具体实施方式

在下文中，将参照附图基于实施例来说明本发明。然而，本发明不限于这些实施例，并且各实施例中的各个数值和材料是说明性的。注意，将按以下顺序进行说明。

1.本发明的第一方面～第三方面的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件、以及本发明的第一方面～第二方面的固态摄像装置的一般性说明

2.实施例1(本发明的第一方面～第三方面的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件、以及本发明的第二方面的固态摄像装置)

3.实施例2(实施例1的变形例)

4.实施例3(实施例1～实施例2的变形例、以及本发明的第一方面的固态摄像装置)

5.实施例4(实施例1～实施例3的变形例、具有传输控制电极的摄像元件)

6.实施例5(实施例1～实施例4的变形例、具有电荷排出电极的摄像元件)

7.实施例6(实施例1～实施例5的变形例、具有多个电荷累积电极区段的摄像元件)

8.实施例7(实施例1～实施例6的变形例、具有电荷移动控制电极的摄像元件)

9.实施例8(实施例7的变形例)

10.实施例9(第一构造～第二构造的固态摄像装置)

11.实施例10(实施例9的变形例)

12.其他

〈本发明的第一方面～第三方面的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件、本发明的第一方面～第二方面的固态摄像装置的一般性说明〉

以下，有时将本发明的第一方面的摄像元件、构成本发明的层叠型摄像元件的本发明的第一方面的摄像元件、构成本发明的第一方面～第二方面的固态摄像装置的本发明的第一方面的摄像元件、通过摄像元件制造方法所获得的本发明的第一方面的摄像元件统称为“本发明的第一方面的摄像元件等”。此外，以下，有时将本发明的第二方面的摄像元件、构成本发明的层叠型摄像元件的本发明的第二方面的摄像元件、构成本发明的第一方面～第二方面的固态摄像装置的本发明的第二方面的摄像元件、通过摄像元件制造方法所获得的本发明的第二方面的摄像元件统称为“本发明的第二方面的摄像元件等”。而且，以下，有时将本发明的第三方面的摄像元件、构成本发明的层叠型摄像元件的本发明的第三方面的摄像元件、构成本发明的第一方面～第二方面的固态摄像装置的本发明的第三方面的摄像元件、通过摄像元件制造方法所获得的本发明的第三方面的摄像元件统称为“本发明的第三方面的摄像元件等”。此外，以下，有时将本发明的第一方面的摄像元件等、本发明的第二方面的摄像元件及本发明的第三方面的摄像元件等统称为“本发明的摄像元件等”。

在本发明的第一方面的摄像元件等及本发明的第三方面的摄像元件等中，可设置为第一层的组分与第二层的组分相同的形态。

在包含上述优选形态的本发明的第一方面的摄像元件等及本发明的第二方面的摄像元件等中，当第一层的平均氧空缺生成能设为E_OD-1、第二层的平均氧空缺生成能设为E_OD-2时，可设置为满足E_OD-1≥2.8eV以及E_OD1–E_OD-2≥0.2eV，较佳地满足E_OD-1≥2.9eV以及E_OD-1–E_OD-2≥0.3eV的形态。

构成无机氧化物半导体材料层的金属原子的氧空缺生成能E_OD-2较佳地为3eV以上，较理想为4eV以上。而且，在无机氧化物半导体材料层由多种金属原子构成的情形时，所谓“金属原子的氧空缺生成能”是多种金属原子所具有的氧空缺生成能的平均值。所谓氧空缺生成能是形成氧空缺所需的能量。氧空缺生成能的值越高，就越难形成氧空缺，而且，越难捕获氧原子或氧分子、或者其他的原子或分子。这可谓具有较高的稳定性。氧空缺生成能可通过例如第一原理计算而求出。

在包含上述优选形态的本发明的摄像元件等中，若以真空能级为零基准，并且定义成越偏离真空能级，能量(值的符号为负)的绝对值越大，则当无机氧化物半导体材料层的导带的最大能量值处的能量平均值设为E₁、且光电转换层的LUMO(Lower UnoccupiedMolecular Orbital：最低未占分子轨道)值处的能量平均值设为E₀时，较佳地满足E₀≥E₁，较理想为E₀–E₁≥0.1(eV)，更理想为E₀–E₁>0.1(eV)。而且，所谓“最小能量”意指能量的值的绝对值最小，所谓“最大能量”意指能量的值的绝对值最大。下文中也同样如此。将无机氧化物半导体材料层的导带的最大能量值处的能量平均值E₁设为无机氧化物半导体材料层中的平均值。此外，将光电转换层的LUMO值处的能量平均值E₀设为光电转换层的位于无机氧化物半导体材料层附近的部分中的平均值。这里，“光电转换层的位于无机氧化物半导体材料层附近的部分”是指光电转换层的位于如下区域中的部分，该区域是：以无机氧化物半导体材料层和光电转换层之间的界面作为基准时，与光电转换层的厚度的10％以内相当的区域(即，从光电转换层的厚度的0％延伸至10％的区域)。

价带能量和HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital：最高占据分子轨道)值可基于例如紫外光电子光谱法(UPS(ultraviolet photoelectron spectroscopy)方法)来求出。此外，导带能量和LUMO值可根据{(价带能量,HOMO值)+E_b}来求出。此外，带隙能E_b可基于下式根据光学吸收的波长λ(光学吸收端波长，单位为nm)来求出：E_b＝hν＝h(c/λ)＝1239.8/λ[eV]。

无机氧化物半导体材料层的组分能够基于例如ICP发射光谱分析法(ICP-AES(高频感应耦合等离子体原子发射光谱分析法：high-frequency inductively coupledplasma atomic emission spectroscopy))或X射线光电子光谱法(XPS：X-rayPhotoelectron Spectroscopy)来求出。注意，在形成无机氧化物半导体材料层的过程中，在某些情况下，可能混入氢、其他金属或诸如金属化合物等其他杂质，但是若为微量(例如，摩尔分数为3％以下)，则杂质的混入是无妨的。

膜密度可基于XRR(X-Ray Reflectivity：X射线反射率)法而求出。此处，所谓XRR法是如下方法：致使X射线以极浅的角度入射至样品表面，测量出在相对于入射角的对向镜面方向上反射的X射线的强度分布，将所获得的X射线的强度分布与模拟结果加以比较，使模拟参数最佳化，藉此确定样品的膜厚、膜密度。

而且，在包括上述优选形态的本发明的摄像元件等中，可设置为如下的形态：其中，光电转换部可以还包括绝缘层和电荷累积电极，该电荷累积电极与第一电极分开地设置着，并且该电荷累积电极隔着绝缘层与无机氧化物半导体材料层相对地设置着。

此外，在包括上述优选形态的本发明的摄像元件等中，可以设置为如下的形态：其中，在光电转换层中产生的电荷经由无机氧化物半导体材料层向第一电极移动。这种情形下，可以设成其中电荷是电子的形态。

进一步，在包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等中，构成无机氧化物半导体材料层的材料的载流子迁移率较佳地为10cm²/V·s以上。藉此，可使无机氧化物半导体材料层中累积的电荷快速地向第一电极移动。此外，无机氧化物半导体材料层的载流子浓度较佳地为1×10¹⁶/cm³以下。藉此，可实现无机氧化物半导体材料层中的电荷累积量的增加。

进一步，在包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等中，较佳地，光从第二电极入射，光电转换层与无机氧化物半导体材料层之间的界面处的无机氧化物半导体材料层的表面的表面粗糙度Ra为1.5nm以下，并且无机氧化物半导体材料层的表面的均方根粗糙度Rq的值为2.5nm以下。表面粗糙度Ra和Rq的值是基于JIS B0601:2013的规定来确定的。光电转换层与无机氧化物半导体材料层之间的界面处的无机氧化物半导体材料层的表面的这种平滑度使得能够抑制在无机氧化物半导体材料层的表面处的散乱反射，并且能够改善光电转换中的亮电流特性。较佳地，可以设置为如下形态：其中，电荷累积电极的表面的表面粗糙度Ra为1.5nm以下，并且电荷累积电极的表面的均方根粗糙度Rq的值为2.5nm以下。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等能够采用其中无机氧化物半导体材料层为非晶质(例如，不具有局部结晶结构的非晶质)的形态。无机氧化物半导体材料层是否为非晶质能够根据X射线衍射分析来确定。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等能够采用如下形态：其中，无机氧化物半导体材料层的厚度较佳为1×10^-8m至1.5×10^-7m，优选为2×10^-8m至1.0×10^-7m，更优选为3×10^-8m至1.0×10^-7m。

可设置为如下的形态：其中，无机氧化物半导体材料层由选自由铟(In)、钨(W)、锡(Sn)及锌(Zn)构成的群组中的至少2种元素构成。此处，无机氧化物半导体材料层不含镓原子，具体而言，可设置为无机氧化物半导体材料层包含作为在氧化铟中添加有钨(W)的材料的铟-钨氧化物(IWO)、作为在氧化铟中添加有钨(W)及锌(Zn)的材料的铟-钨-锌氧化物(IWZO)、作为在氧化铟中添加有锡(Sn)及锌(Zn)的材料的铟-锡-锌氧化物(ITZO)、或锌-锡氧化物(ZTO)的形态。更具体而言，无机氧化物半导体材料层包含In-W氧化物，或包含In-Sn氧化物、或包含In-Zn氧化物，或包含W-Sn氧化物，或包含W-Zn氧化物，或包含Sn-Zn氧化物，或包含In-W-Sn氧化物，或包含In-W-Zn氧化物，或包含In-Sn-Zn氧化物，或包含In-W-Sn-Zn氧化物。关于IWO，在将铟氧化物与钨氧化物的合计质量设为100质量％时，钨氧化物的质量比率较佳地为10质量％至30质量％。而且，关于IWZO，在将铟氧化物与钨氧化物及Zn氧化物的合计质量设为100质量％时，钨氧化物的质量比率较佳地为2质量％至15质量％、Zn氧化物的质量比率较佳地为1质量％至3质量％。此外，关于ITZO，在将铟氧化物与Zn氧化物及Sn氧化物的合计质量设为100质量％时，钨氧化物的质量比率较佳地为3质量％至10质量％、锡氧化物的质量比率较佳地为10质量％至17质量％。但本发明并不限定于这些值。

或者，可设置为如下的形态：其中，无机氧化物半导体材料层包含铟(In)原子、镓(Ga)原子、锡(Sn)原子及锌(Zn)原子，具体而言，在以In_aGa_bSn_cZn_dO_e表示无机氧化物半导体材料层时，可设置为满足1.8<(b+c)/a<2.3以及2.3<d/a<2.6，而且进一步满足b>0的形态。

或者，可设置为构成无机氧化物半导体材料的金属元素具有闭壳d轨道的形态，具体而言，可设置为金属原子是选自由铜、银、金、锌、镓、锗、铟、锡及铊构成的群组中的金属原子的形态。即，作为具有闭壳d轨道的金属原子，具体而言，可设置为选自由铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、铟(In)、锡(Sn)、铊(Tl)、镉(Cd)、汞(Hg)及铅(Pb)构成的群组。较佳地，金属原子可设置为选自由铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、铟(In)、锡(Sn)及铊(Tl)构成的群组。更佳地，金属原子可设置为不含铟(In)。进一步更佳地，金属原子可以选自由铜(Cu)、银(Ag)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)及锡(Sn)构成的群组。此处，更佳地，作为金属原子的组合，可例举：(In,Ga)、(In,Zn)、(In,Sn)、(Ga,Sn)、(Ga,Zn)、(Zn,Sn)、(Cu,Zn)、(Cu,Ga)、(Cu,Sn)、(Ag,Zn)、(Ag,Ga)、或(Ag,Sn)。

可替代地，可设置为如下的形态：其中，无机氧化物半导体材料层包含铟(In)原子、镓(Ga)原子及锡(Sn)原子。此处，在以In_aGa_bSn_cO_d表示无机氧化物半导体材料层时，较佳地满足a>b且a>c，更佳地进一步满足a>b>c或a>c>b、且更佳地更进一步满足a>b>c。而且，在包含这些较佳形态的本发明的摄像元件等中，较佳地满足：

a+b+c+d＝1.00

0.4<a/(a+b+c)<0.5

0.3<b/(a+b+c)<0.4以及

0.2<c/(a+b+c)<0.3。

可替代地，较佳地满足：

a+b+c+d＝1.00

0.30<a/(a+b+c)<0.55

0.20<b/(a+b+c)<0.35以及

0.25<c/(a+b+c)<0.45。

可替代地，可设置为如下的形态：其中，无机氧化物半导体材料层包含镓(Ga)原子及锡(Sn)原子。此处，当无机氧化物半导体材料层由Ga_aSn_bO_c表示时，优选满足a>b。具体而言，优选满足：

a+b+c＝1.00以及

0.20<b/(a+b)<0.35。

可替代地，可设置为如下的形态：其中，无机氧化物半导体材料层包含镓(Ga)原子及铟(In)原子。此处，当无机氧化物半导体材料层由Ga_dIn_eO_f表示时，优选满足d>e。具体而言，优选满足：

d+e+f＝1.00以及

0.20<e/(d+e)<0.40。

可替代地，可设置为如下的形态：其中，无机氧化物半导体材料层包含锌(Zn)原子及锡(Sn)原子，此处，当无机氧化物半导体材料层由Zn_aSn_bO_c表示时，满足a+b+c＝1.00和b>a，优选地，满足b>a>0.18。此外，无机氧化物半导体材料层较佳地还包含5d过渡金属。此外，无机氧化物半导体材料层较佳地还包含钨原子。当无机氧化物半导体材料层由Zn_aSn_bM_dO_c(其中，M意指钨原子)表示时，优选满足：

a+b+c+d＝1.00以及

0.0005<d<0.065。

可替代地，无机氧化物半导体材料层较佳地还包含钽原子或铪原子。当无机氧化物半导体材料层由Zn_aSn_bM_dO_c(其中，M意指钽原子或铪原子)表示时，优选满足：

a+b+c+d＝1.00以及

0.0005<d<0.065。

可替代地，可设置为如下的形态：其中，无机氧化物半导体材料层包含In_aGa_bSn_cO_d，满足0.30≤b/(a+b+c)≤0.50及b≥c。可替代地，可设置为满足0.40≤b/(a+b+c)≤0.50的形态。可替代地，可设置为满足b≥1.2c的形态。

可替代地，可设置为如下的形态：其中，无机氧化物半导体材料层包含铟(In)原子、锡(Sn)原子、钛(Ti)原子及锌(Zn)原子。在以In_aSn_bTi_cZn_dO_e表示无机氧化物半导体材料层的组分，并且当设为a+b+c+d＝1.00时，较佳地满足b>d>c>0.09。或者，当设为a+b+c+d＝1.00时，较佳地满足a<(b+c+d)≤0.6。

可替代地，在以In_aSn_bM_fZn_dO_e表示无机氧化物半导体材料层的组分，并且当设为a+b+f+d＝1.00时，较佳地满足b>d>f>0.09。此处，M为铝、铪或锆中的任一者。

可替代地，在以In_aSn_bTi_cZn_dO_e表示无机氧化物半导体材料层的组分，并且当设为a+b+c+d＝1.00时，较佳地满足a<(b+c+d)≤0.6。此外，较佳地满足0.4≤a<(b+d)≤0.5。

可替代地，在以In_aSn_bM_fZn_dO_e表示无机氧化物半导体材料层的组分，并且当设为a+b+f+d＝1.00时，较佳地满足a<(b+f+d)≤0.6。此外，较佳地满足0.4≤a<(b+d)≤0.5。M如前述一样是铝、铪或锆中的任一者。

可替代地，作为无机氧化物半导体材料层的材料示例，例如可列举：铟氧化物、镓氧化物、锌氧化物、锡氧化物、或包含这些氧化物之中的至少一种的材料、或在这些材料中添加有掺杂剂的材料，具体而言，例如IGZO(铟-镓-锌氧化物，或者在氧化锌中添加了铟与镓作为掺杂剂)、ITZO、IWZO、IWO、ZTO、ITO-SiO_X系材料(混合或掺杂有硅氧化物的铟-锡氧化物)、GZO(镓-锌氧化物，或者在氧化锌中添加了镓作为掺杂剂)、IGO(铟-镓氧化物，或者在氧化镓中添加了铟作为掺杂剂)、ZnSnO₃、AlZnO、GaZnO、InZnO。此外，材料示例还可列举包含CuI、InSbO₄、ZnMgO、CuInO₂、MgIn₂O₄、CdO等的材料。可替代地，作为构成无机氧化物半导体材料层的材料示例，在所要累积的电荷为电子的情形时，可列举具有比构成光电转换层的材料的电离电位大的电离电位的材料，在所要累积的电荷为空穴的情形时，可列举具有比构成光电转换层的材料的电子亲和力小的电子亲和力的材料。可替代地，构成无机氧化物半导体材料层的材料的杂质浓度较佳地为1×10¹⁸cm^-3以下。

可替代地，无机氧化物半导体材料层包含由钛氧化物及锌氧化物构成的复合氧化物。但本发明并不限定于此，亦可用铝氧化物、铪氧化物或锆氧化物置换钛氧化物。即，可设置为无机氧化物半导体材料层包含铟(In)原子、锡(Sn)原子、铝(Al)及锌(Zn)原子的形态，或可设置为无机氧化物半导体材料层包含铟(In)原子、锡(Sn)原子、铪(Hf)及锌(Zn)原子的形态，或可设置为无机氧化物半导体材料层包含铟(In)原子、锡(Sn)原子、锆(Zr)原子及锌(Zn)原子的形态。可替代地，可设置为无机氧化物半导体材料层包含铟(In)原子、锡(Sn)原子、金属原子及锌(Zn)原子，且金属原子可以为选自由钛、铝、铪及锆构成的群组中的至少一种原子。

关于第一电极、第二电极、电荷累积电极及光电转换层，下文将会进行详细说明。

在图70所示的现有的摄像元件中，通过第二光电转换部341A和第三光电转换部343A中的光电转换而产生的电荷被暂时累积在第二光电转换部341A和第三光电转换部343A中，然后上述电荷被分别传输到第二浮动扩散层FD₂和第三浮动扩散层FD₃。因此，第二光电转换部341A和第三光电转换部343A能够被完全耗尽。然而，通过第一光电转换部310A中的光电转换而产生的电荷直接累积在第一浮动扩散层FD₁中。因此，难以将第一光电转换部310A完全耗尽。作为结果，kTC噪声增加了，随机噪声劣化了，并且导致所摄图像的质量出现下降。

如上所述，本发明的摄像元件等包括电荷累积电极，该电荷累积电极与第一电极分开地设置着，并且该电荷累积电极隔着绝缘层面对着无机氧化物半导体材料层。因此，当用光照射光电转换部并且该光在光电转换部中进行光电转换时，电荷能够被累积在无机氧化物半导体材料层中(或者有些情况下，能够被累积在无机氧化物半导体材料层和光电转换层中)。因此，在曝光开始时，电荷累积部能够被完全耗尽，并且电荷能够被消除。结果，可以抑制如下现象的发生：kTC噪声增加，随机噪声劣化，以及所导致的所摄图像的质量下降。注意，在下面的说明中，有些情况下，可以将无机氧化物半导体材料层、或可以将无机氧化物半导体材料层和光电转换层统称为“无机氧化物半导体材料层等”。

无机氧化物半导体材料层可以具有单层构造或多层构造。此外，构成位于电荷累积电极上方的无机氧化物半导体材料层的材料可以与构成位于第一电极上方的无机氧化物半导体材料层的材料不同。

无机氧化物半导体材料层可基于例如物理气相沉积法(PVD(physical vapordeposition)法)、具体而言溅射法来形成。更具体而言，例如可举例以下的溅射法：其中一种方法是，使用平行平板溅射装置、DC(直流)磁控溅射装置或RF(射频)溅射装置作为溅射装置，使用氩(Ar)气作为过程气体，并且使用所需的烧结体(例如In_aSn_bTi_cZn_dOe烧结体或In_aSn_bM_fZn_dO_e烧结体)作为靶材。

注意，能够通过控制基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层时所要引入的氧气量(氧气分压)来控制无机氧化物半导体材料层的能级。具体地，当基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层时，将氧气分压＝(O₂气压力)/(Ar气和O₂气的总压力)优选设为0.005至0.10。此外，本发明的摄像元件等能够采用如下形态：其中，无机氧化物半导体材料层中的氧含量小于化学计量组分的氧含量。在此，能够基于氧含量来控制无机氧化物半导体材料层的能级。当氧含量比化学计量组分的氧含量越低时，即，当氧空缺越多时，就会使得能级越深。

本发明的摄像元件等的示例包括CCD元件、CMOS图像传感器、接触式图像传感器(CIS：contact image sensor)和电荷调制器件(CMD：charge modulation device)型信号放大式图像传感器。例如，可以用本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置和稍后所述的第一构造和第二构造的固态摄像装置来构成例如数码相机、录像机、一体型摄录机(camcorder)、监控摄像机、车载相机、智能手机用相机、游戏用户界面相机和生物认证用相机等。

[实施例1]

实施例1涉及本发明的第一方面～第三方面的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件及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(以下，简称为“摄像元件”)的示意性局部横截面图。图2和图3示出了实施例1的摄像元件的等效电路图。图4示出了构成实施例1的摄像元件的光电转换部的第一电极和电荷累积电极以及构成控制部的晶体管的示意性布局图。图5示意性地示出了在实施例1的摄像元件的操作期间各部位的电位状态。图6A示出了用于说明实施例1的摄像元件的各部位的等效电路图。此外，图7示出了构成实施例1的摄像元件的光电转换部的第一电极和电荷累积电极的示意性布局图。图8示出了第一电极、电荷累积电极、第二电极和接触孔部的示意性透视图。此外，图68示出了实施例1的固态摄像装置的概念图。

请注意，在图2、图3、图6A、图6B、图6C、图9、图16、图17、图18、图25、图28、图29、图30、图63、图64、图65、图66及图67中，省略了构成无机氧化物半导体材料层23B的第一层23C及第二层23D的图示，将该第一层23C及第二层23D一并表示为无机氧化物半导体材料层23B。此外，在图37、图43、图46A、图46B、图47A及图47B中，省略了光电转换层23A、以及构成无机氧化物半导体材料层23B的第一层23C及第二层23D的图示，将该光电转换层23A以及无机氧化物半导体材料层23B(第一层23C及第二层23D)一并表示为光电转换层叠体23。

实施例1的摄像元件包括光电转换部，该光电转换部是通过将第一电极21、由有机材料形成的光电转换层23A、以及第二电极22层叠在一起而形成的。在第一电极21与光电转换层23A之间，形成有无机氧化物半导体材料层23B。该半导体材料层23B自第一电极侧起包含第一层23C及第二层23D。此处，第一层23C与第一电极21接触，第二层23D与光电转换层23A接触。

而且，实施例1的摄像元件若基于本发明的第一方面的发光元件来予以说明，则当与第一电极21和无机氧化物半导体材料层23B的界面相距3nm、较佳地5nm、更佳地10nm以内的第一层23C的平均膜密度设为ρ₁、且第二层23D的平均膜密度设为ρ₂时，满足ρ₁≥5.9g/cm³以及ρ₁–ρ₂≥0.1g/cm³。较佳地，满足ρ₁≥6.1g/cm³以及ρ₁–ρ₂≥0.2g/cm³。

此外，若基于本发明的第二方面的发光元件来予以说明，则第一层的组分与第二层的组分相同，并且满足ρ₁–ρ₂≥0.1g/cm³。较佳地，满足ρ₁–ρ₂≥0.2g/cm³。

另外，若基于本发明的第三方面的发光元件来予以说明，则当第一层23C的平均氧空缺生成能设为E_OD-1、且第二层23D的平均氧空缺生成能设为E_OD-2时，满足E_OD-1≥2.8eV及E_OD-1–E_OD-2≥0.2eV。较佳地，满足E_OD-1≥2.9eV及E_OD-1–E_OD-2≥0.3eV。可替代地，第一层的组分与第二层的组分相同，并且满足E_OD-1–E_OD-2≥0.2eV。较佳地，满足E_OD-1–E_OD-2≥0.3eV。在实施例1的摄像元件中，构成无机氧化物半导体材料层23B的金属原子的氧空缺生成能为2.8eV以上。

实施例1的层叠型摄像元件包括至少一个如实施例1的摄像元件。此外，实施例1的固态摄像装置包括多个如实施例1的层叠型摄像元件。另外，例如，可以用实施例1的固态摄像装置构成数码相机、录像机、一体型摄录机、监控摄像机、车载相机、智能手机用相机、游戏用户界面相机和生物认证用相机等。

此处，如上所述，第一层23C的组分与第二层23D的组分相同。具体而言，第一层23C及第二层23D的组分为IGZO。

进而，当无机氧化物半导体材料层23B的导带的最大能量值处的能量平均值设为E₁、且光电转换层23A的LUMO值处的能量平均值设为E₀时，则满足E₀≥E₁，较理想为E₀–E₁≥0.1(eV)，更理想为E₀–E₁>0.1(eV)。

光电转换层23A中所生成的电荷经由无机氧化物半导体材料层23B向第一电极21移动。在该情形时，电荷为电子。此外，无机氧化物半导体材料层23B的厚度为1×10^-8m至1.5×10^-7m。进而，构成无机氧化物半导体材料层23B的材料的载流子迁移率为10cm²/V·s以上，无机氧化物半导体材料层23B的载流子浓度为1×10¹⁶/cm³以下，无机氧化物半导体材料层23B为非晶质。将这些值的具体例子示出于以下的表1中。此外，光电转换层23A包含厚度为0.1μm的喹吖啶酮。而且，将无机氧化物半导体材料层23B中的第一层23C及第二层23D的厚度、平均膜密度ρ₁和ρ₂、平均氧空缺生成能E_OD-1和E_OD-2的值示出于表1中。而且，将对于无机氧化物半导体材料层23B的能级(E₁)及载流子浓度、以及光电转换层23A的能级(E₀)进行调查所得的结果示出于表1中。

[表1]

在图71A及图71B中示出了求出基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层23B时所用的投入电力与平均膜密度的关系、以及平均膜密度与平均氧空缺生成能的关系而获得的结果。根据图71A可看出，随着在形成无机氧化物半导体材料层23B时所用的投入电力的增加，平均膜密度线性地增加，且根据图71B可看出，随着平均膜密度的增加，平均氧空缺生成能线性地增加。

图72A、图72B、图72C及图72D示出了由无机氧化物半导体材料层形成薄膜晶体管(TFT)的沟道形成区域，对TFT特性进行评价所获得的结果。即，图72A、图72B、图72C及图72D示出了求出在具有由厚度为60nm的IGZO构成的沟道形成区域的TFT中的V_gs与I_d的关系所获得的结果的图表。此处，图72A、图72B、图72C及图72D中的无机氧化物半导体材料层的构成如以下的表2所示。将形成平均膜密度为6.1g/cm³的IGZO层时的投入电力设为300W、将形成平均膜密度为5.8g/cm³的IGZO层时的投入电力设为160W。在投入电力较高的情形下，构成无机氧化物半导体材料层的材料的取向变得一致，并且无机氧化物半导体材料层变得致密。另一方面，可以认为，在投入电力较低的情形下，构成无机氧化物半导体材料层的材料的取向难以一致，并且无机氧化物半导体材料层变得粗疏。

此外，作为评价用样品，制作了以下的背栅型TFT：以n-Si基板为栅极电极，在该基板上形成由SiO₂制成的且厚度为150nm的绝缘膜作为栅极绝缘膜，在该绝缘膜上形成从绝缘膜侧起包含第一层及第二层的层叠构造的无机氧化物半导体材料层，在该无机氧化物半导体材料层上(具体而言第二层上)形成源极电极及漏极电极。制作评价用样品后，对无机氧化物半导体材料层实施350℃、2小时的退火处理。

[表2]

将实施例1A、比较例1A、比较例1B及比较例1C的载流子迁移率(单位：/V·s)、V_on值(单位：伏特)、次临界值(单位：伏特/安培)的求出结果示出于以下的表3中。而且，次临界值(SS值)是通过[d(V_gs)/{d(log₁₀(I_d))}]而求出的，可以认为，该值越小，则开关特性越优异。

[表3]

根据表3的结果，包括载流子迁移率、V_on及SS值在内的全体特性都是实施例1A最优异。与实施例1A相比，比较例1A的载流子迁移率较低。与实施例1A相比，比较例1B的载流子迁移率、V_on及SS值均较低。与实施例1A相比，比较例1C的V_on及SS值较低。请注意，在实施例1A中，将第一层的厚度分别设为5nm及3nm时，作为SS值而分别获得了0.12及0.08。

根据以上的结果，通过形成具有较高的平均膜密度的第一层及具有较低的平均膜密度的第二层，可获得载流子迁移率、V_on及SS值的特性均衡度优异的摄像元件。根据比较例1B及比较例1C，若具有较高的平均膜密度的层过厚，则特性劣化。可以认为这是基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层时投入电力过高而导致底层损伤的结果。

如此可以判断，通过包括基于溅射法形成第一层后、基于溅射法以比形成第一层时所用的投入电力更小的投入电力形成第二层的步骤的摄像元件制造方法，来形成无机氧化物半导体材料层23B的第一层23C及第二层23D是最佳的。即，例如使用一个溅射装置，使用同一靶材，基于溅射法形成第一层和第二层，只要将形成第二层时所用的投入电力设为小于形成第一层时所用的投入电力即可。关于溅射法中的投入电力以外的条件，只要在形成第一层时及形成第二层时谋求最佳化即可。

光电转换部还具有绝缘层82及电荷累积电极24，该电荷累积电极24与第一电极21分开地布置着、且该电荷累积电极24隔着绝缘层82而与无机氧化物半导体材料层23B相对地布置着。具体而言，无机氧化物半导体材料层23B包括：与第一电极21接触的区域、与绝缘层82接触且下方不存在电荷累积电极24的区域、以及与绝缘层82接触且下方存在电荷累积电极24的区域。而且，光自第二电极22入射。在光电转换层23A与无机氧化物半导体材料层23B的界面处的无机氧化物半导体材料层23B的表面的表面粗糙度Ra为1.5nm以下，具体而言，可以为0.65nm，无机氧化物半导体材料层23B的表面的均方根粗糙度Rq的值为2.5nm以下，具体而言可以为1.3nm。电荷累积电极24的表面的表面粗糙度Ra为1.5nm以下，具体而言，可以为0.45nm，电荷累积电极24的表面的均方根粗糙度Rq的值为2.5nm以下，具体而言，可以为1.5nm。此外，根据无机氧化物半导体材料层23B的X射线衍射分析(X-raydiffractometry)结果，可以判断出无机氧化物半导体材料层23B为非晶质(例如，不具有局部结晶结构的非晶质)。

作为实施例1B，制作了如下的评价用样品(TFT)：其中，代替IGZO的是，将无机氧化物半导体材料层23B设为In_aSn_bTi_cZn_dO_e(其中，a＝0.40、b＝0.30、c＝0.10、d＝0.20、且e＝1.00)。请注意，该评价用样品(TFT)具有与实施例1A相同的构造。将无机氧化物半导体材料层23B中的第一层23C及第二层23D的厚度、平均膜密度ρ₁和ρ₂、平均氧空缺生成能E_OD-1和E_OD-2的值示出于表4中。此外，将关于无机氧化物半导体材料层23B的能级(E₁)及载流子浓度、以及光电转换层23A的能级(E₀)的调查结果示出于表4中。进而，作为比较例1D，制作了由与实施例1B相同的材料构成无机氧化物半导体材料层的评价用样品(TFT)，但是这里，将无机氧化物半导体材料层的平均膜密度设为5.8g/cm³。

[表4]

图73示出了对实施例1B及比较例1D的TFT特性进行评价所获得的结果。而且，在图73中，“A”示出了实施例1B的评价结果，“B”示出了比较例1D的评价结果。而且，将实施例1B及比较例1D的载流子迁移率(单位：/V·s)、次临界值(单位：伏特/安培)的求出结果示出于以下的表5中，可以看出，实施例1B的载流子迁移率及SS值优于比较例1D。

[表5]

在实施例1的摄像元件中，由于在第一电极与光电转换层之间形成有自第一电极侧起包含第一层及第二层的无机氧化物半导体材料层，并且对第一层的厚度及第二层的厚度、第一层的平均膜密度ρ₁与第二层的平均膜密度ρ₂的关系、第一层的平均氧空缺生成能E_OD-1与第二层的平均氧空缺生成能E_OD-2的关系进行了规定，故而可获得载流子迁移率、V_on及SS值的特性均衡度优异的摄像元件。因此，可提供尽管具有简单的结构或构造，但累积于光电转换层中的电荷的传输特性优异的摄像元件、层叠型摄像元件及固态摄像装置。而且，无机氧化物半导体材料层的导带的能级E₁形成得比光电转换层的LUMO值E₀深，结果，能够降低无机氧化物半导体材料层与所邻接的光电转换层之间的能量障壁，确实地实现电荷自光电转换层向无机氧化物半导体材料层的传输，亦能够抑制空穴的逃逸。此外，由于将光电转换部设为无机氧化物半导体材料层与光电转换层的双层构造，故而可防止电荷累积时的再结合，并可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。进而，能够暂时保持光电转换层中所生成的电荷从而控制传输的时机等，并且能够抑制暗电流的形成。

以下，将对本发明的摄像元件、本发明的层叠型摄像元件及本发明的第二方面的固态摄像装置进行一般性说明，然后，将详细地说明实施例1的摄像元件和固态摄像装置。在以下的说明中，表示对各种电极施加的电位的符号被示出于以下的表6中。

[表6]

以下，为了方便起见，可以把包括上述优选形态的本发明的摄像元件等、以及包括电荷累积电极的摄像元件等称为“本发明的包括电荷累积电极的摄像元件等”。

在本发明的包括电荷累积电极的摄像元件等中，无机氧化物半导体材料层对波长为400nm至660nm的光的光透过率优选为65％以上。此外，电荷累积电极对波长为400nm至660nm的光的光透过率也优选为65％以上。电荷累积电极的薄层电阻值优选为3×10Ω/□至1×10³Ω/□。

本发明的包括电荷累积电极的摄像元件等能够设为如下形态：其中，该摄像元件等还包括半导体基板，并且光电转换部设置于该半导体基板的上方。注意，第一电极、电荷累积电极、第二电极和各种电极等连接到稍后所述的驱动电路。

位于光入射侧的第二电极可以由多个摄像元件共用。即，除了在稍后所述的本发明的具备上部电荷移动控制电极的摄像元件等中以外，第二电极可以设成所谓的固体电极(solid electrode)。光电转换层可以由多个摄像元件共用。即，可以在多个摄像元件中形成一个光电转换层，可替代地，可以针对每个摄像元件分别设置有光电转换层。无机氧化物半导体材料层优选地针对每个摄像元件而分别设置着，但是有时可以由多个摄像元件共用。换言之，例如如稍后所述，可以通过在摄像元件与摄像元件之间设置电荷移动控制电极，来形成在多个摄像元件中共用的单个无机氧化物半导体材料层。在形成由多个摄像元件共用的单个无机氧化物半导体材料层的情况下，从保护无机氧化物半导体材料层的端部的观点出发，较佳的是，无机氧化物半导体材料层的端部被至少光电转换层覆盖着。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等能够采用如下形态：其中，第一电极在形成于绝缘层中的开口部内延伸而连接到无机氧化物半导体材料层。可替代地，能够采用如下形态：其中，无机氧化物半导体材料层在形成于绝缘层中的开口部内延伸而连接到第一电极。

在这种情况下，能够采用如下形态：

其中，第一电极的顶面的边缘被绝缘层覆盖着，

第一电极在开口部的底面处露出，并且

当将绝缘层的与第一电极的顶面接触的表面称为第一表面、并且将绝缘层的与无机氧化物半导体材料层的面对着电荷累积电极的部分接触的表面称为第二表面时，开口部的侧表面具有从第一表面朝向第二表面变宽的倾斜度。此外，能够采用如下形态：其中，开口部的具有从第一表面朝向第二表面变宽的倾斜度的侧表面位于电荷累积电极侧。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等能够采用如下形态：

其中，该摄像元件等还包括控制部，所述控制部设置在半导体基板上并具有驱动电路，

第一电极和电荷累积电极连接到驱动电路，

在电荷累积期间中，从驱动电路将电位V₁₁施加到第一电极、且将电位V₃₁施加到电荷累积电极，并且电荷被累积于无机氧化物半导体材料层等中，并且

在电荷传输期间中，从驱动电路将电位V₁₂施加到第一电极、且将电位V₃₂施加到电荷累积电极，并且累积于无机氧化物半导体材料层等中的电荷经由第一电极而被读出到控制部。请注意，第一电极的电位高于第二电极的电位，并且满足：

V₃₁≥V₁₁以及V₃₂<V₁₂。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等还能够采用如下形态：在与位于邻接摄像元件之间的光电转换层的区域隔着绝缘层相对的区域中形成电荷移动控制电极。为了方便起见，有时将此种形态称为“本发明的具有下部电荷移动控制电极的摄像元件等”。可替代地，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等还能够采用如下形态：在位于邻接摄像元件之间的光电转换层的区域上形成电荷移动控制电极而代替形成第二电极。为了方便起见，有时将此种形态称为“本发明的具有上部电荷移动控制电极的摄像元件等”。

在以下的说明中，为方便起见，将“位于邻接摄像元件之间的光电转换层的区域”称为“光电转换层的区域-A”，为方便起见，将“位于邻接摄像元件之间的绝缘层的区域”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。进而，为方便起见将“邻接摄像元件之间的区域”称为“区域-a”。

在本发明的具有下部电荷移动控制电极(下侧_电荷移动控制电极，以光电转换层为基准而位于与光入射侧相反的一侧的电荷移动控制电极)的摄像元件等中，在与光电转换层的区域-A隔着绝缘层相对的区域中形成下部电荷移动控制电极。换言之，在绝缘层的位于由构成邻接摄像元件各者的电荷累积电极和电荷累积电极夹持着的区域(区域-a)中的部分(绝缘层的区域-A)的下方形成下部电荷移动控制电极。下部电荷移动控制电极与电荷累积电极分开地设置着。或者，换言之，下部电荷移动控制电极包围电荷累积电极、且与电荷累积电极分开地设置着，下部电荷移动控制电极隔着绝缘层与光电转换层的区域-A相对地布置着。

而且，本发明的具有下部电荷移动控制电极的摄像元件等可设为如下形态：

该摄像元件等还包括控制部，所述控制部设置于半导体基板上、且具有驱动电路，

第一电极、第二电极、电荷累积电极及下部电荷移动控制电极与驱动电路连接，

在电荷累积期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₁，向电荷累积电极施加电位V₃₁，向下部电荷移动控制电极施加电位V₄₁，并且将电荷累积于无机氧化物半导体材料层等中，而且

在电荷传输期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₂，向电荷累积电极施加电位V₃₂，向下部电荷移动控制电极施加电位V₄₂，并且累积于无机氧化物半导体材料层等中的电荷经由第一电极而被读出到控制部。这里，V₃₁≥V₁₁、V₃₁>V₄₁且V₁₂>V₃₂>V₄₂。下部电荷移动控制电极可与第一电极或电荷累积电极形成于同一水平面上，亦可不形成于同一水平面上。

在本发明的具有上部电荷移动控制电极(上侧_电荷移动控制电极，以光电转换层为基准而位于光入射侧的电荷移动控制电极)的摄像元件等中，在位于邻接摄像元件之间的光电转换层的区域上形成上部电荷移动控制电极而代替形成第二电极。上部电荷移动控制电极与第二电极分开地设置着。换言之，可设为如下形态：

[A]针对各摄像元件分别设置第二电极，在光电转换层的区域-A上以包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开的方式设置上部电荷移动控制电极；或者，可设为如下形态：

[B]针对各摄像元件分别设置第二电极，以包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开的方式设置上部电荷移动控制电极，在该上部电荷移动控制电极的下方存在电荷累积电极的一部分；或者，可设为如下形态：

[C]针对各摄像元件分别设置第二电极，以包围第二电极的至少一部分且与第二电极分开的方式设置上部电荷移动控制电极，在该上部电荷移动控制电极的下方存在电荷累积电极的一部分，并且在该上部电荷移动控制电极的下方形成有下部电荷移动控制电极。在有些情况下，针对在位于上部电荷移动控制电极与第二电极之间的区域下方的光电转换层的区域，可以施加通过上部电荷移动控制电极与第二电极之间的耦合而生成的电位。

此外，本发明的具有上部电荷移动控制电极的摄像元件等可设为如下形态：

该摄像元件等还包括控制部，所述控制部设置于半导体基板上、且具有驱动电路，

第一电极、第二电极、电荷累积电极及上部电荷移动控制电极与驱动电路连接，

在电荷累积期间，从所述驱动电路向第二电极施加电位V₂₁，向上部电荷移动控制电极施加电位V₄₁，将电荷累积于无机氧化物半导体材料层等中，而且

在电荷传输期间，从所述驱动电路向第二电极施加电位V₂₂，向上部电荷移动控制电极施加电位V₄₂，累积于无机氧化物半导体材料层等中的电荷经由第一电极而被读出到控制部。这里，V₂₁≥V₄₁且V₂₂≥V₄₂。上部电荷移动控制电极与第二电极形成于同一水平面上。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等还能够采用如下形态：该摄像元件等还包括设在第一电极与电荷累积电极之间的传输控制电极(电荷传输电极)，该传输控制电极与第一电极及电荷累积电极分开地布置着，并且该传输控制电极隔着绝缘层面对着无机氧化物半导体材料层。为了方便起见，具有这种形态的本发明的摄像元件等被称为“本发明的包含传输控制电极的摄像元件等”。

另外，本发明的包含传输控制电极的摄像元件等能够采用如下形态：

其中，该摄像元件等还包括控制部，所述控制部设置于半导体基板上并具有驱动电路，

第一电极、电荷累积电极和传输控制电极连接到驱动电路，

在电荷累积期间，从驱动电路将电位V₁₁施加到第一电极，将电位V₃₁施加到电荷累积电极，并且将电位V₅₁施加到传输控制电极，并且电荷被累积于无机氧化物半导体材料层等中，并且

在电荷传输期间，从驱动电路将电位V₁₂施加到第一电极，将电位V₃₂施加到电荷累积电极，并且将电位V₅₂施加到传输控制电极，并且累积于无机氧化物半导体材料层等中的电荷经由第一电极而被读出到控制部。此外，第一电极的电位高于第二电极的电位，并且满足V₃₁>V₅₁且V₃₂≤V₅₂≤V₁₂。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等还能够设成如下形态：该摄像元件等包括电荷排出电极，所述电荷排出电极连接到无机氧化物半导体材料层，并且与第一电极和电荷累积电极分开地设置着。为了方便起见，这种形态的本发明的摄像元件等被称为“本发明的包括电荷排出电极的摄像元件等”。另外，本发明的包括电荷排出电极的摄像元件等能够采用如下形态：其中，电荷排出电极被设置成包围第一电极和电荷累积电极(即，呈框架形状)。电荷排出电极能够由多个摄像元件共用(共有化)。另外，在这种情况下，能够采用如下形态：

其中，无机氧化物半导体材料层在形成于绝缘层中的第二开口部内延伸，以连接到电荷排出电极，

电荷排出电极的顶面的边缘被绝缘层覆盖着，

电荷排出电极在第二开口部的底面处露出，并且

当将绝缘层的与电荷排出电极的顶面接触的表面称为第三表面、并且将绝缘层的与无机氧化物半导体材料层的面对着电荷累积电极的部分接触的表面称为第二表面时，第二开口部的侧表面具有从第三表面朝向第二表面变宽的倾斜度。

此外，本发明的包括电荷排出电极的摄像元件等能够采用如下形态：

其中，该摄像元件等还包括控制部，所述控制部设置在半导体基板上并具有驱动电路，

第一电极、电荷累积电极和电荷排出电极连接到驱动电路，

在电荷累积期间中，从驱动电路将电位V₁₁施加到第一电极，将电位V₃₁施加到电荷累积电极，并且将电位V₆₁施加到电荷排出电极，并且电荷被累积于无机氧化物半导体材料层等中，并且

在电荷传输期间中，从驱动电路将电位V₁₂施加到第一电极，将电位V₃₂施加到电荷累积电极，并且将电位V₆₂施加到电荷排出电极，并且累积于无机氧化物半导体材料层等中的电荷经由第一电极而被读出到控制部。此外，第一电极的电位高于第二电极的电位，并且满足V₆₁>V₁₁且V₆₂<V₁₂。

此外，在本发明的摄像元件等的上述各种优选形态中，可以设成其中电荷累积电极包括多个电荷累积电极区段的形态。为了方便起见，这种形态的本发明的摄像元件等被称为“本发明的包含多个电荷累积电极区段的摄像元件等”。电荷累积电极区段的数量只需要是2个以上即可。另外，在本发明的包含多个电荷累积电极区段的摄像元件等中，在对N个电荷累积电极区段分别施加不同的电位的情况下，能够采用如下形态：

其中，在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间中，施加到最靠近第一电极的电荷累积电极区段(第一个光电转换部区段)的电位高于施加到最远离第一电极的电荷累积电极区段(第N个光电转换部区段)的电位，并且

其中，在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间中，施加到最靠近第一电极的电荷累积电极区段(第一个光电转换部区段)的电位低于施加到最远离第一电极的电荷累积电极区段(第N个光电转换部区段)的电位。

包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等能够采用如下构造：

其中，在半导体基板上，设置有构成控制部的至少浮动扩散层和放大晶体管，并且

第一电极连接到浮动扩散层和放大晶体管的栅极部。另外，在这种情况下，进一步地，能够采用如下构造：

其中，在半导体基板上，还设置有构成控制部的复位晶体管和选择晶体管，

浮动扩散层连接到复位晶体管的一个源极/漏极区，并且

放大晶体管的一个源极/漏极区连接到选择晶体管的一个源极/漏极区，并且选择晶体管的另一个源极/漏极区连接到信号线。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等能够采用如下形态：其中，电荷累积电极的尺寸大于第一电极。当电荷累积电极的面积由S₁′表示，并且第一电极的面积由S₁表示时，尽管没有限制，但是优选满足：4≤S₁'/S₁。

可替代地，作为包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等的变形例，可以包括下述的第一构造至第六构造的摄像元件。具体地，在包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等中的第一构造至第六构造的各摄像元件中，

光电转换部包括N(其中，N≥2)个光电转换部区段，

无机氧化物半导体材料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，

在第一构造至第三构造的摄像元件中，电荷累积电极包括N个电荷累积电极区段，而在第四构造和第五构造的摄像元件中，电荷累积电极包括彼此分开地布置的N个电荷累积电极区段，

第n个(其中，n＝1,2,3,...,N)光电转换部区段包括第n个电荷累积电极区段、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。这里，“光电转换层区段”指的是通过将光电转换层和无机氧化物半导体材料层层叠而形成的区段。

另外，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。此外，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。注意，在光电转换层区段中，可以通过使光电转换层这部分的厚度变化并且使无机氧化物半导体材料层这部分的厚度保持不变，来使光电转换层区段的厚度变化。此外，可以通过使光电转换层这部分的厚度保持不变并且使无机氧化物半导体材料层这部分的厚度变化，来使光电转换层区段的厚度变化。此外，可以通过使光电转换层这部分的厚度变化并且使无机氧化物半导体材料层这部分的厚度变化，来使光电转换层区段的厚度变化。此外，在第三构造的摄像元件中，对于相互邻接的光电转换部区段，构成绝缘层区段的材料是不同的。另外，在第四构造的摄像元件中，对于相互邻接的光电转换部区段，构成电荷累积电极区段的材料是不同的。此外，在第五构造的摄像元件中，电荷累积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。面积可以连续地减小或阶梯式地减小。

可替代地，在包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等中的第六构造的摄像元件中，如果将电荷累积电极、绝缘层、无机氧化物半导体材料层和光电转换层的层叠方向定义为Z方向，并且把离开第一电极的方向规定为X方向，则当沿着YZ假想平面将层叠有电荷累积电极、绝缘层、无机氧化物半导体材料层和光电转换层的层叠部分切断时，该层叠部分的横截面积根据距第一电极的距离而变化。横截面积的变化可以是连续变化或者阶梯式变化。

在第一构造和第二构造的摄像元件中，连续地设置N个光电转换层区段，还连续地设置N个绝缘层区段，并且还连续地设置N个电荷累积电极区段。在第三构造至第五构造的摄像元件中，连续地设置N个光电转换层区段。此外，在第四构造和第五构造的摄像元件中，连续地设置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为分别对应于相应的光电转换部区段。此外，在第四构造和第五构造的摄像元件中，以及有时在第三构造的摄像元件中，N个电荷累积电极区段被设置为分别对应于相应的光电转换部区段。此外，在第一构造至第六构造的各摄像元件中，相同的电位被施加给所有的电荷累积电极区段。可替代地，在第四构造和第五构造的摄像元件中，以及有时在第三构造的摄像元件中，可以将不同的电位施加给N个电荷累积电极区段。

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，规定了绝缘层区段的厚度。可替代地，规定了光电转换层区段的厚度。可替代地，构成绝缘层区段的材料是不同的。可替代地，构成电荷累积电极区段的材料是不同的。可替代地，规定了电荷累积电极区段的面积。可替代地，规定了层叠部分的横截面积。因此，形成了一种电荷传输梯度，并且通过光电转换而产生的电荷能够更容易且可靠地传输到第一电极。另外，作为结果，能够防止残像的产生或能够防止电荷传输残留的产生。

在第一构造至第五构造的摄像元件中，n的值越大的光电转换部区段离第一电极越远。光电转换部区段是否远离第一电极是以X方向为基准来判断的。另外，在第六构造的摄像元件中，把离开第一电极的方向规定为X方向，并且“X方向”的定义如下所述。也就是说，布置有多个摄像元件或层叠型摄像元件的像素区域包括以二维阵列布置着(即，在X方向和Y方向上规则地布置着)的多个像素。在像素的平面形状是矩形的情况下，离第一电极最近的边的延伸方向被定义为Y方向，并且与Y方向正交的方向被定义为X方向。可替代地，在像素的平面形状是任意形状的情况下，包括离第一电极最近的线段或曲线的总体方向被定义为Y方向，并且与Y方向正交的方向被定义为X方向。

在下文中，关于第一构造至第六构造的摄像元件，将说明第一电极的电位高于第二电极的电位的情况。

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个光电转换部区段是逐渐变化的。然而，较佳地，绝缘层区段的厚度逐渐增加，从而形成了一种电荷传输梯度。此外，当在电荷累积期间中达到了V₃₁≥V₁₁的状态时，则第n个光电转换部区段能够比第(n+1)个光电转换部区段累积更多的电荷，并且与第(n+1)个光电转换部区段相比，第n个光电转换部区段被施加更强的电场。这使得能够可靠地防止电荷从第一个光电转换部区段向第一电极的流动。另外，当在电荷传输期间中达到了V₃₂<V₁₂的状态时，则能够可靠地确保电荷从第一个光电转换部区段向第一电极的流动以及电荷从第(n+1)个光电转换部区段向第n个光电转换部区段的流动。

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个光电转换部区段是逐渐变化的。然而，较佳地，光电转换层区段的厚度逐渐增大，从而形成了一种电荷传输梯度。此外，当在电荷累积期间中达到了V₃₁≥V₁₁的状态时，施加至第n个光电转换部区段的电场比施加至第(n+1)个光电转换部区段的电场更强。这使得能够可靠地防止电荷从第一个光电转换部区段向第一电极的流动。此外，当在电荷传输期间中达到了V₃₂<V₁₂的状态时，能够可靠地确保电荷从第一个光电转换部区段向第一电极的流动以及电荷从第(n+1)个光电转换部区段向第n个光电转换部区段的流动。

在第三构造的摄像元件中，对于相互邻接的光电转换部区段，用于构成绝缘层区段的材料是不同的，这形成了一种电荷传输梯度。优选地，构成绝缘层区段的材料的介电常数的值从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段是逐渐减小的。此时，通过采用这种构造，在电荷累积期间中，当达到了V₃₁≥V₁₁的状态时，第n个光电转换部区段能够比第(n+1)个光电转换部区段累积更多的电荷。此外，当在电荷传输期间中达到了V₃₂<V₁₂的状态时，能够可靠地确保电荷从第一个光电转换部区段向第一电极的流动以及电荷从第(n+1)个光电转换部区段向第n个光电转换部区段的流动。

在第四构造的摄像元件中，对于相互邻接的光电转换部区段，用于构成电荷累积电极区段的材料是不同的，这形成了一种电荷传输梯度。优选地，构成电荷累积电极区段的材料的功函数的值从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段是逐渐增大的。另外，通过采用这种构造，不管电压(电位)是正的还是负的，都能够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个光电转换部区段是逐渐减小的，从而形成了一种电荷传输梯度。因此，当在电荷累积期间中达到了V₃₁≥V₁₁的状态时，第n个光电转换部区段能够比第(n+1)个光电转换部区段累积更多的电荷。此外，当在电荷传输期间中达到了V₃₂<V₁₂的状态时，能够可靠地确保电荷从第一个光电转换部区段向第一电极的流动以及电荷从第(n+1)个光电转换部区段向第n个光电转换部区段的流动。

在第六构造的摄像元件中，层叠部分的横截面积取决于距第一电极的距离而变化，这形成了一种电荷传输梯度。具体地，如果通过采用如下构造：其中，层叠部分的横截面的厚度是恒定不变的，并且层叠部分的横截面的宽度随着越远离第一电极而变窄，那么如同在第五构造的摄像元件中所说明的那样，当在电荷累积期间中达到了V₃₁≥V₁₁的状态时，离第一电极较近的区域能够比离第一电极较远的区域累积更多的电荷。因此，当在电荷传输期间中达到了V₃₂<V₁₂的状态时，能够可靠地确保电荷从离第一电极较近的区域向第一电极的流动以及电荷从离第一电极较远的区域向离第一电极较近的区域的流动。另一方面，如果通过采用如下构造：其中，层叠部分的横截面的宽度是恒定不变的，并且层叠部分的横截面的厚度逐渐增加(具体地，绝缘层区段的厚度逐渐增加)，那么如同在第一构造的摄像元件中所说明的那样，当在电荷累积期间中达到了V₃₁≥V₁₁的状态时，离第一电极较近的区域能够比离第一电极较远的区域累积更多的电荷，并且相比于离第一电极较远的区域，离第一电极较近的区域被施加更强的电场，从而能够可靠地防止电荷从离第一电极较近的区域向第一电极的流动。此外，当在电荷传输期间中达到了V₃₂<V₁₂的状态时，能够可靠地确保电荷从离第一电极较近的区域向第一电极的流动以及电荷从离第一电极较远的区域向离第一电极较近的区域的流动。另外，如果通过采用让光电转换层区段的厚度逐渐增加的构造，那么如在第二构造的摄像元件中所说明的那样，当在电荷累积期间中达到了V₃₁≥V₁₁的状态时，对离第一电极较近的区域施加比离第一电极较远的区域更强的电场，并且能够可靠地防止电荷从离第一电极较近的区域向第一电极的流动。此外，当在电荷传输期间中达到了V₃₂<V₁₂的状态时，能够可靠地确保电荷从离第一电极较近的区域向第一电极的流动以及电荷从离第一电极较远的区域向离第一电极较近的区域的流动。

视需要，可将包含以上说明的较佳形态的第一构造～第六构造的摄像元件的两种或更多种适当地组合。

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具有如下构造的固态摄像装置：该固态摄像装置包括多个第一构造至第六构造的摄像元件，多个摄像元件构成摄像元件区块，并且第一电极由构成摄像元件区块的多个摄像元件共用。为了方便起见，具有这种构造的固态摄像装置被称为“第一构造的固态摄像装置”。可替代地，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具有如下构造的固态摄像装置：该固态摄像装置包括多个第一构造至第六构造的摄像元件、或者包括多个层叠型摄像元件，所述层叠型摄像元件包括至少一个第一构造至第六构造的摄像元件，多个摄像元件或多个层叠型摄像元件构成摄像元件区块，并且第一电极由构成摄像元件区块的多个摄像元件或多个层叠型摄像元件共用。为了方便起见，具有这种构造的固态摄像装置被称为“第二构造的固态摄像装置”。另外，如果如上所述地让第一电极由构成摄像元件区块的多个摄像元件共用，则能够使其中排列有多个摄像元件的像素区域的构造和结构得以简化和微细化。

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(一个摄像元件区块)设置一个浮动扩散层。这里，对应于一个浮动扩散层而设置的多个摄像元件可以包括多个如稍后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和一个以上的如稍后说明的第二类型摄像元件。另外，通过适当地控制电荷传输期间的时机，能够允许多个摄像元件共用一个浮动扩散层。多个摄像元件关联地进行操作，并且以摄像元件区块的形式连接到稍后所述的驱动电路。即，构成摄像元件区块的多个摄像元件连接到一个驱动电路。然而，针对每个摄像元件分别执行对电荷累积电极的控制。此外，多个摄像元件能够共用一个接触孔部。关于由多个摄像元件共用的第一电极与各摄像元件的电荷累积电极之间的布置关系，还存在着第一电极被布置成与各摄像元件的电荷累积电极邻接的情况。可替代地，还存在如下情况：第一电极被布置成与多个摄像元件中的一些摄像元件的电荷累积电极邻接，但不与多个摄像元件中的剩余摄像元件的电荷累积电极邻接。在这种情况下，电荷从多个摄像元件中的上述剩余摄像元件向第一电极的移动是经由多个摄像元件中的上述一些摄像元件而进行的移动。优选地，构成摄像元件的电荷累积电极与构成摄像元件的电荷累积电极之间的距离(为了方便，称为“距离A”)大于跟第一电极邻接的摄像元件中的第一电极与电荷累积电极之间的距离(为了方便，称为“距离B”)，以便确保电荷从各摄像元件向第一电极的移动。此外，优选地，随着摄像元件距第一电极的距离越远，距离A的值越大。注意，以上说明不仅能够应用于第一构造和第二构造的固态摄像装置，而且还能够应用于本发明的第一方面和第二方面的固态摄像装置。

此外，包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等能够采用如下形态：其中，光从第二电极侧入射，并且在第二电极的光入射侧形成有遮光层。可替代地，能够采用如下形态：其中，光从第二电极侧入射，并且光不入射到第一电极(在某些情况下，光不入射到第一电极和传输控制电极)上。另外，在这种情况下，能够采用如下构造：其中，在第二电极的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电极)上方形成有遮光层。可替代地，能够采用如下构造：其中，芯片上微透镜被设置在电荷累积电极和第二电极的上方，并且入射到芯片上微透镜上的光被聚集到电荷累积电极。这里，遮光层可以布置在第二电极的光入射侧表面的上方，或者可以布置在第二电极的光入射侧表面上。在某些情况下，可以在第二电极中形成有遮光层。构成遮光层的材料的实例包括铬(Cr)、铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)、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实例包括：具有吸收蓝光(425nm～495nm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，称为“第一类型蓝光摄像元件”)；具有吸收绿光(495nm～570nm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，称为“第一类型绿光摄像元件”)；以及具有吸收红光(620nm～750nm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，称为“第一类型红光摄像元件”)。此外，为了方便，常规的不具有电荷累积电极且对蓝光敏感的摄像元件被称为“第二类型蓝光摄像元件”。为了方便，常规的不具有电荷累积电极且对绿光敏感的摄像元件被称为“第二类型绿光摄像元件”。为了方便，常规的不具有电荷累积电极且对红光敏感的摄像元件被称为“第二类型红光摄像元件”。为了方便，构成第二类型蓝光摄像元件的光电转换层或光电转换部被称为“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，构成第二类型绿光摄像元件的光电转换层或光电转换部被称为“第二类型绿光光电转换层”或“第二类型绿光光电转换部”。为了方便，构成第二类型红光摄像元件的光电转换层或光电转换部被称为“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)，该层叠型摄像元件的构造和结构的具体示例可以是如下的构造和结构：

[A]在该构造和结构中，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的控制部、第一类型绿光摄像元件的控制部和第一类型红光摄像元件的控制部都设置在半导体基板上；

[B]在该构造和结构中，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，在这两层第一类型光电转换部的下方布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的控制部、第一类型绿光摄像元件的控制部和第二类型红光摄像元件的控制部都设置在半导体基板上；

[C]在该构造和结构中，第二类型蓝光光电转换部和第二类型红光光电转换部布置在第一类型绿光光电转换部的下方，并且第一类型绿光摄像元件的控制部、第二类型蓝光摄像元件的控制部和第二类型红光摄像元件的控制部都设置在半导体基板上；

[D]在该构造和结构中，第二类型绿光光电转换部和第二类型红光光电转换部布置在第一类型蓝光光电转换部的下方，并且第一类型蓝光摄像元件的控制部、第二类型绿光摄像元件的控制部和第二类型红光摄像元件的控制部都设置在半导体基板上。

优选地，这些摄像元件的光电转换部在垂直方向上的布置顺序是从光入射方向开始依次为蓝光光电转换部、绿光光电转换部和红光光电转换部，或者从光入射方向开始依次为绿光光电转换部、蓝光光电转换部和红光光电转换部。这是因为：更短波长的光在入射表面侧会被更有效地吸收。由于红色具有三种颜色中最长的波长，因此，从光入射表面观察而言，优选将红光光电转换部定位在最下层。这些摄像元件的层叠结构构成一个像素。此外，可以包括第一类型近红外光光电转换部(可替代地，红外光光电转换部)。这里，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，并且布置在第一类型摄像元件的层叠结构的最下层且位于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的下方设置第二类型近红外光光电转换部(可替代地，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。形成于半导体基板上的摄像元件可以是背照式或前照式。

在光电转换层包括有机材料的情况下，光电转换层能够采用以下四种形态中的任一种：(1)光电转换层由p型有机半导体构成。(2)光电转换层由n型有机半导体构成。(3)光电转换层由p型有机半导体层/n型有机半导体层的层叠结构构成。光电转换层由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构成。光电转换层由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)]的层叠结构构成。光电转换层由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)]的层叠结构构成。(4)光电转换层由p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)构成。然而，能够任意地改变层叠的顺序。

p型有机半导体的示例包括：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、三烯丙基胺衍生物、咔唑衍生物、苝衍生物、苉衍生物、衍生物、荧蒽衍生物、酞菁衍生物、亚酞菁衍生物、亚卟啉衍生物、以杂环化合物作为配位基的金属络合物、聚噻吩衍生物、聚苯并噻二唑衍生物和聚芴(polyfluorene)衍生物等。n型有机半导体的示例包括：富勒烯和富勒烯衍生物(例如，诸如C60、C70或C74等富勒烯(高次富勒烯)、或内嵌富勒烯等、或富勒烯衍生物(例如，富勒烯氟化物、PCBM富勒烯化合物或富勒烯多聚体等))；具有比p型有机半导体更大(更深)的HOMO和LUMO的有机半导体；以及透明的无机金属氧化物。n型有机半导体的具体示例包括：在分子骨架的一部分中具有含有氮原子、氧原子或硫原子的杂环化合物的有机分子；或有机金属络合物；或者亚酞菁衍生物。上述杂环化合物的示例例如包括：吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹噁啉衍生物、异喹啉衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、菲咯啉衍生物、四唑衍生物、吡唑衍生物、咪唑衍生物、噻唑衍生物、噁唑衍生物、咪唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并三唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噁唑衍生物、咔唑衍生物、苯并呋喃衍生物、二苯并呋喃衍生物、亚卟啉衍生物、聚对苯乙炔衍生物、聚苯并噻二唑衍生物、和聚芴衍生物等。富勒烯衍生物中所包含的基团等的示例包括：卤素原子；直链、支链或环状烷基或苯基；具有直链或缩合芳族化合物的基团；包括卤化物的基团；部分氟代烷基；全氟烷基；硅烷基烷基；硅烷基烷氧基；芳基硅烷基；芳基巯基(arylsulfanyl group)；烷基巯基(alkylsulfanylgroup)；芳基磺酰基；烷基磺酰基；芳基硫醚基团；烷基硫醚基团；氨基；烷基氨基；芳基氨基；羟基；烷氧基；酰氨基；酰氧基；羰基；羧基；甲酰胺基；烷氧羰(carboalkoxy)基；酰基；磺酰基；氰基；硝基；具有硫族化合物的基团；膦基(phosphine group)；膦酸基(phosphongroup)；以及它们的衍生物。尽管包括有机材料的光电转换层(有时也称为“有机光电转换层”)的厚度不受限制，但是上述厚度例如可以是1×10^-8m至5×10^-7m，优选地，2.5×10^-8m至3×10^-7m，更优选地，2.5×10^-8m至2×10^-7m，最优选地，1×10^-7m至1.8×10^-7m。注意，有机半导体通常分为p型和n型。P型表示容易传输空穴，n型表示容易传输电子。有机半导体并不限定于如同在无机半导体中那样其具有空穴或电子作为热激发的多数载流子的解释。

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包括：罗丹明类染料、部花青类染料、喹吖啶酮衍生物和亚酞菁染料(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包括：香豆酸染料、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)和部花青类染料等。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包括：酞菁类染料和亚酞菁类染料(亚酞菁衍生物)。

可替代地，构成光电转换层的无机材料的实例可以包括：晶体硅、非晶硅、微晶硅、晶体硒、非晶硒、黄铜矿化合物(例如CIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe₂)、CuInS₂、CuAlS₂、CuAlSe₂、CuGaS₂、CuGaSe₂、AgAlS₂、AgAlSe₂、AgInS₂或AgInSe₂)、或者III-V族化合物(例如，GaAs、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP或InGaAsP)，并且该实例还可以包括诸如CdSe、CdS、In₂Se₃、In₂S₃、Bi₂Se₃、Bi₂S₃、ZnSe、ZnS、PbSe、或PbS等化合物半导体。另外，包括这些材料的量子点也能够用于光电转换层。

本发明的第一方面～第二方面的固态摄像装置、以及第一构造～第二构造的固态摄像装置能够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本发明的第二方面的固态摄像装置中，与包括呈拜耳阵列的摄像元件的固态摄像装置不同(即，不使用彩色滤光片层来进行蓝色、绿色和红色的分光)，一个像素是通过在同一像素内在光入射方向上把对多种波长的光具有敏感度的摄像元件层叠起来而构成的。因此，可以提高敏感度并且提高每单位体积的像素密度。此外，由于有机材料具有高的吸收系数，因此可使得有机光电转换层的膜厚度能够比常规的Si系光电转换层的膜厚度薄。这就减轻了来自邻接像素的光泄漏并且缓和了针对光的入射角的限制。此外，在常规的Si系摄像元件中，由于对三种颜色的像素进行插值处理以产生彩色信号，因此产生了伪色。然而，在包括层叠型摄像元件的本发明的第二方面的固态摄像装置中，能够抑制伪色的产生。有机光电转换层本身也发挥彩色滤光片层的作用。因此，即使不设置彩色滤光片层，也能够进行颜色分离。

此外，在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，能够减轻对蓝色、绿色和红色的分光特性的要求，并且具有较高的量产性。本发明的第一方面的固态摄像装置中的摄像元件的阵列的实例除了可以是拜耳阵列以外，还可以列举：行间阵列(interline arrangement)、G条纹RB棋盘格阵列、G条纹RB完全棋盘格阵列、棋盘格补色阵列、条纹阵列、斜条纹阵列、原色色差阵列、场色差序列阵列、帧色差序列阵列、MOS型阵列、改良的MOS型阵列、帧交错阵列和场交错阵列。这里，一个摄像元件构成一个像素(或子像素)。

作为彩色滤光片层(波长选择机构)的示例，不仅仅可以列举能够透射红光、绿光和蓝光的滤光片层，而且视情况还可以列举能够透射例如青色、品红色或黄色等具有特定波长的光的滤光片层。彩色滤光片层不仅能够由使用有机化合物(例如颜料和染料等)的有机材料类彩色滤光片层构成，而且还能够由包含诸如光子晶体、或应用了等离子体振子(plasmon)的波长选择元件(具有导体栅格结构的彩色滤光片层，该导体栅格结构具有设置于导体薄膜中的栅格状孔结构，例如参见日本专利申请特开第2008-177191号公报)、或者包含非晶硅等无机材料的薄膜构成。

排列有多个本发明的摄像元件等或本发明的层叠型摄像元件的像素区域包括以二维方式规则地排列着的多个像素。像素区域通常包括：有效像素区域，其用于实际接收光，把通过光电转换而产生的信号电荷放大且读出到驱动电路；以及黑基准像素区域(也称为光学黑像素区域(OPB))，其用于输出作为黑电平的基准的光学黑。黑基准像素区域通常布置在有效像素区域的外围。

用光照射包括上述各种优选形态的本发明的摄像元件等，在光电转换层中发生光电转换，并且进行空穴和电子的载流子分离。另外，提取空穴的电极称为正电极，提取电子的电极称为负电极。第一电极构成负电极，第二电极构成正电极。

第一电极、电荷累积电极、传输控制电极、电荷移动控制电极、电荷排出电极和第二电极各自能够包含透明导电性材料。第一电极、电荷累积电极、传输控制电极和电荷排出电极可以统称为“第一电极等”。可替代地，在本发明的摄像元件等例如以如同拜耳阵列的方式被布置在平面中的情况下，第二电极能够包含透明导电性材料，并且第一电极等能够包含金属材料。在这种情况下，具体地，位于光入射侧的第二电极能够包含透明导电性材料，并且第一电极等能够包含例如Al-Nd(铝和钕的合金)或ASC(铝、钐和铜的合金)。包含透明导电性材料的电极有时可以被称为“透明电极”。这里，较佳地，透明导电性材料的带隙能在2.5eV以上，优选地，在3.1eV以上。构成透明电极的透明导电性材料的实例包括导电性金属氧化物。其具体实例包括：氧化铟、铟锡氧化物(ITO，即掺杂有Sn的In₂O₃，其包括结晶性ITO和非晶ITO)、通过向氧化锌中添加作为掺杂剂的铟而获得的铟锌氧化物(IZO)、通过向氧化镓中添加作为掺杂剂的铟而获得的铟-镓氧化物(IGO)、通过向氧化锌中添加作为掺杂剂的铟和镓而获得的铟-镓-锌氧化物(IGZO，In-GaZnO₄)、通过向氧化锌中添加作为掺杂剂的铟和锡而获得的铟-锡-锌氧化物(ITZO)、IFO(掺杂有F的In₂O₃)、氧化锡(SnO₂)、ATO(掺杂有Sb的SnO₂)、FTO(掺杂有F的SnO₂)、氧化锌(包括：掺杂有其他元素的ZnO)、通过向氧化锌中添加作为掺杂剂的铝而获得的铝锌氧化物(AZO)、通过向氧化锌中添加作为掺杂剂的镓而获得的镓锌氧化物(GZO)、氧化钛(TiO₂)、通过向氧化钛中添加作为掺杂剂的铌而获得的铌钛氧化物(TNO)、氧化锑、CuI、InSbO₄、ZnMgO、CuInO₂、MgIn₂O₄、CdO、ZnSnO₃、尖晶石型氧化物、以及具有YbFe₂O₄结构的氧化物。可替代地，透明电极的实例包括：含有镓氧化物、钛氧化物、铌氧化物、镍氧化物等作为母层的透明电极。透明电极的厚度可以是2×10^-8m至2×10^-7m，优选地，3×10^-8m至1×10^-7m。在需要第一电极是透明性的情况下，从简化制造工艺的观点来看，电荷排出电极也优选地由透明导电性材料构成。

可替代地，在不需要透明性的情况下，作为构成用作提取电子的电极的负电极的导电性材料，负电极优选地由功函数低(例如，φ＝3.5eV～4.5eV)的导电性材料构成。其具体实例包括：碱金属(例如，Li、Na或K等)、碱金属的氟化物、碱金属的氧化物、碱土金属(例如，Mg或Ca等)、碱土金属的氟化物、碱土金属的氧化物、铝(Al)、锌(Zn)、锡(Sn)、铊(Tl)、钠-钾合金、铝-锂合金、镁-银合金、诸如铟或镱等稀土金属、以及上述这些的合金。可替代地，构成负电极的材料的示例包括：金属，例如铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)、银(Ag)、钽(Ta)、钨(W)、铜(Cu)、钛(Ti)、铟(In)、锡(Sn)、铁(Fe)、钴(Co)或钼(Mo)；包含上述这些金属元素的合金；包含上述这些金属的导电性粒子；包含上述这些金属的合金的导电粒子；含有杂质的多晶硅；碳系材料；氧化物半导体材料；和诸如碳纳米管或石墨烯等导电性材料。也能够使用包含上述这些元素的若干层的层叠结构。此外，构成负电极的材料的实例包括有机材料(导电性高分子)，例如聚(3,4-乙二氧基噻吩-聚(苯乙烯磺酸)[PEDOT/PSS]。此外，这些导电性材料可以与粘合剂(高分子)混合，以形成糊剂或墨剂，并且糊剂或墨剂可以被硬化并被用作电极。

干法或湿法能够用作第一电极等或第二电极(负电极或正电极)的成膜方法。干法的实例包括物理气相沉积法(PVD法)和化学气相沉积法(CVD法)。使用PVD法原理的成膜方法的实例包括：使用电阻加热或高频加热的真空气相沉积法、EB(电子束)气相沉积法、各种溅射法(磁控溅射法、RF-DC(射频-直流)结合型偏压溅射法、ECR(电子回旋共振)溅射法、对向靶溅射法、或高频溅射法)、离子镀法、激光烧蚀法、分子束外延法、以及激光转印法。此外，CVD法的实例包括：等离子体CVD法、热CVD法、有机金属(MO)CVD法、以及光学CVD法。与此同时，湿法的实例包括：电镀法、化学镀法、旋涂法、喷墨法、喷涂法、压印法、微接触印刷法、柔版印刷法、胶印法、凹版印刷法以及浸渍法等。图案化方法的实例包括：例如荫罩掩模、激光转印或光刻等化学蚀刻；以及使用紫外光、激光等的物理蚀刻。用于使第一电极等或第二电极平坦化的技术的实例包括激光平坦化法、回流法和化学机械抛光(CMP：ChemicalMechanical Polishing)法。

构成绝缘层的材料的实例不仅包括无机绝缘材料，还可以列举有机绝缘材料(有机聚合物)，也可使用它们的组合。无机绝缘材料的示例有：例如氧化硅材料、氮化硅(SiN_Y)、或氧化铝(Al₂O₃)等金属氧化物高介电绝缘材料。有机绝缘材料(有机聚合物)的示例有：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚乙烯苯酚(PVP)；聚乙烯醇(PVA)；聚酰亚胺；聚碳酸酯(PC)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚苯乙烯；硅烷醇衍生物(硅烷偶联剂)，例如N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)或十八烷基三氯硅烷(OTS)；酚醛清漆型酚树脂(novolac phenolic resin)；氟基树脂；诸如十八烷基硫醇、或异氰酸十二烷基酯等在一端具有能够与控制电极键合的官能团的直链烃类。氧化硅材料的实例包括氧化硅(SiO_X)、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、氮氧化硅(SiON)、SOG(旋涂玻璃)和低介电绝缘材料(例如，聚芳醚、环全氟碳聚合物和苯并环丁烯、环状氟碳树脂、聚四氟乙烯、氟化芳醚、氟化聚酰亚胺、无定形碳和有机SOG)。绝缘层能够具有单层构造，或者可以采用层叠有多个层(例如，两层)的构造。在后一种情况下，通过至少在电荷累积电极上以及在电荷累积电极与第一电极之间的区域中形成绝缘层_下层，并对该绝缘层_下层进行平坦化处理，从而仅需要至少在电荷累积电极与第一电极之间的区域中残留有绝缘层_下层、并且在残留的绝缘层_下层以及电荷累积电极上形成绝缘层_上层即可。由此，能够可靠地实现绝缘层的平坦化。构成保护材料层、各种层间绝缘层及绝缘材料膜的材料从上述这些材料中适当地选择就够了。

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能够分别与常规的浮动扩散层、放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管的构造和结构相同。驱动电路也能够具有众所周知的构造和结构。

第一电极连接到浮动扩散层和放大晶体管的栅极部，并且为了将第一电极连接到浮动扩散层和放大晶体管的栅极部，仅需要形成接触孔部即可。构成接触孔部的材料的实例包括：掺杂有杂质的多晶硅；高熔点金属或金属硅化物，例如钨、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiN、TiNW、WSi₂或MoSi₂等；以及包含上述这些材料的若干层的层叠结构(例如，Ti/TiN/W)。

第一载流子阻挡层可以设置在无机氧化物半导体材料层与第一电极之间，并且第二载流子阻挡层可以设置在有机光电转换层与第二电极之间。此外，第一电荷注入层可以设置在第一载流子阻挡层与第一电极之间，并且第二电荷注入层可以设置在第二载流子阻挡层与第二电极之间。构成电子注入层的材料的实例包括：例如锂(Li)、钠(Na)和钾(K)等碱金属；碱金属的氟化物；碱金属的氧化物；例如镁(Mg)或钙(Ca)等碱土金属；碱土金属的氟化物；以及碱土金属的氧化物。

各种有机层的成膜方法的示例包括干式成膜法和湿式成膜法。干式成膜法的示例包括：使用电阻加热、高频加热或电子束加热的真空气相沉积法；闪蒸沉积法；等离子体气相沉积法；EB气相沉积法；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结合型偏压溅射法、ECR溅射法、对向靶溅射法、高频溅射法和离子束溅射法)；DC(直流：Direct Current)法；RF方法；多阴极法；活化反应法；电场气相沉积法；各种离子镀法(例如高频离子镀法和反应离子镀法)；激光烧蚀法；分子束外延法；激光转印法；以及分子束外延法(MBE法)。此外，CVD法的示例包括：等离子体CVD法、热CVD法、MOCVD法、以及光学CVD法。与此同时，湿式成膜法的具体实例包括：旋涂法；浸渍法；流延法；微接触印刷法；滴注法；各种印刷法，诸如丝网印刷法、喷墨印刷法、胶版印刷法、凹版印刷方法和柔版印刷方法等；冲压法；喷涂法；以及各种涂布法，例如气刀涂布法、刮涂法、棒式涂布法、刮刀涂布(knife coater)法、挤压式涂布法、逆辊涂布法、转印辊涂布法、凹版涂布法、接触式涂布法、流延涂布法、喷涂法、狭缝孔涂布法和压延涂布(calendar coater)法。在涂布方法中，溶剂的示例包括无极性或低极性的有机溶剂，例如甲苯、氯仿、己烷或乙醇。图案化方法的示例包括：例如荫罩掩模、激光转印或光刻等化学蚀刻；以及使用紫外线、激光等的物理蚀刻。用于使各种有机层平坦化的技术的示例包括激光平坦化方法和回流方法等。

如上所述，摄像元件或固态摄像装置可以包括芯片上微透镜或遮光层，如果需要，摄像元件或固态摄像装置还可以包括用于驱动摄像元件的驱动电路或配线。如果需要，可以设置用于控制光向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而设置光学截止滤光片。

此外，第一构造和第二构造的固态摄像装置都能够具有如下形态：其中，在一个本发明的摄像元件等的上方设置一个芯片上微透镜，或者能够具有如下形态：其中，摄像元件区块由两个本发明的摄像元件等构成，并且在摄像元件区块的上方设置一个芯片上微透镜。

例如，在将固态摄像装置和读出集成电路(ROIC)层叠起来的情况下，通过把其中形成有读出集成电路和包含铜(Cu)的连接部的驱动基板与其中形成有连接部的摄像元件以它们的连接部彼此接触的方式进行叠置，使得它们的连接部彼此接合，由此能够实施层叠，并且能够使用焊料凸块等将连接部彼此接合。

此外，用于驱动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能够是重复以下步骤的固态摄像装置驱动方法：在所有摄像元件中，同时地一面将电荷累积在无机氧化物半导体材料层(或无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中，一面将第一电极中的电荷排出至系统的外部，然后，在所有摄像元件中，同时地将累积于无机氧化物半导体材料层(或无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中的电荷传输到第一电极，并且在传输完成之后，顺序地在各摄像元件中读出被传输至第一电极的电荷。

在这样的固态摄像装置驱动方法中，各摄像元件具有如下结构：其中，从第二电极侧入射的光不入射到第一电极上，并且在所有摄像元件中，同时地一面将电荷累积于无机氧化物半导体材料层等中，一面将第一电极中的电荷排出至系统外部。因此，能够在所有摄像元件中同时可靠地复位第一电极。此外，随后，在所有摄像元件中，同时地将累积于无机氧化物半导体材料层等中的电荷传输至第一电极，并且在完成传输之后，顺序地在各摄像元件中读出被传输到第一电极的电荷。因此，能够容易地实现所谓的全局快门功能。

在下文中，将详细说明实施例1的摄像元件和固态摄像装置。

实施例1的摄像元件10等还包括半导体基板(更具体地，硅半导体层)70，并且在半导体基板70的上方设置有光电转换部。此外，实施例1的摄像元件10等还包括控制部，所述控制部设置在半导体基板70上并且具有驱动电路，所述驱动电路连接到第一电极21和第二电极22。这里，半导体基板70的光入射表面被定义为上方，半导体基板70的相反侧被定义为下方。包括多个配线的配线层62设置在半导体基板70的下方。

半导体基板70包括用于构成控制部的至少浮动扩散层FD₁和放大晶体管TR1_amp，并且第一电极21连接到浮动扩散层FD₁和放大晶体管TR1_amp的栅极部。半导体基板70还包括用于构成控制部的复位晶体管TR1_rst和选择晶体管TR1_SEL。浮动扩散层FD₁连接到复位晶体管TR1_rst的一个源极/漏极区。放大晶体管TR1_amp的另一个源极/漏极区连接到选择晶体管TR1_sel的一个源极/漏极区。选择晶体管TR1_sel的另一个源极/漏极区连接到信号线VSL₁。这些放大晶体管TR1_amp、复位晶体管TR1_rst和选择晶体管TR1_sel构成驱动电路。

具体地，实施例1的摄像元件、层叠型摄像元件是背照式摄像元件、层叠型摄像元件，并且具有通过层叠三个摄像元件而形成的结构，所述三个摄像元件是：第一类型实施例1的绿光摄像元件(以下称为“第一摄像元件”)，其包括吸收绿光的第一类型绿光光电转换层且对绿光敏感；第二类型常规的蓝光摄像元件(以下称为“第二摄像元件”)，其包括吸收蓝光的第二类型蓝光光电转换层且对蓝光敏感；以及第二类型常规的红光摄像元件(以下称为“第三摄像元件”)，其包括吸收红光的第二类型红光光电转换层且对红光敏感。这里，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比第三摄像元件12更靠近光入射侧。此外，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。由第一摄像元件10、第二摄像元件11和第三摄像元件12的层叠结构构成一个像素。未设置彩色滤光片层。

在第一摄像元件10中，第一电极21和电荷累积电极24彼此分开地形成在层间绝缘层81上。层间绝缘层81和电荷累积电极24被绝缘层82覆盖着。无机氧化物半导体材料层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。保护材料层83形成在包括第二电极22的整个表面上，并且芯片上微透镜14设置在保护材料层83上。未设置彩色滤光片层。第一电极21、电荷累积电极24和第二电极22分别由含有例如ITO(功函数：约4.4eV)的透明电极构成。无机氧化物半导体材料层23B由In_aSn_bTi_cZn_dO_e构成。光电转换层23A由含有至少对绿光敏感的公知的有机光电转换材料(例如，诸如罗丹明染料、部花青染料和喹吖啶酮等有机材料)的层构成。层间绝缘层81、绝缘层82和保护材料层83分别包含公知的绝缘材料(例如，SiO₂或SiN)。无机氧化物半导体材料层23B和第一电极21通过设置于绝缘层82中的连接部67而连接。无机氧化物半导体材料层23B延伸到连接部67中。即，无机氧化物半导体材料层23B在设置于绝缘层82中的开口部85内延伸，并连接到第一电极21。

电荷累积电极24连接到驱动电路。具体地，电荷累积电极24经由形成于层间绝缘层81中的连接孔66、焊盘部64和配线V_OA连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112。

电荷累积电极24的尺寸大于第一电极21。当电荷累积电极24的面积由S₁′表示，并且第一电极21的面积由S₁表示时，尽管不受限制，但是优选满足：4≤S₁'/S₁。在实施例1中，例如，尽管不受限制，但是可以设定为S₁'/S₁＝8。

元件分离区域71形成在半导体基板70的第一表面(正面)70A侧。此外，氧化膜72形成在半导体基板70的第一表面70A上。此外，在半导体基板70的第一表面侧，设置有构成第一摄像元件10的控制部的复位晶体管TR1_rst、放大晶体管TR1_amp和选择晶体管TR1_sel，并且还设置有第一浮动扩散层FD₁。

复位晶体管TR1_rst包括栅极部51、沟道形成区51A、以及源极/漏极区51B和51C。复位晶体管TR1_rst的栅极部51连接到复位线RST₁。复位晶体管TR1_rst的一个源极/漏极区51C也用作第一浮动扩散层FD₁，并且复位晶体管TR1_rst的另一个源极/漏极区51B连接到电源V_DD。

第一电极21经由形成于层间绝缘层81中的连接孔65和焊盘部63、经由形成于半导体基板70和层间绝缘层76中的接触孔部61、以及经由形成于层间绝缘层76中的配线层62连接到复位晶体管TR1_rst的一个源极/漏极区51C(第一浮动扩散层FD₁)。

放大晶体管TR1_amp包括栅极部52、沟道形成区52A以及源极/漏极区52B和52C。栅极部52通过配线层62连接到第一电极21和复位晶体管TR1_rst的一个源极/漏极区51C(第一浮动扩散层FD₁)。此外，放大晶体管TR1_amp的一个源极/漏极区52B连接到电源V_DD。

选择晶体管TR1_sel包括栅极部53、沟道形成区53A、以及源极/漏极区53B和53C。栅极部53连接到选择线SEL₁。此外，选择晶体管TR1_sel的一个源极/漏极区53B与构成放大晶体管TR1_amp的另一个源极/漏极区52C共用一区域，并且选择晶体管TR1_sel的另一个源极/漏极区53C连接到信号线(数据输出线)VSL₁(117)。

第二摄像元件11包括设置于半导体基板70中的作为光电转换层的n型半导体区域41。由垂直型晶体管构成的传输晶体管TR2_trs的栅极部45一直延伸到n型半导体区域41，并连接到传输栅极线TG₂。此外，第二浮动扩散层FD₂设置在半导体基板70的位于传输晶体管TR2_trs的栅极部45附近的区域45C中。累积于n型半导体区域41中的电荷经由沿着栅极部45形成的传输通道而被读出到第二浮动扩散层FD₂。

在第二摄像元件11中，在半导体基板70的第一表面侧，还布置有构成第二摄像元件11的控制部的复位晶体管TR2_rst、放大晶体管TR2_amp和选择晶体管TR2_sel。

复位晶体管TR2_rst包括栅极部、沟道形成区和源极/漏极区。复位晶体管TR2_rst的栅极部连接到复位线RST₂。复位晶体管TR2_rst的一个源极/漏极区连接到电源VDD，并且另一个源极/漏极区也用作第二浮动扩散层FD₂。

放大晶体管TR2_amp包括栅极部、沟道形成区和源极/漏极区。放大晶体管TR2_amp的栅极部连接到复位晶体管TR2_rst的另一个源极/漏极区(第二浮动扩散层FD₂)。此外，放大晶体管TR2_amp的一个源极/漏极区连接到电源V_DD。

选择晶体管TR2_sel包括栅极部、沟道形成区和源极/漏极区。选择晶体管TR2_sel的栅极部连接到选择线SEL₂。此外，选择晶体管TR2_sel的一个源极/漏极区与构成放大晶体管TR2_amp的另一个源极/漏极区共用一区域，并且选择晶体管TR2_sel的另一个源极/漏极区连接到信号线(数据输出线)VSL₂。

第三摄像元件12包括设置在半导体基板70中的作为光电转换层的n型半导体区域43。传输晶体管TR3_trs的栅极部46连接到传输栅极线TG₃。此外，第三浮动扩散层FD₃设置在半导体基板70的位于传输晶体管TR3_trs的栅极部46附近的区域46C中。累积于n型半导体区域43中的电荷通过沿着栅极部46形成的传输通道46A而被读出到第三浮动扩散层FD₃。

在第三摄像元件12中，在半导体基板70的第一表面侧，还设置有构成第三摄像元件12的控制部的复位晶体管TR3_rst、放大晶体管TR3_amp和选择晶体管TR3_sel。

复位晶体管TR3_rst包括栅极部、沟道形成区和源极/漏极区。复位晶体管TR3_rst的栅极部连接到复位线RST₃。复位晶体管TR3_rst的一个源极/漏极区连接到电源V_DD，并且复位晶体管TR3_rst的另一个源极/漏极区也用作第三浮动扩散层FD₃。

放大晶体管TR3_amp包括栅极部、沟道形成区和源极/漏极区。放大晶体管TR3_amp的栅极部连接到复位晶体管TR3_rst的另一个源极/漏极区(第三浮动扩散层FD₃)。此外，放大晶体管TR3_amp的一个源极/漏极区连接到电源V_DD。

选择晶体管TR3_sel包括栅极部、沟道形成区和源极/漏极区。选择晶体管TR3_sel的栅极部连接到选择线SEL₃。此外，选择晶体管TR3_sel的一个源极/漏极区与构成放大晶体管TR3_amp的另一个源极/漏极区共用一区域，并且选择晶体管TR3_sel的另一个源极/漏极区连接到信号线(数据输出线)VSL₃。

复位线RST₁、RST₂和RST₃、选择线SEL₁、SEL₂和SEL₃、以及传输栅极线TG₂和TG₃连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112，并且信号线(数据输出线)VSL₁、VSL₂和VSL₃连接到构成驱动电路的列信号处理电路113。

p⁺层44设置在n型半导体区域43与半导体基板70的正面70A之间，以便抑制暗电流的产生。p⁺层42形成在n型半导体区域41与n型半导体区域43之间，此外，n型半导体区域43的侧表面的一部分被p⁺层42包围。p⁺层73形成在半导体基板70的背面70B侧。HfO₂膜74和绝缘材料膜75被形成得从p⁺层73延伸到半导体基板70内部的要形成接触孔部61的部分。在层间绝缘层76中，遍及多个层地形成有配线，但并未图示出来。

HfO₂膜74是具有负的固定电荷的膜。通过形成这种膜，能够抑制暗电流的产生。代替HfO₂膜，也能够使用如下膜：氧化铝(Al₂O₃)膜、氧化锆(ZrO₂)膜、氧化钽(Ta₂O₅)膜、氧化钛(TiO₂)膜、氧化镧(La₂O₃)膜、氧化镨(Pr₂O₃)膜、氧化铈(CeO₂)膜、氧化钕(Nd₂O₃)膜、氧化钷(Pm₂O₃)膜、氧化钐(Sm₂O₃)膜、氧化铕(Eu₂O₃)膜、氧化钆(Gd₂O₃)膜、氧化铽(Tb₂O₃)膜、氧化镝(Dy₂O₃)膜、氧化钬(Ho₂O₃)膜、氧化铥(Tm₂O₃)膜、氧化镱(Yb₂O₃)膜、氧化镥(Lu₂O₃)膜、氧化钇(Y₂O₃)膜、氮化铪膜、氮化铝膜、氮氧化铪膜、或氧氮化铝膜。这些膜的成膜方法的实例包括CVD法、PVD法和ALD法。

在下文中，参考图5和图6A，将说明实施例1的包括电荷累积电极的层叠型摄像元件(第一摄像元件10)的操作。实施例1的摄像元件还包括控制部，所述控制部设置在半导体基板70上并具有驱动电路。第一电极21、第二电极22和电荷累积电极24连接到该驱动电路。这里，第一电极21的电位被设定得高于第二电极22的电位。即，例如，第一电极21设定为正电位，第二电极22设定为负电位。通过光电转换层23A中的光电转换而产生的电子被读出到浮动扩散层。这类似地适用于其它实施例。

在图5、稍后所述的实施例4中的图20和图21、以及实施例6中的图32和图33中使用的附图标记如下。

P_A：无机氧化物半导体材料层23B的与位于电荷累积电极24与第一电极21之间或位于传输控制电极(电荷传输电极)25与第一电极21之间的区域面对着的区域的点P_A处的电位

P_B：无机氧化物半导体材料层23B的与电荷累积电极24面对着的区域的点P_B处的电位

P_C1：无机氧化物半导体材料层23B的与电荷累积电极区段24A面对着的区域的点P_C1处的电位

P_C2：无机氧化物半导体材料层23B的与电荷累积电极区段24B面对着的区域的点P_C2处的电位

P_C3：无机氧化物半导体材料层23B的与电荷累积电极区段24C面对着的区域的点P_C3处的电位

P_D：无机氧化物半导体材料层23B的与传输控制电极(电荷传输电极)25面对着的区域的点P_D处的电位

FD：第一浮动扩散层FD₁处的电位

V_OA：电荷累积电极24处的电位

V_OA-A：电荷累积电极区段24A处的电位

V_OA-B：电荷累积电极区段24B处的电位

V_OA-C：电荷累积电极区段24C处的电位

V_OT：传输控制电极(电荷传输电极)25处的电位

RST：复位晶体管TR1_rst的栅极部51处的电位

V_DD：电源的电位

VSL₁：信号线(数据输出线)VSL₁

TR1_rst：复位晶体管TR1_rst

TR1_amp：放大晶体管TR1_amp

TR1_sel：选择晶体管TR1_sel

在电荷累积期间中，从驱动电路将电位V₁₁施加到第一电极21，并将电位V₃₁施加到电荷累积电极24。通过入射到光电转换层23A上的光，在光电转换层23A中发生光电转换。通过光电转换而产生的空穴从第二电极22通过配线V_OU传送到驱动电路。另一方面，由于第一电极21的电位被设得高于第二电极22的电位，即，例如，由于将正电位施加到第一电极21，并且将负电位施加到第二电极22，因此，满足V₃₁≥V₁₁，优选地满足V₃₁>V₁₁。结果，通过光电转换而产生的电子被吸引至电荷累积电极24，并且该电子停留在无机氧化物半导体材料层23B(或者无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A)(以下，它们将被统称为“无机氧化物半导体材料层23B等”)的与电荷累积电极24面对着的区域中。即，电荷被累积于无机氧化物半导体材料层23B等中。由于满足V₃₁>V₁₁，因此，光电转换层23A内部所产生的电子不会向第一电极21移动。随着光电转换的执行过程，无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24面对着的区域中的电位变为更负的值。

在电荷累积期间的后期，执行复位操作。结果，复位了第一浮动扩散层FD₁的电位，并且第一浮动扩散层FD₁的电位变为电源的电位V_DD。

在完成复位操作之后，读出电荷。即，在电荷传输期间中，从驱动电路将电位V₁₂施加到第一电极21，并且将电位V₃₂施加到电荷累积电极24。这里，满足V₃₂<V₁₂。结果，已经停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24面对着的区域中的电子被读出到第一电极21，并且进一步被读出到第一浮动扩散层FD₁。即，累积于无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制部。

以这种方式，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。

在电子被读出到第一浮动扩散层FD₁之后，放大晶体管TR1_amp和选择晶体管TR1_sel的操作与常规的这些晶体管的操作相同。此外，第二摄像元件11和第三摄像元件12的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作与常规的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作相同。此外，第一浮动扩散层FD₁的复位噪声可以如在现有技术中那样通过相关双采样(CDS：correlated double sampling)处理而被去除。

如上所述，在实施例1中，由于包括了电荷累积电极(所述电荷累积电极与第一电极分开地布置着、并且所述电荷累积电极隔着绝缘层面对着光电转换层)，因此，当用光照射光电转换层并在光电转换层中对光进行光电转换时，无机氧化物半导体材料层等跟绝缘层和电荷累积电极形成一种电容器，并且电荷能够累积于无机氧化物半导体材料层等中。因此，在曝光开始时，电荷存储部能够被完全耗尽并且电荷能够被消除。结果，能够抑制kTC噪声增加、随机噪声劣化、以及所摄图像的质量降低等现象的发生。此外，由于能够同时复位所有像素，因此能够实现所谓的全局快门功能。

图68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，其中，层叠型摄像元件101呈二维阵列方式排列着；作为层叠型摄像元件101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；驱动控制电路116等。不用说，上述这些电路能够由众所周知的电路构成，当然也能够使用其它电路构造(例如，在常规的CCD摄像装置或CMOS摄像装置中使用的各种电路)来构成上述这些电路。在图68中，仅在一行中显示了层叠型摄像元件101的附图标记“101”。

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产生时钟信号或控制信号，所述时钟信号或所述控制信号作为垂直驱动电路112、列信号处理电路113和水平驱动电路114的操作的基准。此外，所产生的时钟信号或控制信号被输入到垂直驱动电路112、列信号处理电路113和水平驱动电路114。

例如，垂直驱动电路112包括移位寄存器，并且垂直驱动电路112在垂直方向上以行为单位顺序地选择和扫描摄像区域111中的层叠型摄像元件101。此外，基于与由各个层叠型摄像元件101接收到的光量对应地产生的电流(信号)的像素信号(图像信号)通过信号线(数据输出线)117(VSL)被传送到列信号处理电路113。

例如，列信号处理电路113被布置成对应于层叠型摄像元件101的每列。使用来自黑基准像素的信号(尽管未图示，但其形成在有效像素区域周围)，对从一行层叠型摄像元件101输出的图像信号针对每个摄像元件进行例如噪声消除或信号放大等信号处理。在列信号处理电路113的输出级中，水平选择开关(未图示)连接并设置在列信号处理电路113与水平信号线118之间。

例如，水平驱动电路114包括移位寄存器。通过顺序地输出水平扫描脉冲，水平驱动电路114顺序地选择各个列信号处理电路113，并将来自各个列信号处理电路113的信号输出到水平信号线118。

输出电路115对从各个列信号处理电路113经由水平信号线118顺序地提供过来的信号进行信号处理，然后输出该信号。

图9示出了实施例1的摄像元件、层叠型摄像元件的变形例的等效电路图，图10示出了第一电极、电荷累积电极和用于构成控制部的晶体管的示意性布局图，如图所示，复位晶体管TR1_rst的另一个源极/漏极区51B可以接地，而不是将另一个源极/漏极区51B连接到电源V_DD。

例如，实施例1的摄像元件、层叠型摄像元件能够通过以下方法来制造。即，首先，制备SOI基板。然后，基于外延生长方法在SOI基板的表面上形成第一硅层，并且在第一硅层上形成p⁺层73和n型半导体区域41。随后，基于外延生长方法在第一硅层上形成第二硅层，并且在第二硅层上形成元件分离区域71、氧化膜72、p⁺层42、n型半导体区域43和p⁺层44。此外，在第二硅层上形成构成摄像元件的控制部的各种晶体管等，进而，在其上还形成配线层62、层间绝缘层76和各种配线。然后，将层间绝缘层76和支撑基板(未图示)贴合在一起。随后，移除SOI基板以使第一硅层暴露出来。第二硅层的表面相当于半导体基板70的正面70A，并且第一硅层的表面相当于半导体基板70的背面70B。此外，第一硅层和第二硅层被统一表示为半导体基板70。随后，在半导体基板70的背面70B侧形成用于形成接触孔部61的开口部，并且形成HfO₂膜74、绝缘材料膜75和接触孔部61。进而，还形成了焊盘部63和64、层间绝缘层81、连接孔65和66、第一电极21、电荷累积电极24和绝缘层82。接下来，连接部67被开口，并且还形成无机氧化物半导体材料层23B、光电转换层23A、第二电极22、保护材料层83和芯片上微透镜14。结果，能够获得实施例1的摄像元件、层叠型摄像元件。

此外，尽管未图示，但是绝缘层82能够具有包括绝缘层_下层和绝缘层_上层的两层构造。即，仅需要至少在电荷累积电极24上以及位于电荷累积电极24与第一电极21之间的区域中形成绝缘层_下层(更具体地，仅需要在包括电荷累积电极24的层间绝缘层81上形成绝缘层_下层)，接着对绝缘层_下层实施平坦化处理，然后在绝缘层_下层和电荷累积电极24上形成绝缘层_上层。结果，能够可靠地使绝缘层82平坦化。然后，仅需要在由此获得的绝缘层82中形成连接部67的开口部即可。

[实施例2]

实施例2是实施例1的变形例。图11的示意性局部横截面图所示的实施例2的摄像元件、层叠型摄像元件是前照式摄像元件、层叠型摄像元件，并且具有通过层叠三个摄像元件而形成的结构，所述三个摄像元件是：第一类型实施例1的绿光摄像元件(第一摄像元件10)，其包括用于吸收绿光的第一类型绿光光电转换层且对绿光敏感；第二类型常规的蓝光摄像元件(第二摄像元件11)，其包括用于吸收蓝光的第二类型蓝光光电转换层且对蓝光敏感；以及第二类型常规的红光摄像元件(第三摄像元件12)，其包括用于吸收红光的第二类型红光光电转换层且对红光敏感。这里，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比第三摄像元件12更靠近光入射侧。此外，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。

如同实施例1中一样，在半导体基板70的正面70A侧设置用于构成控制部的各种晶体管。这些晶体管能够采用基本上与实施例1中所说明的晶体管相同的构造和结构。此外，半导体基板70包括第二摄像元件11和第三摄像元件12，并且这些摄像元件能够采用基本上与实施例1中所说明的第二摄像元件11和第三摄像元件12相同的构造和结构。

层间绝缘层81形成在半导体基板70的正面70A的上方。在层间绝缘层81的上方，与实施例1的摄像元件一样地设置有第一电极21、无机氧化物半导体材料层23B、光电转换层23A、第二电极22和电荷累积电极24等。

以这种方式，除了实施例2的摄像元件、层叠型摄像元件是前照式之外，实施例2的摄像元件、层叠型摄像元件的构造和结构可设为与实施例1的摄像元件、层叠型摄像元件的构造和结构相同。因此，省略其详细说明。

[实施例3]

实施例3是实施例1和实施例2的变形例。

图12的示意性局部横截面图所示的实施例3的摄像元件、层叠型摄像元件是背照式摄像元件、层叠型摄像元件，并且具有通过层叠第一类型实施例1的第一摄像元件10和第二类型第三摄像元件12这两个摄像元件而形成的结构。此外，图13的示意性局部横截面图所示的实施例3的摄像元件、层叠型摄像元件的变形例是前照式摄像元件、层叠型摄像元件，并且具有通过层叠第一类型实施例1的第一摄像元件10和第二类型第三摄像元件12这两个摄像元件而形成的结构。这里，第一摄像元件10吸收原色光，第三摄像元件12吸收互补色光。可替代地，第一摄像元件10吸收白光，第三摄像元件12吸收红外光。

图14的示意性局部横截面图所示的实施例3的摄像元件的变形例是背照式摄像元件，并且是由第一类型实施例1的第一摄像元件10构成。此外，图15的示意性局部横截面图所示的实施例3的摄像元件的变形例是前照式摄像元件，并且是由第一类型实施例1的第一摄像元件10构成。这里，第一摄像元件10由用于吸收红光的摄像元件、用于吸收绿光的摄像元件、以及用于吸收蓝光的摄像元件这三种摄像元件构成。此外，本发明的第一方面的固态摄像装置由多个上述摄像元件构成。能够列举拜耳阵列作为多个摄像元件的布置。在各摄像元件的光入射侧，根据需要可以设置有用于进行蓝色、绿色和红色的分光的彩色滤光片层。

代替设置一个第一类型实施例1的摄像元件的是，可以采用以层叠的方式设置有两个摄像元件的形态(即，把两个光电转换部进行层叠，并且在半导体基板中设置有这两个光电转换部的控制部的形态)，或者可以采用以层叠的方式设置有三个摄像元件的形态(即，把三个光电转换部进行层叠，并且在半导体基板中设置有这三个光电转换部的控制部的形态)。在下表中，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4]

实施例4是实施例1～实施例3的变形例，并且实施例4涉及本发明的包括传输控制电极(电荷传输电极)的摄像元件等。图16示出了实施例4的摄像元件、层叠型摄像元件的一部分的示意性局部横截面图。图17和图18示出了实施例4的摄像元件、层叠型摄像元件的等效电路图。图19示出了构成实施例4的摄像元件的第一电极、传输控制电极和电荷累积电极以及构成控制部的晶体管的示意性布局图。图20和图21示意性地示出了在实施例4的摄像元件的操作期间各部位的电位状态。图6B示出了用于说明实施例4的摄像元件的各部位的等效电路图。此外，图22示出了构成实施例4的摄像元件的光电转换部的第一电极、传输控制电极和电荷累积电极的示意性布局图。图23示出了第一电极、传输控制电极、电荷累积电极、第二电极和接触孔部的示意性透视图。

实施例4的摄像元件、层叠型摄像元件还包括：位于第一电极21与电荷累积电极24之间的传输控制电极(电荷传输电极)25，该传输控制电极(电荷传输电极)25与第一电极21及电荷累积电极24分开地布置着，且该传输控制电极(电荷传输电极)25隔着绝缘层82面对着无机氧化物半导体材料层23B。传输控制电极25通过形成于层间绝缘层81中的连接孔68B、焊盘部68A和配线V_OT连接到构成驱动电路的像素驱动电路。注意，在图16、图25、图28、图37、图43、图46A、图46B、图47A、图47B、图66及图67中，为了方便起见，位于层间绝缘层81下方的各种摄像元件构成要素统一由附图标记13表示。

在下文中，参考图20和图21，将说明实施例4的摄像元件(第一摄像元件10)的操作。注意，对于图20和图21，特别地，施加到电荷累积电极24上的电位值和点P_D处的电位值是不同的。

在电荷累积期间中，从驱动电路将电位V₁₁施加到第一电极21，将电位V₃₁施加到电荷累积电极24，并将电位V₅₁施加到传输控制电极25。通过入射到光电转换层23A上的光，在光电转换层23A中发生光电转换。通过光电转换而产生的空穴从第二电极22通过配线V_OU传送到驱动电路。另外，第一电极21的电位被设得高于第二电极22的电位，即，例如，将正电位施加到第一电极21，并且将负电位施加到第二电极22。因此，满足V₃₁>V₅₁(例如，V₃₁>V₁₁>V₅₁或V₁₁>V₃₁>V₅₁)。结果，通过光电转换而产生的电子被吸引到电荷累积电极24，并且电子停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24面对着的区域中。即，电荷累积于无机氧化物半导体材料层23B等中。由于满足V₃₁>V₅₁，因此能够可靠地防止在光电转换层23A内部产生的电子向第一电极21移动。随着光电转换的执行过程，无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24面对着的区域中的电位变为更负的值。

在电荷累积期间的后期，执行复位操作。结果，复位了第一浮动扩散层FD₁的电位，并且第一浮动扩散层FD₁的电位变为电源的电位V_DD。

在完成复位操作之后，读出电荷。即，在电荷传输期间中，从驱动电路将电位V₁₂施加到第一电极21，将电位V₃₂施加到电荷累积电极24，并将电位V₅₂施加到传输控制电极25。这里，满足V₃₂≤V₅₂≤V₁₂(优选地，V₃₂<V₅₂<V₁₂)。结果，停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24面对着的区域中的电子被可靠地读出到第一电极21，并且进一步被读出到第一浮动扩散层FD₁。即，累积于无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制部。

以这种方式，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。

在电子被读出到第一浮动扩散层FD₁之后，放大晶体管TR1_amp和选择晶体管TR1_sel的操作与常规的这些晶体管的操作相同。此外，例如，第二摄像元件11和第三摄像元件12的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作与常规的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作相同。

图24示出了构成实施例4的摄像元件的变形例的第一电极和电荷累积电极以及构成控制部的晶体管的示意性布局图，如图所示，复位晶体管TR1_rst的另一个源极/漏极区51B可以接地，而不是将另一个源极/漏极区51B连接到电源V_DD。

[实施例5]

实施例5是实施例1～实施例4的变形例，并且实施例5涉及本发明的包括电荷排出电极的摄像元件等。图25示出了实施例5的摄像元件的一部分的示意性局部横截面图。图26示出了构成实施例5的摄像元件的包括电荷累积电极的光电转换部的第一电极、电荷累积电极和电荷排出电极的示意性布局图。图27示出了第一电极、电荷累积电极、电荷排出电极、第二电极和接触孔部的示意性透视图。

实施例5的摄像元件还包括电荷排出电极26，电荷排出电极26通过连接部69连接到无机氧化物半导体材料层23B，并且电荷排出电极26与第一电极21及电荷累积电极24分开地布置着。这里，电荷排出电极26被布置成围绕第一电极21和电荷累积电极24(即，呈框架形状)。电荷排出电极26连接到构成驱动电路的像素驱动电路。无机氧化物半导体材料层23B延伸到连接部69中。即，无机氧化物半导体材料层23B在形成于绝缘层82中的第二开口部86内延伸，从而连接到电荷排出电极26。电荷排出电极26由多个摄像元件共用(共有)。第二开口部86的侧面可以以使第二开口部86向上加宽的方式倾斜。电荷排出电极26能够用作例如光电转换部的浮动扩散或溢流漏极(overflow drain)。

在实施例5中，在电荷累积期间中，从驱动电路将电位V₁₁施加到第一电极21，将电位V₃₁施加到电荷累积电极24，并将电位V₆₁施加到电荷排出电极26，而且电荷被累积于无机氧化物半导体材料层23B等中。通过入射到光电转换层23A上的光，在光电转换层23A中发生光电转换。通过光电转换而产生的空穴从第二电极22通过配线V_OU传送到驱动电路。与此同时，第一电极21的电位被设得高于第二电极22的电位，即，例如，将正电位施加到第一电极21，并且将负电位施加到第二电极22。因此，满足V₆₁>V₁₁(例如，V₃₁>V₆₁>V₁₁)。结果，通过光电转换而产生的电子被吸引到电荷累积电极24，并且电子停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24面对着的区域中。这能够可靠地防止电子朝着第一电极21移动。然而，未被充分地被吸引至电荷累积电极24的电子或未完全累积到无机氧化物半导体材料层23B等中的电子(所谓的溢流电子)经由电荷排出电极26被传送到驱动电路。

在电荷累积期间的后期，执行复位操作。结果，复位了第一浮动扩散层FD₁的电位，并且第一浮动扩散层FD₁的电位变为电源的电位V_DD。

在完成复位操作之后，读出电荷。即，在电荷传输期间中，从驱动电路将电位V₁₂施加到第一电极21，将电位V₃₂施加到电荷累积电极24，并将电位V₆₂施加到电荷排出电极26。这里，满足V₆₂<V₁₂(例如，V₆₂<V₃₂<V₁₂)。结果，停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24面对着的区域中的电子被可靠地读出到第一电极21，并且进一步被读出到第一浮动扩散层FD₁。即，累积于无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制部。

以这种方式，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。

在电子被读出到第一浮动扩散层FD₁之后，放大晶体管TR1_amp和选择晶体管TR1_sel的操作与常规的这些晶体管的操作相同。此外，例如，第二摄像元件和第三摄像元件的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作与常规的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作相同。

在实施例5中，所谓的溢流电子通过电荷排出电极26被传送到驱动电路。因此，能够抑制向邻接像素的电荷累积部的泄漏，并且能够抑制光晕(blooming)的发生。另外，这还能够改善摄像元件的摄像性能。

[实施例6]

实施例6是实施例1～实施例5的变形例，并且实施例6涉及本发明的包括多个电荷累积电极区段的摄像元件等。

图28示出了实施例6的摄像元件的一部分的示意性局部横截面图。图29和图30示出了实施例6的摄像元件的等效电路图。图31示出了构成实施例6的摄像元件的包括电荷累积电极的光电转换部的第一电极和电荷累积电极以及构成控制部的晶体管的示意性布局图。图32和图33示意性地示出了在实施例6的摄像元件的操作期间各部位的电位状态。图6C示出了用于说明实施例6的摄像元件的各部位的等效电路图。此外，图34示出了构成实施例6的摄像元件的包含电荷累积电极的光电转换部的第一电极和电荷累积电极的示意性布局图。图35示出了第一电极、电荷累积电极、第二电极和接触孔部的示意性透视图。

在实施例6中，电荷累积电极24包括多个电荷累积电极区段24A、24B和24C。电荷累积电极区段的数量只需要为2个以上即可，并且在实施例6中该数量被设为“3”个。另外，在实施例6的摄像元件中，第一电极21的电位高于第二电极22的电位。因此，即，例如将正电位施加到第一电极21，并且将负电位施加到第二电极22。另外，在电荷传输期间中，施加到位于离第一电极21最近的位置处的电荷累积电极区段24A的电位高于施加到位于离第一电极21最远的位置处的电荷累积电极区段24C的电位。以这种方式，通过向电荷累积电极24赋予电位梯度，已经停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24面对着的区域中的电子更可靠地被读出到第一电极21并且进一步被读出到第一浮动扩散层FD₁。即，累积于无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制部。

在图32所示的示例中，在电荷传输期间中，由于满足电荷累积电极区段24C的电位<电荷累积电极区段24B的电位<电荷累积电极区段24A的电位，所以，已经停留在无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被同时读出到第一浮动扩散层FD₁。与此同时，在图33所示的示例中，在电荷传输期间中，通过使电荷累积电极区段24C的电位、电荷累积电极区段24B的电位和电荷累积电极区段24A的电位逐级变化(即，通过使电荷累积电极区段24C的电位、电荷累积电极区段24B的电位和电荷累积电极区段24A的电位以阶梯形式或斜坡形式变化)，已经停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极区段24C面对着的区域中的电子就被移动至无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极区段24B面对着的区域。随后，停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极区段24B面对着的区域中的电子就被移动至无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极区段24A面对着的区域。随后，停留在无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极区段24A面对着的区域中的电子被可靠地读出到第一浮动扩散层FD₁。

图36示出了构成实施例6的摄像元件的变形例的第一电极和电荷累积电极以及构成控制部的晶体管的示意性布局图。如图所示，复位晶体管TR1_rst的另一个源极/漏极区51B可以接地，而不是连接到电源V_DD。

[实施例7]

实施例7是实施例1～实施例6的变形例，并且涉及本发明的具有电荷移动控制电极的摄像元件等，具体而言，涉及本发明的具有下部电荷移动控制电极(下侧_电荷移动控制电极)的摄像元件等。图37示出了实施例7的摄像元件的一部分的示意性局部横截面图，图38示出了构成实施例7的摄像元件的第一电极和电荷累积电极等以及构成控制部的晶体管的示意性布局图，图39和图40示出了构成实施例7的摄像元件的具有电荷累积电极的光电转换部的第一电极、电荷累积电极及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，在与位于邻接摄像元件之间的光电转换层叠体23的区域(光电转换层的区域-A)23_A隔着绝缘层82相对的区域中形成有下部电荷移动控制电极27。换言之，在绝缘层82的位于由构成邻接摄像元件各者的电荷累积电极24和电荷累积电极24夹持着的区域(区域-a)中的部分(绝缘层82的区域-A)82_A的下方形成有下部电荷移动控制电极27。下部电荷移动控制电极27与电荷累积电极24分开地设置着。或者，换言之，下部电荷移动控制电极27包围电荷累积电极24、且与电荷累积电极24分开地设置着，下部电荷移动控制电极27隔着绝缘层82而与光电转换层的区域-A(23_A)相对地布置着。下部电荷移动控制电极27在摄像元件中是共用的。并且，下部电荷移动控制电极27亦与驱动电路连接。具体而言，下部电荷移动控制电极27经由设置于层间绝缘层81内的连接孔27A、焊盘部27B及配线V_OB而与构成驱动电路之垂直驱动电路112连接。下部电荷移动控制电极27可与第一电极21或电荷累积电极24形成于同一水平面上，亦可不形成于同一水平面上(具体而言，可在第一电极21或电荷累积电极24下方的水平面上)。在前一情形下，可缩短电荷移动控制电极27与光电转换层23A之间的距离，因此易于控制电位。另一方面，在后一情形下，可缩短电荷移动控制电极27与电荷累积电极24之间的距离，因此有利于微细化。

在实施例7的摄像元件中，光入射至光电转换层23A而在光电转换层23A中进行光电转换时，由于对光电转换层23A的面对着电荷累积电极24的部分施加的电位的绝对值大于对光电转换层23A的区域-A施加的电位的绝对值，故而通过光电转换而生成的电荷被较强地引向无机氧化物半导体材料层23B的面对着电荷累积电极24的部分。其结果是，可抑制通过光电转换而生成的电荷流入至邻接的摄像元件，因此所拍摄的影像(图像)不会发生质量劣化。或者，由于在与光电转换层23A的区域-A隔着绝缘层相对的区域中形成有下部电荷移动控制电极27，故而可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之电场或电位。其结果是，可利用下部电荷移动控制电极27来抑制通过光电转换而生成的电荷向邻接的摄像元件的流入，因此所拍摄的影像(图像)不会发生质量劣化。

在图39及图40所示的示例中，在绝缘层82的位于由电荷累积电极24和电荷累积电极24夹持着的区域(区域-a)中的部分82_A的下方形成有下部电荷移动控制电极27。另一方面，在图41、图42A、图42B所示的示例中，在绝缘层82的位于由四个电荷累积电极24所围成的区域中的部分的下方形成有下部电荷移动控制电极27。而且，图41、图42A、图42B所示的示例亦为第一构造及第二构造的固态摄像装置。并且，在四个摄像元件中，对应于四个电荷累积电极24而设置一个共用的第一电极21。

在图42B所示的示例中，在四个摄像元件中，对应于四个电荷累积电极24而设置一个共用的第一电极21，在绝缘层82的位于由四个电荷累积电极24所围成的区域中的部分的下方形成有下部电荷移动控制电极27，进而，在绝缘层82的位于由四个电荷累积电极24所围成的区域中的部分的下方形成有电荷排出电极26。如上所述，电荷排出电极26例如可用作光电转换部的浮动扩散或溢流漏极。

[实施例8]

实施例8是实施例7的变形例，涉及本发明的具有上部电荷移动控制电极(上侧_电荷移动控制电极)的摄像元件等。图43示出了实施例8的摄像元件(并排设置着的2个摄像元件)的一部分的示意性横截面图，图44及图45示出了实施例8的摄像元件(并排设置着的2×2个摄像元件)及其变形例的一部分的示意性平面图。在实施例8的摄像元件中，在位于邻接摄像元件之间的光电转换层叠体23的区域23_A上形成有上部电荷移动控制电极28而代替形成第二电极22。上部电荷移动控制电极28与第二电极22分开地设置着。换言之，针对各摄像元件分别设置第二电极22，在光电转换层叠体23的区域-A上以包围第二电极22的至少一部分、且与第二电极22分开的方式设置上部电荷移动控制电极28。上部电荷移动控制电极28与第二电极22形成于同一水平面上。

而且，在图44所示的示例中，在一个摄像元件中，对应于一个第一电极21而设置一个电荷累积电极24。另一方面，在图45所示的变形例中，在两个摄像元件中，对应于两个电荷累积电极24而设置一个共用的第一电极21。图43所示的实施例8的摄像元件(并排设置着的2个摄像元件)的一部分的示意性横截面图对应于图45。

而且，图46A示出了实施例8的摄像元件(并排设置着的2个摄像元件)的变形例的一部分的示意性横截面图，如图所示，可将第二电极22分割成多个，对所分割的各个第二电极22分别施加不同电位。进而，如图46B所示，可在所分割的第二电极22与第二电极22之间设置上部电荷移动控制电极28。

在实施例8中，位于光入射侧的第二电极22在沿图44的纸面中的左右方向排列着的摄像元件中共有化，且在沿图44的纸面中的上下方向排列着的一对摄像元件中共有化。此外，上部电荷移动控制电极28亦在沿图44的纸面中的左右方向排列着的摄像元件中共有化，且在沿图44的纸面中的上下方向排列着的一对摄像元件中共有化。第二电极22及上部电荷移动控制电极28可通过如下方式予以获得：在光电转换层叠体23上形成用于构成第二电极22及上部电荷移动控制电极28的材料层后，将该材料层图案化。第二电极22、上部电荷移动控制电极28分别与各配线(未图示)连接，这些配线与驱动电路连接。与第二电极22连接的配线在多个固摄像元件中共有化。与上部电荷移动控制电极28连接的配线亦在多个摄像元件中共有化。

在实施例8的摄像元件中，在电荷累积期间，从驱动电路对第二电极22施加电位V₂₁、对上部电荷移动控制电极28施加电位V₄₁，在光电转换层叠体23中累积电荷，在电荷传输期间，从驱动电路对第二电极22施加电位V₂₂、对上部电荷移动控制电极28施加电位V₄₂，将累积于光电转换层叠体23中的电荷经由第一电极21而读出到控制部。此处，由于将第一电极21的电位设为高于第二电极22的电位，故而V₂₁≥V₄₁且V₂₂≥V₄₂。

如上所述，在实施例8的摄像元件中，由于在位于邻接摄像元件之间的光电转换层的区域上形成有电荷移动控制电极而代替形成第二电极，故而利用电荷移动控制电极来抑制通过光电转换而生成的电荷向邻接的摄像元件的流入，因此所拍摄的影像(图像)不会发生质量劣化。

图47A示出了实施例8的摄像元件(并排设置着的2个摄像元件)的变形例的一部分的示意性横截面图，图48A及图48B示出了一部分的示意性平面图。在该变形例中，针对各摄像元件分别设置有第二电极22，以包围第二电极22的至少一部分、且与第二电极22分开的方式设置有上部电荷移动控制电极28，在上部电荷移动控制电极28的下方存在电荷累积电极24的一部分。第二电极22设置于电荷累积电极24的上方，且第二电极22的尺寸比电荷累积电极24小。

图47B示出了实施例8的摄像元件(并排设置着的2个摄像元件)的变形例的一部分的示意性横截面图，图49A及图49B示出了一部分的示意性平面图。在该变形例中，针对各摄像元件分别设置第二电极22，以包围第二电极22的至少一部分、且与第二电极22分开的方式设置上部电荷移动控制电极28，在上部电荷移动控制电极28的下方存在电荷累积电极24的一部分，并且，在上部电荷移动控制电极(上侧_电荷移动控制电极)28的下方设置有下部电荷移动控制电极(下侧_电荷移动控制电极)27。第二电极22的尺寸比图47A所示的变形例小。即，第二电极22的面对着上部电荷移动控制电极28的区域位于比图47A所示的变形例中的第二电极22的面对着上部电荷移动控制电极28的区域更靠第一电极21侧的位置。电荷累积电极24被下部电荷移动控制电极27包围。

[实施例9]

实施例9涉及第一构造和第二构造的固态摄像装置。

实施例9的固态摄像装置包括多个摄像元件，各个摄像元件包括通过层叠第一电极21、无机氧化物半导体材料层23B、光电转换层23A和第二电极22而形成的光电转换部。光电转换部还包括电荷累积电极24，该电荷累积电极24与第一电极21分开地布置着，并且该电荷累积电极24隔着绝缘层82与无机氧化物半导体材料层23B相对地布置着。多个摄像元件构成摄像元件区块。第一电极21由构成摄像元件区块的多个摄像元件共用。

可替代地，实施例9的固态摄像装置包括多个如实施例1～实施例8中所说明的摄像元件。

在实施例9中，针对多个摄像元件设置有一个浮动扩散层。另外，通过适当地控制电荷传输期间的时机，可使多个摄像元件能够共用一个浮动扩散层。另外，在这种情况下，可使多个摄像元件能够共用一个接触孔部。

注意，除了在构成摄像元件区块的多个摄像元件中共用第一电极21这一点之外，实施例9的固态摄像装置具有与实施例1～实施例8中所说明的固态摄像装置基本相同的构造和结构。

图50(实施例9)、图51(实施例9的第一变形例)、图52(实施例9的第二变形例)、图53(实施例9的第三变形例)、图54(实施例9的第四变形例)示意性地示出了实施例9的固态摄像装置中的第一电极21和电荷累积电极24的布置状态。图50、图51、图54和图55示出了16个摄像元件，并且图52和图53分别示出了12个摄像元件。另外，由两个摄像元件构成摄像元件区块。由虚线包围的区域表示摄像元件区块。附于第一电极21和电荷累积电极24的下标数字被示出以用于分别区分第一电极21和电荷累积电极24。这同样适用于以下的说明中。此外，在一个摄像元件的上方布置有一个芯片上微透镜(图50～图57中未图示)。另外，在一个摄像元件区块中，两个电荷累积电极24被布置为使得第一电极21插入到这两个电荷累积电极24之间(见图50和图51)。可替代地，以与并排排列着的两个电荷累积电极24面对的方式布置一个第一电极21(见图54和图55)。即，第一电极与各个摄像元件的电荷累积电极邻接地布置着。可替代地，第一电极与多个摄像元件之中的一些摄像元件的电荷累积电极邻接地布置着，并且不与多个摄像元件之中的剩余摄像元件的电荷累积电极邻接地布置(见图52和图53)。在这种情况下，电荷从多个摄像元件中的上述剩余摄像元件向第一电极的传输是经由多个摄像元件的上述一些摄像元件而传输的。为了确保电荷从各个摄像元件传输到第一电极，优选地，构成摄像元件的电荷累积电极与构成摄像元件的电荷累积电极之间的距离A比跟第一电极邻接的摄像元件中的第一电极与电荷累积电极之间的距离B长。此外，优选地，摄像元件的位置离第一电极越远，距离A的值就设为越大。此外，在图51、图53和图55所示的示例中，电荷移动控制电极27被设置在构成摄像元件区块的多个摄像元件之间。通过设置电荷移动控制电极27，能够可靠地抑制在夹着电荷移动控制电极27的位置处的摄像元件区块中的电荷的传输。注意，当施加到电荷移动控制电极27的电位被称为V₁₇时，仅需要满足V₃₁>V₁₇。

电荷移动控制电极27可以与第一电极21或电荷累积电极24形成于同一水平面，或者可以与第一电极21或电荷累积电极24形成于不同水平面(具体地，可以在位于第一电极21或电荷累积电极24下方的水平面)。在前一种情况下，由于能够缩短电荷移动控制电极27与光电转换层之间的距离，所以能够易于控制电位。另一方面，对于后一种情况，由于能够缩短电荷移动控制电极27与电荷累积电极24之间的距离，所以有利于微细化。

在下文中，将说明由第一电极21₂以及两个电荷累积电极24₂₁和24₂₂构成的摄像元件区块的操作。

在电荷累积期间中，从驱动电路将电位V₁₁施加到第一电极21₂，并将电位V₃₁施加到电荷累积电极24₂₁和24₂₂。通过入射到光电转换层23A上的光，在光电转换层23A中产生光电转换。通过光电转换而产生的空穴从第二电极22通过配线V_OU输送到驱动电路。另一方面，第一电极21₂的电位V₁₁被设得高于第二电极22的电位V₂₁，即，例如，将正电位施加到第一电极21₂，并将负电位施加到第二电极22。因此，满足V₃₁≥V₁₁，优选地满足V₃₁>V₁₁。结果，通过光电转换而产生的电子被吸引到电荷累积电极24₂₁和24₂₂，并且电子停留在无机氧化物半导体材料层23B等的面对着电荷累积电极24₂₁和24₂₂的区域中。即，电荷被累积于无机氧化物半导体材料层23B等中。由于满足V₃₁≥V₁₁，因此，在光电转换层23A的内部产生的电子不会朝着第一电极21₂移动。随着光电转换的进行，无机氧化物半导体材料层23B等的面对着电荷累积电极24₂₁和24₂₂的区域中的电位变为更负的值。

在电荷累积期间的后期，执行复位操作。结果，复位了第一浮动扩散层的电位，并且第一浮动扩散层的电位变为电源的电位V_DD。

在完成复位操作之后，读出电荷。即，在电荷传输期间中，从驱动电路将电位V₂₁施加到第一电极21₂，将电位V_32-A施加到电荷累积电极24₂₁，并将电位V_32-B施加到电荷累积电极24₂₂。这里，满足V_32-A<V₂₁<V_32-B。结果，停留在无机氧化物半导体材料层23B等的面对着电荷累积电极24₂₁的区域中的电子被读出到第一电极21₂，并且进一步被读出到第一浮动扩散层。即，累积于无机氧化物半导体材料层23B等的面对着电荷累积电极24₂₁的区域中的电荷被读出到控制部。当完成读取时，则设为满足V_32-B≤V_32-A<V₂₁。注意，在图54和图55所示的示例中，也可以设为满足V_32-B<V₂₁<V_32-A。结果，停留在无机氧化物半导体材料层23B等的面对着电荷累积电极24₂₂的区域中的电子被读出到第一电极21₂，并且进一步被读出到第一浮动扩散层。此外，在图52和图53所示的示例中，停留在无机氧化物半导体材料层23B等的面对着电荷累积电极24₂₂的区域中的电子可以经由与电荷累积电极24₂₂邻接的第一电极21₃被读出到第一浮动扩散层。以这种方式，累积于无机氧化物半导体材料层23B等的面对着电荷累积电极24₂₂的区域中的电荷被读出到控制部。注意，当累积于无机氧化物半导体材料层23B等的与电荷累积电极24₂₁面对着的区域中的电荷被读取到控制部的读取过程完成时，可以复位第一浮动扩散层的电位。

图58A示出了实施例9的摄像元件区块中的读出驱动示例。

[步骤-A]将自动归零信号输入比较器

[步骤-B]一个共用的浮动扩散层的复位操作

[步骤-C]在与电荷累积电极24₂₁对应的摄像元件中的P相读取和向第一电极21₂的电荷传输

[步骤-D]在与电荷累积电极24₂₁对应的摄像元件中的D相读取和向第一电极21₂的电荷传输

[步骤-E]一个共用的浮动扩散层的复位操作

[步骤-F]将自动归零信号输入比较器

[步骤-G]在与电荷累积电极24₂₂对应的摄像元件中的P相读取和向第一电极21₂的电荷传输

[步骤-H]在与电荷累积电极24₂₂对应的摄像元件中的D相读取和向第一电极21₂的电荷传输

经过以上流程，读出来自与电荷累积电极24₂₁及电荷累积电极24₂₂对应的两个摄像元件的信号。基于相关双采样(CDS)处理，[步骤-C]中的P相读出与[步骤-D]中的D相读出之间的差是来自与电荷累积电极24₂₁对应的摄像元件的信号，并且[步骤-G]中的P相读出与[步骤-H]中的D相读出之间的差是来自与电荷累积电极24₂₂对应的摄像元件的信号。

注意，可以省略[步骤-E]的操作(见图58B)。此外，可以省略[步骤-F]的操作。在这种情况下，可以进一步省略[步骤-G]的操作(见图58C)。[步骤-C]中的P相读出与[步骤-D]中的D相读出之间的差是来自与电荷累积电极24₂₁对应的摄像元件的信号，并且[步骤-D]中的D相读出与[步骤-H]中的D相读出之间的差是来自与电荷累积电极24₂₂对应的摄像元件的信号。

在示意性地示出了第一电极21和电荷累积电极24的布置状态的图56(实施例9的第六变形例)和图57(实施例9的第七变形例)的变形例中，摄像元件区块包括4个摄像元件。这些固态摄像装置的操作能够基本上类似于图50～图55所示的固态摄像装置的操作。

在实施例9的固态摄像装置中，由于第一电极由构成摄像元件区块的多个摄像元件共用，因此能够使其中排列有多个摄像元件的像素区域中的构造和结构简化和微细化。注意，针对一个浮动扩散层而设置的多个摄像元件可以由多个第一类型摄像元件构成，或者可以由至少一个第一类型摄像元件和一个或2个以上的第二类型摄像元件构成。

[实施例10]

实施例10是实施例9的变形例。在示意性地示出了第一电极21和电荷累积电极24的布置状态的图59、图60、图61和图62所示的实施例10的固态摄像装置中，摄像元件区块包括两个摄像元件。另外，在摄像元件区块的上方设置有一个芯片上微透镜14。注意，在图60和图62所示的示例中，电荷移动控制电极27设置在构成摄像元件区块的多个摄像元件之间。

例如，与构成摄像元件区块的电荷累积电极24₁₁、24₂₁、24₃₁和24₄₁对应的光电转换层对从图中右上方入射的光具有高的敏感度。此外，与构成摄像元件区块的电荷累积电极24₁₂、24₂₂、24₃₂和24₄₂对应的光电转换层对从图中左上方入射的光具有高的敏感度。因此，例如，通过将包括电荷累积电极24₁₁的摄像元件和包括电荷累积电极24₁₂的摄像元件组合，能够获取像面相位差信号。此外，如果将来自包括电荷累积电极24₁₁的摄像元件的信号与来自包括电荷累积电极24₁₂的摄像元件的信号相加，则能够用与这些摄像元件的组合构成一个摄像元件。在图59所示的示例中，第一电极21₁设置在电荷累积电极24₁₁与电荷累积电极24₁₂之间。然而，如图61所示的示例中那样，通过将一个第一电极21₁设置成面对着并排布置的两个电荷累积电极24₁₁和24₁₂，能够进一步提高敏感度。

至此，已经基于优选的实施例说明了本发明。然而，本发明不限于上述这些实施例。实施例中所说明的摄像元件、层叠型摄像元件和固态摄像装置的结构或构造、制造条件、制造方法和使用材料都是说明性的，并且能够适当地变更。能够适当地组合各实施例的摄像元件。本发明的摄像元件的构造和结构能够应用于发光元件(例如有机EL元件)，或者能够应用于薄膜晶体管的沟道形成区域。

在某些情况下，也能够使浮动扩散层FD₁、FD₂、FD₃、51C、45C和46C共用化。

此外，例如，图63示出了实施例1中所说明的摄像元件、层叠型摄像元件的变形例，如图所示，其能够采用如下构造：其中，光从第二电极22侧入射，并且遮光层15形成在第二电极22的光入射侧。注意，设置于光电转换层的光入射侧的各种配线能够起到遮光层的作用。

注意，在图63所示的示例中，遮光层15形成在第二电极22的上方，即，遮光层15形成在第二电极22的光入射侧且处于第一电极21的上方。然而，如图64所示，遮光层15还可以设置在第二电极22的光入射侧表面上。此外，如图65所示，在某些情况下，遮光层15可以形成在第二电极22中。

可替代地，可以采用如下结构：其中，光从第二电极22侧入射，并且光不会入射到第一电极21上。具体地，可以如图63所示，遮光层15形成在第二电极22的光入射侧且处于第一电极21的上方。可替代地，如图67所示，可以采用如下结构：其中，芯片上微透镜14设置在电荷累积电极24和第二电极22的上方，并且入射到芯片上微透镜14上的光被聚集到电荷累积电极24且不会到达第一电极21。注意，如实施例4中所说明的那样，在设置有传输控制电极25的情况下，能够采用如下结构：其中，光不会入射到第一电极21和传输控制电极25上。具体地，如图66所示，可以采用如下结构：其中，遮光层15形成在第一电极21和传输控制电极25的上方。可替代地，能够采用如下结构：其中，入射到芯片上微透镜14上的光不会到达第一电极21，或者不会到达第一电极21和传输控制电极25。

通过采用上述那些构造和结构，或者可替代地，通过设置遮光层15，以使得光仅入射到位于电荷累积电极24的上方的光电转换部的部分上，或者可替代地，通过设计芯片上微透镜14，以使得位于第一电极21的上方(或第一电极21和传输控制电极25的上方)的光电转换层部的部分对光电转换没有贡献，藉此，能够更可靠地同时复位所有像素，并且能够更容易地实现全局快门功能。即，在包括多个具有上述构造和结构的摄像元件的固态摄像装置的驱动方法中，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于无机氧化物半导体材料层23B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，同时地将累积于无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷传输到第一电极21，并且在完成传输之后，顺序地在各摄像元件中读出被传输到第一电极21的电荷。

在上述的固态摄像装置的驱动方法中，各摄像元件具有如下结构：其中，从第二电极侧入射的光不会入射到第一电极上，并且在所有的摄像元件中，同时地一面将电荷累积于无机氧化物半导体材料层等中，一面将第一电极中的电荷排出到系统外部。因此，在所有的摄像元件中，能够可靠地同时复位第一电极。另外，随后，在所有的摄像元件中，累积于无机氧化物半导体材料层等中的电荷被同时传输到第一电极，并且在完成传输之后，顺序地在各摄像元件中读出被传输到第一电极的电荷。因此，能够容易地实现所谓的全局快门功能。

在形成在多个摄像元件中共有的单个无机氧化物半导体材料层23B的情况下，从保护无机氧化物半导体材料层23B的端部的观点出发，较佳的是，无机氧化物半导体材料层23B的端部被至少光电转换层23A覆盖着。在这种情况下，摄像元件的结构仅需要是其示意性横截面图由图1所示的无机氧化物半导体材料层23B的右端示出的结构。

此外，在实施例4的变形例中，如图67所示，可以从离第一电极21最近的位置朝向电荷累积电极24而设置多个传输控制电极。注意，图67示出了设置有两个传输控制电极25A和25B的示例。另外，能够采用如下结构：其中，芯片上微透镜14设置在电荷累积电极24和第二电极22的上方，并且入射至芯片上微透镜14的光被聚集到电荷累积电极24并且不会到达第一电极21以及传输控制电极25A和25B。

亦可设为如下的构造：其中，第一电极21在设置于绝缘层82中的开口部85内延伸而连接至无机氧化物半导体材料层23B。

在实施例中，已经将本发明应用于CMOS式固态摄像装置的情况作为示例进行了说明，在所述CMOS式固态摄像装置中，将与入射光量对应的信号电荷作为物理量进行检测的单位像素以矩阵方式布置着。然而，本发明不限于应用于CMOS式固态摄像装置，并且本发明还能够应用于CCD式固态摄像装置。在后一种情况下，具有CCD式结构的垂直传输寄存器在垂直方向上传输信号电荷，水平传输寄存器在水平方向上传输信号电荷，并且信号电荷被放大，藉此输出像素信号(图像信号)。此外，本发明不限于普通的列式固态摄像装置，在所述列式固态摄像装置中，像素以二维矩阵的方式形成，并且针对每个像素列设置列信号处理电路。此外，在某些情况下，能够省略选择晶体管。

此外，本发明的摄像元件、层叠型摄像元件不限于应用于检测可见光的入射光量的分布并将该分布成像为图像的固态摄像装置，而是本发明的摄像元件和层叠型摄像元件还能够应用于的用于将红外光、X射线或者粒子等的入射量的分布成像为图像的固态摄像装置。此外，从广义上讲，本发明的摄像元件和层叠型摄像元件能够应用于用于检测其它物理量(例如，压力或静电电容等)的分布并将该分布成像为图像的例如指纹检测传感器等固态摄像装置(物理量分布检测装置)全体。

此外，本发明不限于以行为单位顺序地扫描摄像区域中的各单位像素并从各单位像素读取像素信号的固态摄像装置。本发明还能够应用于X-Y地址型固态摄像装置，所述X-Y地址型固态摄像装置用于以像素为单位地选择任意像素，并且从所选的像素中以像素为单位来读取像素信号。固态摄像装置可以形成为一个芯片，或者可以是其中将摄像区域与驱动电路或光学系统封装在一起的具有摄像功能的模块形式。

此外，本发明不限于应用于固态摄像装置，而且还能够应用于摄像装置。这里，摄像装置指的是相机系统(例如，数码相机或录像机)，或者具有摄像功能的电子设备(例如手机)。有时将安装在电子设备上的模块形式(即，相机模块)用作摄像装置。

图69作为概念图示出了其中将包括本发明的摄像元件、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。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让来自被摄体的图像光(入射光)在固态摄像装置201的摄像面上成像。结果，信号电荷在一段时间内累积于固态摄像装置201中。快门装置211控制固态摄像装置201的光照期间和遮光期间。驱动电路212提供驱动信号，该驱动信号用于控制固态摄像装置201的传输操作等和快门装置211的快门操作。固态摄像装置201通过从驱动电路212提供的驱动信号(时序信号)来传送信号。信号处理电路213执行各种信号处理。已经经过了信号处理的视频信号被存储在诸如存储器等存储介质中，或被输出到监视器。在这样的电子设备200中，能够实现固态摄像装置201的像素尺寸的微细化，并且能够提高电荷传输效率，因此，能够得到像素特性改善的电子设备200。能够应用固态摄像装置201的电子设备200不限于相机，并且固态摄像装置201能够应用于诸如数码相机或适于移动装置(例如手机)的相机模块等摄像装置。

本发明的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如，本发明的技术可以被实现为安装在下列任何类型的移动体上的装置，所述移动体例如是：汽车、电动汽车、混合动力汽车、电动摩托车、自行车、个人移动载具、飞机、无人机、轮船、或机器人。

图74是示出作为能够应用本发明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示例的框图。

车辆控制系统12000包括通过通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图74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以及综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、声音图像输出部12052以及车载网络接口(I/F：interface)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到下述各设备的控制装置的作用，这些设备是：诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的舵角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动设备等。

车身系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020起到下述各设备的控制装置的作用，这些设备是：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；自动车窗装置；或者诸如前灯、后灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯。在这种情况下，能够将从代替钥匙的便携式设备发送的无线电波或各种开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、自动车窗装置和灯等。

车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部信息。例如，摄像部12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以对行人、车辆、障碍物、交通标志、或路面上的文字等执行物体检测处理或距离检测处理。

摄像部12031是用于接收光并且输出与所接收的光量对应的电信号的光传感器。摄像部12031能够将该电信号作为图像输出，或者能够将该电信号作为距离测量信息输出。此外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或可以是诸如红外光等非可见光。

车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接到车内信息检测单元12040。例如，驾驶员状态检测部12041包括用于拍摄驾驶员的相机。车内信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息来计算驾驶员的疲劳程度或专注程度，或者可以判定驾驶员是否在打瞌睡。

微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车外和车内的信息来计算驱动力产生设备、转向机构、或制动设备的控制目标值，并且能够向驱动系统控制单元12010输出控制命令。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)功能的协同控制，所述高级驾驶员辅助系统功能包括：车辆的碰撞避免或撞击减轻、基于车间距离的跟随行驶、车速保持行驶、车辆的碰撞警告、以及车辆的车道偏离警告等。

此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆周围的信息来控制驱动力产生设备、转向机构、或制动设备等，从而执行旨在实现例如不依赖驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶的协同控制。

此外，基于由车外信息检测单元12030获取的车辆外部信息，微型计算机12051能够向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051能够根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或对面来车的位置来控制前灯，从而执行例如将远光灯切换到近光灯等的以实现防眩为目的的协调控制。

声音图像输出部12052将声音输出信号或图像输出信号中的至少一者发送到输出设备，该输出设备能够在视觉上或在听觉上向车上的乘客或车辆外部通知信息。在图74的示例中，作为输出设备，示出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪表面板12063。例如，显示单元12062可以包括板载显示器(on-board display)和/或平视显示器(head-updisplay)中的至少一者。

图75是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。

在图75中，车辆12100包括作为摄像部12031的摄像部12101、12102、12103、12104和12105。

例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105被设置于如下各位置处：车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠或尾门、以及车厢中的前挡风玻璃的上部等。设置于前鼻处的摄像部12101和设置于车厢中的前挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要获取车辆12100前方的图像。设置于侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100侧方的图像。设置于后保险杠或尾门处的摄像部12104主要获取车辆12100后方的图像。由摄像部12101和12105获取的前方图像主要用于检测前车、行人、障碍物、信号灯、交通标志、或车道等。

注意，图75示出了摄像部12101～12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置于前鼻处的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置于侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置于后保险杠或尾门处的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101～12104摄取的图像数据，可获得从上方观看到的车辆12100的俯瞰图像。

摄像部12101～12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像部12101～12104中的至少一者可以是包括多个摄像元件的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。

例如，微型计算机12051基于从摄像部12101～12104获得的距离信息来求出与摄像范围12111～12114内的各个三维物体相距的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而能够将如下三维物体提取为前车：该三维物体尤其是在车辆12100的行驶道路上最靠近车辆12100的三维物体，并且其在与车辆12100基本相同的方向上以预定速度(例如，大于或等于0km/h)行驶。此外，微型计算机12051能够设定在前方要预先确保的与前车的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟随停止控制)和自动加速控制(包括跟随起动控制)等。以这种方式，能够执行旨在实现例如不依赖驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶的协同控制。

例如，基于从摄像部12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051将关于三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆等其他三维物体并提取数据，并且能够使用所提取的数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够看见的障碍物和难以看见的障碍物。然后，微型计算机12051判断用于表示与各个障碍物发生碰撞的危险度的碰撞风险。当碰撞风险高于设定值并存在碰撞可能性时，微型计算机12051能够通过音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶员输出警报，或者通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或避让转向，来执行用于避免碰撞的驾驶辅助。

摄像部12101～12104中的至少一者可以是检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判定摄像部12101～12104的拍摄图像中是否存在行人，来识别出该行人。例如，行人的这种识别是通过以下过程来执行的：在作为红外相机的摄像部12101～12104的拍摄图像中提取特征点；以及对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理，并判定行人是否存在。如果微型计算机12051判定摄像部12101～12104的拍摄图像中存在行人并识别出该行人时，声音图像输出部12052控制显示单元12062，使得显示单元12062在识别出的行人上叠加地显示用于强调的矩形轮廓线。此外，声音图像输出部12052可以控制显示单元12062，使显示单元12062在所期望的位置处显示用于表示行人的图标等。

此外，例如，本发明的技术可以应用于内窥镜手术系统。

图76是示出能够应用本发明的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造示例的图。

图76示出了外科医生(医生)11131使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的情况。如图所示，内窥镜手术系统11000包括：内窥镜(endoscope)11100；诸如气腹管(pneumoperitoneum tube)11111或能量处置工具11112等其他手术工具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，从该镜筒11101的前端算起具有预定长度的区域被插入患者11132的体腔中；以及摄像头11102，该摄像头11102连接到镜筒11101的基端。在所示的示例中，示出了内窥镜11100被构造为包括刚性镜筒11101的所谓刚性镜，但是内窥镜11100也可以被构造为包括柔性镜筒的所谓柔性镜。

在镜筒11101的前端处，设置有安装有物镜的开口部。光源装置11203连接到内窥镜11100。由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内延伸的光导件被引导到该镜筒的前端，并且该光通过上述物镜照射到患者11132体腔中的观察对象。注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜(forward-viewing endoscope)、斜视内窥镜(oblique-viewing endoscope)或侧视内窥镜(side-viewing endoscope)。

在摄像头11102内部设置有光学系统和摄像元件。来自观察对象的反射光(观察光)通过该光学系统会聚到摄像元件上。观察光通过摄像元件进行光电转换，并且产生了对应于观察光的电信号，即，对应于观察图像的图像信号。该图像信号作为RAW(原始)数据被传送到相机控制单元(CCU：camera control unit)11201。

CCU 11201包括中央处理单元(CPU：central processing unit)或图形处理单元(GPU：graphics processing unit)等，并且综合地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且例如对该图像信号进行诸如显像处理(去马赛克处理)等用于显示基于该图像信号的图像的各种图像处理。

在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示基于由CCU 11201进行了图像处理后的图像信号的图像。

例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED：light emitting diode)等光源，并且将用于对手术部位等进行摄像的照射光提供给内窥镜11100。

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将各种信息和指令输入到内窥镜手术系统11000。例如，用户输入用于改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率和焦距等)的指令等。

处置工具控制装置11205控制用于烧灼或切开组织、或者密封血管等的能量处置工具11112的驱动。为了确保内窥镜11100的视野和外科医生的作业空间，气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入患者11132的体腔中，以使患者11132的体腔膨胀。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、图形和图表等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。

注意，例如，用于将对手术部位进行摄像用的照射光提供给内窥镜11100的光源装置11203可以包括LED、激光光源、或由LED和激光光源的组合构成的白光源。在由RGB激光光源的组合构成白光源的情况下，能够以高精度来控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时序，因此，能够通过光源装置11203执行所拍摄图像的白平衡的调整。此外，在这种情况下，通过用来自R、G、B激光光源各者的激光以时分方式(time division manner)照射观察对象，并与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，从而也能够以时分方式拍摄对应于R、G、B各者颜色的图像。根据这种方法，即使在摄像元件中没有设置彩色滤光片的情况下，也能够获得彩色图像。

此外，可以控制光源装置11203的驱动，从而以预定时间间隔改变所输出的光强度。通过与光强度的改变时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动并以时分方式(time division manner)获取图像，并且合成这些图像，从而能够产生不存在所谓的曝光不足暗影(blocked up shadow)或曝光过度高光(blown out highlight)的高动态范围图像。

此外，光源装置11203可以被配置成能够提供与特殊光观察相对应的预定波长频带的光。在特殊光观察中，例如，执行如下的所谓的窄频带光观察(Narrow Band Imaging)：即，利用人体组织中的光吸收的波长依赖性，通过用比常规观察时的照射光(换句话说，白光)更窄的频带的光进行照射，以高对比度拍摄诸如黏膜表层的血管等预定组织。可替代地，在特殊光观察中，可以执行如下的荧光观察：即，通过用激发光照射而产生的荧光来获得图像。在荧光观察中，例如，可以通过利用激发光照射人体组织来观察来自该人体组织的荧光(自发荧光观察)，或者，可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG：indian cyanine green)等试剂局部注射到人体组织中，并且利用与该试剂的荧光波长对应的激发光照射人体组织来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成能够提供与这种特殊光观察对应的窄频带光和/或激发光。

图77是示出图76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通过传输线缆11400可通信地彼此连接。

透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接部处的光学系统。从镜筒11101的前端撷取的观察光被引导到摄像头11102，并入射到透镜单元11401上。透镜单元11401可以是包括变焦透镜和聚焦透镜在内的多个透镜的组合。

摄像部11402包括摄像元件。摄像部11402可以包括一个摄像元件(所谓的单板型)或多个摄像元件(所谓的多板型)。在摄像部11402包括多板型摄像元件的情况下，例如，可以通过各摄像元件产生与R、G和B各者对应的图像信号，并且可以通过合成这些图像信号来获得彩色图像。可替代地，摄像部11402可以包括用于分别获取与三维(3D)显示对应的右眼用图像信号和左眼用图像信号的一对摄像元件。通过执行3D显示，外科医生11131能够更准确地掌握手术部位处的生物组织的深度。注意，在摄像部11402包括多板型摄像元件的情况下，能够与各摄像元件对应地设置多个系统的透镜单元11401。

此外，摄像部11402并非必须设置在摄像头11102中。例如，摄像部11402可以设置在镜筒11101内且紧接在物镜的后方。

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将透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调整通过摄像部11402拍摄的图像的倍率和焦点。

通信部11404包括用于向CCU 11201发送各种信息和从CCU 11201接收各种信息的通信装置。通信部11404通过传输线缆11400将从摄像部11402获得的图像信号作为原始(RAW)数据发送到CCU 11201。

此外，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，并将该控制信号提供给摄像头控制部11405。例如，上述控制信号包括与摄像条件相关的信息，例如：用于规定所摄图像的帧率的信息、用于规定摄像时的曝光值的信息和/或用于规定所摄图像的倍率和焦点的信息等。

注意，诸如上述的帧率、曝光值、倍率和焦点等摄像条件可以由用户适当地指定，或者可以由CCU 11201的控制部11413基于所获取的图像信号来自动地设置。在后一种情况下，内窥镜11100具有所谓的自动曝光(AE：auto exposure)功能、自动聚焦(AF：autofocus)功能和自动白平衡(AWB：auto white balance)功能。

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包括用于向摄像头11102发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信部11411接收通过传输线缆11400从摄像头11102发送过来的图像信号。

此外，通信部11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。上述图像信号和上述控制信号能够通过电通信或光学通信等进行传输。

图像处理部11412对从摄像头11102发送来的作为原始数据的图像信号进行各种图像处理。

控制部11413执行与通过内窥镜11100对手术部位等进行的摄像以及通过对手术部位等进行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，基于由图像处理部11412进行了图像处理后的图像信号，控制部11413致使显示装置11202显示反映了手术部位等的所摄图像。在这种情况下，控制部11413可以利用各种图像识别技术来识别所摄图像中的各种物体。例如，控制部11413通过检测所摄图像中所包括的物体的边缘形状或颜色等，能够识别出诸如镊子等手术工具、特定活体部位、出血、以及在使用能量处置工具11112时的薄雾等。当显示装置11202显示出所摄图像时，控制部11413可以致使显示装置11202利用识别结果在手术部位的图像上叠加地显示各种手术辅助信息。这样，手术辅助信息被叠加地显示，并被呈现给外科医生11131。这可以减轻外科医生11131的负担，并且使外科医生11131能够可靠地进行手术。

将摄像头11102与CCU 11201连接起来的传输线缆11400是与电信号的通信对应的电信号线缆、与光通信对应的光纤、或者它们的复合线缆。

这里，在所示的示例中，使用传输线缆11400以有线的方式执行通信，但是也可以以无线的方式执行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。

注意，这里以内窥镜手术系统为例进行了说明。然而，本发明的技术还可以应用于例如显微镜手术系统等。

注意，本发明能够具有以下构造。

[A01]<摄像元件：第一方面>

一种摄像元件，其包括：通过将第一电极、由有机材料形成的光电转换层、以及第二电极层叠而形成的光电转换部，

在所述第一电极和所述光电转换层之间形成有无机氧化物半导体材料层，所述无机氧化物半导体材料层自所述第一电极侧起包含第一层及第二层，

当与所述第一电极和所述无机氧化物半导体材料层之间的界面相距3nm、较佳地5nm、更佳地10nm以内的所述第一层的平均膜密度设为ρ₁，且所述第二层的平均膜密度设为ρ₂时，满足ρ₁≥5.9g/cm³以及ρ₁–ρ₂≥0.1g/cm³。

[A02]如[A01]记载的摄像元件，其中所述第一层的组分与所述第二层的组分相同。

[A03]<摄像元件：第二方面>

一种摄像元件，其包括：通过将第一电极、由有机材料形成的光电转换层、以及第二电极层叠而形成的光电转换部，

其中，在所述第一电极和所述光电转换层之间形成有无机氧化物半导体材料层，所述无机氧化物半导体材料层自所述第一电极侧起包含第一层及第二层，

所述第一层的组分与所述第二层的组分相同，

当与所述第一电极和所述无机氧化物半导体材料层之间的界面相距3nm、较佳地5nm、更佳地10nm以内的所述第一层的平均膜密度设为ρ₁，且所述第二层的平均膜密度设为ρ₂时，满足ρ₁–ρ₂≥0.1g/cm³。

[A04]如[A01]至[A03]中任一项记载的摄像元件，其中，当所述第一层的平均氧空缺生成能设为E_OD-1、且所述第二层的平均氧空缺生成能设为E_OD-2时，满足E_OD-1≥2.8eV以及E_OD-1–E_OD-2≥0.2eV。

[A05]<摄像元件：第三方面>

一种摄像元件，其包括：通过将第一电极、由有机材料形成的光电转换层、以及第二电极层叠而形成的光电转换部，

在所述第一电极和所述光电转换层之间形成有无机氧化物半导体材料层，所述无机氧化物半导体材料层自所述第一电极侧起包含第一层及第二层，

当与所述第一电极和所述无机氧化物半导体材料层之间的界面相距3nm、较佳地5nm、更佳地10nm以内的所述第一层的平均氧空缺生成能设为E_OD-1、且所述第二层的平均氧空缺生成能设为E_OD-2时，满足E_OD-1≥2.8eV以及E_OD-1–E_OD-2≥0.2eV。

[A06]如[A05]记载的摄像元件，其中所述第一层的组分与所述第二层的组分相同。

[A07]<摄像元件：第四方面>

一种摄像元件，其包括：通过将第一电极、由有机材料形成的光电转换层、以及第二电极层叠而形成的光电转换部，

在所述第一电极和所述光电转换层之间形成有无机氧化物半导体材料层，所述无机氧化物半导体材料层自所述第一电极侧起包含第一层及第二层，

所述第一层的组分与所述第二层的组分相同，

当与所述第一电极和所述无机氧化物半导体材料层之间的界面相距3nm、较佳地5nm、更佳地10nm以内的所述第一层的平均氧空缺生成能设为E_OD-1、且所述第二层的平均氧空缺生成能设为E_OD-2时，满足E_OD-1–E_OD-2≥0.2eV。

[A08]如[A01]至[A07]中任一项记载的摄像元件，其中，当将无机氧化物半导体材料层的导带的最大能量值处的能量平均值设为E₁、光电转换层的LUMO值处的能量平均值设为E₀时，满足E₀–E₁₂≥0.1(eV)。

[A09]如[A08]记载的摄像元件，其中，满足E₀–E₁>0.1(eV)。

[A10]如[A01]至[A09]中任一项记载的摄像元件，其中，所述光电转换部还具有绝缘层及电荷累积电极，所述电荷累积电极与所述第一电极分开地布置着、且所述电荷累积电极隔着所述绝缘层与所述无机氧化物半导体材料层相对地布置着。

[A11]如[A01]至[A10]中任一项记载的摄像元件，其中，在所述光电转换层中生成的电荷经由所述无机氧化物半导体材料层向所述第一电极移动。

[A12]如[A11]记载的摄像元件，其中，所述电荷为电子。

[A13]如[A01]至[A12]中任一项记载的摄像元件，其中，构成所述无机氧化物半导体材料层的材料的载流子迁移率为10cm²/V·s以上。

[A14]如[A01]至[A13]中任一项记载的摄像元件，其中，所述无机氧化物半导体材料层的载流子浓度为1×10¹⁶/cm³以下。

[A15]如[A01]至[A14]中任一项记载的摄像元件，其中，所述无机氧化物半导体材料层的厚度为1×10^-8m至1.5×10^-7m。

[A16]如[A01]至[A15]中任一项记载的摄像元件，其中，所述无机氧化物半导体材料层是非晶质。

[B01]如[A01]至[A16]中任一项记载的摄像元件，其还具有半导体基板，所述光电转换部配置于所述半导体基板的上方。

[B02]如[A01]至[B01]中任一项记载的摄像元件，其中，所述第一电极在设置于所述绝缘层中的开口部内延伸而连接至所述无机氧化物半导体材料层。

[B03]如[A01]至[B01]中任一项记载的摄像元件，其中，所述无机氧化物半导体材料层在设置于所述绝缘层中的开口部内延伸而连接至所述第一电极。

[B04]如[B03]记载的摄像元件，其中，所述第一电极的顶面的边缘由所述绝缘层覆盖着，

所述第一电极在所述开口部的底面处露出，

当所述绝缘层的与所述第一电极的顶面接触的表面设为第一表面、所述绝缘层的与所述无机氧化物半导体材料层的面对着所述电荷累积电极的部分接触的表面设为第二表面时，所述开口部的侧面具有自所述第一表面向所述第二表面变宽的倾斜度。

[B05]如[B04]记载的摄像元件，其中，具有自所述第一表面向所述第二表面变宽的倾斜度的所述开口部的侧面位于所述电荷累积电极侧。

[B06]<第一电极及电荷累积电极的电位的控制〉

如[A01]至[B05]中任一项记载的摄像元件，其还包括控制部，所述控制部设置于半导体基板上、且具有驱动电路，

所述第一电极及所述电荷累积电极与所述驱动电路连接，

在电荷累积期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₁、向所述电荷累积电极施加电位V₃₁，在所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中累积电荷，

在电荷传输期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₂、向所述电荷累积电极施加电位V₃₂，使累积于所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中的电荷经由所述第一电极而读出至所述控制部，

其中，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位，并且满足

V₃₁≥V₁₁且V₃₂<V₁₂。

[B07]<下部电荷移动控制电极>

如[A01]至[B06]中任一项记载的摄像元件，其中，在与位于邻接摄像元件之间的所述光电转换层的区域隔着所述绝缘层相对的区域中形成有下部电荷移动控制电极。

[B08]<第一电极、电荷累积电极及下部电荷移动控制电极的电位的控制>

如[B07]记载的摄像元件，其还包括控制部，所述控制部设置于半导体基板上、且具有驱动电路，

所述第一电极、所述第二电极、所述电荷累积电极及所述下部电荷移动控制电极与所述驱动电路连接；

在电荷累积期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₁、向所述电荷累积电极施加电位V₃₁、向所述下部电荷移动控制电极施加电位V₄₁，在所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中累积电荷；

在电荷传输期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₂、向所述电荷累积电极施加电位V₃₂、向所述下部电荷移动控制电极施加电位V₄₂，使累积于所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中的电荷经由所述第一电极而读出至所述控制部，

其中，满足V₃₁≥V₁₁、V₃₁>V₄₁以及V₁₂>V₃₂>V₄₂。

[B09]<上部电荷移动控制电极>

如[A01]至[B06]中任一项记载的摄像元件，其中，在位于邻接摄像元件之间的所述光电转换层的区域上形成有上部电荷移动控制电极而代替形成所述第二电极。

[B10]如[B09]记载的摄像元件，其中，针对各摄像元件分别设置所述第二电极，在所述光电转换层的区域-A上以包围所述第二电极的至少一部分且与所述第二电极分开的方式设置所述上部电荷移动控制电极。

[B11]如[B09]记载的摄像元件，其中，针对各摄像元件分别设置所述第二电极，以包围所述第二电极的至少一部分且与所述第二电极分开的方式设置所述上部电荷移动控制电极，在所述上部电荷移动控制电极的下方存在所述电荷累积电极的一部分。

[B12]如[B09]至[B11]中任一项记载的摄像元件，其中，针对各摄像元件分别设置所述第二电极，以包围所述第二电极的至少一部分且与所述第二电极分开的方式设置所述上部电荷移动控制电极，在所述上部电荷移动控制电极的下方存在所述电荷累积电极的一部分，并且在所述上部电荷移动控制电极的下方形成有所述下部电荷移动控制电极。

[B13]<第一电极、电荷累积电极及电荷移动控制电极的电位的控制>

如[B09]至[B12]中任一项记载的摄像元件，其还包括控制部，所述控制部设置于半导体基板上、且具有驱动电路，

所述第一电极、所述第二电极、所述电荷累积电极及所述电荷移动控制电极与所述驱动电路连接，

在电荷累积期间，从所述驱动电路向所述第二电极施加电位V₂₁、向所述电荷移动控制电极施加电位V₄₁，在所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中累积电荷，

在电荷传输期间，从所述驱动电路向所述第二电极施加电位V₂₂、向所述电荷移动控制电极施加电位V₄₂，使累积于所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中的电荷经由所述第一电极而读出至所述控制部，

其中，满足V₂₁≥V₄₁且V₂₂≥V₄₂。

[B14]<传输控制电极>

如[A01]至[B13]中任一项记载的摄像元件，其中，在所述第一电极与所述电荷累积电极之间还具有传输控制电极，所述传输控制电极与所述第一电极及所述电荷累积电极分开地布置着、且所述传输控制电极隔着所述绝缘层与所述无机氧化物半导体材料层相对地布置着。

[B15]<第一电极、电荷累积电极及传输控制电极的电位的控制>

如[B14]记载的摄像元件，其还包括控制部，所述控制部设置于半导体基板上、且具有驱动电路，

所述第一电极、所述电荷累积电极及所述传输控制电极与所述驱动电路连接，

在电荷累积期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₁、向所述电荷累积电极施加电位V₃₁、向所述传输控制电极施加电位V₅₁，在所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中累积电荷，

在电荷传输期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₂、向所述电荷累积电极施加电位V₃₂、向所述传输控制电极施加电位V₅₂，使累积于所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中的电荷经由所述第一电极而读出至所述控制部，

其中，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位，并且满足

V₃₁>V₅₁以及V₃₂≤V₅₂≤V₁₂。

[B16]<电荷排出电极>

如[A01]至[B15]中任一项记载的摄像元件，其还具有电荷排出电极，所述电荷排出电极与所述无机氧化物半导体材料层连接、且与所述第一电极及所述电荷累积电极分开地布置着。

[B17]如[B16]记载的摄像元件，其中，所述电荷排出电极像以包围所述第一电极及所述电荷累积电极的方式布置着。

[B18]如[B16]或[B17]记载的摄像元件，其中，所述无机氧化物半导体材料层在设置于所述绝缘层中的第二开口部内延伸而与所述电荷排出电极连接，

所述电荷排出电极的顶面的边缘由所述绝缘层覆盖着，

所述电荷排出电极在所述第二开口部的底面处露出，

当所述绝缘层的与所述电荷排出电极的顶面接触的表面设为第三表面、所述绝缘层的与所述无机氧化物半导体材料层的面对着所述电荷累积电极的部分接触的表面设为第二表面时，所述第二开口部的侧面具有自所述第三表面向所述第二表面变宽的倾斜度。

[B19]<第一电极、电荷累积电极及电荷排出电极的电位的控制>

如[B16]至[B18]中任一项记载的摄像元件，其还包括控制部，所述控制部设置于半导体基板上、且具有驱动电路，

所述第一电极、所述电荷累积电极及所述电荷排出电极与所述驱动电路连接，

在电荷累积期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₁、向所述电荷累积电极施加电位V₃₁、向所述电荷排出电极施加电位V₆₁，在所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中累积电荷，

在电荷传输期间，从所述驱动电路向所述第一电极施加电位V₁₂、向所述电荷累积电极施加电位V₃₂、向所述电荷排出电极施加电位V₆₂，使累积于所述无机氧化物半导体材料层(或所述无机氧化物半导体材料层及所述光电转换层)中的电荷经由所述第一电极而读出至所述控制部，

其中，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位，并且满足

V₆₁>V₁₁且V₆₂<V₁₂。

[B20]<电荷累积电极区段>

根据[A01]至[B19]中任一项所述的摄像元件，其中，所述电荷累积电极包括多个电荷累积电极区段。

[B21]根据[B20]所述的摄像元件，其中，

在所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间中，向最靠近所述第一电极的所述电荷累积电极区段施加的电位高于向最远离所述第一电极的所述电荷累积电极区段施加的电位，并且

在所述第一电极的电位低于所述第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间中，向最靠近所述第一电极的所述电荷累积电极区段施加的电位低于向最远离所述第一电极的所述电荷累积电极区段施加的电位。

[B22]根据[A01]至[B21]中任一项所述的摄像元件，其中，在所述半导体基板上，设置有用于构成所述控制部的至少浮动扩散层和放大晶体管，并且

所述第一电极连接到所述浮动扩散层和所述放大晶体管的栅极部。

[B23]根据[B22]所述的摄像元件，其中，在所述半导体基板上，还设置有用于构成所述控制部的复位晶体管和选择晶体管，

所述浮动扩散层连接到所述复位晶体管的一个源极/漏极区，而且

所述放大晶体管的一个源极/漏极区连接到所述选择晶体管的一个源极/漏极区，并且所述选择晶体管的另一个源极/漏极区连接到信号线。

[B24]根据[A01]至[B23]中任一项所述的摄像元件，其中，所述电荷累积电极的尺寸大于所述第一电极。

[B25]根据[A01]至[B24]中任一项所述的摄像元件，其中，光从所述第二电极侧入射，并且在所述第二电极的光入射侧形成有遮光层。

[B26]根据[A01]至[B24]中任一项所述的摄像元件，其中，光从所述第二电极侧入射，并且光没有入射到所述第一电极。

[B27]根据[B26]所述的摄像元件，其中，在所述第二电极的光入射侧且在所述第一电极的上方形成有遮光层。

[B28]根据[B26]所述的摄像元件，其中，在所述电荷累积电极和所述第二电极的上方设置有芯片上微透镜，并且

入射到所述芯片上微透镜的光被聚集至所述电荷累积电极。

[B29]<摄像元件：第一构造>

根据[A01]至[B28]中任一项所述的摄像元件，其中，所述光电转换部包括N(其中，N≥2)个光电转换部区段，

所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层包括N个光电转换层区段，

所述绝缘层包括N个绝缘层区段，

所述电荷累积电极包括N个电荷累积电极区段，

第n个(其中，n＝1,2,3,...,N)光电转换部区段包括第n个电荷累积电极区段、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所述第一电极越远，并且

所述绝缘层区段的厚度从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段是逐渐变化的。

[B30]<摄像元件：第二构造>

根据[A01]至[B28]中任一项所述的摄像元件，其中，所述光电转换部包括N(其中，N≥2)个光电转换部区段，

所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层包括N个光电转换层区段，

所述绝缘层包括N个绝缘层区段，

所述电荷累积电极包括N个电荷累积电极区段，

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

n值越大的所述光电转换部区段离所述第一电极越远，并且

所述光电转换层区段的厚度从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段是逐渐变化的。

[B31]<摄像元件：第三构造>

根据[A01]至[B28]中任一项所述的摄像元件，其中，所述光电转换部包括N(其中，N≥2)个光电转换部区段，

所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层包括N个光电转换层区段，

所述绝缘层包括N个绝缘层区段，

所述电荷累积电极包括N个电荷累积电极区段，

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

n值越大的所述光电转换部区段离所述第一电极越远，并且

对于邻接的所述光电转换部区段，用于构成所述绝缘层区段的材料是不同的。

[B32]<摄像元件：第四构造>

根据[A01]至[B28]中任一项所述的摄像元件，其中，所述光电转换部包括N(其中，N≥2)个光电转换部区段，

所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层包括N个光电转换层区段，

所述绝缘层包括N个绝缘层区段，

所述电荷累积电极包括相互分开地设置着的N个电荷累积电极区段，

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

n值越大的所述光电转换部区段离所述第一电极越远，并且

对于邻接的所述光电转换部区段，用于构成所述电荷累积电极区段的材料是不同的。

[B33]<摄像元件：第五构造>

根据[A01]至[B28]中任一项所述的摄像元件，其中，所述光电转换部包括N(其中，N≥2)个光电转换部区段，

所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层包括N个光电转换层区段，

所述绝缘层包括N个绝缘层区段，

所述电荷累积电极包括相互分开地设置着的N个电荷累积电极区段，

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

n值越大的所述光电转换部区段离所述第一电极越远，并且

所述电荷累积电极区段的面积从第一个光电转换部区段到第N个光电转换部区段是逐渐减小的。

[B34]<摄像元件：第六构造>

根据[A01]至[B28]中任一项所述的摄像元件，其中，如果将所述电荷累积电极、所述绝缘层、所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层的层叠方向定义为Z方向，并且把离开所述第一电极的方向规定为X方向，则当沿着YZ假想平面把层叠有所述电荷累积电极、所述绝缘层、所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层的层叠部分切断时，所述层叠部分的横截面积依赖于距所述第一电极的距离而变化。

[C01]<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[B34]中任一项所述的摄像元件。

[D01]<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[B34]中任一项所述的摄像元件。

[D02]<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[C01]所述的层叠型摄像元件。

[E01]<摄像元件的制造方法>

一种摄像元件制造方法，其是制造如下的发光元件的方法，

所述发光元件包括：通过将第一电极、由有机材料形成的光电转换层、以及第二电极层叠而形成的光电转换部，并且

在所述第一电极和所述光电转换层之间形成有无机氧化物半导体材料层，所述无机氧化物半导体材料层自所述第一电极侧起包含第一层及第二层，

所述摄像元件制造方法包括如下步骤：基于溅射法形成所述第一层后，基于溅射法以比形成所述第一层时所用的投入电力更小的投入电力形成所述第二层。

[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，所述光电转换部是通过将第一电极、光电转换层和第二电极层叠而形成的，

其中，所述光电转换部包括多个根据[A01]至[B34]中任一项所述的摄像元件，

由多个摄像元件构成摄像元件区块，并且

构成所述摄像元件区块的所述多个摄像元件共用所述第一电极。

[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[C01]所述的层叠型摄像元件，

其中，由多个摄像元件构成摄像元件区块，并且

构成所述摄像元件区块的所述多个摄像元件共用所述第一电极。

[F03]根据[F01]或[F02]所述的固态摄像装置，其中，在一个所述摄像元件的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，由两个摄像元件构成所述摄像元件区块，并且

在所述摄像元件区块的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，所述第一电极与各个所述摄像元件的所述电荷累积电极邻接地设置着。

[F07]根据[F01]至[F06]中任一项所述的固态摄像装置，其中，所述第一电极与所述多个摄像元件中的一些摄像元件的所述电荷累积电极邻接地设置着，但是与所述多个摄像元件中的剩余摄像元件的所述电荷累积电极并非邻接地设置着。

[F08]根据[F07]所述的固态摄像装置，其中，构成所述摄像元件的所述电荷累积电极与构成所述摄像元件的所述电荷累积电极之间的距离大于跟所述第一电极邻接的所述摄像元件中的所述第一电极与所述电荷累积电极之间的距离。

[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，其是如下的固态摄像装置的驱动方法，所述固态摄像装置包括多个摄像元件，

每个所述摄像元件包括光电转换部，所述光电转换部包括堆叠的第一电极、光电转换层和第二电极，

其中，所述光电转换部还包括电荷累积电极，所述电荷累积电极与所述第一电极分开地布置着，并且所述电荷累积电极被设置为隔着绝缘层与所述光电转换层相对，

各所述摄像元件具有让光从第二电极侧入射且光不入射至所述第一电极的结构，

在所述驱动方法中，重复以下步骤：在所有摄像元件中，同时地一面在所述无机氧化物半导体材料层中累积电荷，一面将所述第一电极中的电荷排出到系统外；随后，在所有摄像元件中，同时地将累积在所述无机氧化物半导体材料层中的电荷传输至所述第一电极，在传输完成后，依次在各所述摄像元件中读出已传输至所述第一电极的电荷。

附图标记说明

10：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：On-chip micro lens)

15：遮光层

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：无机氧化物半导体材料层

23C：第一层

23D：第二层

24：电荷累积电极

24A、24B、24C：电荷累积电极区段

25、25A、25B：传输控制电极(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_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_电荷移动控制电极)

41：包含于第二摄像元件中的n型半导体区域

43：包含于第三摄像元件中的n型半导体区域

42、44、73：p⁺层

45、46：传输晶体管的栅极部

51：复位晶体管TR1_rst的栅极部

51A：复位晶体管TR1_rst的沟道形成区

51B、51C：复位晶体管TR1_rst的源极/漏极区

52：放大晶体管TR1_amp的栅极部

52A：放大晶体管TR1_amp的沟道形成区

52B、52C：放大晶体管TR1_amp的源极/漏极区

53：选择晶体管TR1_sel的栅极部

53A：选择晶体管TR1_sel的沟道形成区

53B、53C：选择晶体管TR1_sel的源极/漏极区

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(正面)

70B：半导体基板的第二表面(背面)

71：元件分离区域

72：氧化膜

74：HfO₂膜

75：绝缘材料膜

76、81：层间绝缘层

82：绝缘层

82_A：邻接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

FD₁、FD₂、FD₃、45C、46C：浮动扩散层

TR1_trs、TR2_trs、TR3_trs：传输晶体管

TR1_rst、TR2_rst、TR3_rst：复位晶体管

TR1_amp、TR2_amp、TR3_amp：放大晶体管

TR1_sel、TR2_sel、TR3_sel：选择晶体管

V_DD：电源

RST₁、RST₂、RST₃：复位线

SEL₁、SEL₂、SEL₃：选择线

117、VSL、VSL₁、VSL₂、VSL₃：信号线(数据输出线)

TG₂、TG₃：传输栅极线

V_OA、V_OB、V_OT、V_OU：配线