup device 1, an optical system (optical lens) 310, a shutter device 311, and the image pickup device 1 and the shutter device 311. It has a drive unit 313 and a signal processing unit 312.
  • the optical system 310 guides image light (incident light) from a subject to the pixel unit 1 a of the image pickup apparatus 1.
  • the optical system 310 may be composed of a plurality of optical lenses.
  • the shutter device 311 controls a light irradiation period and a light shielding period of the image pickup device 1.
  • the drive unit 313 controls the transfer operation of the imaging device 1 and the shutter operation of the shutter device 311.
  • the signal processing unit 312 performs various kinds of signal processing on the signal output from the imaging device 1.
  • the video signal Dout after the signal processing is stored in a storage medium such as a memory or output to a monitor or the like.
  • the image pickup apparatus 1 can be applied to the following electronic devices (capsule endoscope 10100 and moving bodies such as vehicles).
  • FIG. 40 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a patient internal information acquisition system using a capsule endoscope to which the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 includes a capsule endoscope 10100 and an external control device 10200.
  • the capsule endoscope 10100 is swallowed by a patient at the time of inspection.
  • the capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside the organ such as the stomach or the intestine by peristaltic movement or the like while being naturally discharged from the patient, and the inside of the organ.
  • Images (hereinafter, also referred to as in-vivo images) are sequentially captured at predetermined intervals, and information regarding the in-vivo images is sequentially wirelessly transmitted to the external control device 10200 outside the body.
  • the external control device 10200 centrally controls the operation of the in-vivo information acquisition system 10001. Further, the external control device 10200 receives information about the in-vivo image transmitted from the capsule endoscope 10100, and displays the in-vivo image on a display device (not shown) based on the received information about the in-vivo image. Image data for displaying is generated.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 can obtain an in-vivo image of the inside of the patient's body at any time during the period from when the capsule endoscope 10100 is swallowed until it is discharged.
  • the capsule endoscope 10100 has a capsule-shaped casing 10101, and in the casing 10101, a light source unit 10111, an imaging unit 10112, an image processing unit 10113, a wireless communication unit 10114, a power feeding unit 10115, and a power supply unit. 10116 and the control part 10117 are stored.
  • the light source unit 10111 includes a light source such as an LED (light emitting diode), and irradiates the imaging visual field of the imaging unit 10112 with light.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the image pickup unit 10112 is composed of an image pickup device and an optical system including a plurality of lenses provided in the preceding stage of the image pickup device. Reflected light (hereinafter, referred to as observation light) of the light applied to the body tissue as the observation target is condensed by the optical system and is incident on the imaging element. In the image pickup unit 10112, the image pickup device photoelectrically converts the observation light incident thereon to generate an image signal corresponding to the observation light. The image signal generated by the imaging unit 10112 is provided to the image processing unit 10113.
  • the image processing unit 10113 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112.
  • the image processing unit 10113 provides the image signal subjected to the signal processing to the wireless communication unit 10114 as RAW data.
  • the wireless communication unit 10114 performs a predetermined process such as a modulation process on the image signal subjected to the signal processing by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control device 10200 via the antenna 10114A. Further, the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A. The wireless communication unit 10114 provides the control signal received from the external control device 10200 to the control unit 10117.
  • a predetermined process such as a modulation process
  • the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A.
  • the wireless communication unit 10114 provides the control signal received from the external control device 10200 to the control unit 10117.
  • the power feeding unit 10115 includes an antenna coil for receiving power, a power regeneration circuit that regenerates power from the current generated in the antenna coil, a booster circuit, and the like.
  • the power supply unit 10115 generates electric power using the so-called non-contact charging principle.
  • the power supply unit 10116 is composed of a secondary battery and stores the electric power generated by the power supply unit 10115.
  • FIG. 40 in order to avoid complexity of the drawing, illustration of arrows or the like indicating the destination of the power supply from the power supply unit 10116 is omitted, but the power stored in the power supply unit 10116 is the light source unit 10111. , The image capturing unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the control unit 10117, and can be used to drive them.
  • the control unit 10117 is configured by a processor such as a CPU, and controls the driving of the light source unit 10111, the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the power feeding unit 10115 from the external control device 10200. Control as appropriate.
  • the external control device 10200 is configured by a processor such as a CPU and a GPU, or a microcomputer or a control board in which a processor and a storage element such as a memory are mounted together.
  • the external control device 10200 controls the operation of the capsule endoscope 10100 by transmitting a control signal to the control unit 10117 of the capsule endoscope 10100 via the antenna 10200A.
  • a light irradiation condition for the observation target in the light source unit 10111 can be changed by a control signal from the external control device 10200.
  • the imaging condition for example, the frame rate, the exposure value, etc. in the imaging unit 10112
  • the control signal from the external control device 10200 may change the content of the processing in the image processing unit 10113 and the condition (for example, the transmission interval, the number of transmission images, etc.) at which the wireless communication unit 10114 transmits the image signal. ..
  • the external control device 10200 also performs various types of image processing on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10100, and generates image data for displaying the captured in-vivo image on the display device.
  • image processing include development processing (demosaic processing), high image quality processing (band emphasis processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and/or camera shake correction processing), and/or enlargement processing ( Various signal processing such as electronic zoom processing) can be performed.
  • the external control device 10200 controls driving of the display device to display an in-vivo image captured based on the generated image data.
  • the external control device 10200 may record the generated image data in a recording device (not shown) or may print it out by a printing device (not shown).
  • the technology according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging unit 10112 among the configurations described above. This improves the detection accuracy.
  • the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 41 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied.
  • FIG. 41 illustrates a situation in which an operator (doctor) 11131 is operating on a patient 11132 on a patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment tool 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100.
  • a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 into which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having the rigid barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel. Good.
  • An opening in which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 via the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, or may be a perspective or side-viewing endoscope.
  • An optical system and an image pickup device are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the image pickup device by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted as RAW data to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201.
  • CCU Camera Control Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various kinds of information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment instrument control device 11205 controls driving of the energy treatment instrument 11112 for cauterization of tissue, incision, sealing of blood vessel, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 introduces gas into the body cavity of the patient 11132 via the pneumoperitoneum tube 11111 in order to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing a visual field by the endoscope 11100 and a working space for the operator.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the endoscope 11100 with irradiation light when imaging a surgical site can be configured by, for example, an LED, a laser light source, or a white light source configured by a combination thereof.
  • a white light source is formed by a combination of RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy, so that the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is time-divisionally irradiated to the observation target, and the drive of the image pickup device of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing to correspond to each of RGB. It is also possible to take the captured image in a time division manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter on the image sensor.
  • the drive of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light at predetermined time intervals.
  • the drive of the image sensor of the camera head 11102 in synchronism with the timing of changing the intensity of the light to acquire an image in a time-division manner and synthesizing the images, a high dynamic image without so-called blackout and overexposure is obtained. Images of the range can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of absorption of light in body tissues, by irradiating a narrow band of light as compared with irradiation light (that is, white light) in normal observation, the mucosal surface layer
  • the so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast.
  • fluorescence observation in which an image is obtained by the fluorescence generated by irradiating the excitation light may be performed.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply the narrow band light and/or the excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 42 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a driving unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other via a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at the connecting portion with the lens barrel 11101.
  • the observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the number of image pickup elements forming the image pickup unit 11402 may be one (so-called single-plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to R, G, and B may be generated by the respective image pickup elements, and these may be combined to obtain a color image.
  • the image capturing unit 11402 may be configured to include a pair of image capturing elements for respectively acquiring right-eye image signals and left-eye image signals corresponding to 3D (dimensional) display. The 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the living tissue in the operation site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each image pickup element.
  • the image pickup unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is composed of an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. Accordingly, the magnification and focus of the image captured by the image capturing unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting/receiving various information to/from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information that specifies the frame rate of the captured image, information that specifies the exposure value at the time of capturing, and/or information that specifies the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the image capturing conditions such as the frame rate, the exposure value, the magnification, and the focus may be appropriately designated by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good. In the latter case, the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are installed in the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Auto Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls the driving of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives the image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electric communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal that is the RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls regarding imaging of a surgical site or the like by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging the surgical site or the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the driving of the camera head 11102.
  • the control unit 11413 also causes the display device 11202 to display a captured image of the surgical site or the like based on the image signal subjected to the image processing by the image processing unit 11412. At this time, the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects a surgical instrument such as forceps, a specific body part, bleeding, and a mist when the energy treatment instrument 11112 is used by detecting the shape and color of the edge of the object included in the captured image. Can be recognized. When displaying the captured image on the display device 11202, the control unit 11413 may use the recognition result to superimpose and display various types of surgery support information on the image of the operation unit. By displaying the surgery support information in a superimposed manner and presenting it to the operator 11131, the burden on the operator 11131 can be reduced, and the operator 11131 can reliably proceed with the surgery.
  • a surgical instrument such as forceps, a specific body part, bleeding, and a mist when
  • the transmission cable 11400 that connects the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable that supports electric signal communication, an optical fiber that supports optical communication, or a composite cable of these.
  • wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the example of the endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described above.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402 among the configurations described above.
  • the detection accuracy is improved.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is applicable to any type of movement such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, a construction machine, and an agricultural machine (tractor). It may be realized as a device mounted on the body.
  • FIG. 43 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile body control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • vehicle control system 12000 includes drive system control unit 12010, body system control unit 12020, vehicle exterior information detection unit 12030, vehicle interior information detection unit 12040, and integrated control unit 12050.
  • integrated control unit 12050 As a functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, a voice image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a drive force generation device for generating a drive force of a vehicle such as an internal combustion engine or a drive motor, a drive force transmission mechanism for transmitting the drive force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a steering mechanism for adjustment and a control device such as a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a head lamp, a back lamp, a brake lamp, a winker, or a fog lamp.
  • the body system control unit 12020 may receive radio waves or signals of various switches transmitted from a portable device that substitutes for a key.
  • the body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals and controls the vehicle door lock device, power window device, lamp, and the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle outside information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the image capturing unit 12031 to capture an image of the vehicle exterior and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the image pickup unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the state of the driver is connected.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generation device, the steering mechanism or the braking device based on the information on the inside and outside of the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or impact mitigation of a vehicle, follow-up traveling based on an inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance traveling, a vehicle collision warning, or a vehicle lane departure warning. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generation device, the steering mechanism, the braking device, or the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's It is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the voice image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of a voice and an image to an output device capable of visually or audibly notifying information to an occupant of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a head-up display.
  • FIG. 44 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as the front nose of the vehicle 12100, the side mirrors, the rear bumper, the back door, and the upper part of the windshield inside the vehicle.
  • the image capturing unit 12101 provided on the front nose and the image capturing unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 included in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior is mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic signal, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 44 shows an example of the shooting range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors
  • the imaging range 12114 indicates The imaging range of the imaging part 12104 provided in a rear bumper or a back door is shown.
  • a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of image capturing elements, or may be an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change of this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100).
  • the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100 which travels in the substantially same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more), can be extracted as a preceding vehicle by determining it can.
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels without depending on the operation of the driver.
  • the microcomputer 12051 uses the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104 to convert three-dimensional object data regarding a three-dimensional object into another three-dimensional object such as a two-wheeled vehicle, an ordinary vehicle, a large vehicle, a pedestrian, and a utility pole. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or more than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 outputs the audio through the audio speaker 12061 and the display unit 12062. A driver can be assisted for avoiding a collision by outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering through the drive system control unit 12010.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the images captured by the imaging units 12101 to 12104.
  • the audio image output unit 12052 causes the recognized pedestrian to have a rectangular contour line for emphasis.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon indicating a pedestrian or the like at a desired position.
  • first and second embodiments, modifications 1 to 7 and application examples and application examples have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications may be made. It is possible.
  • the first and second embodiments and the modified examples 1 to 7 can be combined with each other as in the modified example 3 described as an example in which the first embodiment and the modified example 2 are combined. it can.
  • the photoelectric conversion unit 20 that detects green light and the inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R that detect blue light and red light are laminated.
  • the present disclosure is not limited to such a structure. That is, the photoelectric conversion unit 20 may detect red light or blue light, or the inorganic photoelectric conversion unit may detect green light.
  • a photoelectric conversion part for example, the photoelectric conversion part 20 arranged on the light receiving surface (first surface 30S1) side of the semiconductor substrate 30 and an inorganic photoelectric conversion part (for example, the inorganic photoelectric conversion part) embedded and formed in the semiconductor substrate 30.
  • the number and ratio of (32B, 32R) are not limited.
  • a plurality of photoelectric conversion units may be provided on the light receiving surface (first surface 30S1) side of the semiconductor substrate 30 so that color signals of a plurality of colors can be obtained.
  • the example in which the lower electrode 21 is composed of two electrodes, that is, the read electrode 21A and the storage electrode 21B, is shown as the plurality of electrodes. 3 or 4 or more electrodes may be provided.
  • the charge storage layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 are formed as a continuous layer common to the plurality of image pickup devices 10A. It may be formed as follows. However, in that case, the dark current characteristics may be deteriorated due to the influence of processing damage to the charge storage layer 23 and the photoelectric conversion layer 24. Further, as in the above-described first embodiment, when the continuous layers common to the plurality of image pickup devices 10A are formed to extend in the effective pixel region 110A, the pixels are connected by the photoelectric conversion layer, There is a possibility that color mixture may occur due to charge mixture between pixels. This is suppressed by providing the shield electrode 21C as described above.
  • the present disclosure may have the following configurations. According to the configuration of the present technology described below, intrusion of hydrogen into the photoelectric conversion layer and the charge storage layer via the interlayer insulating layer is suppressed, and the reliability can be improved.
  • a semiconductor substrate having an effective pixel region in which a plurality of pixels are arranged and a peripheral region provided around the effective pixel region;
  • a first electrode that is provided on the light-receiving surface side of the semiconductor substrate and includes a plurality of electrodes, a second electrode that faces the first electrode, and a space between the first electrode and the second electrode in order.
  • a photoelectric conversion unit having a charge storage layer and a photoelectric conversion layer extending in the effective pixel region, which are provided in a laminated manner, A first hydrogen blocking layer covering the upper and side surfaces of the photoelectric conversion layer and the side surface of the charge storage layer;
  • An interlayer insulating layer provided between the semiconductor substrate and the photoelectric conversion unit,
  • An image pickup device comprising: a separation groove that separates the interlayer insulating layer in at least a part between the effective pixel region and the peripheral region, and that the first hydrogen block layer covers a side surface and a bottom surface.
  • the peripheral area further has one or more transmission electrodes used for external output, The imaging element according to any one of (1) to (3), wherein the separation groove is provided closer to the effective pixel region side than the one or more transmission electrodes.
  • the semiconductor substrate further has a logic substrate on the side opposite to the light receiving surface, The imaging element according to (4), wherein the transmission electrode is provided on the logic substrate, and has an opening on the transmission electrode that penetrates the interlayer insulating layer and the semiconductor substrate.
  • the organic material is a rhodamine-based dye, a melancyanine-based dye, a quinacridone derivative, a subphthalocyanine-based dye, a coumarinic acid dye, tris-8-hydroxyquinolinaluminum (Alq3), a melancyanine-based dye and a phthalocyanine-based dye or a derivative thereof.
  • the image pickup device according to (12), wherein the inorganic material is crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, crystalline selenium, amorphous selenium, a chalcopyrite compound, or a compound semiconductor.
  • the image pickup device wherein the inorganic material is used in a quantum dot shape.
  • the photoelectric conversion unit further includes an insulating layer between the first electrode and the charge storage layer, The image sensor according to (16) or (17), wherein the insulating layer is formed as the second hydrogen block layer.
  • the first hydrogen block layer according to any one of (1) to (18) above, wherein the first hydrogen block layer is formed by including a light-transmissive metal oxide and a light-transmissive oxide semiconductor. Image sensor.
  • the image sensor is A semiconductor substrate having an effective pixel region in which a plurality of pixels are arranged and a peripheral region provided around the effective pixel region;
  • a first electrode that is provided on the light-receiving surface side of the semiconductor substrate and includes a plurality of electrodes, a second electrode that faces the first electrode, and a space between the first electrode and the second electrode in order.
  • a photoelectric conversion unit having a charge storage layer and a photoelectric conversion layer extending in the effective pixel region, which are provided in a laminated manner, A first hydrogen block layer covering the upper and side surfaces of the photoelectric conversion layer and the side surface of the charge storage layer; An interlayer insulating layer provided between the semiconductor substrate and the photoelectric conversion unit, An image pickup device comprising: a separation groove that separates the interlayer insulating layer in at least a part between the effective pixel region and the peripheral region, and the first hydrogen block layer covers a side surface and a bottom surface.

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Abstract

本開示の一実施形態の撮像素子は、複数の画素が配置された有効画素領域および有効画素領域の周囲に設けられた周辺領域を有する半導体基板と、半導体基板の受光面側に設けられると共に、複数の電極からなる第１電極と、第１電極と対向配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間に順に積層して設けられると共に、有効画素領域に延在する電荷蓄積層および光電変換層とを有する光電変換部と、光電変換層の上方および側面ならびに電荷蓄積層の側面を覆う第１の水素ブロック層と、半導体基板と光電変換部との間に設けられた層間絶縁層と、有効画素領域と周辺領域との間の少なくとも一部において層間絶縁層を分離すると共に、第１の水素ブロック層が側面および底面を覆う分離溝とを備える。

Description

撮像素子および撮像装置
　本開示は、有機半導体材料を用いた光電変換層を有する撮像素子および撮像装置に関する。
　近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像装置では、埋め込み形成されたフォトダイオードを有する半導体基板上に有機半導体材料を用いた有機光電変換層が積層された、いわゆる、積層型撮像素子が用いられている。積層型撮像素子では、１画素から、Ｒ／Ｇ／Ｂの信号を取り出すことができ、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。
　ところが、積層型撮像素子では、以下の課題が存在する。例えば、フォトダイオードからなる無機光電変換部では、光電変換によって生成した電荷は無機光電変換部に一端蓄積された後、浮遊拡散層（フローティングディフュージョン；ＦＤ）に転送されるため、無機光電変換部を完全空乏化することができる。一方で、有機光電変換層を有する有機光電変換部では、光電変換によって生成した電荷は、直接浮遊拡散層ＦＤに蓄積されるため、有機光電変換部を完全空乏化することは難しく、これによって、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化して撮像画質の低下が引き起こされる。
　これに対して、例えば、特許文献１では、半導体基板の上方に設けられる、第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる光電変換部において、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配置された電荷蓄積用電極を有する撮像素子が開示されている。この撮像素子では、光電変換によって生成した電荷を電荷蓄積用電極上に蓄えることが可能となるため、露光開始時に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するといった現象の発生が抑制され、撮像画質の低下が低減される。更に、特許文献１では、光電変換層に蓄積した電荷の再結合を防止すると共に、第１電極への転送効率を増加させる構成として、光電変換層を、下層半導体層と上層光電変換層との積層構造とした例が開示されている。
特開２０１７－１５７８１６号公報
　ところで、上記下層半導体層は、例えばＩＧＺＯ等の酸化物半導体材料を用いて形成されているが、酸化物半導体材料は、水素によって容易に還元され、酸素欠陥が発生する。このため、下層半導体層が設けられた撮像素子では、動作の安定性が低下する虞があり、信頼性の向上が求められている。
　信頼性を向上させることが可能な撮像素子および撮像装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態の撮像素子は、複数の画素が配置された有効画素領域および有効画素領域の周囲に設けられた周辺領域を有する半導体基板と、半導体基板の受光面側に設けられると共に、複数の電極からなる第１電極と、第１電極と対向配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間に順に積層して設けられると共に、有効画素領域に延在する電荷蓄積層および光電変換層とを有する光電変換部と、光電変換層の上方および側面ならびに電荷蓄積層の側面を覆う第１の水素ブロック層と、半導体基板と光電変換部との間に設けられた層間絶縁層と、有効画素領域と周辺領域との間の少なくとも一部において層間絶縁層を分離すると共に、第１の水素ブロック層が側面および底面を覆う分離溝とを備えたものである。
　本開示の一実施形態の撮像装置は、上記本開示の一実施形態の撮像素子を有するものである。
　本開示の一実施形態の撮像素子および一実施形態の撮像装置では、半導体基板と光電変換部との間に設けられた層間絶縁層を有効画素領域と周辺領域との間で分離する分離溝を設け、その分離溝の側面および底面に、光電変換部を構成する電荷蓄積層および光電変換層の上方ならびに光電変換層および電荷蓄積層の側面を覆う第１の水素ブロック層を延在させた。これにより、層間絶縁層を介した光電変換層および電荷蓄積層への水素の侵入を抑制する。
本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の概略構成を表す断面模式図である。 図１に示した撮像素子の平面構成の一例を表す模式図である。 図１に示した撮像素子の平面構成の他の例を表す模式図である。 図１に示した撮像素子の平面構成の他の例を表す模式図である。 図１に示した撮像素子の平面構成の他の例を表す模式図である。 図１に示した撮像素子の等価回路図である。 図１に示した撮像素子の下部電極および制御部を構成するトランジスタの配置を表す模式図である。 図１に示した有機光電変換部を構成する下部電極のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図８Ａに示した下部電極のレイアウトの透視斜視図である。 図１に示した有機光電変換部を構成する下部電極のレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 図９Ａに示した下部電極のレイアウトの透視斜視図である。 図１に示した一の無機光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタのレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図１に示した他の無機光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタのレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図１に示した蓄積電極を駆動するための信号線配置図である。 隣接する光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタに接続される配線の一部を表す図である。 隣接する光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタに接続される配線の一部を表す図である。 隣接する光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタに接続される配線の一部を表す図である。 図１に示した撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１６Ａに続く工程を表す断面模式図である。 図１６Ｂに続く工程を表す断面模式図である。 図１６Ｃに続く工程を表す断面模式図である。 図１に示した撮像素子の一動作例を表すタイミング図である。 本開示の変形例１に係る撮像素子の概略構成を表す断面模式図である。 図１８に示した撮像素子の平面構成の一例を表す模式図である。 本開示の変形例２に係る撮像素子の概略構成を表す断面模式図である。 図２０に示した撮像素子の平面構成の一例を表す模式図である。 図２０に示した撮像素子の平面構成の他の例を表す模式図である。 本開示の変形例３に係る撮像素子の概略構成を表す断面模式図である。 図２３に示した撮像素子の平面構成の一例を表す模式図である。 本開示の変形例４に係る撮像素子の概略構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例４に係る撮像素子の概略構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像素子の概略構成を表す断面模式図である。 本開示の変形例６に係る撮像素子の概略構成を表す断面模式図である。 本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子の概略構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子の概略構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例７に係る有機光電変換部を構成する下部電極のレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例７に係る一の無機光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例７に係る他の無機光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例７に係る光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタに接続される配線の他の例を表す図である。 本開示の変形例７に係る光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタに接続される配線の他の例を表す図である。 本開示の変形例７に係る光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタに接続される配線の他の例を表す図である。 本開示の変形例７に係る光電変換部およびこれに関連する各種トランジスタに接続される配線の他の例を表す図である。 図１などに示した撮像素子を画素として用いた撮像装置の構成を表すブロック図である。 図３８に示した撮像装置を用いた電子機器（カメラ）の一例を表す機能ブロック図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．第１の実施の形態（有効画素領域と周辺領域との間に層間絶縁層を分離する分離溝を有する撮像素子の例）
　　　１－１．撮像素子の構成
　　　１－２．撮像素子の製造方法
　　　１－３．作用・効果
　２．変形例１（分離溝を有効画素領域の周囲に２重に設けた例）
　３．変形例２（分離溝をパッド電極の周囲に設けた例）
　４．変形例３（分離溝を有効画素領域の周囲およびパッド電極の周囲にそれぞれ設けた例）
　５．変形例４（分離溝の深さの例）
　６．変形例５（光電変換部２０の下層に第２の水素ブロック層を設けた例）
　７．変形例６（下部電極上の絶縁層を第２の水素ブロック層として形成した例）
　８．第２の実施の形態
（有効画素領域と周辺領域との間に、さらにガードリングを有する撮像素子の例）
　９．変形例７（画素レイアウトの他の例）
　１０．適用例
　１１．応用例
＜１．第１の実施の形態＞
　図１は、本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子（撮像素子１０Ａ）の断面構成を模式的に表したものである。図２は、図１に示した撮像素子１０Ａの平面構成の一例を模式的に表したものであり、図３～図５は、図１に示した撮像素子１０Ａの平面構成の他の例を模式的に表したものである。なお、図１は、図２に示したＩ－Ｉ線における断面を表している。図６は、図１に示した撮像素子１０Ａの等価回路図である。図７は、図１に示した撮像素子１０の下部電極２１および制御部を構成するトランジスタの配置を模式的に表したものである。撮像素子１０Ａは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器に用いられるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像装置（撮像装置１；図３８参照）において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。撮像装置１は、複数の画素が配置された有効画素領域１１０Ａと、その周辺に設けられ、例えば行走査部１３１などの周辺回路が形成された周辺領域１１０Ｂとを有する。複数の画素には、それぞれ、撮像素子１０Ａが形成されている。
　撮像素子１０Ａは、半導体基板３０の受光面（第１面；面３０Ｓ１）に光電変換部２０が設けられたものであり、光電変換部２０は、半導体基板３０側から、複数の電極からなる下部電極２１（第１電極）、絶縁層２２、電荷蓄積層２３、光電変換層２４および上部電極２５（第２電極）がこの順に積層された構成を有する。電荷蓄積層２３および光電変換層２４は、有効画素領域１１０Ａに設けられた複数の画素に対する共通層として、例えば有効画素領域１１０Ａの全面に延在して形成されており、さらに、光電変換層２４の上方および側面ならびに電荷蓄積層２３の側面を覆う水素ブロック層２６（第１の水素ブロック層）が形成されている。本実施の形態の撮像素子１０Ａは、半導体基板３０と光電変換部２０との間に、有効画素領域１１０Ａ側と周辺領域１１０Ｂ側と分離する分離溝２９Ｈを有する層間絶縁層２９が設けられたものである。分離溝２９Ｈの側面および底面は水素ブロック層２６によって覆われている。この分離溝２９Ｈが、本開示の「分離溝」の一具体例に相当する。なお、撮像素子１０Ａは、互いに隣接する４つの画素が、それぞれに対応する１つのフローティングディフュージョンＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３を共有する、画素共有構造を有するものである。
（１－１．撮像素子の構成）
　撮像素子１０Ａは、例えば、有機材料を用いて形成された１つの光電変換部２０と、２つの無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒとが縦方向に積層された、いわゆる縦方向分光型の撮像素子である。光電変換部２０は、上記のように、半導体基板３０の第１面（裏面；面３０Ｓ１）側に設けられている。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、半導体基板３０内に埋め込み形成され、半導体基板３０の厚み方向に積層されている。
　光電変換部２０は、詳細は後述するが、対向配置された下部電極２１と上部電極２５との間に、電荷蓄積層２３および光電変換層２４を有し、下部電極２１と電荷蓄積層２３との間には、絶縁層２２が設けられている。光電変換部２０は、下部電極２１が複数の電極（読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよびシールド電極２１Ｃ）から構成されている。読み出し電極２１Ａは、絶縁層２２に形成された開口２２Ｈを介して電荷蓄積層２３と電気的に接続されている。光電変換層２４は、ｐ型半導体およびｎ型半導体を含んで構成され、層内にバルクヘテロ接合構造を有する。バルクヘテロ接合構造は、ｐ型半導体およびｎ型半導体が混ざり合うことで形成されたｐ／ｎ接合面である。
　光電変換部２０と、無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒとは、互いに異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行うものである。具体的には、例えば、光電変換部２０では、緑（Ｇ）の色信号を取得する。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒでは、吸収係数の違いにより、それぞれ、青（Ｂ）および赤（Ｒ）の色信号を取得する。これにより、撮像素子１０Ａでは、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
　なお、本実施の形態では、光電変換によって生じる電子および正孔の対（電子－正孔対）のうち、電子を信号電荷として読み出す場合（ｎ型半導体領域を光電変換層とする場合）について説明する。また、図中において、「ｐ」「ｎ」に付した「＋（プラス）」は、ｐ型またはｎ型の不純物濃度が高いことを表している。
　半導体基板３０の第２面（表面；３０Ｓ２）には、例えば、フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ１（半導体基板３０内の領域３５），ＦＤ２，ＦＤ３と、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓ，ＴＲ３ｔｒｓと、アンプトランジスタ（変調素子）ＴＲ１ａｍｐ，ＴＲ２ａｍｐと、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔ，ＴＲ２ｒｓｔと、選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌ，ＴＲ２ｓｅｌが設けられている。なお、図面では、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）側を光入射側Ｓ１、第２面（面３０Ｓ２）側を配線層側Ｓ２と表している。半導体基板３０の第２面（面３０Ｓ２）側には、多層配線層４０と、ロジック基板６０と、支持基板７０とがこの順に積層されている。
　多層配線層４０は、例えば、配線層４１，４２，４３が絶縁層４４内に積層された構成を有している。ロジック基板６０には、ロジック回路（図示せず）と、外部出力に用いられるパッド電極６１（伝送電極）が設けられている。パッド電極６１は、周辺領域１１０Ｂにおいて、ロジック基板６０の半導体基板３０側の面上に複数（図２では６つ）配設されている。複数のパッド電極６１は、図２に示したように、例えば矩形形状を有するロジック基板６０の１辺に、一方向（例えばＺ軸方向）に配置されているがこれに限らない。例えば図３に示したように、ロジック基板６０の対向する２辺に配置してもよいし、例えば図４に示したように、交差する２辺に配置してもよい。あるいは、例えば図５に示したように、４辺それぞれに配置してもよい。また、図２～図５では、複数のパッド電極６１を配置した例を示したが、パッド電極６１は１つでもよい。パッド電極６１上には、半導体基板３０および多層配線層４０を貫通する開口Ｈが設けられている。パッド電極６１は、この開口Ｈを介して外部と電気的な接続がなされるようになっている。接続は、例えば、ワイヤボンドまたはバンプなどの方法によりなされる。
　光電変換部２０は、上記のように、下部電極２１、絶縁層２２、電荷蓄積層２３、光電変換層２４および上部電極２５が、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）の側からこの順に積層されている。下部電極２１は、例えば、撮像素子１０Ａごとに分離形成されると共に、絶縁層２２を間に互いに分離された読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂと、互いに隣接する４つの画素を囲うシールド電極２１Ｃとから構成されている。下部電極２１のうち、読み出し電極２１Ａは、例えば図８Ａおよび図９Ａに示したように、互いに隣接する２つあるいは４つの画素間で共有されると共に、絶縁層２２に設けられた開口２２Ｈを介して電荷蓄積層２３と電気的に接続されている。電荷蓄積層２３、光電変換層２４および上部電極２５は、図１では、複数の撮像素子１０Ａに共通した連続層として設けられ、有効画素領域１１０Ａの全面に延在している。上部電極２５上には、さらに水素ブロック層２６が設けられている。水素ブロック層２６は、例えば周辺領域１１０Ｂにおいて、上部電極２５上から上部電極２５、光電変換層２４、電荷蓄積層２３および絶縁層２２の側面を覆うように設けられている。
　半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）と下部電極２１との間には、例えば、固定電荷層２７、絶縁層２８および層間絶縁層２９が、半導体基板３０側からこの順に設けられている。層間絶縁層２９には、上記のように、有効画素領域１１０Ａ側と周辺領域１１０Ｂ側とに分離する分離溝２９Ｈが周辺領域１１０Ｂに設けられている。上記水素ブロック層２６は、さらに、層間絶縁層２９上を延在し、層間絶縁層２９に設けられた分離溝２９Ｈの側面および底面を被覆している。水素ブロック層２６上には、第１保護層５１およびオンチップレンズ層５２がこの順に設けられている。
　半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）と第２面（面３０Ｓ２）との間には貫通電極３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが設けられている。貫通電極３４Ａは、光電変換部２０の読み出し電極２１Ａと電気的に接続されており、光電変換部２０は、貫通電極３４を介して、例えば、アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐのゲートＧａｍｐと、フローティングディフュージョンＦＤ１を兼ねるリセットトランジスタＲＳＴ（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いる。これにより、撮像素子１０Ａでは、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ２１）側の光電変換部２０で生じた電荷（ここでは、電子）を半導体基板３０の第２面（面３０Ｓ２）側に良好に転送し、特性を高めることが可能となっている。貫通電極３４Ｂは、光電変換部２０の蓄積電極２１Ｂと電気的に接続されており、これにより、蓄積電極２１Ｂには、読み出し電極２１Ａと独立して電圧を印加可能となっている。貫通電極３４Ｃは、シールド電極２１Ｃと電気的に接続されており、これにより、隣接する画素への電荷のリークが抑制されている。
　貫通電極３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの下端は、配線層４１にそれぞれ接続されている。特に、貫通電極３４Ａは、配線層４１内の接続部４１Ａに接続されており、接続部４１Ａと、フローティングディフュージョンＦＤ１（領域３５）とは、例えば、下部第１コンタクト４５を介して接続されている。貫通電極３４Ａの上端は、例えば、パッド部３５Ａ、ビアＶ２、パッド部３６ＡおよびビアＶ１を介して読み出し電極２１Ａに接続されている。
　貫通電極３４Ａは、例えば、互いに隣接する４つの画素に対して１つずつ設けられている。貫通電極３４Ａは、各画素の光電変換部２０とアンプトランジスタＴＲ１ａｍｐのゲートＧａｍｐおよびフローティングディフュージョンＦＤ１とのコネクタとしての機能を有すると共に、光電変換部２０において生じた電荷（ここでは、電子）の伝送経路となっている。
　フローティングディフュージョンＦＤ１（リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔの一方のソース／ドレイン領域）の隣にはリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのリセットゲートＧｒｓｔが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷を、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔによりリセットすることが可能となる。
　本実施の形態の撮像素子１０Ａでは、上部電極２５側から光電変換部２０に入射した光は、光電変換層２４で吸収される。これによって生じた励起子は、光電変換層２４を構成する電子供与体と電子受容体との界面に移動し、励起子分離、即ち、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷（電子および正孔）は、キャリアの濃度差による拡散や、陽極（ここでは、上部電極２５）と陰極（ここでは、下部電極２１）との仕事関数の差による内部電界によってそれぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流として検出される。また、下部電極２１と上部電極２５との間に電位を印加することによって、電子および正孔の輸送方向を制御することができる。
　以下、各部の構成や材料などについて説明する。
　光電変換部２０は、選択的な波長域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の一部または全部の波長域に対応する緑色光を吸収して、電子－正孔対を発生させる光電変換素子である。
　下部電極２１は、上記のように、分離形成された読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよびシールド電極２１Ｃから構成されている。読み出し電極２１Ａは、光電変換層２４内で発生した電荷（ここでは、電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１に転送するためのものであり、例えば、ビアＶ１、パッド部３６Ａ、ビアＶ２、パッド部３５Ａ、貫通電極３４Ａ、接続部４１Ａおよび下部第１コンタクト４５を介してフローティングディフュージョンＦＤ１に接続されている。蓄積電極２１Ｂは、光電変換層２４内で発生した電荷のうち、信号電荷として電子を電荷蓄積層２３内に蓄積するためのものである。蓄積電極２１Ｂは、半導体基板３０内に形成された無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒの受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。蓄積電極２１Ｂは、読み出し電極２１Ａよりも大きいことが好ましく、これにより、多くの電荷を蓄積することができる。シールド電極２１Ｃは、上記のように、隣接する画素への電荷のリークを抑制するためのものである。
　下部電極２１は、光透過性を有する導電膜により構成され、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により構成されている。但し、下部電極２１の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ2）系材料、あるいは亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ4、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ2、ＭｇＩＮ2Ｏ4、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ3などを用いてもよい。下部電極２１の厚みは、例えば２０ｎｍ～２００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　絶縁層２２は、蓄積電極２１Ｂと電荷蓄積層２３とを電気的に絶縁するためのものである。絶縁層２２は、下部電極２１を覆うように、例えば、層間絶縁層２９および下部電極２１上に設けられている。また、絶縁層２２には、下部電極２１のうち、読み出し電極２１Ａ上に開口２２Ｈが設けられており、この開口２２Ｈを介して、読み出し電極２１Ａと電荷蓄積層２３とが電気的に接続されている。絶縁層２２は、例えば、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などのうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。なお、上記化学式は一例であり、上記表記の他、化学量論に則さない同種の化合物も含むものとする。以下に記載する化学式についても同様である。絶縁層２２の厚みは、例えば、２０ｎｍ～５００ｎｍである。
　電荷蓄積層２３は、光電変換層２４の下層、具体的には、絶縁層２２と光電変換層２４との間に設けられ、光電変換層２４で発生した信号電荷（ここでは、電子）を蓄積するためのものである。電荷蓄積層２３は、光電変換層２４よりも電荷の移動度が高く、且つ、バンドギャップが大きな材料を用いて形成されていることが好ましい。例えば、電荷蓄積層２３の構成材料のバンドギャップは、３．０ｅＶ以上であることが好ましい。このような材料としては、例えば、ＩＧＺＯなどの酸化物半導体材料および有機半導体材料などが挙げられる。有機半導体材料としては、例えば、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および縮合複素環化合物などが挙げられる。電荷蓄積層２３の厚みは、例えば１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。上記材料によって構成された電荷蓄積層２３を光電変換層２４の下層に設けることにより、電荷蓄積時における電荷の再結合を防止し、転送効率を向上させることが可能となる。
　光電変換層２４は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。光電変換層２４は、例えば、それぞれｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する有機材料（ｐ型半導体材料またはｎ型半導体材料）を２種以上含んで構成されている。光電変換層２４は、層内に、このｐ型半導体材料とｎ型半導体材料との接合面（ｐ／ｎ接合面）を有する。ｐ型半導体は、相対的に電子供与体（ドナー）として機能するものであり、ｎ型半導体は、相対的に電子受容体（アクセプタ）として機能するものである。光電変換層２４は、光を吸収した際に生じる励起子が電子と正孔とに分離する場を提供するものであり、具体的には、電子供与体と電子受容体との界面（ｐ／ｎ接合面）において、励起子が電子と正孔とに分離する。
　光電変換層２４は、ｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料の他に、所定の波長域の光を光電変換する一方、他の波長域の光を透過させる有機材料、いわゆる色素材料を含んで構成されていてもよい。光電変換層２４をｐ型半導体材料、ｎ型半導体材料および色素材料の３種類の有機材料を用いて形成する場合には、ｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料は、可視領域（例えば、４５０ｎｍ～８００ｎｍ）において光透過性を有する材料であることが好ましい。光電変換層２４の厚みは、例えば５０ｎｍ～５００ｎｍである。
　光電変換層２４を構成する有機材料としては以下の材料が挙げられる。例えば、色素材料としては、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およびそれらの誘導体が挙げられる。この他、色素材料以外の有機材料としては、ペンタセン、ベンゾチエノベンゾチオフェン、フラーレンおよびそれらの誘導体が挙げられる。光電変換層２４は、上記有機材料を２種以上組み合わせて構成されている。上記有機材料は、その組み合わせによってｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する。
　なお、本実施の形態では、光電変換部２０は、緑色光を光電変換する素子としたが、青色光または赤色光を光電変換する素子として構成するようにしてもよい。その場合には、光電変換層２４を構成する色素材料としては、以下が挙げられる。青色光を光電変換する場合には、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およびそれらの誘導体が挙げられる。赤色光を光電変換する場合には、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およびそれらの誘導体が挙げられる。
　また、光電変換層２４には、以下の有機材料を用いてもよい。上記以外の有機材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペリレン、およびフルオランテンあるいはそれらの誘導体のうちのいずれか１種が好適に用いられる。あるいは、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレンおよびジアセチレンなどの重合体やそれらの誘導体を用いてもよい。加えて、金属錯体色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フェニルキサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ロダシアニン系色素、キサンテン系色素、大環状アザアヌレン系色素、アズレン系色素、ナフトキノン、アントラキノン系色素、アントラセンおよびピレンなどの縮合多環芳香族および芳香環あるいは複素環化合物が縮合した鎖状化合物、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基を結合鎖として持つキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾールなどの二つの含窒素複素環、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基により結合したシアニン系類似の色素などを好ましく用いることができる。なお、上記金属錯体色素としては、ジチオール金属錯体系色素、金属フタロシアニン色素、金属ポルフィリン色素、またはルテニウム錯体色素が好ましいが、これに限定されるものではない。
　更に、本実施の形態では、有機材料を用いて光電変換層２４を構成する例を示したがこれに限らない。例えば、光電変換層２４は、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、カルコパイライト系化合物および化合物半導体などの無機材料を用いて構成するようにしてもよい。カルコパイライト系化合物の一例としては、ＣＩＧＳ（ＣｕＩｎＧａＳｅ）、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ2）、ＣｕＩｎＳ2、ＣｕＡｌＳ2、ＣｕＡｌＳｅ2、ＣｕＧａＳ2、ＣｕＧａＳｅ2、ＡｇＡｌＳ2、ＡｇＡｌＳｅ2、ＡｇＩｎＳ2およびＡｇＩｎＳｅ2などが挙げられる。化合物半導体の一例としては、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰおよびＩｎＧａＡｓＰ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体の他に、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、Ｉｎ2Ｓｅ3、Ｉｎ2Ｓ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｂｉ2Ｓ3、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳなどが挙げられる。上記無機材料は、例えば、量子ドット形状で用いられる。
　光電変換層２４と下部電極２１との間（例えば、電荷蓄積層２３と光電変換層２４との間）および光電変換層２４と上部電極２５との間には、他の層が設けられていてもよい。具体的には、例えば、下部電極２１側から順に、電荷蓄積層２３、電子ブロッキング膜、光電変換層２４、正孔ブロッキング膜および仕事関数調整層などが積層されていてもよい。更に、下部電極２１と光電変換層２４との間に下引き層および正孔輸送層や、光電変換層２４と上部電極２５との間にバッファ層や電子輸送層を設けるようにしてもよい。
　上部電極２５は、下部電極２１と同様に光透過性を有する導電膜により構成されている。撮像素子１０Ａを１つの画素として用いた撮像装置１では、上部電極２５は画素毎に分離されていてもよいし、各画素に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極２５の厚みは、例えば１０ｎｍ～２００ｎｍである。上部電極２５には、図示していないが、配線が電気的に接続されており、上部電極２５に電圧が印加させるようになっている。
　水素ブロック層２６は、電荷蓄積層２３や光電変換層２４への水素（Ｈ2）の侵入を抑制するためのものであり、上記のように、有効画素領域１１０Ａ内において上部電極２５上に設けられ、周辺領域１１０Ｂにおいて、上部電極２５の上面から上部電極２５、光電変換層２４、電荷蓄積層２３の側面ならびに絶縁層２２の上面および側面を介して層間絶縁層２９に積層され、例えば周辺領域１１０Ｂの端部まで延在して形成されている。更に、層間絶縁層２９には、上記のように、有効画素領域１１０Ａ側と周辺領域１１０Ｂ側とに分離する分離溝２９Ｈが設けられており、水素ブロック層２６は、この分離溝２９Ｈの側面および底面も被覆している。
　水素ブロック層２６を構成する材料としては、例えば絶縁材料が挙げられる。具体的には、光透過性を有し、高い封止性を有する材料を用いることが好ましく、このような材料としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などの金属酸化物、窒化シリコン、炭素含有シリコン酸化物（ＳｉＯＣ）などが挙げられる。あるいは、水素ブロック層２６には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの酸化物半導体を用いてもよい。また、水素ブロック層２６は、例えば、絶縁層２２よりも水素含有量が少ない、もしくは、膜自身が水素を含まないことが好ましい。更に、水素ブロック層２６は、応力が小さく、さらに紫外線吸収能を有することが好ましい。更にまた、含有する水分量が少ない膜を形成すると共に、水分（Ｈ2Ｏ）の侵入を抑制することが好ましい。以上から、水素ブロック層２６の材料としては、上記材料の中でも酸化アルミニウムを用いることが望ましい。水素ブロック層２６は、上記材料を用いて形成された単層膜、あるいは上記材料のうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。水素ブロック層２６の厚みは、例えば１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
　固定電荷層２７は、正の固定電荷を有する膜でもよいし、負の固定電荷を有する膜でもよい。負の固定電荷を有する膜の材料としては、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、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（ＨｆＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯＮ）、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）などが挙げられる。
　固定電荷層２７は、２種類以上の膜を積層した構成を有していてもよい。それにより、例えば負の固定電荷を有する膜の場合には正孔蓄積層としての機能をさらに高めることが可能である。
　絶縁層２８は、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）に形成された固定電荷層２７上および貫通電極３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが形成される貫通孔３０Ｈ１，３０Ｈ２，３０Ｈ３内において固定電荷層２７と貫通電極３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃとの間に設けられ、貫通電極３４と半導体基板３０との間を電気的に絶縁するためのものである。絶縁層２８の材料は特に限定されないが、例えば、酸化シリコン、ＴＥＯＳ、窒化シリコンおよび酸窒化シリコンなどによって形成されている。
　層間絶縁層２９は、半導体基板３０（具体的には、絶縁層２８）と光電変換部２０との間に設けられたものである。層間絶縁層２９の層内には、例えば、読み出し電極２１Ａと貫通電極３４Ａとを電気的に接続するパッド部３５Ａ，３６Ａ、蓄積電極２１Ｂと貫通電極３４Ｂとを電気的に接続するパッド部３５Ｂ，３６Ｂ、シールド電極２１Ｃと貫通電極３４Ｃとを電気的に接続するパッド部３５Ｃ，３６Ｃおよび各電極とパッド部とを電気的に接続するビアＶ１，Ｖ２などの配線が設けられている。層間絶縁層２９は、絶縁層２８と同様に、例えば、酸化シリコン、ＴＥＯＳ、窒化シリコンおよび酸窒化シリコンなどのうちの１種よりなる単層膜、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
　層間絶縁層２９には、さらに、周辺領域１１０Ｂにおいて有効画素領域１１０Ａ側と周辺領域１１０Ｂ側とに分離する分離溝２９Ｈが設けられている。この分離溝２９Ｈは、具体的には、平面視において、周辺領域１１０Ｂの周縁部に配置されたパッド電極６１上に設けられた開口Ｈと有効画素領域１１０Ａとの間に設けられている。分離溝２９Ｈの側面および底面は、上記のように水素ブロック層２６によって覆われており、これにより、例えば、開口Ｈから層間絶縁層２９を介した電荷蓄積層２３や光電変換層２４への水素の侵入が抑制される。本実施の形態では、分離溝２９Ｈは、周辺領域１１０Ｂにおいて、有効画素領域１１０Ａを囲むように、連続して設けられている。なお、分離溝２９Ｈは、層間絶縁層２９および絶縁層２８を貫通し、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）まで達していることが好ましいがこれに限らない。
　第１保護層５１は、例えば、有効画素領域１１０Ａおよび周辺領域１１０Ｂを含む、半導体基板３０の全面に設けられている。第１保護層５１は、例えば、光透過性を有すると共に、高い封止性を有する材料を用いて形成することが好ましい。このような材料としては、例えば酸化アルミニウム、窒化シリコンおよび炭素含有シリコン酸化物などの絶縁材料が挙げられる。また、第１保護層５１は、水素ブロック層２６と同様に、例えば、絶縁層２２よりも水素含有量が少ない、もしくは、膜自身が水素を含まないことが好ましい。更に、第１保護層５１は、応力が小さく、さらに紫外線吸収能を有することが好ましい。更にまた、第１保護層５１は、含有する水分量が少ないことが好ましく、水分（Ｈ2Ｏ）の侵入を抑制することが好ましい。以上のことから、第１保護層５１の材料としては、上記材料の中でも酸化アルミニウムを用いることが望ましい。酸化アルミニウムを用いて第１保護層５１を形成することで、第１保護層５１に水素ブロック機能が付加されると共に、水素ブロック層２６と第１保護層５１とを一括で形成することが可能となる。
　なお、第１保護層５１は、上記絶縁層２８および層間絶縁層２９と同様の材料を用いて形成してもよい。例えば、第１保護層５１は、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコンなどのうちの１種よりなる単層膜か、あるいは、酸化アルミニウム、窒化シリコン、炭素含有シリコン酸化膜、酸化シリコンおよび酸窒化シリコンのうちの２種以上よりなる積層膜としてもよい。第１保護層５１の厚みは、例えば、１００ｎｍから１０００ｎｍである。
　第１保護層５１上には、有効画素領域１１０Ａにおいて例えば単位画素Ｐ毎にオンチップレンズ５２Ｌ（マイクロレンズ）が形成されたオンチップレンズ層５２が設けられている。オンチップレンズ５２Ｌは、上方から入射した光を、光電変換部２０、無機光電変換部３２Ｂおよび無機光電変換部３２Ｒの各受光面へ集光させるものである。なお、オンチップレンズ５２Ｌの下方には、分光を制御するカラーフィルタなどの光学部材を設けるようにしてもよい。オンチップレンズ層５２の材料としては、無機膜として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの他に、水素ブロック層２６に用いられる酸化アルミニウムが挙げられる。酸化アルミニウムを用いてオンチップレンズ層５２を形成することで、オンチップレンズ層５２には、レンズ機能に加えて水素ブロック機能が付加される。また、酸化アルミニウムを用いて第１保護層５１およびオンチップレンズ層５２を形成することで、水素ブロック層２６、第１保護層５１およびオンチップレンズ層５２を一括で形成することも可能となる。この他、オンチップレンズ層５２は、有機膜中に例えば金属微粒子が分散された金属酸化物含有樹脂を用いて形成するようにしてもよい。
　半導体基板３０は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成され、所定の領域（例えば画素部１ａ）にｐウェル３１を有している。ｐウェル３１の第２面（面３０Ｓ２）には、上述した転送トランジスタＴＲ１ｔｒｓ，ＴＲ２ｔｒｓ，ＴＲ３ｔｒｓ、アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐ，ＴＲ２ａｍｐ、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔ，ＴＲ２ｒｓｔ、選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌ，ＴＲ２ｓｅｌなどが設けられている。半導体基板３０の周辺領域１１０Ｂには、ロジック回路を構成する、例えば、画素読み出し回路や画素駆動回路などが設けられていてもよい。
　撮像素子１０Ａは、上記のように、１つのフローティングディフュージョンＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３を、互いに隣接する４つの画素が共有するようにレイアウトされている。図８Ａは、光電変換部２０を構成する下部電極２１のレイアウトの一例を表したものであり、図８Ｂは、図８Ａに示した下部電極２１のレイアウトを透視斜視図として表したものである。図９Ａは、光電変換部２０を構成する下部電極２１のレイアウトの一例を表したものであり、図９Ｂは、図９Ａに示した下部電極２１のレイアウトを透視斜視図として表したものである。図１０は、無機光電変換部３２Ｂおよびこれに関連する各種トランジスタのレイアウトの一例を表したものである。図１１は、無機光電変換部Ｒおよびこれに関連する各種トランジスタのレイアウトの一例を表したものである。図１２は、光電変換部２０において、蓄積電極２１Ｂを駆動するための信号配線の一例を表したものである。図１３～図１５は、各光電変換部２０，３２Ｂ，３２Ｒおよびこれらに関連する各種トランジスタに接続される配線の一例を表したものである。
　光電変換部２０では、互いに隣接する４つの光電変換部２０は１つのフローティングディフュージョンＦＤ１に接続されている。フローティングディフュージョンＦＤ１には、１つのリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔと電源線Ｖｄｄが直列に接続されている。また、これとは別に、フローティングディフュージョンＦＤ１には、アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐおよび選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌのそれぞれ１つと信号線（データ出力線）ＶＳＬ１とが直列に接続されている。本実施の形態の光電変換部２０では、互いに隣接する４つの蓄積電極２１Ｂと、それぞれ各画素毎に１つずつ設けられたリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔ、アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐおよび選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌとで、互いに隣接する４つの光電変換部２０の読み出し動作およびリセット動作を担う１組の制御部（第１の制御部）を構成している。互いに隣接する４つの光電変換部２０から信号電荷を読み出す際には、この第１の制御部を用いて、例えば時分割して順番に読み出し処理が行われる。
　無機光電変換部３２Ｂでは、互いに隣接する４つのフォトダイオードＰＤ２が、各画素毎に１つずつ設けられた４つの転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓを介して、１つのフローティングディフュージョンＦＤ２に接続されている。
　無機光電変換部３２Ｒでは、無機光電変換部３２Ｂと同様に、互いに隣接する４つのフォトダイオードＰＤ３が、各画素毎に１つずつ設けられた４つの転送トランジスタＴＲ３ｔｒｓを介して、１つのフローティングディフュージョンＦＤ３に接続されている。
　１つのフローティングディフュージョンＦＤ２には、１つのリセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔと、電源線Ｖｄｄが直列に接続されている。また、これとは別に、フローティングディフュージョンＦＤ２には、アンプトランジスタＴＲ２ａｍｐおよび選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌのそれぞれ１つと信号線（データ出力線）ＶＳＬ２が直列に接続されている。本実施の形態のように画素共有構造を有する撮像素子１０Ａでは、無機光電変換部３２Ｂおよび無機光電変換部３２Ｒは、各画素毎に設けられた転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓおよび転送トランジスタＴＲ３ｔｒｓと、各画素毎に１つずつ設けられたリセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔ、アンプトランジスタＴＲ２ａｍｐおよび選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌとで、互いに隣接する４つの無機光電変換部３２Ｂおよび無機光電変換部３２Ｒの読み出し動作およびリセット動作を担う１組の制御部（第２の制御部）を構成している。即ち、４画素分の積層型の撮像素子１０Ａに備わる４つの無機光電変換部３２Ｂおよび４つの無機光電変換部３２Ｒでは、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓ，ＴＲ３ｔｒｓを除いて、１組の制御部（第２の制御部）を共有した構成となっている。互いに隣接する４つの無機光電変換部３２Ｂに対応するフローティングディフュージョンＦＤ２および４つの無機光電変換部３２Ｒに対応するフローティングディフュージョンＦＤ３から信号電荷を読み出す際には、この第２の制御部を用いて、例えば時分割して順番に読み出し処理が行われる。
　なお、本実施の形態では、互いに隣接する４つの無機光電変換部３２Ｂおよび無機光電変換部３２Ｒが共有するフローティングディフュージョンＦＤ２，ＦＤ３は、それぞれ、１画素分ずつ離間した場所に配置されている。これにより、撮像素子１０Ａの高集積化を実現することが可能となる。
（１－２．撮像素子の製造方法）
　本実施の形態の撮像素子１０Ａは、例えば、次のようにして製造することができる。
　まず、半導体基板３０内に、第１の導電型のウェルとして例えばｐウェル３１を形成し、このｐウェル３１内に第２の導電型（例えばｎ型）の無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒを形成する。半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）近傍にはｐ＋領域を形成する。
　半導体基板３０の第２面（面３０Ｓ２）には、例えばフローティングディフュージョンＦＤ１～ＦＤ３となるｎ＋領域を形成したのち、ゲート絶縁膜３３と、各種転送トランジスタＴＲ１ｔｒｓ，ＴＲ２ｔｒｓ，ＴＲ３ｔｒｓ、選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌ，ＴＲ２ｓｅｌ、アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐ，ＴＲ２ａｍｐおよびリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔ，ＴＲ２ｒｓｔの各ゲートを含むゲート配線層４７とを形成する。これにより、各種転送トランジスタＴＲ１ｔｒｓ，ＴＲ２ｔｒｓ，ＴＲ３ｔｒｓ、選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌ，ＴＲ２ｓｅｌ、アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐ，ＴＲ２ａｍｐおよびリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔ，ＴＲ２ｒｓｔが形成される。更に、半導体基板３０の第２面（面３０Ｓ２）上に、下部第１コンタクト４５および接続部４１Ａを含む配線層４１～４３および絶縁層４４からなる多層配線層４０を形成する。
　半導体基板３０の基体としては、例えば、半導体基板３０と、埋込み酸化膜（図示せず）と、保持基板（図示せず）とを積層したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）に接合されている。イオン注入後、アニール処理を行う。
　次いで、半導体基板３０の第２面（面３０Ｓ２）側（多層配線層４０側）にロジック基板６０が形成された支持基板７０を接合して、上下反転する。続いて、半導体基板３０をＳＯＩ基板の埋込み酸化膜および保持基板から分離し、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）を露出させる。以上の工程は、イオン注入およびＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）など、通常のＣＭＯＳプロセスで使用されている技術にて行うことが可能である。
　次いで、例えばドライエッチングにより半導体基板３０を第１面（面３０Ｓ１）側から加工し、例えば環状の貫通孔３０Ｈ１，３０Ｈ２，３０Ｈ３，３０Ｈ４を形成する。貫通孔３０Ｈ１～３０Ｈ３の深さは、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）から第２面（面３０Ｓ２）まで貫通するものである。
　続いて、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）および貫通孔３０Ｈの側面に、例えば原子層堆積（Atomic Layer Deposition；ＡＬＤ）法を用いて固定電荷層２７を成膜する。これにより、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）、貫通孔３０Ｈ１，３０Ｈ２，３０Ｈ３，３０Ｈ４の側面および底面に連続する固定電荷層２７が形成される。次に、固定電荷層２７の半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）上および貫通孔３０Ｈ１，３０Ｈ２，３０Ｈ３，３０Ｈ４内に絶縁層２８を成膜したのち、さらに、絶縁層２８上に、層間絶縁層２９を構成する絶縁膜を成膜する。
　続いて、例えばドライエッチングにより貫通孔３０Ｈ１，３０Ｈ２，３０Ｈ３内に形成された絶縁層２８内に、層間絶縁層２９を構成する絶縁膜、絶縁層２８および固定電荷層２７および絶縁層４４を貫通し、接続部４１Ａに到達する貫通孔を形成する。なお、このとき、第１面（面３０Ｓ１）上の層間絶縁層２９を構成する絶縁膜も薄膜化される。次に、層間絶縁層２９を構成する絶縁膜上および貫通孔２７Ｈ内に導電膜を成膜したのち、導電膜上の所定の位置にフォトレジストＰＲを形成する。その後、エッチングおよびフォトレジストＰＲを除去することで、半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）上にパッド部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃをそれぞれ有する貫通電極３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが形成される。
　次に、層間絶縁層２９を構成する絶縁膜および貫通電極３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ上に、それぞれビアＶ２、パッド部３６，３６Ｂ，３６Ｃ、ビアＶ１を形成したのち、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて層間絶縁層２９の表面を平坦化する。続いて、層間絶縁層２９上に導電膜を成膜したのち、導電膜の所定の位置にフォトレジストＰＲを形成する。その後、エッチングおよびフォトレジストＰＲを除去することで、読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよびシールド電極２１Ｃを形成する。次に、層間絶縁層２９および読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよびシールド電極２１Ｃ上に絶縁層２２を成膜したのち、読み出し電極２１Ａ上に開口２２Ｈを設ける。続いて、絶縁層２２上に、電荷蓄積層２３、光電変換層２４および上部電極２５を形成する。
　なお、有機材料を用いて電荷蓄積層２３やその他有機層を形成する場合には、真空工程において連続的に（真空一貫プロセスで）形成することが望ましい。また、光電変換層２４の成膜方法としては、必ずしも真空蒸着法を用いた手法に限らず、他の手法、例えば、スピンコート技術やプリント技術などを用いてもよい。
　続いて、図１６Ａに示したように、上部電極２５上の有効画素領域１１０Ａにハードマスクとして、例えば酸化アルミニウム膜２６Ｂを、例えば物理気相成長（physical vapor deposition；ＰＶＤ）法を用いて、例えば１０ｎｍ～５０ｎｍの厚みで形成する。なお、成膜方法はこれに限らず、例えば、ＣＶＤ法やＡＬＤ法を用いてもよい。ＰＶＤ法の成膜方法としては、例えば、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）などが挙げられる。特に、上部電極２５の表面粗さが大きい場合には、被覆性に優れるＣＶＤ／ＡＬＤ法を用いて成膜することが好ましい。但し、ＣＶＤ／ＡＬＤ法は、ＰＶＤ法と比較して成膜レートが顕著に小さい。このため、ＰＶＤ法で十分に上部電極２５を被覆できるのであれば、ＰＶＤ法を用いることが好ましい。次に、例えばリソグラフィ法を用いて酸化アルミニウム膜２６Ｂをパターニングし、ハードマスクを形成する。なお、後述する図１６Ｂでは、フォトレジストＰＲを除去した例を示しているが、酸化アルミニウム膜２６Ｂをパターニングした後にレジストを残し、次の工程を実施するようにしてもよい。
　次に、図１６Ｂに示したように、酸化アルミニウム膜２６Ｂをハードマスクとして周辺領域１１０Ｂに形成された電荷蓄積層２３、光電変換層２４および上部電極２５をエッチングする。続いて、絶縁層２２をエッチングする。次に、絶縁層２２、酸化アルミニウム膜２６Ｂおよび層間絶縁層２９上にフォトレジストＰＲをパターニングしたのち、例えば図１６Ｃに示したように、周辺領域１１０Ｂに、有効画素領域１１０Ａを囲むと共に、層間絶縁層２９および絶縁層２８を貫通する分離溝２９Ｈを形成する。
　続いて、図１６Ｄに示したように、酸化アルミニウム膜２６Ｂ上、上部電極２５、光電変換層２４、電荷蓄積層２３および絶縁層２２の側面、ならびに分離溝２９Ｈの側面および底面を含む層間絶縁層２９の全面に亘って、例えばＰＶＤ法を用いて酸化アルミニウム膜２６Ａを、例えば５０ｎｍ～１０００ｎｍの厚みで成膜する。これにより、酸化アルミニウム膜２６Ａ，２６Ｂからなる水素ブロック層２６が形成される。なお、酸化アルミニウム膜２６Ａは、酸化アルミニウム膜２６Ｂと同様に、ＣＶＤ法やＡＬＤ法を用いて形成してもよく、例えば、電荷蓄積層２３、光電変換層２４および上部電極２５の段差が大きい場合には被覆性の優れるＣＶＤ／ＡＬＤ法を、成膜レートの高さおよび半導体基板３０の反り（ストレス）調整を優先する場合には、ＰＶＤ法を用いることが好ましい。更に、ＰＶＤ法とＣＶＤ／ＡＬＤ法とを組み合わせて積層膜からなる水素ブロック層２６を形成するようにしてもよい。次に、水素ブロック層２６上に、第１保護層５１を成膜し、分離溝２９Ｈを埋設する。最後に、第１保護層５１上にオンチップレンズ層５２を形成する。以上により、図１に示した撮像素子１０Ａが完成する。
　撮像素子１０Ａでは、光電変換部２０に、オンチップレンズ５２Ｌを介して光が入射すると、その光は、光電変換部２０、無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒの順に通過し、その通過過程において緑、青、赤の色光毎に光電変換される。以下、各色の信号取得動作について説明する。
（光電変換部２０による緑色信号の取得）
　撮像素子１０Ａへ入射した光のうち、まず、緑色光が光電変換部２０において選択的に検出（吸収）され、光電変換される。
　光電変換部２０は、貫通電極３４Ａを介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとフローティングディフュージョンＦＤ１とに接続されている。よって、光電変換部２０で発生した電子－正孔対のうちの電子が、下部電極２１側から取り出され、貫通電極３４を介して半導体基板３０の第２面（面３０Ｓ２）側へ転送され、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積される。これと同時に、アンプトランジスタＡＭＰにより、光電変換部２０で生じた電荷量が電圧に変調される。
　また、フローティングディフュージョンＦＤ１の隣には、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのリセットゲートＧｒｓｔが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷は、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔによりリセットされる。
　ここでは、光電変換部２０が、貫通電極３４Ａを介して、アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐだけでなくフローティングディフュージョンＦＤ１にも接続されているので、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷をリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔにより容易にリセットすることが可能となる。
　これに対して、貫通電極３４ＡとフローティングディフュージョンＦＤ１とが接続されていない場合には、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷をリセットすることが困難となり、大きな電圧をかけて上部電極２５側へ引き抜くことになる。そのため、光電変換層２４がダメージを受ける虞がある。また、短時間でのリセットを可能とする構造は暗時ノイズの増大を招き、トレードオフとなるため、この構造は困難である。
　図１７は、撮像素子１０Ａの一動作例を表したものである。（Ａ）は、蓄積電極２１Ｂにおける電位を示し、（Ｂ）は、フローティングディフュージョンＦＤ１（読み出し電極２１Ａ）における電位を示し、（Ｃ）は、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのゲート（Ｇｓｅｌ）における電位を示したものである。撮像素子１０Ａでは、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂは、それぞれ個別に電圧が印加されるようになっている。
　撮像素子１０Ａでは、蓄積期間においては、駆動回路から読み出し電極２１Ａに電位Ｖ１が印加され、蓄積電極２１Ｂに電位Ｖ２が印加される。ここで、電位Ｖ１，Ｖ２は、Ｖ２＞Ｖ１とする。これにより、光電変換によって生じた電荷（ここでは、電子）は、蓄積電極２１Ｂに引きつけられ、蓄積電極２１Ｂと対向する電荷蓄積層２３の領域に蓄積される（蓄積期間）。因みに、蓄積電極２１Ｂと対向する電荷蓄積層２３の領域の電位は、光電変換の時間経過に伴い、より負側の値となる。なお、正孔は、上部電極２５から駆動回路へと送出される。
　撮像素子１０Ａでは、蓄積期間の後期においてリセット動作がなされる。具体的には、タイミングｔ１において、走査部は、リセット信号ＲＳＴの電圧を低レベルから高レベルに変化させる。これにより、単位画素Ｐでは、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔがオン状態になり、その結果、フローティングディフュージョンＦＤ１の電圧が電源電圧ＶＤＤに設定され、フローティングディフュージョンＦＤ１の電圧がリセットされる（リセット期間）。
　リセット動作の完了後、電荷の読み出しが行われる。具体的には、タイミングｔ２において、駆動回路から読み出し電極２１Ａには電位Ｖ３が印加され、蓄積電極２１Ｂには電位Ｖ４が印加される。ここで、電位Ｖ３，Ｖ４は、Ｖ３＜Ｖ４とする。これにより、蓄積電極２１Ｂに対応する領域に蓄積されていた電荷（ここでは、電子）は、読み出し電極２１ＡからフローティングディフュージョンＦＤ１へと読み出される。即ち、電荷蓄積層２３に蓄積された電荷が制御部に読み出される（転送期間）。
　読み出し動作完了後、再び、駆動回路から読み出し電極２１Ａに電位Ｖ１が印加され、蓄積電極２１Ｂに電位Ｖ２が印加される。これにより、光電変換によって生じた電荷（ここでは、電子）は、蓄積電極２１Ｂに引きつけられ、蓄積電極２１Ｂと対向する光電変換層２４の領域に蓄積される（蓄積期間）。
（無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒによる青色信号および赤色信号の取得）
　続いて、光電変換部２０を透過した光のうち、青色光は無機光電変換部３２Ｂ、赤色光は無機光電変換部３２Ｒにおいて、それぞれ順に吸収され、光電変換される。無機光電変換部３２Ｂでは、入射した青色光に対応した電子が無機光電変換部３２Ｂのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓによりフローティングディフュージョンＦＤ２へと転送される。同様に、無機光電変換部３２Ｒでは、入射した赤色光に対応した電子が無機光電変換部３２Ｒのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、転送トランジスタＴＲ３ｔｒｓによりフローティングディフュージョンＦＤ３へと転送される。
（１－３．作用・効果）
　前述したように、近年、ＣＣＤイメージセンサ、あるいはＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置では、１画素から、Ｒ／Ｇ／Ｂの信号を取り出すことができ、且つ、デモザイク処理を必要としないことから、偽色が発生しない積層型撮像素子が用いられている。この積層型撮像素子は、フォトダイオードが埋め込み形成された半導体基板上に、有機半導体材料を用いた有機光電変換層を備えた有機光電変換部が積層された構成を有する。
　但し、上記のような積層型撮像素子では、有機光電変換部において生成された電荷は、直接浮遊拡散層ＦＤに蓄積される。このため、有機光電変換部を完全空乏化することは難しく、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化して撮像画質の低下を引き起こす。このため、有機光電変換部の電荷蓄積部を完全空乏化することが可能な積層型撮像素子として、半導体基板の上方に配置された有機光電変換部において、有機光電変換層を間に対向配置された一対の電極（第１電極および第２電極）のうちの一方の電極（例えば、第１電極）側に、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して有機光電変換層と対向配置された電荷蓄積用電極を設けた撮像素子が開発されている。
　この撮像素子では、有機光電変換層を、例えば酸化物半導体材料を用いて形成された下層半導体層と、有機半導体材料を用いて形成された上層光電変換層との積層構造とすることにより、有機光電変換層に蓄積された電荷の再結合を防止すると共に、第１電極への転送効率を増加させることが可能となっている。しかしながら、下層半導体層を構成する酸化物半導体材料は水素によって還元されやすく、これによって酸素欠陥が発生し、動作の安定性が低下する虞がある。
　これに対して、本実施の形態の撮像素子１０Ａでは、半導体基板３０と光電変換部２０との間に設けられた層間絶縁層２９を分離する分離溝２９Ｈを、有効画素領域１１０Ａを囲むように周辺領域１１０Ｂに設け、分離溝２９Ｈの側面および底面を、水素ブロック層２６で覆うようにした。この水素ブロック層２６は、例えば酸化アルミニウムによって形成されており、例えば、有効画素領域１１０Ａに延在する上部電極２５の上面、上部電極２５、光電変換層２４、電荷蓄積層２３および絶縁層２２の側面を覆い、周辺領域１１０Ｂにおいて、層間絶縁層２９上に直接積層されている。これにより、上部電極２５側から、および、例えばパッド電極６１上に設けられた開口Ｈから層間絶縁層２９を介した、下部電極２１側からの電荷蓄積層２３および光電変換層２４への水素（Ｈ2）の侵入を抑制する。
　以上のように、本実施の形態では、周辺領域１１０Ｂにおいて、有効画素領域１１０Ａを囲むように半導体基板３０と光電変換部２０との間に設けられた層間絶縁層２９を分離する分離溝２９Ｈを設け、その側面および底面を水素ブロック層２６で覆うようにした。これにより、層間絶縁層２９を介した電荷蓄積層２３および光電変換層２４への水素（Ｈ2）の侵入が抑制され、例えば、電荷蓄積層２３における酸素欠陥の発生が低減されるようになり、動作の安定性が向上する。即ち、撮像素子１０Ａおよびこれを備えた撮像装置１の信頼性を向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態では、含有する水素量が少ないことに加えて、含有する水分量が少ない膜を形成可能な材料を用いて水素ブロック層２６を形成することにより、光電変換層２４への水分（Ｈ2Ｏ）の侵入が抑制され、光電変換層２４の劣化を防ぐことが可能となる。
　次に、第２の実施の形態および変形例１～７について説明する。なお、第１の実施の形態の撮像素子１０Ａに対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
＜２．変形例１＞
　図１８は、本開示の変形例（変形例１）係る撮像素子（撮像素子１０Ｂ）の断面構成を模式的に表したものである。図１９は、図１８に示した撮像素子１０Ｂの平面構成の一例を模式的に表したものである。なお、図１８は、図１９に示したＩＩ－ＩＩ線における断面を表している。撮像素子１０Ｂは、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置１において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。本変形例の撮像素子１０Ｂは、図１８および図１９に示したように、周辺領域１１０Ｂに、層間絶縁層２９を分離すると共に、有効画素領域１１０Ａを囲む分離溝を２重（分離溝２９Ｈ１および分離溝２０Ｈ２）に設けた点が上記第1の実施の形態の撮像素子１０Ａとは異なる。
　このように、有効画素領域１１０Ａを囲む分離溝２９Ｈは、複数設けるようにしてもよい。これにより、下部電極２１側から電荷蓄積層２３への水素（Ｈ2）の侵入をさらに抑制することが可能となる。よって、撮像素子１０Ｇおよびこれを備えた撮像装置１の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
＜３．変形例２＞
　図２０は、本開示の変形例（変形例２）係る撮像素子（撮像素子１０Ｃ）の断面構成を模式的に表したものである。図２１は、図２０に示した撮像素子１０Ｃの平面構成の一例を模式的に表したものである。なお、図２０は、図２１に示したＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面を表している。撮像素子１０Ｃは、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置１において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。本変形例の撮像素子１０Ｃは、図２０および図２１に示したように、周辺領域１１０Ｂに配設された複数のパッド電極６１上にそれぞれ形成された開口Ｈを囲むように分離溝２９Ｈを設けた点が上記第１の実施の形態の撮像素子１０Ａとは異なる。
　また、図２１では、複数のパッド電極６１上にそれぞれ形成された複数（ここでは６つ）の開口Ｈをそれぞれ個別に囲む分離溝２９Ｈを設けた例を示したが、これに限らない。例えば、図２２に示したように、分離溝２９Ｈは、例えば周辺領域１１０Ｂの１辺に沿って配列された複数の開口Ｈをまとめて囲むようにしてもよい。
　層間絶縁層２９を介した電荷蓄積層２３および光電変換層２４への水素（Ｈ2）の侵入は、主に、パッド電極６１上に設けられ、オンチップレンズ層５２からパッド電極６１まで貫通する開口Ｈの側面から起こる。このため、開口Ｈを囲むように層間絶縁層２９を分離する分離溝２９Ｈを設けることで、下部電極２１側から電荷蓄積層２３への水素（Ｈ2）の侵入の大部分を抑制することが可能となる。よって、撮像素子１０Ｇおよびこれを備えた撮像装置１の信頼性を向上させることが可能となる。
＜４．変形例３＞
　図２３は、本開示の変形例（変形例３）係る撮像素子（撮像素子１０Ｄ）の断面構成を模式的に表したものである。図２４は、図２３に示した撮像素子１０Ｄの平面構成の一例を模式的に表したものである。なお、図２３は、図２４に示したＩＶ－ＩＶ線における断面を表している。撮像素子１０Ｄは、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置１において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。本変形例の撮像素子１０Ｄは、例えば、第１の実施の形態と変形例２とを組み合わせたものであり、図２３および図２４に示したように、周辺領域１１０Ｂにおいて層間絶縁層２９を分離する分離溝（分離溝２９Ｈ３および分離溝２９Ｈ４）を、有効画素領域１１０Ａの周囲および複数のパッド電極６１上にそれぞれ形成された開口Ｈの周囲の両方に、それぞれ設けたものである。
　このように、有効画素領域１１０Ａおよびパッド電極６１上の開口Ｈをそれぞれ分離溝２９Ｈ３および分離溝２９Ｈ４で囲むことにより、下部電極２１側から電荷蓄積層２３への水素（Ｈ2）の侵入をさらに抑制することが可能となる。よって、撮像素子１０Ｇおよびこれを備えた撮像装置１の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
＜５．変形例４＞
　図２５は、本開示の変形例（変形例４）係る撮像素子（撮像素子１０Ｅ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像素子１０Ｅは、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置１において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。本変形例の撮像素子１０Ｅは、層間絶縁層２９を分離する分離溝２９Ｈをロジック基板６０まで貫通させた点が上記第１の実施の形態とは異なる。
　上記第１の実施の形態および変形例１～３では、分離溝２９Ｈが半導体基板３０の第１面（面Ｓ１）まで貫通している例を示したが、分離溝２９Ｈの深さ（Ｄ１）はこれに限らない。分離溝２９Ｈの深さ（Ｄ１）は、開口Ｈの層間絶縁層２９の表面（面２９Ｓ）からパッド電極６１までの深さ（Ｄ２）よりも浅くてもよいし、本変形例のように深くてもよい。また、上記第１の実施の形態および変形例１～３では、分離溝２９Ｈの底面は半導体基板３０の第１面（面３０Ｓ１）となっているが、例えば、半導体基板３０の内部に形成してもよい。
　このように、層間絶縁層２９を分離する分離溝２９Ｈは、ロジック基板６０まで貫通するように形成してもよい。これにより、開口Ｈから、例えば、絶縁層４４および貫通電極３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが貫通する貫通孔３４Ｈ１，３４Ｈ２，３４Ｈ３などを介した電荷蓄積層２３への水素（Ｈ2）の侵入を抑制することが可能となる。よって、撮像素子１０Ｇおよびこれを備えた撮像装置１の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
　この他、例えば、図２６に示した撮像素子１０Ｆのように、多層配線層４０を構成する絶縁層４４を有効画素領域１１０Ａ側と周辺領域１１０Ｂ側とに分離する分離溝４０Ｈを別途設けるようにしてもよい。これにより、撮像素子１０Ｆは、撮像素子１０Ｅと同様の効果を得ることができる。なお、分離溝４０Ｈの側面および底面には、分離溝２９Ｈと同様に、例えば酸化アルミニウムからなる絶縁層４８を形成することが好ましく、さらに、分離溝４０Ｈ内を絶縁層４９で埋設することが好ましい。絶縁層４９の材料としては、例えば第１保護層５１と同様の材料が挙げられる。
＜６．変形例５＞
　図２７は、本開示の変形例（変形例５）係る撮像素子（撮像素子１０Ｇ）の断面構成の一部を模式的に表したものである。撮像素子１０Ｇは、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置１において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。撮像素子１０Ｇは、下部電極２１の下層、例えば、層間絶縁層２９上にさらに水素ブロック層８１（第２の水素ブロック層）を設けたものである。また、撮像素子１０Ｇは、絶縁層２２、電荷蓄積層２３、光電変換層２４および上部電極２５が同一の端面を有するように形成されている。本変形例の撮像素子１０Ｇは、上記２点が、第１の実施の形態の撮像素子１０Ａとは異なる。
　水素ブロック層８１は、上記のように、層間絶縁層２９上に、例えば有効画素領域１１０Ａおよび周辺領域１１０Ｂの全面に設けられたものであり、電荷蓄積層２３の下方からの水素（Ｈ2）の侵入を抑制するためのものである。水素ブロック層８１を構成する材料としては、例えば、絶縁材料が挙げられる。具体的には、光透過性を有し、高い封止性を有する材料を用いることが好ましく、このような材料としては、例えば酸化アルミニウム、窒化シリコン、炭素含有シリコン酸化膜などが挙げられる。また、水素ブロック層８１は、例えば、絶縁層２２よりも水素含有量が少ない、もしくは、膜自身が水素を含まないことが好ましい。更に、水素ブロック層８１は、応力が小さくい。以上から、水素ブロック層８１の材料としては、上記材料の中でも酸化アルミニウムを用いることが望ましい。水素ブロック層８１の厚みは、例えば１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
　以上のように、本変形例では、下部電極２１の下層に水素ブロック層８１をさらに設けるようにした。これにより、下部電極２１側から電荷蓄積層２３への水素（Ｈ2）の侵入をさらに抑制することが可能となる。よって、撮像素子１０Ｇおよびこれを備えた撮像装置１の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
　なお、本変形例では、下部電極２１の下層に設けられる水素ブロック層８１を、下部電極２１の直下に設けた例を示したが、これに限らない。水素ブロック層８１は、半導体基板３０と下部電極２１との間に設けられていればよく、例えば、層間絶縁層２９内に形成するようにしてもよい。
＜７．変形例６＞
　図２８は、本開示の変形例（変形例６）に係る撮像素子（撮像素子１０Ｈ）の断面構成の一部を模式的に表したものである。撮像素子１０Ｈは、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置１において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。撮像素子１０Ｈは、上記第１の実施の形態において下部電極２１と電荷蓄積層２３との間を電気的に絶縁する絶縁層として、水素ブロック層２６および水素ブロック層８１と同様の材料を用いた絶縁層９２を設けたものである。また、撮像素子１０Ｈでは、絶縁層９２は、例えば有効画素領域１１０Ａおよび周辺領域１１０Ｂに亘って形成されている。本変形例の撮像素子１０Ｈは、上記２点が、第１の実施の形態の撮像素子１０Ａとは異なる。
　絶縁層９２は、蓄積電極２１Ｂおよびシールド電極２１Ｃと電荷蓄積層２３とを電気的に絶縁すると共に、電荷蓄積層２３の下方からの水素（Ｈ2）の侵入を抑制するためのものである。絶縁層９２を構成する材料としては、水素ブロック層２６および水素ブロック層８１と同様に、光透過性を有し、高い封止性を有することが好ましい。更に、欠陥の少ない緻密な膜であることが好ましい。このような材料としては、例えば酸化アルミニウムが挙げられる。
　以上のように、本変形例では、蓄積電極２１Ｂおよびシールド電極２１Ｃと電荷蓄積層２３とを電気的に絶縁する絶縁層９２を、例えば酸化アルミニウムを用いて形成するようにしたので、絶縁層９２には、水素ブロック層としての機能が付加され、電荷蓄積層２３の下方からの水素（Ｈ2）の侵入を抑制することが可能となる。よって、撮像素子１０Ｈおよびこれを備えた撮像装置１の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
＜８．第２の実施の形態＞
　図２９は、本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子（撮像素子１０Ｉ）の断面構成の一例を表したものである。撮像素子１０Ｉは、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置１において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。撮像装置１は、複数の画素が配置された有効画素領域１１０Ａと、その周辺に設けられ、例えば行走査部１３１などの周辺回路が形成された周辺領域１１０Ｂとを有する。複数の画素には、それぞれ、撮像素子１０Ｉが形成されている。
　本実施の形態の撮像素子１０Ｉは、上記第１の実施の形態の撮像素子１０Ａの構成要素に加えて、周辺領域１１０Ｂにおいて、例えば層間絶縁層２９を分離する分離溝２９Ｈよりも有効画素領域１１０Ａ側に、半導体基板３０を貫通する貫通電極３４Ｄがさらに設けられている。貫通電極３４Ｄは、パッド部３５ＤおよびビアＶ２を介してパッド部３６Ｄと電気的に接続されている。パッド部３６Ｄ上には、図２９に示したように、第１保護層５１および水素ブロック層２６を貫通し、パッド部３６を露出させる開口５１Ｈ１が設けられている。開口５１Ｈ１の側面および底面は配線５３によって覆われている。配線５３は、開口５１Ｈの底面においてパッド部３６Ｄに接続されると共に、ガードリング５５を構成している。配線５３は、さらに、第１保護層５１上を延在し、上部電極２５上において第１保護層５１を貫通する開口５１Ｈ２の底面において上部電極２５に接続されている。これにより、上部電極２５は、配線５３、パッド部３６Ｄ、ビアＶ２およびパッド部３５Ｄを介して貫通電極３４Ｄと電気的に接続され、電圧が印加されるようになっている。また、この上部電極２５、配線５３、パッド部３６Ｄ、ビアＶ２、パッド部３５Ｄおよび貫通電極３４Ｄは、光電変換部２０において生じた電荷（ここでは、正孔）の伝送経路として機能する。
　本実施の形態では、第１保護層５１および配線５３上には、さらに、第２保護層５４が設けられており、開口５１Ｈ１および開口５１Ｈ２は、この第２保護層５４によって埋設されている。第２保護層５４の材料としては、第１保護層５１と同様の材料が挙げられる。周辺領域１１０Ｂの第２保護層５４上には、遮光膜５６が設けられている。遮光膜５６の材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）が挙げられ、遮光膜５６は、例えばＷ／ＴｉＮ／Ｔｉの積層膜あるいはＷの単層膜として構成されている。遮光膜５６の厚みは、例えば５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。第２保護層５４および遮光膜５６上には、撮像素子１０Ａと同様に、オンチップレンズ層５２が設けられている。
　以上のように、本実施の形態では、周辺領域１１０Ｂにガードリング５５を形成するようにした。これにより、外部からの水素（Ｈ2）や水分（Ｈ2Ｏ）の侵入をさらに抑制することが可能となる。よって、撮像素子１０Ｉおよびこれを備えた撮像装置１の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
　また、図２９では、ガードリング５５の外側に分離溝２９Ｈが設けられた例を示したが、分離溝２９Ｈは、例えば図３０に示したように、ガードリング５５よりも内側（有効画素領域１１０Ａ側）に設けるようにしてもよい。
＜９．変形例７＞
　図３１は、本開示の変形例（変形例７）に係る、例えば撮像素子１０Ａの光電変換部２０を構成する下部電極２１のレイアウトの他の例を表したものである。図３２は、本開示の変形例に係る撮像素子１０Ａの無機光電変換部３２Ｂおよびこれに関連する各種トランジスタのレイアウトの他の例を表したものである。図３３は、本開示の変形例に係る、例えば撮像素子１０Ａの無機光電変換部Ｒおよびこれに関連する各種トランジスタのレイアウトの他の例を表したものである。図３４～図３７は、各光電変換部２０，３２Ｂ，３２Ｒおよびこれらに関連する各種トランジスタに接続される配線の他の例を表したものである。上記第１の実施の形態では、互いに隣接する４つの画素が、それぞれに対応する１つのフローティングディフュージョンＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３を共有する、画素共有構造を備えた例を示したが、これに限らない。例えば、上記第１の実施の形態における撮像素子１０Ａは、図３１～図３７に示したように、画素共有構造を持たない、いわゆる単画素構造の積層型撮像素子として形成することができる。
＜１０．適用例＞
（適用例１）
　図３８は、上記第１の形態（または、第２の実施の形態および変形例１～７）において説明した撮像素子１０Ａ（または、撮像素子１０Ｂ～１０Ｄ）を各画素に用いた撮像装置（撮像装置１）の全体構成を表したものである。この撮像装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、半導体基板３０上に、撮像エリアとしての画素部１ａを有すると共に、この画素部１ａの周辺領域に、例えば、行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。なお、画素部１ａが、上記第１の実施の形態等における有効画素領域１１０Ａに相当する。
　画素部１ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐ（撮像素子１０に相当）を有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
　行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素部１ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチなどによって構成されている。
　列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通して半導体基板３０の外部へ伝送される。
　行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、半導体基板３０上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブルなどにより接続された他の基板に形成されていてもよい。
　システム制御部１３２は、半導体基板３０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取り、また、撮像装置１の内部情報などのデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４などの周辺回路の駆動制御を行う。
（適用例２）
　上記撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどのカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話など、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図３９に、その一例として、電子機器２（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器２は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、撮像装置１と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、撮像装置１およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３と、信号処理部３１２とを有する。
　光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像装置１の画素部１ａへ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、撮像装置１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリなどの記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタなどに出力される。
　更に、上記撮像装置１は、下記電子機器（カプセル型内視鏡１０１００および車両等の移動体）にも適用することが可能である。
＜１１．応用例＞
＜体内情報取得システムへの応用例＞
　更に、本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図４０は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
　体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
　カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
　外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
　体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
　カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
　カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
　光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
　撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
　画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
　無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
　給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
　電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図４０では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
　制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
　外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
　また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
＜内視鏡手術システムへの応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図４１は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図４１では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図４２は、図４１に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
＜移動体への応用例＞
　本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図４３は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図４３に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（interface）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図４３の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図４４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図４４では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図４４には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、第１，第２の実施の形態、変形例１～７および適用例ならびに応用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態などに限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、第１，第２の実施の形態および変形例１～７は、例えば、第１の実施の形態と変形例２とを組み合わせた例として説明した変形例３のように、互いに組み合わせることができる。
　また、例えば、上記第１の実施の形態では、撮像素子１０Ａとして、緑色光を検出する光電変換部２０と、青色光，赤色光をそれぞれ検出する無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒとを積層させた構成としたが、本開示内容はこのような構造に限定されるものではない。即ち、光電変換部２０において赤色光あるいは青色光を検出するようにしてもよいし、無機光電変換部において緑色光を検出するようにしてもよい。
　更に、半導体基板３０の受光面（第１面３０Ｓ１）側に配設される光電変換部（例えば光電変換部２０）および半導体基板３０に埋め込み形成される無機光電変換部（例えば、無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒ）の数やその比率も限定されるものではない。例えば、半導体基板３０の受光面（第１面３０Ｓ１）側に複数の光電変換部を設け、複数色の色信号が得られるようにしてもよい。
　更にまた、上記実施の形態などでは、下部電極２１を構成する複数の電極として、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂの２つの電極から構成した例を示したが、この他に、転送電極あるいは排出電極などの３つあるいは４つ以上の電極を設けるようにしてもよい。
　また、上記第１の実施の形態では、電荷蓄積層２３、光電変換層２４および上部電極２５を複数の撮像素子１０Ａに共通した連続層として形成した例を示したが、画素Ｐごとに分離して形成するようにしてもよい。但し、その場合には、電荷蓄積層２３および光電変換層２４に対する加工ダメージの影響により、暗電流特性が悪化する虞がある。更に、上記第１の実施の形態のように、複数の撮像素子１０Ａに共通した連続層として有効画素領域１１０Ａ内において延在形成した場合には、画素間が光電変換層で接続されるため、画素間の電荷混入による混色は発生する虞がある。これに対しては、上述したように、シールド電極２１Ｃを設けることで抑制される。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。以下の本技術の構成によれば、層間絶縁層を介した光電変換層および電荷蓄積層への水素の侵入が抑制されるようになり、信頼性を向上させることが可能となる。
（１）
　複数の画素が配置された有効画素領域および前記有効画素領域の周囲に設けられた周辺領域を有する半導体基板と、
　前記半導体基板の受光面側に設けられると共に、複数の電極からなる第１電極と、前記第１電極と対向配置された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に順に積層して設けられると共に、前記有効画素領域に延在する電荷蓄積層および光電変換層とを有する光電変換部と、
　前記光電変換層の上方および側面ならびに前記電荷蓄積層の側面を覆う第１の水素ブロック層と、
　前記半導体基板と前記光電変換部との間に設けられた層間絶縁層と、
　前記有効画素領域と前記周辺領域との間の少なくとも一部において前記層間絶縁層を分離すると共に、前記第１の水素ブロック層が側面および底面を覆う分離溝と
　を備えた撮像素子。
（２）
　前記分離溝は、前記有効画素領域の周囲に連続して設けられている、前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
　前記分離溝は、１または複数設けられている、前記（２）に記載の撮像素子。
（４）
　前記周辺領域に外部出力に用いられる１または複数の伝送電極をさらに有し、
　前記分離溝は、前記１または複数の伝送電極よりも前記有効画素領域側に設けられている、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（５）
　前記半導体基板は前記受光面とは反対の面側にロジック基板をさらに有し、
　前記伝送電極は前記ロジック基板上に設けられると共に、前記伝送電極上に前記層間絶縁層および前記半導体基板を貫通する開口を有する、前記（４）に記載の撮像素子。
（６）
　前記分離溝は、平面視において、前記１または複数の伝送電極の周囲に連続して設けられている、前記（４）または（５）に記載の撮像素子。
（７）
　前記分離溝は、各前記伝送電極毎に設けられている、前記（６）に記載の撮像素子。
（８）
　前記分離溝の深さは、前記層間絶縁層の厚み以上前記開口の深さ以下である、前記（５）乃至（７）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（９）
　前記分離溝は、前記開口の深さよりも深い、前記（５）乃至（８）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（１０）
　前記光電変換部の受光面側にレンズをさらに有し、
　前記レンズは前記第１の水素ブロック層と同じ材料を用いて形成されている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
　前記光電変換層は、有機材料を用いて形成されている、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（１２）
　前記光電変換層は、無機材料を用いて形成されている、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（１３）
　前記有機材料は、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、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およびフタロシアニン系色素またはそれらの誘導体である、前記（１１）に記載の撮像素子。
（１４）
　前記無機材料は、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、カルコパイライト系化合物および化合物半導体である、前記（１２）に記載の撮像素子。
（１５）
　前記無機材料は量子ドット形状で用いられている、前記（１２）に記載の撮像素子。
（１６）
　前記電荷蓄積層の下方に第２の水素ブロック層をさらに有する、前記（１）乃至（１５）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（１７）
　前記第２の水素ブロック層は、前記半導体基板と前記電荷蓄積層との間に設けられている、前記（１６）に記載の撮像素子。
（１８）
　前記光電変換部は、前記第１電極と前記電荷蓄積層との間に絶縁層をさらに有し、
　前記絶縁層が前記第２の水素ブロック層として形成されている、前記（１６）または（１７）に記載の撮像素子。
（１９）
　前記第１の水素ブロック層は、光透過性を有する金属酸化物および光透過性を有する酸化物半導体を含んで形成されている、前記（１）乃至（１８）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（２０）
　撮像素子を備え、
　前記撮像素子は、
　複数の画素が配置された有効画素領域および前記有効画素領域の周囲に設けられた周辺領域を有する半導体基板と、
　前記半導体基板の受光面側に設けられると共に、複数の電極からなる第１電極と、前記第１電極と対向配置された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に順に積層して設けられると共に、前記有効画素領域に延在する電荷蓄積層および光電変換層とを有する光電変換部と、
　前記光電変換層の上方および側面ならびに前記電荷蓄積層の側面を覆う第１の水素ブロック層と、
　前記半導体基板と前記光電変換部との間に設けられた層間絶縁層と、
　前記有効画素領域と前記周辺領域との間の少なくとも一部において前記層間絶縁層を分離すると共に、前記第１の水素ブロック層が側面および底面を覆う分離溝と
　を有する撮像装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１９年２月１５日に出願された日本特許出願番号２０１９－０２５５９５号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (20)

  1. 　複数の画素が配置された有効画素領域および前記有効画素領域の周囲に設けられた周辺領域を有する半導体基板と、
    　前記半導体基板の受光面側に設けられると共に、複数の電極からなる第１電極と、前記第１電極と対向配置された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に順に積層して設けられると共に、前記有効画素領域に延在する電荷蓄積層および光電変換層とを有する光電変換部と、
    　前記光電変換層の上方および側面ならびに前記電荷蓄積層の側面を覆う第１の水素ブロック層と、
    　前記半導体基板と前記光電変換部との間に設けられた層間絶縁層と、
    　前記有効画素領域と前記周辺領域との間の少なくとも一部において前記層間絶縁層を分離すると共に、前記第１の水素ブロック層が側面および底面を覆う分離溝と
    　を備えた撮像素子。
  2. 　前記分離溝は、前記有効画素領域の周囲に連続して設けられている、請求項１に記載の撮像素子。
  3. 　前記分離溝は、１または複数設けられている、請求項２に記載の撮像素子。
  4. 　前記周辺領域に外部出力に用いられる１または複数の伝送電極をさらに有し、
    　前記分離溝は、前記１または複数の伝送電極よりも前記有効画素領域側に設けられている、請求項１に記載の撮像素子。
  5. 　前記半導体基板は前記受光面とは反対の面側にロジック基板をさらに有し、
    　前記伝送電極は前記ロジック基板上に設けられると共に、前記伝送電極上に前記層間絶縁層および前記半導体基板を貫通する開口を有する、請求項４に記載の撮像素子。
  6. 　前記分離溝は、平面視において、前記１または複数の伝送電極の周囲に連続して設けられている、請求項４に記載の撮像素子。
  7. 　前記分離溝は、各前記伝送電極毎に設けられている、請求項６に記載の撮像素子。
  8. 　前記分離溝の深さは、前記層間絶縁層の厚み以上前記開口の深さ以下である、請求項５に記載の撮像素子。
  9. 　前記分離溝は、前記開口の深さよりも深い、請求項５に記載の撮像素子。
  10. 　前記光電変換部の受光面側にレンズをさらに有し、
    　前記レンズは前記第１の水素ブロック層と同じ材料を用いて形成されている、請求項１に記載の撮像素子。
  11. 　前記光電変換層は、有機材料を用いて形成されている、請求項１に記載の撮像素子。
  12. 　前記光電変換層は、無機材料を用いて形成されている、請求項１に記載の撮像素子。
  13. 　前記有機材料は、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、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およびフタロシアニン系色素またはそれらの誘導体である、請求項１１に記載の撮像素子。
  14. 　前記無機材料は、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、カルコパイライト系化合物および化合物半導体である、請求項１２に記載の撮像素子。
  15. 　前記無機材料は量子ドット形状で用いられている、請求項１２に記載の撮像素子。
  16. 　前記電荷蓄積層の下方に第２の水素ブロック層をさらに有する、請求項１に記載の撮像素子。
  17. 　前記第２の水素ブロック層は、前記半導体基板と前記電荷蓄積層との間に設けられている、請求項１６に記載の撮像素子。
  18. 　前記光電変換部は、前記第１電極と前記電荷蓄積層との間に絶縁層をさらに有し、
    　前記絶縁層が前記第２の水素ブロック層として形成されている、請求項１６に記載の撮像素子。
  19. 　前記第１の水素ブロック層は、光透過性を有する金属酸化物および光透過性を有する酸化物半導体を含んで形成されている、請求項１に記載の撮像素子。
  20. 　撮像素子を備え、
    　前記撮像素子は、
    　複数の画素が配置された有効画素領域および前記有効画素領域の周囲に設けられた周辺領域を有する半導体基板と、
    　前記半導体基板の受光面側に設けられると共に、複数の電極からなる第１電極と、前記第１電極と対向配置された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に順に積層して設けられると共に、前記有効画素領域に延在する電荷蓄積層および光電変換層とを有する光電変換部と、
    　前記光電変換層の上方および側面ならびに前記電荷蓄積層の側面を覆う第１の水素ブロック層と、
    　前記半導体基板と前記光電変換部との間に設けられた層間絶縁層と、
    　前記有効画素領域と前記周辺領域との間の少なくとも一部において前記層間絶縁層を分離すると共に、前記第１の水素ブロック層が側面および底面を覆う分離溝と
    　を有する撮像装置。
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