摄像元件、层叠型摄像元件和固态摄像装置

技术领域

本发明涉及摄像元件、层叠型摄像元件和固态摄像装置。

背景技术

作为图像传感器等中包括的摄像元件，近年来，层叠型摄像元件已经受到人们的关注。层叠型摄像元件具有将光电转换层(光接收层)夹在两个电极之间的结构。层叠型摄像元件需要一种累积和传输基于光电转换而在光电转换层中产生的信号电荷的结构。在现有的结构中，需要一种将信号电荷累积并传输至FD(浮动漏极)电极的结构，并且还需要足以防止信号电荷延迟的高速传输。

例如，在日本专利特开第2016-063165号中公开了用于解决这些问题的摄像元件(光电转换元件)。该摄像元件包括：

累积电极，其形成在第一绝缘层上，

第二绝缘层，其形成在累积电极上，

半导体层，其被形成得覆盖累积电极和第二绝缘层，

收集电极，其被形成得与半导体层接触但与累积电极分离开，光电转换层，其形成在半导体层上，以及

上电极，其形成在光电转换层上。

使用有机半导体材料作为光电转换层的摄像元件可以对特定的颜色(波长带)进行光电转换。由于这种特征，在将这种摄像元件用作固态摄像装置中的摄像元件的情况下，可以获得如下的具有层叠的子像素的结构(层叠型摄像元件)：在该结构中，各个子像素包括芯片上彩色滤光片层(OCCF：on-chip color filter layer)和摄像元件的组合、且子像素以二维方式布置着(例如，日本专利特开第2011-138927号)；在现有的固态摄像装置中是不可能实现这种结构的。另外，由于摄像元件不需要去马赛克处理，因此具有不会发生伪色的优点。在下面的说明中，为了方便，可以将在半导体基板上或上方设置有光电转换部的摄像元件称为“第一类型摄像元件”。为了方便，可以将用于构成第一类型摄像元件的光电转换部称为“第一类型光电转换部”。为了方便，可以将设置在半导体基板内的摄像元件称为“第二类型摄像元件”。为了方便，可以将用于构成第二类型摄像元件的光电转换部称为“第二类型光电转换部”。

图51示出了现有的层叠型摄像元件(层叠型固态摄像装置)的构造示例。在图51所示的示例中，在半导体基板370中，层叠地形成有第三光电转换部343A和第二光电转换部341A，第三光电转换部343A和第二光电转换部341A相当于作为第二类型摄像元件的第三摄像元件343和第二摄像元件341中包括的第二类型光电转换部。另外，作为第一类型光电转换部的第一光电转换部310A设置在半导体基板370上方(具体地，在第二摄像元件341上方)。在此，第一光电转换部310A包括第一电极321、光电转换层323和第二电极322，光电转换层323包括有机材料，并且第一光电转换部310A形成作为第一类型摄像元件的第一摄像元件310。第二光电转换部341A和第三光电转换部343A利用吸收系数的差别而分别对例如蓝光和红光进行光电转换。另外，第一光电转换部310A对例如绿光进行光电转换。

在第二光电转换部341A和第三光电转换部343A中由于光电转换而产生的电荷暂时累积在第二光电转换部341A和第三光电转换部343A中，然后通过纵型晶体管(示出了栅极部345)和传输晶体管(示出了栅极部346)分别被传输至第二浮动扩散层FD

在第一光电转换部310A中由于光电转换而产生的电荷经由接触孔部361和配线层362累积到形成于半导体基板370中的第一浮动扩散层FD

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开第2016-063165号

专利文献2：日本专利特开第2011-138927号

发明内容

要解决的技术问题

上面列出的日本专利特开第2016-063165号提及了用于构成半导体层的几种材料。然而，在半导体层包括氧化物半导体层的情况下，当在氧化物半导体层的前表面(与光电转换层接触的表面)上或附近发生氧空位时，可能引起氧化物半导体层的特性波动(例如，使用阈值电压进行评估的特性的波动)而降低了电荷传输特性，从而导致拍摄图像的品质下降。

因此，本发明的目的是提供在累积于光电转换层中的电荷的传输特性方面表现优异的摄像元件、层叠型摄像元件和固态摄像装置。

解决问题的技术方案

为了实现上述目的，本发明的摄像元件包括：

光电转换部，所述光电转换部包括相互层叠的第一电极、光电转换层和第二电极，其中

在所述光电转换层的正下方，从光电转换层侧形成有氧化膜和氧化物半导体层。

为了实现上述目的的本发明的层叠型摄像元件包括至少一个上述的本发明的摄像元件。

为了实现上述目的的根据本发明的第一方面的固态摄像装置包括多个上述的本发明的摄像元件。另外，为了实现上述目的的根据本发明的第二方面的固态摄像装置包括多个上述的本发明的层叠型摄像元件。

附图说明

图1是实施例1的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的一部分的示意性截面图。

图2是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的一个示意性局部截面图。

图3是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的等效电路图。

图4是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的等效电路图。

图5是实施例1的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图。

图6是示意性地示出了在实施例1的摄像元件的操作期间的各个部分处的电位状态的图。

图7A和图7B是用于说明图6(实施例1)及图21和图22(实施例5)中的各个部分的实施例1和5的摄像元件和层叠型摄像元件的等效电路图。

图8是实施例1的固态摄像装置的概念图。

图9是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的变形例的等效电路图。

图10是图9所示的实施例1的摄像元件的另一变形例中包括的第一电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图。

图11是实施例1的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极的又一变形例的示意性布局图。

图12是实施例3的摄像元件和层叠型摄像元件的示意性局部截面图。

图13是实施例4的摄像元件和层叠型摄像元件的示意性局部截面图。

图14是实施例4的摄像元件和层叠型摄像元件的变形例的示意性局部截面图。

图15是实施例4的摄像元件的另一变形例的示意性局部截面图。

图16是实施例4的摄像元件的又一变形例的示意性局部截面图。

图17是实施例5的摄像元件和层叠型摄像元件的一部分的示意性局部截面图。

图18是实施例5的摄像元件和层叠型摄像元件的等效电路图。

图19是实施例5的摄像元件和层叠型摄像元件的等效电路图。

图20是实施例5的用于构成摄像元件的第一电极、传输控制用电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图。

图21是示意性地示出了在实施例5的摄像元件的操作期间的各个部分处的电位状态的图。

图22是示意性地示出了在实施例5的摄像元件的另一操作期间的各个部分处的电位状态的图。

图23是实施例5的摄像元件的变形例中包括的第一电极、传输控制用电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图。

图24是实施例6的摄像元件的一部分的示意性局部截面图。

图25是实施例6的摄像元件中的具备电荷累积用电极的光电转换部中包括的第一电极、电荷累积用电极和电荷排出电极的示意性布局图。

图26是实施例7的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的一部分的示意性截面图。

图27是实施例7的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极等以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图。

图28是实施例7的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极等的示意性布局图。

图29是实施例7的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极等的变形例的示意性布局图。

图30是实施例7的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极等的变形例的示意性布局图。

图31A和图31B是实施例7的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极等的变形例的示意性布局图。

图32是实施例8的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的一部分的示意性截面图。

图33A和图33B是实施例8的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的变形例的一部分的示意性截面图。

图34是实施例8的摄像元件(并列设置的2×2个摄像元件)的一部分的示意性平面图。

图35是实施例8的摄像元件(并列设置的2×2个摄像元件)的变形例的一部分的示意性平面图。

图36A和图36B是实施例8的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的变形例的一部分的示意性截面图。

图37A和图37B是实施例8的摄像元件的变形例的一部分的示意性平面图。

图38A和图38B是实施例8的摄像元件的变形例的一部分的示意性平面图。

图39是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的又一变形例的示意性局部截面图。

图40是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的又一变形例的示意性局部截面图。

图41是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的又一变形例的示意性局部截面图。

图42是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的又一变形例的示意性局部截面图。

图43是实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的又一变形例的示意性局部截面图。

图44是实施例4的摄像元件和层叠型摄像元件的又一变形例的一部分的示意性局部截面图。

图45是示意性地示出了实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件中的光电转换层、氧化膜和氧化物半导体层的层叠结构中的各种能量值的关系的图。

图46A和图46B是示出了在氧化物半导体层上形成氧化膜的效果的调查结果的图。

图47中的(A)和图47中的(B)是示出了包括了在氧化物半导体层上形成氧化膜之后未进行氢终结化的情况下的效果的调查结果和截面的概念图的图，并且图47中的(C)和图47中的(D)是包括了在氧化物半导体层上形成氧化膜之后进行了氢终结化的情况下的效果的调查结果和截面的概念图的图。

图48是示出了图47中的(C)所示的氧化膜和氧化物半导体层的SIMS分析结果的示例的图。

图49中的(a)是示出了基于第一原理计算对存在有作为缺陷部位示例的过剩氧的氧化物半导体层和氧化膜之间的界面进行预测的结果的图，并且图49中的(b)是示出了基于第一原理计算对由于向图49中的(a)所示的状态添加氢而导致的状态进行预测的结果的图。

图50是将包括本发明的摄像元件或层叠型摄像元件的固态摄像装置用于电子设备(相机)的示例的概念图。

图51是现有的层叠型摄像元件(层叠型固态摄像装置)的概念图。

图52是示出了车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。

图53是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。

图54是示出了内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。

图55是示出了摄像头和相机控制部(CCU：camera control unit)的功能构造的示例的框图。

具体实施方式

参考附图，下面将基于实施例来描述本发明。然而，本发明不限于实施例，并且实施例中的各种数值和材料是说明性的。将按以下顺序给出说明。

1.本发明的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件以及根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置的一般描述

2.实施例1(本发明的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件和根据本发明的第二方面的固态摄像装置)

3.实施例2(实施例1的变形)

4.实施例3(实施例1和2的变形)

5.实施例4(实施例1至3的变形以及根据本发明的第一方面的固态摄像装置)

6.实施例5(实施例1至4的变形以及包括传输控制用电极的摄像元件)

7.实施例6(实施例1至5的变形以及包括电荷排出电极的摄像元件)

8.实施例7(实施例1至6的变形以及包括下部电荷移动控制电极的摄像元件)

9.实施例8(实施例1至7的变形以及包括上部电荷移动控制电极的摄像元件)

10.其他

<本发明的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件以及根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置的一般描述>

在本发明的摄像元件、用于构成本发明的层叠型摄像元件的本发明的摄像元件、以及用于构成根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置的本发明的摄像元件(在下文中，在某些情况下可以将这些摄像元件统称为“本发明的摄像元件等”)中，可以构造为使得构成氧化膜的元素之中的至少一部分与构成氧化物半导体层的元素不同。

在包括上述优选构造的本发明的摄像元件等中，当在基于零基准的真空能级下，定义了随着与真空能级相差越大则能量(值具有负号)的绝对值就越大时，假设：E

E

优选地，

E

更优选地，

E

甚至更优选地，

E

此外，在这种情况下，当E

E

优选地，

E

更优选地，

E

甚至更优选地，

E

此外，更优选还满足，

E

在如上所述的各势垒的大小关系约为-0.4eV的情况下，通过优化施加给电荷累积用电极和第二电极的电位以使施加给光电转换层的电场强度增大，例如，能够使电荷从光电转换层经由氧化膜可靠地移动至氧化物半导体层。另外，如下所述，通过使氧化膜充分变薄，能使得电荷基于隧道效应而移动。需要注意，“最小能量”是指能量的值的绝对值最小，并且“最大能量”是指能量的值的绝对最大。类似地，这也适用于下面的说明。

在包括上述各种优选构造的本发明的摄像元件等中，当在基于零基准的真空能级下，定义了随着与真空能级相差越大则能量(值具有负号)的绝对值就越大时，假设：E

E

优选地，

E

更优选地，

E

甚至更优选地，

E

此外，在这种情况下，假设E

E

优选地，

E

更优选地，

E

甚至更优选地，

E

此外，更优选还满足，

E

在此，可以基于例如紫外光电子能谱(UPS)来求出价带的能量和HOMO的值。另外，可以根据{(价带的能量和HOMO的值)+E

E

此外，可以以构成氧化膜的材料包括金属氧化物的方式来构造包括上述各种优选构造的本发明的摄像元件等，在这种情况下，以该金属氧化物包括从由钽(Ta)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、镓(Ga)和镁(Mg)组成的群组中选择的至少一种元素的方式来构造。此外，可以以如下的方式来构造摄像元件等：其中，在氧化膜中添加有从由硅(Si)、钽(Ta)、钒(V)、铌(Nb)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、镓(Ga)、镁(Mg)、铝(Al)、锶(Sr)、锗(Ge)、氢(H)、碳(C)和氮(N)组成的群组中选择的至少一种元素(然而，该元素不同于构成金属氧化物的元素)。在这种情况下，优选地以如下的方式来构造：在氧化膜中添加有从由硅(Si)、铌(Nb)、钨(W)、锆(Zr)、铝(Al)、碳(C)和氮(N)组成的群组中选择的至少一种元素(然而，该元素不同于构成金属氧化物的元素)。这些添加元素中各者的添加比例的示例可以包括0.33原子％至16.7原子％，优选为0.54原子％至14.3原子％，更优选为0.81原子％至11.1原子％，但是添加比例不限于此。需要注意，金属氧化物中所包括的原子(包含氧原子)的总原子％为100原子％。具体地，例如，在氧化膜包括钽原子、硅原子和氧原子的情况下，金属氧化物中所包含的钽原子的原子％、所包含的硅原子的原子％和所包含的氧原子的原子％的总和为100原子％。通过将这些元素中的任一种添加至氧化膜中，就使得在摄像元件的制造步骤中的热处理期间抑制氧化膜的结晶。如果氧化膜产生了局部结晶，则可能导致以该局部结晶的部分为起源的漏电流。然而，由于可以获得具有均匀的非晶结构的氧化膜，因此可以防止产生这种可能的问题，从而可使得光电转换层的阈值电压稳定化。结果，可以进一步改善电荷累积和传输效率的特性，从而可使得提高拍摄图像的质量。此外，在这些情况下，氧化膜的厚度可以是一个原子层以上，且可以是1×10

可替代地，可以以氧化膜包括隧道氧化膜的方式来构造包括上述各种优选构造的摄像元件等，在这种情况下，以隧道氧化膜包括从由SiO

可替代地，可以以氧化膜具有层叠结构，并且该层叠结构是隧道氧化膜和包含金属氧化物的膜的层叠结构的方式来构造包括上述各种优选构造的摄像元件等，在这种情况下，以金属氧化物包括从由钽、钛、钒、铌、钨、锆、铪、钪、钇、镧、镓和镁组成的群组中选择的至少一种元素的方式来构造，此外，以包含金属氧化物的膜的厚度为一个原子层以上且1×10

与构成氧化物半导体层的材料对应的氧化物半导体(在下文中，可以称为“氧化物半导体层构成材料”)可以是例如氧化铟、氧化镓、氧化锌或氧化锡或者至少包括上述氧化物中的一种氧化物的材料，或者可以是包括上述材料中的任一种材料并且添加有掺杂剂的材料，具体地，例如，IGZO(包括氧化锌并且添加铟和镓作为掺杂剂的铟镓锌氧化物)、ITZO(铟锡锌氧化物)、IWZO(铟钨锌氧化物)、IWO(氧化铟钨)、ZTO(氧化锌锡)、基于ITO-SiO

此外，可以以氧化物半导体层的位于氧化膜和氧化物半导体层之间的界面附近的部分中的氢原子浓度的平均值Conc

Conc

此外，可替代地，假设：Conc

稍后将会详细描述第一电极、第二电极、电荷累积用电极和光电转换层。

此外，可以以在光电转换层中产生的电荷经由氧化膜和氧化物半导体层移动至第一电极的方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等，在这种情况下，可以以电荷是电子的方式来构造。

在本发明的摄像元件等中，规定了构成氧化膜的材料(在下文中，在某些情况下称为“氧化膜构成材料”)的特性、光电转换层构成材料的特性和氧化物半导体层构成材料的特性，并且光电转换层构成材料的特性是指光电转换层的位于氧化膜附近的部分中的特性平均值。氧化膜构成材料的特性是氧化膜中的平均值，并且氧化物半导体层构成材料的特性是氧化物半导体层中的平均值。具体地，氧化膜和氧化物半导体层的导带的能量平均值E

此外，可以以氧化物半导体层是非晶态的(例如，氧化物半导体层是局部不具有晶体结构的非晶态)方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等。可以基于X射线衍射分析来判定氧化物半导体层是否是非晶态的。然而，氧化物半导体层不限于是非晶态的，也可以具有晶体结构或多晶结构。

此外，可以以氧化物半导体层的厚度为1×10

此外，可以以如下方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等：

光从第二电极入射，并且

光电转换层侧的氧化物半导体层表面(在氧化膜和氧化物半导体层之间的界面处的氧化物半导体层表面；这也适用于下面的说明)具有1.5nm以下的表面粗糙度Ra和2.5nm以下的均方根粗糙度Rq。表面粗糙度Ra和均方根粗糙度Rq是基于JIS B0601:2013的规定。氧化物半导体层表面的这种平滑度抑制了氧化物半导体层表面上的散射反射，并且可使得提高光电转换中的亮电流特性。可设为，电荷累积用电极表面可以具有1.5nm以下的表面粗糙度Ra和2.5nm以下的均方根粗糙度Rq。

在图51所示的现有的摄像元件中，由第二光电转换部341A和第三光电转换部343A中的光电转换产生的电荷暂时累积在第二光电转换部341A和第三光电转换部343A中，然后传输至第二浮动扩散层FD

在本发明的摄像元件等中，在具有与第一电极分开布置着并且被设置成隔着绝缘层与氧化物半导体层相对的电荷累积用电极的情况下，当用光照射光电转换部并且光电转换部执行光电转换时，可以将电荷累积在氧化物半导体层中(在某些情况下，累积在氧化物半导体层和光电转换层中，或者累积在氧化物半导体层、氧化膜和光电转换层中)。因此，当开始曝光时，可以使电荷累积部完全耗尽以清除电荷。结果，可以抑制如下现象的发生：kTC噪声变大，随机噪声变得更严重，并且拍摄图像的质量下降。需要注意，在下面的说明中，在某些情况下可以将氧化物半导体层、或者氧化物半导体层和光电转换层、或者氧化物半导体层、氧化膜和光电转换层统称为“氧化物半导体层等”。

氧化物半导体层和氧化膜可以基于例如物理气相沉积法(PVD法)形成，具体可以基于例如溅射法形成。更具体地，可以例示如下溅射法：其中，例如，将平行板溅射装置、DC(直流)磁控溅射装置或RF(射频)溅射装置用作溅射装置，将氩(Ar)气用作处理气体，并且将所需的烧结体用作靶。可替代地，作为形成氧化膜的方法，可以例示原子层沉积法(ALD法)。然而，本发明不限于这些成膜方法。

在基于溅射法形成氧化物半导体层的情况下，通过控制氧气的引入量(氧气分压)，可使得控制氧化物半导体层的能级。具体地，当基于溅射法形成氧化物半导体层时，可以基于以下条件进行控制。

氧气分压＝(O

氧气分压优选在0.005至0.10的范围内。此外，可以以氧化物半导体层中的氧含量低于化学计量组成的氧含量的方式来构造本发明的摄像元件等。在此，可以基于氧含量来控制氧化物半导体层的能级，并且随着氧含量越低于化学计量组成的氧含量，也就是说，随着氧空位越多，能级越深。

本发明的摄像元件等的示例可以包括CCD(电荷耦合器件)型元件、CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器、CIS(接触式图像传感器：Contact Image Sensor)和CMD(电荷调制器件：Charge Modulation Device)型信号放大图像传感器。例如，根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置以及下面说明的第一构造和第二构造的固态摄像装置可以被包括在数码相机、摄录机、摄影机(cam coder)、安全摄像头、车载摄像头、智能手机摄像头、游戏用户界面摄像头或生物特征认证摄像头中。

实施例1

实施例1涉及本发明的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件和根据本发明的第二方面的固态摄像装置。图1示出了实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件(在下文中，称为“摄像元件”)的一部分的示意性截面图。需要注意，虽然图1示出了并列设置的两个摄像元件，但是图1中的示意性截面图类似于例如沿图11中的点划线截取的示意性截面图。另外，图2示出了实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的一个示意性局部截面图，图3和图4示出了实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的等效电路图，并且图5示出了实施例1的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图。此外，图6示意性地示出了在实施例1的摄像元件的操作期间的各个部分处的电位状态，图7A示出了用于说明图6中的各个部分的实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的等效电路图，并且图8示出了实施例1的固态摄像装置的概念图。需要注意，为了方便和简化图示，可以用附图标记13共同表示位于层间绝缘层81下方的各种摄像元件构成要素。

实施例1的摄像元件10包括光电转换部，该光电转换部包括相互层叠的第一电极21、光电转换层23A和第二电极22，并且在光电转换层23A的正下方，从光电转换层侧形成有氧化膜23B和氧化物半导体层23C。在此，在实施例1中，氧化物半导体层23C与第一电极21接触，氧化物半导体层23C与氧化膜23B彼此接触，并且氧化膜23B与光电转换层23A接触。

实施例1的层叠型摄像元件包括至少一个实施例1的摄像元件10。另外，实施例1的固态摄像装置包括多个实施例1的层叠型摄像元件10。例如，实施例1的固态摄像装置被包括在数码相机、摄录机、摄影机、安全摄像头、车载摄像头(车内摄像头)、智能手机摄像头、游戏用户界面摄像头或生物特征认证摄像头等中。

氧化物半导体层23C包括：与第一电极21接触的区域；与绝缘层82接触的区域，且在该区域下方，不存在电荷累积用电极24；以及与绝缘层82接触的区域，且在该区域下方，存在电荷累积用电极24。另外，光从第二电极22入射。氧化物半导体层23C的位于光电转换层侧的表面具有1.5nm以下的表面粗糙度Ra和2.5nm以下的均方根粗糙度Rq。另外，氧化物半导体层23C是非晶态的，并且具有1×10

氧化膜构成元素中的至少一部分不同于氧化物半导体层23C中包括的元素。当用E

E

优选地，

E

更优选地，

E

甚至更优选地，

E

此外，当用E

E

优选地，

E

更优选地，

E

甚至更优选地，

E

此外，优选还满足

E

图45示意性地示出了光电转换层23A、氧化膜23B和氧化物半导体层23C的层叠结构的各种能量值的关系。

氧化膜构成材料包括金属氧化物，并且氧化膜23B的厚度为一个原子层以上且1×10

[表1]

E

E

E

E

E

E

调查了在氧化物半导体层23C上形成氧化膜23B的效果。具体地，由氧化物半导体层和氧化膜的层叠结构构成了TFT(薄膜晶体管)的沟道形成区域，并且求出了V

在实施例1的摄像元件中，光电转换部从第二电极侧包括光电转换层、氧化膜和氧化物半导体层，也就是说，氧化膜形成在氧化物半导体层上。因此，在氧化物半导体层的前表面(光电转换层侧的表面)上或在该前表面附近不太容易发生氧空位。通常，氧化物半导体层的前表面是不稳定的。然而，通过如上所述的以氧化膜进行终结，可以使能量稳定化，并且能够减少氧化物半导体层的前表面上的氧空位。因此，可以减少氧化物半导体层内的阱和载流子，因此，不太容易发生氧化物半导体层的特性变动(例如，使用阈值电压进行评估的特性的变动)，从而可使得改善电荷累积和电荷传输效率的特性。另外，可以可靠地防止产生诸如电荷传输特性降低和拍摄图像的质量下降等的可能问题。此外，由于例如设置有氧化物半导体层，因此可以防止在电荷累积期间的再耦合，并且可以进一步提高累积于光电转换层中的电荷向第一电极的电荷传输效率。此外，光电转换层中产生的电荷可以被暂时保持，可以控制传输时序等，从而可以抑制暗电流的产生。

顺便提及，在氧化物半导体层23C中，在某些情况下可能残留诸如过剩氧或氧空位等的缺陷部位。在这种情况下，通过使用氢来对缺陷部位进行终结化处理，就可使得由缺陷部位引起的缺陷能级下降或变得无效。将氧化膜23B形成在氧化物半导体层23C上，并且进行氢终结化，调查了这一情形的效果。具体地，图47中的(A)示出了通过用氧化物半导体层23C和氧化膜23B的层叠结构构成TFT的沟道形成区域并调查氢终结化处理前的V

换句话说，氧化物半导体层23C的位于氧化膜23B和氧化物半导体层23C之间的界面附近的部分中的氢原子浓度的平均值Conc

Conc

另外或可替代地，假设：Conc

氧化膜23B可以包括隧道氧化膜。在此，隧道氧化膜可以包括从由SiO

可替代地，氧化膜23B可以具有隧道氧化膜和含有金属氧化物的膜的层叠结构。在这种情况下，可以以金属氧化物包括从由钽、钛、钒、铌、钨、锆、铪、钪、钇、镧、镓和镁组成的群组中选择的至少一种元素的方式来构造氧化膜23B，此外，可以以含有金属氧化物的膜的厚度为一个原子层以上且1×10

另外，在电荷是空穴的情况下，假设：E

E

优选地，

E

更优选地，

E

甚至更优选地，

E

此外，在这种情况下，假设E

E

优选地，

E

更优选地，

E

甚至更优选地，

E

另外，进一步更优选满足

E

下面，将整体上说明本发明的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件和根据本发明的第二方面的固态摄像装置，然后将详细说明实施例1中的摄像元件和固态摄像装置。在下面的说明中，将会说明施加给第一电极的电位高于施加给第二电极的电位的情况。然而，在施加给第一电极的电位低于施加给第二电极的电位的情况下，只要使施加给各种电极的电位之间的高低关系反转就足够了。下面的表2示出了在下面的说明中将会施加给各种电极的电位的附图标记。

[表2]

在本发明的摄像元件等中，针对于波长为400nm～660nm的光，氧化物半导体层的透光率优选为65％以上。另外，针对于波长为400nm～660nm的光，电荷累积用电极的透光率优选为65％以上。电荷累积用电极的薄层电阻值(sheet resistance value)优选为3×10Ω/□至1×10

本发明的摄像元件等还可以包括半导体基板，并且在该半导体基板上方可以设置有光电转换部。需要注意，第一电极、电荷累积用电极、第二电极和各种电极连接至下面说明的驱动电路。

位于光入射侧的第二电极可以由多个摄像元件共用。换句话说，除了在下面说明的根据本发明的包括上部电荷移动控制电极的摄像元件等的情况以外，第二电极可以是所谓的固体电极。光电转换层可以由多个摄像元件共用，换句话说，可以针对多个摄像元件形成一个光电转换层，或者可以针对各个摄像元件都设置有光电转换层。氧化物半导体层优选地针对各个摄像元件设置着，但是也可以由多个摄像元件共用。换句话说，例如，下面说明的电荷移动控制电极可以设置在摄像元件与摄像元件之间，以在多个摄像元件中形成共用的一个氧化物半导体层。在多个摄像元件中形成共用的一个氧化物半导体层的情况下，从保护氧化物半导体层的端部的角度来看，较佳的是，氧化物半导体层的端部至少被光电转换层覆盖。

此外，可以以第一电极在设置于绝缘层中的开口部内延伸并且连接至氧化物半导体层的方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等。可替代地，可以以氧化物半导体层在设置于绝缘层中的开口部内延伸并且连接至第一电极的方式来进行构造。在这种情况下，可以以如下方式来进行构造：

第一电极的顶表面的边缘被绝缘层覆盖，

第一电极在开口部的底表面上露出，并且

假设绝缘层的与第一电极的顶表面接触的表面是第一表面，并且假设绝缘层的与氧化物半导体层的面对电荷累积用电极的部分接触的表面是第二表面，则开口部的侧表面具有从第一表面朝着第二表面扩大的倾斜部。此外，具有从第一表面朝着第二表面扩大的倾斜部的开口部的侧表面位于电荷累积用电极侧。

此外，可以以如下方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等：

摄像元件等还包括控制部，该控制部设置在半导体基板中并且包括驱动电路，

第一电极和电荷累积用电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

满足V

需要注意，如上所述，可以将氧化物半导体层、或者氧化物半导体层和光电转换层、或者氧化物半导体层、氧化膜和光电转换层统称为“氧化物半导体层等”。

此外，可以以电荷移动控制电极形成在隔着绝缘层与光电转换层的位于相邻摄像元件之间的区域相对的区域中的方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等。需要注意，为了方便，可以将这种构造称为“根据本发明的包括下部电荷移动控制电极的摄像元件等”。可替代地，可以以代替第二电极，将电荷移动控制电极形成在光电转换层的位于相邻摄像元件之间的区域上的方式来进行构造。需要注意，为了方便，可以将这种构造称为“根据本发明的包括上部电荷移动控制电极的摄像元件等”。

在下面的说明中，为了方便，将“光电转换层的位于相邻摄像元件之间的区域”称为“光电转换层的区域-A”，并且为了方便，将“绝缘层的位于摄像元件之间的区域”称为“绝缘层的区域-A”。光电转换层的区域-A对应于绝缘层的区域-A。此外，为了方便，将“相邻摄像元件之间的区域”称为“区域-a”。

在根据本发明的包括下部电荷移动控制电极(下侧的电荷移动控制电极，或者说，以光电转换层为基准、位于光入射侧的相反侧的电荷移动控制电极)的摄像元件等中，下部电荷移动控制电极形成在隔着绝缘层与光电转换层的区域-A相对的区域中。换句话说，下部电荷移动控制电极形成在如下区域(区域-a)中的绝缘层的部分(绝缘层的区域-A)下方，该区域(区域-a)夹在构成相邻的摄像元件各者的电荷累积用电极与电荷累积用电极之间。下部电荷移动控制电极与电荷累积用电极分开布置着。可替代地，换句话说，下部电荷移动控制电极被设置成包围电荷累积用电极且与电荷累积用电极分开布置着，并且下部电荷移动控制电极被设置成隔着绝缘层与光电转换层的区域-A相对。

可以以如下方式来构造根据本发明的包括下部电荷移动控制电极的摄像元件等：

摄像元件等还包括：设置在半导体基板中并且包括驱动电路的控制部，

第一电极、第二电极、电荷累积用电极和下部电荷移动控制电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，满足

V

下部电荷移动控制电极可以与第一电极或电荷累积用电极形成于相同的水平面，或者形成于不同的水平面。

在根据本发明的包括上部电荷移动控制电极(上侧的电荷移动控制电极，或者说，以光电转换层为基准、位于光入射侧的电荷移动控制电极)的摄像元件等中，代替第二电极，可以将上部电荷移动控制电极形成在光电转换层的位于相邻摄像元件之间的区域上，并且上部电荷移动控制电极与第二电极分开布置着。换句话说：

[A]可以以针对每个摄像元件都设置有第二电极，上部电荷移动控制电极包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开布置着，并且上部电荷移动控制电极设置在光电转换层的区域-A上的方式来布置该构造，或者

[B]可以以针对每个摄像元件都设置有第二电极，上部电荷移动控制电极包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开布置着，并且电荷累积用电极的一部分存在于上部电荷移动控制电极下方的方式来布置该构造，或者

[C]可以以针对每个摄像元件都设置有第二电极，上部电荷移动控制电极包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开布置着，电荷累积用电极的一部分存在于上部电荷移动控制电极下方，并且下部电荷移动控制电极进一步形成在上部电荷移动控制电极下方的方式来布置该构造。将通过上部电荷移动控制电极和第二电极之间的耦合而产生的电位施加给光电转换层的位于上部电荷移动控制电极和第二电极之间的区域下方的区域。

另外，可以以如下方式来构造本发明的包括上部电荷移动控制电极的摄像元件等，该摄像元件等还包括：设置在半导体基板中并且包括驱动电路的控制部，

第一电极、第二电极、电荷累积用电极和上部电荷移动控制电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，满足

V

上部电荷移动控制电极可以与第二电极形成于相同的水平面。

此外，包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等还可以包括传输控制用电极(电荷传输电极)，该传输控制用电极设置在第一电极和电荷累积用电极之间且与第一电极和电荷累积用电极分开布置着，并且该传输控制用电极被设置成隔着绝缘层与氧化物半导体层相对。为了方便，可以将如此构造的本发明的摄像元件等称为“根据本发明的包括传输控制用电极的摄像元件等”。

可以以如下方式来构造根据本发明的包括传输控制用电极的摄像元件等：

摄像元件等还包括：设置在半导体基板中并且包括驱动电路的控制部，

第一电极、电荷累积用电极和传输控制用电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，第一电极的电位高于第二电极的电位，并且满足

V

此外，本发明的包括上述优选构造和布置的摄像元件等还可以包括电荷排出电极，该电荷排出电极连接至氧化物半导体层并且与第一电极和电荷累积用电极分开布置着。为了方便，可以将如此构造的本发明的摄像元件等称为“根据本发明的包括电荷排出电极的摄像元件等”。此外，可以以电荷排出电极被设置成包围第一电极和电荷累积用电极的方式(即，呈框架状)来构造根据本发明的包括电荷排出电极的摄像元件等。电荷排出电极可以由多个摄像元件共用(共同使用)。在这种情况下，可以以如下方式来布置该构造：

氧化物半导体层等在设置于绝缘层中的第二开口部内延伸，并且连接至电荷排出电极，

电荷排出电极的顶表面的边缘被绝缘层覆盖，

电荷排出电极在第二开口部的底表面上露出，并且

假设绝缘层的与电荷排出电极的顶表面接触的表面是第三表面，并且假设绝缘层的与氧化物半导体层的面对电荷累积用电极的部分接触的表面是第二表面，则第二开口部的侧表面具有从第三表面朝着第二表面扩大的倾斜部。

此外，可以以如下方式来构造根据本发明的包括电荷排出电极的摄像元件等：

摄像元件等还包括：设置在半导体基板中并且包括驱动电路的控制部，

第一电极、电荷累积用电极和电荷排出电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，第一电极的电位高于第二电极的电位，并且满足

V

此外，可以以电荷累积用电极包括多个电荷累积用电极区段的方式来构造本发明的摄像元件等的上述各种优选构造和布置。为了方便，可以将如此构造的本发明的摄像元件等称为“根据本发明的包括多个电荷累积用电极区段的摄像元件等”。电荷累积用电极区段的数目为两个以上就足够了。可以以如下方式来构造本发明的包括多个电荷累积用电极区段的摄像元件等：在将不同的电位分别施加给N个电荷累积用电极区段的情况下，

在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间内施加给离第一电极最近的电荷累积用电极区段(第一个光电转换部区段)的电位高于在电荷传输期间内施加给离第一电极最远的电荷累积用电极区段(第N个光电转换部区段)的电位，并且

在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间内施加给离第一电极最近的电荷累积用电极区段(第一个光电转换部区段)的电位低于在电荷传输期间内施加给离第一电极最远的电荷累积用电极区段(第N个光电转换部区段)的电位。

可以以如下方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等：

半导体基板设置有用于构成控制部的至少浮动扩散层和放大晶体管，并且

第一电极连接至浮动扩散层和放大晶体管的栅极部。在这种情况下，还可以以如下方式来构造摄像元件等：

半导体基板还设置有用于构成控制部的复位晶体管和选择晶体管，浮动扩散层连接至复位晶体管的一个源极/漏极区域，并且

放大晶体管的一个源极/漏极区域连接至选择晶体管的一个源极/漏极区域，并且选择晶体管的另一个源极/漏极区域连接至信号线。

此外，可以以电荷累积用电极的尺寸大于第一电极的尺寸的方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等。假设电荷累积用电极的面积为s

4≤s

但是本发明不限于此。

可替代地，包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等的变形例可以包括下面说明的第一构造至第六构造的摄像元件。换句话说，在包括上述各种优选构造和布置的第一构造至第六构造的摄像元件中，

光电转换部包括N(N≥2)个光电转换部区段，

氧化物半导体层等包括N个光电转换层区段，

绝缘层包括N个绝缘层区段，

在第一构造至第三构造的摄像元件中，电荷累积用电极包括N个电荷累积用电极区段，

在第四构造和第五构造的摄像元件中，电荷累积用电极包括N个彼此分开布置着的电荷累积用电极区段，

第n(n＝1，2，3，...N)个光电转换部区段包括第n个电荷累积用电极区段、第n个绝缘层区段和第n个光电转换层区段，并且

n值越大的光电转换部区段离第一电极越远。在此，“光电转换层区段”是指包括相互层叠的光电转换层、氧化膜和氧化物半导体层的区段。

在第一构造的摄像元件中，绝缘层区段的厚度从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐变化。另外，在第二构造的摄像元件中，光电转换部区段的厚度从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐变化。需要注意，在光电转换层区段中，可以通过在使氧化物半导体层的部分的厚度恒定的情况下改变光电转换层的部分的厚度来改变光电转换层区段的厚度，或者可以通过在使光电转换层的部分的厚度恒定的情况下改变氧化物半导体层的部分的厚度来改变光电转换层区段的厚度。可替代地，可以通过改变光电转换层的部分的厚度且改变氧化物半导体层的部分的厚度来改变光电转换层区段的厚度。此外，在第三构造的摄像元件中，在彼此相邻的光电转换部区段中，构成绝缘层区段的材料不同。另外，在第四构造的摄像元件中，在彼此相邻的光电转换部区段中，构成电荷累积用电极区段的材料不同。此外，在第五构造的摄像元件中，电荷累积用电极区段的面积从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐减小。面积可以连续减小或者呈阶梯状减小。

可替代地，在包括上述各种构造和布置的摄像元件等之中的第六构造的摄像元件中，假设电荷累积用电极、绝缘层、氧化物半导体层和光电转换层的层叠方向是Z方向，并且远离第一电极的方向是X方向，则沿YZ假想平面截取的层叠部分的截面面积依赖于与第一电极之间的距离而变化，该层叠部分包括相互层叠的电荷累积用电极、绝缘层、氧化物半导体层、氧化膜和光电转换层。该截面面积可以连续变化或者呈阶梯状变化。

在第一构造和第二构造的摄像元件中，连续设置有N个光电转换层区段，也连续设置有N个绝缘层区段，并且也连续设置有N个电荷累积用电极区段。在第三构造至第五构造的摄像元件中，连续设置有N个光电转换层区段。另外，在第四构造和第五构造的摄像元件中，连续设置有N个绝缘层区段，而在第三构造的摄像元件中，N个绝缘层区段被设置成对应于各个光电转换部区段。此外，在第四构造和第五构造的摄像元件中，在某些情况下，在第三构造的摄像元件中，N个电荷累积用电极区段被设置成对应于各个光电转换部区段。在第一构造至第六构造的摄像元件中，将相同的电位施加给所有的电荷累积用电极区段。可替代地，在第四构造和第五构造的摄像元件中，在某些情况下，在第三构造的摄像元件中，可以将不同的电位施加给N个电荷累积用电极区段中的各者。

在包括第一构造至第六构造的摄像元件的本发明的摄像元件等中，绝缘层区段具有规定的厚度，或者，光电转换层区段具有规定的厚度，或者，绝缘层区段包括不同的材料，或者，电荷累积用电极区段包括不同的材料，或者，电荷累积用电极区段具有规定的面积，或者，层叠部分具有规定的截面面积，因此，形成一种电荷传输梯度，从而可使得由光电转换产生的电荷更容易且更可靠地传输至第一电极。结果，可以防止发生残像或发生电荷传输残留。

在第一构造至第五构造的摄像元件中，n值越大的光电转换部区段离第一电极越远，并且光电转换部区段是否远离第一电极以X方向为基准来进行判定。另外，在第六构造的摄像元件中，远离第一电极的方向是X方向，并且按如下来定义“X方向”。具体地，布置有多个摄像元件或多个层叠型摄像元件的像素区域包括以二维阵列布置(换句话说，在X方向和Y方向上规则布置)的多个像素。在像素的平面形状为矩形形状的情况下，该矩形形状的离第一电极最近的边延伸的方向是Y方向，并且与Y方向正交的方向是X方向。可替代地，在像素的平面形状为任意形状的情况下，包括离第一电极最近的线段或曲线的总体方向是Y方向，并且与Y方向正交的方向是X方向。

关于第一构造至第六构造的摄像元件，将会说明第一电极的电位高于第二电极的电位的情况。这里，在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，只要使电位之间的高低关系反转就足够了。

在第一构造的摄像元件中，绝缘层区段的厚度从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐变化，并且绝缘层区段的厚度优选地逐渐增加，从而形成了一种电荷传输梯度。在电荷累积期间内，当建立了如V

在第二构造的摄像元件中，光电转换层区段的厚度从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐变化，并且光电转换层区段的厚度优选地逐渐增加，从而形成了一种电荷传输梯度。在电荷累积期间内，当建立了如V

在第三构造的摄像元件中，在相邻的光电转换部区段中，具有用于构成绝缘层区段的不同材料，以形成一种电荷传输梯度，并且优选地，从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段，用于构成绝缘层区段的材料具有逐渐减小的相对介电常数值。通过采用这种构造，在电荷累积期间内，当建立了如V

在第四构造的摄像元件中，在彼此相邻的光电转换部区段中，构成电荷累积用电极区段的材料不同，以形成一种电荷传输梯度，并且优选地，从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段，构成绝缘层区段的材料具有逐渐增大的功函数值。通过采用这种构造，可使得在不依赖于电压(电位)的正负符号的情况下形成有利于信号电荷传输的电位梯度。

在第五构造的摄像元件中，电荷累积用电极区段的面积从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐减小，从而形成了一种电荷传输梯度。因此，当在电荷累积期间内建立了如V

在第六构造的摄像元件中，层叠部分的截面面积依赖于与第一电极之间的距离而变化，从而形成了一种电荷传输梯度。具体地，在采用如下构造的情况下：层叠部分具有恒定的截面厚度和随着与第一电极之间的距离增大而减小的截面宽度，类似于第五构造的摄像元件，当在电荷累积期间内建立了如V

根据需要，可以将包括上述优选构造和布置的第一构造至第六构造的两种以上的摄像元件适当地组合在一起。

根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置的变形例可以是如下固态摄像装置，其包括：

多个第一构造至第六构造的摄像元件，其中

在摄像元件块中包括多个摄像元件，并且

第一电极由摄像元件块中包括的多个摄像元件共用。为了方便，将如此构造的固态摄像装置称为“第一构造的固态摄像装置”。可替代地，根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置的变形例可以是如下固态摄像装置，其包括：

多个第一构造至第六构造的摄像元件，或者多个具有第一构造至第六构造的摄像元件中的至少一个摄像元件的层叠型摄像元件，其中

在摄像元件块中包括多个摄像元件或多个层叠型摄像元件，并且

第一电极由摄像元件块中包括的多个摄像元件或多个层叠型摄像元件共用。为了方便，将如此构造的固态摄像装置称为“第二构造的固态摄像装置”。因此，在第一电极由摄像元件块中包括的多个摄像元件共用的情况下，可以简化布置有多个摄像元件的像素区域中的构造和结构，并且可以使该构造和结构微细化。

在第一构造和第二构造的固态摄像装置中，针对多个摄像元件(一个摄像元件块)设置一个浮动扩散层。在此，针对一个浮动扩散层设置着的多个摄像元件可以包括多个下面说明的第一类型摄像元件，或者可以包括至少一个第一类型摄像元件以及一个或两个以上的下面说明的第二类型摄像元件。通过适当地控制电荷传输期间的时序，多个摄像元件可以共用一个浮动扩散层。多个摄像元件联合操作并且作为摄像元件块连接至下面说明的驱动电路。换句话说，摄像元件块中包括的多个摄像元件连接至一个驱动电路。然而，也可以针对各个摄像元件来控制电荷累积用电极。另外，多个摄像元件可以共用一个接触孔部。可以以第一电极被设置成与各个摄像元件的电荷累积用电极相邻的方式来布置由多个摄像元件共用的第一电极与各个摄像元件的电荷累积用电极之间的布置关系。可替代地，第一电极可以被设置成与多个摄像元件中的一些摄像元件的电荷累积用电极相邻，并且可以被设置成不与多个摄像元件中的其余摄像元件的电荷累积用电极相邻。在这种情况下，电荷从多个摄像元件中的其余摄像元件至第一电极的移动是经由多个摄像元件中的一些摄像元件的移动。用于构成摄像元件的电荷累积用电极和用于构成摄像元件的电荷累积用电极之间的距离(为了方便，称为“距离A”)优选长于与第一电极相邻的摄像元件中的第一电极和电荷累积用电极之间的距离(为了方便，称为“距离B”)，以可使得电荷从各个摄像元件可靠地移动至第一电极。另外，对于离第一电极越远的摄像元件而言，距离A优选具有越大的值。需要注意，上面的说明不仅可以适用于第一构造和第二构造的固态摄像装置，而且还可以适用于根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置。

此外，可以以光从第二电极侧入射，并且遮光层形成得比第二电极更靠近光入射侧的方式来构造包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等。可替代地，可以以光从第二电极侧入射但光没有入射至第一电极(在某些情况下，第一电极和传输控制用电极)的方式来构造摄像元件等。在这种情况下，可以以遮光层形成比第二电极更靠近光入射侧且在第一电极(在某些情况下，第一电极和传输控制用电极)上方的方式来构造摄像元件等，或者说，以在电荷累积用电极和第二电极的上方设置芯片上微透镜、并且使入射至芯片上微透镜的光聚集在电荷累积用电极上的方式来构造。在此，遮光层可以设置在第二电极的光入射侧表面的上方或第二电极的光入射侧表面上。遮光层可以形成在第二电极中。构成遮光层的材料的示例包括铬(Cr)、铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)和不透光的树脂(例如，聚酰亚胺树脂)。

本发明的摄像元件等的具体示例包括：包括吸收蓝光(在425nm至495nm范围内的光)的光电转换层或光电转换部(为了方便，称为“第一类型蓝光光电转换层”或“第一类型蓝光光电转换部”)并且对蓝光敏感的摄像元件(为了方便，将该摄像元件称为“第一类型蓝光摄像元件”)；包括吸收绿光(在495nm至570nm范围内的光)的光电转换层或光电转换部(为了方便，称为“第一类型绿光光电转换层”或“第一类型绿光光电转换部”)并且对绿光敏感的摄像元件(为了方便，将该摄像元件称为“第一类型绿光摄像元件”)；以及包括吸收红光(在620nm至750nm范围内的光)的光电转换层或光电转换部(为了方便，称为“第一类型红光光电转换层”或“第一类型红光光电转换部”)并且对红光敏感的摄像元件(为了方便，将该摄像元件称为“第一类型红光摄像元件”)。另外，为了方便，将不包括电荷累积用电极且对蓝光敏感的已知摄像元件称为“第二类型蓝光摄像元件”；为了方便，将不包括电荷累积用电极且对绿光敏感的已知摄像元件称为“第二类型绿光摄像元件”；为了方便，将不包括电荷累积用电极且对红光敏感的已知摄像元件称为“第二类型红光摄像元件”；为了方便，将用于构成第二类型蓝光摄像元件的光电转换层或光电转换部称为“第二类型蓝光光电转换层”或“第二类型蓝光光电转换部”；为了方便，将用于构成第二类型绿光摄像元件的光电转换层或光电转换部称为“第二类型绿光光电转换层”或“第二类型绿光光电转换部”；而且为了方便，将用于构成第二类型红光摄像元件的光电转换层或光电转换部称为“第二类型红光光电转换层”或“第二类型红光光电转换部”。

本发明的层叠型摄像元件包括至少一个本发明的摄像元件等(光电转换元件)。具体地，层叠型摄像元件例如具有如下的构造或结构：

[A]第一类型蓝光光电转换部、第一类型绿光光电转换部和第一类型红光光电转换部在垂直方向上层叠，并且

第一类型蓝光摄像元件、第一类型绿光摄像元件和第一类型红光摄像元件的控制部分别设置在半导体基板上；

[B]第一类型蓝光光电转换部和第一类型绿光光电转换部在垂直方向上层叠，

在这两层的第一类型光电转换部下方，设置有第二类型红光光电转换部，并且

第一类型蓝光摄像元件、第一类型绿光摄像元件和第二类型红光摄像元件的控制部分别设置在半导体基板上；

[C]在第一类型绿光光电转换部下方，设置有第二类型蓝光光电转换部和第二类型红光光电转换部，并且

第一类型绿光摄像元件、第二类型蓝光摄像元件和第二类型红光摄像元件的控制部分别设置在半导体基板上；或者

[D]在第一类型蓝光光电转换部下方，设置有第二类型绿光光电转换部和第二类型红光光电转换部，并且

第一类型蓝光摄像元件、第二类型绿光摄像元件和第二类型红光摄像元件的控制部分别设置在半导体基板上。这些摄像元件的光电转换部优选在垂直方向上按照从光入射方向起蓝光光电转换部、绿光光电转换部和红光光电转换部的顺序布置，或者按照从光入射方向起绿光光电转换部、蓝光光电转换部和红光光电转换部的顺序布置。这是因为波长较短的光在入射表面侧被有效吸收。红光在三种颜色中具有最长的波长，因此，从光入射表面观察时，红光光电转换部优选位于最下层。这些摄像元件的层叠结构构成一个像素。另外，可以设置第一类型近红外光光电转换部(或红外光光电转换部)。在此，优选地，第一类型红外光光电转换部的光电转换层例如包括有机材料，并且设置在第一类型摄像元件的层叠结构的最下层中但在第二类型摄像元件上方。可替代地，可以在第一类型光电转换部下方设置第二类型近红外光光电转换部(或红外光光电转换部)。

在第一类型摄像元件中，例如，第一电极形成在设置于半导体基板上的层间绝缘层上。形成在半导体基板上的摄像元件可以是背面照明型或正面照明型。

在光电转换层包括有机材料的情况下，可以根据以下四个方面中的任一个方面来构造光电转换层。

(1)光电转换层包括p型有机半导体。

(2)光电转换层包括n型有机半导体。

(3)光电转换层包括p型有机半导体层/n型有机半导体层的层叠结构。光电转换层包括p型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)/n型有机半导体层的层叠结构。光电转换层包括p型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)的层叠结构。光电转换层包括n型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)的层叠结构。

(4)光电转换层包括p型有机半导体和n型有机半导体的混合物(体异质结构)。然而，可以任意改变层叠顺序。

p型有机半导体的示例可以包括萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、芘衍生物、苝衍生物、并四苯衍生物、并五苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、噻吩衍生物、噻吩并噻吩衍生物、苯并噻吩衍生物、苯并噻吩并苯并噻吩衍生物、三芳基胺衍生物、咔唑衍生物、苝衍生物、苉衍生物、

可替代地，构成对绿光进行光电转换的有机光电转换层的材料的示例可以包括罗丹明基颜料、部花青基颜料、喹吖啶酮衍生物和亚酞菁基颜料(亚酞菁衍生物)等。构成对蓝光进行光电转换的有机光电转换层的材料的示例可以包括香豆颜料、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)和部花青基颜料等。构成对红光进行光电转换的有机光电转换层的材料的示例可以包括酞菁基颜料和亚酞菁基颜料(亚酞菁衍生物)。

可替代地，光电转换层中包括的无机材料的示例可以包括：晶体硅，非晶硅，微晶硅，晶体硒，非晶硒，与黄铜矿基化合物对应的CIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe

根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置以及第一构造和第二构造的固态摄像装置可以用来构成单板式彩色固态摄像装置。

在包括层叠型摄像元件的根据本发明的第二方面的固态摄像装置中，与在包括拜耳布置的摄像元件的固态摄像装置中不同(也就是说，与使用彩色滤光片层将光分散为蓝光、绿光和红光的构造不同)，对具有多种波长的光敏感的摄像元件在同一像素内沿光入射方向层叠以形成一个像素，从而可使得提高灵敏度和单位体积的像素密度。另外，有机材料的高吸收系数使得有机光电转换层的膜厚小于现有的硅基光电转换层的膜厚，从而减轻了来自相邻像素的光泄漏并且放宽了对光入射角的限制。此外，现有的Si基摄像元件在三种颜色的像素之间执行插值处理以产生颜色信号，从而导致了伪色。然而，包括层叠型摄像元件的根据第二方面的固态摄像装置抑制了可能的伪色。有机光电转换层本身充当彩色滤光片层，使得在不布置彩色滤光片层的情况下能够实现分色。

另一方面，在根据本发明的第一方面的固态摄像装置中，通过使用彩色滤光片层，可使得放宽对蓝色、绿色和红色的光谱特性的要求，并且实现了高批量生产。除了拜耳布置之外，根据本发明的第一方面的固态摄像装置中的摄像元件的布置示例还包括行间布置、G条纹RB方格布置、G条纹RB全方格布置、格子互补颜色布置、条纹布置、倾斜条纹布置、原色色差布置、场色差顺序布置、帧色差顺序布置、MOS型布置、改进的MOS型布置、帧交错布置和场交错排列。在此，一个摄像元件形成一个像素(或子像素)。

作为彩色滤光片层(波长选择装置)，可以使用不仅透射红色、绿色和蓝色而且还可以透射诸如青色、品红色或黄色等特定波长的滤波器层。代替包括基于有机材料的彩色滤光片层，该有机材料包括诸如颜料或染料等有机化合物，彩色滤光片层可以包括光子晶体、应用等离子体的波长选择元件(包括具有格子状孔结构的导体薄膜的导体格子结构。参见例如日本专利特开第2008-177191号)、或包括诸如非晶硅等无机材料的薄膜。

布置有本发明的多个摄像元件等或本发明中的多个层叠型摄像元件的像素区域包括以二维阵列规则布置的多个像素。通常，像素区域包括：有效像素区域，在有效像素区域中，实际接收光并且将光光电转换为信号电荷，而且放大信号电荷并将放大后的信号电荷读出至驱动电路；和黑基准像素区域(也称为光学黑像素区域(OPB))，其用于输出与黑电平的基准对应的光学黑。黑基准像素区域通常布置在有效像素区域的外周部分中。

在包括上述各种优选构造和布置的摄像元件等中，照射光以在光电转换层中引起光电转换，从而导致空穴和电子之间的载流子分离。假设从中取出空穴的电极是正极，并且假设从中取出电子的电极是负极。在某些构造中，第一电极形成正极，而第二电极形成负极，相反，在其他构造中，第一电极形成负极，而第二电极形成正极。

第一电极、电荷累积用电极、传输控制用电极、电荷移动控制电极、电荷排出电极和第二电极可以包括透明导电材料。可以将第一电极、电荷累积用电极、传输控制用电极、电荷移动控制电极和电荷排出电极统称为“第一电极等”。可替代地，可以以在摄像元件等例如像拜耳布置一样设置在平面上的情况下，第二电极包括透明导电材料并且第一电极等包括金属材料的方式来构造本发明的摄像元件等，在这种情况下，具体地，以位于光入射侧的第二电极包括透明导电材料，并且第一电极等包括例如Al-Nd(铝和钕的合金)或ASC(铝、钐和铜的合金)的方式来构造。可以将包括透明导电材料的电极称为“透明电极”。在此，透明导电材料的带隙能量较佳地为2.5eV以上，优选为3.1eV以上。透明电极中包括的透明导电材料的示例包括具有导电性的金属氧化物，并且透明电极中包括的透明导电材料的具体示例包括：氧化铟；氧化铟锡(ITO，其包括Sn掺杂的In

可替代地，在不需要透明性的情况下，具有作为取出电子的电极的功能的负极中包括的导电材料优选具有低的功函数(例如，

作为第一电极等和第二电极(负极或正极)的成膜方法，可以使用干式工艺或湿式工艺。干式工艺的示例可以包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。使用PVD的成膜方法的示例包括使用电阻加热或高频加热的真空沉积、EB(电子束)沉积、各种溅射法(磁控溅射法、RF-DC耦合偏置溅射法、ECR溅射法、对靶溅射法和高频溅射法)、离子镀法、激光烧蚀法、分子束外延法和激光转印法等。另外，CVD的示例包括等离子体CVD、热CVD、有机金属(MO)CVD和光学CVD等。另一方面，湿式工艺的示例包括电镀法、化学镀法、旋涂法、喷墨法、喷涂法、冲压法、微接触印刷法、柔性版印刷法、胶版印刷法、凹版印刷法和浸渍法等。图案化方法的示例包括诸如阴影掩膜(shadow masking)、激光转印和光刻等化学蚀刻以及使用紫外线或激光的物理蚀刻等。作为用于第一电极等和第二电极的平坦化技术，可以使用激光平坦化方法、回流法和CMP(化学机械研磨)等。

构成绝缘层的材料的示例不仅包括以氧化硅基材料、氮化硅(SiN

用于构成控制部的浮动扩散层、放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管的构造和结构可以类似于现有的浮动扩散层、放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管的构造和结构。驱动电路还可以具有众所周知的构造和众所周知的结构。

第一电极连接至浮动扩散层和放大晶体管的栅极部。形成接触孔部以将第一电极连接至浮动扩散层和放大晶体管的栅极部就足够了。构成接触孔部的材料的示例包括掺杂有杂质的多晶硅、诸如钨、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiN、TiNW、WSi

可以在氧化物半导体层和第一电极之间设置第一载流子阻挡层，并且可以在有机光电转换层和第二电极之间设置第二载流子阻挡层。此外，可以在第一载流子阻挡层和第一电极之间设置第一电子注入层，并且可以在第二载流子阻挡层和第二电极之间设置第二电子注入层。例如，构成电子注入层的材料的示例可以包括：诸如锂(Li)、钠(Na)和钾(K)等碱金属；碱金属的氟化物和氧化物；诸如镁(Mg)和钙(Ca)等碱土金属；以及碱土金属的氟化物和氧化物。

各种有机层的成膜方法的示例包括干式成膜方法和湿式成膜方法。干式成膜方法的示例包括使用电阻加热、高频加热或电子束加热的真空沉积，闪蒸沉积，等离子体沉积，EB沉积，各种溅射法(双极溅射法、直流溅射法、直流磁控溅射法、高频溅射法、磁控溅射法、RF-DC耦合偏置溅射法、ECR溅射法、对靶溅射法、高频溅射法和离子束溅射法)，DC(直流)法，RF法，多负极法，活化反应法，电解沉积，诸如高频离子镀法和反应离子镀法等各种离子镀法，激光烧蚀法，分子束外延法，激光转印法和分子束外延法(MBE法)。另外，CVD的示例包括等离子体CVD、热CVD、MOCVD和光学CVD。另一方面，湿式工艺的具体示例包括旋涂法；浸渍法；铸造法；微接触印刷法；滴铸法；诸如丝网印刷法、喷墨印刷法、胶版印刷法、凹版印刷法和柔性版印刷法等各种印刷方法；冲压法；喷涂法；以及诸如气刀涂布法、刮刀涂布机法、棒涂法、刀式涂布法、挤压涂布法、逆辊涂布法、转印辊涂布法、凹版涂布法、吻涂法、铸涂法、喷涂法、狭缝孔涂布法和压延涂布法等各种涂布法。用于涂布方法的溶剂的示例包括无极性或低极性的有机溶剂，诸如甲苯、氯仿、己烷和乙醇。图案化方法的示例包括诸如阴影掩膜、激光转印和光刻等化学蚀刻以及使用紫外线或激光的物理蚀刻等。作为用于各种有机层的平坦化技术，可以使用激光平坦化方法或回流方法。

如上所述，摄像元件或固态摄像装置可以根据需要设置有芯片上微透镜或遮光层，并且设置有用于驱动摄像元件的驱动电路和配线。根据需要，可以设置用于控制光在摄像元件上的入射的快门，或者可以根据固态摄像装置的目的设置光学截止滤波器。

另外，可以以在一个本发明的摄像元件等上方设置有一个芯片上微透镜的方式来构造第一构造和第二构造的固态摄像装置，或者以摄像元件块包括两个本发明的摄像元件等、且在该摄像元件块的上方设置有一个芯片上微透镜的方式来构造。

例如，在固态摄像装置和读出集成电路(ROIC)层叠的情况下，通过将设置有读出集成电路和包括铜(Cu)的连接部的驱动基板与设置有连接部的摄像元件上下放置以使连接部彼此接触，然后接合连接部，可以实现层叠，或者可以使用焊料凸块将连接部接合。

另外，用于驱动根据本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置的驱动方法可以是重复以下步骤的固态摄像装置的驱动方法：

在所有的摄像元件中，同时地一面将电荷累积在氧化物半导体层中(或氧化物半导体层和光电转换层中)，一面将第一电极中的电荷排出到系统外部，然后，

在所有的摄像元件中，同时地将累积在氧化物半导体层中(或氧化物半导体层和光电转换层中)的电荷传输至第一电极，在传输完成之后，顺序地在各个摄像元件中读出传输至第一电极的电荷。

在固态摄像装置的这种驱动方法中，各个摄像元件具有如下结构：其中，从第二电极侧入射的光不进入第一电极，并且在所有的摄像元件中，同时地一面将电荷累积在氧化物半导体层等中，一面将第一电极中的电荷排出到系统外部，从而可使得在所有的摄像元件中同时可靠地复位第一电极。然后，在所有的摄像元件中，同时地将累积在氧化物半导体层等中的电荷传输至第一电极，在传输完成之后，顺序地在各个摄像元件中读出传输至第一电极的电荷。因此，可以容易地实现所谓的全局快门功能。

下面将详细描述实施例1的摄像元件和固态摄像装置。

实施例1的摄像元件10还包括半导体基板(更具体地，硅半导体层)70，并且在半导体基板70上方设置有光电转换部。另外，摄像元件10还包括控制部，该控制部设置在半导体基板70上并且包括驱动电路，第一电极21和第二电极22连接至该驱动电路。在此，假设半导体基板70的光入射表面面向上方，而假设半导体基板70的相反侧面向下方。在半导体基板70下方设置有包括多条配线的配线层62。

半导体基板70设置有用于构成控制部的至少浮动扩散层FD

具体地，实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件是背面照明型的摄像元件和层叠型摄像元件，并且具有包括相互层叠的三个摄像元件的结构。这三个摄像元件包括：包括吸收绿光的第一类型绿光光电转换层并且对绿光敏感的实施例1中的第一类型绿光摄像元件(在下文中，称为“第一摄像元件”)；包括吸收蓝光的第二类型蓝光光电转换层并且对蓝光敏感的现有的第二类型蓝光摄像元件(在下文中，称为“第二摄像元件”)；以及包括吸收红光的第二类型红光光电转换层并且对红光敏感的现有的第二类型红光摄像元件(在下文中，称为“第三摄像元件”)。在此，红光摄像元件(第三摄像元件)12和蓝光摄像元件(第二摄像元件)11设置在半导体基板70中，并且第二摄像元件11相对于第三摄像元件12位于光入射侧。另外，绿光摄像元件(第一摄像元件10)设置在蓝光摄像元件(第二摄像元件11)的上方。第一摄像元件10、第二摄像元件11和第三摄像元件12的层叠结构形成一个像素。没有设置彩色滤光片层。

在第一摄像元件10中，第一电极21和电荷累积用电极24形成在层间绝缘层81上并且相互分开布置着。层间绝缘层81和电荷累积用电极24被绝缘层82覆盖。氧化物半导体层23C、氧化膜23B和光电转换层23A形成在绝缘层82上，并且第二电极22形成在光电转换层23A上。包括第二电极22的整个表面设置有保护材料层83，并且在保护材料层83上设置有芯片上微透镜90。没有设置彩色滤光片层。第一电极21、电荷累积用电极24和第二电极22分别包括例如含有ITO(功函数：约4.4eV)的透明电极。氧化物半导体层23C和氧化膜23B包括上述材料，并且光电转换层23A包括如下层：该层包括至少对绿光敏感的众所周知的有机光电转换材料(例如，罗丹明基颜料、部花青基颜料、诸如喹吖啶酮等有机材料)。层间绝缘层81、绝缘层82和保护材料层83包括众所周知的绝缘材料(例如，SiO

电荷累积用电极24连接至驱动电路。具体地，电荷累积用电极24经由设置在层间绝缘层81中的连接孔66、焊盘部64和配线V

电荷累积用电极24的尺寸大于第一电极21的尺寸。假设s

但这不是限制性的。此外，在实施例1中，例如，设定

s

但这不是限制性的。

在半导体基板70的第一表面(前表面)70A一侧形成有元件隔离区71，并且在半导体基板70的第一表面70A上形成有绝缘材料层72。此外，在半导体基板70的第一表面侧，设置有摄像元件10的用于构成控制部的复位晶体管TR1

复位晶体管TR1

第一电极21经由设置在层间绝缘层81中的连接孔65和焊盘部63、形成在半导体基板70和层间绝缘层76中的接触孔部61、以及形成在层间绝缘层76中的配线层62连接至复位晶体管TR1

放大晶体管TR1

选择晶体管TR1

第二摄像元件11包括设置在半导体基板70中的n型半导体区域41作为光电转换层。包括纵型晶体管的传输晶体管TR2

在第二摄像元件11中，第二摄像元件11的用于构成控制部的复位晶体管TR2

复位晶体管TR2

放大晶体管TR2

选择晶体管TR2

第三摄像元件12包括设置在半导体基板70中的n型半导体区域43作为光电转换层。传输晶体管TR3

在第三摄像元件12中，在半导体基板70的第一表面侧还设置有第三摄像元件12的用于构成控制部的复位晶体管TR3

复位晶体管TR3

放大晶体管TR3

选择晶体管TR3

复位线RST

在n型半导体区域43和半导体基板70的前表面70A之间设置有p

HfO

现在，参考图6和图7A，将会说明根据实施例1的包括电荷累积用电极的层叠型摄像元件(第一摄像元件10)的操作。实施例1的摄像元件设置在半导体基板70中，并且还包括具有驱动电路的控制部，并且第一电极21、第二电极22和电荷累积用电极24连接至该驱动电路。在此，第一电极21的电位高于第二电极22的电位。具体地，第一电极21具有正电位，而第二电极22具有负电位，并且通过光电转换层23A中的光电转换产生的电荷例如被读出至浮动扩散层。类似地，这适用于其他实施例。需要注意，在第一电极21具有负电位而第二电极22具有正电位，并且通过光电转换部中的光电转换产生的空穴被读出至浮动扩散层的构造中，使下面说明的电位的高低关系反转就足够了。

在图6以及下面说明的实施例5的图21和图22中使用的附图标记如下。

P

P

P

FD...第一浮动扩散层FD

V

V

RST...复位晶体管TR1

V

VSL

TR1

TR1

TR1

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷累积期间的随后阶段的期间内，执行复位操作。这复位了第一浮动扩散层FD

在复位操作完成之后，读出电荷。具体地，在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

如上所述，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。

在将电子读出至第一浮动扩散层FD

如上所述，在实施例1中，设置有与第一电极分开布置着并且被设置成隔着绝缘层与光电转换层相对的电荷累积用电极。因此，当用光照射光电转换层并且在光电转换层中引起光电转换时，由氧化物半导体层等、绝缘层和电荷累积用电极形成一种电容器，从而可使得电荷累积在氧化物半导体层等中。因此，当开始曝光时，可以使电荷累积部完全耗尽，使得能够清除电荷。这可使得能够抑制如下的可能现象：其中，kTC噪声变大，随机噪声恶化，并且拍摄图像的质量下降。另外，所有像素都可以同时复位，从而可使得能够提供所谓的全局快门功能。

图8示出了实施例1的固态摄像装置的概念图。实施例1的固态摄像装置100包括摄像区域111以及用作摄像区域111的驱动电路(外围电路)的垂直驱动电路112、列信号处理电路113、水平驱动电路114、输出电路115和驱动控制电路116等，在摄像区域111中，层叠型摄像元件101以二维阵列布置。这些电路可以包括众所周知的电路，并且不用说，可以包括其他电路构造(例如，在现有的CCD摄像装置和CMOS摄像装置中使用的各种电路)。在图8中，层叠型摄像元件的附图标记“101”仅在一行中示出。

驱动控制电路116基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟而产生时钟信号和控制信号，该时钟信号和控制信号用作垂直驱动电路112、列信号处理电路113和水平驱动电路114的操作的基准。产生的时钟信号和控制信号被输入至垂直驱动电路112、列信号处理电路113和水平驱动电路114。

垂直驱动电路112例如包括移位寄存器，以在垂直方向上以行为单位选择并扫描摄像区域111中的各个层叠型摄像元件101。基于根据在各个层叠型摄像元件101中接收的光量而产生的电流(信号)的像素信号(图像信号)经由信号线(数据输出线)117和VSL被传输至列信号处理电路113。

列信号处理电路113例如针对层叠型摄像元件101的各列设置，并且将来自黑色基准像素(尽管未示出，但是其形成在有效像素区域的周围)的信号用于各个摄像元件，以对从一行的层叠型摄像元件101输出的图像信号执行诸如噪声消除和信号放大等信号处理。水平选择开关(未示出)在列信号处理电路113的输出级和水平信号线118之间连接至该输出级。

水平驱动电路114例如包括移位寄存器，并且顺序输出水平扫描脉冲以顺序选择列信号处理电路113，并且各个列信号处理电路113将信号输出至水平信号线118。

输出电路115对从列信号处理电路113经由水平信号线118顺序馈送的信号执行信号处理，并输出结果信号。

如示出了实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件的变形例的等效电路图的图9所示，并且如示出了第一电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图的图10所示，复位晶体管TR1

例如，可以通过以下方法来制造实施例1的摄像元件和层叠型摄像元件。具体地，首先，制备SOI基板。然后，基于外延生长方法在SOI基板的前表面上形成第一硅层，并且在第一硅层上形成p

另外，尽管未示出，但是绝缘层82可以具有绝缘底层和绝缘覆盖层的两层构造。具体地，至少在电荷累积用电极24上和在电荷累积用电极24与第一电极21之间的区域中形成绝缘底层(更具体地，在包括电荷累积用电极24的层间绝缘层81上形成绝缘底层)就足够了，并且在对绝缘底层执行平坦化处理之后，在绝缘底层和电荷累积用电极24上形成绝缘覆盖层就足够了。因此，能够可靠地实现绝缘层82的平坦化。然后，在如此获得的绝缘层82中将连接部67开口就足够了。

图11是示出了实施例1的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极的另一变形例的示意性布局图，在该示例中，在四个摄像元件中，一个共同的第一电极21被设置成对应于四个电荷累积用电极24。

实施例2

实施例2是实施例1的变形。在实施例1中，氧化膜23B包括例如厚度为10nm的诸如TiO

通过将Si添加至包括TiO

实施例3

实施例3是实施例1和2的变形。图12的示意性局部截面图所示的实施例3的摄像元件和层叠型摄像元件是正面照明型的摄像元件和层叠型摄像元件，并且具有三个摄像元件层叠的结构。这三个摄像元件包括：包括吸收绿光的第一类型绿光光电转换层并且对绿光敏感的实施例1和2中的第一类型绿光摄像元件(第一摄像元件10)；包括吸收蓝光的第二类型蓝光光电转换层并且对蓝光敏感的现有的第二类型蓝光摄像元件(第二摄像元件11)；以及包括吸收红光的第二类型红光光电转换层并且对红光敏感的现有的第二类型红光摄像元件(第三摄像元件12)。在此，红光摄像元件(第三摄像元件12)和蓝光摄像元件(第二摄像元件11)设置在半导体基板70中，并且第二摄像元件11相对于第三摄像元件12位于光入射侧。另外，绿光摄像元件(第一摄像元件10)设置在蓝光摄像元件(第二摄像元件11)上方。

图17、图24、图39、图40、图41和图42用附图标记23共同示出了氧化膜23B和氧化物半导体层23C，并且图26、图32、图33A、图33B、图36A和图36B将光电转换层23A、氧化膜23B和氧化物半导体层23C共同示出为“光电转换层叠体23”。

类似于实施例1，半导体基板70的前表面70A侧设置有用于构成控制部的各种晶体管。这些晶体管可以具有与实施例1中所述的构造和结构基本类似的构造和结构。另外，半导体基板70设置有第二摄像元件11和第三摄像元件12，并且这些摄像元件也可以具有与实施例1中所述的第二摄像元件11和第三摄像元件12的构造和结构基本类似的构造和结构。

层间绝缘层81形成在半导体基板70的前表面70A上方，并且类似于实施例1和2的摄像元件，第一电极21、氧化物半导体层23C、氧化膜23B、光电转换层23A、第二电极22和电荷累积用电极24等设置在层间绝缘层81上方。

以此方式，实施例3的摄像元件和层叠型摄像元件可以具有与实施例1和2的摄像元件和层叠型摄像元件的构造和结构类似的构造和结构，除了实施例3的摄像元件和层叠型摄像元件是正面照明型，因此，省略了实施例3的摄像元件和层叠型摄像元件的构造和结构的详细描述。

实施例4

实施例4是实施例1至3的变形。

图13的示意性局部截面图所示的实施例4的摄像元件和层叠型摄像元件是背面照明型，并且具有第一类型的根据实施例1的第一摄像元件10和第二类型的第三摄像元件12这两个摄像元件层叠的结构。另外，图14的示意性局部截面图所示的实施例4的摄像元件和层叠型摄像元件的变形例是正面照明型，并且具有第一类型的根据实施例1的第一摄像元件10和第二类型的第三摄像元件12这两个摄像元件层叠的结构。在此，第一摄像元件10吸收原色的光，并且第三摄像元件吸收互补色的光。可替代地，第一摄像元件10吸收白光，并且第三摄像元件吸收红外光。

图15的示意性局部截面图所示的实施例4的摄像元件和层叠型摄像元件的变形例是背面照明型，并且包括第一类型的根据实施例1的第一摄像元件10。另外，图16的示意性局部截面图所示的实施例4的摄像元件和层叠型摄像元件的变形例是正面照明型，并且包括第一类型的根据实施例1的第一摄像元件10。在此，第一摄像元件10包括三种摄像元件，这三种摄像元件包括吸收红光的摄像元件(红光摄像元件)、吸收绿光的摄像元件(绿光摄像元件)和吸收蓝光的摄像元件(蓝光摄像元件)。此外，在根据本发明的第一方面的固态摄像装置中包括多个这些摄像元件。多个这些摄像元件的布置可以是拜耳布置。

代替设置一个第一类型的根据实施例1的摄像元件，层叠两个第一类型的根据实施例1的摄像元件(也就是说，层叠两个光电转换部，并且半导体基板设置有用于这两个光电转换部的控制部)，或者可以层叠三个第一类型的根据实施例1的摄像元件(也就是说，层叠三个光电转换部，并且半导体基板设置有用于这三个光电转换部的控制部)。下表示出了第一类型摄像元件和第二类型摄像元件的层叠结构的示例。

实施例5

实施例5是实施例1至4的变形，并且涉及本发明的包括传输控制用电极(电荷传输电极)的摄像元件等。图17示出了实施例5的摄像元件和层叠型摄像元件的一部分的示意性局部截面图。图18和图19示出了实施例5的摄像元件和层叠型摄像元件的等效电路图。图20示出了实施例5的用于构成摄像元件的第一电极、传输控制用电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的布局图。图21和图22示意性地示出了在实施例5的摄像元件的操作期间的各个部分处的电位状态。图7B示出了用于说明实施例5的摄像元件的各个部分的等效电路图。

实施例5的摄像元件和层叠型摄像元件还包括传输控制用电极(电荷传输电极)25，该传输控制用电极25以与第一电极21和电荷累积用电极24分开布置着的方式设置在第一电极21和电荷累积用电极24之间，并且该传输控制用电极25被设置成隔着绝缘层82与氧化物半导体层23C相对。传输控制用电极25经由设置在层间绝缘层81中的连接孔68B、焊盘部68A和配线V

参考图21和图22，下面将会说明实施例5的摄像元件(第一摄像元件10)的操作。需要注意，具体地，图21和图22彼此的不同之处在于，施加给电荷累积用电极24的电位的值和点P

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷累积期间的随后阶段的期间内，执行复位操作。这复位了第一浮动扩散层FD

在复位操作完成之后，读出电荷。具体地，在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

如上所述，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。

在将电子读出至第一浮动扩散层FD

如示出了用于构成实施例5的摄像元件的变形例的第一电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图的图23所示，复位晶体管TR1

另外，可以设置多个传输控制用电极，并且可以从离第一电极最近21的位置朝着电荷累积用电极24布置该多个传输控制用电极。

实施例6

实施例6是实施例1至5的变形，并且涉及根据本发明的包括电荷排出电极的摄像元件等。图24示出了实施例6的摄像元件的一部分的示意性局部截面图，并且图25示出了实施例6的摄像元件中的具有电荷累积用电极的光电转换部中所包括的第一电极、电荷累积用电极和电荷排出电极的布局图。

实施例6的摄像元件还包括电荷排出电极26，该电荷排出电极26经由连接部69连接至氧化物半导体层23C，并且与第一电极21和电荷累积用电极24分开布置着。在此，电荷排出电极26被设置成包围第一电极21和电荷累积用电极24(即，呈框架状)。电荷排出电极26连接至用于构成驱动电路的像素驱动电路。氧化物半导体层23C和氧化膜23B延伸穿过连接部69。具体地，氧化物半导体层23C和氧化膜23B在设置于绝缘层82中的第二开口部85内延伸，并且连接至电荷排出电极26。电荷排出电极26由多个摄像元件共用(是共同的)。可以在第二开口部85的侧表面上形成向上扩大的倾斜部。电荷排出电极26可以例如用于光电转换部中的浮动扩散或者用作光电转换部的溢流口。

在实施例6中，在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷累积期间的随后阶段的期间内，执行复位操作。这复位了第一浮动扩散层FD

在复位操作完成之后，读出电荷。具体地，在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

如上所述，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。

在将电子读出至第一浮动扩散层FD

在实施例6中，经由电荷排出电极26将所谓的溢流电子传输至驱动电路，从而可以防止从相邻像素到电荷累积部的泄漏，并且可以抑制可能的起霜。这可使得改善摄像元件的摄像性能。

实施例7

实施例7是实施例1至6的变形，并且涉及本发明的包括电荷移动控制电极的摄像元件等，特别是涉及本发明的包括下部电荷移动控制电极(下侧的电荷移动控制电极)的摄像元件等。图26示出了实施例7的摄像元件的一部分的示意性局部截面图。图27示出了实施例7的用于构成摄像元件的第一电极和电荷累积用电极以及用于构成控制部的晶体管的示意性布局图。图28和图29是实施例7的摄像元件中的具有电荷累积用电极的光电转换部中所包括的第一电极、电荷累积用电极和下部电荷移动控制电极的示意性布局图。

在实施例7的摄像元件中，下部电荷移动控制电极27形成在隔着绝缘层82与光电转换层叠体23的位于相邻摄像元件之间的区域(光电转换层的区域-A)23

在实施例7的摄像元件中，当光入射至光电转换层23A以在光电转换层23A中引起光电转换时，因为施加给光电转换层23A的面对电荷累积用电极24的部分的电位具有比施加给光电转换层23A的区域-A的电位更大的绝对值，所以由光电转换产生的电荷被强烈地吸引至氧化物半导体层23C的面对电荷累积用电极24的部分。这可使得抑制由光电转换产生的电荷流动到相邻的摄像元件中，从而防止了拍摄的视频(图像)的质量下降。可替代地，下部电荷移动控制电极27形成在隔着绝缘层与光电转换层23A的区域-A相对的区域中，从而可使得能够控制位于下部电荷移动控制电极27上方的光电转换层23A的区域-A的电场和电位。结果，下部电荷移动控制电极27可使得能够抑制由光电转换产生的电荷流动到相邻的摄像元件中，从而防止了拍摄的视频(图像)的质量下降。

在图28和图29所示的示例中，下部电荷移动控制电极27形成在夹在电荷累积用电极24和电荷累积用电极24之间的区域(区域-a)中的绝缘层82的部分82

在图31B所示的示例中，在四个摄像元件中，一个第一电极21被设置成对应于四个电荷累积用电极24。下部电荷移动控制电极27形成在绝缘层82的由四个电荷累积用电极24包围的区域中的部分下方。此外，电荷排出电极26形成在绝缘层82的由四个电荷累积用电极24包围的区域中的部分下方。如上所述，电荷排出电极26可以例如用于光电转换部中的浮动扩散或者用作光电转换部的溢流口。

实施例8

实施例8是实施例1至7的变形例，并且涉及根据本发明的包括上部电荷移动控制电极(上侧的电荷移动控制电极)的摄像元件等。图32示出了实施例8的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的一部分的示意性截面图，并且图34和图35示出了实施例8的摄像元件(2×2摄像元件)的一部分的平面图。在实施例8的摄像元件中，代替第二电极22，上部电荷移动控制电极28形成在光电转换层叠体23的位于相邻摄像元件之间的区域23

另外，如示出了实施例8的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的一部分的示意性截面图的图33A所示，可以将第二电极22分割为多个，并且可以将不同的电位施加给各个第二电极22。此外，如图33B所示，上部电荷移动控制电极28可以设置在由分割产生的多个第二电极22之间。

在图34所示的示例中，在一个摄像元件中，一个电荷累积用电极24被设置成对应于一个第一电极21。另一方面，在图35所示的变形例中，在两个摄像元件中，一个共同的第一电极21被设置成对应于两个电荷累积用电极24。图32所示的实施例8的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的一部分的示意性截面图对应于图35。

在实施例8中，位于光入射侧的各个第二电极22由在图34的纸面的横向方向上布置的摄像元件共用，并且由在图34的纸面的垂直方向上布置的一对摄像元件共用。另外，各个上部电荷移动控制电极28由在图34的纸面的横向方向上布置的摄像元件共用，并且由在图34的纸面的垂直方向上布置的一对摄像元件共用。通过在光电转换层叠体23上形成包括在第二电极22和上部电荷移动控制电极28中的材料层，然后对该材料层进行图案化，可以获得第二电极22和上部电荷移动控制电极28。第二电极22和上部电荷移动控制电极28分别连接至各自的配线(未示出)，这些配线连接至驱动电路。连接至第二电极22的各条配线由多个摄像元件共用。连接至上部电荷移动控制电极28的各条配线也由多个摄像元件共用。

在实施例8的摄像元件中，在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

V

在实施例8的摄像元件中，如上所述，代替第二电极，电荷移动控制电极形成在光电转换层的位于相邻摄像元件之间的区域上。因此，电荷移动控制电极可以抑制由光电转换产生的电荷流动到相邻的摄像元件中，从而防止了拍摄的视频(图像)的质量下降。

图36A示出了实施例8的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的变形例的一部分的示意性截面图，并且图37A和图37B示出了摄像元件的一部分的示意性平面图。在该变形例中，第二电极22针对各个摄像元件设置，上部电荷移动控制电极28包围第二电极22的至少一部分并且与第二电极22分开布置着，并且电荷累积用电极24的一部分存在于上部电荷移动控制电极28的下方。第二电极22设置在电荷累积用电极24的下方，并且尺寸小于电荷累积用电极24。

图36B示出了实施例8的摄像元件(并列设置的两个摄像元件)的变形例的一部分的示意性截面图，并且图38A和图38B示出了摄像元件的一部分的示意性平面图。在该变形例中，第二电极22针对各个摄像元件设置，而且上部电荷移动控制电极28包围第二电极22的至少一部分并且与第二电极22分开布置着。电荷累积用电极24的一部分存在于上部电荷移动控制电极28的下方，并且下部电荷移动控制电极(下侧的电荷移动控制电极)27进一步设置在上部电荷移动控制电极(上侧的电荷移动控制电极)28的下方。该第二电极22的尺寸小于图36A所示的变形例中的第二电极22的尺寸。具体地，该第二电极22的面对上部电荷移动控制电极28的区域比图36A所示的变形例中的第二电极22的面对上部电荷移动控制电极28的区域更靠近第一电极21。电荷累积用电极24被下部电荷移动控制电极27包围。

已经基于优选实施例描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。在实施例中描述的用于摄像元件、层叠型摄像元件和固态摄像装置的结构和构造、制造条件、制造方法和材料是说明性的，并且可以适当地改变。实施例的摄像元件可以适当地组合。本发明的摄像元件的构造和结构可以应用于发光元件，例如有机EL元件，并且可以应用于薄膜晶体管的沟道形成区域。

如上所述，浮动扩散层FD

另外，如图39所示，例如，在实施例1中描述的摄像元件和层叠型摄像元件的变形例中，可以以光从第二电极22侧入射，并且遮光层92形成得比第二电极22更靠近光入射侧的方式来构造摄像元件和层叠型摄像元件。需要注意，可以使相对于光电转换层设置在光入射侧的各种配线充当遮光层。

需要注意，在图39所示的示例中，遮光层15形成在第二电极22的上方，也就是说，遮光层15形成得比第二电极22更靠近光入射侧，并且在第一电极21的上方，但是如图40所示，遮光层15可以设置在第二电极22的光入射侧表面上。另外，如图41所示，遮光层15可以形成在第二电极22中。

可替代地，可以以光从第二电极22侧入射并且光不入射至第一电极21的方式来布置结构。具体地，如图39所示，遮光层15形成得比第二电极22更靠近光入射侧，并且在第一电极21上方。可替代地，如图43所示，可以以芯片上微透镜90设置在电荷累积用电极24和第二电极22上方，并且入射至芯片上微透镜90的光聚焦在电荷累积用电极24上而不是到达第一电极21的方式来布置结构。需要注意，可以以如下方式来进行构造：如实施例5中所述，在设置有传输控制用电极25的情况下，光不入射至第一电极21和传输控制用电极25，具体地，可以以如图42所示，遮光层15形成在第一电极21和传输控制用电极25上方的方式来布置结构。可替代地，可以以入射至芯片上微透镜90的光不到达第一电极21、或第一电极21和传输控制用电极25的方式来布置结构。

当采用这些构造和结构时，或者当以光仅入射至光电转换部的位于电荷累积用电极24上方的部分的方式来设置遮光层15或设计芯片上微透镜90时，光电转换部的位于第一电极21上方(或第一电极21和传输控制用电极25上方)的部分不会有助于光电转换。这可使得可靠地同时复位所有像素，以更容易实现全局快门功能。换句话说，用于驱动包括多个具有这些构造和结构的摄像元件的固态摄像装置的方法重复以下步骤：

在所有的摄像元件中，同时地一面将电荷累积在氧化物半导体层23C等中，一面将第一电极21中的电荷排出到系统外部，然后，

在所有的摄像元件中，同时地将累积在氧化物半导体层23C等中的电荷传输至第一电极21，在传输完成之后，顺序地在各个摄像元件中读出传输至第一电极21的电荷。

在固态摄像装置的这种驱动方法中，各个摄像元件具有如下结构：其中，从第二电极侧入射的光不进入第一电极，并且在所有的摄像元件中，同时地一面将电荷累积在氧化物半导体层等中，一面将第一电极中的电荷排出到系统外部。这可使得在所有的摄像元件中同时复位第一电极。随后，在所有的摄像元件中，同时地将累积在氧化物半导体层等中的电荷传输至第一电极，在传输完成之后，依序在各个摄像元件中读出传输至第一电极的电荷。因此，可以容易地实现所谓的全局快门功能。

在形成有多个摄像元件共用的一个氧化物半导体层23C和氧化膜23B的情况下，从保护氧化物半导体层23C和氧化膜23B的端部的角度来看，较佳的是，氧化物半导体层23C和氧化膜23B的端部至少被光电转换层23A覆盖。这种情况下，将摄像元件的结构布置为如示出了示意性截面图的图2中的氧化物半导体层23C和氧化膜23B的右端所示就足够了。

在示出了示意性局部截面图的图44中的实施例4的摄像元件的变形例中，在各个摄像元件(蓝光摄像元件10B、绿光摄像元件10G和红光摄像元件10R)的光入射侧设置有用于将光分散为蓝色、绿色和红色的彩色滤光片层16B、16G和16R。在这种情况下，摄像元件10R、10G和10B包括设置有吸收白光的光电转换层23A的背面照明型或正面照明型的摄像元件就足够了。除了彩色滤光片层16B、16G和16R彼此不同，摄像元件10B、10G和10R具有相同的构造和结构。另外，光电转换层23A可以由摄像元件10B、10G和10R共用。

在实施例中，假设信号电荷是电子，并且假设形成在半导体基板中的光电转换层具有n型导电性。然而，实施例可以应用于信号电荷是空穴的固态摄像装置。在这种情况下，各个半导体区域包括具有相反类型导电性的半导体区域并且形成在半导体基板中的光电转换层具有p型导电性就足够了。

另外，已经以应用于CMOS固态摄像装置的情况为例描述了实施例，该CMOS固态摄像装置包括以矩阵形式布置的单位像素并且感测与入射光量对应的信号电荷作为物理量。然而，实施例不限于应用于CMOS固态摄像装置，而是可以应用于CCD固态摄像装置。在后一种情况下，信号电荷通过具有CCD结构的垂直传输寄存器在垂直方向上传输，并通过水平传输寄存器在水平方向上传输以进行放大，从而导致输出像素信号(图像信号)。另外，实施例不限于列型固态摄像装置，该列型固态摄像装置通常包括以二维矩阵形成的像素和分别针对对应的像素行设置的列信号处理电路。此外，可以省略选择晶体管。

此外，本发明的摄像元件和层叠型摄像元件不仅可以应用于感测可见光的入射量的分布以将光采集为图像的固态摄像装置，而且还可以应用于将红外线、X射线或粒子等的入射量的分布采集为图像的固态摄像装置。另外，从广义上讲，实施例可以应用于诸如指纹检测传感器等的固态摄像装置(物理量分布感测装置)，该指纹检测传感器通常感测诸如压力和电容等的其他物理量的分布以将该分布采集为图像。

此外，实施例不限于以行为单位扫描摄像区域中的单位像素以从各个单位像素读出像素信号的固态摄像装置。实施例可以应用于X-Y地址型固态摄像装置，该X-Y地址型固态摄像装置以像素为单位选择任何像素，并且以像素为单位从所选像素读出像素信号。固态摄像装置可以被形成为一个芯片或者可以以模块化方式而被构造，并且固态摄像装置可以具有摄像功能，该摄像功能包括摄像区域以及被共同封装的驱动电路或光学系统。

另外，实施例不限于应用于固态摄像装置，而是还可以应用于摄像装置。在此，摄像装置是指具有摄像功能的电子设备，例如，诸如数码相机或摄像机等相机系统或蜂窝电话。摄像装置可以是安装在电子设备中的模块化构造，即相机模块。

图50示出了将包括本发明的摄像元件和层叠型摄像元件的固态摄像装置201用于电子设备(相机)200的示例的概念图。电子设备200包括固态摄像装置201、光学透镜210、快门装置211、驱动电路212和信号处理电路213。光学透镜210将来自被摄体的图像光(入射光)在固态摄像装置201的摄像表面上成像。这使得信号电荷在固态摄像装置201中累积一定时间。快门装置211控制固态摄像装置201的光照射期间和遮光期间。驱动电路212馈送驱动信号，该驱动信号控制固态摄像装置201的传输操作等和快门装置211的快门操作。从驱动电路212馈送的驱动信号(时序信号)使固态摄像装置201执行信号传输。信号处理电路213执行各种信号处理。经过信号处理的视频信号被累积在诸如存储器等存储介质中或者被输出至监视器。这种电子设备200可使得固态摄像装置201中的像素尺寸微细化，并且可使得提高传输效率。因此，可以获得具有改善的像素特性的电子设备200。可以应用固态摄像装置201的电子设备200不限于相机，而是电子设备200可以应用于诸如相机模块等摄像装置，该相机模块是诸如数码相机和蜂窝电话等移动设备的相机模块。

根据本发明的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以被实现为安装在任何类型的移动体中的装置，所述移动体诸如是汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人机动车辆、飞机、无人机、轮船或机器人等。

图52是示出了作为可以应用根据本发明实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制部。在图52所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。另外，将微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053图示为综合控制单元12050的功能构造。

驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010充当以下装置的控制装置：用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置，诸如内燃机或驱动电机等；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆转向角的转向机构；和用于产生车辆制动力的制动装置等。

车身系统控制单元12020根据各种程序控制安装在车体上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020充当无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置、或诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从替代钥匙的移动装置传输的无线电波或各种开关的信号能够输入至车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动窗装置或灯等。

车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像并且接收摄像的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行诸如人、车辆、障碍物、标志或路面上的文字等物体的检测处理，或者可以执行与上述物体之间的距离的检测处理。

摄像部12031是光学传感器，其接收光并且输出与接收的光的光量对应的电信号。摄像部12031能够将电信号作为图像输出，或者能够将电信号作为测距信息输出。另外，摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括用于对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度，或者可以判断驾驶员是否正在打瞌睡。

基于车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息，微型计算机12051能够计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且将控制命令输出至驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced Driver Assistance System)的功能的协同控制，该功能包括车辆的碰撞规避或冲击缓和、基于车间距离的跟车驾驶、车辆速度保持驾驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。

另外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息，微型计算机12051能够通过控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等来执行旨在自动驾驶等的协同控制，自动驾驶使车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作。

另外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息，微型计算机12051能够将控制命令输出至车身系统控制单元12020。例如，通过例如根据由车外信息检测单元12030检测到的前行车辆或对向车辆的位置来控制车头灯以从远光变为近光，微型计算机12051能够执行旨在防止眩光的协同控制。

声音/图像输出部12052将声音和图像中至少一者的输出信号传输至输出装置，该输出装置能够将信息以视觉或听觉的方式通知车辆的乘员或车辆的外部。在图52的示例中，将音频扬声器12061、显示部12062和仪表面板12063图示为输出装置。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。

图53是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。

在图53中，作为摄像部12031，车辆12100包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。

摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如被设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置处以及车内挡风玻璃的上部位置处。设置在前鼻上的摄像部12101和设置在车内挡风玻璃的上部上的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在侧视镜上的摄像部12102和12103主要获得车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。由摄像部12101和12105获得的前侧图像主要用于检测前行车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。

顺便提及，图53示出了摄像部12101至12104的摄影范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻上的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜上的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门上的摄像部12104的摄像范围。例如，通过将摄像部12101至12104摄像的图像数据叠加，获得了从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。

摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。

例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够求出与摄像范围12111至12114内的各个三维物体之间的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，由此特别地提取如下的最近三维物体作为前行车辆：该三维物体存在于车辆12100的行驶路径上，并且该三维物体以预定速度(例如，等于或大于0km/h)在与车辆12100大致相同的方向上行驶。此外，微型计算机12051能够预先设定与前行车辆的前方要保持的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行旨在使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。

例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够将三维物体上的三维物体数据分类为两轮车、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并且使用提取的三维物体数据以自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051求出表示与各个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。由此，微型计算机12051能够辅助驾驶以规避碰撞。

摄像部12101至12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判断摄像部12101至12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过如下的过程执行这种行人识别：在作为红外相机的摄像部12101至12104的摄像图像中提取特征点的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来判断是否是行人的过程。当微型计算机12051判断摄像部12101至12104的摄像图像中存在行人并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得以叠加在识别出的行人上的方式显示用于强调的矩形轮廓线。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得在所需的位置处显示表示行人的图标等。

另外，根据本发明的技术可以应用于内窥镜手术系统。

图54是示出了可以应用根据本发明实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。

在图54中，图示了外科医生(医师)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量装置11112等的其他手术工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120、以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。

内窥镜11100包括：镜筒11101，其具有要插入到患者11132的体腔中的从远端起预定长度的区域；以及摄像头11102，其被连接至镜筒11101的近端。在所示的示例中，将内窥镜11100示出为包括具有硬型镜筒11101的刚性内窥镜。然而，内窥镜11100可以另外地包括具有柔型镜筒11101的柔性内窥镜。

镜筒11101在其远端处具有开口部，在该开口部中安装有物镜。光源装置11203被连接至内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的导光件被引入至镜筒11101的远端，并且该光通过物镜朝着患者11132的体腔中的观察目标照射。需要注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜，或者可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。

光学系统和摄像元件被设置在摄像头11102内部，使得来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统被会聚在摄像元件上。观察光被摄像元件光电转换，以产生与观察光对应的电信号，即，与观察图像对应的图像信号。该图像信号作为RAW数据被传输至CCU11201。

CCU 11201包括中央处理部(CPU)或图形处理部(GPU)等，并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201从摄像头11102接收图像信号，并且对该图像信号执行诸如显影处理(去马赛克处理)等各种图像处理以显示基于图像信号的图像。

在CCU 11201的控制下，显示装置11202在其上显示基于已经由CCU 11201执行了图像处理的图像信号的图像。

光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且在对手术区域进行摄像时向内窥镜11100供应照射光。

输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置11204执行输入至内窥镜手术系统11000的各种信息或指令的输入。例如，用户可以输入指令等以改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大倍率或焦距等)。

处置工具控制装置11205控制用于组织烧灼或切割、或血管封止等的能量装置11112的驱动。为了保证内窥镜11100的视野并保证外科医生的工作空间，气腹装置11206通过气腹管11111将气体馈送到患者11132的体腔中以使体腔膨胀。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图形等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。

需要注意，在对手术区域进行摄像时向内窥镜11100供应照射光的光源装置11203可以包括白色光源，该白色光源包括例如LED、激光光源或二者的组合。在白色光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合的情况下，由于能够针对各种颜色(各种波长)高精度地控制输出强度和输出时序，因此光源装置11203能够执行拍摄图像的白平衡调节。此外，在这种情况下，如果来自各个RGB激光光源的激光束以时分的方式照射在观察目标上并且以与照射时序同步的方式控制摄像头11102的摄像元件的驱动，则也能够以时分的方式对分别与R、G和B颜色对应的图像进行拍摄。根据该方法，即使针对摄像元件没有设置彩色滤光片，也能够获得彩色图像。

此外，可以以在各个预定时间改变待输出的光的强度的方式来控制光源装置11203。通过以与光强度的变化的时序同步的方式控制摄像头11102的摄像元件的驱动以便以时分的方式获取图像并且合成图像，能够产生没有曝光不足的遮挡阴影和曝光过度的高光的高动态范围图像。

此外，光源装置11203可以被构造成供应为特殊光观察准备的预定波段的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中光吸收的波长依赖性来照射与普通观察时的照射光(即白光)相比的窄带光，能够执行以高对比度对诸如粘膜的表层部分的血管等预定组织进行摄像的窄带观察(窄带摄像)。可替代地，在特殊光观察中，可以执行荧光观察，以根据通过激发光的照射而产生的荧光来获得图像。在荧光观察中，可以通过将激发光照射在身体组织上来执行来自身体组织的荧光的观察(自发荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部地注入到身体组织中并将与该试剂的荧光波长对应的激发光照射到该身体组织上来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成供应适合于如上所述的特殊光观察的这种窄带光和/或激发光。

图55是示出了图54所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。

摄像头11102包括透镜单元11401、摄像部11402、驱动部11403、通信部11404和摄像头控制部11405。CCU 11201包括通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输电缆11400连接以彼此通信。

透镜单元11401是光学系统，其被设置在与镜筒11101的连接位置处。从镜筒11101的远端获取的观察光被引导到摄像头11102，并引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括多个透镜的组合，该多个透镜包括变焦透镜和聚焦透镜。

摄像部11402包括摄像元件。摄像部11402包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在摄像部11402被构造为多板型摄像部的情况下，例如，摄像元件产生与相应的R、G和B对应的图像信号，并且可以合成图像信号以获得彩色图像。摄像部11402还可以被构造成具有一对摄像元件，以分别获取为三维(3D)显示准备的左眼用图像信号和右眼用图像信号。如果执行3D显示，则外科医生11131能够更准确地理解手术区域中活体组织的深度。需要注意，在摄像部11402被构造为多板型摄像部的情况下，以与各个摄像元件对应的方式设置多个系统的透镜单元11401。

此外，摄像部11402不必设置在摄像头11102上。例如，摄像部11402可以在镜筒11101内部紧接在物镜后方设置。

驱动部11403包括致动器，并且在摄像头控制部11405的控制下，驱动部11403使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调节摄像部11402拍摄的图像的放大倍率和焦点。

通信部11404包括通信装置，以将各种信息传输至CCU 11201并从CCU 11201接收各种信息。通信部11404通过传输电缆11400将从摄像部11402获取的图像信号作为RAW数据传输至CCU 11201。

另外，通信部11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并且将该控制信号供应给摄像头控制部11405。控制信号包括与摄像条件有关的信息，诸如指定拍摄图像的帧频的信息、指定摄像时的曝光值的信息和/或指定拍摄图像的放大倍率和焦点的信息等。

需要注意，诸如帧频、曝光值、放大倍率或焦点等摄像条件可以由用户指定，或者可以由CCU 11201的控制部11413基于获取的图像信号来自动设定。在后一种情况下，可以将自动曝光(AE：Auto Exposure)功能、自动聚焦(AF：Auto Focus)功能和自动白平衡(AWB：Auto White Balance)功能并入内窥镜11100中。

摄像头控制部11405基于通过通信部11404接收的来自CCU 11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。

通信部11411包括通信装置，以将各种信息传输至摄像头11102并从摄像头11102接收各种信息。通信部11411通过传输电缆11400接收从摄像头11102传输至此的图像信号。

此外，通信部11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输至摄像头11102。图像信号和控制信号能够通过电通信或光通信等被传输。

图像处理部11412对从摄像头11102传输至此的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。

控制部11413执行与内窥镜11100对手术区域等的摄像和通过对手术区域等的摄像而获得的拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制部11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。

此外，控制部11413基于已经由图像处理部11412执行了图像处理的图像信号来控制显示装置11202，以显示对手术区域等进行摄像的拍摄图像。于是，控制部11413可以使用各种图像识别技术来识别拍摄图像中的各种物体。例如，控制部11413能够通过检测拍摄图像中所包括的物体的边缘的形状和颜色等来识别诸如钳子等手术工具、特定的活体区域、出血和使用能量装置11112时的薄雾等。当控制显示装置11202以显示拍摄图像时，控制部11413可以利用识别结果使各种手术支持信息以重叠方式与手术区域的图像一起显示。在以重叠方式显示手术支持信息并将其呈现给外科医生11131的情况下，可以减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131能够确定无疑地进行手术。

将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是为电信号通信准备的电信号电缆、为光通信准备的光纤或为电通信和光通信两者准备的复合电缆。

在此，虽然在所示的示例中，通过使用传输电缆11400的有线通信来执行通信，但是可以通过无线通信执行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。

需要注意，虽然已经以内窥镜手术系统为例进行了描述，但是根据本发明的技术还可以应用于任何其他手术系统，例如显微手术系统。

需要注意，本发明还可以采用下面说明的构造。

[A01]<摄像元件>

一种摄像元件，其包括：光电转换部，该光电转换部包括相互层叠的第一电极、光电转换层和第二电极，

其中，在光电转换层的正下方，从光电转换层侧形成有氧化膜和氧化物半导体层。

[A02]根据[A01]所述的摄像元件，其中

构成氧化膜的元素之中的至少一部分不同于构成氧化物半导体层的元素。

[A03]根据[A01]或[A02]所述的摄像元件，其中

假设E

E

[A04]根据[A03]所述的摄像元件，其中

假设E

E

[A05]根据[A04]所述的摄像元件，其中

满足E

[A06]根据[A01]至[A05]中任一项所述的摄像元件，其中

假设E

E

[A07]根据[A06]所述的摄像元件，其中

假设E

E

[A08]根据[A07]所述的摄像元件，其中

满足E

[A09]根据[A01]至[A08]中任一项所述的摄像元件，其中

构成氧化膜的材料(氧化膜构成材料)包括金属氧化物。

[A10]根据[A09]所述的摄像元件，其中

金属氧化物包括从由钽、钛、钒、铌、钨、锆、铪、钪、钇、镧、镓和镁组成的群组中选择的至少一种元素。

[A11]根据[A10]所述的摄像元件，其中

在氧化膜中添加有从由硅(Si)、钽(Ta)、钒(V)、铌(Nb)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、镓(Ga)、镁(Mg)、铝(Al)、锶(Sr)、锗(Ge)、氢(H)、碳(C)和氮(N)组成的群组中选择的至少一种元素(然而，该元素不同于构成金属氧化物的元素)。

[A12]根据[A11]所述的摄像元件，其中

在氧化膜中添加有从由硅(Si)、铌(Nb)、钨(W)、锆(Zr)、铝(Al)、碳(C)和氮(N)组成的群组中选择的至少一种元素(然而，该元素不同于构成金属氧化物的元素)。

[A13]根据[A09]至[A12]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化膜的厚度为一个原子层以上且1×10

[A14]根据[A01]至[A08]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化膜包括隧道氧化膜。

[A15]根据[A14]所述的摄像元件，其中

隧道氧化膜包括从由SiO

[A16]根据[A14]或[A15]所述的摄像元件，其中

隧道氧化膜的厚度为一个原子层以上且5×10

[A17]根据[A01]至[A08]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化膜具有如下两个膜的层叠结构：含有金属氧化物的膜；和隧道氧化膜。

[A18]根据[A17]所述的摄像元件，其中

金属氧化物包括从由钽、钛、钒、铌、钨、锆、铪、钪、钇、镧、镓和镁组成的群组中选择的至少一种元素。

[A19]根据[A18]所述的摄像元件，其中

在氧化膜中添加有从由硅(Si)、钽(Ta)、钒(V)、铌(Nb)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、镓(Ga)、镁(Mg)、铝(Al)、锶(Sr)、锗(Ge)、氢(H)、碳(C)和氮(N)组成的群组中选择的至少一种元素(然而，该元素不同于构成金属氧化物的元素)。

[A20]根据[A19]所述的摄像元件，其中

在氧化膜中添加有从由硅(Si)、铌(Nb)、钨(W)、锆(Zr)、铝(Al)、碳(C)和氮(N)组成的群组中选择的至少一种元素(然而，该元素不同于构成金属氧化物的元素)。

[A21]根据[A17]至[A20]中任一项所述的摄像元件，其中

包括金属氧化物的膜的厚度为一个原子层以上且1×10

[A22]根据[A17]至[A21]中任一项所述的摄像元件，其中

隧道氧化膜包括从由SiO

[A23]根据[A17]至[A22]中任一项所述的摄像元件，其中

隧道氧化膜的厚度为一个原子层以上且5×10

[A24]根据[A01]至[A23]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化物半导体层的位于氧化膜和氧化物半导体层之间的界面附近的部分中的氢原子浓度的平均值Conc

[A25]根据[A24]所述的摄像元件，其中

满足Conc

[A26]根据[A01]至[A25]中任一项所述的摄像元件，其中

假设Conc

[A27]根据[A01]至[A26]中任一项所述的摄像元件，其中

在第二电极上方设置有彩色滤光片层，并且光电转换层吸收白光。

[A28]根据[A01]至[A27]中任一项所述的摄像元件，其中

在光电转换层中产生的电荷经由氧化膜和氧化物半导体层移动至第一电极。

[A29]根据[A28]所述的摄像元件，其中

电荷是电子。

[B01]根据[A01]至[A29]中任一项所述的摄像元件，其中

光电转换部还包括绝缘层和电荷累积用电极，该电荷累积用电极与第一电极分开布置着，并且该电荷累积用电极被设置成隔着绝缘层与氧化物半导体层相对。

[B02]根据[A01]至[B01]中任一项所述的摄像元件，其中

在光电转换层中产生的电荷经由氧化膜和氧化物半导体层移动至第一电极。

[B03]根据[B02]所述的摄像元件，其中

电荷是电子。

[B04]根据[A01]至[B03]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化物半导体层的载流子迁移率为10cm

[B05]根据[A01]至[B04]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化物半导体层的载流子浓度(载流子密度)小于1×10

[B06]根据[A01]至[B05]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化物半导体层是非晶态的。

[B07]根据[A01]至[B06]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化物半导体层的厚度为1×10

[C01]根据[A01]至[B07]中任一项所述的摄像元件，其还包括：半导体基板，

其中，在半导体基板上方设置有光电转换部。

[C02]根据[A01]至[C01]中任一项所述的摄像元件，其中

第一电极在设置于绝缘层中的开口部内延伸，并且连接至氧化物半导体层。

[C03]根据[A01]至[C01]中任一项所述的摄像元件，其中

氧化物半导体层和保护层在设置于绝缘层中的开口部内延伸，并且连接至第一电极。

[C04]根据[C03]所述的摄像元件，其中

第一电极的顶表面的边缘被绝缘层覆盖，

第一电极在开口部的底表面上露出，并且

假设绝缘层的与第一电极的顶表面接触的表面是第一表面，并且假设绝缘层的与氧化物半导体层的面对电荷累积用电极的部分接触的表面是第二表面，则开口部的侧表面具有从第一表面朝着第二表面扩大的倾斜部。

[C05]根据[C04]所述的摄像元件，其中

具有从第一表面朝着第二表面扩大的倾斜部的开口部的侧表面位于电荷累积用电极侧。

[C06]<第一电极和电荷累积用电极的电位控制>

根据[A01]至[C05]中任一项所述的摄像元件，其还包括：控制部，该控制部设置在半导体基板中并且包括驱动电路，

其中，第一电极和电荷累积用电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，第一电极的电位高于第二电极的电位，并且满足

V

[C07]<下部电荷移动控制电极>

根据[A01]至[C06]中任一项所述的摄像元件，其中

下部电荷移动控制电极形成在隔着绝缘层与光电转换层的位于相邻摄像元件之间的区域相对的区域中。

[C08]<第一电极、电荷累积用电极和下部电荷移动控制电极的电位控制>

根据[C07]所述的摄像元件，其还包括：

控制部，该控制部设置在半导体基板中并且包括驱动电路，

其中，第一电极、第二电极、电荷累积用电极和下部电荷移动控制电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，满足

V

[C09]<上部电荷移动控制电极>

根据[A01]至[C06]中任一项所述的摄像元件，其中

代替第二电极的是，上部电荷移动控制电极形成在光电转换层的位于相邻摄像元件之间的区域上。

[C10]根据[C09]所述的摄像元件，其中

针对每个摄像元件都设置有第二电极，上部电荷移动控制电极包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开布置着，并且上部电荷移动控制电极设置在光电转换层的区域-A之上。

[C11]根据[C09]所述的摄像元件，其中

针对每个摄像元件都设置有第二电极，上部电荷移动控制电极包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开布置着，并且电荷累积用电极的一部分存在于上部电荷移动控制电极下方。

[C12]根据[C09]至[C11]中任一项所述的摄像元件，其中

针对每个摄像元件都设置有第二电极，上部电荷移动控制电极包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开布置着，电荷累积用电极的一部分存在于上部电荷移动控制电极下方，并且下部电荷移动控制电极进一步形成在上部电荷移动控制电极下方。

[C13]<第一电极、电荷累积用电极和电荷移动控制电极的电位控制>

根据[C09]至[C12]中任一项所述的摄像元件，其还包括：

控制部，该控制部设置在半导体基板中并且包括驱动电路，

其中，第一电极、第二电极、电荷累积用电极和电荷移动控制电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，满足

V

[C14]<传输控制用电极>

根据[A01]至[C13]中任一项所述的摄像元件，其还包括：

传输控制用电极，该传输控制用电极设置在第一电极和电荷累积用电极之间且与第一电极和电荷累积用电极分开布置着，并且该传输控制用电极被设置成隔着绝缘层与氧化物半导体层相对。

[C15]<第一电极、电荷累积用电极和传输控制用电极的电位控制>

根据[C14]所述的摄像元件，其还包括：

控制部，该控制部设置在半导体基板中并且包括驱动电路，

其中，第一电极、电荷累积用电极和传输控制用电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，第一电极的电位高于第二电极的电位，并且满足

V

[C16]<电荷排出电极>

根据[A01]至[C15]中任一项所述的摄像元件，其还包括：

电荷排出电极，该电荷排出电极连接至氧化物半导体层并且与第一电极和电荷累积用电极分开布置着。

[C17]根据[C16]所述的摄像元件，其中

电荷排出电极被设置成包围第一电极和电荷累积用电极。

[C18]根据[C16]或[C17]所述的摄像元件，其中

氧化物半导体层和保护层在设置于绝缘层中的第二开口部内延伸，并且连接至电荷排出电极，

电荷排出电极的顶表面的边缘被绝缘层覆盖，

电荷排出电极在第二开口部的底表面上露出，并且

假设绝缘层的与电荷排出电极的顶表面接触的表面是第三表面，并且假设绝缘层的与氧化物半导体层的面对电荷累积用电极的部分接触的表面是第二表面，则第二开口部的侧表面具有从第三表面朝着第二表面扩大的倾斜部。

[C19]<第一电极、电荷累积用电极和电荷排出电极的电位控制>

根据[C16]至[C18]中任一项所述的摄像元件，其还包括：

控制部，该控制部设置在半导体基板中并且包括驱动电路，

其中，第一电极、电荷累积用电极和电荷排出电极连接至驱动电路，

在电荷累积期间内，驱动电路将电位V

在电荷传输期间内，驱动电路将电位V

这里，第一电极的电位高于第二电极的电位，并且满足

V

[C20]<电荷累积用电极区段>

根据[A01]至[C19]中任一项所述的摄像元件，其中

电荷累积用电极包括多个电荷累积用电极区段。

[C21]根据[C20]所述的摄像元件，其中

在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间内施加给离第一电极最近的电荷累积用电极区段的电位高于在电荷传输期间内施加给离第一电极最远的电荷累积用电极区段的电位，并且

在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间内施加给离第一电极最近的电荷累积用电极区段的电位低于在电荷传输期间内施加给离第一电极最远的电荷累积用电极区段的电位。

[C22]根据[A01]至[C21]中任一项所述的摄像元件，其中

在半导体基板中设置有用于构成控制部的至少浮动扩散层和放大晶体管，并且

第一电极连接至浮动扩散层和放大晶体管的栅极部。

[C23]根据[C22]所述的摄像元件，其中

在半导体基板中还设置有用于构成控制部的复位晶体管和选择晶体管，

浮动扩散层连接至复位晶体管的一个源极/漏极区域，并且

放大晶体管的一个源极/漏极区域连接至选择晶体管的一个源极/漏极区域，并且选择晶体管的另一个源极/漏极区域连接至信号线。

[C24]根据[A01]至[C23]中任一项所述的摄像元件，其中

电荷累积用电极的尺寸大于第一电极。

[C25]根据[A01]至[C24]中任一项所述的摄像元件，其中

光从第二电极侧入射，并且遮光层被形成得比第二电极更靠近光入射侧。

[C26]根据[A01]至[C24]中任一项所述的摄像元件，其中

光从第二电极侧入射，且光没有入射至第一电极。

[C27]根据[C26]所述的摄像元件，其中

遮光层被形成得比第二电极更靠近光入射侧，并且处于第一电极上方。

[C28]根据[C26]所述的摄像元件，其中

芯片上微透镜设置在电荷累积用电极和第二电极的上方，并且

入射至芯片上微透镜的光聚焦在电荷累积用电极上。

[C29]<摄像元件：第一构造>

根据[A01]至[C28]中任一项所述的摄像元件，其中

光电转换部包括N(N≥2)个光电转换部区段，

氧化物半导体层、保护层和光电转换层包括N个光电转换层区段，

绝缘层包括N个绝缘层区段，

电荷累积用电极包括N个电荷累积用电极区段，

第n(n＝1，2，3，...N)个光电转换部区段包括第n个电荷累积用电极区段、第n个绝缘层区段和第n个光电转换层区段，

n值越大的光电转换部区段离第一电极越远，并且

绝缘层区段的厚度从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐变化。

[C30]<摄像元件：第二构造>

根据[A01]至[C28]中任一项所述的摄像元件，其中

光电转换部包括N(N≥2)个光电转换部区段，

氧化物半导体层、保护层和光电转换层包括N个光电转换层区段，

绝缘层包括N个绝缘层区段，

电荷累积用电极包括N个电荷累积用电极区段，

第n(n＝1，2，3，...N)个光电转换部区段包括第n个电荷累积用电极区段、第n个绝缘层区段和第n个光电转换层区段，

n值越大的光电转换部区段离第一电极越远，并且

光电转换层区段的厚度从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐变化。

[C31]<摄像元件：第三构造>

根据[A01]至[C28]中任一项所述的摄像元件，其中

光电转换部包括N(N≥2)个光电转换部区段，

氧化物半导体层、保护层和光电转换层包括N个光电转换层区段，

绝缘层包括N个绝缘层区段，

电荷累积用电极包括N个电荷累积用电极区段，

第n(n＝1，2，3，...N)个光电转换部区段包括第n个电荷累积用电极区段、第n个绝缘层区段和第n个光电转换层区段，

n值越大的光电转换部区段离第一电极越远，并且

在彼此相邻的光电转换部区段中，构成绝缘层区段的材料不同。

[C32]<摄像元件：第四构造>

根据[A01]至[C28]中任一项所述的摄像元件，其中

光电转换部包括N(N≥2)个光电转换部区段，

氧化物半导体层、保护层和光电转换层包括N个光电转换层区段，

绝缘层包括N个绝缘层区段，

电荷累积用电极包括相互分开布置着的N个电荷累积用电极区段，

第n(n＝1，2，3，...N)个光电转换部区段包括第n个电荷累积用电极区段、第n个绝缘层区段和第n个光电转换层区段，

n值越大的光电转换部区段离第一电极越远，并且

在彼此相邻的光电转换部区段中，构成电荷累积用电极区段的材料不同。

[C33]<摄像元件：第五构造>

根据[A01]至[C28]中任一项所述的摄像元件，其中

光电转换部包括N(N≥2)个光电转换部区段，

氧化物半导体层、保护层和光电转换层包括N个光电转换层区段，

绝缘层包括N个绝缘层区段，

电荷累积用电极包括相互分开布置着的N个电荷累积用电极区段，

第n(n＝1，2，3，...N)个光电转换部区段包括第n个电荷累积用电极区段、第n个绝缘层区段和第n个光电转换层区段，

n值越大的光电转换部区段离第一电极越远，并且

电荷累积用电极区段的面积从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段逐渐减小。

[C34]<摄像元件：第六构造>

根据[A01]至[C28]中任一项所述的摄像元件，其中

假设电荷累积用电极、绝缘层、氧化物半导体层和光电转换层的层叠方向是Z方向，并且假设远离第一电极的方向是X方向，则沿YZ假想平面把层叠部分切开时该层叠部分的截面面积依赖于与第一电极的距离而变化，所述层叠部分包括相互层叠的电荷累积用电极、绝缘层、氧化物半导体层和光电转换层。

[D01]<层叠型摄像元件>

一种层叠型摄像元件，其包括：

至少一个根据[A01]至[C34]中任一项所述的摄像元件。

[E01]<固态摄像装置：第一方面>

一种固态摄像装置，其包括：

多个根据[A01]至[C34]中任一项所述的摄像元件。

[E02]<固态摄像装置：第二方面>

一种固态摄像装置，其包括：

多个根据[D01]所述的层叠型摄像元件。

[F01]<固态摄像装置：第一构造>

一种固态摄像装置，其包括：

光电转换部，该光电转换部包括相互层叠的第一电极、光电转换层和第二电极，

其中，光电转换部包括多个根据[A01]至[C34]中任一项所述的摄像元件，

在摄像元件块中包括多个摄像元件，并且

第一电极由摄像元件块中包括的多个摄像元件共用。

[F02]<固态摄像装置：第二构造>

一种固态摄像装置，其包括：

多个根据[D01]所述的层叠型摄像元件，其中

在摄像元件块中包括多个摄像元件，并且

第一电极由摄像元件块中包括的多个摄像元件共用。

[F03]根据[F01]或[F02]所述的固态摄像装置，其中

一个摄像元件上方设置有一个芯片上微透镜。

[F04]根据[F01]或[F02]所述的固态摄像装置，其中

在摄像元件块中包括两个摄像元件，并且

在摄像元件块上方设置有一个芯片上微透镜。

[F05]根据[F01]至[F04]中任一项所述的固态摄像装置，其中

针对多个摄像元件设置有一个浮动扩散层。

[F06]根据[F01]至[F05]中任一项所述的固态摄像装置，其中

第一电极被设置成与各个摄像元件的电荷累积用电极相邻。

[F07]根据[F01]至[F06]中任一项所述的固态摄像装置，其中

第一电极可以被设置成与多个摄像元件之中的一部分摄像元件的电荷累积用电极相邻，并且被设置成不与多个摄像元件之中的剩余摄像元件的电荷累积用电极相邻。

[F08]根据[F07]所述的固态摄像装置，其中

用于构成摄像元件的电荷累积用电极和用于构成摄像元件的电荷累积用电极之间的距离长于与第一电极相邻的摄像元件中的第一电极和电荷累积用电极之间的距离。

[G01]<固态摄像装置的驱动方法>

一种固态摄像装置的驱动方法，该固态摄像装置包括多个摄像元件，各个摄像元件包括光电转换部，光电转换部包括相互层叠的第一电极、光电转换层和第二电极，

光电转换部还包括电荷累积用电极，该电荷累积用电极与第一电极分开布置着，并且该电荷累积用电极被设置成隔着绝缘层与光电转换层相对，

摄像元件具有光从第二电极侧入射并且光没有入射至第一电极的结构，该驱动方法重复以下步骤：

在所有的摄像元件中，同时地一面将电荷累积在氧化物半导体层中，一面将第一电极中的电荷排出到系统外部，然后，

在所有的摄像元件中，同时地将累积在氧化物半导体层中的电荷传输至第一电极，在传输完成之后，依次在各个摄像元件中读出传输至第一电极的电荷。

附图标记列表

10、10R、10G、10B...摄像元件(层叠型摄像元件，第一摄像元件)

11...第二摄像元件

12...第三摄像元件

13...位于层间绝缘层下方的各种摄像元件构成要素

14...芯片上微透镜(OCL)

15...遮光层

16R、16G、16B...彩色滤光片层

21...第一电极

22...第二电极

23...光电转换层叠体

23A...光电转换层

23B...氧化膜

23C...氧化物半导体层

24...电荷累积用电极

25...传输控制用电极(电荷传输电极)

26...电荷排出电极

27...下部电荷移动控制电极(下侧的电荷移动控制电极)

27A...连接孔

27B...焊盘部

28...上部电荷移动控制电极(上侧的电荷移动控制电极)

41...第二摄像元件中所包含的n型半导体区域

43...第三摄像元件中所包含的n型半导体区域

42、44、73...p

45、46...传输晶体管的栅极部

51...复位晶体管TR1

51A...复位晶体管TR1

51B、51C...复位晶体管TR1

52...放大晶体管TR1

52A...放大晶体管TR1

52B、52C...放大晶体管TR1

53...选择晶体管TR1

53A...选择晶体管TR1

53B、53C...选择晶体管TR1

61...接触孔部

62...配线层

63、64、68A...焊盘部

65、68B...连接孔

66、67、69...连接部

70...半导体基板

70A...半导体基板的第一表面(前表面)

70B...半导体基板的第二表面(后表面)

71...元件隔离区

72、75...绝缘材料膜

74...HfO

76、81...层间绝缘层

82...绝缘层

82A...相邻摄像元件之间的区域(区域-a)

83...保护材料层

84...开口部

85...第二开口部

100...固态摄像装置

101...层叠型摄像元件

111...摄像区域

112...垂直驱动电路

113...列信号处理电路

114...水平驱动电路

115...输出电路

116...驱动控制电路

117...信号线(数据输出线)

118...水平信号线

200...电子设备(相机)

201...固态摄像装置

210...光学透镜

211...快门装置

212...驱动电路

213...信号处理电路

FD

TR1

TR1

TR1

TR1

V

RST

SEL

117、VSL、VSL

TG

V