WO2021075115A1 - 固体撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

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WO2021075115A1
WO2021075115A1 PCT/JP2020/027987 JP2020027987W WO2021075115A1 WO 2021075115 A1 WO2021075115 A1 WO 2021075115A1 JP 2020027987 W JP2020027987 W JP 2020027987W WO 2021075115 A1 WO2021075115 A1 WO 2021075115A1
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WO
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photoelectric conversion
charge
conversion layer
transfer control
image sensor
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PCT/JP2020/027987
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聡志 慶野
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14831—Area CCD imagers
    • H01L27/14856—Time-delay and integration

Definitions

  • the present disclosure relates to a solid-state image sensor and an image pickup method.
  • a time delay integration (TDI) line sensor is used to obtain an image with sufficient brightness even under low illuminance such as during high-speed shooting.
  • the brightness value is integrated (total, cumulative) according to the movement of the subject while shifting the subject little by little, so the amount of light that can be obtained increases, and the amount of light obtained by integrating is increased. It is smoothed and noise can be reduced.
  • the luminance value is integrated for each row (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 202-20153).
  • the luminance value is integrated for each row, so an analog-to-digital converter is required for each row, and an adder and a memory for integration are also required. It is required and has problems such as a large circuit area and high power consumption.
  • an object of the present disclosure is to provide a solid-state image sensor having a configuration and structure capable of reducing the circuit area and reducing power consumption, and an image pickup method using the solid-state image sensor.
  • the solid-state image sensor of the present disclosure for achieving the above object is Photoelectric conversion layer, An insulating layer formed in contact with the first surface of the photoelectric conversion layer, A charge discharge electrode formed in contact with the first surface of the photoelectric conversion layer, An upper electrode formed in contact with a second surface facing the first surface of the photoelectric conversion layer and to which light is incident, and an upper electrode and A charge storage electrode, which is arranged so as to face the first surface of the photoelectric conversion layer and to be separated from the charge discharge electrode via an insulating layer.
  • the number of image sensors having a photoelectric conversion unit including the above is M in the first direction (however, M ⁇ 2) and N in the second direction different from the first direction (however, N ⁇ 2), for a total of M.
  • the photoelectric conversion layer is commonly provided in at least N image sensors arranged along the second direction constituting the image sensor array.
  • the photoelectric conversion unit further The first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode, which are arranged so as to face the first surface of the photoelectric conversion layer and to be separated from the charge discharge electrode and the charge storage electrode via the insulating layer.
  • Shading layer Is equipped with The photoelectric conversion layer includes a photoelectric conversion layer / first region facing the charge storage electrode, a photoelectric conversion layer / second region facing the first charge transfer control electrode, and a second charge transfer control. It has a photoelectric conversion layer and a third region located opposite to the electrodes.
  • the light-shielding layer covers at least the photoelectric conversion layer / second region and the photoelectric conversion layer / third region.
  • the imaging method of the present disclosure for achieving the above object is an imaging method using the above-mentioned solid-state imaging device of the present disclosure.
  • each image sensor After discharging the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region to the outside based on the operation of the charge discharge electrode, With a voltage applied to the upper electrode and the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer of each image sensor is irradiated with light to accumulate charge in the photoelectric conversion layer / first region of each image sensor, and then the charge is stored. The electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region of each imaging element is moved (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region, and is added to and accumulated in the charge already accumulated in the photoelectric conversion layer / second region.
  • the photoelectric conversion layer of the nth image sensor (where n is a positive integer from 1 to (N-1)). Based on the operation of the second charge transfer control electrode, the charge accumulated in the second region is moved (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region of the (n + 1) th image sensor. Each process is provided.
  • FIG. 1 schematically shows the arrangement of a charge discharge electrode, a reset electrode, a charge storage electrode, a first charge transfer control electrode, and a second charge transfer control electrode in the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment. It is a figure.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, and the light-shielding layer in the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of an image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment along the arrows AA of FIG. FIG.
  • FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of an image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment along the arrow BB of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of an image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment along the arrows CC of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic partial end view of an image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment along the arrows DD of FIG.
  • FIG. 7 is a schematic view of the image pickup device located at the terminal end of the N image pickup devices arranged along the second direction in the solid-state image pickup device of the first embodiment, which is similar to the one along the arrow BB of FIG. It is a partial cross-sectional view.
  • FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of an image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment along the arrows CC of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic partial end view of an image pickup device
  • FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of an image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a charge accumulation state of each image sensor during operation of the solid-state image sensor of Example 1 when the solid-state image sensor of Example 1 is used as a TDI line sensor.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a charge accumulation state of each image sensor during operation of the solid-state image sensor of Example 1 when the solid-state image sensor of Example 1 is used as a TDI line sensor, following FIG. .. 11A and 11B are diagrams schematically showing a state of potential at each portion during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a charge accumulation state of each image sensor during operation of the solid-state image sensor of Example 1 when the solid-state image sensor of Example 1 is used as a TDI line sensor.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a charge accumulation state of each
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a state of potential at each portion during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment
  • FIG. 11B 13A and 13B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment
  • FIG. 14A and 14B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment
  • 15A and 15B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment, following FIG. 14B.
  • FIG. 16A and 16B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment, following FIG. 15B.
  • FIG. 17 shows the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the modification 1 of the solid-state image pickup device of the first embodiment. It is a figure which shows typically.
  • FIG. 18 is located at the end of the N image sensors arranged along the second direction in the second modification of the solid-state image sensor of the first embodiment, which is similar to the one along the arrows BB of FIG. It is a schematic partial cross-sectional view of an image sensor.
  • FIG. 17 shows the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the modification 1 of the solid-state image pickup device of the first embodiment. It is a figure which shows typically.
  • FIG. 19 is located at the end of the N image sensors arranged along the second direction in the third modification of the solid-state image sensor of the first embodiment, which is similar to the one along the arrows BB of FIG.
  • FIG. 20 schematically shows the arrangement of the charge discharge electrode, the charge storage electrode, the charge transfer control electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the solid-state image pickup apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic partial cross-sectional view of an image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the second embodiment along the arrows CC of FIG.
  • FIG. 22A and 22B are diagrams schematically showing a state of potential at each portion during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the second embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram schematically showing a state of potential at each portion during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the second embodiment, following FIG. 22B.
  • 24A and 24B are diagrams schematically showing the state of potential and the like at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the second embodiment, following FIG. 23.
  • 25A and 25B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the second embodiment, following FIG. 24B.
  • 26A and 26B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the second embodiment, following FIG. 25B.
  • 27A and 27B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the second embodiment, following FIG. 26B.
  • FIG. 28 shows the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the charge transfer control electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the third embodiment. Is a diagram schematically showing.
  • FIG. 29A and 29B are diagrams schematically showing a state of potential and the like at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the third embodiment.
  • FIG. 30 is a diagram schematically showing a state of potential at each portion during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the third embodiment, following FIG. 29B.
  • 31A and 31B are diagrams schematically showing the state of potential and the like at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the third embodiment, following FIG. 30.
  • 32A and 32B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the third embodiment, following FIG. 31B.
  • FIG. 33A and 33B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the third embodiment, following FIG. 32B.
  • 34A and 34B are diagrams schematically showing the state of potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the third embodiment, following FIG. 33B.
  • FIG. 35 is a diagram schematically showing the arrangement of various electrodes in the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the fourth embodiment.
  • FIG. 36 is a diagram schematically showing the arrangement of various electrodes in the image pickup device constituting the modification 1 of the solid-state image pickup device of the fourth embodiment.
  • FIG. 37 is a diagram schematically showing the arrangement of various electrodes in the image pickup device constituting the modification 2 of the solid-state image pickup device of the fourth embodiment.
  • FIG. 38 is a diagram schematically showing the arrangement of various electrodes in the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the fifth embodiment.
  • FIG. 39 is a diagram schematically showing the arrangement of various electrodes in the image pickup device constituting the modification 1 of the solid-state image pickup device of the fifth embodiment.
  • FIG. 40 shows the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the modification 4 of the solid-state image pickup device of the first embodiment. It is a figure which shows typically.
  • FIG. 40 shows typically.
  • FIG. 41 is a conceptual diagram of the solid-state image sensor of the first embodiment.
  • FIG. 42 is a conceptual diagram of an example of a solid-state image sensor composed of the image pickup device of the present disclosure using an electronic device (camera).
  • FIG. 43 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 44 is an explanatory view showing an example of the installation positions of the vehicle exterior information detection unit and the image pickup unit.
  • FIG. 45 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 46 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and the CCU.
  • Example 1 solid-state image sensor of the present disclosure, the imaging method of the present disclosure, and general description 2.
  • Example 1 solid-state image sensor of the present disclosure and imaging method of the present disclosure.
  • Example 2 Modification of Example 1
  • Example 3 combination of Example 1 and Example 2
  • Example 4 Modifications of Examples 1 to 3)
  • Example 5 Modifications of Examples 1 to 4
  • Example 6 Modifications of Examples 1 to 5 8, others
  • the first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode are arranged along the image sensor boundary region extending in the second direction. be able to.
  • the first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode are arranged alternately in a band shape.
  • the nth image pickup (where n is a positive integer of 1 to (N-1)) is taken. After the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region of the element is transferred (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region, it is between the nth image sensor and the (n + 1) th image sensor.
  • the second charge transfer control electrode is composed of at least a second 2-A charge transfer control electrode and a second 2-B charge transfer control electrode.
  • the first image sensor constituting the nth image sensor (where n is a positive integer from 1 to (N-1)).
  • the second charge transfer control electrode is composed of at least a second 2-A charge transfer control electrode and a second 2-B charge transfer control electrode.
  • the first image sensor constituting the nth image sensor (where n is a positive integer from 1 to (N-1)).
  • a second charge transfer control electrode constituting the (n + 1) th image sensor is arranged between the charge transfer control electrode and the first charge transfer control electrode constituting the (n + 1) th image sensor. It can be configured.
  • the second charge transfer control electrode is not only composed of two second charge transfer control electrodes such as a second 2-A charge transfer control electrode and a second 2-B charge transfer control electrode, but also has three or more second charges. It may be composed of a movement control electrode.
  • the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region of the nth image pickup element (for convenience, "(charge) n " (Called) is moved (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region.
  • the photoelectric conversion layer / second region of the nth imaging element already has the (n-1) th imaging.
  • Photoelectric conversion layer of the element-Since there is an electric charge (referred to as “(charge) (n-01) " for convenience) transferred (transferred) from the second region, the photoelectric conversion layer of the nth imaging element-the second (Charge) (n-1) and (charge) n will be accumulated in the two regions.
  • the (charge) (n-1) and (charge) n accumulated in the photoelectric conversion layer / second region of the nth image sensor are the photoelectric conversion layer / second of the (n + 1) th image sensor. Moved (transferred) to the area.
  • the photoelectric conversion unit further faces the first surface of the photoelectric conversion layer via the insulating layer, and ,
  • the charge can be configured to include a charge discharge electrode and a reset electrode arranged apart from the charge storage electrode between the charge discharge electrode and the charge storage electrode.
  • the charge is photoelectric. After being moved (transferred) to the conversion layer / second region, the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region is discharged to the outside of the system based on the operation of the charge discharge electrode. As a result, the photoelectric conversion layer / first region can be completely depleted.
  • the photoelectric conversion constituting the image sensor is formed in the two image sensors juxtaposed along the first direction.
  • the charge remaining in the layer / first region can be discharged to the outside of the system based on the operation of the common charge discharge electrode. That is, the charge discharge electrode can be in a form shared by two adjacent (parallel) image pickup devices along the first direction. In this case, the two image sensors share one charge discharge electrode.
  • the charge discharge electrode is a total of four image pickups, that is, two image pickup elements adjacent to each other along the second direction and two image pickup elements adjacent to these two image pickup elements along the first direction. It can be a common form in the element. In this case, the four image sensors share one charge discharge electrode.
  • the photoelectric conversion unit further comprises a charge storage electrode and a first charge storage electrode and a first charge storage electrode between the charge storage electrode and the first charge transfer control electrode, facing the first surface of the photoelectric conversion layer via an insulating layer. Further, a charge transfer control electrode arranged apart from the charge transfer control electrode is provided. The light-shielding layer can be further configured to cover the photoelectric conversion layer / fourth region located facing the charge transfer control electrode. In this case, in each image sensor, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region is moved (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region based on the operation of the charge transfer control electrode. be able to.
  • the charge transfer control electrode may be formed at the same level as the first charge transfer control electrode or the charge storage electrode, or may be formed at a different level.
  • the m-th (where m is a positive integer of any one of 1 to (M-1)).
  • An inter-element separation electrode may be provided between the image sensor and the (m + 1) th image sensor. That is, the inter-element separation electrode can be in the form of being provided in the above-mentioned image sensor boundary region.
  • the inter-element separation electrode is arranged apart from the first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode.
  • a first It is possible to form a form in which two inter-element separation electrodes are provided.
  • the second inter-element separation electrode is provided apart from the charge storage electrode and the second charge transfer control electrode.
  • the image pickup located at the terminal portion is performed.
  • the photoelectric conversion layer / third region of the element may be in a form of being electrically connected to the floating diffusion layer via a connecting portion in contact with the photoelectric conversion layer / third region.
  • the photoelectric conversion layer and the second region are connected in contact with the photoelectric conversion layer and the second region. It can be in the form of being electrically connected to the floating diffusion layer via the portion.
  • the stray diffusion layer can be in the form of being electrically connected to the analog-to-digital conversion circuit, and the stray diffusion layer can be in the form of being electrically connected to the register circuit. it can.
  • the analog-to-digital conversion circuit and the register circuit can be composed of a well-known analog-to-digital conversion circuit and a register circuit.
  • the solid-state image pickup device can be in the form of a time-delayed integral type (TDI) line sensor.
  • TDI line sensor examples of the fields of application of the TDI line sensor include inspection of image display panels, inspection of films, inspection of foods, cosmetics, medical products, etc., and flow cytometers.
  • it is not limited to the TDI line sensor, and includes, for example, a digital still camera, a video camera, a camcorder, a surveillance camera, a vehicle-mounted camera, a smartphone camera, a user interface camera for games, and a biometric authentication camera. Can be.
  • the size (area) of the first charge transfer control electrode and the photoelectric conversion layer / second region, and the second charge transfer control electrode and the photoelectric conversion layer may be the same size (area) regardless of the value of n, or may be increased as the value of n increases.
  • the potentials applied to the first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode may be the same regardless of the value of n, or may be changed as the value of n increases. Specifically, when the charge is an electron, the potential may be increased to the positive side as the value of n increases.
  • the charge accumulated in the first charge transfer control electrode of the nth imaging element is transferred to the first charge transfer control electrode of the (n + 1) th imaging element via the second charge transfer control electrode (). Transfer), but the potential of the first charge transfer control electrode of the nth imaging element, the potential of the second charge transfer control electrode, and the potential of the first charge transfer control electrode of the (n + 1) th imaging element , May be the same or may be changed. Specifically, when the charge is an electron, the potential of the first charge transfer control electrode of the nth imaging element, the potential of the second charge transfer control electrode, and the first charge transfer control of the (n + 1) th imaging element. The potentials on the positive side may be higher in the order of the electrode potentials.
  • the potential of the first charge transfer control electrode of the nth imaging element, the potential of the second charge transfer control electrode, and the potential of the first charge transfer control electrode of the (n + 1) th imaging element When the charge is a hole, the potential of the first charge transfer control electrode of the nth imaging element, the potential of the second charge transfer control electrode, and the potential of the first charge transfer control electrode of the (n + 1) th imaging element. In order, the potential may be lowered to the positive side.
  • the value of M may be, but is not limited to, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384, and N As the value of, but not limited to, 8, 16, 32, 64, 128, 256 can be mentioned.
  • the photoelectric conversion layer is commonly provided in at least N image pickup elements arranged along the second direction constituting the image pickup element array. Specifically, the photoelectric conversion layer is provided in the second image sensor array. It may be provided in common in N image sensors arranged along the direction, may be provided in common in M ⁇ N image sensors, or (M / M') ⁇ . N image sensors (where M'is an integer of 2 or more and M / 2 or less) may be provided in common. Further, in one image pickup device, the photoelectric conversion layer may be formed so as to cover the entire image pickup element, or may be formed so as to cover a part region of the image pickup element.
  • the light-shielding layer covers at least the photoelectric conversion layer / second region and the photoelectric conversion layer / third region, but as a region covered by the light-shielding layer, (A) In addition to the cases of the photoelectric conversion layer / second region and the photoelectric conversion layer / third region (B) (A), in addition to the cases of the photoelectric conversion layer / fourth region (C) (B), the electric charge The photoelectric conversion layer region located opposite to the region between the storage electrode and the charge transfer control electrode, and the photoelectric region facing the region between the charge transfer control electrode and the first charge transfer control electrode.
  • the photoelectric conversion layers In addition to the cases of the photoelectric conversion layer, which is the region of the conversion layer, and the fifth regions (D) (A) to (C), the photoelectric conversion layers arranged alternately in a band shape, the second region and the photoelectric conversion layer, and the third. Photoelectric conversion layer located between the regions ⁇ In addition to the cases of the sixth regions (E) (A) to (D), the region of the photoelectric conversion layer located facing the second 2-A charge transfer control electrode Photoelectric conversion layer located between the region of the photoelectric conversion layer located opposite to the second 2-B charge transfer control electrode, the seventh region (F), the photoelectric conversion layer, the second region, and the photoelectric conversion layer, the third region. Regions of the photoelectric conversion layer other than the photoelectric conversion layer, the eighth region (G) photoelectric conversion layer, and the first region extending from the above and located between the adjacent imaging elements can be exemplified.
  • Examples of the material constituting the light-shielding layer include chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), tungsten (W), and a resin that does not transmit light (for example, a polyimide resin).
  • each imaging element the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region is transferred to the photoelectric conversion layer / second region, and this charge transfer is performed when the charge transfer control electrode is provided. , It is performed based on the operation of the charge transfer control electrode, and when the charge transfer control electrode is not provided, the state of the potential in the photoelectric conversion layer formed by the charge storage electrode and the first charge transfer control electrode is set. It is done based on.
  • the photoelectric conversion layer is (1) It is composed of a p-type organic semiconductor. (2) It is composed of an n-type organic semiconductor. (3) It is composed of a laminated structure of a p-type organic semiconductor layer / n-type organic semiconductor layer. It is composed of a p-type organic semiconductor layer / a mixed layer of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor (bulk heterostructure) / a laminated structure of an n-type organic semiconductor layer. It is composed of a laminated structure of a p-type organic semiconductor layer / a mixed layer (bulk heterostructure) of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor.
  • n-type organic semiconductor layer / a laminated structure of a mixed layer (bulk heterostructure) of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor.
  • body, picene derivative, chrysen derivative, fluorantene derivative, phthalocyanine derivative, subphthalocyanine derivative, subporphyrazine derivative, metal complex with heterocyclic compound as a ligand, polythiophene derivative, polybenzothiazol derivative, poly Fluolene derivatives and the like can be mentioned.
  • fullerenes and fullerene derivatives for example, fullerenes (higher-order fullerenes) such as C60, C70, C74, contained fullerenes, etc.) or fullerenes derivatives (for example, fullerenes fluoride, PCBM fullerene compounds, fullerene multimers, etc.)
  • fullerenes and fullerene derivatives for example, fullerenes fluoride, PCBM fullerene compounds, fullerene multimers, etc.
  • n-type organic semiconductor examples include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom, such as a pyridine derivative, a pyrazine derivative, a pyrimidine derivative, a triazine derivative, a quinoline derivative, a quinoxalin derivative, an isoquinolin derivative, and an acridin.
  • phenazine derivatives phenanthroline derivatives, tetrazole derivatives, pyrazole derivatives, imidazole derivatives, thiazole derivatives, oxazole-derived
  • Examples of the group contained in the fullerene derivative include a halogen atom; a linear, branched or cyclic alkyl group or phenyl group; a group having a linear or condensed aromatic compound; a group having a halide; a partial fluoroalkyl group; Fluoroalkyl group; silylalkyl group; silylalkoxy group; arylsilyl group;arylsulfanyl group; alkylsulfanyl group; arylsulfonyl group;alkylsulfonyl group;arylsulfide group; alkylsulfide group;amino group; alkylamino group;arylamino group Hydroxy group; alkoxy group; acylamino group; acyloxy group; carbonyl group; carboxy group; carboxoamide group; carboalkoxy group; acyl group; sulfonyl group; cyano group; nitro group; group having
  • the thickness of the photoelectric conversion layer (sometimes referred to as “organic photoelectric conversion layer”) composed of an organic material is not limited, but is, for example, 1 ⁇ 10 -8 m to 5 ⁇ 10 -7 m. , Preferably 2.5 ⁇ 10 -8 m to 3 ⁇ 10 -7 m, more preferably 2.5 ⁇ 10 -8 m to 2 ⁇ 10 -7 m, and even more preferably 1 ⁇ 10 -7 m to 1. 8 ⁇ 10 -7 m can be exemplified.
  • Organic semiconductors are often classified into p-type and n-type, but p-type means that holes are easily transported, and n-type means that electrons are easily transported, and they are inorganic. It is not limited to the interpretation that it has holes or electrons as a majority carrier of thermal excitation like a semiconductor.
  • a material constituting the organic photoelectric conversion layer that photoelectrically converts green light for example, a rhodamine-based dye, a melanicin-based dye, a quinacridone derivative, a subphthalocyanine-based dye (subphthalocyanine derivative) and the like can be mentioned, and blue.
  • the material constituting the organic photoelectric conversion layer for photoelectric conversion of light include coumarin acid dye, tris-8-hydroxyquinolialuminum (Alq3), melanin-based dye, and the like, and photoelectric conversion of red light can be mentioned.
  • the material constituting the organic photoelectric conversion layer include a phthalocyanine dye and a subphthalocyanine dye (subphthalocyanine derivative).
  • Examples of the film forming method of the organic layer made of various organic materials constituting the photoelectric conversion layer include a dry film forming method and a wet film forming method.
  • Dry film deposition methods include resistance heating, high frequency heating, vacuum vapor deposition using electron beam heating, flash vapor deposition, plasma vapor deposition, EB deposition, and various sputtering methods (bipolar sputtering method, DC sputtering method, DC magnetron sputtering).
  • Method high frequency sputtering method, magnetron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR sputtering method, opposed target sputtering method, high frequency sputtering method, ion beam sputtering method), DC (Direct Current) method, RF method, multi-cathode
  • ion plating methods such as method, activation reaction method, electric vapor deposition method, high frequency ion plating method and reactive ion plating method, laser ablation method, molecular beam epitaxy method, laser transfer method, molecular beam epitaxy method (MBE) Law
  • MBE molecular beam epitaxy method
  • examples of the CVD method include a plasma CVD method, a thermal CVD method, a MOCVD method, and an optical CVD method.
  • a wet method specifically, a spin coating method; a dipping method; a casting method; a micro contact printing method; a drop casting method; a screen printing method, an inkjet printing method, an offset printing method, a gravure printing method, a flexographic printing method, etc.
  • stamp method Various printing methods; Stamp method; Spray method; Air doctor coater method, Blade coater method, Rod coater method, Knife coater method, Squeeze coater method, Reverse roll coater method, Transfer roll coater method, Gravure coater method, Kiss coater method, Cast coater
  • Various coating methods such as a method, a spray coater method, a slit orifice coater method, and a calendar coater method can be exemplified.
  • the solvent include non-polar or low-polar organic solvents such as toluene, chloroform, hexane, and ethanol.
  • Examples of the patterning method include chemical etching such as shadow mask, laser transfer, and photolithography, and physical etching by ultraviolet rays, laser, and the like.
  • a laser flattening method, a reflow method, or the like can be used as a flattening technique for various organic layers.
  • the inorganic material constituting the photoelectric conversion layer crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, crystalline selenium, amorphous selenium, and
  • the photoelectric conversion layer can have a laminated structure of a lower semiconductor layer and an upper photoelectric conversion layer.
  • the lower semiconductor layer By providing the lower semiconductor layer in this way, recombination during charge accumulation can be prevented, and the transfer (transfer) efficiency of the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region to the photoelectric conversion layer / second region is achieved. Can be increased and the generation of dark current can be suppressed.
  • the material constituting the upper photoelectric conversion layer may be appropriately selected from the various materials constituting the above-mentioned photoelectric conversion layer.
  • a material having a large bandgap value for example, a bandgap value of 3.0 eV or more
  • a material having a higher mobility than the material constituting the photoelectric conversion layer is used.
  • oxide semiconductor materials such as IGZO; transition metal dichalcogenides; silicon carbide; diamonds; graphene; carbon nanotubes; organic semiconductor materials such as condensed polycyclic hydrocarbon compounds and condensed heterocyclic compounds.
  • the impurity concentration in the material constituting the lower semiconductor layer is preferably 1 ⁇ 10 18 cm -3 or less, and the thickness of the lower semiconductor layer is 1 ⁇ 10 -8 m to 1.5 ⁇ 10.
  • the lower semiconductor layer may have a single-layer structure or a multi-layer structure. Further, the material constituting the lower semiconductor layer located above the charge storage electrode and the material constituting the lower semiconductor layer located above the first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode are made different from each other. You may.
  • the composition of the material constituting the lower semiconductor layer is, for example, ICP emission spectroscopic analysis (high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy, ICP-AES) or , X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS.
  • ICP emission spectroscopic analysis high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy, ICP-AES
  • X-ray Photoelectron Spectroscopy XPS.
  • other impurities such as hydrogen and other metals or metal compounds may be mixed in the film forming process of the lower semiconductor layer, but if the amount is small (for example, 3% or less in terms of mole fraction), the mixing may occur. It does not interfere.
  • the electrode from which holes are taken out is used as an anode
  • the electrode from which electrons are taken out is used as a cathode.
  • the charge discharge electrode may form the cathode and the upper electrode may form the anode, or the charge discharge electrode may form the anode and the upper electrode may form the cathode.
  • a first carrier blocking layer may be provided between the photoelectric conversion layer (or the lower semiconductor layer) and the charge discharge electrode, or a second carrier blocking layer may be provided between the photoelectric conversion layer and the upper electrode. May be good. Further, a first charge injection layer may be provided between the first carrier blocking layer and the charge discharge electrode, or a second charge injection layer may be provided between the second carrier blocking layer and the upper electrode. ..
  • alkali metals such as lithium (Li), sodium (Na) and potassium (K) and their fluorides and oxides
  • alkaline soils such as magnesium (Mg) and calcium (Ca). Examples thereof include metalloids and their fluorides and oxides.
  • the upper electrode located on the light incident side may be shared by a plurality of image pickup devices. That is, the upper electrode can be a so-called solid electrode.
  • the upper electrode may be made of a transparent conductive material.
  • a first charge transfer control electrode, a second charge transfer control electrode, a charge storage electrode, a charge discharge electrode, a reset electrode, an inter-element separation electrode, and a second inter-element separation electrode (these electrodes are collectively referred to as an inter-element separation electrode).
  • a first charge transfer control electrode or the like can also be configured to be made of a transparent conductive material.
  • the first charge transfer control electrode or the like may be made of a metal material.
  • the upper electrode located on the light incident side is made of a transparent conductive material and the first charge transfer.
  • the control electrode and the like can be made of, for example, Al—Nd (alloy of aluminum and neodium) or ASC (alloy of aluminum, samarium and copper).
  • An electrode made of a transparent conductive material may be called a "transparent electrode".
  • Examples of the transparent conductive material constituting the transparent electrode include conductive metal oxides. Specifically, indium oxide and indium-tin oxide (ITO, Indium Tin Oxide, Sn-doped In 2 O 3) can be mentioned.
  • ITO Indium-zinc oxide
  • IGO indium-gallium oxide
  • a transparent electrode having gallium oxide, titanium oxide, niobium oxide, nickel oxide or the like as a base layer can be mentioned.
  • the thickness of the transparent electrode include 2 ⁇ 10 -8 m to 2 ⁇ 10 -7 m, preferably 3 ⁇ 10 -8 m to 1 ⁇ 10 -7 m. It is preferable that the first charge transfer control electrode and the like are made of the same material from the viewpoint of simplifying the manufacturing process.
  • alkali metals for example, Li, Na, K, etc.
  • alkaline earth metals for example, Mg, Ca, etc.
  • Rare earth metals such as Al), zinc (Zn), tin (Sn), tallium (Tl), sodium-potassium alloy, aluminum-lithium alloy, magnesium-silver alloy, indium, itteribium, or alloys thereof. it can.
  • Pt platinum
  • Au gold
  • Pd palladium
  • Cr chromium
  • Ni nickel
  • Al aluminum
  • tantalum (Ta) Metals such as tungsten (W), copper (Cu), titanium (Ti), indium (In), tin (Sn), iron (Fe), cobalt (Co), molybdenum (Mo), or these metal elements
  • an organic material such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonic acid [PEDOT / PSS] can be mentioned. Further, these conductive materials may be mixed with a binder (polymer) to form a paste or ink, which may be cured and used as an electrode.
  • a dry method or a wet method as a film forming method for the first charge transfer control electrode or the like and the upper electrode (cathode or anode).
  • the dry method include a physical vapor deposition method (PVD method) and a chemical vapor deposition method (CVD method).
  • a vacuum vapor deposition method using resistance heating or high frequency heating an EB (electron beam) vapor deposition method, various sputtering methods (magnettron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR) Sputtering method, opposed target sputtering method, high frequency sputtering method), ion plating method, laser ablation method, molecular beam epitaxy method, laser transfer method can be mentioned.
  • examples of the CVD method include a plasma CVD method, a thermal CVD method, an organometallic (MO) CVD method, and an optical CVD method.
  • electrolytic plating method electroless plating method
  • spin coating method inkjet method
  • spray coating method stamp method
  • micro contact printing method flexographic printing method
  • offset printing method gravure printing method
  • dip method dip method
  • the patterning method include chemical etching such as shadow mask, laser transfer, and photolithography, and physical etching by ultraviolet rays, laser, and the like.
  • a flattening technique for the first charge transfer control electrode or the like and the upper electrode a laser flattening method, a reflow method, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, or the like can be used.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • a silicon oxide materials; silicon nitride (SiN Y); as well inorganic insulating materials exemplified in the metal oxide high dielectric insulating material such as aluminum oxide (Al 2 O 3), poly Methyl methacrylate (PMMA); Polypolyphenol (PVP); Polypoly alcohol (PVA); Polyethylene; Polycarbonate (PC); Polyethylene terephthalate (PET); Polystyrene; N-2 (Aminoethyl) 3-Aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS) , 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS), octadecyltrichlorosilane (OTS) and other silanol derivatives (silane coupling agents); novolak-type phenolic resin; fluororesin; octadecanethiol, dodecylisosocyanate, etc.
  • metal oxide high dielectric insulating material such as aluminum
  • organic insulating materials examples thereof include organic insulating materials (organic polymers) exemplified by linear hydrocarbons having a functional group capable of binding to, and combinations thereof can also be used.
  • silicon oxide-based materials silicon oxide (SiO X ), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, silicon oxide nitride (SiON), SOG (spin-on glass), low dielectric constant insulating material (for example, polyaryl ether, cycloper) Fluorocarbon polymers and benzocyclobutene, cyclic fluororesins, polytetrafluoroethylene, aryl ether fluoride, polyimide fluoride, amorphous carbon, organic SOG) can be exemplified.
  • the insulating layer may have a single-layer structure or a structure in which a plurality of layers (for example, two layers) are laminated.
  • an insulating layer / lower layer is formed at least above the charge storage electrode and in a region between the charge storage electrode and the first charge transfer control electrode, and the insulating layer / lower layer is flattened.
  • the materials constituting the protective material layer and various interlayer insulating layers described later may also be appropriately selected from these materials.
  • the solid-state image sensor and the like of the present disclosure may be provided on a semiconductor substrate and further include a control unit having a drive circuit.
  • the first charge transfer control electrode, the second charge transfer control electrode, the upper electrode, the charge storage electrode, the charge discharge electrode, the reset electrode, the inter-element separation electrode, and the second inter-element separation electrode are electrically connected to the control unit.
  • the semiconductor substrate is provided with at least a floating diffusion layer (Floating Diffusion) and an amplification transistor constituting the control unit; a photoelectric conversion layer / third region (in some cases, photoelectric) of the image pickup element located at the terminal portion.
  • the conversion layer / second region can be configured to be connected to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor via the connection portion.
  • the semiconductor substrate is further provided with a reset transistor and a selection transistor constituting the control unit; the floating diffusion layer is connected to one source / drain region of the reset transistor.
  • One source / drain region of the amplification transistor is connected to one source / drain region of the selection transistor, and the other source / drain region of the selection transistor is connected to the signal line. Can be done.
  • the configuration and structure of the floating diffusion layer, amplification transistor, reset transistor and selection transistor constituting the control unit can be the same as the configuration and structure of the conventional floating diffusion layer, amplification transistor, reset transistor and selection transistor. ..
  • the drive circuit can also have a well-known configuration and structure.
  • the connecting portion is connected to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor, but the connecting portion is the photoelectric conversion layer / third region (in some cases, photoelectric conversion) of the imaging element located at the terminal portion. It may be composed of a contact hole portion for connecting the layer / second region), the floating diffusion layer, and the gate portion of the amplification transistor.
  • Polysilicon doped with impurities, refractory metals and metals such as tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi 2 , and MoSi 2 are used as materials for forming the connection portion (contact hole portion).
  • Silicide a laminated structure of layers made of these materials (eg Ti / TiN / W) can be exemplified.
  • the first charge transfer control electrode or the like may be formed on an interlayer insulating layer provided on the semiconductor substrate. Further, it can be a back-illuminated type or a front-illuminated type.
  • An image pickup element provided with a photoelectric conversion unit provided on or above a semiconductor substrate is referred to as a "first type image pickup element” for convenience, and a photoelectric conversion unit constituting the first type image pickup element is referred to as "convenience”.
  • the imaging element provided in the semiconductor substrate, which is called “first type photoelectric conversion unit” is called “second type imaging element” for convenience, and the photoelectric conversion unit constituting the second type imaging element is referred to as “second type imaging element” for convenience.
  • “Second type photoelectric conversion unit” may be called.
  • the solid-state image pickup device may be provided with an on-chip microlens, if necessary, or may be provided with a shutter for controlling the incident of light on the image pickup device, if necessary.
  • An optical cut filter may be provided depending on the purpose of the solid-state image sensor.
  • connection areas can be overlapped so as to be in contact with each other, and the connection areas can be joined to each other, or the connection areas can be joined to each other by using a solder bump or the like.
  • Example 1 relates to the solid-state image sensor of the present disclosure and the imaging method of the present disclosure.
  • the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the solid-state image pickup apparatus of Example 1 is schematically shown in FIG.
  • the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, and the light-shielding layer is schematically shown in FIG.
  • a schematic partial cross-sectional view of an image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment along the arrows AA, BB, arrows CC and arrows DD of FIG. 1 is shown in FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5 and FIG.
  • FIG. 8 An equivalent circuit diagram of an image sensor constituting the solid-state image sensor of the first embodiment is shown in FIG. 8, and when the solid-state image sensor of the first embodiment is used as a TDI line sensor, the solid-state image sensor of the first embodiment is operated.
  • the charge accumulation state of each image sensor is schematically shown in FIGS. 9 and 10. Further, the state of the potential at each part during the operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the first embodiment is schematically shown in FIGS.
  • FIG. 11A, 11B, 12, 13A, 13B, 14A, 14B. 15A, 15B, 16A and 16B.
  • FIG. 2 FIG. 17, FIG. 20, FIG. 28, FIG. 35, FIG. 36, FIG. 37, FIG. 38, FIG. 39 and FIG. 40 show 2 ⁇ 2 image pickup elements, and each image pickup element is indicated by a dotted line. Surrounded by.
  • the solid-state image sensor of Example 1 is Photoelectric conversion layer 21, Insulating layer 32 formed in contact with the first surface 21a of the photoelectric conversion layer 21
  • the charge discharging electrode 22 formed in contact with the first surface 21a of the photoelectric conversion layer 21.
  • the total number of image sensors 10 having a photoelectric conversion unit including the above is M in the first direction (however, M ⁇ 2) and N in the second direction different from the first direction (however, N ⁇ 2). It is equipped with an array of M ⁇ N image sensors.
  • the photoelectric conversion layer 21 is commonly provided in at least N image sensors 10 arranged along the second direction constituting the image sensor array.
  • the photoelectric conversion unit further The first charge transfer control electrode 25 and the first charge transfer control electrode 25 and the first are arranged so as to face the first surface 21a of the photoelectric conversion layer 21 and to be separated from the charge discharge electrode 22 and the charge storage electrode 24 via the insulating layer 32.
  • the photoelectric conversion layer 21 includes a photoelectric conversion layer / first region 21A located facing the charge storage electrode 24, a photoelectric conversion layer / second region 21B located facing the first charge transfer control electrode 25, and It has a photoelectric conversion layer and a third region 21C located opposite to the second charge transfer control electrode 26.
  • the light-shielding layer 12 covers at least the photoelectric conversion layer / second region 21B and the photoelectric conversion layer / third region 21C.
  • the solid-state image sensor of the first embodiment includes a time-delay integrated line sensor (TDI sensor).
  • TDI sensor time-delay integrated line sensor
  • the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A is transferred (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region 21B. ..
  • this charge transfer is performed based on the state of the potential in the photoelectric conversion layer 21 formed by the charge storage electrode 24 and the first charge transfer control electrode 25.
  • first charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26 are arranged along the image sensor boundary region 11 extending in the second direction. Then, in the N image sensors 10 arranged along the second direction, the first charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26 are alternately arranged in a band shape.
  • the nth image sensor 10 (where n is a positive integer from 1 to (N-1)) After the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A is transferred (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region 21B, the nth image sensor 10 n and the (n + 1) th image sensor 10 Based on the operation of the second charge transfer control electrode 26 located between (n + 1) , the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / second region 21B included in the nth image sensor 10 n is the second. It is moved (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region 21B included in the (n + 1) th image sensor 10 (n + 1).
  • the second charge transfer control electrode 26 is composed of at least a second 2-A charge transfer control electrode 26 1 and a second 2-B charge transfer control electrode 26 2 (specifically, a second 2-A charge transfer control electrode). and a 26 1 and the 2-B charge transfer control electrode 26 2).
  • the 2-A to face the charge transfer control electrode 26 1 located photoelectric conversion layer, the third region 21C 1, the photoelectric conversion layer opposite to the 2-B charge transfer control electrode 26 2-third region 21C 2 Is located.
  • the first charge transfer control electrode 25 constituting the nth image sensor 10 and the (n + 1) th image sensor 10 are configured.
  • the second charge transfer control electrodes 26 (26 1 , 26 2 ) constituting the nth image sensor 10 are arranged between the first charge transfer control electrode 25 and the first charge transfer control electrode 25.
  • the photoelectric conversion unit further discharges charge via the insulating layer 32, facing the first surface 21a of the photoelectric conversion layer 21 and between the charge discharge electrode 22 and the charge storage electrode 24.
  • a reset electrode 27 arranged apart from the electrode 22 and the charge storage electrode 24 is provided. Then, after the electric charge is moved (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region 21B, the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region 21A is operated by the charge discharge electrode 22 based on the operation of the reset electrode 27. It is discharged to the outside of the system based on.
  • the photoelectric conversion layer / first region 21A can be completely depleted.
  • the first direction and the second direction are orthogonal to each other.
  • the photoelectric conversion layer 21 is commonly provided in at least N image sensors 10 arranged along the second direction constituting the image sensor array. Specifically, for example, M ⁇ N It is commonly provided in the image sensors 10.
  • the light-shielding layer 12 is (A) Photoelectric conversion layer / second region 21B and photoelectric conversion layer / third region 21C (21C 1 , 21C 2 ) (D) Photoelectrics located between the photoelectric conversion layer / second region 21B and the photoelectric conversion layer / third region 21C (specifically, the photoelectric conversion layer / third region 21C 1 ) arranged alternately in a band shape. Conversion layer, 6th region 21F as well as, (E) Between the region of the photoelectric conversion layer located facing the second 2-A charge transfer control electrode 26 1 and the region of the photoelectric conversion layer located facing the second 2-B charge transfer control electrode 26 2.
  • Photoelectric conversion layer / second region 21B and photoelectric conversion layer / eighth region 21H extending from the photoelectric conversion layer / third region 21C and located between adjacent imaging elements. Is covering. Further, in the solid-state image sensor, an on-chip microlens 13 is provided in the region of the protective material layer 33 above the photoelectric conversion layer / first region 21A. The first charge transfer control electrode 25 and the like except for the upper electrode 23 are formed on the interlayer insulating layer 31 provided on the semiconductor substrate.
  • the image sensor of the first embodiment is a first-type image sensor and a back-illuminated image sensor.
  • the solid-state imaging device of the first embodiment is a first-type green light imaging element (first imaging element) provided with a green light photoelectric conversion layer that absorbs green light (light of 495 nm to 570 nm).
  • the first type of blue light imaging element (second imaging element) provided with a blue light photoelectric conversion layer that absorbs blue light (light of 425 nm to 495 nm), and absorbs red light (light of 620 nm to 750 nm). It has a structure in which first-type imaging elements for red light (third imaging elements) provided with a photoelectric conversion layer for red light are arranged in a plane.
  • One pixel is composed of the first image sensor, the second image sensor, and the third image sensor.
  • a Bayer array can be mentioned as an arrangement of a plurality of these image pickup devices.
  • a color filter layer for performing blue, green, and red spectroscopy may be provided on the light incident side of each image pickup device, if necessary.
  • an interline arrangement, a G stripe RB checkered arrangement, a G stripe RB complete checkered arrangement, a checkered complementary color arrangement, a stripe arrangement, and an oblique stripe arrangement. Primary color difference array, field color difference sequential array, frame color difference sequential array, MOS type array, improved MOS type array, frame interleaved array, field interleaved array.
  • a filter layer that transmits not only red, green, and blue but also specific wavelengths such as cyan, magenta, and yellow may be mentioned in some cases.
  • the color filter layer is not only composed of an organic material-based color filter layer using organic compounds such as pigments and dyes, but also a wavelength selection element applying photonic crystals and plasmons (a grid-like hole structure in a conductor thin film). It can also be composed of a color filter layer having a conductor lattice structure provided with the above (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-177191) and a thin film made of an inorganic material such as amorphous silicon.
  • the photoelectric conversion layer 21 is composed of a layer containing a well-known organic photoelectric conversion material having sensitivity to green light (for example, an organic material such as a rhodamine dye, a melanin dye, or quinacridone).
  • the interlayer insulating layer 31, the insulating layer 32, and the protective material layer 33 are made of a well-known insulating material (for example, SiO 2 or SiN).
  • the photoelectric conversion layer 21 may have a laminated structure of a lower semiconductor layer and an upper photoelectric conversion layer. By providing the lower semiconductor layer in this way, recombination during charge accumulation can be prevented, and the transfer (transfer) efficiency of the charge accumulated in the photoelectric conversion layer to the photoelectric conversion layer / second region can be increased. And the generation of dark current can be suppressed.
  • IGZO indium-gallium-zinc oxide obtained by adding indium and gallium as dopants to zinc oxide
  • the image pickup elements are regularly arranged in a two-dimensional array in the pixel region.
  • the pixel area is usually an effective pixel area that actually receives light, amplifies the signal charge generated by photoelectric conversion, and reads it out to a drive circuit, and a black reference pixel for outputting optical black that serves as a reference for the black level. It is composed of a region (also called an optical black pixel region (OPB)).
  • OPB optical black pixel region
  • the black reference pixel region is usually arranged on the outer peripheral portion of the effective pixel region.
  • the image pickup device 10 N located at the terminal end thereof.
  • the photoelectric conversion layer / third region 21C (in the example shown in FIG. 7, the photoelectric conversion layer / third region 21C 2-End ) is connected to the photoelectric conversion layer / third region 21C 2-End via a connecting portion 26C 2.
  • the floating diffusion layer is passed through the second charge transfer control electrode 26 (specifically, the second 2-B charge transfer control electrode 26 2-End ), the connection hole 26D 2 , the pad portion 26E 2 , and the contact hole portion 44. It is electrically connected to the FD.
  • the floating diffusion layer FD is electrically connected to the analog-to-digital conversion circuit via the control unit, or is electrically connected to the register circuit via the control unit.
  • FIGS. 9 and 10 the charge accumulation state of each image sensor during the operation of the solid-state image sensor of Example 1 is schematically shown in FIGS. 9 and 10.
  • 4 ⁇ 4 image sensors are shown in FIGS. 9 and 10, the subscripts “11-14, 21-24, 31-34, 41-44” of the reference number “10” of the image sensor are shown.
  • the numbers of the 16 image sensors 10 are shown. The second digit of this number indicates the value of "n", and the first digit indicates the value of "m”.
  • "A, B, C, D" displayed in the frame indicating each image sensor indicates the electric charge obtained when the same area of the subject is imaged, and the subscript is the subscript of the subject many times. The same area is imaged to show whether the charges have been integrated.
  • each of the charges of "A, B, C, D” is accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A of the four image pickup elements 10, and then each image pickup element is stored. It is moved to the constituent first charge transfer control electrode 25.
  • the charge of "D” is integrated once on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (1, m).
  • the charge of "C” is integrated twice on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (2, m).
  • the charge of "B” is integrated three times on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (3, m).
  • the charge of "A” is integrated four times on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (4, m).
  • the charge accumulated in the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor is transferred to the first charge transfer control electrode 25 of the adjacent image sensor along the second direction. Will be moved.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (2, m) has a charge "D” integrated once.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (3, m) has a charge "D”.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (4, m) has a charge "B” integrated three times, while floating diffusion.
  • the charge "A" integrated four times is transferred to the layer FD and sent to the analog-digital conversion circuit or the register circuit.
  • the floating diffusion layer FD is reset prior to this step. Further, the charge remaining on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (1, m) is discharged (that is, reset) to the outside via the photoelectric conversion layer / first region 21A.
  • each of the charges of "B, C, D, E” is accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A of the four image pickup elements 10, and then each image pickup element is stored. It is moved to the constituent first charge transfer control electrode 25.
  • the charge of "E” is integrated once on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (1, m).
  • the charge of "D” is integrated twice on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (2, m).
  • the charge of "C” is integrated three times on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (3, m).
  • the charge of "B” is integrated four times on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (4, m).
  • the charge accumulated in the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor is transferred to the first charge transfer control electrode 25 of the adjacent image sensor along the second direction. Will be moved.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (2, m) has a charge "E” integrated once.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (3, m) has an integrated charge "E”.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (4, m) has a charge "C" integrated three times, while floating diffusion.
  • the charge "B" integrated four times is transferred to the layer FD and sent to the analog-digital conversion circuit or the register circuit.
  • the floating diffusion layer FD is reset prior to this step. Further, the charge remaining on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (1, m) is discharged (that is, reset) to the outside via the photoelectric conversion layer / first region 21A.
  • each of the charges of "C, D, E, F” is accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A of the four image pickup elements 10, and then each image pickup element is stored. It is moved to the constituent first charge transfer control electrode 25.
  • the charge of "F” is integrated once on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (1, m).
  • the charge of "E” is integrated twice on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (2, m).
  • the charge of "D” is integrated three times on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (3, m).
  • the charge of "C” is integrated four times on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (4, m).
  • the charge accumulated in the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor is transferred to the first charge transfer control electrode 25 of the adjacent image sensor along the second direction. Will be moved.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (2, m) has a charge "F” integrated once.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (3, m) has a charge "F”.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (4, m) has a charge "D" integrated three times, while floating diffusion.
  • the charge "C” integrated four times is transferred to the layer FD and sent to the analog-digital conversion circuit or the register circuit.
  • the floating diffusion layer FD is reset prior to this step. Further, the charge remaining on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (1, m) is discharged (that is, reset) to the outside via the photoelectric conversion layer / first region 21A.
  • each of the charges of "C, D, E, F” is accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A of the four image pickup elements 10, and then each image pickup element is stored. It is moved to the constituent first charge transfer control electrode 25.
  • the charge of "G” is integrated once on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (1, m).
  • the charge of "F” is integrated twice on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (2, m).
  • the charge of "E” is integrated three times on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (3, m).
  • the charge of "D” is integrated four times on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (4, m).
  • the charge accumulated in the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor is transferred to the first charge transfer control electrode 25 of the adjacent image sensor along the second direction. Will be moved.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (2, m) has a charge "G” integrated once.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (3, m) has a charge "G”.
  • the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (4, m) has a charge "E” integrated three times, while floating diffusion.
  • the charge "D" integrated four times is transferred to the layer FD and sent to the analog-digital conversion circuit or the register circuit.
  • the floating diffusion layer FD is reset prior to this step. Further, the charge remaining on the first charge transfer control electrode 25 of the image sensor 10 (1, m) is discharged (that is, reset) to the outside via the photoelectric conversion layer / first region 21A.
  • FIGS. 11A, 11B, 12, FIG. 13A, FIG. 13B, FIG. 14A, FIG. The operation of the image pickup device of the first embodiment will be described with reference to 14B, FIG. 15A, FIG. 15B, FIG. 16A and FIG. 16B.
  • the charge to be read is an electron, but when the charge to be read is a hole, the potential state or the like may be reversed.
  • nth image sensor 10 n In the following description, the operation of the nth image sensor 10 n will be described exclusively in the N image sensors 10 arranged along the second direction.
  • the “movement control electrode” indicates an electrode constituting the nth imaging element 10 n
  • the “next first charge movement control electrode” and the “next 2-A charge movement control electrode” are the (n + 1) th (n + 1).
  • the electrodes constituting the second image pickup element 10 (n + 1) are shown. Further, since the vertical axis indicates the electric potential and the electric charge is an electron, the lower the value on the vertical axis, the higher the positive potential.
  • each electrode indicates the charge accumulation / transfer (transfer) state in each region of the photoelectric conversion layer.
  • Charges are conceptually indicated by black circles and diagonal lines.
  • the electric charge “A” and the electric charge “E” are transferred from the region of the photoelectric conversion layer of the (n-1) th imaging element 10 (n-1) to the region of the photoelectric conversion layer of the nth imaging element 10 n
  • electrons are indicated, the charge “B” indicates the electrons accumulated in the region of the photoelectric conversion layer of the nth imaging element 10 n, and the charge “C” is the nth imaging element 10 n.
  • the from the region of the n photoelectric conversion layer of the (n + 1) -th shows the electrons moved to the region of the photoelectric conversion layer of the imaging element 10 (n + 1), charge "D" (n + 1) th of the imaging device It shows the electrons accumulated in the region of 10 (n + 1) photoelectric conversion layer.
  • Step-100 First, in each image sensor 10, the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region 21A is discharged to the outside based on the operation of the charge discharge electrode 22. Specifically, as shown in FIGS. 11A and 11B, the reset electrode 27 and the charge discharge electrode 22 are operated to discharge the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region 21A to the outside of the system.
  • the electrode In each figure schematically showing the state of the potential at each part during the operation of the image sensor, the electrode is not arranged below the region indicated by the “dotted line”, for example, the charge storage electrode 24. Since a barrier is formed by optimizing the distance between the first charge transfer control electrodes 25, it is indicated by a “dotted line”.
  • a negative potential (specifically, for example, potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ potential of the reset electrode 27 ⁇ potential of the charge storage electrode 24) is applied to the reset electrode 27.
  • a high barrier is formed in the region of the photoelectric conversion layer facing the reset electrode 27.
  • the photoelectric conversion layer 21 of each image sensor 10 is irradiated with light, and the photoelectric conversion layer / first region 21A of each image sensor 10 is charged. (Charge accumulation period).
  • the holes are discharged to the outside of the system via the upper electrode 23.
  • the electrons are attracted to the charge storage electrode 24 and are stored in the photoelectric conversion layer / first region 21A.
  • the charge discharge electrode 22 can also be used as an overflow drain of the photoelectric conversion unit.
  • the drive circuit applies the potential V 11 to the first charge transfer control electrode 25, the potential V 31 to the charge storage electrode 24, and the potential V 41 to the reset electrode 27.
  • Electric charge is accumulated in the photoelectric conversion layer, the first region 21A
  • the drive circuit applies the potential V 12 to the first charge transfer control electrode 25, the potential V 32 to the charge storage electrode 24, and the potential V 42 to the reset electrode 27.
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A is read out to the control unit via the first charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26.
  • V 32 ⁇ V 12 Is.
  • the potential on the negative side of the charge storage electrode 24 applied in [Step-110] (specifically, for example, the potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ reset).
  • the potential of the electrode 27 ⁇ the potential of the charge storage electrode 24 ⁇ the potential of the first charge transfer control electrode 25
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A of each imaging element 10 is photoelectrically converted. It is moved to the layer / second region 21B (charge transfer period), and is accumulated in addition to the charge already accumulated in the photoelectric conversion layer / second region 21B.
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A is transferred to the photoelectric conversion layer / second region 21B. Can be moved.
  • the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / second region 21B becomes “B + A”.
  • Controlling the first (n-1) th of the imaging device 10 (n-1) first 2-B charge transfer control electrode 26 2 of, the 2-A charge transfer control electrode 26 1 at the n-th image pickup element 10 n This prevents the charge from flowing into the region of the photoelectric conversion layer 21 facing these electrodes. In some cases, it is not necessary to change the potential of the charge storage electrode 24 in the state shown in FIG. 13A.
  • the 2-A charge transfer control electrode 26 1 and the 2-B charge transfer control electrode 26 2 are controlled by controlling the potentials of the 2-A charge transfer control electrode 26 1 and the 2-B charge transfer control electrode 26 2.
  • the charge accumulated in the 1 "B + a" can be moved to a 2-B charge transfer control electrode 26 2.
  • the image sensor 10 of the first embodiment further includes a semiconductor substrate (more specifically, a silicon semiconductor layer) 40, and the photoelectric conversion unit is arranged above the semiconductor substrate 40. Further, a control unit provided on the semiconductor substrate 40 and having a drive circuit to which various electrodes are connected is further provided.
  • the light incident surface of the semiconductor substrate 40 is on the upper side, and the opposite side of the semiconductor substrate 40 is on the lower side.
  • a wiring layer 45 composed of a plurality of wirings is provided below the semiconductor substrate 40.
  • the semiconductor substrate 40 is provided with at least a floating diffusion layer FD and an amplification transistor TR amp constituting a control unit, and the photoelectric conversion layer / third region 21C 2-End is a floating diffusion layer FD and an amplification transistor TR amp . It is connected to the gate.
  • the semiconductor substrate 40 is further provided with a reset transistor TR rst and a selection transistor TR sel that form a control unit.
  • the stray diffusion layer FD is connected to one source / drain region of the reset transistor TR rst
  • the other source / drain region of the amplification transistor TR amp is connected to one source / drain region of the selection transistor TR sel.
  • the other source / drain region of the selection transistor TR sel is connected to the signal line VSL.
  • the charge discharge electrode 22, the reset electrode 27, the charge storage electrode 24, the first charge transfer control electrode 25, and the second charge transfer control electrode 26 are placed on the interlayer insulating layer 31. (26 1 , 26 2 ) are formed apart from each other. These electrodes and the interlayer insulating layer 31 are covered with an insulating layer 32.
  • a photoelectric conversion layer 21 is formed on the insulating layer 32, and an upper electrode 23 is formed on the photoelectric conversion layer 21.
  • a protective material layer 33 is formed on the entire surface including the upper electrode 23, and an on-chip microlens 13 is provided on the portion of the protective material layer 33 above the charge storage electrode 24. Further, a light-shielding layer 12 is formed on the protective material layer 33.
  • Charge discharging electrode 22, a reset electrode 27, charge storage electrode 24, a first charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26 (26 1, 26 2) is to be connected to a drive circuit, an upper
  • the electrode 23 is connected to the drive circuit via a wiring V OU.
  • the charge discharge electrode 22 is connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via a connection hole 22A, a pad portion 22B, and a wiring (not shown) provided in the interlayer insulating layer 31.
  • the reset electrode 27 is connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via a connection hole 27A, a pad portion 27B, and a wiring (not shown) provided in the interlayer insulating layer 31.
  • the charge storage electrode 24 is connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via the connection hole 24A, the pad portion 24B, and the wiring provided in the interlayer insulating layer 31.
  • First charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26 are connected hole 25A formed in the interlayer insulating layer 31, 26A 1, 26A 2, the pad portions 25B, 26B 1, It is connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via 26B 2 and wiring (not shown).
  • the upper electrode 23 is composed of, for example, a transparent electrode made of ITO (work function: about 4.4 eV).
  • Charge discharging electrode 22, a reset electrode 27, charge storage electrode 24, described later charge transfer control electrode 28, a first charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26 (26 1, 26 2) is a transparent conductive It may be composed of a material, for example, it may be composed of an opaque metal material.
  • An element separation region 41 is formed on the side of the first surface (front surface) 40A of the semiconductor substrate 40, and an oxide film 42 is formed on the first surface 40A of the semiconductor substrate 40. Further, on the first surface side of the semiconductor substrate 40, a reset transistor TR rst , an amplification transistor TR amp, and a selection transistor TR sel constituting the control unit of the image pickup device are provided, and further, a floating diffusion layer FD is provided. ing.
  • the reset transistor TR rst includes a gate portion 51, a channel forming region 51A, and source / drain regions 51B and 51C.
  • the gate portion 51 of the reset transistor TR rst is connected to the reset line RST, and one source / drain region 51C of the reset transistor TR rst also serves as the first floating diffusion layer FD, and the other source / drain region 51B. Is connected to the power supply V DD.
  • the photoelectric conversion layer / third region 21C 2-End is connected to the photoelectric conversion layer / third region 21C 2-End via the connection portion 26C 2 and further, the second 2-B charge transfer control electrode 26 2-End. , Connected to one source / drain region 51C (also serving as the first floating diffusion layer FD) of the reset transistor TR rst via the connection hole 26D 2 , the pad portion 26E 2 , the contact hole portion 44, and the wiring layer 45. Has been done.
  • the amplification transistor TR amp is composed of a gate portion 52, a channel forming region 52A, and source / drain regions 52B and 52C.
  • the gate portion 52 is connected to the source / drain region 51C (first floating diffusion layer FD) of the photoelectric conversion layer / third region 21C 2-End and the reset transistor TR rst via the wiring layer 45.
  • one source / drain region 52B is connected to the power supply V DD and shares an region with the other source / drain region 51B of the reset transistor TR rst.
  • the selection transistor TR sel is composed of a gate portion 53, a channel formation region 53A, and source / drain regions 53B and 53C.
  • the gate portion 53 is connected to the selection line SEL.
  • one source / drain region 53B shares an area with the other source / drain region 52C constituting the amplification transistor TR amp
  • the other source / drain region 53C is a signal line (data output line) VSL. It is connected to (117).
  • the signal line (data output line) VSL (117) is specifically composed of a first charge transfer control electrode 25 and a second charge transfer control electrode 26.
  • the operation of the amplification transistor TR amp and the selection transistor TR sel after the charge is transferred to the floating diffusion layer FD is the same as the operation of these conventional transistors. Further, the reset noise of the floating diffusion layer FD can be removed by the correlated double sampling (CDS) processing as in the conventional case.
  • CDS correlated double sampling
  • the reset line RST and the selection line SEL are connected to the vertical drive circuit 112 that constitutes the drive circuit, and the signal line (data output line) VSL is connected to the column signal processing circuit 113 that constitutes the drive circuit.
  • FIG. 41 shows a conceptual diagram of the solid-state image sensor of the first embodiment.
  • the solid-state image pickup device 100 of the first embodiment includes an image pickup region 111 in which image pickup elements 101 are arranged in a two-dimensional array, a vertical drive circuit 112 as a drive circuit (peripheral circuit) thereof, an analog-to-digital conversion circuit, or a register circuit. It is composed of a column signal processing circuit 113 including, a horizontal drive circuit 114, an output circuit 115, a drive control circuit 116, and the like. These circuits can be configured from well-known circuits, and can also be configured using other circuit configurations (for example, various circuits used in conventional CCD imaging devices and CMOS imaging devices). Needless to say.
  • the reference number “101” on the image sensor 101 is displayed on only one line.
  • the drive control circuit 116 generates a clock signal or a control signal that serves as a reference for the operation of the vertical drive circuit 112, the column signal processing circuit 113, and the horizontal drive circuit 114 based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock. .. Then, the generated clock signal and control signal are input to the vertical drive circuit 112, the column signal processing circuit 113, and the horizontal drive circuit 114.
  • the vertical drive circuit 112 is composed of, for example, a shift register, and sequentially selects and scans each image sensor 101 in the image pickup region 111 in the vertical direction in units of rows. Then, the pixel signal (image signal) based on the current (signal) generated according to the amount of light received by each image sensor 101 is sent to the column signal processing circuit 113 via the signal line (data output line) 117 and VSL.
  • the column signal processing circuit 113 is arranged for each column of the image sensor 101, for example, and outputs an image signal output from the image sensor 101 for one row to a black reference pixel (not shown, but an effective pixel area) for each image sensor.
  • the signal from (formed around) performs signal processing for noise removal and signal amplification.
  • a horizontal selection switch (not shown) is provided in the output stage of the column signal processing circuit 113 so as to be connected to the horizontal signal line 118.
  • the horizontal drive circuit 114 is composed of, for example, a shift register, sequentially outputs each of the column signal processing circuits 113 by sequentially outputting horizontal scanning pulses, and sequentially selects each of the column signal processing circuits 113, and outputs a signal from each of the column signal processing circuits 113 to the horizontal signal line 118. Output.
  • the output circuit 115 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 113 via the horizontal signal line 118 and outputs the signals.
  • the image sensor of Example 1 can be manufactured by, for example, the following method. That is, first, the SOI substrate is prepared. Then, the element separation region 41, the oxide film 42, various transistors constituting the control unit of the image pickup device, and the like are formed on the silicon layer located on the surface side of the SOI substrate, and the wiring layer 45 and the interlayer insulating layer are further formed on the element separation region 41, the oxide film 42, and various transistors constituting the control unit of the image pickup device. 43. After forming various wirings, the interlayer insulating layer 43 and the support substrate (not shown) are bonded together. After that, the SOI substrate is removed to expose the silicon layer.
  • One surface of the silicon layer corresponds to the surface 40A of the semiconductor substrate 40, and the other surface of the silicon layer corresponds to the back surface 40B of the semiconductor substrate 40.
  • an interlayer insulating layer 30 is formed on the back surface 40B side of the semiconductor substrate 40, a contact hole portion 44 is further formed, and various pad portions, interlayer insulating layers 31, and various connection holes are formed on the interlayer insulating layer 30.
  • a charge discharge electrode 22, a reset electrode 27, a charge storage electrode 24, a first charge transfer control electrode 25, a second charge transfer control electrode 26, and an insulating layer 32 are formed.
  • a photoelectric conversion layer 21, an upper electrode 23, a protective material layer 33 including a light-shielding layer 12, and an on-chip microlens 13 are formed on the insulating layer 32. From the above, the image sensor of Example 1 can be obtained.
  • the photoelectric conversion layer 21 is formed, the photoelectric conversion layer 21 is connected to the charge discharge electrode 22 and the second charge transfer control electrode 26 constituting the Nth image sensor.
  • the image pickup element constituting the solid-state image pickup device includes a charge storage electrode, a first charge transfer control electrode, and a second charge transfer control electrode, these electrodes are used. Therefore, the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer can be moved (transferred) to the adjacent image sensor, and can be integrated with the electric charge already accumulated in the adjacent image sensor. No separate circuit is required for such integration. That is, no analog-to-digital converter is required for each row, and no adder or memory for integration is required. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of problems such as a large circuit area and high power consumption, and it is possible to reduce the circuit area and power consumption.
  • the charge storage electrode is provided which is arranged apart from the charge discharge electrode and is arranged so as to face the photoelectric conversion layer via the insulating layer, the photoelectric conversion layer is irradiated with light.
  • a kind of capacitor is formed by the photoelectric conversion layer, the insulating layer, and the charge storage electrode, and in the photoelectric conversion layer / first region (the photoelectric conversion layer is converted into the lower semiconductor layer and the upper layer photoelectric conversion).
  • the charge storage portion is completely depleted and the charge can be erased.
  • all pixels can be reset all at once, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer / first region, and the charges accumulated in the photoelectric conversion layer / first region are simultaneously stored in the photoelectric conversion layer / second region. Since it can be moved (transferred), a so-called global shutter function can be realized.
  • the charge discharge electrode 22, the reset electrode 27, the charge storage electrode 24, the first charge transfer control electrode 25, and the second charge transfer control electrode 26 (26 1 , 26 2) ) are schematically shown in FIG. 17, in the N image pickup elements 10 arranged along the second direction, the first charge transfer control electrode 25 constituting the nth image pickup element 10 and the first charge transfer control electrode 25.
  • the second charge transfer control electrode 26 constituting the (n + 1) th image pickup element 10 is arranged between the first charge transfer control electrode 25 constituting the (n + 1) th image pickup element 10. Can be.
  • a schematic partial cross-sectional view of the above is taken when the final end of the image sensor 10 N located at the end is composed of a photoelectric conversion layer and a second region 21B End.
  • the layer / second region 21B End is passed through the connection portion 25C in contact with the photoelectric conversion layer / second region 21B End, and further, the first charge transfer control electrode 25 End , the connection hole 25D, the pad portion 25E, and the contact hole. It can be in the form of being electrically connected to the floating diffusion layer FD via the portion 44.
  • a partial cross-sectional view of the image sensor can be a surface-illuminated type.
  • various transistors constituting the control unit are provided as in the first embodiment. These transistors can have substantially the same configuration and structure as the transistors described in the first embodiment.
  • the interlayer insulating layers 46 and 47 are formed on the surface 40A of the semiconductor substrate 40, and the photoelectric conversion unit and the like constituting the image pickup device of the first embodiment are provided on the interlayer insulating layer 47. ing.
  • Example 2 is a modification of Example 1.
  • FIG. 20 schematically shows the arrangement of the charge discharge electrode, the charge storage electrode, the charge transfer control electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the solid-state image pickup apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 21 shows a schematic partial cross-sectional view of an image pickup element constituting the solid-state image pickup apparatus of Example 2 along the arrows CC of FIG. 20.
  • the reset electrode is not provided.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image pickup device constituting the solid-state image sensor of Example 2 along the arrows AA is the same as that of FIG. 3, and the schematic partial cross-sectional view of the second embodiment along the arrow BB of FIG. 20
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor constituting the solid-state image sensor is the same as that in FIG. 4, and the schematic image sensor constituting the solid-state image sensor of Example 2 along the arrows DD of FIG.
  • the partial cross-sectional view is the same as that of FIG. 6, and N image sensors arranged along the second direction in the solid-state image sensor of the second embodiment, which are the same as those along the arrows BB of FIG.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor located at the terminal portion of the above is the same as that of FIG. 7, FIG. 18 or FIG.
  • the photoelectric conversion unit further faces the first surface 21a of the photoelectric conversion layer 21 via the insulating layer 32, and the charge storage electrode 24 and the first charge transfer control electrode 25 are connected to each other.
  • a charge transfer control electrode 28 arranged apart from the charge storage electrode 24 and the first charge transfer control electrode 25 is further provided.
  • the light-shielding layer 12 further covers the photoelectric conversion layer / fourth region 21D located facing the charge transfer control electrode 28. Then, in this case, in each image sensor, the charges accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A are transferred to the photoelectric conversion layer / second region 21B based on the operation of the charge transfer control electrode 28.
  • the charge transfer control electrode 28 is connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via a connection hole 28A, a pad portion 28B, and a wiring (not shown) provided in the interlayer insulating layer 31.
  • the light-shielding layer 12 (A) Photoelectric conversion layer / second region 21B and photoelectric conversion layer / third region 21C (21C 1 , 21C 2 ) (B) Photoelectric conversion layer, fourth region 21D (C) A region of the photoelectric conversion layer located opposite to the region between the charge storage electrode 24 and the charge transfer control electrode 28, and between the charge transfer control electrode 28 and the first charge transfer control electrode 25. Photoelectric conversion layer, fifth region 21E, which is a region of the photoelectric conversion layer located opposite to the region. (D) Photoelectric conversion layer / sixth region 21F located between the photoelectric conversion layer / second region 21B and the photoelectric conversion layer / third region 21C arranged alternately in a band shape.
  • Example 2 Except for the above points, the configuration and structure of the solid-state image sensor and image sensor of Example 2 shall be the same as the configuration and structure of the solid-state image sensor and image sensor described in the first and modified examples of Example 1. Therefore, detailed description will be omitted.
  • FIGS. 22A, 22B, 23, 24A, 24B, 25A, 25B schematically show the state of the potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the second embodiment.
  • the operation of the image pickup device of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 26A, 26B, 27A and 27B.
  • the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region 21A is discharged to the outside based on the operation of the charge discharge electrode 22.
  • the charge discharge electrode 22 is operated to discharge the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region 21A to the outside of the system.
  • Negative potential on the charge transfer control electrode 28 (specifically, for example, potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ potential of the charge transfer control electrode 28 ⁇ potential of the charge storage electrode 24 ⁇ potential of the charge discharge electrode 22 ) Is applied to form a high barrier in the photoelectric conversion layer / fourth region 21D.
  • the potential on the negative side of the charge discharge electrode 22 (specifically, for example, the potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ the potential of the charge transfer control electrode 28 ⁇ charge discharge
  • a high barrier is formed in the region of the photoelectric conversion layer facing the charge discharge electrode 22, and a voltage is applied to the upper electrode 23 and the charge storage electrode 24.
  • the photoelectric conversion layer 21 is irradiated with light to accumulate charges in the photoelectric conversion layer / first region 21A of each imaging element 10 (charge accumulation period).
  • the holes are discharged to the outside of the system via the upper electrode 23.
  • the electrons are attracted to the charge storage electrode 24 and are stored in the photoelectric conversion layer / first region 21A.
  • the electric potential V 11 is applied to the first charge transfer control electrode 25, the potential V 31 is applied to the charge storage electrode 24, and the potential V 51 is applied to the charge transfer control electrode 28 from the drive circuit.
  • an electric charge is accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A
  • the potential V 12 is applied to the first charge transfer control electrode 25
  • the potential V 32 is applied to the charge storage electrode 24
  • the potential V 52 is applied to the charge transfer control electrode 28 from the drive circuit.
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A is read out to the control unit via the first charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26.
  • V 21 ⁇ V 31 and V 51 ⁇ V 31 and V 31 ⁇ V 11 and V 22 ⁇ V 32 ⁇ V 52 ⁇ V 12 Is.
  • the potential on the positive side of the charge transfer control electrode 28 applied in [Step-210] (specifically, for example, the potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ charge discharge electrode).
  • the potential of 22 ⁇ charge storage electrode 24 ⁇ charge transfer control electrode 28 potential By applying the potential of 22 ⁇ charge storage electrode 24 ⁇ charge transfer control electrode 28 potential), the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A of each imaging element 10 is transferred to the photoelectric conversion layer / second region. It is moved to 21B (charge transfer period), and is accumulated in addition to the charge already accumulated in the photoelectric conversion layer / second region 21B.
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A can be transferred to the photoelectric conversion layer.
  • -It can be moved to the second region 21B.
  • the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / second region 21B becomes “B + A”.
  • the potential on the negative side of the charge transfer control electrode 28 (specifically, for example, the potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ the potential of the charge transfer control electrode 28 ⁇ the charge discharge electrode 22 Potential ⁇ potential of charge storage electrode 24, or, although not shown, potential of upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ potential of charge discharge electrode 22 ⁇ potential of charge transfer control electrode 28 ⁇ potential of charge storage electrode 24)
  • Potential ⁇ potential of charge storage electrode 24 to form a high barrier in the photoelectric conversion layer / fourth region 21D.
  • the 2-A charge transfer control electrode 26 is controlled by controlling the potentials of the 2-A charge transfer control electrode 26 1 and the 2-B charge transfer control electrode 26 2.
  • the charge accumulated in the 1 "B + a" can be moved to a 2-B charge transfer control electrode 26 2.
  • Example 3 relates to a solid-state image sensor that combines Example 1 and Example 2.
  • the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the charge transfer control electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the solid-state image pickup apparatus of the third embodiment is schematically arranged. It is shown in FIG. In the third embodiment, the reset electrode is provided as in the first embodiment, and the charge transfer control electrode is provided as in the second embodiment.
  • the photoelectric conversion unit further faces the first surface 21a of the photoelectric conversion layer 21 via the insulating layer 32, and is an electrode for discharging charges.
  • a reset electrode 27 is provided between the 22 and the charge storage electrode 24 so as to be separated from the charge discharge electrode 22 and the charge storage electrode 24, and the photoelectric conversion unit further provides an insulating layer 32.
  • the charge storage electrode 24 and the first charge transfer control electrode 25 are located between the charge storage electrode 24 and the first charge transfer control electrode 25 so as to face the first surface 21a of the photoelectric conversion layer 21. It is provided with a charge transfer control electrode 28 arranged apart from the above.
  • the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, and the light-shielding layer in the image sensor constituting the solid-state image sensor of the third embodiment is the same as that in FIG. 2, except that the charge storage electrode is provided.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor constituting the solid-state image sensor of Example 3 along the arrow AA of FIG. 28 is the same as that of FIG. 3, and is along the arrow BB of FIG. 28.
  • the schematic partial cross-sectional view of the image sensor constituting the solid-state image sensor of the third embodiment is the same as that of FIG. 4, and constitutes the solid-state image sensor of the third embodiment along the arrows CC of FIG. 28.
  • the schematic partial cross-sectional view of the image sensor is the same as that of FIG. 21, and the schematic partial cross-sectional view of the image sensor constituting the solid-state image sensor of Example 3 along the arrows DD of FIG. 28 is It is located at the end of N image sensors arranged along the second direction in the solid-state image sensor of Example 3, which is the same as in FIG. 6 and is similar to that along the arrow BB in FIG. 28.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor is the same as that of FIG. 7, FIG. 18 or FIG.
  • the configurations and structures of the solid-state image pickup device and the image pickup device of the third embodiment are the same as the configurations and structures of the solid-state image pickup device and the image pickup device described in the modifications of the first and first embodiments and the second embodiment. Since the same can be applied, detailed description thereof will be omitted.
  • a plurality of charge transfer control electrodes may be provided.
  • FIGS. 29A, 29B, 30, FIG. 31A, FIG. 31B, FIG. 32A, and FIG. 32B schematically show the state of the potential at each part during operation of the image pickup device constituting the solid-state image pickup device of the third embodiment.
  • 33A, 33B, 34A and 34B the operation of the image pickup device of the third embodiment will be described.
  • the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region 21A is discharged to the outside based on the operation of the charge discharge electrode 22.
  • the reset electrode 27 and the charge discharge electrode 22 are operated to discharge the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region 21A to the outside of the system.
  • Negative potential on the charge transfer control electrode 28 (specifically, for example, potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ potential of the charge transfer control electrode 28 ⁇ potential of the charge storage electrode 24 ⁇ potential of the reset electrode 27 ⁇ charge
  • the potential of the discharge electrode 22 is applied to form a high barrier in the photoelectric conversion layer / fourth region 21D.
  • the potential on the negative side of the reset electrode 27 (specifically, for example, the potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ the potential of the charge transfer control electrode 28 ⁇ the potential of the reset electrode 27 ⁇ charge accumulation
  • the potential of the electrode 24 ⁇ the potential of the charge discharge electrode 22 or, although not shown, the potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ the potential of the reset electrode 27 ⁇ the potential of the charge transfer control electrode 28 ⁇ the potential of the charge storage electrode 24
  • a potential (potential of the charge discharge electrode 22) is applied to form a high barrier in the region of the photoelectric conversion layer facing the reset electrode 27, and a voltage is applied to the upper electrode 23 and the charge storage electrode 24.
  • the photoelectric conversion layer 21 of each imaging element 10 is irradiated with light to accumulate an electric charge in the photoelectric conversion layer / first region 21A of each imaging element 10.
  • the holes are discharged to the outside of the system via the upper electrode 23.
  • the electrons are attracted to the charge storage electrode 24 and are stored in the photoelectric conversion layer / first region 21A.
  • the drive circuit applies the potential V 11 to the first charge transfer control electrode 25, the potential V 31 to the charge storage electrode 24, and the potential V 41 to the reset electrode 27.
  • the potential V 51 is applied to the charge transfer control electrode 28, and the charge is accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A.
  • the potential V 12 is applied to the first charge transfer control electrode 25, the potential V 32 is applied to the charge storage electrode 24, and the potential V 42 is applied to the reset electrode 27 from the drive circuit.
  • the potential V 52 is applied to the charge transfer control electrode 28, and the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A is read out to the control unit via the first charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26. Is done.
  • V 21 ⁇ V 31 and V 41 ⁇ V 31 and V 51 ⁇ V 31 and V 31 ⁇ V 11 and V 22 ⁇ V 32 and V 42 ⁇ V 32
  • V 32 ⁇ V 52 ⁇ V 12 Is.
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region 21A can be transferred to the photoelectric conversion layer.
  • -It can be moved to the second region 21B.
  • the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / second region 21B becomes “B + A”.
  • the potential on the negative side of the charge transfer control electrode 28 (specifically, for example, the potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ the potential of the charge transfer control electrode 28 ⁇ the potential of the reset electrode 27 ⁇
  • the potential of the charge storage electrode 24 ⁇ the potential of the charge discharge electrode 22 or, although not shown, the potential of the upper electrode 23 ⁇ 0 volt ⁇ the potential of the reset electrode 27 ⁇ the potential of the charge transfer control electrode 28 ⁇ the charge storage electrode
  • the potential of 24 (the potential of the charge discharge electrode 22) is applied to form a high barrier in the photoelectric conversion layer / fourth region 21D.
  • the 2-A charge transfer control electrode 26 1 and the 2-B charge transfer control electrode 26 2 are controlled by controlling the potentials of the 2-A charge transfer control electrode 26 1 and the 2-B charge transfer control electrode 26 2.
  • the charge accumulated in the 1 "B + a" can be moved to a 2-B charge transfer control electrode 26 2.
  • Example 4 is a modification of Examples 1 to 3.
  • the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the solid-state image pickup apparatus of the fourth embodiment is arranged.
  • the photoelectric conversion layer, the first which constitutes the imaging element 10.
  • the charge remaining in the region 21A is discharged to the outside of the system based on the operation of the common charge discharge electrode 22.
  • the charge discharge electrode 22 is shared by two image pickup devices 10 adjacent to each other along the first direction.
  • one charge discharge electrode 22 is provided for two image pickup elements 10 adjacent to each other (arranged) along the first direction.
  • the charges remaining in the photoelectric conversion layer and the first region 21A constituting the image pickup element 10 are common charges. It is discharged to the outside of the system based on the operation of the discharge electrode 22, but as shown in FIG. 36, in the two image pickup elements 10 juxtaposed along the second direction, the photoelectric conversion layer constituting the image pickup element 10
  • the charge remaining in the first region 21A may be discharged to the outside of the system based on the operation of the common charge discharge electrode 22.
  • the charge discharge electrode 22 has two image pickup elements 10 adjacent to each other along the second direction and two image pickup elements 10 adjacent to each other along the first direction. It is shared by a total of four image pickup elements 10 with the image pickup element 10. That is, one charge discharge electrode 22 is provided for the four image pickup devices 10.
  • the configurations and structures of the solid-state image pickup device and the image pickup device of the fourth embodiment are the same as those of the modified examples of the first and first embodiments and the solid-state image pickup device and the image pickup device described in the second and third embodiments. Since the configuration and structure can be the same, detailed description thereof will be omitted.
  • Example 5 is a modification of Examples 1 to 4.
  • the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup device constituting the solid-state image pickup apparatus of the fifth embodiment is arranged.
  • An inter-element separation electrode 29A is provided between the first (m + 1) th imaging element 10 (m + 1). That is, the inter-element separation electrode 29A is provided in the image sensor boundary region 11.
  • the inter-element separation electrode 29A is arranged apart from the first charge transfer control electrode 25 and the second charge transfer control electrode 26.
  • the inter-element separation electrode 29A may be continuously formed across a plurality of image pickup elements, or may be formed for each image pickup element.
  • the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the modification 1 of the solid-state image pickup device of the fifth embodiment is schematically arranged.
  • a second inter-element separation electrode 29B is provided between the charge storage electrode 24 and the second charge transfer control electrode 26. ing.
  • the second inter-element separation electrode 29B is provided apart from the charge storage electrode 24 and the second charge transfer control electrode 26.
  • the imaging device is an electronic device having an imaging function such as a digital still camera, a video camera, a camcorder, a surveillance camera, a vehicle-mounted camera (vehicle-mounted camera), a smartphone camera, a user interface camera for a game, or a living body.
  • a camera system such as an authentication camera.
  • a modular form mounted on an electronic device, that is, a camera module is used as an image pickup device.
  • each image pickup is performed in the same steps as [Step-100] of Example 1, [Step-200] of Example 2, and [Step-300] of Example 3.
  • the electric charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region 21A is discharged to the outside based on the operation of the charge discharging electrode 22.
  • the second N pieces arranged along the direction of the imaging device, the charge accumulated in the N-th image pickup element 10 N of the photoelectric conversion layer, the second region 21B N, N-th imaging via elements 10 N of the photoelectric conversion layer, the third region 21C N is transferred to the floating diffusion layer FD, further sent to the analog-to-digital converter circuit or a register circuit. Thereafter, the N-th photoelectric conversion layer, a second image pickup device region 21B N and the photoelectric conversion layer, the third region 21C N, and resets the floating diffusion layer FD.
  • the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer of the second (N-1) th image sensor 10 (N-1) and the second region 21B (N-1) is transferred to the (N-1) th image sensor 10.
  • (N-1) photoelectric conversion layer, the third region 21C of the imaging device of (N-1), the N-th photoelectric conversion layer, the second region 21B N and the photoelectric conversion layer, the third region 21C of the imaging device 10 N It is transferred to the floating diffusion layer FD via N, and further transmitted to an analog-to-digital conversion circuit or a register circuit.
  • the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer of the second (N-2) th imaging element 10 (N-2) and the second region 21B (N-2) is transferred to the second (N-2) th imaging element 10.
  • (N-2) of the photoelectric conversion layer, the third region 21C (N-2), (N-1) -th imaging device 10 (N-1) of the photoelectric conversion layer, the second region 21B (N-1) , photoelectric conversion layer, the third region 21C (N-1), the floating diffusion layer via the N-th image pickup element 10 N of the photoelectric conversion layer, the second region 21B N and the photoelectric conversion layer, the third region 21C N It is transferred to the FD and further sent to the analog-to-digital conversion circuit or the register circuit.
  • the present disclosure has been described above based on preferred examples, the present disclosure is not limited to these examples.
  • the structures and configurations of the image pickup device and the solid-state image pickup device described in the examples, the manufacturing method, and the materials used are examples and can be changed as appropriate.
  • the light-shielding layer may cover a region of the photoelectric conversion layer other than the photoelectric conversion layer / first region.
  • various wiring layers provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer can function as a light-shielding layer.
  • the solid-state image sensor of the present disclosure is not limited to application to a solid-state image sensor that detects the distribution of the amount of incident light of visible light and captures it as an image, and uses the distribution of the amount of incident light such as infrared rays, X-rays, or particles as an image. It can also be applied to a solid-state image sensor for imaging.
  • the solid-state image sensor may be formed as a single chip, or may be a modular form having an image pickup function in which an image pickup region and a drive circuit or an optical system are packaged together.
  • the second charge transfer control electrode is composed of two second charge transfer control electrodes such as the 2-A charge transfer control electrode and the 2-B charge transfer control electrode.
  • the arrangement of the charge discharge electrode, the reset electrode, the charge storage electrode, the first charge transfer control electrode, and the second charge transfer control electrode in the image pickup element constituting the modified example 4 of the apparatus is schematically shown in FIG. 40. (in the illustrated example, the second charge transfer control electrode 26 3 1, 26 2, 26 3) three or more second charge transfer control electrode may be composed of. Such a configuration can also be applied to other embodiments.
  • the first type of green light imaging element (first imaging element) provided with a green light photoelectric conversion layer that absorbs green light (light of 495 nm to 570 nm) and blue light (light of 425 nm to 495 nm) are absorbed.
  • the first type having a photoelectric conversion layer for blue light (second imaging element) and a photoelectric conversion layer for red light that absorbs red light (light of 620 nm to 750 nm). It is also possible to use a solid-state imaging device having a laminated structure in which the red light imaging element (third imaging element) is laminated. That is, the stacked image sensor is formed by stacking three layers of the image pickup devices described in Examples 1 to 5.
  • the light transmittance of the charge storage electrode with respect to light having a wavelength of 400 nm to 660 nm is preferably 65% or more.
  • the sheet resistance value of the charge storage electrode is preferably 3 ⁇ 10 ⁇ / ⁇ to 1 ⁇ 10 3 ⁇ / ⁇ .
  • the first type photoelectric conversion unit for blue light, the first type photoelectric conversion unit for green light, and the first type photoelectric conversion unit for red light are vertically laminated.
  • Each of the control units of the first type blue light image sensor, the first type green light image sensor, and the first type red light image sensor is provided on the semiconductor substrate in the configuration and structure [B] first.
  • a type of photoelectric conversion unit for blue light and a first type of photoelectric conversion unit for green light are laminated in the vertical direction.
  • a second type photoelectric conversion unit for red light is arranged below the first type photoelectric conversion unit of these two layers.
  • Each of the control units of the first type blue light imaging element, the first type green light imaging element, and the second type red light imaging element is provided on the semiconductor substrate in the configuration and structure [C] first.
  • a second type photoelectric conversion unit for blue light and a second type photoelectric conversion unit for red light are arranged below the photoelectric conversion unit for green light of the type.
  • Each of the control units of the first type green light imaging element, the second type blue light imaging element, and the second type red light imaging element is provided on the semiconductor substrate in the configuration and structure [D] first.
  • a second type photoelectric conversion unit for green light and a second type photoelectric conversion unit for red light are arranged below the photoelectric conversion unit for blue light of the type.
  • the first type image pickup device is composed of the image pickup devices described in Examples 1 to 5.
  • the photoelectric conversion unit for red light is the second type
  • the photoelectric conversion unit for blue light, the photoelectric conversion unit for green light, and the photoelectric conversion unit for red light are arranged from the light incident side. It is preferable that the order is the photoelectric conversion unit, or the photoelectric conversion unit for green light, the photoelectric conversion unit for blue light, and the photoelectric conversion unit for red light from the light incident side.
  • a semiconductor substrate specifically, a silicon semiconductor substrate or a silicon layer
  • red has the longest wavelength among the three colors
  • One pixel is formed by the laminated structure of these image pickup elements.
  • a first type photoelectric conversion unit for near-infrared light (or a photoelectric conversion unit for infrared light) may be provided.
  • the photoelectric conversion layer of the first type infrared light photoelectric conversion unit is composed of, for example, an organic material, and is the lowest layer of the laminated structure of the first type image sensor, and is the second type of imaging.
  • a second type near infrared light photoelectric conversion unit (or an infrared light photoelectric conversion unit) may be provided below the first type photoelectric conversion unit.
  • An example of the laminated structure of the first type image sensor and the second type image sensor is illustrated in the table below.
  • a solid-state image sensor equipped with a stacked image sensor is different from a solid-state image sensor equipped with a Bayer-arranged image sensor (that is, instead of using a color filter layer to perform blue, green, and red spectroscopy). Since image sensors having sensitivity to light of multiple types of wavelengths are stacked to form one pixel in the same pixel in the incident direction of light, the sensitivity can be improved and the pixel density per unit volume can be improved. Can be planned. Further, since the organic material has a high absorption coefficient, the film thickness of the organic photoelectric conversion layer can be made thinner than that of the conventional Si photoelectric conversion layer, and the light leakage from the adjacent pixels and the incident angle of light can be reduced. The restrictions are relaxed.
  • the first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode are opposed to the first surface of the photoelectric conversion layer and separated from the charge discharge electrode and the charge storage electrode via the insulating layer.
  • the upper electrode and the upper electrode are opposed to the second surface of the photoelectric conversion layer via the upper insulating layer formed on the second surface of the photoelectric conversion layer. If the first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode are configured from a material that does not transmit light, the first charge transfer control electrode and the second charge transfer electrode can be configured so as to be separated from each other.
  • the control electrode can also serve as a light-shielding layer.
  • the charge storage electrode 24 can be in the form of a plurality of charge storage electrode segments.
  • the number of charge storage electrode segments may be 2 or more.
  • the image pickup devices having the first to sixth configurations described below can be mentioned. That is, in the image pickup devices of the first to sixth configurations,
  • the photoelectric conversion unit is composed of Q (however, Q ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments.
  • the photoelectric conversion layer / first region 21A is composed of Q photoelectric conversion layer segments.
  • the insulating layer 32 is composed of Q insulating layer segments.
  • the charge storage electrode 24 is composed of Q charge storage electrode segments.
  • the charge storage electrodes 24 are composed of Q charge storage electrode segments arranged apart from each other.
  • Q) photoelectric conversion segment is the qth charge storage electrode segment, the qth insulating layer segment, and the qth photoelectric conversion layer. Consists of segments The larger the value of q, the more the photoelectric conversion unit segment is located farther from the first charge transfer control electrode 25.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion section segment to the Qth photoelectric conversion section segment.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion section segment to the Qth photoelectric conversion section segment.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the materials constituting the charge storage electrode segments are different in the adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the area of the charge storage electrode segment is gradually reduced from the first photoelectric conversion section segment to the Qth photoelectric conversion section segment. The area may be continuously reduced or may be reduced stepwise.
  • the YZ when the stacking direction of the charge storage electrode 24, the insulating layer 32, and the photoelectric conversion layer 21 is the Z direction, and the direction away from the first charge transfer control electrode 25 is the X direction, the YZ
  • the cross-sectional area of the laminated portion when the laminated portion in which the charge storage electrode 24, the insulating layer 32, and the photoelectric conversion layer 21 are laminated on the virtual plane is cut changes depending on the distance from the first charge transfer control electrode 25. To do.
  • the change in cross-sectional area may be a continuous change or a stepwise change.
  • Q photoelectric conversion layer segments are continuously provided, and Q insulating layer segments are also continuously provided, and Q charge storage electrodes are provided. Segments are also provided continuously.
  • Q photoelectric conversion layer segments are continuously provided.
  • the Q insulating layer segments are continuously provided, while in the image sensor of the third configuration, the Q insulating layer segments are the photoelectric conversion unit segments. It is provided corresponding to each of.
  • Q charge storage electrode segments are provided corresponding to each of the photoelectric conversion unit segments.
  • the same potential is applied to all of the charge storage electrode segments.
  • different potentials may be applied to each of the Q charge storage electrode segments in the image pickup devices of the fourth to fifth configurations, and in some cases, in the image pickup devices of the third configuration.
  • the thickness of the insulating layer segment is specified, or the thickness of the photoelectric conversion layer segment is specified, or the materials constituting the insulating layer segment are different, or Further, since the materials constituting the charge storage electrode segments are different, the area of the charge storage electrode segments is specified, or the cross-sectional area of the laminated portion is specified, a kind of charge transfer gradient is formed. Therefore, the charge generated by the photoelectric conversion can be more easily and surely transferred to the first charge transfer control electrode 25. As a result, it is possible to prevent the generation of afterimages and the generation of charge transfer residue.
  • the photoelectric conversion unit segment having a larger q value is located farther from the first charge transfer control electrode 25, but is located farther from the first charge transfer control electrode 25. Whether or not to do so is determined based on the X direction.
  • the direction away from the first charge transfer control electrode 25 is the X direction, and the “X direction” is defined as follows. That is, the pixel region in which a plurality of image pickup devices are arranged is composed of pixels that are regularly arranged in a two-dimensional array, that is, in the X direction and the Y direction.
  • the direction in which the side closest to the first charge movement control electrode 25 extends is the Y direction, and the direction orthogonal to the Y direction is the X direction.
  • the overall direction including the line segment or curve closest to the first charge movement control electrode 25 is the Y direction, and the direction orthogonal to the Y direction is the X direction.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion section segment to the Qth photoelectric conversion section segment, but the insulating layer segment
  • the thickness of the is preferably gradually increased, which forms a kind of charge transfer gradient.
  • the qth photoelectric conversion unit segment can accumulate more charges than the (q + 1) th photoelectric conversion unit segment, and a strong electric field is applied to the first. It is possible to reliably prevent the flow of electric charge from the second photoelectric conversion unit segment to the first charge transfer control electrode 25. Further, during the charge transfer period, the charge flow from the first photoelectric conversion unit segment to the first charge transfer control electrode 25, and from the (q + 1) th photoelectric conversion unit segment to the qth photoelectric conversion unit segment. The flow of electric charge can be surely secured.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion section segment to the Qth photoelectric conversion section segment, but the photoelectric conversion
  • the thickness of the layer segments is preferably gradually increased, which forms a kind of charge transfer gradient. Then, during the charge accumulation period, a stronger electric field is applied to the qth photoelectric conversion unit segment than to the (q + 1) th photoelectric conversion unit segment, and the first charge transfer control is performed from the first photoelectric conversion unit segment.
  • the flow of electric charge to the electrode 25 can be reliably prevented. Further, during the charge transfer period, the charge flow from the first photoelectric conversion unit segment to the first charge transfer control electrode 25, and from the (q + 1) th photoelectric conversion unit segment to the qth photoelectric conversion unit segment. The flow of electric charge can be surely secured.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion unit segments, which forms a kind of charge transfer gradient, but the first photoelectric conversion unit It is preferable that the value of the relative permittivity of the material constituting the insulating layer segment gradually decreases from the segment to the Qth photoelectric conversion section segment.
  • the qth photoelectric conversion unit segment can accumulate more charges than the (q + 1) th photoelectric conversion unit segment during the charge accumulation period. .. Further, during the charge transfer period, the charge flow from the first photoelectric conversion unit segment to the first charge transfer control electrode 25, and from the (q + 1) th photoelectric conversion unit segment to the qth photoelectric conversion unit segment. The flow of electric charge can be surely secured.
  • the materials constituting the charge storage electrode segments are different in the adjacent photoelectric conversion unit segments, and a kind of charge transfer gradient is formed by this, but the first photoelectric is formed. It is preferable that the value of the work function of the material constituting the insulating layer segment gradually increases from the conversion unit segment to the Qth photoelectric conversion unit segment. Then, by adopting such a configuration, it is possible to form a potential gradient advantageous for signal charge transfer without depending on the positive or negative of the voltage (potential).
  • the area of the charge storage electrode segment is gradually reduced from the first photoelectric conversion section segment to the Qth photoelectric conversion section segment, whereby the area of the electrode segment for charge storage is gradually reduced. Since a kind of charge transfer gradient is formed, the qth photoelectric conversion unit segment can accumulate more charges than the (q + 1) th photoelectric conversion unit segment during the charge accumulation period. Further, during the charge transfer period, the charge flow from the first photoelectric conversion unit segment to the first charge transfer control electrode 25, and from the (q + 1) th photoelectric conversion unit segment to the qth photoelectric conversion unit segment. The flow of electric charge can be surely secured.
  • the cross-sectional area of the laminated portion changes depending on the distance from the first charge transfer control electrode 25, whereby a kind of charge transfer gradient is formed.
  • the fifth configuration of the imaging device will be described.
  • more charges can be accumulated in the region near the first charge transfer control electrode 25 than in the region far away.
  • the imaging element of the first configuration can be used.
  • the region near the first charge transfer control electrode 25 can accumulate more charges than the region far away, and a strong electric field is applied to cause the first charge transfer. It is possible to reliably prevent the flow of electric charge from the region close to the control electrode 25 to the first charge transfer control electrode 25.
  • the region near the first charge transfer control electrode 25 to the first charge transfer control electrode 25 is formed during the charge accumulation period, as described in the image pickup device of the second configuration. In this case, a stronger electric field is applied than in the distant region, and the flow of charges from the region near the first charge transfer control electrode 25 to the first charge transfer control electrode 25 can be reliably prevented. Then, during the charge transfer period, it is possible to reliably secure the charge flow from the region near the first charge transfer control electrode 25 to the first charge transfer control electrode 25 and the charge flow from the distant region to the near region. ..
  • the electronic device 200 includes a solid-state image sensor 201, an optical lens 210, a shutter device 211, a drive circuit 212, and a signal processing circuit 213.
  • the optical lens 210 forms an image light (incident light) from the subject on the image pickup surface of the solid-state image pickup device 201.
  • signal charges are accumulated in the solid-state image sensor 201 for a certain period of time.
  • the shutter device 211 controls the light irradiation period and the light blocking period of the solid-state image sensor 201.
  • the drive circuit 212 supplies a drive signal that controls the transfer operation of the solid-state image sensor 201 and the shutter operation of the shutter device 211.
  • the signal transfer of the solid-state image sensor 201 is performed by the drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 212.
  • the signal processing circuit 213 performs various signal processing.
  • the video signal after signal processing is stored in a storage medium such as a memory or output to a monitor.
  • the pixel size of the solid-state image sensor 201 can be miniaturized and the transfer efficiency can be improved, so that the electronic device 200 with improved pixel characteristics can be obtained.
  • the electronic device 200 to which the solid-state imaging device 201 can be applied is not limited to a camera, but can be applied to an imaging device such as a digital still camera or a camera module for a mobile device such as a mobile phone.
  • the technology related to this disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.
  • FIG. 43 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an external information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are shown as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of a vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the image pickup unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received.
  • the image pickup unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects the in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving that runs autonomously without depending on the operation.
  • the microprocessor 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs coordinated control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the audio image output unit 12052 transmits the output signal of at least one of the audio and the image to the output device capable of visually or audibly notifying the passenger or the outside of the vehicle of the information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.
  • FIG. 44 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has image pickup units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 as the image pickup unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100, for example.
  • the image pickup unit 12101 provided on the front nose and the image pickup section 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the images in front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 44 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103.
  • the imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or may be an image pickup element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more.
  • the microprocessor 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles.
  • the microprocessor 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured image of the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technique according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 45 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technique according to the present disclosure (the present technique) can be applied.
  • FIG. 45 shows a surgeon (doctor) 11131 performing surgery on patient 11132 on patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as an abdominal tube 11111 and an energy treatment tool 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100.
  • a cart 11200 equipped with various devices for endoscopic surgery.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the tip is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having a rigid barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel. Good.
  • An opening in which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and the light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101 to be an objective. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the image sensor by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the image pickup device, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted as RAW data to the camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102, and performs various image processing on the image signal for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing).
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on the image signal processed by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of, for example, a light source such as an LED (Light Emitting Diode), and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing an operating part or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode)
  • LED Light Emitting Diode
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and input instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment tool control device 11205 controls the drive of the energy treatment tool 11112 for ablation of tissue, incision, sealing of blood vessels, and the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 uses a gas in the pneumoperitoneum tube 11111 to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the field of view by the endoscope 11100 and securing the work space of the operator.
  • Recorder 11207 is a device capable of recording various information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various information related to surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site can be composed of, for example, an LED, a laser light source, or a white light source composed of a combination thereof.
  • a white light source is configured by combining RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation target in a time-divided manner, and the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing to support each of RGB. It is also possible to capture the image in a time-divided manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter on the image sensor.
  • the drive of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light at predetermined time intervals.
  • the drive of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of changing the light intensity to acquire an image in a time-divided manner and synthesizing the image, so-called high dynamic without blackout and overexposure. Range images can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue to irradiate light in a narrow band as compared with the irradiation light (that is, white light) in normal observation, the surface layer of the mucous membrane.
  • a so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is photographed with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating with excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe the fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is injected. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 may be configured to be capable of supplying narrow band light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 46 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU11201 shown in FIG. 45.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a driving unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • CCU11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and CCU11201 are communicatively connected to each other by a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101.
  • the observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and incident on the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the image pickup unit 11402 is composed of an image pickup element.
  • the image sensor constituting the image pickup unit 11402 may be one (so-called single plate type) or a plurality (so-called multi-plate type).
  • each image pickup element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and a color image may be obtained by synthesizing them.
  • the image pickup unit 11402 may be configured to have a pair of image pickup elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D (Dimensional) display, respectively.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each image pickup element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided on the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is composed of an actuator, and the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 are moved by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. As a result, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the image pickup unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and / or information to specify the magnification and focus of the captured image, and the like. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good. In the latter case, the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are mounted on the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Automatic Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls the drive of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted by telecommunications, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various image processing on the image signal which is the RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and the display of the captured image obtained by the imaging of the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the drive of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display an image captured by the surgical unit or the like based on the image signal processed by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image by using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edge of an object included in the captured image to remove surgical tools such as forceps, a specific biological part, bleeding, and mist when using the energy treatment tool 11112. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may superimpose and display various surgical support information on the image of the surgical unit by using the recognition result. By superimposing and displaying the surgical support information and presenting it to the surgeon 11131, it is possible to reduce the burden on the surgeon 11131 and to allow the surgeon 11131 to proceed with the surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 that connects the camera head 11102 and CCU11201 is an electric signal cable that supports electric signal communication, an optical fiber that supports optical communication, or a composite cable thereof.
  • the communication was performed by wire using the transmission cable 11400, but the communication between the camera head 11102 and the CCU11201 may be performed wirelessly.
  • the technique according to the present disclosure may be applied to other, for example, a microscopic surgery system.
  • the present disclosure may also have the following configuration.
  • the number of image sensors having a photoelectric conversion unit including the above is M in the first direction (however, M ⁇ 2) and N in the second direction different from the first direction (however, N ⁇ 2), for a total of M.
  • the photoelectric conversion layer is commonly provided in at least N image sensors arranged along the second direction constituting the image sensor array.
  • the photoelectric conversion unit further The first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode, which are arranged so as to face the first surface of the photoelectric conversion layer and to be separated from the charge discharge electrode and the charge storage electrode via the insulating layer.
  • Shading layer Is equipped with The photoelectric conversion layer includes a photoelectric conversion layer / first region facing the charge storage electrode, a photoelectric conversion layer / second region facing the first charge transfer control electrode, and a second charge transfer control. It has a photoelectric conversion layer and a third region located opposite to the electrodes.
  • the light-shielding layer is a solid-state image sensor that covers at least the photoelectric conversion layer / second region and the photoelectric conversion layer / third region.
  • the first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode are arranged alternately in a band shape in the N image sensors arranged along the second direction according to [A03].
  • Solid-state image sensor [A05] Among the N image sensors arranged along the second direction, the photoelectric of the nth image sensor (where n is a positive integer from 1 to (N-1)). After the electric charge accumulated in the conversion layer / first region is transferred (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region, the second image sensor located between the nth image sensor and the (n + 1) th image sensor.
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / second region included in the nth image sensor is included in the photoelectric conversion layer / second in the (n + 1) th image sensor.
  • the solid-state image sensor according to [A04] which is moved (transferred) to an area.
  • the second charge transfer control electrode is composed of at least a second 2-A charge transfer control electrode and a second 2-B charge transfer control electrode.
  • the first image sensor constituting the nth image sensor (where n is a positive integer from 1 to (N-1)).
  • a second charge transfer control electrode constituting the nth image sensor is arranged between the charge transfer control electrode and the first charge transfer control electrode constituting the (n + 1) th image sensor [A03]. ] To [A05].
  • the solid-state image sensor according to any one of the items.
  • the second charge transfer control electrode is composed of at least a second 2-A charge transfer control electrode and a second 2-B charge transfer control electrode.
  • the first image sensor constituting the nth image sensor (where n is a positive integer from 1 to (N-1)).
  • a second charge transfer control electrode constituting the (n + 1) th image sensor is arranged between the charge transfer control electrode and the first charge transfer control electrode constituting the (n + 1) th image sensor.
  • the solid-state image sensor according to any one of [A03] to [A05].
  • the photoelectric conversion unit further comprises a charge discharge electrode and a charge between the charge discharge electrode and the charge storage electrode, facing the first surface of the photoelectric conversion layer via an insulating layer.
  • the solid-state imaging device according to any one of [A01] to [A07], which includes a reset electrode arranged apart from the storage electrode.
  • the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region is based on the operation of the reset electrode, and is based on the operation of the charge discharge electrode.
  • the solid-state image sensor according to [A08] which is discharged to the outside.
  • the photoelectric conversion unit further receives a charge storage electrode via an insulating layer, facing the first surface of the photoelectric conversion layer, and between the charge storage electrode and the first charge transfer control electrode. And a charge transfer control electrode arranged apart from the first charge transfer control electrode is further provided.
  • the solid-state image sensor according to any one of [A01] to [A10], wherein the light-shielding layer further covers a photoelectric conversion layer and a fourth region located opposite to a charge transfer control electrode.
  • the charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region in each image sensor is transferred (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region based on the operation of the charge transfer control electrode [A11].
  • Solid-state image sensor. Separation between the m-th (where m is a positive integer of 1 to (M-1)) image sensor and the (m + 1) -th image sensor
  • the solid-state image sensor according to any one of [A01] to [A12] provided with an electrode.
  • a second inter-element separation electrode is provided between the charge storage electrode and the second charge transfer control electrode in each image sensor.
  • the photoelectric conversion layer / third region of the image sensor located at the terminal portion is a connection portion in contact with the photoelectric conversion layer / third region.
  • the solid-state image sensor according to any one of [A01] to [A14] which is electrically connected to the floating diffusion layer via the device.
  • [A16] The solid-state image sensor according to [A15], wherein the floating diffusion layer is electrically connected to an analog-to-digital conversion circuit.
  • ⁇ Imaging method >> Photoelectric conversion layer, An insulating layer formed in contact with the first surface of the photoelectric conversion layer, A charge discharge electrode formed in contact with the first surface of the photoelectric conversion layer, An upper electrode formed in contact with a second surface facing the first surface of the photoelectric conversion layer and to which light is incident, and an upper electrode and A charge storage electrode, which is arranged so as to face the first surface of the photoelectric conversion layer and to be separated from the charge discharge electrode via an insulating layer.
  • the number of image sensors having a photoelectric conversion unit including the above is M in the first direction (however, M ⁇ 2) and N in the second direction different from the first direction (however, N ⁇ 2), for a total of M. It is equipped with ⁇ N array of image sensors.
  • the photoelectric conversion layer is commonly provided in at least N image sensors arranged along the second direction constituting the image sensor array.
  • the photoelectric conversion unit further The first charge transfer control electrode and the second charge transfer control electrode, which are arranged so as to face the first surface of the photoelectric conversion layer and to be separated from the charge discharge electrode and the charge storage electrode via the insulating layer.
  • Shading layer Is equipped with The photoelectric conversion layer includes a photoelectric conversion layer / first region facing the charge storage electrode, a photoelectric conversion layer / second region facing the first charge transfer control electrode, and a second charge transfer control. It has a photoelectric conversion layer and a third region located opposite to the electrodes.
  • the light-shielding layer is an imaging method using at least a solid-state image pickup device that covers the photoelectric conversion layer / second region and the photoelectric conversion layer / third region.
  • each image sensor after discharging the charge remaining in the photoelectric conversion layer / first region to the outside based on the operation of the charge discharge electrode, With a voltage applied to the upper electrode and the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer of each image sensor is irradiated with light to accumulate charge in the photoelectric conversion layer / first region of each image sensor, and then the charge is stored.
  • the electric charge accumulated in the photoelectric conversion layer / first region of each imaging element is moved (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region, and is added to and accumulated in the charge already accumulated in the photoelectric conversion layer / second region.
  • the photoelectric conversion layer of the nth image sensor (where n is a positive integer from 1 to (N-1)).
  • the charge accumulated in the second region is moved (transferred) to the photoelectric conversion layer / second region of the (n + 1) th image sensor.
  • Second inter-element separation electrode 24A, 24A, 25A, 25A End , 26A 1 , 26A 2 , 26D 2 , 27A, 28A ... Connection holes, 22B, 24B, 25B, 25B End , 26B 1 , 26B 2 , 26E 2 , 27B, 28B ... Pad section, 25C, 26C 2 ... Connection section, 30, 31 ... Interlayer insulation layer, 32 ... Insulation layer, 33 ... Protective material layer, 40 ... Semiconductor substrate, 40A ... First surface (front surface) of semiconductor substrate, 40B ... Second surface of semiconductor substrate ( Back side), 41 ... element separation region, 42 ... oxide film, 43 ... interlayer insulating layer, 44 ... contact hole part, 45 ...
  • Imaging region 112 ... Vertical drive circuit, 113 ... Column signal processing circuit, 114 ... Horizontal drive circuit, 115. ⁇ ⁇ Output circuit, 116 ⁇ ⁇ ⁇ Drive control circuit, 118 ⁇ ⁇ ⁇ Horizontal signal line, 200 ⁇ ⁇ ⁇ Electronic device (camera), 201 ⁇ ⁇ ⁇ Solid-state imaging device, 210 ⁇ ⁇ ⁇ Optical lens, 211 ⁇ ⁇ ⁇ Shutter device, 212 ... Drive circuit, 213 ... Signal processing circuit, FD ... Floating diffusion layer, TR trs ... Transfer transistor, TR rst ... Reset transistor, TR amp ...
  • Amplification transistor TR sel ⁇ ⁇ ⁇ selection transistor, V DD ⁇ ⁇ ⁇ power supply, RST ⁇ ⁇ ⁇ reset line, SEL ⁇ ⁇ ⁇ selection line 117, VSL ⁇ ⁇ ⁇ signal line (data output line), V OU ⁇ ⁇ ⁇ wiring

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Abstract

固体撮像装置は、光電変換層２１、絶縁層３２、電荷排出用電極２２、上部電極２３及び電荷蓄積用電極２４を含む光電変換部を有する撮像素子が、第１の方向にＭ個、第２の方向にＮ個、合計Ｍ×Ｎ個、配列された撮像素子アレイを備えており、光電変換層は、少なくとも、Ｎ個の撮像素子において共通に設けられており、各撮像素子において、光電変換部は、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６並びに遮光層１２を備えており、光電変換層２１は、光電変換層・第１領域２１Ａ、光電変換層・第２領域２１Ｂ及び光電変換層・第３領域２１Ｃを有し、遮光層１２は、少なくとも、光電変換層・第２領域２１Ｂ及び光電変換層・第３領域２１Ｃを覆っている。

Description

固体撮像装置及び撮像方法
　本開示は、固体撮像装置及び撮像方法に関する。
　高速撮影時等の低照度下においても十分な明るさの画像を得るために、時間遅延積分型（Time Delay Integration，ＴＤＩ）ラインセンサが用いられている。ＴＤＩラインセンサにあっては、被写体を少しずつズラしながら、被写体の移動に合わせて輝度値を積算（合計、累計）していくので、得られる光量が多くなるし、積算することでの光量平滑化がなされ、ノイズの低減を図ることもできる。従来のＣＭＯＳイメージセンサを用いたＴＤＩセンサにあっては、行毎に輝度値を積算する（例えば、特開２０２－１２０１５３号公報参照）。
特開２０１２－１２０１５３号公報
　ところで、従来のＣＭＯＳイメージセンサを用いたＴＤＩセンサにあっては行毎に輝度値を積算するので、行毎にアナログ・デジタル変換器が必要とされるし、積算のための加算器やメモリも必要とされ、回路面積が大きくなったり、消費電力が多いといった問題を有する。
　従って、本開示の目的は、回路面積の縮小化、消費電力の低減を図り得る構成、構造の固体撮像装置、及び、係る固体撮像装置を用いた撮像方法を提供することにある。
　上記の目的を達成するための本開示の固体撮像装置は、
　光電変換層、
　光電変換層の第１面に接して形成された絶縁層、
　光電変換層の第１面に接して形成された電荷排出用電極、
　光電変換層の第１面と対向する第２面に接して形成され、光が入射する上部電極、及び、
　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
を含む光電変換部を有する撮像素子が、第１の方向にＭ個（但し、Ｍ≧２）、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個（但し、Ｎ≧２）、合計Ｍ×Ｎ個、配列された撮像素子アレイを備えており、
　光電変換層は、少なくとも、撮像素子アレイを構成する第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において共通に設けられており、
　各撮像素子において、光電変換部は、更に、
　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極、並びに、
　遮光層、
を備えており、
　光電変換層は、電荷蓄積用電極に対向して位置する光電変換層・第１領域、第１電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第２領域、及び、第２電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第３領域を有し、
　遮光層は、少なくとも、光電変換層・第２領域及び光電変換層・第３領域を覆っている。
　上記の目的を達成するための本開示の撮像方法は、上記の本開示の固体撮像装置を用いた撮像方法であって、
　各撮像素子において、電荷排出用電極の作動に基づき光電変換層・第１領域に残存した電荷を外部に排出した後、
　上部電極及び電荷蓄積用電極に電圧を印加した状態で、各撮像素子の光電変換層に光を照射して、各撮像素子の光電変換層・第１領域に電荷を蓄積させ、次いで、
　各撮像素子の光電変換層・第１領域に蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域に移動（転送）させ、既に光電変換層・第２領域に蓄積された電荷に加えて蓄積し、その後、
　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子の光電変換層・第２領域に蓄積された電荷を、第２電荷移動制御電極の作動に基づき、第（ｎ＋１）番目の撮像素子の光電変換層・第２領域に移動（転送）させる、
各工程を備えている。
図１は、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に示す図である。 図２は、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極及び遮光層の配置を模式的に示す図である。 図３は、図１の矢印Ａ－Ａに沿った実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図である。 図４は、図１の矢印Ｂ－Ｂに沿った実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図である。 図５は、図１の矢印Ｃ－Ｃに沿った実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図である。 図６は、図１の矢印Ｄ－Ｄに沿った実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部端面図である。 図７は、図１の矢印Ｂ－Ｂに沿ったと同様の、実施例１の固体撮像装置において第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子における終端部に位置する撮像素子の模式的な一部断面図である。 図８は、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の等価回路図である。 図９は、実施例１の固体撮像装置をＴＤＩラインセンサとして用いる場合の実施例１の固体撮像装置の動作時の各撮像素子の電荷蓄積状態を模式的に示す図である。 図１０は、図９に引き続き、実施例１の固体撮像装置をＴＤＩラインセンサとして用いる場合の実施例１の固体撮像装置の動作時の各撮像素子の電荷蓄積状態を模式的に示す図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図１２は、図１１Ｂに引き続き、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図１３Ａ及び図１３Ｂは、図１２に引き続き、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図１４Ａ及び図１４Ｂは、図１３Ｂに引き続き、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図１５Ａ及び図１５Ｂは、図１４Ｂに引き続き、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図１６Ａ及び図１６Ｂは、図１５Ｂに引き続き、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図１７は、実施例１の固体撮像装置の変形例１を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に示す図である。 図１８は、図１の矢印Ｂ－Ｂに沿ったと同様の、実施例１の固体撮像装置の変形例２において第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子における終端部に位置する撮像素子の模式的な一部断面図である。 図１９は、図１の矢印Ｂ－Ｂに沿ったと同様の、実施例１の固体撮像装置の変形例３において第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子における終端部に位置する撮像素子の模式的な一部断面図である。 図２０は、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、電荷蓄積用電極、電荷転送制御電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に示す図である。 図２１は、図２０の矢印Ｃ－Ｃに沿った実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図である。 図２２Ａ及び図２２Ｂは、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図２３は、図２２Ｂに引き続き、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図２４Ａ及び図２４Ｂは、図２３に引き続き、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図２５Ａ及び図２５Ｂは、図２４Ｂに引き続き、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図２６Ａ及び図２６Ｂは、図２５Ｂに引き続き、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図２７Ａ及び図２７Ｂは、図２６Ｂに引き続き、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図２８は、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、電荷転送制御電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に示す図である。 図２９Ａ及び図２９Ｂは、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図３０は、図２９Ｂに引き続き、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図３１Ａ及び図３１Ｂは、図３０に引き続き、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図３２Ａ及び図３２Ｂは、図３１Ｂに引き続き、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図３３Ａ及び図３３Ｂは、図３２Ｂに引き続き、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図３４Ａ及び図３４Ｂは、図３３Ｂに引き続き、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図である。 図３５は、実施例４の固体撮像装置を構成する撮像素子における各種電極の配置を模式的に示す図である。 図３６は、実施例４の固体撮像装置の変形例１を構成する撮像素子における各種電極の配置を模式的に示す図である。 図３７は、実施例４の固体撮像装置の変形例２を構成する撮像素子における各種電極の配置を模式的に示す図である。 図３８は、実施例５の固体撮像装置を構成する撮像素子における各種電極の配置を模式的に示す図である。 図３９は、実施例５の固体撮像装置の変形例１を構成する撮像素子における各種電極の配置を模式的に示す図である。 図４０は、実施例１の固体撮像装置の変形例４を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に示す図である。 図４１は、実施例１の固体撮像装置の概念図である。 図４２は、本開示の撮像素子から構成された固体撮像装置を電子機器（カメラ）を用いた例の概念図である。 図４３は、車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 図４４は、車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 図４５は、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図４６は、カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の固体撮像装置及び本開示の撮像方法、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の固体撮像装置及び本開示の撮像方法）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１と実施例２の組合せ）
５．実施例４（実施例１～実施例３の変形）
６．実施例５（実施例１～実施例４の変形）
７．実施例６（実施例１～実施例５の変形）
８、その他
〈本開示の固体撮像装置及び本開示の撮像方法、全般に関する説明〉
　本開示の固体撮像装置、あるいは又、本開示の撮像方法において用いる本開示の固体撮像装置（以下、これらの固体撮像装置を総称して、『本開示の固体撮像装置等』と呼ぶ場合がある）にあっては、各撮像素子において、光電変換層・第１領域に蓄積された電荷は、光電変換層・第２領域に移動（転送）される形態とすることができる。
　上記の好ましい形態を含む本開示の固体撮像装置等において、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極は、第２の方向に延びる撮像素子境界領域に沿って配置されている構成とすることができる。そして、この場合、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極は、帯状に、交互に配列されている構成とすることができ、更には、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子の光電変換層・第１領域に蓄積された電荷が光電変換層・第２領域に移動（転送）された後、第ｎ番目の撮像素子と第（ｎ＋１）番目の撮像素子との間に位置する第２電荷移動制御電極の作動に基づき、第ｎ番目の撮像素子に含まれる光電変換層・第２領域に蓄積された電荷が、第（ｎ＋１）番目の撮像素子に含まれる光電変換層・第２領域に移動（転送）される構成とすることができる。更には、これらの構成において、
　第２電荷移動制御電極は、少なくとも第２－Ａ電荷移動制御電極及び第２－Ｂ電荷移動制御電極から構成されており、
　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極と、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極との間に、第ｎ番目の撮像素子を構成する第２電荷移動制御電極が配置されている構成とすることができ、あるいは又、
　第２電荷移動制御電極は、少なくとも第２－Ａ電荷移動制御電極及び第２－Ｂ電荷移動制御電極から構成されており、
　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極と、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極との間に、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第２電荷移動制御電極が配置されている構成とすることができる。第２電荷移動制御電極は、第２－Ａ電荷移動制御電極及び第２－Ｂ電荷移動制御電極といった２つの第２電荷移動制御電極から構成されているだけでなく、３つ以上の第２電荷移動制御電極から構成されていてもよい。
　このように、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目の撮像素子の光電変換層・第１領域に蓄積された電荷（便宜上、『（電荷）n』と呼ぶ）が光電変換層・第２領域に移動（転送）されるが、このとき、第ｎ番目の撮像素子の光電変換層・第２領域には、既に、第（ｎ－１）番目の撮像素子の光電変換層・第２領域から移動（転送）された電荷（便宜上、『（電荷）(n-01)』と呼ぶ）が存在するので、第ｎ番目の撮像素子の光電変換層・第２領域には、（電荷）(n-1)及び（電荷）nが蓄積されることになる。そして、第ｎ番目の撮像素子の光電変換層・第２領域に蓄積された（電荷）(n-1)及び（電荷）nは、第（ｎ＋１）番目の撮像素子の光電変換層・第２領域に移動（転送）される。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等において、光電変換部は、更に、絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極と電荷蓄積用電極との間に、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置されたリセット電極を備えている構成とすることができ、この場合、電荷が光電変換層・第２領域に移動（転送）された後、リセット電極の作動に基づき、光電変換層・第１領域に残された電荷は電荷排出用電極の作動に基づき系外に排出される構成とすることができ、その結果、光電変換層・第１領域を完全空乏化することができる。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等にあっては、第１の方向に沿って並置された２つの撮像素子において、撮像素子を構成する光電変換層・第１領域に残った電荷は、共通の電荷排出用電極の作動に基づき系外に排出される形態とすることができる。即ち、電荷排出用電極は、第１の方向に沿って隣接した（並置された）２つの撮像素子において共通化される形態とすることができる。この場合、２つの撮像素子が１つの電荷排出用電極を共有する。あるいは又、電荷排出用電極は、第２の方向に沿って隣接した２つの撮像素子と、これらの２つの撮像素子に第１の方向に沿って隣接した２つの撮像素子との合計４つの撮像素子において共通化される形態とすることができる。この場合、４つの撮像素子が１つの電荷排出用電極を共有する。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等において、
　光電変換部は、更に、絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷蓄積用電極と第１電荷移動制御電極との間に、電荷蓄積用電極及び第１電荷移動制御電極と離間して配置された電荷転送制御電極を更に備えており、
　遮光層は、更に、電荷転送制御電極に対向して位置する光電変換層・第４領域を覆っている構成とすることができる。そして、この場合、各撮像素子において、光電変換層・第１領域に蓄積された電荷は、電荷転送制御電極の作動に基づき、光電変換層・第２領域に移動（転送）される構成とすることができる。電荷転送制御電極は、第１電荷移動制御電極あるいは電荷蓄積用電極と同じレベルに形成されていてもよいし、異なるレベルに形成されていてもよい。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等において、第ｍ番目（但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子と、第（ｍ＋１）番目の撮像素子との間には、素子間分離電極が設けられている形態とすることができる。即ち、素子間分離電極は、前述した撮像素子境界領域に設けられている形態とすることができる。素子間分離電極は、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極と離間して配置されている。更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等にあっては、各撮像素子において、電荷蓄積用電極と第２電荷移動制御電極との間には、第２の素子間分離電極が設けられている形態とすることができる。第２の素子間分離電極は、電荷蓄積用電極及び第２電荷移動制御電極と離間して設けられている。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等にあっては、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、終端部に位置する撮像素子の光電変換層・第３領域は、光電変換層・第３領域と接した接続部を介して浮遊拡散層に電気的に接続されている形態とすることができる。尚、終端部に位置する撮像素子の最終端部が光電変換層・第２領域から構成されている場合には、光電変換層・第２領域は、光電変換層・第２領域と接した接続部を介して浮遊拡散層に電気的に接続されている形態とすることができる。そして、これらの場合、浮遊拡散層はアナログ・デジタル変換回路に電気的に接続されている形態とすることができるし、浮遊拡散層はレジスタ回路に電気的に接続されている形態とすることができる。アナログ・デジタル変換回路やレジスタ回路は、周知のアナログ・デジタル変換回路やレジスタ回路から構成することができる。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等において、固体撮像装置は、時間遅延積分型（ＴＤＩ）ラインセンサから成る形態とすることができる。ＴＤＩラインセンサの適用分野として、画像表示用パネルの検査、フィルムの検査、食品や化粧品、医療品等の検査、フローサイトメータを例示することができる。但し、ＴＤＩラインセンサに限定するものではなく、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、監視カメラ、車両搭載用カメラ、スマートホン用カメラ、ゲーム用のユーザーインターフェースカメラ、生体認証用カメラから成る形態とすることができる。
　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第１電荷移動制御電極及び光電変換層・第２領域の大きさ（面積）、並びに、第２電荷移動制御電極及び光電変換層・第３領域の大きさ（面積）は、ｎの値に拘わらず同じ大きさ（面積）であってもよいし、ｎの値が大きくなるに従い、大きくしてもよい。また、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極に印加する電位は、ｎの値に拘わらず同じとしてもよいし、ｎの値が大きくなるに従い、変化させてもよい。具体的には、電荷が電子の場合、ｎの値が大きくなるに従い、正側に電位を増加させてもよい。また、第ｎ番目の撮像素子の第１電荷移動制御電極に蓄積された電荷を、第２電荷移動制御電極を介して、第（ｎ＋１）番目の撮像素子の第１電荷移動制御電極に移動（転送）させるが、第ｎ番目の撮像素子の第１電荷移動制御電極の電位、第２電荷移動制御電極の電位、及び、第（ｎ＋１）番目の撮像素子の第１電荷移動制御電極の電位を、同じとしてもよいし、変化させてもよい。具体的には、電荷が電子の場合、第ｎ番目の撮像素子の第１電荷移動制御電極の電位、第２電荷移動制御電極の電位、第（ｎ＋１）番目の撮像素子の第１電荷移動制御電極の電位の順に、正側に高い電位となるようにすればよい。電荷が正孔の場合、第ｎ番目の撮像素子の第１電荷移動制御電極の電位、第２電荷移動制御電極の電位、第（ｎ＋１）番目の撮像素子の第１電荷移動制御電極の電位の順に、正側に低い電位となるようにすればよい。
　以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等において、Ｍの値として、限定するものではないが、１０２４、２０４８、４０９６、８１９２、１６３８４を挙げることができるし、Ｎの値として、限定するものではないが、８、１６、３２、６４、１２８、２５６を挙げることができる。
　第１の方向と第２の方向とは直交していることが好ましい。光電変換層は、少なくとも、撮像素子アレイを構成する第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において共通に設けられているが、具体的には、光電変換層は、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において共通に設けられていてもよいし、Ｍ個×Ｎ個の撮像素子において共通に設けられていてもよいし、（Ｍ／Ｍ’）個×Ｎ個の撮像素子（但し、Ｍ’は２以上Ｍ／２以下の整数）において共通に設けられていてもよい。また、１つの撮像素子において、光電変換層は、撮像素子全体を覆うように形成されていてもよいし、撮像素子の一部の領域を覆うように形成されていてもよい。
　遮光層は、少なくとも、光電変換層・第２領域及び光電変換層・第３領域を覆っているが、遮光層が覆う領域として、
（Ａ）光電変換層・第２領域及び光電変換層・第３領域
（Ｂ）（Ａ）のケースに加えて、光電変換層・第４領域
（Ｃ）（Ｂ）のケースに加えて、電荷蓄積用電極と電荷転送制御電極との間の領域に対向して位置する光電変換層の領域、及び、電荷転送制御電極と第１電荷移動制御電極との間の領域に対向して位置する光電変換層の領域である光電変換層・第５領域
（Ｄ）（Ａ）～（Ｃ）のケースに加えて、帯状に交互に配列された光電変換層・第２領域と光電変換層・第３領域との間に位置する光電変換層・第６領域
（Ｅ）（Ａ）～（Ｄ）のケースに加えて、第２－Ａ電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層の領域と第２－Ｂ電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層の領域との間に位置する光電変換層・第７領域
（Ｆ）光電変換層・第２領域及び光電変換層・第３領域から延在し、隣接する撮像素子の間に位置する光電変換層・第８領域
（Ｇ）光電変換層・第１領域以外の光電変換層の領域
を例示することができる。
　遮光層を構成する材料として、クロム（Ｃｒ）や銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、光を通さない樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）を例示することができる。
　各撮像素子において、光電変換層・第１領域に蓄積された電荷は、光電変換層・第２領域に移動されるが、この電荷の移動は、電荷転送制御電極が設けられている場合には、電荷転送制御電極の作動に基づき行われるし、電荷転送制御電極が設けられていない場合には、電荷蓄積用電極と第１電荷移動制御電極とによって形成される光電変換層における電位の状態に基づき行われる。
　光電変換層を有機系材料から構成する場合、光電変換層を、
（１）ｐ型有機半導体から構成する。
（２）ｎ型有機半導体から構成する。
（３）ｐ型有機半導体層／ｎ型有機半導体層の積層構造から構成する。ｐ型有機半導体層／ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体との混合層（バルクヘテロ構造）／ｎ型有機半導体層の積層構造から構成する。ｐ型有機半導体層／ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体との混合層（バルクヘテロ構造）の積層構造から構成する。ｎ型有機半導体層／ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体との混合層（バルクヘテロ構造）の積層構造から構成する。
（４）ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体の混合（バルクヘテロ構造）から構成する。
の４態様のいずれかとすることができる。但し、積層順は任意に入れ替えた構成とすることができる。
　ｐ型有機半導体として、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、キナクリドン誘導体、チオフェン誘導体、チエノチオフェン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体、トリアリルアミン誘導体、カルバゾール誘導|体、ピ|セン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、サブポルフィラジン誘導体、複素環化合物を配位子とする金属錯体、ポリチオフェン誘導体、ポリベンゾチアジアゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を挙げることができる。ｎ型有機半導体として、フラーレン及びフラーレン誘導体〈例えば、Ｃ６０や、Ｃ７０，Ｃ７４等のフラーレン（高次フラーレン）、内包フラーレン等）又はフラーレン誘導体（例えば、フラーレンフッ化物やＰＣＢＭフラーレン化合物、フラーレン多量体等）〉、ｐ型有機半導体よりもＨＯＭＯ及びＬＵＭＯが大きい（深い）有機半導体、透明な無機金属酸化物を挙げることができる。ｎ型有機半導体として、具体的には、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する複素環化合物、例えば、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、イソキノリン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、フェナントロリン誘導体、テトラゾール誘導体、ピラゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサゾール誘導|体、ベ|ンゾイミダゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導|体、カ|ルバゾール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、サブポルフィラジン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリベンゾチアジアゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を分子骨格の一部に有する有機分子、有機金属錯体やサブフタロシアニン誘導体を挙げることができる。フラーレン誘導体に含まれる基等として、ハロゲン原子；直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基若しくはフェニル基；直鎖若しくは縮環した芳香族化合物を有する基；ハロゲン化物を有する基；パーシャルフルオロアルキル基；パーフルオロアルキル基；シリルアルキル基；シリルアルコキシ基；アリールシリル基；アリールスルファニル基；アルキルスルファニル基；アリールスルホニル基；アルキルスルホニル基；アリールスルフィド基；アルキルスルフィド基；アミノ基；アルキルアミノ基；アリールアミノ基；ヒドロキシ基；アルコキシ基；アシルアミノ基；アシルオキシ基；カルボニル基；カルボキシ基；カルボキソアミド基；カルボアルコキシ基；アシル基；スルホニル基；シアノ基；ニトロ基；カルコゲン化物を有する基；ホスフィン基；ホスホン基；これらの誘導体を挙げることができる。有機系材料から構成された光電変換層（『有機光電変換層』と呼ぶ場合がある）の厚さは、限定するものではないが、例えば、１×１０-8ｍ乃至５×１０-7ｍ、好ましくは２．５×１０-8ｍ乃至３×１０-7ｍ、より好ましくは２．５×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、一層好ましくは１×１０-7ｍ乃至１．８×１０-7ｍを例示することができる。尚、有機半導体は、ｐ型、ｎ型と分類されることが多いが、ｐ型とは正孔を輸送し易いという意味であり、ｎ型とは電子を輸送し易いという意味であり、無機半導体のように熱励起の多数キャリアとして正孔又は電子を有しているという解釈に限定されない。
　あるいは又、緑色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン誘導体、サブフタロシアニン系色素（サブフタロシアニン誘導体）等を挙げることができるし、青色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、クマリン酸色素、トリス－８－ヒドリキシキノリアルミニウム（Ａｌｑ３）、メラシアニン系色素等を挙げることができるし、赤色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、フタロシアニン系色素、サブフタロシアニン系色素（サブフタロシアニン誘導体）を挙げることができる。
　光電変換層を構成する各種有機系材料から成る有機層の成膜方法として、乾式成膜法及び湿式成膜法を挙げることができる。乾式成膜法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱、電子ビーム加熱を用いた真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、プラズマ蒸着法、ＥＢ蒸着法、各種スパッタリング法（２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ－ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法）、ＤＣ（Direct Current）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法や反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）を挙げることができる。また、ＣＶＤ法として、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を挙げることができる。一方、湿式法として、具体的には、スピンコート法；浸漬法；キャスト法；マイクロコンタクトプリント法；ドロップキャスト法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法といった各種印刷法；スタンプ法；スプレー法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法といった各種コーティング法を例示することができる。塗布法においては、溶媒として、トルエン、クロロホルム、ヘキサン、エタノールといった無極性又は極性の低い有機溶媒を例示することができる。パターニング法として、シャドーマスク、レーザ転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザ等による物理的エッチング等を挙げることができる。各種有機層の平坦化技術として、レーザ平坦化法、リフロー法等を用いることができる。
　あるいは又、光電変換層を構成する無機系材料として、結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、結晶セレン、アモルファスセレン、及び、|カルコパイライト|系化合物であるＣＩＧＳ（ＣｕＩｎＧａＳｅ）、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ2）、ＣｕＩｎＳ2、ＣｕＡｌＳ2、ＣｕＡｌＳｅ2、ＣｕＧａＳ2、ＣｕＧａＳｅ2、ＡｇＡｌＳ2、ＡｇＡｌＳｅ2、ＡｇＩｎＳ2、ＡｇＩｎＳｅ2、あるいは又、ＩＩＩ－Ｖ族化合物であるＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、更には、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、Ｉｎ2Ｓｅ3、Ｉｎ2Ｓ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｂｉ2Ｓ3、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ等の化合物半導体を挙げることができる。加えて、これらの材料から成る量子ドットを光電変換層に使用することも可能である。
　あるいは又、光電変換層を、下層半導体層と、上層光電変換層の積層構造とすることができる。このように下層半導体層を設けることで、電荷蓄積時の再結合を防止することができ、光電変換層・第１領域に蓄積した電荷の光電変換層・第２領域への移動（転送）効率を増加させることができるし、暗電流の生成を抑制することができる。上層光電変換層を構成する材料は、上記の光電変換層を構成する各種材料から、適宜、選択すればよい。一方、下層半導体層を構成する材料として、バンドギャップの値が大きく（例えば、３．０ｅＶ以上のバンドギャップの値）、しかも、光電変換層を構成する材料よりも高い移動度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体材料；遷移金属ダイカルコゲナイド；シリコンカーバイド；ダイヤモンド；グラフェン；カーボンナノチューブ；縮合多環炭化水素化合物や縮合複素環化合物等の有機半導体材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料として、蓄積すべき電荷が正孔である場合、光電変換層を構成する材料のイオン化ポテンシャルよりも小さなイオン化ポテンシャルを有する材料を挙げることができるし、蓄積すべき電荷が電子である場合、光電変換層を構成する材料の電子親和力よりも大きな電子親和力を有する材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料における不純物濃度は１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましく、また、下層半導体層の厚さとして、１×１０-8ｍ乃至１．５×１０-7ｍ、好ましくは、２×１０-8ｍ乃至１．０×１０-7ｍ、より好ましくは、３×１０-8ｍ乃至１．０×１０-7ｍを例示することができる。下層半導体層は、単層構成であってもよいし、多層構成であってもよい。また、電荷蓄積用電極の上方に位置する下層半導体層を構成する材料と、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の上方に位置する下層半導体層を構成する材料とを、異ならせてもよい。
　下層半導体層を構成する材料として、酸化物半導体材料を用いる場合、下層半導体層を構成する材料の組成は、例えば、ＩＣＰ発光分光分析法（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法、ＩＣＰ－ＡＥＳ）や、Ｘ線光電子分光（X-ray Photoelectron Spectroscopy，ＸＰＳ）に基づき求めることができる。下層半導体層の成膜過程において、場合によっては、水素や他の金属あるいは金属化合物等の他の不純物が混入することがあるが、微量（例えばモル分率で３％以下）であれば混入を妨げるものではない。
　以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の固体撮像装置等において、光が照射され、光電変換層で光電変換が生じ、正孔（ホール）と電子がキャリア分離される。そして、正孔が取り出される電極を陽極、電子が取り出される電極を陰極とする。電荷排出用電極が陰極を構成し、上部電極が陽極を構成する場合もあるし、電荷排出用電極が陽極を構成し、上部電極が陰極を構成する場合もある。
　光電変換層（あるいは下層半導体層）と電荷排出用電極との間に、第１キャリアブロッキング層を設けてもよいし、光電変換層と上部電極との間に、第２キャリアブロッキング層を設けてもよい。また、第１キャリアブロッキング層と電荷排出用電極との間に第１電荷注入層を設けてもよいし、第２キャリアブロッキング層と上部電極との間に第２電荷注入層を設けてもよい。例えば、電子注入層を構成する材料として、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）といったアルカリ金属及びそのフッ化物や酸化物、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）といったアルカリ土類金属及びそのフッ化物や酸化物を挙げることができる。
　光入射側に位置する上部電極は、複数の撮像素子において共通化されていてもよい。即ち、上部電極を所謂ベタ電極とすることができる。
　上部電極は、透明導電材料から成る構成とすることができる。また、第１電荷移動制御電極、第２電荷移動制御電極、電荷蓄積用電極、電荷排出用電極、リセット電極、素子間分離電極、第２の素子間分離電極（これらの電極を総称して、『第１電荷移動制御電極等』と呼ぶ場合がある）も、透明導電材料から成る構成とすることができる。場合によっては、第１電荷移動制御電極等は金属材料から成る構成とすることができ、この場合、具体的には、光入射側に位置する上部電極は透明導電材料から成り、第１電荷移動制御電極等は、例えば、Ａｌ－Ｎｄ（アルミニウム及びネオジウムの合金）又はＡＳＣ（アルミニウム、サマリウム及び銅の合金）から成る構成とすることができる。透明導電材料から成る電極を『透明電極』と呼ぶ場合がある。透明電極を構成する透明導電材料として、導電性のある金属酸化物を挙げることができ、具体的には、酸化インジウム、インジウム－錫酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムを添加したインジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、酸化ガリウムにドーパントとしてインジウムを添加したインジウム－ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムとガリウムを添加したインジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ－ＧａＺｎＯ4）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムと錫を添加したインジウム－錫－亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、酸化錫（ＳｎＯ2）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ2）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ2）、酸化亜鉛（他元素をドープしたＺｎＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてアルミニウムを添加したアルミニウム－亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてガリウムを添加したガリウム－亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化チタンにドーパントとしてニオブを添加したニオブ－チタン酸化物(ＴＮＯ)、酸化アンチモン、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ4、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ2、ＭｇＩｎ2Ｏ4、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ3、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物を例示することができる。あるいは又、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明電極を挙げることができる。透明電極の厚さとして、２×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、好ましくは３×１０-8ｍ乃至１×１０-7ｍを挙げることができる。第１電荷移動制御電極等は同じ材料から構成されていることが、製造プロセスの簡素化といった観点から好ましい。
　あるいは又、透明性が不要である場合、電子を取り出す電極としての機能を有する陰極を構成する導電材料として、低仕事関数（例えば、φ＝３．５ｅＶ～４．５ｅＶ）を有する導電材料から構成することが好ましく、具体的には、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ等）及びそのフッ化物又は酸化物、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）及びそのフッ化物又は酸化物、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、タリウム（Ｔｌ）、ナトリウム－カリウム合金、アルミニウム－リチウム合金、マグネシウム－銀合金、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属、あるいは、これらの合金を挙げることができる。あるいは又、陰極を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体材料、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性材料を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、陰極を構成する材料として、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］といった有機材料（導電性高分子）を挙げることもできる。また、これらの導電性材料をバインダー（高分子）に混合してペースト又はインクとしたものを硬化させ、電極として用いてもよい。
　第１電荷移動制御電極等や上部電極（陰極や陽極）の成膜方法として、乾式法あるいは湿式法を用いることが可能である。乾式法として、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）及び化学的気相成長法（ＣＶＤ法）を挙げることができる。ＰＶＤ法の原理を用いた成膜方法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱を用いた真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、各種スパッタリング法（マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ－ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法）、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法を挙げることができる。また、ＣＶＤ法として、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、有機金属（ＭＯ）ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を挙げることができる。一方、湿式法として、電解メッキ法や無電解メッキ法、スピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法、スタンプ法、マイクロコンタクトプリント法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、ディップ法等の方法を挙げることができる。パターニング法として、シャドーマスク、レーザ転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザ等による物理的エッチング等を挙げることができる。第１電荷移動制御電極等や上部電極の平坦化技術として、レーザ平坦化法、リフロー法、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等を用いることができる。
　絶縁層を構成する材料として、酸化ケイ素系材料；窒化ケイ素（ＳｉＮY）；酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の金属酸化物高誘電絶縁材料に例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリスチレン；Ｎ－２（アミノエチル）３－アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＥＡＰＴＭＳ）、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等のシラノール誘導体（シランカップリング剤）；ノボラック型フェノール樹脂；フッ素系樹脂；オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端に制御電極と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料（有機ポリマー）を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン（ＳｉＯX）、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率絶縁材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）を例示することができる。絶縁層は、単層構成とすることもできるし、複数層（例えば、２層）が積層された構成とすることもできる。後者の場合、少なくとも電荷蓄積用電極の上、及び、電荷蓄積用電極と第１電荷移動制御電極との間の領域に、絶縁層・下層を形成し、絶縁層・下層に平坦化処理を施すことで少なくとも電荷蓄積用電極と第１電荷移動制御電極との間の領域に絶縁層・下層を残し、残された絶縁層・下層及び電荷蓄積用電極の上に絶縁層・上層を形成すればよく、これによって、絶縁層の平坦化を確実に達成することができる。後述する保護材料層や各種層間絶縁層を構成する材料も、これらの材料から適宜選択すればよい。
　本開示の固体撮像装置等は、半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えている形態とすることができる。第１電荷移動制御電極、第２電荷移動制御電極、上部電極、電荷蓄積用電極、電荷排出用電極、リセット電極、素子間分離電極、第２の素子間分離電極は制御部に電気的に接続されている。そして、半導体基板には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層（Floating Diffusion）及び増幅トランジスタが設けられており；終端部に位置する撮像素子の光電変換層・第３領域（場合によっては、光電変換層・第２領域）は、接続部を介して、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されている構成とすることができる。そして、この場合、更には、半導体基板には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタ及び選択トランジスタが設けられており；浮遊拡散層は、リセット・トランジスタの一方のソース／ドレイン領域に接続されており；増幅トランジスタの一方のソース／ドレイン領域は、選択トランジスタの一方のソース／ドレイン領域に接続されており、選択トランジスタの他方のソース／ドレイン領域は信号線に接続されている構成とすることができる。
　制御部を構成する浮遊拡散層、増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタの構成、構造は、従来の浮遊拡散層、増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタの構成、構造と同様とすることができる。駆動回路も周知の構成、構造とすることができる。
　接続部は、上述したとおり、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されているが、接続部は、終端部に位置する撮像素子の光電変換層・第３領域（場合によっては、光電変換層・第２領域）と浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部との接続のためのコンタクトホール部から構成すればよい。接続部（コンタクトホール部）を構成する材料として、不純物がドーピングされたポリシリコンや、タングステン、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、ＴｉＮＷ、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2等の高融点金属や金属シリサイド、これらの材料から成る層の積層構造（例えば、Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｗ）を例示することができる。
　撮像素子にあっては、例えば、第１電荷移動制御電極等が、半導体基板の上に設けられた層間絶縁層上に形成されている形態とすることができる。また、裏面照射型とすることもできるし、表面照射型とすることもできる。半導体基板の上あるいは上方に設けられた光電変換部を備えた撮像素子を、便宜上、『第１タイプの撮像素子』と呼び、第１タイプの撮像素子を構成する光電変換部を、便宜上、『第１タイプの光電変換部』と呼び、半導体基板内に設けられた撮像素子を、便宜上、『第２タイプの撮像素子』と呼び、第２タイプの撮像素子を構成する光電変換部を、便宜上、『第２タイプの光電変換部』と呼ぶ場合がある。
　固体撮像装置には、必要に応じて、オンチップ・マイクロ・レンズを設けてもよいし、必要に応じて、撮像素子への光の入射を制御するためのシャッターを配設してもよいし、固体撮像装置の目的に応じて光学カットフィルタを具備してもよい。
　例えば、固体撮像装置を読出し用集積回路（ＲＯＩＣ）と積層する場合、読出し用集積回路及び銅（Ｃｕ）から成る接続領域が形成された駆動用基板と、接続領域が形成された撮像素子とを、接続領域同士が接するように重ね合わせ、接続領域同士を接合することで、積層することができるし、接続領域同士をハンダバンプ等を用いて接合することもできる。
　実施例１は、本開示の固体撮像装置及び本開示の撮像方法に関する。実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に図１に示し、電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極及び遮光層の配置を模式的に図２に示す。また、図１の矢印Ａ－Ａ、矢印Ｂ－Ｂ、矢印Ｃ－Ｃ及び矢印Ｄ－Ｄに沿った実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図を、図３、図４、図５及び図６に示す。更には、図１の矢印Ｂ－Ｂに沿ったと同様の、実施例１の固体撮像装置において第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子における終端部に位置する撮像素子の模式的な一部断面図を図７に示す。また、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の等価回路図を図８に示し、実施例１の固体撮像装置をＴＤＩラインセンサとして用いる場合の実施例１の固体撮像装置の動作時の各撮像素子の電荷蓄積状態を模式的に図９及び図１０に示す。更には、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す。図１、図２、図１７、図２０、図２８、図３５、図３６、図３７、図３８、図３９及び図４０においては、２×２個の撮像素子を示し、各撮像素子を点線で囲った。
　実施例１の固体撮像装置は、
　光電変換層２１、
　光電変換層２１の第１面２１ａに接して形成された絶縁層３２、
　光電変換層２１の第１面２１ａに接して形成された電荷排出用電極２２、
　光電変換層２１の第１面２１ａと対向する第２面２１ｂに接して形成され、光が入射する上部電極２３、及び、
　絶縁層３２を介して、光電変換層２１の第１面２１ａと対向して、且つ、電荷排出用電極２２と離間して配置された電荷蓄積用電極２４、
を含む光電変換部を有する撮像素子１０が、第１の方向にＭ個（但し、Ｍ≧２）、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個（但し、Ｎ≧２）、合計Ｍ×Ｎ個、配列された撮像素子アレイを備えており、
　光電変換層２１は、少なくとも、撮像素子アレイを構成する第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において共通に設けられている。
　そして、各撮像素子１０において、光電変換部は、更に、
　絶縁層３２を介して、光電変換層２１の第１面２１ａと対向して、且つ、電荷排出用電極２２及び電荷蓄積用電極２４と離間して配置された第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６、並びに、
　遮光層１２、
を備えており、
　光電変換層２１は、電荷蓄積用電極２４に対向して位置する光電変換層・第１領域２１Ａ、第１電荷移動制御電極２５に対向して位置する光電変換層・第２領域２１Ｂ、及び、第２電荷移動制御電極２６に対向して位置する光電変換層・第３領域２１Ｃを有し、
　遮光層１２は、少なくとも、光電変換層・第２領域２１Ｂ及び光電変換層・第３領域２１Ｃを覆っている。
　ここで、実施例１の固体撮像装置は、時間遅延積分型ラインセンサ（ＴＤＩセンサ）から成る。
　そして、実施例１の固体撮像装置にあっては、各撮像素子１０において、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷は、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動（転送）される。ここで、この電荷の移動は、電荷蓄積用電極２４と第１電荷移動制御電極２５とによって形成される光電変換層２１における電位の状態に基づき行われる。
　また、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６は、第２の方向に延びる撮像素子境界領域１１に沿って配置されている。そして、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６は、帯状に、交互に配列されている。加えて、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷が光電変換層・第２領域２１Ｂに移動（転送）された後、第ｎ番目の撮像素子１０nと第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)との間に位置する第２電荷移動制御電極２６の作動に基づき、第ｎ番目の撮像素子１０nに含まれる光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷が、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)に含まれる光電変換層・第２領域２１Ｂに移動（転送）される。第２電荷移動制御電極２６は、少なくとも第２－Ａ電荷移動制御電極２６1及び第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2から構成されている（具体的には、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1及び第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2から構成されている）。第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に対向して光電変換層・第３領域２１Ｃ1が位置し、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に対向して光電変換層・第３領域２１Ｃ2が位置する。そして、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、第ｎ番目の撮像素子１０を構成する第１電荷移動制御電極２５と、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０を構成する第１電荷移動制御電極２５との間に、第ｎ番目の撮像素子１０を構成する第２電荷移動制御電極２６（２６1，２６2）が配置されている。
　また、光電変換部は、更に、絶縁層３２を介して、光電変換層２１の第１面２１ａと対向して、且つ、電荷排出用電極２２と電荷蓄積用電極２４との間に、電荷排出用電極２２及び電荷蓄積用電極２４と離間して配置されたリセット電極２７を備えている。そして、電荷が光電変換層・第２領域２１Ｂに移動（転送）された後、リセット電極２７の作動に基づき、光電変換層・第１領域２１Ａに残された電荷は電荷排出用電極２２の作動に基づき系外に排出される。このように、リセット電極２７の作動に基づき光電変換層・第１領域２１Ａに残された電荷が電荷排出用電極２２の作動に基づき系外に排出される結果、光電変換層・第１領域２１Ａを完全空乏化することができる。
　実施例１の固体撮像装置にあっては、限定するものではないが、Ｍ＝８１９２，Ｎ＝６４とした。また、第１の方向と第２の方向とは直交している。光電変換層２１は、少なくとも、撮像素子アレイを構成する第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において共通に設けられているが、具体的には、例えば、Ｍ個×Ｎ個の撮像素子１０において共通に設けられている。遮光層１２は、具体的には、
（Ａ）光電変換層・第２領域２１Ｂ及び光電変換層・第３領域２１Ｃ（２１Ｃ1，２１Ｃ2）
（Ｄ）帯状に交互に配列された光電変換層・第２領域２１Ｂと光電変換層・第３領域２１Ｃ（具体的には、光電変換層・第３領域２１Ｃ1）との間に位置する光電変換層・第６領域２１Ｆ
及び、
（Ｅ）第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に対向して位置する光電変換層の領域と第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に対向して位置する光電変換層の領域との間に位置する光電変換層・第７領域２１Ｇ
（Ｆ）光電変換層・第２領域２１Ｂ及び光電変換層・第３領域２１Ｃから延在し、隣接する撮像素子の間に位置する光電変換層・第８領域２１Ｈ
を覆っている。更には、固体撮像装置において、光電変換層・第１領域２１Ａの上の保護材料層３３の領域には、オンチップ・マイクロ・レンズ１３が設けられている。上部電極２３を除く第１電荷移動制御電極２５等は、半導体基板の上に設けられた層間絶縁層３１上に形成されている。
　具体的には、実施例１の撮像素子は、第１タイプの撮像素子であり、また、裏面照射型の撮像素子である。より具体的には、実施例１の固体撮像装置は、緑色光（４９５ｎｍ乃至５７０ｎｍの光）を吸収する緑色光用光電変換層を備えた第１タイプの緑色光用撮像素子（第１撮像素子）、青色光（４２５ｎｍ乃至４９５ｎｍの光）を吸収する青色光用光電変換層を備えた第１タイプの青色光用撮像素子（第２撮像素子）、赤色光（６２０ｎｍ乃至７５０ｎｍの光）を吸収する赤色光用光電変換層を備えた第１タイプの赤色光用撮像素子（第３撮像素子）が平面において配列された構造を有する。第１撮像素子、第２撮像素子及び第３撮像素子によって、１画素が構成される。複数のこれらの撮像素子の配置として、ベイヤ配列を挙げることができる。各撮像素子の光入射側には、必要に応じて、青色、緑色、赤色の分光を行うためのカラーフィルタ層が配設されていてもよい。このような、実施例１の固体撮像装置における撮像素子の配列として、ベイヤ配列の他、インターライン配列、ＧストライプＲＢ市松配列、ＧストライプＲＢ完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列、フレーム色差順次配列、ＭＯＳ型配列、改良ＭＯＳ型配列、フレームインターリーブ配列、フィールドインターリーブ配列を挙げることができる。
　カラーフィルタ層（波長選択手段）として、赤色、緑色、青色だけでなく、場合によっては、シアン色、マゼンダ色、黄色等の特定波長を透過させるフィルタ層を挙げることができる。カラーフィルタ層を、顔料や染料等の有機化合物を用いた有機材料系のカラーフィルタ層から構成するだけでなく、フォトニック結晶や、プラズモンを応用した波長選択素子（導体薄膜に格子状の穴構造を設けた導体格子構造を有するカラーフィルタ層。例えば、特開２００８－１７７１９１号公報参照）、アモルファスシリコン等の無機材料から成る薄膜から構成することもできる。
　光電変換層２１は、一例として、緑色光に感度を有する周知の有機光電変換材料（例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン等の有機系材料）を含む層から構成されている。層間絶縁層３１や絶縁層３２、保護材料層３３は、周知の絶縁材料（例えば、ＳｉＯ2やＳｉＮ）から構成されている。光電変換層２１を、下層半導体層と、上層光電変換層の積層構造とすることもできる。このように下層半導体層を設けることで、電荷蓄積時の再結合を防止することができ、光電変換層に蓄積した電荷の光電変換層・第２領域への移動（転送）効率を増加させることができるし、暗電流の生成を抑制することができる。下層半導体層を構成する材料として、ＩＧＺＯ（酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムとガリウムを添加したインジウム－ガリウム－亜鉛酸化物）を例示することができる。
　実施例１の固体撮像装置において、画素領域は、２次元アレイ状に規則的に撮像素子が配列されている。画素領域は、通常、実際に光を受光し光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域と、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域（光学的黒画素領域（ＯＰＢ）とも呼ばれる）とから構成されている。黒基準画素領域は、通常は、有効画素領域の外周部に配置されている。
　更には、実施例１の固体撮像装置にあっては、図７に示すように、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、終端部に位置する撮像素子１０Nの光電変換層・第３領域２１Ｃ（図７に示す例では光電変換層・第３領域２１Ｃ2-End）は、光電変換層・第３領域２１Ｃ2-Endと接した接続部２６Ｃ2を介して、更には、第２電荷移動制御電極２６（具体的には第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2-End）、接続孔２６Ｄ2、パッド部２６Ｅ2、コンタクトホール部４４を介して浮遊拡散層ＦＤに電気的に接続されている。そして、浮遊拡散層ＦＤは、制御部を介してアナログ・デジタル変換回路に電気的に接続されており、あるいは又、制御部を介してレジスタ回路に電気的に接続されている。
　以下、実施例１の固体撮像装置をＴＤＩラインセンサとして用いる場合の実施例１の固体撮像装置の動作を説明する。
　この場合の実施例１の固体撮像装置の動作時の各撮像素子の電荷蓄積状態を図９及び図１０に模式的に示す。図９及び図１０においては４×４個の撮像素子を示すが、撮像素子の参照番号「１０」の下付きの添え字「１１～１４，２１～２４，３１～３４，４１～４４」は、１６個の撮像素子１０の番号を示す。この数字の２桁目は「ｎ」の値を示し、１桁目は「ｍ」の値を示す。また、各撮像素子を示す枠内に表示した「Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ」は、被写体の同じ領域を撮像したときに得られる電荷を示し、下付きの添え字は、何回、被写体の同じ領域を撮像し、電荷が積算されたかを示す。例えば、（１－１）における「Ｂ3」は、ｎ＝３の撮像素子において「Ｂ」の電荷が３回積算されたことを示す。以下の説明においては、便宜上、「ｍ」を１，２，３，４とし、「ｎ」を１，２，３，４とし、ｎ＝４の撮像素子が浮遊拡散層ＦＤに接続されているとしたが、これは、あくまでも、説明のためである。
　図９の（１－１）においては、「Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ」の電荷のそれぞれが、４つの撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積され、次いで、各撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極２５に移動される。その結果、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｄ」の電荷が１回積算される。撮像素子１０(2,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｃ」の電荷が２回積算される。撮像素子１０(3,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｂ」の電荷が３回積算される。撮像素子１０(4,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ａ」の電荷が４回積算される。
　次いで、図９の（１－２）においては、撮像素子の光電変換層・第１領域２１Ａに残存した電荷を外部に排出する（即ち、リセットする）。
　その後、図９の（１－３）においては、撮像素子の第１電荷移動制御電極２５に蓄積された電荷が、第２の方向に沿って隣接する撮像素子の第１電荷移動制御電極２５に移動される。その結果、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５からは電荷が無くなる。撮像素子１０(2,m)の第１電荷移動制御電極２５には、１回積算された電荷「Ｄ］が存在する。撮像素子１０(3,m)の第１電荷移動制御電極２５には、２回積算された電荷「Ｃ］が存在する。撮像素子１０(4,m)の第１電荷移動制御電極２５には、３回積算された電荷「Ｂ］が存在する。一方、浮遊拡散層ＦＤには、４回積算された電荷「Ａ」が転送され、アナログ・デジタル変換回路あるいはレジスタ回路に送出される。尚、浮遊拡散層ＦＤのリセットが、この工程の先立ち、行われる。また、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５に残存した電荷を、光電変換層・第１領域２１Ａを介して外部に排出する（即ち、リセットする）。
　図９の（２－１）においては、「Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ」の電荷のそれぞれが、４つの撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積され、次いで、各撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極２５に移動される。その結果、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｅ」の電荷が１回積算される。撮像素子１０(2,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｄ」の電荷が２回積算される。撮像素子１０(3,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｃ」の電荷が３回積算される。撮像素子１０(4,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｂ」の電荷が４回積算される。
　次いで、図９の（２－２）においては、撮像素子の光電変換層・第１領域２１Ａに残存した電荷を外部に排出する（即ち、リセットする）。
　その後、図９の（２－３）においては、撮像素子の第１電荷移動制御電極２５に蓄積された電荷が、第２の方向に沿って隣接する撮像素子の第１電荷移動制御電極２５に移動される。その結果、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５からは電荷が無くなる。撮像素子１０(2,m)の第１電荷移動制御電極２５には、１回積算された電荷「Ｅ］が存在する。撮像素子１０(3,m)の第１電荷移動制御電極２５には、２回積算された電荷「Ｄ］が存在する。撮像素子１０(4,m)の第１電荷移動制御電極２５には、３回積算された電荷「Ｃ］が存在する。一方、浮遊拡散層ＦＤには、４回積算された電荷「Ｂ」が転送され、アナログ・デジタル変換回路あるいはレジスタ回路に送出される。尚、浮遊拡散層ＦＤのリセットが、この工程の先立ち、行われる。また、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５に残存した電荷を、光電変換層・第１領域２１Ａを介して外部に排出する（即ち、リセットする）。
　図１０の（３－１）においては、「Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ」の電荷のそれぞれが、４つの撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積され、次いで、各撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極２５に移動される。その結果、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｆ」の電荷が１回積算される。撮像素子１０(2,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｅ」の電荷が２回積算される。撮像素子１０(3,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｄ」の電荷が３回積算される。撮像素子１０(4,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｃ」の電荷が４回積算される。
　次いで、図１０の（３－２）においては、撮像素子の光電変換層・第１領域２１Ａに残存した電荷を外部に排出する（即ち、リセットする）。
　その後、図１０の（３－３）においては、撮像素子の第１電荷移動制御電極２５に蓄積された電荷が、第２の方向に沿って隣接する撮像素子の第１電荷移動制御電極２５に移動される。その結果、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５からは電荷が無くなる。撮像素子１０(2,m)の第１電荷移動制御電極２５には、１回積算された電荷「Ｆ］が存在する。撮像素子１０(3,m)の第１電荷移動制御電極２５には、２回積算された電荷「Ｅ］が存在する。撮像素子１０(4,m)の第１電荷移動制御電極２５には、３回積算された電荷「Ｄ］が存在する。一方、浮遊拡散層ＦＤには、４回積算された電荷「Ｃ」が転送され、アナログ・デジタル変換回路あるいはレジスタ回路に送出される。尚、浮遊拡散層ＦＤのリセットが、この工程の先立ち、行われる。また、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５に残存した電荷を、光電変換層・第１領域２１Ａを介して外部に排出する（即ち、リセットする）。
　図１０の（４－１）においては、「Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ」の電荷のそれぞれが、４つの撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積され、次いで、各撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極２５に移動される。その結果、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｇ」の電荷が１回積算される。撮像素子１０(2,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｆ」の電荷が２回積算される。撮像素子１０(3,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｅ」の電荷が３回積算される。撮像素子１０(4,m)の第１電荷移動制御電極２５には「Ｄ」の電荷が４回積算される。
　次いで、図１０の（４－２）においては、撮像素子の光電変換層・第１領域２１Ａに残存した電荷を外部に排出する（即ち、リセットする）。
　その後、図１０の（４－３）においては、撮像素子の第１電荷移動制御電極２５に蓄積された電荷が、第２の方向に沿って隣接する撮像素子の第１電荷移動制御電極２５に移動される。その結果、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５からは電荷が無くなる。撮像素子１０(2,m)の第１電荷移動制御電極２５には、１回積算された電荷「Ｇ］が存在する。撮像素子１０(3,m)の第１電荷移動制御電極２５には、２回積算された電荷「Ｆ］が存在する。撮像素子１０(4,m)の第１電荷移動制御電極２５には、３回積算された電荷「Ｅ］が存在する。一方、浮遊拡散層ＦＤには、４回積算された電荷「Ｄ」が転送され、アナログ・デジタル変換回路あるいはレジスタ回路に送出される。尚、浮遊拡散層ＦＤのリセットが、この工程の先立ち、行われる。また、撮像素子１０(1,m)の第１電荷移動制御電極２５に残存した電荷を、光電変換層・第１領域２１Ａを介して外部に排出する（即ち、リセットする）。
　そして、以上に説明した撮像素子の動作が繰り返される。
　次に、実施例１の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して、実施例１の撮像素子の動作を説明する。尚、以下の説明においては、読み出すべき電荷を電子とするが、読み出すべき電荷を正孔とする場合、電位の状態等を逆にすればよい。
　以下の説明においては、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、専ら、第ｎ番目の撮像素子１０nの動作を説明する。これらの図面において、「電荷排出用電極」、「リセット電極」、「電荷蓄積用電極」、「第１電荷移動制御電極」、「第２－Ａ電荷移動制御電極」及び「第２－Ｂ電荷移動制御電極」は、第ｎ番目の撮像素子１０nを構成する電極を示し、「次の第１電荷移動制御電極」及び「次の第２－Ａ電荷移動制御電極」は、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)を構成する電極を示す。また、縦軸は電位を示し、電荷を電子としたので、縦軸の値が低いほど、高い正の電位を示す。各電極の上方に記載した電荷の状態は、光電変換層の各領域における電荷の蓄積・移動（転送）状態を示す。黒丸や斜線によって電荷（電子）を概念的に示す。電荷「Ａ」及び電荷「Ｅ」は、第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)の光電変換層の領域から第ｎ番目の撮像素子１０nの光電変換層の領域に|移動してきた|電子を示し、電荷「Ｂ」は、第ｎ番目の撮像素子１０nの光電変換層の領域において蓄積等された電子を示し、電荷「Ｃ」は、第ｎ番目の撮像素子１０nの光電変換層の領域から第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)の光電変換層の領域に移動された電子を示し、電荷「Ｄ」は、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)の光電変換層の領域において蓄積等された電子を示す。
　また、各種電極に印加される電位を表す符号を、以下の表１に示す。
〈表１〉
　　　　　　　　　　　　電荷蓄積期間　　　電荷移動期間
第１電荷移動制御電極　　　Ｖ11　　　　　　　Ｖ12
上部電極　　　　　　　　　Ｖ21　　　　　　　Ｖ22
電荷蓄積用電極　　　　　　Ｖ31　　　　　　　Ｖ32
リセット電極　　　　　　　Ｖ41　　　　　　　Ｖ42
電荷転送制御電極　　　　　Ｖ51　　　　　　　Ｖ52
　　［工程－１００］
　先ず、各撮像素子１０において、電荷排出用電極２２の作動に基づき光電変換層・第１領域２１Ａに残存した電荷を外部に排出する。具体的には、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、リセット電極２７及び電荷排出用電極２２を作動させて、光電変換層・第１領域２１Ａに残された電荷を系外に排出する。尚、撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す各図において、「点線」で示す領域の下方には電極は配されておらず、例えば、電荷蓄積用電極２４と第１電荷移動制御電極２５の間の距離の最適化を図ることでバリアを形成するため、「点線」で表記している。
　　［工程－１１０］
　次いで、図１２に示すように、リセット電極２７に負側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜リセット電極２７の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位）を印加して、リセット電極２７に対向する光電変換層の領域に高い障壁を形成する。そして、上部電極２３及び電荷蓄積用電極２４に電圧を印加した状態で、各撮像素子１０の光電変換層２１に光を照射して、各撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに電荷を蓄積させる（電荷蓄積期間）。正孔は、上部電極２３を介して系外に排出される。電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積される。電荷排出用電極２２は、光電変換部のオーバーフロードレインとして用いることもできる。
　ここで、電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電荷移動制御電極２５に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ31が印加され、リセット電極２７に電位Ｖ41が印加され、光電変換層・第１領域２１Ａに電荷が蓄積され、
　次の電荷移動期間において、駆動回路から、第１電荷移動制御電極２５に電位Ｖ12が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ32が印加され、リセット電極２７に電位Ｖ42が印加され、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷が第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６を経由して制御部に読み出される。但し、
Ｖ21＜Ｖ31、且つ、Ｖ41＜Ｖ31、且つ、Ｖ31＜Ｖ11、且つ、
Ｖ22＜Ｖ32、且つ、Ｖ42＜Ｖ32、且つ、Ｖ32＜Ｖ12
である。
　　［工程－１２０］
　その後、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、電荷蓄積用電極２４に［工程－１１０］で印加したよりも負側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜リセット電極２７の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位＜第１電荷移動制御電極２５の電位）を印加して、各撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させ（電荷移動期間）、既に光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷に加えて蓄積する。具体的には、電荷蓄積用電極２４及び第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させることができる。光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷は「Ｂ＋Ａ」となる。第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)における第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2、第ｎ番目の撮像素子１０nにおける第２－Ａ電荷移動制御電極２６1を制御することで、これらの電極に対向する光電変換層２１の領域に電荷が流れ込まなくする。場合によっては、図１３Ａに示す状態において、電荷蓄積用電極２４の電位を変えなくともよい。
　　［工程－１３０］
　次に、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、第ｎ番目の撮像素子１０nの光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２電荷移動制御電極２６の作動に基づき、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０の光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させる。具体的には、第１電荷移動制御電極２５及び第２－Ａ電荷移動制御電極２６1の電位を制御することで、第１電荷移動制御電極２５に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に移動させることができる。
　　［工程－１４０］
　次いで、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1及び第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2の電位を制御することで、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に移動させることができる。
　　［工程－１５０］
　その後、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2及び第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)の第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)の第１電荷移動制御電極２５に移動させることができる。また、第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)の第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2及び第ｎ番目の撮像素子１０nの第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)の第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に蓄積された電荷「Ｅ」を、第ｎ番目の撮像素子１０nの第１電荷移動制御電極２５に移動させることができる。
　そして、以上に説明した撮像素子の動作を繰り返す。
　実施例１の撮像素子１０は、半導体基板（より具体的には、シリコン半導体層）４０を更に備えており、光電変換部は、半導体基板４０の上方に配置されている。また、半導体基板４０に設けられ、各種電極が接続された駆動回路を有する制御部を更に備えている。ここで、半導体基板４０における光入射面を上方とし、半導体基板４０の反対側を下方とする。半導体基板４０の下方には複数の配線から成る配線層４５が設けられている。
　半導体基板４０には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層ＦＤ及び増幅トランジスタＴＲampが設けられており、光電変換層・第３領域２１Ｃ2-Endは、浮遊拡散層ＦＤ及び増幅トランジスタＴＲampのゲート部に接続されている。半導体基板４０には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタＴＲrst及び選択トランジスタＴＲselが設けられている。浮遊拡散層ＦＤは、リセット・トランジスタＴＲrstの一方のソース／ドレイン領域に接続されており、増幅トランジスタＴＲampの他方のソース／ドレイン領域は、選択トランジスタＴＲselの一方のソース／ドレイン領域に接続されており、選択トランジスタＴＲselの他方のソース／ドレイン領域は信号線ＶＳＬに接続されている。これらの増幅トランジスタＴＲamp、リセット・トランジスタＴＲrst及び選択トランジスタＴＲselは、駆動回路を構成する。
　実施例１の撮像素子１０にあっては、層間絶縁層３１上に、電荷排出用電極２２、リセット電極２７、電荷蓄積用電極２４、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６（２６1，２６2）が離間して形成されている。これらの電極及び層間絶縁層３１は、絶縁層３２によって覆われている。絶縁層３２上には光電変換層２１が形成され、光電変換層２１上には上部電極２３が形成されている。上部電極２３を含む全面には保護材料層３３が形成されており、電荷蓄積用電極２４の上方の保護材料層３３の部分の上にオンチップ・マイクロ・レンズ１３が設けられている。また、保護材料層３３には、遮光層１２が形成されている。
　電荷排出用電極２２、リセット電極２７、電荷蓄積用電極２４、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６（２６1，２６2）は、駆動回路に接続されているし、上部電極２３は、配線ＶOUを介して駆動回路に接続されている。具体的には、電荷排出用電極２２は、層間絶縁層３１内に設けられた接続孔２２Ａ、パッド部２２Ｂ及び図示しない配線を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路１１２に接続されている。リセット電極２７は、層間絶縁層３１内に設けられた接続孔２７Ａ、パッド部２７Ｂ及び図示しない配線を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路１１２に接続されている。電荷蓄積用電極２４は、層間絶縁層３１内に設けられた接続孔２４Ａ、パッド部２４Ｂ及び配線を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路１１２に接続されている。第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６（２６1，２６2）は、層間絶縁層３１内に設けられた接続孔２５Ａ，２６Ａ1，２６Ａ2、パッド部２５Ｂ，２６Ｂ1，２６Ｂ2及び図示しない配線を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路１１２に接続されている。
　上部電極２３は、例えば、ＩＴＯ（仕事関数：約４．４ｅＶ）から成る透明電極から構成されている。電荷排出用電極２２、リセット電極２７、電荷蓄積用電極２４、後述する電荷転送制御電極２８、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６（２６1，２６2）は、透明導電材料から構成されていてもよいし、例えば、不透明な金属材料から構成されていてもよい。
　半導体基板４０の第１面（おもて面）４０Ａの側には素子分離領域４１が形成され、また、半導体基板４０の第１面４０Ａには酸化膜４２が形成されている。更には、半導体基板４０の第１面側には、撮像素子の制御部を構成するリセット・トランジスタＴＲrst、増幅トランジスタＴＲamp及び選択トランジスタＴＲselが設けられ、更に、浮遊拡散層ＦＤが設けられている。
　リセット・トランジスタＴＲrstは、ゲート部５１、チャネル形成領域５１Ａ、及び、ソース／ドレイン領域５１Ｂ，５１Ｃから構成されている。リセット・トランジスタＴＲrstのゲート部５１はリセット線ＲＳＴに接続され、リセット・トランジスタＴＲrstの一方のソース／ドレイン領域５１Ｃは、第１浮遊拡散層ＦＤを兼ねており、他方のソース／ドレイン領域５１Ｂは、電源ＶDDに接続されている。
　光電変換層・第３領域２１Ｃ2-Endは、光電変換層・第３領域２１Ｃ2-Endと接した接続部２６Ｃ2を介して、更には、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2-End、接続孔２６Ｄ2、パッド部２６Ｅ2、コンタクトホール部４４、配線層４５を介して、リセット・トランジスタＴＲrstの一方のソース／ドレイン領域５１Ｃ（第１浮遊拡散層ＦＤを兼ねている）に接続されている。
　増幅トランジスタＴＲampは、ゲート部５２、チャネル形成領域５２Ａ、及び、ソース／ドレイン領域５２Ｂ，５２Ｃから構成されている。ゲート部５２は配線層４５を介して、光電変換層・第３領域２１Ｃ2-End及びリセット・トランジスタＴＲrstの一方のソース／ドレイン領域５１Ｃ（第１浮遊拡散層ＦＤ）に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域５２Ｂは、電源ＶDDに接続されているし、リセット・トランジスタＴＲrstの他方のソース／ドレイン領域５１Ｂと領域を共有している。
　選択トランジスタＴＲselは、ゲート部５３、チャネル形成領域５３Ａ、及び、ソース／ドレイン領域５３Ｂ，５３Ｃから構成されている。ゲート部５３は、選択線ＳＥＬに接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域５３Ｂは、増幅トランジスタＴＲampを構成する他方のソース／ドレイン領域５２Ｃと領域を共有しており、他方のソース／ドレイン領域５３Ｃは、信号線（データ出力線）ＶＳＬ（１１７）に接続されている。尚、信号線（データ出力線）ＶＳＬ（１１７）は、具体的には、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６から構成されている。
　浮遊拡散層ＦＤに電荷が転送された後の（即ち、電子が読み出された後の）増幅トランジスタＴＲamp、選択トランジスタＴＲselの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、浮遊拡散層ＦＤのリセットノイズは、従来と同様に、相関２重サンプリング（ＣＤＳ，Correlated Double Sampling）処理によって除去することができる。
　リセット線ＲＳＴ、選択線ＳＥＬは、駆動回路を構成する垂直駆動回路１１２に接続され、信号線（データ出力線）ＶＳＬは、駆動回路を構成するカラム信号処理回路１１３に接続されている。
　図４１に、実施例１の固体撮像装置の概念図を示す。実施例１の固体撮像装置１００は、撮像素子１０１が２次元アレイ状に配列された撮像領域１１１、並びに、その駆動回路（周辺回路）としての垂直駆動回路１１２、アナログ・デジタル変換回路あるいはレジスタ回路を含むカラム信号処理回路１１３、水平駆動回路１１４、出力回路１１５及び駆動制御回路１１６等から構成されている。これらの回路は周知の回路から構成することができるし、また、他の回路構成（例えば、従来のＣＣＤ撮像装置やＣＭＯＳ撮像装置にて用いられる各種の回路）を用いて構成することができることは云うまでもない。図４１において、撮像素子１０１における参照番号「１０１」の表示は、１行のみとした。
　駆動制御回路１１６は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスター・クロックに基づいて、垂直駆動回路１１２、カラム信号処理回路１１３及び水平駆動回路１１４の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、生成されたクロック信号や制御信号は、垂直駆動回路１１２、カラム信号処理回路１１３及び水平駆動回路１１４に入力される。
　垂直駆動回路１１２は、例えば、シフトレジスタによって構成され、撮像領域１１１の各撮像素子１０１を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、各撮像素子１０１における受光量に応じて生成した電流（信号）に基づく画素信号（画像信号）は、信号線（データ出力線）１１７，ＶＳＬを介してカラム信号処理回路１１３に送られる。
　カラム信号処理回路１１３は、例えば、撮像素子１０１の列毎に配置されており、１行分の撮像素子１０１から出力される画像信号を撮像素子毎に黒基準画素（図示しないが、有効画素領域の周囲に形成される）からの信号によって、ノイズ除去や信号増幅の信号処理を行う。カラム信号処理回路１１３の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１１８との間に接続されて設けられる。
　水平駆動回路１１４は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路１１３の各々を順次選択し、カラム信号処理回路１１３の各々から信号を水平信号線１１８に出力する。
　出力回路１１５は、カラム信号処理回路１１３の各々から水平信号線１１８を介して順次供給される信号に対して、信号処理を行って出力する。
　実施例１の撮像素子は、例えば、以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、ＳＯＩ基板を準備する。そして、ＳＯＩ基板の表面側に位置するシリコン層に、素子分離領域４１、酸化膜４２、撮像素子の制御部を構成する各種トランジスタ等を形成し、更にその上に、配線層４５や層間絶縁層４３、各種配線を形成した後、層間絶縁層４３と支持基板（図示せず）とを貼り合わせる。その後、ＳＯＩ基板を除去してシリコン層を露出させる。シリコン層の一方の表面が半導体基板４０の表面４０Ａに該当し、シリコン層の他方の表面が半導体基板４０の裏面４０Ｂに該当する。次いで、半導体基板４０の裏面４０Ｂの側に層間絶縁層３０を形成し、更に、コンタクトホール部４４を形成し、層間絶縁層３０の上に、各種パッド部、層間絶縁層３１、各種接続孔、電荷排出用電極２２、リセット電極２７、電荷蓄積用電極２４、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６、絶縁層３２を形成する。次に、絶縁層３２上に光電変換層２１、上部電極２３、遮光層１２を含む保護材料層３３、及び、オンチップ・マイクロ・レンズ１３を形成する。以上によって、実施例１の撮像素子を得ることができる。光電変換層２１の形成時、光電変換層２１を、電荷排出用電極２２や第Ｎ番目の撮像素子を構成する第２電荷移動制御電極２６と接続する。
　以上のとおり、実施例１にあっては、固体撮像装置を構成する撮像素子が電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極を備えているので、これらの電極を用いて、光電変換層に蓄積された電荷を隣接する撮像素子に移動（転送）させることができ、しかも、隣接する撮像素子に既に蓄積された電荷と積算することができる。このような積算には、別途、回路を必要としない。即ち、行毎にアナログ・デジタル変換器を必要とすることもないし、積算のための加算器やメモリも必要とされない。従って、回路面積が大きくなったり、消費電力が多いといった問題の発生を回避することができ、回路面積の縮小化、消費電力の低減を図ることができる。しかも、電荷排出用電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極が備えられているので、光電変換層に光が照射され、光電変換層において光電変換されるとき、光電変換層と絶縁層と電荷蓄積用電極とによって一種のキャパシタが形成され、光電変換層・第１領域に（光電変換層を下層半導体層と上層光電変換層の積層構造から構成する場合、下層半導体層及び上層光電変換層に）電荷を蓄えることができる。それ故、露光開始時、電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができる。また、全画素を一斉にリセットすることができるし、光電変換層・第１領域に電荷を蓄積し、光電変換層・第１領域に蓄積された電荷を光電変換層・第２領域に一斉に移動（転送）させることができるので、所謂グローバルシャッター機能を実現することができる。
　実施例１の固体撮像装置の変形例１として、電荷排出用電極２２、リセット電極２７、電荷蓄積用電極２４、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６（２６1，２６2）の配置を模式的に図１７に示すように、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、第ｎ番目の撮像素子１０を構成する第１電荷移動制御電極２５と、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０を構成する第１電荷移動制御電極２５との間に、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０を構成する第２電荷移動制御電極２６が配置されている構成とすることができる。
　また、図１の矢印Ｂ－Ｂに沿ったと同様の、実施例１の固体撮像装置の変形例２において第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子における終端部に位置する撮像素子の模式的な一部断面図を図１８に示すように、終端部に位置する撮像素子１０Nの最終端部が光電変換層・第２領域２１ＢEndから構成されている場合には、光電変換層・第２領域２１ＢEndは、光電変換層・第２領域２１ＢEndと接した接続部２５Ｃを介して、更には、第１電荷移動制御電極２５End、接続孔２５Ｄ、パッド部２５Ｅ、コンタクトホール部４４を介して浮遊拡散層ＦＤに電気的に接続されている形態とすることができる。
　図１の矢印Ｂ－Ｂに沿ったと同様の、実施例１の固体撮像装置の変形例３において第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子における終端部に位置する撮像素子の模式的な一部断面図を図１９に示すように、撮像素子を表面照射型とすることもできる。具体的には、半導体基板４０の表面４０Ａ側には、実施例１と同様に制御部を構成する各種トランジスタが設けられている。これらのトランジスタは、実質的に実施例１において説明したトランジスタと同様の構成、構造とすることができる。更には、半導体基板４０の表面４０Ａの上には、層間絶縁層４６，４７が形成されており、層間絶縁層４７の上に、実施例１の撮像素子を構成する光電変換部等が設けられている。
　実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、電荷蓄積用電極、電荷転送制御電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に図２０に示し、図２０の矢印Ｃ－Ｃに沿った実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図を図２１に示す。実施例２にあっては、実施例１と異なり、リセット電極は設けられていない。
　リセット電極が設けられていない点を除き、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、電荷蓄積用電極及び遮光層の配置は図２と同様であるし、図２０の矢印Ａ－Ａに沿った実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図は図３と同様であるし、図２０の矢印Ｂ－Ｂに沿った実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図は図４と同様であるし、図２０の矢印Ｄ－Ｄに沿った実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図は図６と同様であるし、図２０の矢印Ｂ－Ｂに沿ったと同様の、実施例２の固体撮像装置において第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子における終端部に位置する撮像素子の模式的な一部断面図は図７、図１８あるいは図１９と同様である。
　実施例２において、光電変換部は、更に、絶縁層３２を介して、光電変換層２１の第１面２１ａと対向して、且つ、電荷蓄積用電極２４と第１電荷移動制御電極２５との間に、電荷蓄積用電極２４及び第１電荷移動制御電極２５と離間して配置された電荷転送制御電極２８を更に備えている。また、遮光層１２は、更に、電荷転送制御電極２８に対向して位置する光電変換層・第４領域２１Ｄを覆っている。そして、この場合、各撮像素子において、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷は、電荷転送制御電極２８の作動に基づき、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動される。電荷転送制御電極２８は、層間絶縁層３１内に設けられた接続孔２８Ａ、パッド部２８Ｂ及び図示しない配線を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路１１２に接続されている。
　遮光層１２は、
（Ａ）光電変換層・第２領域２１Ｂ及び光電変換層・第３領域２１Ｃ（２１Ｃ1，２１Ｃ2）
（Ｂ）光電変換層・第４領域２１Ｄ
（Ｃ）電荷蓄積用電極２４と電荷転送制御電極２８との間の領域に対向して位置する光電変換層の領域、及び、電荷転送制御電極２８と第１電荷移動制御電極２５との間の領域に対向して位置する光電変換層の領域である光電変換層・第５領域２１Ｅ
（Ｄ）帯状に交互に配列された光電変換層・第２領域２１Ｂと光電変換層・第３領域２１Ｃとの間に位置する光電変換層・第６領域２１Ｆ
（Ｅ）第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に対向して位置する光電変換層の領域と第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に対向して位置する光電変換層の領域との間に位置する光電変換層・第７領域２１Ｇ
及び、
（Ｆ）光電変換層・第２領域２１Ｂ及び光電変換層・第３領域２１Ｃから延在し、隣接する撮像素子の間に位置する光電変換層・第８領域２１Ｈ
を覆っている。
　以上の点を除き、実施例２の固体撮像装置、撮像素子の構成、構造は、実施例１及び実施例１の変形例において説明した固体撮像装置、撮像素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
　以下、実施例２の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３、図２４Ａ、図２４Ｂ、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２６Ａ、図２６Ｂ、図２７Ａ及び図２７Ｂを参照して、実施例２の撮像素子の動作を説明する。
　　［工程－２００］
　先ず、各撮像素子１０において、電荷排出用電極２２の作動に基づき光電変換層・第１領域２１Ａに残存した電荷を外部に排出する。具体的には、図２２Ａに示すように、電荷排出用電極２２を作動させて、光電変換層・第１領域２１Ａに残された電荷を系外に排出する。電荷転送制御電極２８に負側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷転送制御電極２８の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位＜電荷排出用電極２２の電位）を印加して、光電変換層・第４領域２１Ｄに高い障壁を形成しておく。
　　［工程－２１０］
　次いで、図２２Ｂ、図２３に示すように、電荷排出用電極２２に負側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷転送制御電極２８の電位≦電荷排出用電極２２の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位、あるいは又、図示しないが、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷排出用電極２２の電位＜電荷転送制御電極２８の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位）を印加して、電荷排出用電極２２に対向する光電変換層の領域に高い障壁を形成し、上部電極２３及び電荷蓄積用電極２４に電圧を印加した状態で、各撮像素子１０の光電変換層２１に光を照射して、各撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに電荷を蓄積させる（電荷蓄積期間）。正孔は、上部電極２３を介して系外に排出される。電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積される。
　ここで、電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電荷移動制御電極２５に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ31が印加され、電荷転送制御電極２８に電位Ｖ51が印加され、光電変換層・第１領域２１Ａに電荷が蓄積され、
　次の電荷移動期間において、駆動回路から、第１電荷移動制御電極２５に電位Ｖ12が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ32が印加され、電荷転送制御電極２８に電位Ｖ52が印加され、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷が第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６を経由して制御部に読み出される。但し、
Ｖ21＜Ｖ31、且つ、Ｖ51＜Ｖ31、且つ、Ｖ31＜Ｖ11、且つ、
Ｖ22＜Ｖ32＜Ｖ52≦Ｖ12
である。
　　［工程－２２０］
　その後、図２４Ａに示すように、電荷転送制御電極２８に［工程－２１０］で印加したよりも正側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷排出用電極２２の電位＜電荷蓄積用電極２４＜電荷転送制御電極２８の電位）を印加して、各撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させ（電荷移動期間）、既に光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷に加えて蓄積する。具体的には、電荷蓄積用電極２４、電荷転送制御電極２８及び第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させることができる。光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷は「Ｂ＋Ａ」となる。第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)における第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2、第ｎ番目の撮像素子１０nにおける第２－Ａ電荷移動制御電極２６1を制御することで、これらの電極に対向する光電変換層２１の領域に電荷が流れ込まなくする。その後、図２４Ｂに示すように、電荷転送制御電極２８に負側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷転送制御電極２８の電位≦電荷排出用電極２２の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位、あるいは又、図示しないが、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷排出用電極２２の電位＜電荷転送制御電極２８の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位）を印加して、光電変換層・第４領域２１Ｄに高い障壁を形成する。
　　［工程－２３０］
　次に、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すように、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、第ｎ番目の撮像素子１０nの光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２電荷移動制御電極２６の作動に基づき、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０の光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させる。具体的には、第１電荷移動制御電極２５及び第２－Ａ電荷移動制御電極２６1の電位を制御することで、第１電荷移動制御電極２５に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に移動させることができる。
　　［工程－２４０］
　次いで、図２６Ａ及び図２６Ｂに示すように、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1及び第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2の電位を制御することで、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に移動させることができる。
　　［工程－２５０］
　その後、図２７Ａ及び図２７Ｂに示すように、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2及び第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)の第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)の第１電荷移動制御電極２５に移動させることができる。また、第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)の第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2及び第ｎ番目の撮像素子１０nの第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)の第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に蓄積された電荷「Ｅ」を、第ｎ番目の撮像素子１０nの第１電荷移動制御電極２５に移動させることができる。
　そして、以上に説明した撮像素子の動作を繰り返す。
　実施例３は、実施例１と実施例２を組み合わせた固体撮像装置に関する。実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、電荷転送制御電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に図２８に示す。実施例３にあっては、実施例１と同様にリセット電極が設けられているし、実施例２と同様に電荷転送制御電極が設けられている。
　即ち、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子において、光電変換部は、更に、絶縁層３２を介して、光電変換層２１の第１面２１ａと対向して、且つ、電荷排出用電極２２と電荷蓄積用電極２４との間に、電荷排出用電極２２及び電荷蓄積用電極２４と離間して配置されたリセット電極２７を備えているし、光電変換部は、更に、絶縁層３２を介して、光電変換層２１の第１面２１ａと対向して、且つ、電荷蓄積用電極２４と第１電荷移動制御電極２５との間に、電荷蓄積用電極２４及び第１電荷移動制御電極２５と離間して配置された電荷転送制御電極２８を備えている。
　電荷蓄積用電極が設けられている点を除き、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極及び遮光層の配置は図２と同様であるし、図２８の矢印Ａ－Ａに沿った実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図は図３と同様であるし、図２８の矢印Ｂ－Ｂに沿った実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図は図４と同様であるし、図２８の矢印Ｃ－Ｃに沿った実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図は図２１と同様であるし、図２８の矢印Ｄ－Ｄに沿った実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の模式的な一部断面図は図６と同様であるし、図２８の矢印Ｂ－Ｂに沿ったと同様の、実施例３の固体撮像装置において第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子における終端部に位置する撮像素子の模式的な一部断面図は図７、図１８あるいは図１９と同様である。
　以上の点を除き、実施例３の固体撮像装置、撮像素子の構成、構造は、実施例１及び実施例１の変形例並びに実施例２において説明した固体撮像装置、撮像素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、電荷転送制御電極を、複数、設けてもよい。
　以下、実施例３の固体撮像装置を構成する撮像素子の動作時の各部位における電位の状態等を模式的に示す図２９Ａ、図２９Ｂ、図３０、図３１Ａ、図３１Ｂ、図３２Ａ、図３２Ｂ、図３３Ａ、図３３Ｂ、図３４Ａ及び図３４Ｂを参照して、実施例３の撮像素子の動作を説明する。
　　［工程－３００］
　先ず、各撮像素子１０において、電荷排出用電極２２の作動に基づき光電変換層・第１領域２１Ａに残存した電荷を外部に排出する。具体的には、図２９Ａ及び図２９Ｂに示すように、リセット電極２７及び電荷排出用電極２２を作動させて、光電変換層・第１領域２１Ａに残された電荷を系外に排出する。電荷転送制御電極２８に負側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷転送制御電極２８の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位＜リセット電極２７の電位≦電荷排出用電極２２の電位）を印加して、光電変換層・第４領域２１Ｄの領域に高い障壁を形成しておく。
　　［工程－３１０］
　次いで、図３０に示すように、リセット電極２７に負側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷転送制御電極２８の電位≦リセット電極２７の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位＜電荷排出用電極２２の電位、あるいは又、図示しないが、上部電極２３の電位＜０ボルト＜リセット電極２７の電位＜電荷転送制御電極２８の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位＜電荷排出用電極２２の電位）を印加して、リセット電極２７に対向する光電変換層の領域に高い障壁を形成し、上部電極２３及び電荷蓄積用電極２４に電圧を印加した状態で、各撮像素子１０の光電変換層２１に光を照射して、各撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに電荷を蓄積させる。正孔は、上部電極２３を介して系外に排出される。電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積される。
　ここで、電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電荷移動制御電極２５に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ31が印加され、リセット電極２７に電位Ｖ41が印加され、電荷転送制御電極２８に電位Ｖ51が印加され、光電変換層・第１領域２１Ａに電荷が蓄積され、
　次の電荷移動期間において、駆動回路から、第１電荷移動制御電極２５に電位Ｖ12が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ32が印加され、リセット電極２７に電位Ｖ42が印加され、電荷転送制御電極２８に電位Ｖ52が印加され、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷が第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６を経由して制御部に読み出される。但し、
Ｖ21＜Ｖ31、且つ、Ｖ41＜Ｖ31、且つ、Ｖ51＜Ｖ31、且つ、Ｖ31＜Ｖ11、且つ、
Ｖ22＜Ｖ32、且つ、Ｖ42＜Ｖ32、且つ、Ｖ32＜Ｖ52≦Ｖ12
である。
　　［工程－３２０］
　その後、図３１Ａに示すように、電荷転送制御電極２８に［工程－３１０］で印加したよりも正側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜リセット電極２７の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位＜電荷転送制御電極２８の電位≦第１電荷移動制御電極２５の電位）を印加して、各撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させ、既に光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷に加えて蓄積する。具体的には、電荷蓄積用電極２４、電荷転送制御電極２８及び第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させることができる。光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷は「Ｂ＋Ａ」となる。第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)における第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2、第ｎ番目の撮像素子１０nにおける第２－Ａ電荷移動制御電極２６1を制御することで、これらの電極に対向する光電変換層２１の領域に電荷が流れ込まなくする。その後、図３１Ｂに示すように、電荷転送制御電極２８に負側の電位（具体的には、例えば、上部電極２３の電位＜０ボルト＜電荷転送制御電極２８の電位≦リセット電極２７の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位＜電荷排出用電極２２の電位、あるいは又、図示しないが、上部電極２３の電位＜０ボルト＜リセット電極２７の電位＜電荷転送制御電極２８の電位＜電荷蓄積用電極２４の電位＜電荷排出用電極２２の電位）を印加して、光電変換層・第４領域２１Ｄに高い障壁を形成する。
　　［工程－３３０］
　次に、図３２Ａ及び図３２Ｂに示すように、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子１０において、第ｎ番目の撮像素子１０nの光電変換層・第２領域２１Ｂに蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２電荷移動制御電極２６の作動に基づき、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０の光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させる。具体的には、第１電荷移動制御電極２５及び第２－Ａ電荷移動制御電極２６1の電位を制御することで、第１電荷移動制御電極２５に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に移動させることができる。
　　［工程－３４０］
　次いで、図３３Ａ及び図３３Ｂに示すように、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1及び第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2の電位を制御することで、第２－Ａ電荷移動制御電極２６1に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に移動させることができる。
　　［工程－３５０］
　その後、図３４Ａ及び図３４Ｂに示すように、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2及び第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)の第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に蓄積された電荷「Ｂ＋Ａ」を、第（ｎ＋１）番目の撮像素子１０(n+1)の第１電荷移動制御電極２５に移動させることができる。また、第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)の第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2及び第ｎ番目の撮像素子１０nの第１電荷移動制御電極２５の電位を制御することで、第（ｎ－１）番目の撮像素子１０(n-1)の第２－Ｂ電荷移動制御電極２６2に蓄積された電荷「Ｅ」を、第ｎ番目の撮像素子１０nの第１電荷移動制御電極２５に移動させることができる。
　そして、以上に説明した撮像素子の動作を繰り返す。
　実施例４は、実施例１～実施例３の変形である。実施例１の変形例として、実施例４の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に図３５に示すが、実施例４の固体撮像装置にあっては、第１の方向に沿って並置された２つの撮像素子１０において、撮像素子１０を構成する光電変換層・第１領域２１Ａに残った電荷は、共通の電荷排出用電極２２の作動に基づき系外に排出される。電荷排出用電極２２は、第１の方向に沿って隣接した２つの撮像素子１０において共通化される。即ち、１つの電荷排出用電極２２が、第１の方向に沿って隣接した（並置された）２つの撮像素子１０に対して設けられている。尚、図３５に示した例では、第１の方向に沿って並置された２つの撮像素子１０において、撮像素子１０を構成する光電変換層・第１領域２１Ａに残った電荷は、共通の電荷排出用電極２２の作動に基づき系外に排出されるが、図３６に示すように、第２の方向に沿って並置された２つの撮像素子１０において、撮像素子１０を構成する光電変換層・第１領域２１Ａに残った電荷は、共通の電荷排出用電極２２の作動に基づき系外に排出される構成とすることもできる。
　あるいは又、実施例４の固体撮像装置の変形例２を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に図３７に示すが、電荷排出用電極２２は、第２の方向に沿って隣接した２つの撮像素子１０と、これらの２つの撮像素子１０に第１の方向に沿って隣接した２つの撮像素子１０との合計４つの撮像素子１０において共通化される。即ち、１つの電荷排出用電極２２は、４つの撮像素子１０に対して設けられている。
　以上の点を除き、実施例４の固体撮像装置、撮像素子の構成、構造は、実施例１及び実施例１の変形例並びに実施例２及び実施例３において説明した固体撮像装置、撮像素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
　実施例５は、実施例１～実施例４の変形である。実施例１の変形例として、実施例５の固体撮像装置を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に図３８に示すが、実施例５の固体撮像装置において、第ｍ番目（但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子１０mと、第（ｍ＋１）番目の撮像素子１０(m+1)との間には、素子間分離電極２９Ａが設けられている。即ち、素子間分離電極２９Ａは、撮像素子境界領域１１に設けられている。素子間分離電極２９Ａは、第１電荷移動制御電極２５及び第２電荷移動制御電極２６と離間して配置されている。素子間分離電極２９Ａは、複数の撮像素子に亙って連続して形成されていてもよいし、撮像素子毎に形成されていてもよい。
　また、実施例５の固体撮像装置の変形例１を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に図３９に示すが、実施例５の固体撮像装置の変形例１において、電荷蓄積用電極２４と第２電荷移動制御電極２６との間には、第２の素子間分離電極２９Ｂが設けられている。第２の素子間分離電極２９Ｂは、電荷蓄積用電極２４及び第２電荷移動制御電極２６と離間して設けられている。
　以上の点を除き、実施例５の固体撮像装置、撮像素子あるいはその変形例の構成、構造は、実施例１及び実施例１の変形例並びに実施例２、実施例３及び実施例４において説明した固体撮像装置、撮像素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
　本開示の固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、監視カメラ、車両搭載用カメラ（車載カメラ）、スマートホン用カメラ等の撮像機能を有する電子機器、ゲーム用のユーザーインターフェースカメラ、生体認証用カメラ等のカメラシステムを指す。電子機器に搭載されるモジュール状の形態、即ち、カメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
　実施例６の固体撮像装置にあっては、実施例１の［工程－１００］や、実施例２の［工程－２００］、実施例３の［工程－３００］と同様の工程において、各撮像素子１０において、電荷排出用電極２２の作動に基づき光電変換層・第１領域２１Ａに残存した電荷を外部に排出する。
　次いで、実施例１の［工程－１１０］や、実施例２の［工程－２１０］、実施例３の［工程－３１０］と同様の工程において、上部電極２３及び電荷蓄積用電極２４に電圧を印加した状態で、各撮像素子の光電変換層２１に光を照射して、各撮像素子の光電変換層・第１領域２１Ａに電荷を蓄積させる。
　その後、実施例１の［工程－１２０］や、実施例２の［工程－２２０］、実施例３の［工程－３２０］と同様の工程において、各撮像素子１０の光電変換層・第１領域２１Ａに蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域２１Ｂに移動させる。実施例１～実施例４と異なり、既に光電変換層・第２領域に蓄積された電荷に加えて蓄積することはない。
　次に、第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第Ｎ番目の撮像素子１０Nの光電変換層・第２領域２１ＢNに蓄積された電荷を、第Ｎ番目の撮像素子１０Nの光電変換層・第３領域２１ＣNを経由して浮遊拡散層ＦＤに転送し、更に、アナログ・デジタル変換回路あるいはレジスタ回路に送出する。その後、第Ｎ番目の撮像素子の光電変換層・第２領域２１ＢN及び光電変換層・第３領域２１ＣN、並びに、浮遊拡散層ＦＤをリセットする。
　その後、第（Ｎ－１）番目の撮像素子１０(N-1)の光電変換層・第２領域２１Ｂ(N-1)に蓄積された電荷を、第（Ｎ－１）番目の撮像素子１０(N-1)の撮像素子の光電変換層・第３領域２１Ｃ(N-1)、第Ｎ番目の撮像素子１０Nの光電変換層・第２領域２１ＢN及び光電変換層・第３領域２１ＣNを経由して浮遊拡散層ＦＤに転送し、更に、アナログ・デジタル変換回路あるいはレジスタ回路に送出する。その後、第（Ｎ－１）番目の撮像素子１０(N-1)の光電変換層・第２領域２１Ｂ(N-1)、光電変換層・第３領域２１Ｃ(N-1)、第Ｎ番目の撮像素子１０Nの光電変換層・第２領域２１ＢN及び光電変換層・第３領域２１ＣN、並びに、浮遊拡散層ＦＤをリセットする。
　その後、第（Ｎ－２）番目の撮像素子１０(N-2)の光電変換層・第２領域２１Ｂ(N-2)に蓄積された電荷を、第（Ｎ－２）番目の撮像素子１０(N-2)の光電変換層・第３領域２１Ｃ(N-2)、第（Ｎ－１）番目の撮像素子１０(N-1)の光電変換層・第２領域２１Ｂ(N-1)、光電変換層・第３領域２１Ｃ(N-1)、第Ｎ番目の撮像素子１０Nの光電変換層・第２領域２１ＢN及び光電変換層・第３領域２１ＣNを経由して浮遊拡散層ＦＤに転送し、更に、アナログ・デジタル変換回路あるいはレジスタ回路に送出する。その後、第（Ｎ－２）番目の撮像素子(N-2)の光電変換層・第２領域２１Ｂ(N-2)、光電変換層・第３領域２１Ｃ(N-2)、第（Ｎ－１）番目の撮像素子１０(N-1)の光電変換層・第２領域２１Ｂ(N-1)、光電変換層・第３領域２１Ｃ(N-1)、第Ｎ番目の撮像素子１０Nの光電変換層・第２領域２１ＢN及び光電変換層・第３領域２１ＣN、並びに、浮遊拡散層ＦＤをリセットする。
　そして、以上の動作を、ｎ＝１となるまで繰り返せばよい。
　以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した撮像素子、固体撮像装置の構造や構成、製造方法、使用した材料は例示であり、適宜変更することができる。例えば、遮光層は、光電変換層・第１領域以外の光電変換層の領域を覆っていてもよい。また、光電変換層よりも光入射側に設けられた各種配線層を遮光層として機能させることもできる。本開示の固体撮像装置は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは、粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像領域と、駆動回路又は光学系とを纏めてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
　実施例においては、第２電荷移動制御電極を、第２－Ａ電荷移動制御電極及び第２－Ｂ電荷移動制御電極といった２つの第２電荷移動制御電極から構成したが、実施例１の固体撮像装置の変形例４を構成する撮像素子における電荷排出用電極、リセット電極、電荷蓄積用電極、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極の配置を模式的に図４０に示すように、３つ以上の第２電荷移動制御電極（図示した例では、３つ第２電荷移動制御電極２６1，２６2，２６3）から構成してもよい。このような構成は、他の実施例に対しても適用することができる。
　緑色光（４９５ｎｍ乃至５７０ｎｍの光）を吸収する緑色光用光電変換層を備えた第１タイプの緑色光用撮像素子（第１撮像素子）と、青色光（４２５ｎｍ乃至４９５ｎｍの光）を吸収する青色光用光電変換層を備えた第１タイプの青色光用撮像素子（第２撮像素子）と、赤色光（６２０ｎｍ乃至７５０ｎｍの光）を吸収する赤色光用光電変換層を備えた第１タイプの赤色光用撮像素子（第３撮像素子）とが積層された積層構造を有する固体撮像装置とすることもできる。即ち、積層型撮像素子は、実施例１～実施例５において説明した撮像素子が、３層、積層されて成る。この場合、電荷蓄積用電極の、波長４００ｎｍ乃至６６０ｎｍの光に対する光透過率は６５％以上であることが好ましい。また、電荷蓄積用電極のシート抵抗値は３×１０Ω／□乃至１×１０3Ω／□であることが好ましい。
　あるいは又、少なくとも本開示の撮像素子等（光電変換素子）を１つ有する積層型撮像素子とすることもできる。具体的には、例えば、
［Ａ］第１タイプの青色光用光電変換部、第１タイプの緑色光用光電変換部及び第１タイプの赤色光用光電変換部が、垂直方向に積層され、
　第１タイプの青色光用撮像素子、第１タイプの緑色光用撮像素子及び第１タイプの赤色光用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
［Ｂ］第１タイプの青色光用光電変換部及び第１タイプの緑色光用光電変換部が、垂直方向に積層され、
　これらの２層の第１タイプの光電変換部の下方に、第２タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
　第１タイプの青色光用撮像素子、第１タイプの緑色光用撮像素子及び第２タイプの赤色光用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
［Ｃ］第１タイプの緑色光用光電変換部の下方に、第２タイプの青色光用光電変換部及び第２タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
　第１タイプの緑色光用撮像素子、第２タイプの青色光用撮像素子及び第２タイプの赤色光用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
［Ｄ］第１タイプの青色光用光電変換部の下方に、第２タイプの緑色光用光電変換部及び第２タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
　第１タイプの青色光用撮像素子、第２タイプの緑色光用撮像素子及び第２タイプの赤色光用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
を挙げることができる。第１タイプの撮像素子は、実施例１～実施例５において説明した撮像素子から構成される。これらの撮像素子の光電変換部の垂直方向における配置順は、赤色光用光電変換部が第２タイプの場合、光入射側から青色光用光電変換部、緑色光用光電変換部、赤色光用光電変換部の順、あるいは、光入射側から緑色光用光電変換部、青色光用光電変換部、赤色光用光電変換部の順であることが好ましい。これは、半導体基板（具体的にはシリコン半導体基板やシリコン層）において、より短い波長の光がより入射表面側において効率良く吸収されるからである。赤色は３色の中では最も長い波長であるので、光入射面から見て赤色光用光電変換部を最下層に位置させることが好ましい。これらの撮像素子の積層構造によって、１つの画素が構成される。また、第１タイプの近赤外光用光電変換部（あるいは、赤外光用光電変換部）を備えていてもよい。ここで、第１タイプの赤外光用光電変換部の光電変換層は、例えば、有機系材料から構成され、第１タイプの撮像素子の積層構造の最下層であって、第２タイプの撮像素子よりも上に配置することが好ましい。あるいは又、第１タイプの光電変換部の下方に、第２タイプの近赤外光用光電変換部（あるいは、赤外光用光電変換部）を備えていてもよい。第１タイプの撮像素子と第２タイプの撮像素子の積層構造例を、以下の表に例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　積層型撮像素子を備えた固体撮像装置にあっては、ベイヤ配列の撮像素子を備えた固体撮像装置と異なり（即ち、カラーフィルタ層を用いて青色、緑色、赤色の分光を行うのではなく）、同一画素内で光の入射方向において、複数種の波長の光に対して感度を有する撮像素子を積層して１つの画素を構成するので、感度の向上及び単位体積当たりの画素密度の向上を図ることができる。また、有機系材料は吸収係数が高いため、有機光電変換層の膜厚を従来のＳｉ系光電変換層と比較して薄くすることができ、隣接画素からの光漏れや、光の入射角の制限が緩和される。更には、従来のＳｉ系撮像素子では３色の画素間で補間処理を行って色信号を作成するために偽色が生じるが、積層型撮像素子を備えた本開示の固体撮像装置にあっては、偽色の発生が抑えられる。有機光電変換層それ自体がカラーフィルタ層としても機能するので、カラーフィルタ層を配設しなくとも色分離が可能である。
　実施例において、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極は、絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された構成としたが、代替的に、光電変換層の第２面上に形成された上層絶縁層を介して、光電変換層の第２面と対向して、且つ、上部電極と離間して配置された構成とすることもでき、しかも、光を通さない材料から第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極を構成すれば、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極が遮光層を兼ねることができる。
　実施例において説明した電荷蓄積用電極を、以下に説明するように変形することも可能である。
　即ち、電荷蓄積用電極２４は、複数の電荷蓄積用電極セグメントから構成されている形態とすることができる。電荷蓄積用電極セグメントの数は、２以上であればよい。そして、Ｑ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加える場合、蓄積される電荷を電子とすれば、第１電荷移動制御電極２５の電位が上部電極の電位よりも低い場合、電荷移動期間において、第１電荷移動制御電極２５に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント（第１番目の光電変換部セグメント）に印加される電位は、第１電荷移動制御電極２５に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント（第Ｑ番目の光電変換部セグメント）に印加される電位よりも高い形態とすることができる。
　あるいは又、本開示の撮像素子の変形例として、以下に説明する第１構成～第６構成の撮像素子を挙げることができる。即ち、第１構成～第６構成の撮像素子において、
　光電変換部は、Ｑ個（但し、Ｑ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
　光電変換層・第１領域２１Ａは、Ｑ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層３２は、Ｑ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　第１構成～第３構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極２４は、Ｑ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第４構成～第５構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極２４は、相互に離間されて配置された、Ｑ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｑ番目（但し、ｑ＝１，２，３・・・Ｑ）の光電変換部セグメントは、第ｑ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｑ番目の絶縁層セグメント及び第ｑ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｑの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電荷移動制御電極２５から離れて位置する。
　そして、第１構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｑ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している。また、第２構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｑ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している。更には、第３構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる。また、第４構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる。更には、第５構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｑ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている。面積は、連続的に小さくなっていてもよいし、階段状に小さくなっていてもよい。
　あるいは又、第６構成の撮像素子において、電荷蓄積用電極２４と絶縁層３２と光電変換層２１の積層方向をＺ方向、第１電荷移動制御電極２５から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極２４と絶縁層３２と光電変換層２１が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電荷移動制御電極２５からの距離に依存して変化する。断面積の変化は、連続的な変化であってもよいし、階段状の変化であってもよい。
　第１構成～第２構成の撮像素子において、Ｑ個の光電変換層セグメントは連続して設けられており、Ｑ個の絶縁層セグメントも連続して設けられており、Ｑ個の電荷蓄積用電極セグメントも連続して設けられている。第３構成～第５構成の撮像素子において、Ｑ個の光電変換層セグメントは連続して設けられている。また、第４構成、第５構成の撮像素子において、Ｑ個の絶縁層セグメントは連続して設けられている一方、第３構成の撮像素子において、Ｑ個の絶縁層セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。更には、第４構成～第５構成の撮像素子において、場合によっては、第３構成の撮像素子において、Ｑ個の電荷蓄積用電極セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。そして第１構成～第６構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位が加えられる。あるいは又、第４構成～第５構成の撮像素子において、場合によっては、第３構成の撮像素子において、Ｑ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。
　第１構成～第６構成にあっては、絶縁層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、光電変換層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントの面積が規定され、あるいは又、積層部分の断面積が規定されているので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に、第１電荷移動制御電極２５へ移動させることが可能となる。そして、その結果、残像の発生や電荷転送残しの発生を防止することができる。
　第１構成～第５構成の撮像素子にあっては、ｑの値が大きい光電変換部セグメントほど第１電荷移動制御電極２５から離れて位置するが、第１電荷移動制御電極２５から離れて位置するか否かは、Ｘ方向を基準として判断する。また、第６構成の撮像素子にあっては、第１電荷移動制御電極２５から離れる方向をＸ方向としているが、『Ｘ方向』を以下のとおり、定義する。即ち、撮像素子が複数配列された画素領域は、２次元アレイ状に、即ち、Ｘ方向及びＹ方向に規則的に複数配列された画素から構成される。画素の平面形状を矩形とした場合、第１電荷移動制御電極２５に最も近い辺が延びる方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。あるいは又、画素の平面形状を任意の形状とした場合、第１電荷移動制御電極２５に最も近い線分や曲線が含まれる全体的な方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
　以下、第１構成～第６構成の撮像素子に関して、第１電荷移動制御電極２５の電位が上部電極２３の電位よりも高い場合についての説明を行う。
　第１構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｑ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、絶縁層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていることが好ましく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。そして、電荷蓄積期間において、第ｑ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｑ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメントから第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れを確実に防止することができる。また、電荷移動期間において、第１番目の光電変換部セグメントから第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れ、第（ｑ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｑ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第２構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｑ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、光電変換層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていることが好ましく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。そして、電荷蓄積期間において、第ｑ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｑ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメントから第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れを確実に防止することができる。また、電荷移動期間において、第１番目の光電変換部セグメントから第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れ、第（ｑ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｑ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第３構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｑ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の比誘電率の値が、漸次、小さくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電荷蓄積期間において、第ｑ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｑ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。また、電荷移動期間において、第１番目の光電変換部セグメントから第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れ、第（ｑ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｑ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第４構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｑ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の仕事関数の値が、漸次、大きくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電圧（電位）の正負に依存すること無く、信号電荷転送に有利な電位勾配を形成することができる。
　第５構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｑ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっており、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるので、電荷蓄積期間において、第ｑ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｑ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。また、電荷移動期間において、第１番目の光電変換部セグメントから第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れ、第（ｑ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｑ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第６構成の撮像素子において、積層部分の断面積は第１電荷移動制御電極２５からの距離に依存して変化し、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。具体的には、積層部分の断面の厚さを一定とし、積層部分の断面の幅を第１電荷移動制御電極２５から離れるほど狭くする構成を採用すれば、第５構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、第１電荷移動制御電極２５に近い領域の方が、遠い領域よりも多くの電荷を蓄積することができる。従って、電荷移動期間において、第１電荷移動制御電極２５に近い領域から第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。一方、積層部分の断面の幅を一定とし、積層部分の断面の厚さ、具体的には、絶縁層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第１構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、第１電荷移動制御電極２５に近い領域の方が、遠い領域よりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１電荷移動制御電極２５に近い領域から第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷移動期間において、第１電荷移動制御電極２５に近い領域から第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。また、光電変換層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第２構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、第１電荷移動制御電極２５に近い領域の方が、遠い領域よりも強い電界が加わり、第１電荷移動制御電極２５に近い領域から第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷移動期間において、第１電荷移動制御電極２５に近い領域から第１電荷移動制御電極２５への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。
　以上に説明した好ましい形態を含む第１構成～第６構成の撮像素子の２種類あるいはそれ以上を、所望に応じて、適宜、組み合わせることができる。
　本開示の撮像素子から構成された固体撮像装置２０１を電子機器（カメラ）２００に用いた例を、図４２に概念図として示す。電子機器２００は、固体撮像装置２０１、光学レンズ２１０、シャッタ装置２１１、駆動回路２１２、及び、信号処理回路２１３を有する。光学レンズ２１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置２０１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置２０１内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ装置２１１は、固体撮像装置２０１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路２１２は、固体撮像装置２０１の転送動作等及びシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路２１２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置２０１の信号転送を行う。信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、あるいは、モニタに出力される。このような電子機器２００では、固体撮像装置２０１における画素サイズの微細化及び転送効率の向上を達成することができるので、画素特性の向上が図られた電子機器２００を得ることができる。固体撮像装置２０１を適用できる電子機器２００としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュール等の撮像装置に適用可能である。
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図４３は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図４３に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図４３の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図４４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図４４では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図４４には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　また、例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図４５は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図４５では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：　Ｃａｍｅｒａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図４６は、図４５に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
　尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《固体撮像装置》
　光電変換層、
　光電変換層の第１面に接して形成された絶縁層、
　光電変換層の第１面に接して形成された電荷排出用電極、
　光電変換層の第１面と対向する第２面に接して形成され、光が入射する上部電極、及び、
　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
を含む光電変換部を有する撮像素子が、第１の方向にＭ個（但し、Ｍ≧２）、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個（但し、Ｎ≧２）、合計Ｍ×Ｎ個、配列された撮像素子アレイを備えており、
　光電変換層は、少なくとも、撮像素子アレイを構成する第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において共通に設けられており、
　各撮像素子において、光電変換部は、更に、
　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極、並びに、
　遮光層、
を備えており、
　光電変換層は、電荷蓄積用電極に対向して位置する光電変換層・第１領域、第１電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第２領域、及び、第２電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第３領域を有し、
　遮光層は、少なくとも、光電変換層・第２領域及び光電変換層・第３領域を覆っている固体撮像装置。
［Ａ０２］各撮像素子において、光電変換層・第１領域に蓄積された電荷は、光電変換層・第２領域に移動（転送）される［Ａ０１］に記載の固体撮像装置。
［Ａ０３］第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極は、第２の方向に延びる撮像素子境界領域に沿って配置されている［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の固体撮像装置。
［Ａ０４］第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極は、帯状に、交互に配列されている［Ａ０３］に記載の固体撮像装置。
［Ａ０５］第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子の光電変換層・第１領域に蓄積された電荷が光電変換層・第２領域に移動（転送）された後、第ｎ番目の撮像素子と第（ｎ＋１）番目の撮像素子との間に位置する第２電荷移動制御電極の作動に基づき、第ｎ番目の撮像素子に含まれる光電変換層・第２領域に蓄積された電荷が、第（ｎ＋１）番目の撮像素子に含まれる光電変換層・第２領域に移動（転送）される［Ａ０４］に記載の固体撮像装置。
［Ａ０６］第２電荷移動制御電極は、少なくとも第２－Ａ電荷移動制御電極及び第２－Ｂ電荷移動制御電極から構成されており、
　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極と、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極との間に、第ｎ番目の撮像素子を構成する第２電荷移動制御電極が配置されている［Ａ０３］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ａ０７］第２電荷移動制御電極は、少なくとも第２－Ａ電荷移動制御電極及び第２－Ｂ電荷移動制御電極から構成されており、
　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極と、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極との間に、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第２電荷移動制御電極が配置されている［Ａ０３］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ａ０８］光電変換部は、更に、絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極と電荷蓄積用電極との間に、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置されたリセット電極を備えている［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ａ０９］電荷が光電変換層・第２領域に移動（転送）された後、リセット電極の作動に基づき、光電変換層・第１領域に残された電荷は電荷排出用電極の作動に基づき系外に排出される［Ａ０８］に記載の固体撮像装置。
［Ａ１０］第１の方向に沿って並置された２つの撮像素子において、撮像素子を構成する光電変換層・第１領域に残った電荷は、共通の電荷排出用電極の作動に基づき系外に排出される［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ａ１１］光電変換部は、更に、絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷蓄積用電極と第１電荷移動制御電極との間に、電荷蓄積用電極及び第１電荷移動制御電極と離間して配置された電荷転送制御電極を更に備えており、
　遮光層は、更に、電荷転送制御電極に対向して位置する光電変換層・第４領域を覆っている［Ａ０１］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ａ１２］各撮像素子において、光電変換層・第１領域に蓄積された電荷は、電荷転送制御電極の作動に基づき、光電変換層・第２領域に移動（転送）される［Ａ１１］に記載の固体撮像装置。
［Ａ１３］第ｍ番目（但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子と、第（ｍ＋１）番目の撮像素子との間には、素子間分離電極が設けられている［Ａ０１］乃至［Ａ１２］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ａ１４］各撮像素子において、電荷蓄積用電極と第２電荷移動制御電極との間には、第２の素子間分離電極が設けられている［Ａ０１］乃至［Ａ１３］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ａ１５］第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、終端部に位置する撮像素子の光電変換層・第３領域は、光電変換層・第３領域と接した接続部を介して浮遊拡散層に電気的に接続されている［Ａ０１］乃至［Ａ１４］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ａ１６］浮遊拡散層はアナログ・デジタル変換回路に電気的に接続されている［Ａ１５］に記載の固体撮像装置。
［Ａ１７］浮遊拡散層はレジスタ回路に電気的に接続されている［Ａ１５］に記載の固体撮像装置。
［Ａ１８］固体撮像装置は時間遅延積分型ラインセンサから成る［Ａ０１］乃至［Ａ１７］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｂ０１］《撮像方法》
　光電変換層、
　光電変換層の第１面に接して形成された絶縁層、
　光電変換層の第１面に接して形成された電荷排出用電極、
　光電変換層の第１面と対向する第２面に接して形成され、光が入射する上部電極、及び、
　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
を含む光電変換部を有する撮像素子が、第１の方向にＭ個（但し、Ｍ≧２）、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個（但し、Ｎ≧２）、合計Ｍ×Ｎ個、配列された撮像素子アレイを備えており、
　光電変換層は、少なくとも、撮像素子アレイを構成する第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において共通に設けられており、
　各撮像素子において、光電変換部は、更に、
　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極、並びに、
　遮光層、
を備えており、
　光電変換層は、電荷蓄積用電極に対向して位置する光電変換層・第１領域、第１電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第２領域、及び、第２電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第３領域を有し、
　遮光層は、少なくとも、光電変換層・第２領域及び光電変換層・第３領域を覆っている固体撮像装置を用いた撮像方法であって、
　各撮像素子において、電荷排出用電極の作動に基づき光電変換層・第１領域に残存した電荷を外部に排出した後、
　上部電極及び電荷蓄積用電極に電圧を印加した状態で、各撮像素子の光電変換層に光を照射して、各撮像素子の光電変換層・第１領域に電荷を蓄積させ、次いで、
　各撮像素子の光電変換層・第１領域に蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域に移動（転送）させ、既に光電変換層・第２領域に蓄積された電荷に加えて蓄積し、その後、
　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子の光電変換層・第２領域に蓄積された電荷を、第２電荷移動制御電極の作動に基づき、第（ｎ＋１）番目の撮像素子の光電変換層・第２領域に移動（転送）させる、
各工程を備えている撮像方法。
１０・・・撮像素子、１０n・・・第ｎ番目の撮像素子、|１０(n-1)|・・・第（ｎ－１）番目の撮像素子、１０(n+1)・・・第（ｎ＋１）番目の撮像素子、１０(N-2)・・・第（Ｎ－２）番目の撮像素子、１０(N-1)・・・第（Ｎ－１）番目の撮像素子、１０N・・・第Ｎ番目の撮像素子、１１・・・撮像素子境界領域、１２・・・遮光層、１３・・・オンチップ・マイクロ・レンズ（ＯＣＬ）、２１・・・光電変換層、２１ａ・・・光電変換層の第１面、２１ｂ・・・光電変換層の第２面、２１Ａ・・・光電変換層・第１領域、２１Ｂ，２１ＢEnd・・・光電変換層・第２領域、２１Ｃ，２１Ｃ1，２１Ｃ2・・・光電変換層・第３領域、２１Ｄ・・・光電変換層・第４領域、２１Ｅ・・・光電変換層・第５領域、２１Ｆ・・・光電変換層・第６領域、２１Ｇ・・・光電変換層・第７領域、２１Ｈ・・・光電変換層・第８領域、２２・・・電荷排出用電極、２３・・・上部電極、２４・・・電荷蓄積用電極、２５，２５End・・・第１電荷移動制御電極、２６，２６1，２６2，２６2-End・・・第２電荷移動制御電極、２７・・・リセット電極、２８・・・電荷転送制御電極、２９Ａ・・・素子間分離電極、２９Ｂ・・・第２の素子間分離電極、２４Ａ，２４Ａ，２５Ａ，２５ＡEnd，２６Ａ1，２６Ａ2，２６Ｄ2，２７Ａ，２８Ａ・・・接続孔、２２Ｂ，２４Ｂ，２５Ｂ，２５ＢEnd，２６Ｂ1，２６Ｂ2，２６Ｅ2，２７Ｂ，２８Ｂ・・・パッド部、２５Ｃ，２６Ｃ2・・・接続部、３０，３１・・・層間絶縁層、３２・・・絶縁層、３３・・・保護材料層、４０・・・半導体基板、４０Ａ・・・半導体基板の第１面（おもて面）、４０Ｂ・・・半導体基板の第２面（裏面）、４１・・・素子分離領域、４２・・・酸化膜、４３・・・層間絶縁層、４４・・・コンタクトホール部、４５・・・配線層、４６，４７・・・層間絶縁層、５１・・・リセット・トランジスタＴＲrstのゲート部、５１Ａ・・・リセット・トランジスタＴＲrstのチャネル形成領域、５１Ｂ，５１Ｃ・・・リセット・トランジスタＴＲrstのソース／ドレイン領域、５２・・・増幅トランジスタＴＲampのゲート部、５２Ａ・・・増幅トランジスタＴＲampのチャネル形成領域、５２Ｂ，５２Ｃ・・・増幅トランジスタＴＲampのソース／ドレイン領域、５３・・・選択トランジスタＴＲselのゲート部、５３Ａ・・・選択トランジスタＴＲselのチャネル形成領域、５３Ｂ，５３Ｃ・・・選択トランジスタＴＲselのソース／ドレイン領域、１００・・・固体撮像装置、１０１・・・撮像素子、１１１・・・撮像領域、１１２・・・垂直駆動回路、１１３・・・カラム信号処理回路、１１４・・・水平駆動回路、１１５・・・出力回路、１１６・・・駆動制御回路、１１８・・・水平信号線、２００・・・電子機器（カメラ）、２０１・・・固体撮像装置、２１０・・・光学レンズ、２１１・・・シャッタ装置、２１２・・・駆動回路、２１３・・・信号処理回路、ＦＤ・・・浮遊拡散層、ＴＲtrs・・・転送トランジスタ、ＴＲrst・・・リセット・トランジスタ、ＴＲamp・・・増幅トランジスタ、ＴＲsel・・・選択トランジスタ、ＶDD・・・電源、ＲＳＴ・・・リセット線、ＳＥＬ・・・選択線、１１７，ＶＳＬ・・・信号線（データ出力線）、ＶOU・・・配線

Claims (19)

  1. 　光電変換層、
    　光電変換層の第１面に接して形成された絶縁層、
    　光電変換層の第１面に接して形成された電荷排出用電極、
    　光電変換層の第１面と対向する第２面に接して形成され、光が入射する上部電極、及び、
    　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
    を含む光電変換部を有する撮像素子が、第１の方向にＭ個（但し、Ｍ≧２）、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個（但し、Ｎ≧２）、合計Ｍ×Ｎ個、配列された撮像素子アレイを備えており、
    　光電変換層は、少なくとも、撮像素子アレイを構成する第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において共通に設けられており、
    　各撮像素子において、光電変換部は、更に、
    　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極、並びに、
    　遮光層、
    を備えており、
    　光電変換層は、電荷蓄積用電極に対向して位置する光電変換層・第１領域、第１電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第２領域、及び、第２電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第３領域を有し、
    　遮光層は、少なくとも、光電変換層・第２領域及び光電変換層・第３領域を覆っている固体撮像装置。
  2. 　各撮像素子において、光電変換層・第１領域に蓄積された電荷は、光電変換層・第２領域に移動される請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極は、第２の方向に延びる撮像素子境界領域に沿って配置されている請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極は、帯状に、交互に配列されている請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子の光電変換層・第１領域に蓄積された電荷が光電変換層・第２領域に移動された後、第ｎ番目の撮像素子と第（ｎ＋１）番目の撮像素子との間に位置する第２電荷移動制御電極の作動に基づき、第ｎ番目の撮像素子に含まれる光電変換層・第２領域に蓄積された電荷が、第（ｎ＋１）番目の撮像素子に含まれる光電変換層・第２領域に移動される請求項４に記載の固体撮像装置。
  6. 　第２電荷移動制御電極は、少なくとも第２－Ａ電荷移動制御電極及び第２－Ｂ電荷移動制御電極から構成されており、
    　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極と、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極との間に、第ｎ番目の撮像素子を構成する第２電荷移動制御電極が配置されている請求項３に記載の固体撮像装置。
  7. 　第２電荷移動制御電極は、少なくとも第２－Ａ電荷移動制御電極及び第２－Ｂ電荷移動制御電極から構成されており、
    　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極と、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第１電荷移動制御電極との間に、第（ｎ＋１）番目の撮像素子を構成する第２電荷移動制御電極が配置されている請求項３に記載の固体撮像装置。
  8. 　光電変換部は、更に、絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極と電荷蓄積用電極との間に、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置されたリセット電極を備えている請求項１に記載の固体撮像装置。
  9. 　電荷が光電変換層・第２領域に移動された後、リセット電極の作動に基づき、光電変換層・第１領域に残された電荷は電荷排出用電極の作動に基づき系外に排出される請求項８に記載の固体撮像装置。
  10. 　第１の方向に沿って並置された２つの撮像素子において、撮像素子を構成する光電変換層・第１領域に残った電荷は、共通の電荷排出用電極の作動に基づき系外に排出される請求項１に記載の固体撮像装置。
  11. 　光電変換部は、更に、絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷蓄積用電極と第１電荷移動制御電極との間に、電荷蓄積用電極及び第１電荷移動制御電極と離間して配置された電荷転送制御電極を更に備えており、
    　遮光層は、更に、電荷転送制御電極に対向して位置する光電変換層・第４領域を覆っている請求項１に記載の固体撮像装置。
  12. 　各撮像素子において、光電変換層・第１領域に蓄積された電荷は、電荷転送制御電極の作動に基づき、光電変換層・第２領域に移動される請求項１１に記載の固体撮像装置。
  13. 　第ｍ番目（但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子と、第（ｍ＋１）番目の撮像素子との間には、素子間分離電極が設けられている請求項１に記載の固体撮像装置。
  14. 　各撮像素子において、電荷蓄積用電極と第２電荷移動制御電極との間には、第２の素子間分離電極が設けられている請求項１に記載の固体撮像装置。
  15. 　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、終端部に位置する撮像素子の光電変換層・第３領域は、光電変換層・第３領域と接した接続部を介して浮遊拡散層に電気的に接続されている請求項１に記載の固体撮像装置。
  16. 　浮遊拡散層はアナログ・デジタル変換回路に電気的に接続されている請求項１５に記載の固体撮像装置。
  17. 　浮遊拡散層はレジスタ回路に電気的に接続されている請求項１５に記載の固体撮像装置。
  18. 　固体撮像装置は時間遅延積分型ラインセンサから成る請求項１に記載の固体撮像装置。
  19. 　光電変換層、
    　光電変換層の第１面に接して形成された絶縁層、
    　光電変換層の第１面に接して形成された電荷排出用電極、
    　光電変換層の第１面と対向する第２面に接して形成され、光が入射する上部電極、及び、
    　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極と離間して配置された電荷蓄積用電極、
    を含む光電変換部を有する撮像素子が、第１の方向にＭ個（但し、Ｍ≧２）、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個（但し、Ｎ≧２）、合計Ｍ×Ｎ個、配列された撮像素子アレイを備えており、
    　光電変換層は、少なくとも、撮像素子アレイを構成する第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において共通に設けられており、
    　各撮像素子において、光電変換部は、更に、
    　絶縁層を介して、光電変換層の第１面と対向して、且つ、電荷排出用電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された第１電荷移動制御電極及び第２電荷移動制御電極、並びに、
    　遮光層、
    を備えており、
    　光電変換層は、電荷蓄積用電極に対向して位置する光電変換層・第１領域、第１電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第２領域、及び、第２電荷移動制御電極に対向して位置する光電変換層・第３領域を有し、
    　遮光層は、少なくとも、光電変換層・第２領域及び光電変換層・第３領域を覆っている固体撮像装置を用いた撮像方法であって、
    　各撮像素子において、電荷排出用電極の作動に基づき光電変換層・第１領域に残存した電荷を外部に排出した後、
    　上部電極及び電荷蓄積用電極に電圧を印加した状態で、各撮像素子の光電変換層に光を照射して、各撮像素子の光電変換層・第１領域に電荷を蓄積させ、次いで、
    　各撮像素子の光電変換層・第１領域に蓄積された電荷を、光電変換層・第２領域に移動させ、既に光電変換層・第２領域に蓄積された電荷に加えて蓄積し、その後、
    　第２の方向に沿って配列されたＮ個の撮像素子において、第ｎ番目（但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの正の整数である）の撮像素子の光電変換層・第２領域に蓄積された電荷を、第２電荷移動制御電極の作動に基づき、第（ｎ＋１）番目の撮像素子の光電変換層・第２領域に移動させる、
    各工程を備えている撮像方法。
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