(57)【要約】【課題】残像特性を改善することが可能な固体撮像装置および固体撮像装置の制御方法を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態の固体撮像装置は、互いに独立する複数の電極からなる第１電極と、第１電極と対向配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられた光電変換層と、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において、第１電極および第２電極の少なくとも一方に互いに異なる電圧を印加する電圧印加手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立する複数の電極からなる第１電極と、
前記第１電極と対向配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた光電変換層と、
電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方に互いに異なる電圧を印加する電圧印加手段と
を備えた固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１電極は、前記複数の電極として電荷読み出し電極、蓄積電極および排出電極を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１電極は、さらに、前記排出電極と前記蓄積電極との間に、前記排出電極と前記蓄積電極との間の電圧を調整する第１の障壁調整電極を有する、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１電極は、さらに、前記排出電極の前記蓄積電極とは反対側に、前記排出電極と前記蓄積電極との間の電圧を調整する第２の障壁調整電極を有する、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記非電荷蓄積期間における前記排出電極と前記蓄積電極との間の電圧は、前記電荷蓄積期間における電圧よりも大きい、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記非電荷蓄積期間における前記蓄積電極と前記第２電極との間の電位差は、前記電荷蓄積期間における電位差よりも大きい、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記電荷読み出し電極は、前記排出電極を兼ねている、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記蓄積電極は複数に分割されており、互いに異なる電圧が印加されている、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１電極と前記光電変換層との間に絶縁層を有し、
前記電荷読み出し電極および前記排出電極は、前記絶縁層に設けられた開口を介して前記光電変換層と電気的に接続されている、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記光電変換層と、前記絶縁層との間に半導体層を有し、
前記電荷読み出し電極は、前記半導体層を介して前記光電変換層と電気的に接続されている、請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の電極は、それぞれ個別に電圧が印加される、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
１または複数の前記光電変換層を有する有機光電変換部と、前記有機光電変換部とは異なる波長域の光電変換を行う１または複数の無機光電変換部とが積層されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記無機光電変換部は、半導体基板に埋め込み形成され、
前記有機光電変換部は、前記半導体基板の第１面側に形成されている、請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記半導体基板の第２面側に多層配線層が形成されている、請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
電圧印加手段を用いて、互いに独立する複数の電極からなる第１電極および光電変換層を間に前記第１電極と対向配置された第２電極の少なくとも一方に、
電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において互いに異なる電圧を印加する
固体撮像装置の制御方法。
【請求項１６】
前記第１電極は、電荷読み出し電極、蓄積電極、排出電極および前記排出電極と前記蓄積電極との間に設けられた第１の障壁調整電極を有し、
前記非電荷蓄積期間において、前記電圧印加手段から前記第１の障壁調整電極に電圧を印加し、前記排出電極と前記蓄積電極との間の電圧を前記電荷蓄積期間よりも大きくする、請求項１５に記載の固体撮像装置の制御方法。
【請求項１７】
前記電荷蓄積期間後のシャッタ時のリセット電圧を、前記電荷蓄積期間の開始前のシャッタ時のリセット電圧よりも大きくする、請求項１６に記載の固体撮像装置の制御方法。
【請求項１８】
前記非電荷蓄積期間に、前記電圧印加手段から前記第２電極に電圧を印加し、前記蓄積電極と前記第２電極との間の電位差を、前記電荷蓄積期間よりも大きくする、請求項１６に記載の固体撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
前記非電荷蓄積期間に、前記蓄積電極上に蓄積された電荷を複数回に分けて前記排出電極から排出する、請求項１６に記載の固体撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
前記非電荷蓄積期間に、リセットトランジスタのゲートを常時オン状態にする、請求項１５に記載の固体撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、有機半導体材料を用いた固体撮像装置および固体撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の固体撮像装置では、画素サイズの縮小化が進んでいる。半導体基板の外部に有機半導体材料を用いた光電変換膜を有する固体撮像装置では、半導体基板内に形成された浮遊拡散層（フローティングディフュージョン；ＦＤ）内に電荷を蓄積することが一般的である。しかしながら、その場合、優れた残像特性が求められる。
【０００３】
これに対して、例えば、特許文献１では、縦方向に積層された接続部、電位障壁層および電荷蓄積層からなる縦型転送路を半導体基板内に設けた固体撮像装置が開示されている。この固体撮像装置では、上記構成をすることにより、光電変換部で生成された信号電荷が縦方向にオーバーフローされるようになり、残像の発生の原因の１つであるｋＴＣノイズを低減することで残像特性の改善が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３８９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、半導体基板の外部に有機半導体材料を用いた光電変換膜を有する固体撮像装置では、残像特性の改善が望まれている。
【０００６】
残像特性を改善することが可能な固体撮像装置および固体撮像装置の制御方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態の固体撮像装置は、互いに独立する複数の電極からなる第１電極と、第１電極と対向配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられた光電変換層と、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において、第１電極および第２電極の少なくとも一方に互いに異なる電圧を印加する電圧印加手段とを備えたものである。
【０００８】
本開示の一実施形態の固体撮像装置の制御方法は、電圧印加手段を用いて、互いに独立する複数の電極からなる第１電極および光電変換層を間に第１電極と対向配置された第２電極の少なくとも一方に、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において互いに異なる電圧を印加するものである。
【０００９】
本開示の一実施形態の固体撮像装置および一実施形態の固体撮像装置の制御方法では、光電変換層を間に対向配置された第１電極および第２電極の少なくとも一方に、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において互いに異なる電圧を印加可能な電圧印加手段を設けるようにした。これにより、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間に第１電極と第２電極との間の電位差をそれぞれ調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一実施形態の固体撮像装置および一実施形態の固体撮像装置の制御方法によれば、第１電極および第２電極の少なくとも一方に、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において互いに異なる電圧を印加可能な電圧印加手段を設けるようにしたので、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間に第１電極と第２電極との間の電位差をそれぞれ調整することが可能となる。これにより、残像特性を改善することが可能となる。
【００１１】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の単位画素Ｐの構成を表す断面模式図である。
【図２】図１に示した固体撮像装置の下部電極の構成を表す平面模式図である。
【図３】図１に示した固体撮像装置の等価回路図である。
【図４】図１に示した固体撮像装置の下部電極および制御部を構成するトランジスタの配置を表わす模式図である。
【図５】図１に示した固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図６】図５に続く工程を表す断面模式図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面模式図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面模式図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面模式図である。
【図１０】一般的な固体撮像装置の電荷蓄積部の電圧変化の一例を表す図である。
【図１１】一般的な固体撮像装置の電荷蓄積部の電圧変化他の例を表す図である。
【図１２】図１１に示した各地点（（Ａ）〜（Ｃ））における下部電極側の各領域の電位を表す図である。
【図１３】図１１に示した各地点（（Ｄ），（Ｅ））における下部電極側の各領域の電位を表す図である。
【図１４Ａ】一般的な固体撮像装置における電荷蓄積量が少ない場合の光電変換層の電位差および信号電荷の移動を説明する図である。
【図１４Ｂ】一般的な固体撮像装置における電荷蓄積量が多い場合の光電変換層の電位差および信号電荷の移動を説明する図である。
【図１５】図１に示した固体撮像装置の電荷蓄積部の電圧変化の一例を表す図である。
【図１６】図１５に示した各地点（（Ａ）〜（Ｃ））における下部電極側の各領域の電位を表す図である。
【図１７】図１５に示した各地点（（Ｄ），（Ｅ））における下部電極側の各領域の電位を表す図である。
【図１８】本開示の変形例１に係る固体撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図１９】図１８に示した固体撮像装置の下部電極の構成を表す平面模式図である。
【図２０】本開示の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図２１】本開示の第３の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図２２】図２１に示した固体撮像装置の電荷蓄積時（Ａ）および非電荷蓄積時（Ｂ）における下部電極側の各領域の電位を表す図である。
【図２３】本開示の第４の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図２４】図１４（Ｂ）と比較して、図２３に示した固体撮像装置の非電荷蓄積期間中における光電変換層の電位差および信号電荷の移動を説明する図である。
【図２５】本開示の第５の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図２６】図２５に示した固体撮像装置の電荷蓄積部の電圧変化の一例を表す図である。
【図２７】本開示の第６の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図２８】図２７に示した固体撮像装置の非電荷蓄積期間中における下部電極側の各領域の電位を表す図である。
【図２９】本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成の一例を表す断面模式図である。
【図３０】図２９に示した固体撮像装置の下部電極側の各領域の電位を表す図である。
【図３１】本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成の他の例を表す断面模式図である。
【図３２】図３１に示した固体撮像装置の下部電極側の各領域の電位を表す図である。
【図３３】本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成の他の例を表す断面模式図である。
【図３４】本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成の他の例を表す断面模式図である。
【図３５】本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の構成の他の例を表す断面模式図である。
【図３６】図１等に示した固体撮像装置の全体構成を表すブロック図である。
【図３７】図３６に示した固体撮像装置を用いた電子機器（カメラ）の一例を表す機能ブロック図である。
【図３８】体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３９】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４０】図３９に示したカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図４１】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。
【図４２】撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（読み出し電極と蓄積電極との間に障壁調整電極を設けた固体撮像装置の例）
１−１．固体撮像装置の構成
１−２．固体撮像装置の製造方法
１−３．固体撮像装置の制御方法
１−４．作用・効果
２．変形例（蓄積電極と排出電極との間に障壁調整電極を設けた固体撮像装置の例）
３．第２の実施の形態（読み出し電極を挟んで蓄積電極とは反対側に障壁調整電極を設けた固体撮像装置の例）
４．第３の実施の形態（電荷蓄積期間後のシャッタ後の読み出し電極の電圧を、電荷蓄積期間開始前のリセット電圧よりも大きくする固体撮像装置の制御方法の例）
５．第４の実施の形態（非電荷蓄積期間中に電荷蓄積期間中より小さい電圧を上部電極に印加する固体撮像装置の制御方法の例）
６．第５の実施の形態（非電荷蓄積期間中に複数回電荷を排出する固体撮像装置の制御方法の例）
７．第６の実施の形態（非電荷蓄積期間中にリセットゲートを常時オン状態にする固体撮像装置の制御方法の例）
８．第７の実施の形態（蓄積電極を複数に分割し、それぞれに、互いに異なる電圧を印加する固体撮像装置の例）
９．適用例
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置１）を構成する単位画素Ｐの断面構成を模式的に表したものである。図２は、図１に示した固体撮像装置１の下部電極の平面構成の一例を隣り合う単位画素Ｐの下部電極と共に模式的に表したものである。図３は、図１に示した固体撮像装置１の等価回路図である。図４は、図１に示した固体撮像装置１の下部電極２１および制御部を構成するトランジスタの配置を模式的に表したものである。固体撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置およびこれを備えた電子機器（例えば、カメラ９；図３７参照）を構成するものである。
【００１５】
（１−１．固体撮像装置の構成）
固体撮像装置１は、例えば、１つの有機光電変換部２０と、２つの無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒとが縦方向に積層された、いわゆる縦方向分光型のものである。有機光電変換部２０は、半導体基板３０の第１面（裏面）３０Ａ側に設けられている。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、半導体基板３０内に埋め込み形成されており、半導体基板３０の厚み方向に積層されている。有機光電変換部２０は、対向配置された下部電極２１（第１電極）と上部電極２３（第２電極）との間に、有機材料を用いて形成された光電変換層２２を有する。この光電変換層２２は、ｐ型半導体およびｎ型半導体を含んで構成され、層内にバルクヘテロ接合構造を有する。バルクヘテロ接合構造は、ｐ型半導体およびｎ型半導体が混ざり合うことで形成されたｐ／ｎ接合面である。
【００１６】
本実施の形態の固体撮像装置１は、光電変換層２２に対して光入射側Ｓ１とは反対側に配置された下部電極２１が複数の電極（読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよび障壁調整電極２１Ｃ）から構成されたものである。本実施の形態では、さらに電圧印加部５０（電圧印加手段）が設けられており、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間に配置された障壁調整電極２１Ｃに印加される電圧を可変に制御することが可能となっている。
【００１７】
有機光電変換部２０と、無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒとは、互いに異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行うものである。具体的には、有機光電変換部２０では、緑（Ｇ）の色信号を取得する。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒでは、吸収係数の違いにより、それぞれ、青（Ｂ）および赤（Ｒ）の色信号を取得する。これにより、固体撮像装置１では、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
【００１８】
なお、本実施の形態では、光電変換によって生じる電子および正孔の対（電子−正孔対）のうち、電子を信号電荷として読み出す場合（ｎ型半導体領域を光電変換層とする場合）について説明する。また、図中において、「ｐ」「ｎ」に付した「＋（プラス）」は、ｐ型またはｎ型の不純物濃度が高いことを表し、「＋＋」はｐ型またはｎ型の不純物濃度が「＋」よりも更に高いことを表している。
【００１９】
半導体基板３０の第２面（表面）３０Ｂには、例えば、フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ１（半導体基板３０内の領域３６Ｂ），ＦＤ２（半導体基板３０内の領域３７Ｃ），ＦＤ３（半導体基板３０内の領域３８Ｃ）と、転送トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３と、アンプトランジスタ（変調素子）ＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬと、多層配線４０とが設けられている。多層配線４０は、例えば、配線層４１，４２，４３が絶縁層４４内に積層された構成を有している。
【００２０】
なお、図面では、半導体基板３０の第１面３０Ａ側を光入射側Ｓ１、第２面３０Ｂ側を配線層側Ｓ２と表している。
【００２１】
有機光電変換部２０は、例えば、下部電極２１、光電変換層２２および上部電極２３が、半導体基板３０の第１面３０Ａの側からこの順に積層された構成を有している。また、下部電極２１と光電変換層２２との間には、絶縁層２７が設けられている。下部電極２１は、例えば、単位画素Ｐごとに分離形成されると共に、詳細は後述するが、絶縁層２７を間に互いに分離された読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよび障壁調整電極２１Ｃから構成されている。なお、下部電極２１のうち一部（例えば、読み出し電極２１Ａ）が、図２に示したように、隣り合う単位画素Ｐ間で共有されるようにしてもよい。
【００２２】
下部電極２１のうち読み出し電極２１Ａは、絶縁層２７に設けられた開口２７Ｈを介して光電変換層２２と電気的に接続されている。光電変換層２２および上部電極２３は、図１では、固体撮像装置１ごとに分離形成されている例を示したが、例えば、複数の固体撮像装置１に共通した連続層として設けられていてもよい。半導体基板３０の第１面３０Ａと下部電極２１との間には、例えば、固定電荷を有する層（固定電荷層）２４と、絶縁性を有する誘電体層２５と、層間絶縁層２６とが設けられている。上部電極２３の上には、保護層２８が設けられている。保護層２８内には、例えば、読み出し電極２１Ａ上に遮光膜５１が設けられている。この遮光膜５１Ａは、少なくとも蓄積電極２１Ｂにはかからず、少なくとも光電変換層２２と直接接している読み出し電極２１Ａの領域を覆うように設けられていればよい。例えば、蓄積電極２１Ｂと同じ層に形成されている読み出し電極２１Ａよりも一回り大きく設けられていることが好ましい。保護層２８の上方には、平坦化層（図示せず）やオンチップレンズ５２等の光学部材が配設されている。
【００２３】
半導体基板３０の第１面３０Ａと第２面３０Ｂとの間には、貫通電極３４が設けられている。有機光電変換部２０は、この貫通電極３４を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐと、フローティングディフュージョンＦＤ１を兼ねるリセットトランジスタＲＳＴ（リセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔ）の一方のソース／ドレイン領域３６Ｂに接続されている。これにより、固体撮像装置１では、半導体基板３０の第１面３０Ａ側の有機光電変換部２０で生じた信号電荷を、貫通電極３４を介して半導体基板３０の第２面３０Ｂ側に良好に転送し、特性を高めることが可能となっている。
【００２４】
貫通電極３４の下端は、配線層４１内の接続部４１Ａに接続されており、接続部４１Ａと、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとは、下部第１コンタクト４５を介して接続されている。接続部４１Ａと、フローティングディフュージョンＦＤ１（領域３６Ｂ）とは、例えば、下部第２コンタクト４６を介して接続されている。貫通電極３４の上端は、例えば、パッド部３９Ａおよび上部第１コンタクト２９Ａを介して読み出し電極２１Ａに接続されている。
【００２５】
貫通電極３４は、有機光電変換部２０とアンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐおよびフローティングディフュージョンＦＤ１とのコネクタとしての機能を有すると共に、有機光電変換部２０において生じた電荷（ここでは、電子）の伝送経路となるものである。貫通電極３４は、例えば、図１に示したように、各単位画素Ｐにそれぞれ設けられた有機光電変換部２０ごとに設けられていてもよい。また、例えば図２に示したように、読み出し電極２１Ａが隣り合う単位画素Ｐと共有される場合には、例えば、隣り合う４つの単位画素Ｐに対して１つ設けるようにしてもよい。
【００２６】
フローティングディフュージョンＦＤ１（リセットトランジスタＲＳＴの一方のソース／ドレイン領域３６Ｂ）の隣にはリセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷を、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットすることが可能となる。
【００２７】
本実施の形態の固体撮像装置１では、上部電極２３側から有機光電変換部２０に入射した光は光電変換層２２で吸収される。これによって生じた励起子は、光電変換層２２を構成する電子供与体と電子受容体との界面に移動して励起子分離、即ち、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷（電子および正孔）は、キャリアの濃度差による拡散や、陽極（ここでは、上部電極２３）と陰極（ここでは、下部電極２１）との仕事関数の差による内部電界によって、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流として検出される。また、下部電極２１と上部電極２３との間に電位を印加することによって、電子および正孔の輸送方向が制御される。
【００２８】
以下、各部の構成や材料等について説明する。
【００２９】
有機光電変換部２０は、選択的な波長域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の一部または全部の波長域に対応する緑色光を吸収して、電子−正孔対を発生させる有機光電変換素子である。
【００３０】
下部電極２１は、上記のように、互いに独立する読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂと障壁調整電極２１Ｃとから構成されている。
【００３１】
読み出し電極２１Ａは、光電変換層２２内で発生した信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤ１に転送するためのものである。読み出し電極２１Ａは、例えば、上部第１コンタクト２９Ａ、パッド部３９Ａ、貫通電極３４、接続部４１Ａおよび下部第２コンタクト４６を介してフローティングディフュージョンＦＤ１に接続されている。また、本実施の形態では、読み出し電極２１Ａは、例えば非電荷蓄積期間中に蓄積された電荷（電子）を排出する排出電極も兼ねている。
【００３２】
蓄積電極２１Ｂは、光電変換層２２内で発生した電荷のうち、信号電荷（電子）を光電変換層２２内に蓄積するためのものである。蓄積電極２１Ｂは、半導体基板３０内に形成された無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒの受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。蓄積電極２１Ｂは、読み出し電極２１Ａよりも大きいことが好ましく、これにより、多くの電荷を蓄積することができる。
【００３３】
障壁調整電極２１Ｃは、上記のように読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間に設けられたものであり、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間の領域のポテンシャルバリアを調整するためのものである。障壁調整電極２１Ｃには、例えば、図３に示したように、電圧印加部５０が電気的に接続されており、詳細は後述するが、電圧印加部５０から非電荷蓄積期間には電圧Ｖ８が、電荷蓄積期間には電圧Ｖ９（Ｖ９＜Ｖ８）が印加されるようになっている。これにより、本実施の形態の固体撮像装置１では、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間の領域の電位は電荷蓄積期間よりも大きくなり、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間のポテンシャルバリアが低下する。よって、非電荷蓄積期間中に蓄積電極２１Ｂ上に蓄積される電荷量が制限されるようになり、下部電極２１（具体的には、蓄積電極２１Ｂ）と上部電極２３との間の電位差が保たれるようになる。
【００３４】
下部電極２１は、光透過性を有する導電膜により構成され、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により構成されている。但し、下部電極２１の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ2）系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ4、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ2、ＭｇＩＮ2Ｏ4、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ3等を用いてもよい。
【００３５】
光電変換層２２は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。光電変換層２２は、例えば、それぞれｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する有機半導体材料（ｐ型半導体材料またはｎ型半導体材料）を２種以上含んで構成されている。光電変換層２２は、層内に、このｐ型半導体材料とｎ型半導体材料との接合面（ｐ／ｎ接合面）を有する。ｐ型半導体は、相対的に電子供与体（ドナー）として機能するものであり、ｎ型半導体は、相対的に電子受容体（アクセプタ）として機能するものである。光電変換層２２は、光を吸収した際に生じる励起子が電子と正孔とに分離する場を提供するものであり、具体的には、電子供与体と電子受容体との界面（ｐ／ｎ接合面）において、励起子が電子と正孔とに分離する。
【００３６】
光電変換層２２は、ｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料の他に、所定の波長域の光を光電変換する一方、他の波長域の光を透過させる有機半導体材料（いわゆる色素材料）を含んで構成されていてもよい。光電変換層２２をｐ型半導体材料、ｎ型半導体材料および色素材料の３種類の有機半導体材料を用いて形成する場合には、ｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料は、可視領域（例えば、４５０ｎｍ〜８００ｎｍ）において光透過性を有する材料であることが好ましい。光電変換層２２の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００３７】
光電変換層２２を構成する有機半導体材料としては、例えば、キナクリドン、塩素化ホウ素サブフタロシアニン、ペンタセン、ベンゾチエノベンゾチオフェン、フラーレンおよびそれらの誘導体が挙げられる。光電変換層２２は、上記有機半導体材料を２種以上組み合わせて構成されている。上記有機半導体材料は、その組み合わせによってｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する。
【００３８】
なお、光電変換層２２を構成する有機半導体材料は特に限定されない。上記した有機半導体材料以外には、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペリレン、およびフルオランテンあるいはそれらの誘導体のうちのいずれか１種が好適に用いられる。あるいは、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体やそれらの誘導体を用いてもよい。加えて、金属錯体色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フェニルキサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ロダシアニン系色素、キサンテン系色素、大環状アザアヌレン系色素、アズレン系色素、ナフトキノン、アントラキノン系色素、アントラセンおよびピレン等の縮合多環芳香族および芳香環あるいは複素環化合物が縮合した鎖状化合物、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基を結合鎖として持つキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール等の二つの含窒素複素環、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基により結合したシアニン系類似の色素等を好ましく用いることができる。なお、上記金属錯体色素としては、ジチオール金属錯体系色素、金属フタロシアニン色素、金属ポルフィリン色素、またはルテニウム錯体色素が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３９】
光電変換層２２と下部電極２１との間（具体的には、光電変換層２２と絶縁層２７との間）、および光電変換層２２と上部電極２３との間には、他の層が設けられていてもよい。例えば、光電変換層２２の下層、具体的には、絶縁層２７と光電変換層２２との間には、半導体層を設けることが好ましい。その場合、読み出し電極２１Ａは、半導体層を介して光電変換層２２と電気的に接続される。半導体層は、光電変換層２２よりも電荷の移動度が高く、且つ、バンドギャップが大きな材料を用いて構成されていることが好ましい。このような材料としては、例えば、ＩＧＺＯ等の化合物半導体材料、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および縮合複素環化合物等が挙げられる。上記材料によって構成された半導体層を光電変換層２２の下層に設けることにより、電荷蓄積時における電荷の再結合を防止することができ、転送効率を向上させることが可能となる。
【００４０】
この他には、例えば、下部電極２１側から順に、下引き膜、正孔輸送層、電子ブロッキング膜 、光電変換層２２、正孔ブロッキング膜、バッファ膜、電子輸送層および仕事関数調整膜等が積層されていてもよい。
【００４１】
上部電極２３は、下部電極２１と同様に光透過性を有する導電膜により構成されている。上部電極２３は単位画素Ｐ毎に分離されていてもよいし、各単位画素Ｐに共通の電極として形成されていてもよい。上部電極２３の厚みは、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４２】
固定電荷層２４は、正の固定電荷を有する膜でもよいし、負の固定電荷を有する膜でもよい。負の固定電荷を有する膜の材料としては、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン等が挙げられる。また上記以外の材料としては酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化正孔ミウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム、酸化イットリウム、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜等を用いてもよい。
【００４３】
固定電荷層２４は、２種類以上の膜を積層した構成を有していてもよい。それにより、例えば負の固定電荷を有する膜の場合には正孔蓄積層としての機能をさらに高めることが可能である。
【００４４】
誘電体層２５の材料は特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等によって形成されている。
【００４５】
層間絶縁層２６は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
【００４６】
絶縁層２７は、蓄積電極２１Ｂおよび障壁調整電極２１Ｃと光電変換層２２とを電気的に分離するためのものである。絶縁層２７は、下部電極２１を覆うように、例えば、層間絶縁層２６上に設けられている。また、絶縁層２７には、下部電極２１のうち、読み出し電極２１Ａ上に開口２７Ｈが設けられており、この開口２７Ｈを介して、読み出し電極２１Ａと光電変換層２２とが電気的に接続されている。絶縁層２７は、例えば、層間絶縁層２６と同様の材料を用いて形成することができ、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。絶縁層２７の厚みは、例えば、２０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００４７】
保護層２８は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等のうちのいずれかよりなる単層膜、あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。この保護層２８の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜３００００ｎｍである。
【００４８】
半導体基板３０は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成され、所定領域にｐウェル３１を有している。ｐウェル３１の第２面３０Ｂには、上述した転送トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３と、アンプトランジスタＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬ等が設けられている。また、半導体基板３０の周辺部には、ロジック回路等からなる周辺回路（図示せず）が設けられている。
【００４９】
リセットトランジスタＲＳＴ（リセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔ）は、有機光電変換部２０からフローティングディフュージョンＦＤ１に転送された電荷をリセットするものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。具体的には、リセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔは、リセットゲートＧｒｓｔと、チャネル形成領域３６Ａと、ソース／ドレイン領域３６Ｂ，３６Ｃとから構成されている。リセットゲートＧｒｓｔは、リセット線ＲＳＴ１に接続され、リセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔの一方のソース／ドレイン領域３６Ｂは、フローティングディフュージョンＦＤ１を兼ねている。リセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔを構成する他方のソース／ドレイン領域３６Ｃは、電源ＶＤＤに接続されている。
【００５０】
アンプトランジスタＡＭＰは、有機光電変換部２０で生じた電荷量を電圧に変調する変調素子であり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。具体的には、アンプトランジスタＡＭＰは、ゲートＧａｍｐと、チャネル形成領域３５Ａと、ソース／ドレイン領域３５Ｂ，３５Ｃとから構成されている。ゲートＧａｍｐは、下部第１コンタクト４５、接続部４１Ａ、下部第２コンタクト４６および貫通電極３４等を介して、読み出し電極２１ＡおよびリセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔの一方のソース／ドレイン領域３６Ｂ（フローティングディフュージョンＦＤ１）に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域３５Ｂは、リセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔを構成する他方のソース／ドレイン領域３６Ｃと、領域を共有しており、電源ＶＤＤに接続されている。
【００５１】
選択トランジスタＳＥＬ（選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌ）は、ゲートＧｓｅｌと、チャネル形成領域３４Ａと、ソース／ドレイン領域３４Ｂ，３４Ｃとから構成されている。ゲートＧｓｅｌは、選択線ＳＥＬ１に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域３４Ｂは、アンプトランジスタＡＭＰを構成する他方のソース／ドレイン領域３５Ｃと、領域を共有しており、他方のソース／ドレイン領域３４Ｃは、信号線（データ出力線）ＶＳＬ１に接続されている。
【００５２】
無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、それぞれ、半導体基板３０の所定領域にｐｎ接合を有する。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、シリコン基板において光の入射深さに応じて吸収される光の波長が異なることを利用して縦方向に光を分光することを可能としたものである。無機光電変換部３２Ｂは、青色光を選択的に検出して青色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、青色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。無機光電変換部３２Ｒは、赤色光を選択的に検出して赤色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、赤色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。なお、青（Ｂ）は、例えば４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域、赤（Ｒ）は、例えば６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域にそれぞれ対応する色である。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒはそれぞれ、各波長域のうちの一部または全部の波長域の光を検出可能となっていればよい。
【００５３】
無機光電変換部３２Ｂは、例えば、正孔蓄積層となるｐ＋領域と、電子蓄積層となるｎ領域とを含んで構成されている。無機光電変換部３２Ｒは、例えば、正孔蓄積層となるｐ＋領域と、電子蓄積層となるｎ領域とを有する（ｐ−ｎ−ｐの積層構造を有する）。無機光電変換部３２Ｂのｎ領域は、縦型の転送トランジスタＴｒ２に接続されている。無機光電変換部３２Ｂのｐ＋領域は、転送トランジスタＴｒ２に沿って屈曲し、無機光電変換部３２Ｒのｐ＋領域につながっている。
【００５４】
転送トランジスタＴｒ２（転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓ）は、無機光電変換部３２Ｂにおいて発生し、蓄積された、青色に対応する信号電荷（ここでは、電子）を、フローティングディフュージョンＦＤ２に転送するためのものである。無機光電変換部３２Ｂは半導体基板３０の第２面３０Ｂから深い位置に形成されているので、無機光電変換部３２Ｂの転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓは縦型のトランジスタにより構成されていることが好ましい。また、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓは、転送ゲート線ＴＧ２に接続されている。更に、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓのゲートＧｔｒｓ２の近傍の領域３７Ｃには、フローティングディフュージョンＦＤ２が設けられている。無機光電変換部３２Ｂに蓄積された電荷は、ゲートＧｔｒｓ２に沿って形成される転送チャネルを介してフローティングディフュージョンＦＤ２に読み出される。
【００５５】
転送トランジスタＴｒ３（転送トランジスタＴＲ３ｔｒｓ）は、無機光電変換部３２Ｒにおいて発生し、蓄積された赤色に対応する信号電荷（ここでは、電子）を、フローティングディフュージョンＦＤ３に転送するものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。また、転送トランジスタＴＲ３ｔｒｓは、転送ゲート線ＴＧ３に接続されている。更に、転送トランジスタＴＲ３ｔｒｓのゲートＧｔｒｓ３の近傍の領域３８Ｃには、フローティングディフュージョンＦＤ３が設けられている。無機光電変換部３２Ｒに蓄積された電荷は、ゲートＧｔｒｓ３に沿って形成される転送チャネルを介してフローティングディフュージョンＦＤ３に読み出される。
【００５６】
半導体基板３０の第２面３０Ｂ側には、さらに、無機光電変換部３２Ｂの制御部を構成するリセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔと、アンプトランジスタＴＲ２ａｍｐと、選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌが設けられている。また、無機光電変換部３２Ｒの制御部を構成するリセットトランジスタＴＲ３ｒｓｔと、アンプトランジスタＴＲ３ａｍｐおよび選択トランジスタＴＲ３ｓｅｌが設けられている。
【００５７】
リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔは、ゲート、チャネル形成領域およびソース／ドレイン領域から構成されている。リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔのゲートはリセット線ＲＳＴ２に接続され、リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔの一方のソース／ドレイン領域は電源ＶＤＤに接続されている。リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔの他方のソース／ドレイン領域は、フローティングディフュージョンＦＤ２を兼ねている。
【００５８】
アンプトランジスタＴＲ２ａｍｐは、ゲート、チャネル形成領域およびソース／ドレイン領域から構成されている。ゲートは、リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔの他方のソース／ドレイン領域（フローティングディフュージョンＦＤ２）に接続されている。また、アンプトランジスタＴＲ２ａｍｐを構成する一方のソース／ドレイン領域は、リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔを構成する一方のソース／ドレイン領域と領域を共有しており、電源ＶＤＤに接続されている。
【００５９】
選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌは、ゲート、チャネル形成領域およびソース／ドレイン領域から構成されている。ゲートは、選択線ＳＥＬ２に接続されている。また、選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌを構成する一方のソース／ドレイン領域は、アンプトランジスタＴＲ２ａｍｐを構成する他方のソース／ドレイン領域と領域を共有している。選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌを構成する他方のソース／ドレイン領域は、信号線（データ出力線）ＶＳＬ２に接続されている。
【００６０】
リセットトランジスタＴＲ３ｒｓｔは、ゲート、チャネル形成領域およびソース／ドレイン領域から構成されている。リセットトランジスタＴＲ３ｒｓｔのゲートはリセット線ＲＳＴ３に接続され、リセットトランジスタＴＲ３ｒｓｔを構成する一方のソース／ドレイン領域は電源ＶＤＤに接続されている。リセットトランジスタＴＲ３ｒｓｔを構成する他方のソース／ドレイン領域は、フローティングディフュージョンＦＤ３を兼ねている。
【００６１】
アンプトランジスタＴＲ３ａｍｐは、ゲート、チャネル形成領域およびソース／ドレイン領域から構成されている。ゲートは、リセットトランジスタＴＲ３ｒｓｔを構成する他方のソース／ドレイン領域（フローティングディフュージョンＦＤ３）に接続されている。また、アンプトランジスタＴＲ３ａｍｐを構成する一方のソース／ドレイン領域は、リセットトランジスタＴＲ３ｒｓｔを構成する一方のソース／ドレイン領域と領域を共有しており、電源ＶＤＤに接続されている。
【００６２】
選択トランジスタＴＲ３ｓｅｌは、ゲート、チャネル形成領域およびソース／ドレイン領域から構成されている。ゲートは、選択線ＳＥＬ３に接続されている。また、選択トランジスタＴＲ３ｓｅｌを構成する一方のソース／ドレイン領域は、アンプトランジスタＴＲ３ａｍｐを構成する他方のソース／ドレイン領域と、領域を共有している。選択トランジスタＴＲ３ｓｅｌを構成する他方のソース／ドレイン領域は、信号線（データ出力線）ＶＳＬ３に接続されている。
【００６３】
リセット線ＲＳＴ１，ＲＳＴ２，ＲＳＴ３、選択線ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３、転送ゲート線ＴＧ２，ＴＧ３は、それぞれ、駆動回路を構成する垂直駆動回路１１２に接続されている。信号線（データ出力線）ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３は、駆動回路を構成するカラム信号処理回路１１３に接続されている。
【００６４】
下部第１コンタクト４５、下部第２コンタクト４６、上部第１コンタクト２９Ａ、上部第２コンタクト２９Ｂおよび上部第３コンタクト２９Ｃは、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料、または、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料により構成されている。
【００６５】
（１−２．固体撮像装置の製造方法）
本実施の形態の固体撮像装置１は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００６６】
図５〜図９は、固体撮像装置１の製造方法を工程順に表したものである。まず、図５に示したように、半導体基板３０内に、第１の導電型のウェルとして例えばｐウェル３１を形成し、このｐウェル３１内に第２の導電型（例えばｎ型）の無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒを形成する。半導体基板３０の第１面３０Ａ近傍にはｐ＋領域を形成する。
【００６７】
半導体基板３０の第２面３０Ｂには、同じく図５に示したように、例えばフローティングディフュージョンＦＤ１〜ＦＤ３となるｎ＋領域を形成したのち、ゲート絶縁層３３と、転送トランジスタＴｒ２、転送トランジスタＴｒ３、選択トランジスタＳＥＬ、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴの各ゲートを含むゲート配線層４７とを形成する。これにより、転送トランジスタＴｒ２、転送トランジスタＴｒ３、選択トランジスタＳＥＬ、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴを形成する。更に、半導体基板３０の第２面３０Ｂ上に、下部第１コンタクト４５、下部第２コンタクト４６および接続部４１Ａを含む配線層４１〜４３および絶縁層４４からなる多層配線４０を形成する。
【００６８】
半導体基板３０の基体としては、例えば、半導体基板３０と、埋込み酸化膜（図示せず）と、保持基板（図示せず）とを積層したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、図５には図示しないが、半導体基板３０の第１面３０Ａに接合されている。イオン注入後、アニール処理を行う。
【００６９】
次いで、半導体基板３０の第２面３０Ｂ側（多層配線４０側）に支持基板（図示せず）または他の半導体基体等を接合して、上下反転する。続いて、半導体基板３０をＳＯＩ基板の埋込み酸化膜および保持基板から分離し、半導体基板３０の第１面３０Ａを露出させる。以上の工程は、イオン注入およびＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等、通常のＣＭＯＳプロセスで使用されている技術にて行うことが可能である。
【００７０】
次いで、図６に示したように、例えばドライエッチングにより半導体基板３０を第１面３０Ａ側から加工し、例えば環状の開口３４Ｈを形成する。開口３４Ｈの深さは、図６に示したように、半導体基板３０の第１面３０Ａから第２面３０Ｂまで貫通すると共に、例えば、接続部４１Ａまで達するものである。
【００７１】
続いて、半導体基板３０の第１面３０Ａおよび開口３４Ｈの側面に、例えば負の固定電荷層２４を形成する。負の固定電荷層２４として、２種類以上の膜を積層してもよい。それにより、正孔蓄積層としての機能をより高めることが可能となる。負の固定電荷層２４を形成したのち、誘電体層２５を形成する。次に、誘電体層２５上の所定の位置にパッド部３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃを形成したのち、誘電体層２５およびパッド部３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ上に、層間絶縁層２６を形成する。次いで、層間絶縁層２６を成膜したのち、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて層間絶縁層２６の表面を平坦化する。
【００７２】
続いて、図７に示したように、導電膜２１ｂおよびパッド部３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ上に、それぞれ開口２６Ｈ１，２６Ｈ２，２６Ｈ３を形成したのち、この開口２６Ｈ１，２６Ｈ２，２６Ｈ３に、例えばＡｌ等の導電材料を埋め込み、上部第１コンタクト２９Ａ、上部第２コンタクト２９Ｂおよび上部第３コンタクト２９Ｃを形成する。
【００７３】
続いて、図８に示したように、層間絶縁層２６上に導電膜２１ｘを成膜したのち、導電膜２１ｘの所定の位置（例えば、パッド部３９Ａ、パッド部３９Ｂおよびパッド部３９Ｃ上）にフォトレジストＰＲを形成する。その後、エッチングおよびフォトレジストＰＲを除去することで、図９に示した、読み出し電極Ａ、蓄積電極２１Ｂおよび障壁調整電極２１Ｃがパターニングされる。
【００７４】
次いで、層間絶縁層２６および読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよび上部第３コンタクト２９Ｃ上に絶縁層２７を成膜したのち、読み出し電極２１Ａ上に開口２７Ｈを設ける。この後、層間絶縁層２６上に、光電変換層２２、上部電極２３、保護層２８および遮光膜５１を形成する。最後に、平坦化層等の光学部材およびオンチップレンズ５２を配設する。以上により、図１に示した固体撮像装置１が完成する。
【００７５】
なお、上記のように、光電変換層２２の上層または下層に、他の有機層（例えば、電子ブロッキング層等）を形成する場合には、真空工程において連続的に（真空一貫プロセスで）形成することが望ましい。また、光電変換層２２の成膜方法としては、必ずしも真空蒸着法を用いた手法に限らず、他の手法、例えば、スピンコート技術やプリント技術等を用いてもよい。
【００７６】
（１−３．固体撮像装置の制御方法）
固体撮像装置１では、有機光電変換部２０に、オンチップレンズ５２を介して光が入射すると、その光は、有機光電変換部２０、無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒの順に通過し、その通過過程において緑、青、赤の色光毎に光電変換される。
【００７７】
（有機光電変換部２０による緑色信号の取得）
固体撮像装置１へ入射した光のうち、まず、緑色光が、有機光電変換部２０において選択的に検出（吸収）され、光電変換される。
【００７８】
有機光電変換部２０は、貫通電極３４を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとフローティングディフュージョンＦＤ１とに接続されている。よって、有機光電変換部２０で発生した電子−正孔対のうちの電子（信号電荷）が、下部電極２１側から取り出され、貫通電極３４を介して半導体基板３０の第２面３０Ｂ側へ転送され、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積される。これと同時に、アンプトランジスタＡＭＰにより、有機光電変換部２０で生じた電荷量が電圧に変調される。
【００７９】
また、フローティングディフュージョンＦＤ１の隣には、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷は、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットされる。
【００８０】
本実施の形態では、有機光電変換部２０が、貫通電極３４を介して、アンプトランジスタＡＭＰだけでなくフローティングディフュージョンＦＤ１にも接続されているので、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷をリセットトランジスタＲＳＴにより容易にリセットすることが可能となる。
【００８１】
これに対して、貫通電極３４とフローティングディフュージョンＦＤ１とが接続されていない場合には、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷をリセットすることが困難となり、大きな電圧をかけて上部電極２３側へ引き抜くことになる。そのため、光電変換層２２がダメージを受けるおそれがある。また、短時間でのリセットを可能とする構造は暗時ノイズの増大を招き、トレードオフとなるため、この構造は困難である。
【００８２】
図１０は、一般的な固体撮像装置（固体撮像装置１００；例えば、図１２参照）における電荷蓄積部である蓄積電極１２１Ｂに対向する光電変換層１２２と絶縁層１２７との界面の電圧変化の一例を表したものである。固体撮像装置１００では、信号電荷を蓄積する電荷蓄積期間と、信号電荷の蓄積が始まる前の非電荷蓄積期間とを併せて１フレームとし、これを繰り返すことで、例えば図１２に示したような、半導体基板（図示せず、下部電極１２１の下方）の外部に設けられた光電変換層１２２において検出された色光の信号が取得される。
【００８３】
一般的な固体撮像装置１００では、図１０に示したような１フレーム内における電荷蓄積期間が非電荷蓄積期間よりも長い長時間蓄積方式と、図１１に示したような１フレーム内における電荷蓄積期間が非電荷蓄積期間よりも短い短時間蓄積方式がある。一般的な固体撮像装置１００では、絶縁層１２７界面の電圧は、図１０および図１１に示したように、それぞれの電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間の長さに応じて変化する。即ち、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間が長いほど、絶縁層１２７の界面の電圧は大きく変動する。
【００８４】
図１２および図１３は、短時間蓄積方式時の電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間の各地点（Ａ）〜（Ｅ）における下部電極１２１側の各領域の電位を表したものである。
【００８５】
固体撮像装置１００では、非電荷蓄積期間および電荷蓄積期間には、読み出し電極１２１Ａおよび蓄積電極１２１Ｂには、駆動回路からそれぞれ、電圧Ｖ５，Ｖ６（Ｖ５＝Ｖ６）が印加されている。非電荷蓄積期間および電荷蓄積期間に光電変換層１２２に光が入射すると、光電変換層１２２中において光電変換された信号電荷は、蓄積電極１２１Ｂにひきつけられる。このとき、読み出し電極１２１Ａと蓄積電極１２１Ｂとの間の領域および読み出し電極１２１Ａ側とは反対側の領域にはポテンシャルバリアが形成される。これにより、非電荷蓄積期間（Ａ）および電荷蓄積期間（Ｄ）中、図１２（Ａ）および図１３（Ｄ）に示したように、信号電荷（電子）は蓄積電極１２１Ｂに対向する絶縁層１２７の界面に蓄積される。このとき、光電変換量、即ち、絶縁層１２７の界面に蓄積される信号電荷の量に応じて絶縁層１２７の界面の電圧は負の方向（例えば、図１１の縦軸の矢印方向）へ変動する（図１１の（Ａ）期間および（Ｄ）期間）。
【００８６】
非電荷蓄積期間から電荷蓄積期間に切り替わるシャッタ時（図１１の（Ｂ）地点）には、蓄積電極１２１Ｂに印加される電圧を変化させる（例えば、蓄積電極１２１Ｂに電圧Ｖ７を印加する。（Ｖ７＜Ｖ６））。これにより、蓄積電極１２１Ｂに対向する領域の絶縁層１２７の界面の電位は、図１２（Ｂ）に示したように、読み出し電極１２１Ａと蓄積電極１２１Ｂとの間のポテンシャルバリアよりも高くなり、非電荷蓄積期間中に蓄積された信号電荷が読み出し電極１２１Ａおよびこれに接続されたフローティングディフュージョンＦＤ（図示せず）を介して電源電圧に排出される。この後、蓄積電極１２１Ｂには電圧Ｖ６が印加される、図１２（Ｃ）に示したように、蓄積電極１２１Ｂに対向する領域の絶縁層１２７の界面の電位は、読み出し電極１２１Ａと蓄積電極１２１Ｂとの間のポテンシャルバリアよりも低くなる。即ち、図１１に示した（Ｃ）地点のように、蓄積電極１２１Ｂに対向する絶縁層１２７の界面の電圧はリセットされる。
【００８７】
電荷蓄積期間から非電荷蓄積期間に切り替わる読み出し時には、シャッタ時と同様に、蓄積電極１２１Ｂには、例えば、電圧Ｖ７を印加する。これにより、蓄積電極１２１Ｂ上の絶縁層１２７の界面の電位は、図１２（Ｅ）に示したように、読み出し電極１２１Ａと蓄積電極１２１Ｂとの間のポテンシャルバリアよりも高くなり、電荷蓄積期間中に蓄積された信号電荷が読み出し電極１２１ＡからフローティングディフュージョンＦＤ（図示せず）へと転送される。この後、蓄積電極１２１Ｂには電圧Ｖ６が印加され、図１１に示した（Ｅ）地点のように、蓄積電極１２１Ｂに対向する絶縁層１２７の界面の電圧はリセットされる。
【００８８】
短時間蓄積方式では、非電荷蓄積期間が長い分、図１２（Ａ）および図１３（Ｄ）に示したように、電荷蓄積期間よりも蓄積電極１２１Ｂに対向する絶縁層１２７の界面に蓄積される信号電荷の量は多くなる。これに対して、長時間蓄積方式では、電荷蓄積期間（図１３（Ｄ））よりも絶縁層１２７の蓄積電極１２１Ｂに対応する界面に蓄積される信号電荷の量は少なくなる。
【００８９】
ところで、絶縁層１２７および光電変換層１２２を間に下部電極１２１と対向配置される上部電極１２３には、常時一定の電圧が印加されている。そのため、絶縁層１２７の界面の電圧が変動すると、光電変換層１２２に印加される電圧が変動することになる。例えば、光電変換層１２２への光入射がない暗時においては、光電変換は起こらないため絶縁層１２７の界面の電圧は変動しない。そのため、光電変換層１２２には大きな電圧（電位差）が印加された状態となる。
【００９０】
これに対して、光電変換層１２２への光入射がある場合においては、入射光量が多いほど、また、電荷が蓄積される時間が長いほど光電変換層１２２に印加される電圧は小さくなる。
【００９１】
図１４Ａは、固体撮像装置１００における電荷蓄積量が少ない場合の光電変換層に印加される電位差および信号電荷の移動を表したものである。図１４Ｂは、固体撮像装置１００における電荷蓄積量が多い場合の光電変換層に印加される電位差および信号電荷の移動を表したものである。入射光量が少ない場合には、光電変換層１２２における電荷蓄積量は少ない。このため、図１４Ａに示したように、光電変換層１２２に印加される電界は大きく、信号電荷である電子は上部電極１２３側から絶縁層１２７の界面へ素早く移動する。よって、光電変換層１２２中の電荷量は少なくなる。一方、入射光量が多い場合には、光電変換層１２２における電荷蓄積量は多くなる。このため、図１４Ｂに示したように、光電変換層１２２に印加される電界は小さくなり、例えばシャッタ時等のリセット動作時に光電変換層１２２中の信号電荷を排出しきれずに次フレームまで残ることなる。これがノイズ信号となって残像が発生する。この問題は、短時間蓄積方式のときに特に顕著になる。
【００９２】
図１５は、本実施の形態における電荷蓄積部である蓄積電極２１Ｂに対向する絶縁層２７の界面の電圧変化を表したものである。図１６および図１７は、図１５に示した電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間の各地点（Ａ）〜（Ｅ）における下部電極２１側の各領域の電位を表したものである。本実施の形態の固体撮像装置１では、上述したように、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間に障壁調整電極２１Ｃを設け、さらに、障壁調整電極２１Ｃに印加される電圧を可変に制御する電圧印加部５０を設けるようにした。
【００９３】
固体撮像装置１では、上記一般的な固体撮像装置１００と同様に、光電変換層１２２に光が入射している場合には、非電荷蓄積期間および電荷蓄積期間の両方において、光電変換層２２中で光電変換された信号電荷が蓄積電極２１Ｂに対向する絶縁層２７の界面に蓄積される。このとき、本実施の形態では、電圧印加部５０から障壁調整電極２１Ｃに、非電荷蓄積期間中には電圧Ｖ８が、電荷蓄積期間中には電圧Ｖ９が印加される。ここで、電圧Ｖ８，Ｖ９は、Ｖ９＜Ｖ８とする。これにより、非電荷蓄積期間中における読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間の光電変換層２２には、電荷蓄積期間中よりも大きな電位差が印加される。即ち、非電荷蓄積期間中における読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間のポテンシャルバリアは、図１６（Ａ）および図１７（Ｄ）に示したように、電荷蓄積期間中における読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間のポテンシャルバリアよりも低くなる。よって、蓄積電極２１Ｂ上の絶縁層２７の界面に一定量を超えて蓄積された信号電荷は、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間のポテンシャルバリアを超えて、読み出し電極２１Ａおよびこれに接続されたフローティングディフュージョンＦＤ１を介して電源電圧に排出されるようになる。即ち、一定量を超えた信号電荷は、積極的にオーバーフローするようになる。
【００９４】
非電荷蓄積期間から電荷蓄積期間に切り替わるシャッタ時（図１５（Ｂ）地点および図１６（Ｂ））、リセット時（図１５（Ｃ）地点および図１６（Ｃ））および電荷蓄積期間から非電荷蓄積期間に切り替わる読み出し時（図１５（Ｅ）地点および図１６（Ｅ））には、上述した固体撮像装置１００と同様の動作が行われる。
【００９５】
これにより、固体撮像装置１における非電荷蓄積期間中の蓄積電極２１Ｂに対向する絶縁層２７の界面の電圧は、例えば図１５の（Ａ）期間に示したように、所定の値まで低下したのち、それ以降はシャッタ時まで所定の値を維持するようになる。即ち、本実施の形態の固体撮像装置１では、長時間蓄積方式および短時間蓄積方式にかかわらず、非電荷蓄積期間中に蓄積される信号電荷の量を一定量以下に保つことが可能となり、非電荷蓄積期間中における下部電極２１と上部電極２３との間の光電変換層２２の電位差を保持することが可能となる。
【００９６】
（１−３．作用・効果）
前述したように、半導体基板の外部に光電変換膜を有する固体撮像装置では、半導体基板内に形成されたフローティングディフュージョンＦＤ内に電荷を蓄積することが一般的であるが、その場合、残像の発生の原因の１つであるＦＤのリセット動作によって生じるｋＣＴノイズを除去することは困難であった。
【００９７】
これに対して、例えば、半導体基板内に縦方向に積層された接続部、電位障壁層および電荷蓄積層からなる縦型転送路を設けることで、光電変換部で生成された信号電荷を縦方向にオーバーフローさせてｋＴＣノイズが低減される固体撮像装置が開発されている。この他、例えば図１２等に示したような、光電変換層１２２を間に対向配置された一対の電極１２１，１２３の一方の電極（図１２では、下部電極１２１）を独立した２つの電極（読み出し電極１２１Ａおよび蓄積電極１２１Ｂ）から構成し、蓄積電極１２１Ｂ上に設けられた絶縁層１２７の界面に光電変換によって発生した信号電荷を蓄積し、これをフローティングディフュージョンＦＤに接続された読み出し電極１２１Ａへと転送することで、信号電荷の読み出しを行う固体撮像装置１００が提案されている。この固体撮像装置１００では、光電変換層１２２中での信号電荷の蓄積が可能であるため、フローティングディフュージョンＦＤへの信号電荷の読み出し前後のフローティングディフュージョンＦＤの電圧の読み出し前後の差分を出力信号とする相関二重サンプリングが可能となる。これにより、ｋＴＣノイズを除去することが可能となる。また、この固体撮像装置１００では、フレームレートの向上や低コスト化も容易になると考えられている。
【００９８】
しかしながら、上記のような固体撮像装置１００では、上述したように、入射光量が多いほど、また、電荷が蓄積される期間が長いほど光電変換層１２２に印加される電圧は小さくなり、リセット動作時に光電変換層１２２中に蓄積された信号電荷を排出しきれずに残像特性が悪化するという虞がある。このため、半導体基板の外部に光電変換膜を有する固体撮像装置では、残像特性の改善が望まれている。
【００９９】
これに対して、本実施の形態の固体撮像装置１では、下部電極２１を構成する読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間に障壁調整電極２１Ｃを設けると共に、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において、障壁調整電極２１Ｃに互いに異なる電圧を印加可能な電圧印加部５０を設けるようにした。これにより、非電荷蓄積期間において障壁調整電極２１Ｃに電荷蓄積期間よりも大きな電圧を印加することにより、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間のポテンシャルバリアの高さを小さくすることが可能となる。よって、非電荷蓄積期間中に蓄積される信号電荷を積極的に読み出し電極２１Ａおよびこれに接続されたフローティングディフュージョンＦＤ１を介して電源電圧に排出できるようになり、非電荷蓄積期間中における光電変換層２２の電位差を保持することが可能となる。
【０１００】
以上、本実施の形態では、下部電極２１を構成する読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間に障壁調整電極２１Ｃを設けると共に、電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において、障壁調整電極２１Ｃに互いに異なる電圧を個別に印加可能な電圧印加部５０を設け、例えば、非電荷蓄積期間において障壁調整電極２１Ｃに電荷蓄積期間よりも大きな電圧を印加するようにした。これにより、非電荷蓄積期間中に蓄積される信号電荷は積極的に排出されるようになり、非電荷蓄積期間中における光電変換層２２の電位差が保持される。よって、残像特性を改善することが可能となる。
【０１０１】
次に、上記第１の実施の形態の変形例および本開示の第２〜第７の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態の固体撮像装置１に対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０２】
＜２．変形例＞
図１８は、本開示の変形例に係る固体撮像装置（固体撮像装置２）の要部の断面構成を模式的に表したものである。図１９は、図１８に示した固体撮像装置２の下部電極の平面構成の一例を隣り合う単位画素Ｐの下部電極と共に模式的に表したものである。固体撮像装置２は、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置およびこれを備えた電子機器を構成するものである。
【０１０３】
本変形例の固体撮像装置２は、下部電極６１として、読み出し電極６１Ａおよび蓄積電極６１Ｂの他に、例えば、蓄積電極６１Ｂを間に、読み出し電極６１Ａとは反対側に、非電荷蓄積期間中に蓄積された信号電荷を排出する排出電極６１Ｄが設けられている点が上記第１の実施の形態における固体撮像装置１とは異なる。本変形例では、蓄積電極６１Ｂと排出電極６１Ｄとの間に障壁調整電極６１Ｃ（第１の障壁調整電極）が設けられた構成を有する。
【０１０４】
このように、非電荷蓄積期間中に蓄積された信号電荷を排出する電極は、上記第１の実施の形態のように読み出し電極６１Ａが兼ねていてもよいし、本変形例のように、排出専用の排出電極６１Ｄを設けるようにしてもよい。本変形例のように排出電極６１Ｄを設ける場合には、障壁調整電極６１Ｃは、蓄積電極６１Ｂと排出電極６１Ｄとの間に設ける。これにより、上記第１の実施の形態と同様に残像特性を改善することが可能となる。
【０１０５】
＜３．第２の実施の形態＞
図２０は、本開示の第２の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置３）の要部の断面構成を模式的に表したものである。固体撮像装置３は、上記第１の実施の形態等と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置およびこれを備えた電子機器を構成するものである。本実施の形態の固体撮像装置３は、排出電極を兼ねる読み出し電極７１Ａに隣接する、蓄積電極７１Ｂとは反対側の位置に、障壁調整電極７１Ｅ（第２の障壁調整電極）を設けたものである。
【０１０６】
障壁調整電極７１Ｅは、上記のように、読み出し電極７１Ａに隣接して設けられたものであり、具体的には、読み出し電極７１Ａを挟んで蓄積電極７１Ｂとは反対側の位置に設けられたものである。障壁調整電極７１Ｅには、上記障壁調整電極２１Ｃ，６１Ｃと同様に、電圧印加部５０が接続されている。本実施の形態では、例えば、非電荷蓄積期間開始時に電圧印加部５０から障壁調整電極７１Ｅに高電圧（例えば、Ｖｅ≧Ｖｂ≧Ｖａ）を印加する。これにより、非電荷蓄積期間中の読み出し電極７１Ａに印加される電圧および読み出し電極７１Ａと蓄積電極７１Ｂとの間の電位は、容量性カップリングによって大きくなり、読み出し電極７１Ａと蓄積電極７１Ｂとの間のポテンシャルバリアが低下する。よって、例えば、非電荷蓄積期間に蓄積される信号電荷が積極的に排出されるようになり、非電荷蓄積期間中における上部電極７３と蓄積電極７１Ｂとの間の電位差が保持される。
【０１０７】
以上のように、蓄積電極７１Ｂとは反対側の読み出し電極７１Ａに隣接する位置に障壁調整電極７１Ｅを設け、この障壁調整電極７１Ｅに、例えば、非電荷蓄積期間開始時に電圧印加部５０から高電圧を印加するようにした。これにより、容量性カップリングによって読み出し電極７１Ａと蓄積電極７１Ｂとの間のポテンシャルバリアが低下し、非電荷蓄積期間に蓄積される信号電荷が積極的に排出されるようになる。即ち、上記第１の実施の形態と同様に残像特性を改善することが可能となる。
【０１０８】
なお、上記変形例における固体撮像装置２のように、別途排出電極が設けられている場合には、本実施の形態の障壁調整電極７１Ｅは、蓄積電極７１Ｂとは反対側の排出電極に隣接する位置に設けることが好ましい。これにより、本実施の形態の固体撮像装置３と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１０９】
＜４．第３の実施の形態＞
図２１は、本開示の第３の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置４）の要部の断面構成を模式的に表したものである。固体撮像装置４は、上記第１の実施の形態等と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置およびこれを備えた電子機器を構成するものである。本実施の形態の固体撮像装置４は、例えば、電荷蓄積期間後の読み出し時に、非電荷蓄積期間後のシャッタ時よりも大きなリセット電圧を読み出し電極８１Ａに印加するようにしたものである。
【０１１０】
図２２（Ａ）は、電荷蓄積期間における下部電極８１側の各領域の電位を表したものである。図２２（Ｂ）は、非電荷蓄積期間における下部電極８１側の各領域の電位を表したものである。本実施の形態では、上記のように、例えば、電荷蓄積期間後の読み出し時に、非電荷蓄積期間後のシャッタ時よりも大きなリセット電圧を読み出し電極８１Ａに印加する。これにより、読み出し電極８１Ａの電位が大きくなり、その容量性カップリングによって読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとの間の絶縁層８７の界面の電位が大きくなる。よって、図２２（Ｂ）に示したように、読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとの間のポテンシャルバリアが低下し、非電荷蓄積期間に蓄積される信号電荷が積極的に排出されるようになる。これにより、非電荷蓄積期間中における上部電極８３と蓄積電極８１Ｂとの間の電位差が保持される。
【０１１１】
以上のように、例えば、電荷蓄積期間後の読み出し時に、非電荷蓄積期間後のシャッタ時よりも大きなリセット電圧を読み出し電極８１Ａに印加することで、容量性カップリングによって読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとの間の絶縁層８７の界面の電位が大きくなる。即ち、読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとの間のポテンシャルバリアが低下し、非電荷蓄積期間に蓄積される信号電荷が積極的に排出されるようになる。即ち、上記第１の実施の形態と同様に残像特性を改善することが可能となる。
【０１１２】
＜５．第４の実施の形態＞
図２３は、本開示の第４の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置５）の要部の断面構成を模式的に表したものである。固体撮像装置５は、上記第１の実施の形態等と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置およびこれを備えた電子機器を構成するものである。本実施の形態の固体撮像装置５は、例えば、非電荷蓄積期間中に上部電極８３に電荷蓄積期間中よりも小さな電圧を印加するようにしたものである。
【０１１３】
図２４は、本実施の形態の固体撮像装置５の非電荷蓄積期間中における下部電極（蓄積電極８１Ｂ）と上部電極８３との間の光電変換層８２の電位差および信号電荷の移動を説明する図である。図２４では、非電荷蓄積期間中における光電変換層８２に印加される電圧（電位差）および信号電荷の移動（Ａ）と共に、比較例として、図１４Ｂに示した固体撮像装置１００における電荷蓄積量が多い場合の光電変換層に印加される電位差および信号電荷の移動（Ｂ）を記載している。本実施の形態では、非電荷蓄積期間中に上部電極８３に電荷蓄積期間中よりも小さな電圧を印加することで、図２４（Ａ）に示したように、上部電極８３と蓄積電極８１Ｂとの電位差は、固体撮像装置１００の上部電極１２３と蓄積電極１２１Ｂとの電位差と比較して大きくなる。これにより、非電荷蓄積期間中における上部電極８３と蓄積電極８１Ｂとの間には大きな電圧が印加されることとなり、光電変換によって生じた信号電荷の上部電極８３側から絶縁層８７の界面への移動速度が速くなる。また、非電荷蓄積期間が長くなっても光電変換層８２に印加される電位差が小さくなりにくくなるため、例えば、非電荷蓄積期間後のシャッタ時に光電変換層１２２中の信号電荷が残存しにくくなる。
【０１１４】
以上のように、例えば、非電荷蓄積期間中に上部電極８３に電荷蓄積期間中よりも小さな電圧を印加することで、非電荷蓄積期間中における光電変換によって生じた信号電荷の上部電極８３側から絶縁層８７の界面への移動速度が速くなる。また、非電荷蓄積期間が長くなっても光電変換層８２に印加される電位差が小さくなりにくくなる。よって、リセット動作（例えば、非電荷蓄積期間後のシャッタ時）における光電変換層１２２中の信号電荷を排出効率が向上し、上記第１の実施の形態と同様に残像特性を改善することが可能となる。
【０１１５】
＜６．第５の実施の形態＞
図２５は、本開示の第５の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置６）の要部の断面構成を模式的に表したものである。図２６は、固体撮像装置６の電荷蓄積部である蓄積電極８２Ｂに対向する絶縁層８７の界面の電圧変化を表したものである。固体撮像装置６は、上記第１の実施の形態等と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置およびこれを備えた電子機器を構成するものである。本実施の形態の固体撮像装置６は、図２６に示したように、非電荷蓄積期間中にリセット動作を複数回行うようにしたものである。
【０１１６】
図２６に示したように、非電荷蓄積期間中にリセット動作を複数回行うことで、蓄積電極８１Ｂに対応する絶縁層８７の界面に蓄積される信号電荷はリセット動作毎に読み出し電極８１Ａおよびこれに接続されたフローティングディフュージョンＦＤ１を介して電源電圧に排出されるようになる（プリシャッタ）。これにより、非電荷蓄積期間における絶縁層８７の界面の電位の低下が低減され、リセット動作時に光電変換層８２中に信号電荷が残りにくくなる。即ち、上記第１の実施の形態と同様に残像特性を改善することが可能となる。
【０１１７】
＜７．第６の実施の形態＞
図２７は、本開示の第６の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置７）の要部の断面構成を模式的に表したものである。固体撮像装置７は、上記第１の実施の形態等と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置およびこれを備えた電子機器を構成するものである。本実施の形態の固体撮像装置７は、例えば、非電荷蓄積期間中にリセットトランジスタＲＳＴ（リセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔ）のゲートＧｒｓｔを常時オン状態にするようにしたものである。
【０１１８】
図２８は、非電荷蓄積期間における下部電極８１側の電位を表したものである。本実施の形態では、上記のように、非電荷蓄積期間中にリセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔのゲートＧｒｓｔを常時オン状態にすることにより、読み出し電極８１Ａおよびこれに接続されているフローティングディフュージョンＦＤ１の電位は、電源電圧に固定される。これにより、読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとの間の絶縁層８７の界面の電位は、フローティングディフュージョンＦＤ１が浮遊状態の場合と比較して、容量性カップリングによって大きくなる。即ち、読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとの間のポテンシャルバリアが低下する。よって、非電荷蓄積期間に蓄積される信号電荷が積極的に排出されるようになり、非電荷蓄積期間中における上部電極８３と蓄積電極８１Ｂとの間の電位差が保持される。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態では、例えば、非電荷蓄積期間中にリセットトランジスタＴｒ１ｒｓｔのゲートＧｒｓｔを常時オン状態にしたので、読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとの間の絶縁層８７の界面の電位が容量性カップリングによって大きく。これにより、読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとの間のポテンシャルバリアが低下し、非電荷蓄積期間に蓄積される信号電荷が積極的に排出されるようになる。即ち、上記第１の実施の形態と同様に残像特性を改善することが可能となる。
【０１２０】
＜８．第７の実施の形態＞
図２９は、本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置８Ａ）の要部の断面構成を模式的に表したものである。固体撮像装置８Ａは、上記第１の実施の形態等と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置およびこれを備えた電子機器を構成するものである。本実施の形態の固体撮像装置８Ａは、例えば、蓄積電極９１Ｂを複数（ここでは２つ）に分割したものである。
【０１２１】
図３０は、下部電極９１側の各領域の電位を表したものである。本実施の形態では、下部電極９１は、それぞれ独立して形成された読み出し電極９１Ａおよび蓄積電極９１Ｂ２を有し、さらに下部電極９１は、例えば蓄積電極９１Ｂ１および蓄積電極９１Ｂ２の２つに分割された構成を有する。蓄積電極９１Ｂ１および蓄積電極９１Ｂ２には、それぞれ異なる電圧が印加されている。具体的には、信号電荷を読み出す読み出し電極９１Ａに隣接する蓄積電極９１Ｂ１には、蓄積電極９１Ｂ２よりも大きな電圧が印加されている。また、読み出し電極９１Ａと蓄積電極９１Ｂ１との間の絶縁層９７には、蓄積電極９１Ｂ２上よりも大きく、且つ、蓄積電極９１Ｂ１上よりも小さいポテンシャル障壁が形成されている。即ち、下部電極９１上の絶縁層９７の界面には、領域Ｂ１＞領域Ａ−Ｂ１＞領域Ｂ２となる電位関係が形成されている。
【０１２２】
例えば、上記第１の実施の形態における固体撮像装置１のように、光電変換によって光電変換層１２内に生じた信号電荷を蓄積電極２１Ｂ上の絶縁層２７の界面において蓄積する場合、フローティングディフュージョンＦＤ１に接続されている読み出し電極２１Ａから遠い領域に蓄積されている信号電荷は、電荷転送時や電荷リセット時に長い距離を移動することになり、転送時間やリセット時間に長い時間を要する。このため、高速駆動が困難になる虞がある。
【０１２３】
これに対して、本実施の形態では、上記のように、蓄積電極を例えば２つに分割し、読み出し電極９１Ａに隣接する蓄積電極９１Ｂ１に、蓄積電極９１Ｂ２よりも大きな電圧を印加することで、蓄積電極９１Ｂ１および蓄積電極９１Ｂ２の絶縁層９７の界面にポテンシャル勾配を形成するようにした。また、読み出し電極９１Ａと蓄積電極９１Ｂ１との間の領域の絶縁層９７の界面には、蓄積電極９１Ｂ２上よりも大きく、且つ、蓄積電極９１Ｂ１上よりも小さいポテンシャルバリアを形成するようにした。これにより、蓄積電極９１Ｂ２上（領域Ｂ２）の光電変換層９２で光電変換された信号電荷は、ポテンシャル勾配によって蓄積電極９１Ｂ１上（領域Ｂ１）に移動し、ここで蓄積されるようになる。よって、上記電位関係を非電荷蓄積期間に形成することで、上記第１の実施の形態と同様に、残像特性を改善することが可能となる。また、上記電位関係を電荷蓄積期間に形成することで、電荷読み出し時における電荷の転送効率を、感度を低下させることなく向上させることが可能となる。
【０１２４】
なお、上記下部電極９１上の各領域の電位関係は、非電荷蓄積期間および電荷蓄積期間の両方で形成してもよいし、あるいは、どちらか一方で形成するようにしてもよい。また、本実施の形態の構成は、信号電荷として電子を用いる場合に限らず、正孔を信号電荷として用いる場合にも適用できる。その場合には、各電極９１Ａ，９１Ｂ１，９１Ｂ２に印加される電圧は正負逆にすればよい。
【０１２５】
更に、本実施の形態の固体撮像装置８Ａは、以下のような構成としてもよい。
【０１２６】
図３１は、本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置８Ｂ）の要部の断面構成を模式的に表したものである。この固体撮像装置８Ｂは、上記変形例において説明した固体撮像装置２と同様に、非電荷蓄積期間中に蓄積された信号電荷を排出する排出電極９１Ｄを形成したものである。即ち、固体撮像装置８Ｂは、下部電極が、読み出し電極９１Ａ、２つの蓄積電極９１Ｂ１，９１Ｂ２および排出電極９１Ｄの４つの電極から構成されたものである。
【０１２７】
図３２は、固体撮像装置８Ｂにおける下部電極９１側の電荷蓄積期間における電位（Ａ）および非電荷蓄積期間における電位（Ｂ）を表したものである。図３２（Ａ）に示したように、電荷蓄積期間では、蓄積電極９１Ｂ１および蓄積電極９１Ｂ２に印加される電圧は、固体撮像装置８Ａと同様に、蓄積電極９１Ｂ２よりも大きな電圧が読み出し電極９１Ａに隣接する蓄積電極９１Ｂ１に印加される。即ち、下部電極９１上の絶縁層９７の界面には、領域Ｂ１＞領域Ａ−Ｂ１＞領域Ｂ２となる電位関係が形成されている。これにより、蓄積電極９１Ｂ１上に信号電荷が蓄積され、読み出し時における信号電荷の転送効率が向上する。
【０１２８】
これに対して、非電荷蓄積期間では、蓄積電極９１Ｂよりも大きな電圧が排出電極９１Ｄに隣接する蓄積電極９１Ｂ２に印加される。また、排出電極９１Ｄと蓄積電極９１Ｂ２との間の絶縁層９７の界面には、蓄積電極９１Ｂ１上よりも大きく、且つ、蓄積電極９１Ｂ２上よりも小さいポテンシャルバリアが形成される。即ち、下部電極９１上の絶縁層９７の界面には、領域Ｂ２＞領域Ｄ−Ｂ２＞領域Ｂ１となる電位関係が形成されている。これにより、非電荷蓄積期間中は蓄積電極９１Ｂ２側に信号電荷が蓄積されるようになり、リセット時における信号電荷の排出効率が向上する。
【０１２９】
図３３は、本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置８Ｃ）の要部の断面構成を模式的に表したものである。この固体撮像装置８Ｃは、蓄積電極９１Ｂを３つに分割したものである。このように、蓄積電極９１Ｂは、３つ以上に分割するようにしてもよい。なお、この固体撮像装置８Ｃでは、蓄積電極９１Ｂ１，９１Ｂ２，９１Ｂ３には、読み出し電極９１Ａに近くなる毎に大きな電圧を印加するようにする。即ち、下部電極９１上の絶縁層９７の界面の電位関係が蓄積電極９１Ｂ１上＞蓄積電極９１Ｂ２上＞蓄積電極９１Ｂ３上となるように電圧を印加することが好ましい。これにより、非電荷蓄積期間では、上記第１の実施の形態と同様に、残像特性を改善することが可能となる。電荷蓄積期間では、電荷読み出し時における電荷の転送効率を、感度を低下させることなく向上させることが可能となる。
【０１３０】
図３４は、本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置８Ｄ）の要部の断面構成を模式的に表したものである。固体撮像装置８Ｄは、読み出し電極９１Ａと蓄積電極９１Ｂ１との間に、障壁調整電極９１Ｃを設けたものであり、上記固体撮像装置１と固体撮像装置８Ａとを組み合わせたものである。図３５は、本開示の第７の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置８Ｅ）の要部の断面構成を模式的に表したものである。固体撮像装置８Ｅは、排出電極９１Ｄと蓄積電極９１Ｂ２との間に、障壁調整電極９１Ｃを設けたものであり、上記固体撮像装置２と固体撮像装置８Ａとを組み合わせたものである。このような構成とし、非蓄積期間中に障壁調整電極９１Ｃに所定の電圧を印加することにより、例えば、非電荷蓄積期間中に蓄積される信号電荷を積極的に排出できるようになり、残像特性をさらに改善することが可能となる。
【０１３１】
＜９．適用例＞
（適用例１）
図３６は、上記実施の形態において説明した固体撮像装置（例えば、固体撮像装置１）の全体構成を表したものである。この固体撮像装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、半導体基板１０上に、撮像エリアとしての画素部１ａを有すると共に、この画素部１ａの周辺領域に、例えば、行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。
【０１３２】
画素部１ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐを有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
【０１３３】
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【０１３４】
列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通して半導体基板１０の外部へ伝送される。
【０１３５】
行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、半導体基板１０上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【０１３６】
システム制御部１３２は、半導体基板１０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、固体撮像装置１の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４等の周辺回路の駆動制御を行う。
【０１３７】
画素領域２１１は、上記画素部１ａに相当し、制御回路２１２には、例えば、上記行走査部１３１およびシステム制御部１３２等が設けられている。ロジック回路２２３には、例えば、上記周辺回路部１３０および水平選択部１３３等が設けられている。
【０１３８】
（適用例２）
上記固体撮像装置１等は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図３７に、その一例として、電子機器９（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器９は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、固体撮像装置１と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、固体撮像装置１およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３と、信号処理部３１２とを有する。
【０１３９】
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の画素部１ａへ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、固体撮像装置１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
【０１４０】
（適用例３）
＜体内情報取得システムへの応用例＞
更に、本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１４１】
図３８は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【０１４２】
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
【０１４３】
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
【０１４４】
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
【０１４５】
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
【０１４６】
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
【０１４７】
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
【０１４８】
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
【０１４９】
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
【０１５０】
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
【０１５１】
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
【０１５２】
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
【０１５３】
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図３８では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
【０１５４】
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
【０１５５】
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
【０１５６】
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
【０１５７】
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
【０１５８】
（適用例４）
＜４．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１５９】
図２１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。
【０１６０】
図２１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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
図４０は、図３９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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
【０１９０】
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。
【０１９１】
（適用例５）
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１９２】
図４１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。
【０１９３】
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４１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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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４１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。
【０２０３】
図４２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０２０４】
図４２では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０２０５】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０２０６】
なお、図４２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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
以上、第１〜第３の実施の形態および変形例１〜６、並びに適用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記第１の実施の形態では、光電変換部として、緑色光を検出する有機光電変換部２０と、青色光，赤色光をそれぞれ検出する無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒとを積層させた構成としたが、本開示内容はこのような構造に限定されるものではない。即ち、有機光電変換部において赤色光あるいは青色光を検出するようにしてもよいし、無機光電変換部において緑色光を検出するようにしてもよい。
【０２１２】
また、上記実施の形態等では、裏面照射型の固体撮像装置１の構成を例に挙げて説明したが、表面照射型の固体撮像装置にも適用可能である。更に、積層型の固体撮像装置（半導体基板上に光電変換層を有するもの）であれば、上記実施の形態等で示した縦方向分光型のものであってもよいし、半導体基板上に、複数色の撮像素子を２次元配列（例えばベイヤー配列）させたものであってもよい。更にまた、例えば、多層配線側にメモリ素子等の他の機能素子が設けられた基板が積層されていてもよい。
【０２１３】
また、これらの有機光電変換部および無機光電変換部の数やその比率も限定されるものではなく、２以上の有機光電変換部を設けてもよいし、有機光電変換部だけで複数色の色信号が得られるようにしてもよい。更に、本開示の固体撮像装置では、上記実施の形態等で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。
【０２１４】
更にまた、本開示の技術は、固体撮像装置だけでなく、例えば太陽電池にも適用することが可能である。
【０２１５】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【０２１６】
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
互いに独立する複数の電極からなる第１電極と、
前記第１電極と対向配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた光電変換層と、
電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方に互いに異なる電圧を印加する電圧印加手段と
を備えた固体撮像装置。
（２）
前記第１電極は、前記複数の電極として電荷読み出し電極、蓄積電極および排出電極を有する、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記第１電極は、さらに、前記排出電極と前記蓄積電極との間に、前記排出電極と前記蓄積電極との間の電圧を調整する第１の障壁調整電極を有する、前記（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記第１電極は、さらに、前記排出電極の前記蓄積電極とは反対側に、前記排出電極と前記蓄積電極との間の電圧を調整する第２の障壁調整電極を有する、前記（２）または（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記非電荷蓄積期間における前記排出電極と前記蓄積電極との間の電圧は、前記電荷蓄積期間における電圧よりも大きい、前記（２）乃至（４）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記非電荷蓄積期間における前記蓄積電極と前記第２電極との間の電位差は、前記電荷蓄積期間における電位差よりも大きい、前記（２）乃至（５）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
前記電荷読み出し電極は、前記排出電極を兼ねている、前記（２）乃至（６）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
前記蓄積電極は複数に分割されており、互いに異なる電圧が印加されている、前記（２）乃至（７）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記第１電極と前記光電変換層との間に絶縁層を有し、
前記電荷読み出し電極および前記排出電極は、前記絶縁層に設けられた開口を介して前記光電変換層と電気的に接続されている、前記（２）乃至（８）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
前記光電変換層と、前記絶縁層との間に半導体層を有し、
前記電荷読み出し電極は、前記半導体層を介して前記光電変換層と電気的に接続されている、前記（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）
前記複数の電極は、それぞれ個別に電圧が印加される、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（１２）
１または複数の前記光電変換層を有する有機光電変換部と、前記有機光電変換部とは異なる波長域の光電変換を行う１または複数の無機光電変換部とが積層されている、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（１３）
前記無機光電変換部は、半導体基板に埋め込み形成され、
前記有機光電変換部は、前記半導体基板の第１面側に形成されている、前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１４）
前記半導体基板の第２面側に多層配線層が形成されている、前記（１３）に記載の固体撮像装置。
（１５）
電圧印加手段を用いて、互いに独立する複数の電極からなる第１電極および光電変換層を間に前記第１電極と対向配置された第２電極の少なくとも一方に、
電荷蓄積期間および非電荷蓄積期間において互いに異なる電圧を印加する
固体撮像装置の制御方法。
（１６）
前記第１電極は、電荷読み出し電極、蓄積電極、排出電極および前記排出電極と前記蓄積電極との間に設けられた第１の障壁調整電極を有し、
前記非電荷蓄積期間において、前記電圧印加手段から前記第１の障壁調整電極に電圧を印加し、前記排出電極と前記蓄積電極との間の電圧を前記電荷蓄積期間よりも大きくする、前記（１５）に記載の固体撮像装置の制御方法。
（１７）
前記電荷蓄積期間後のシャッタ時のリセット電圧を、前記電荷蓄積期間の開始前のシャッタ時のリセット電圧よりも大きくする、前記（１６）に記載の固体撮像装置の制御方法。
（１８）
前記非電荷蓄積期間に、前記電圧印加手段から前記第２電極に電圧を印加し、前記蓄積電極と前記第２電極との間の電位差を、前記電荷蓄積期間よりも大きくする、前記（１６）または（１７）に記載の固体撮像装置の制御方法。
（１９）
前記非電荷蓄積期間に、前記蓄積電極上に蓄積された電荷を複数回に分けて前記排出電極から排出する、前記（１６）乃至（１８）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置の制御方法。
（２０）
前記非電荷蓄積期間に、リセットトランジスタのゲートを常時オン状態にする、前記（１５）乃至（１９）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置の制御方法。
【符号の説明】
【０２１７】
１〜８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ…固体撮像装置、９…電子機器、２０，６０，７０，８０，９０…有機光電変換部、２１，６１，７１，８１，９１…下部電極、２１Ａ…読み出し電極、２１Ｂ…蓄積電極、２１Ｃ…障壁調整電極、２１Ｄ…排出電極、２１Ｅ…障壁調整電極、２２，６２，７２，８２…光電変換層、２３，８３…上部電極、２４…固定電荷層、２５…誘電体層、２６…層間絶縁層、２７…絶縁層、２８…保護層、２９Ａ…上部第1コンタクト、２９Ｂ…上部第２コンタクト、３０…半導体基板、３１…ｐウェル、３２Ｂ，３２Ｒ…無機光電変換部、３３…ゲート絶縁層、３４…貫通電極、３７…ゲート配線層、４０…多層配線、４１，４２，４３…配線層、４４…絶縁層、４５…下部第１コンタクト、４６…下部第２コンタクト、４７…ゲート配線層、５０…電圧印加部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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