WO2021200509A1 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

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晋太郎 平田
富之 湯川
涼介 鈴木
博史 中野
利彦 林
遼太郎 高口
巖 八木
村田　賢一
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Definitions

  • FIG. 26A It is sectional drawing which shows the process following FIG. 26A. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 26B. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 26C. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 26D. It is sectional drawing which shows the other example of the structure of the organic photoelectric conversion part which concerns on the modification 8 of this disclosure. It is sectional drawing which shows the other example of the structure of the organic photoelectric conversion part which concerns on the modification 8 of this disclosure. It is sectional drawing which shows the other example of the structure of the organic photoelectric conversion part which concerns on the modification 8 of this disclosure. It is sectional drawing which shows the other example of the structure of the organic photoelectric conversion part which concerns on the modification 8 of this disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the organic photoelectric conversion unit according to the modified example 10 of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the organic photoelectric conversion unit according to the modified example 10 of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the organic photoelectric conversion unit according to the modified example 10 of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the first semiconductor layer in the pixel portion and the peripheral region when the organic photoelectric conversion portion shown in FIG. 40 is used in the image sensor. It is sectional drawing which shows an example of the structure on the organic photoelectric conversion part in the pixel part and the peripheral area shown in FIG. 44 and the like. It is sectional drawing which shows an example of the structure of the image pickup device which concerns on the modification 12 of this disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing an example of a pixel configuration of an image pickup apparatus having the image pickup device shown in FIG. 48A. It is sectional drawing which shows an example of the structure of the image pickup device which concerns on the modification 13 of this disclosure.
  • Deformation example 13 (another example of an image sensor that disperses using a color filter) 2-14.
  • Modification 14 (an example of an image sensor in which a plurality of organic photoelectric conversion units are laminated) 2-15.
  • Modification 15 (another example of an image sensor in which a plurality of organic photoelectric conversion units are laminated) 2-16.
  • Modification 16 (another example of an image sensor in which a plurality of organic photoelectric conversion units are laminated) 3.
  • the image pickup element 10 is, for example, a so-called vertical spectroscopic type in which one organic photoelectric conversion unit 20 and two inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R are vertically laminated.
  • the organic photoelectric conversion unit 20 is provided on the back surface (first surface 30A) side of the semiconductor substrate 30.
  • the inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R are embedded and formed in the semiconductor substrate 30, and are laminated in the thickness direction of the semiconductor substrate 30.
  • the organic photoelectric conversion unit 20 further has an insulating layer 22 between the lower electrode 21 and the semiconductor layer 23.
  • the insulating layer 22 is provided over the entire surface of the pixel portion 1A, and has an opening 22H on the readout electrode 21A constituting the lower electrode 21, for example.
  • the readout electrode 21A is electrically connected to the semiconductor layer 23 via the opening 22H.
  • the first semiconductor layer 23A is formed from above the insulating layer 22 to the side surface of the opening 22H, and the readout electrode 21A and the second semiconductor layer 23B are directly connected to each other on the bottom surface of the opening 22H. There is.
  • the first semiconductor layer 23A has, for example, an opening 23AH in the opening 22H that exposes the read-out electrode 21A, and the second semiconductor layer 23B directly communicates with the read-out electrode 21A through these openings 22H and 23AH. It is connected.
  • the opening 22H corresponds to a specific example of the "first opening” of the present disclosure
  • the opening 23AH corresponds to a specific example of the "second opening" of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows an example in which the semiconductor layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 are separately formed for each image sensor 10, the semiconductor layer 23, the photoelectric conversion layer 24, and the upper electrode 25 are shown.
  • it may be provided as a continuous layer common to a plurality of image pickup devices 10.
  • an insulating layer 26 and an interlayer insulating layer 27 are laminated between the first surface 30A of the semiconductor substrate 30 and the lower electrode 21.
  • a layer having a fixed charge (fixed charge layer) 26A and a dielectric layer 26B having an insulating property are laminated in this order from the semiconductor substrate 30 side.
  • the organic photoelectric conversion unit 20 is an organic photoelectric conversion element that corresponds to a part or all of a selective wavelength range (for example, 450 nm or more and 650 nm or less), for example, absorbs green light and generates excitons. be.
  • a selective wavelength range for example, 450 nm or more and 650 nm or less
  • the semiconductor layer 23 is for accumulating the electric charge generated in the photoelectric conversion layer 24.
  • the semiconductor layer 23 is provided between the lower electrode 21 and the photoelectric conversion layer 24, and the first semiconductor layer 23A and the second semiconductor layer 23B are laminated in this order from the lower electrode 21 side. It has a laminated structure.
  • the first semiconductor layer 23A is provided on the insulating layer 22 that electrically separates the lower electrode 21 and the semiconductor layer 23, and covers the side surface of the opening 22H provided on the readout electrode 21A to open the opening. It has an opening 23AH in 22H that exposes the readout electrode 21A.
  • the energy level (Ec) at the lowermost end of the conduction band of the first semiconductor layer 23A and the second semiconductor layer 23B can be controlled by, for example, the content of one or both of gallium (Ga) and zinc (Zn).
  • the energy level (Ec1) at the lowermost end of the conduction band of the first semiconductor layer 23A is set to the second semiconductor layer.
  • the thickness of the first semiconductor layer 23A is not particularly specified, but is preferably 1 nm or more and 50 nm or less, for example. This is because, in a thin film region having a thickness of less than 1 nm, electrons pass through the first semiconductor layer 23A due to the tunnel effect. This is because when the thickness is thicker than, for example, 50 nm, the capacitance increases and the saturated charge amount decreases.
  • the thickness of the second semiconductor layer 23B is preferably 5 nm or more, for example. This is because, for example, in a thin film region having a thickness of less than 5 nm, there is an increased concern that electrons will flow back to the photoelectric conversion film during transfer.
  • Examples of the organic material constituting the photoelectric conversion layer 24 include quinacridone derivatives, naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives and fluoranthene derivatives.
  • the photoelectric conversion layer 24 is composed of a combination of two or more of the above organic materials.
  • the organic material functions as a p-type semiconductor or an n-type semiconductor depending on the combination thereof.
  • a cyanine-based dye or the like bonded by a squarylium group and a croconitecmethine group can be used.
  • the metal complex dye include a dithiol metal complex dye, a metal phthalocyanine dye, a metal porphyrin dye, and a ruthenium complex dye. Of these, ruthenium complex dyes are particularly preferable, but are not limited to the above.
  • the dielectric layer 26B is for preventing the reflection of light caused by the difference in refractive index between the semiconductor substrate 30 and the interlayer insulating layer 27.
  • the constituent material of the dielectric layer 26B is preferably a material having a refractive index between the refractive index of the semiconductor substrate 30 and the refractive index of the interlayer insulating layer 27.
  • Examples of the constituent material of the dielectric layer 26B include silicon oxide, TEOS, silicon nitride, silicon oxynitride (SiON) and the like.
  • the reset transistor TR2rst is composed of a gate, a channel forming region, and a source / drain region.
  • the gate of the reset transistor TR2rst is connected to the reset line RST2, and one source / drain region of the reset transistor TR2rst is connected to the power supply line VDD.
  • the other source / drain region of the reset transistor TR2rst also serves as a floating diffusion FD2.
  • the selection transistor TR2sel is composed of a gate, a channel forming region, and a source / drain region.
  • the gate is connected to the selection line SEL2.
  • One source / drain region constituting the selection transistor TR2sel shares an region with the other source / drain region constituting the amplifier transistor TR2amp.
  • the other source / drain region constituting the selection transistor TR2sel is connected to the signal line (data output line) VSL2.
  • FIG. 7 to 12 show the manufacturing method of the image sensor 10 in the order of processes.
  • a p-well 31 is formed in the semiconductor substrate 30, and for example, n-type inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R are formed in the p-well 31.
  • a p + region is formed in the vicinity of the first surface 30A of the semiconductor substrate 30.
  • the organic photoelectric conversion unit 20 is connected to the gate Gamp of the amplifier transistor TR1amp and the floating diffusion FD1 via the through electrode 34. Therefore, the electrons of the excitons generated by the organic photoelectric conversion unit 20 are taken out from the lower electrode 21 side, transferred to the second surface 30S2 side of the semiconductor substrate 30 via the through electrode 34, and accumulated in the floating diffusion FD1. NS.
  • the amplifier transistor TR1amp modulates the amount of charge generated in the organic photoelectric conversion unit 20 into a voltage.
  • the reset gate Grst of the reset transistor TR1rst is arranged next to the floating diffusion FD1. As a result, the electric charge accumulated in the floating diffusion FD1 is reset by the reset transistor TR1rst.
  • the image sensor 10 is reset at a later stage of the storage period. Specifically, at timing t1, the scanning unit changes the voltage of the reset signal RST from a low level to a high level. As a result, in the unit pixel P, the reset transistor TR1rst is turned on, and as a result, the voltage of the floating diffusion FD1 is set to the power supply voltage, and the voltage of the floating diffusion FD1 is reset (reset period).
  • the potential V1 is applied to the read electrode 21A from the drive circuit again, and the potential V2 is applied to the storage electrode 21B.
  • the electric charge generated by the photoelectric conversion is attracted to the storage electrode 21B and accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 24 facing the storage electrode 21B (accumulation period).
  • the inorganic photoelectric conversion unit 32R electrons corresponding to the incident red light are accumulated in the n region of the inorganic photoelectric conversion unit 32R, and the accumulated electrons are transferred to the floating diffusion FD3 by the transfer transistor Tr3.
  • the lower electrode 21 composed of the readout electrode 21A and the storage electrode 21B and the photoelectric conversion layer 24 each have an energy level (Ec) at the lowermost end of a predetermined conduction band.
  • the semiconductor layer 23 composed of the first semiconductor layer 23A and the second semiconductor layer 23B is provided.
  • the first semiconductor layer 23A and the second semiconductor layer 23B are laminated in this order from the lower electrode 21 side, and the first semiconductor layer 23A is from the energy level (Ec2) at the lowermost end of the conduction band of the second semiconductor layer 23B.
  • Ec1 energy level at the bottom of the shallow conduction band.
  • the protective layer 29 is for preventing the desorption of oxygen from the oxide semiconductor material constituting the semiconductor layer 23.
  • the material constituting the protective layer 29 include TiO 2 , titanium silicate (TiSiO), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), TaO x and the like.
  • the thickness of the protective layer 29 is effective if it is, for example, a single atomic layer, and is preferably 0.5 nm or more and 10 nm or less, for example.
  • the high-concentration carrier region 23X is formed in a region in contact with the readout electrode 21A, and has a higher carrier concentration than the other regions, preferably 1E17 or more. This lowers the barrier between the readout electrode 21A and the second semiconductor layer 23b.
  • the openings 22H and 23AH of the insulating layer 22 and the first semiconductor layer 23A on the readout electrode 21A have the same side surfaces. have.
  • FIG. 19 schematically shows a cross-sectional configuration of a main part (organic photoelectric conversion unit 20E) of the image pickup device of the modified example 5 of the present disclosure.
  • a main part organic photoelectric conversion unit 20E
  • FIG. 19 schematically shows a cross-sectional configuration of a main part (organic photoelectric conversion unit 20E) of the image pickup device of the modified example 5 of the present disclosure.
  • the opening 23AH of the first semiconductor layer 23A is provided in the opening 22H of the insulating layer 22
  • the present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. 19, the outside of the opening 22H. It may be provided on the insulating layer 22 of the above.
  • the process margin at the time of manufacturing is widened, and the manufacturing yield can be improved.
  • a voltage can be applied independently to the read electrode 21A, the storage electrode 21B, and the transfer electrode 21C.
  • the potential V5 is applied to the reading electrode 21A
  • the potential V6 is applied to the storage electrode 21B
  • the potential V7 (V5> V6> V7) is applied to the transfer electrode 21C during the transfer period after the completion of the reset operation.
  • the electric charge accumulated above the storage electrode 21B moves from the storage electrode 21B to the transfer electrode 21C and the read-out electrode 21A in this order, and is read out to the floating diffusion FD1.
  • FIG. 21 schematically shows a cross-sectional configuration of a main part (organic photoelectric conversion part 20G) of the image pickup device of the modification 7 of the present disclosure.
  • the organic photoelectric conversion unit 20G of this modification is different from the above embodiment in that the first semiconductor layer 23A is a laminated film (first semiconductor layers 23A1, 23A2).
  • the organic photoelectric conversion unit 20G of this modification is formed as follows, for example.
  • the first semiconductor layer 23A2 is formed on the first semiconductor layer 23A1 on which the resist 71 remains, for example, by using a sputtering method to have a thickness of, for example, 1 nm to 10 nm.
  • the second semiconductor layer 23B is formed by using, for example, a sputtering method.
  • the photoelectric conversion layer 24 and the upper electrode 25 are formed on the second semiconductor layer 23B in the same manner as in the above embodiment.
  • the organic photoelectric conversion unit 20G shown in FIG. 21 is completed.
  • the resist 71 remaining in the layer of the first semiconductor layer 23A or the second semiconductor layer 23B can be confirmed by using, for example, secondary ion mass spectrometry (SIMS).
  • the resist 71 is a resist for exposure of a KrF excimer laser such as a polyhydroxystyrene (PHS) resin containing, for example, a chemically amplified photoacid generator (PAG), ethyl lactate and methoxypropyl acetate (MPA). It contains a lot of carbon.
  • PSG polyhydroxystyrene
  • PAG chemically amplified photoacid generator
  • MPA methoxypropyl acetate
  • the resist 71 contains more carbon in the layer in which the resist 71 remains (for example, the first semiconductor layer 23A) than in other regions. Therefore, the resist 71 can be confirmed as a carbon peak by SIMS.
  • FIG. 30 schematically shows a cross-sectional configuration of a main part (organic photoelectric conversion part 20M) of the image pickup device of the modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 31 schematically shows the overall planar configuration of the image pickup apparatus 1 using the organic photoelectric conversion unit 20. Note that FIG. 30 shows a cross section taken along line II-II shown in FIG. 31.
  • the second semiconductor layer 23B is laminated in this order from the lower electrode 11 side, in which a crystalline layer (crystal layer 23B1) and an amorphous layer (amorphous layer 23B2) are laminated. It is different from the above-described embodiment in that the laminated film is formed.
  • FIG. 32A shows the energy levels of the insulating layer 22, the first semiconductor layer 23A, the second semiconductor layer 23B (crystal layer 23B1 and amorphous layer 23B2), the protective layer 29, and the photoelectric conversion layer 24 laminated on the storage electrode 21B. It represents.
  • FIG. 32B shows the energies of the insulating layer 22, the second semiconductor layer 23B (crystal layer 23B1 and amorphous layer 23B2), the protective layer 29, and the photoelectric conversion layer 24 laminated in the openings 22H and 23AH provided on the readout electrode 21A. It represents the level.
  • the surface of the oxide semiconductor layer may be damaged and deteriorated.
  • a layer made of a material different from each material is inserted between the oxide semiconductor layer and the inorganic oxide film, the number of interfaces between different materials increases, and traps at the interfaces between different materials increase the oxide from the photoelectric conversion layer. Transfer of charge to the semiconductor layer may be hindered.
  • batch processing is performed up to the second semiconductor layer 23B using, for example, dry etching.
  • the resist 72 functions as a mask until the middle of the etching process, but the resist 72 disappears during the etching process, and then the protective layer 51 behaves as a hard mask.
  • the resist 72 remains as a mask up to the photoelectric conversion layer 24 (FIG. 41E), but at the processing stage of the protective layer 29, for example, the resist 72 is etched together with the protective layer 29 and disappears (FIG. 41E). 41F).
  • the protective layer 51 serves as a hard mask and the second semiconductor layer 23B is etched (FIG. 41G).
  • both the semiconductor layer 23 and the protective layer 51 that serves as a hard mask during etching of the semiconductor layer 23 in this configuration are oxides, the protective layer 51 is also etched and damaged when the semiconductor layer 23 is etched. .. This series of steps has low controllability, and the photoelectric conversion layer 24 and the protective layer 51 may be damaged.
  • the film thickness of the inorganic oxide film (protective layer 51) serving as a resist or a hard mask can be considered.
  • thickening the protective layer 51 may cause side effects such as generation of film stress.
  • the generation of film stress causes peeling of the underlying photoelectric conversion layer 24.
  • the total design is changed.
  • the dielectric constant of silicon oxide (for example, SiO 2 ) constituting the insulating layer 22 is about 4, and the dielectric constant of IGZO forming the first semiconductor layer 23A and the second semiconductor layer 23B is about 16.
  • the film thicknesses of SiO 2 and IGZO are 10 nm each and the capacity of SiO 2 is C
  • the capacity of IGZO is 4C.
  • the organic photoelectric conversion unit 60 is composed of, for example, a lower electrode 61, an insulating layer 62, a semiconductor layer 63, a photoelectric conversion layer 64 and an upper electrode 65, and includes a lower electrode 61, an insulating layer 62, a semiconductor layer 63, a photoelectric conversion layer 64 and an upper portion.
  • Each of the electrodes 65 has the same configuration as the organic photoelectric conversion unit 20 in the above embodiment.
  • the inorganic photoelectric conversion unit 32 detects light in a wavelength range different from that of the organic photoelectric conversion unit 60.
  • the light in the visible light region (red light (R), green light (G), and blue light (B)) is provided with each color filter.
  • the organic photoelectric conversion units 20 and 80 and the inorganic photoelectric conversion unit 32 selectively detect light in different wavelength ranges and perform photoelectric conversion.
  • the organic photoelectric conversion unit 20 acquires a green (G) color signal.
  • the organic photoelectric conversion unit 80 acquires a blue (B) color signal.
  • the inorganic photoelectric conversion unit 32 acquires a red (R) color signal.
  • the image sensor 10C can acquire a plurality of types of color signals in one pixel without using a color filter.
  • the readout electrode 71A is electrically connected to the first semiconductor layer 72A via an opening 72H provided in the insulating layer 72.
  • the semiconductor layer 73, the photoelectric conversion layer 74, and the upper electrode 75 are separately formed for each image sensor 10D.
  • the semiconductor layer 73, the photoelectric conversion layer 74, and the upper electrode 75 are provided as a continuous layer common to a plurality of image pickup devices 10D. You may.
  • the through electrode 34X is electrically connected to the readout electrode 21A of the organic photoelectric conversion unit 20 as in the through electrode 34 in the above embodiment, and the organic photoelectric conversion unit 20 is connected to the amplifier via the through electrode 34X. It is connected to the gate Gamp of the transistor AMP and the source / drain region 36B1 of one of the reset transistors RST (reset transistor Tr1rst) that also serves as the floating diffusion FD1.
  • the upper end of the through electrode 34X is connected to the readout electrode 21A via, for example, the pad portion 39A and the upper first contact 39C.
  • a protective layer 98 and an on-chip lens layer 99 having an on-chip lens 99L on the surface are provided on the blue photoelectric conversion unit 90B.
  • a red power storage layer 310R, a green power storage layer 310G, and a blue power storage layer 310B are provided in the semiconductor substrate 30.
  • the light incident on the on-chip lens 99L is photoelectrically converted by the red photoelectric conversion unit 90R, the green photoelectric conversion unit 90G, and the blue photoelectric conversion unit 90B, from the red photoelectric conversion unit 90R to the red storage layer 310R, and from the green photoelectric conversion unit 90G.
  • Signal charges are sent to the green storage layer 310G from the blue photoelectric conversion unit 90B to the blue storage layer 310B, respectively.
  • the signal charge may be either an electron or a hole generated by photoelectric conversion, but the case where the electron is read out as a signal charge will be described below as an example.
  • the semiconductor substrate 30 is composed of, for example, a p-type silicon substrate.
  • the red storage layer 310R, the green storage layer 310G, and the blue storage layer 310B provided on the semiconductor substrate 30 each include an n-type semiconductor region, and the red photoelectric conversion unit 90R and the green photoelectric conversion unit are included in the n-type semiconductor region.
  • the signal charges (electrons) supplied from the 90G and the blue photoelectric conversion unit 90B are accumulated.
  • the n-type semiconductor region of the red storage layer 310R, the green storage layer 310G, and the blue storage layer 310B is formed, for example, by doping the semiconductor substrate 30 with n-type impurities such as phosphorus (P) or arsenic (As). ..
  • the semiconductor substrate 30 may be provided on a support substrate (not shown) made of glass or the like.
  • the insulating layer 92 is, for example, a single-layer film composed of one of silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiON), hafnium oxide (HfO x ), and the like, or among these. It is composed of a laminated film composed of two or more of the above. Further, the insulating layer 92 may be formed by using an organic insulating material. Although not shown, the insulating layer 92 is for connecting the red storage layer 310R and the red photoelectric conversion unit 90R, the green storage layer 310G and the green photoelectric conversion unit 90G, and the blue storage layer 310B and the blue photoelectric conversion unit 90B, respectively. Plugs and electrodes are provided.
  • the lower electrodes 91R, 91G, 91B are made of, for example, a conductive material having light transmission, for example, ITO.
  • a tin oxide (SnO 2 ) -based material to which a dopant is added or a zinc oxide-based material obtained by adding a dopant to zinc oxide (ZnO) may be used.
  • the zinc oxide-based material include aluminum zinc oxide (AZO) to which aluminum (Al) is added as a dopant, gallium zinc oxide (GZO) to which gallium (Ga) is added, and indium zinc to which indium (In) is added.
  • Oxide (IZO) can be mentioned.
  • the addition to, IGZO, ITZO, CuI, InSbO 4, ZnMgO, CuInO 2, MgIN 2 O 4, CdO may be used ZnSnO 3, and the like.
  • the organic photoelectric conversion unit 90R the first semiconductor layer 93RA, the second semiconductor layer 93RB, the photoelectric conversion layer 94R, and the upper electrode 95R are laminated in this order from the lower electrode 91R side.
  • the first semiconductor layers 93RA, 93GA, 93BA and the second semiconductor layers 93RB, 93GB, 93BB have the same configurations as the first semiconductor layer 23A and the second semiconductor layer 23B, respectively.
  • the photoelectric conversion layers 94R, 94G, and 94B convert light energy into electrical energy, and each absorbs light in a selective wavelength range, performs photoelectric conversion, and transmits light in another wavelength range.
  • the light in the selective wavelength range is, for example, light in a wavelength range of 620 nm or more and less than 750 nm in the photoelectric conversion layer 94R.
  • the photoelectric conversion layer 94G for example, the light has a wavelength range of 495 nm or more and less than 620 nm.
  • the photoelectric conversion layer 94B is, for example, light having a wavelength range of 400 nm or more and less than 495 nm.
  • the upper electrodes 95R, 95G, 95B are made of a conductive material having light transmission, for example, ITO.
  • the upper electrodes 95R, 95G, and 95B may be made of a conductive material such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), and aluminum (Al).
  • the image pickup device 10E of the present modification has a configuration in which three organic photoelectric conversion units (red photoelectric conversion unit 90R, green photoelectric conversion unit 90G, and blue photoelectric conversion unit 90B) are laminated, and each organic photoelectric conversion unit is used.
  • the parts 90R, 90G, 90B similarly to the organic photoelectric conversion part 20 in the above embodiment, between the lower electrodes 91R, 91G, 91B and the photoelectric conversion layers 94R, 94G, 94B, Ec1> Ec2, respectively.
  • FIG. 53 shows the overall configuration of an image pickup device (imaging device 1) using the image pickup device (for example, the image pickup device 10) of the present disclosure for each pixel.
  • the image pickup apparatus 1 is a CMOS image sensor, and has a pixel portion 1A as an imaging area on a semiconductor substrate 30, and in a peripheral region of the pixel portion 1A, for example, a row scanning unit 131, a horizontal selection unit 133, and the like. It has a peripheral circuit unit 130 including a row scanning unit 134 and a system control unit 132.
  • the row scanning unit 131 is a pixel driving unit that is composed of a shift register, an address decoder, and the like, and drives each unit pixel P of the pixel unit 1A, for example, in row units.
  • the signal output from each unit pixel P of the pixel row selected and scanned by the row scanning unit 131 is supplied to the horizontal selection unit 133 through each of the vertical signal lines Lsig.
  • the horizontal selection unit 133 is composed of an amplifier, a horizontal selection switch, and the like provided for each vertical signal line Lsig.
  • the circuit portion including the row scanning unit 131, the horizontal selection unit 133, the column scanning unit 134, and the horizontal signal line 135 may be formed directly on the semiconductor substrate 30, or may be arranged on the external control IC. It may be. Further, those circuit portions may be formed on another substrate connected by a cable or the like.
  • the system control unit 132 receives a clock given from the outside of the semiconductor substrate 30, data for instructing an operation mode, and the like, and outputs data such as internal information of the image pickup apparatus 1.
  • the system control unit 132 further has a timing generator that generates various timing signals, and the row scanning unit 131, the horizontal selection unit 133, the column scanning unit 134, and the like based on the various timing signals generated by the timing generator. Controls the drive of peripheral circuits.
  • the optical system 210 guides the image light (incident light) from the subject to the pixel portion 1A of the image pickup apparatus 1.
  • the optical system 210 may be composed of a plurality of optical lenses.
  • the shutter device 211 controls the light irradiation period and the light blocking period for the image pickup device 1.
  • the drive unit 213 controls the transfer operation of the image pickup device 1 and the shutter operation of the shutter device 211.
  • the signal processing unit 212 performs various signal processing on the signal output from the image pickup apparatus 1.
  • the video signal Dout after signal processing is stored in a storage medium such as a memory, or is output to a monitor or the like.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the techniques according to the present disclosure may be applied to endoscopic surgery systems.
  • the internal information acquisition system 10001 is composed of a capsule endoscope 10100 and an external control device 10200.
  • the capsule endoscope 10100 is swallowed by the patient at the time of examination.
  • the capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside an organ such as the stomach or intestine by peristaltic movement or the like until it is naturally excreted from the patient, and inside the organ.
  • Images (hereinafter, also referred to as internal organ images) are sequentially imaged at predetermined intervals, and information about the internal organ images is sequentially wirelessly transmitted to an external control device 10200 outside the body.
  • the external control device 10200 comprehensively controls the operation of the internal information acquisition system 10001. Further, the external control device 10200 receives information about the internal image transmitted from the capsule endoscope 10100, and based on the information about the received internal image, the internal image is displayed on a display device (not shown). Generate image data to display.
  • the internal information acquisition system 10001 in this way, it is possible to obtain an internal image of the inside of the patient at any time from the time when the capsule endoscope 10100 is swallowed until it is discharged.
  • the image processing unit 10113 is composed of processors such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112.
  • the image processing unit 10113 provides the signal-processed image signal to the wireless communication unit 10114 as RAW data.
  • the wireless communication unit 10114 performs predetermined processing such as modulation processing on the image signal that has been signal-processed by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control device 10200 via the antenna 10114A. Further, the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A. The wireless communication unit 10114 provides the control unit 10117 with a control signal received from the external control device 10200.
  • the power supply unit 10116 is composed of a secondary battery and stores the electric power generated by the power supply unit 10115.
  • FIG. 55 in order to avoid complication of the drawing, the illustration of the arrow or the like indicating the power supply destination from the power supply unit 10116 is omitted, but the power stored in the power supply unit 10116 is the light source unit 10111. , Is supplied to the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the control unit 10117, and can be used to drive these.
  • the above is an example of an in-vivo information acquisition system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging unit 10112 among the configurations described above. This improves the detection accuracy.
  • An optical system and an image pickup element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the image pickup element by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the image sensor, 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 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 emission 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 emission diode)
  • 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 image processing unit 11412 performs various image processing on the image signal which is the RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the communication is performed by wire using the transmission cable 11400, but the communication between the camera head 11102 and the CCU11201 may be performed wirelessly.
  • the above is an example of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402 among the configurations described above. By applying the technique according to the present disclosure to the imaging unit 11402, the detection accuracy is improved.
  • the technique according to the present disclosure may be applied to other, for example, a microscopic surgery system.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure includes any type of movement such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, robots, construction machines, agricultural machines (tractors), and the like. It may be realized as a device mounted on the body.
  • FIG. 58 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 technique 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 outside 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 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 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. 59 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging 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 imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior is mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • 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 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). By obtaining can. Further, the microcomputer 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 coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric 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. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that can be seen by 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 is used 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 a pattern matching process 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 organic photoelectric conversion unit 20 that detects green light and the inorganic photoelectric conversion units 32B and 32R that detect blue light and red light are laminated as an image sensor.
  • the contents of the present disclosure are not limited to such a structure.
  • the organic photoelectric conversion unit may detect red light or blue light, or the inorganic photoelectric conversion unit may detect green light.
  • a plurality of electrodes constituting the lower electrode 21 two electrodes, a readout electrode 21A and a storage electrode 21B, or a readout electrode 21A, a storage electrode 21B, a transfer electrode 21C, a readout electrode 21A, and a storage electrode 21A are stored.
  • a discharge electrode four or more electrodes such as a discharge electrode may be provided in addition to this.
  • the image pickup device described. (15) The image pickup device according to any one of (1) to (14), wherein both the first layer and the second layer have amorphous properties. (16) The image pickup device according to any one of (1) to (14), wherein one of the first layer and the second layer has a crystalline property and the other has an amorphous property. .. (17) The second layer is any one of the above (2) to (16), which has a layer in the second layer containing more carbon than other regions in the second layer. The image sensor according to. (18) The image pickup according to (17) above, wherein the second layer covers the side surface and the bottom surface of the first opening, and the carbon-rich layer is provided outside the first opening in the layer. element.
  • the image pickup device according to one.
  • the image pickup device according to any one of (1) to (26), wherein the second layer has a thickness of 1 nm or more and 50 nm or less.
  • the image pickup device according to any one of (1) to (27), further comprising a fourth electrode between the first electrode and the second electrode.
  • the image pickup device according to (28), wherein the fourth electrode is provided below the first electrode and the second electrode.
  • the first layer has a laminated structure of a layer having crystallinity and a layer having amorphousness.
  • the image pickup device according to (36) or (37), wherein the end portion of the second layer and the second opening have a round shape in a plan view.
  • the invention according to any one of (1) to (38), further comprising a fifth electrode to which a fixed potential is applied around the first electrode and the second electrode in a plan view.
  • Image sensor (40) The image pickup device according to (39), wherein the first layer is formed above the fifth electrode without interposing the second layer. (41) The first electrode and the second electrode are arranged on the side opposite to the light incident surface with respect to the photoelectric conversion layer, according to any one of (1) to (40). Image sensor. (42) The image pickup device according to any one of (1) to (41), wherein a voltage is individually applied to the first electrode and the second electrode.
  • the image sensor is The first electrode and the second electrode arranged in parallel, The first electrode and the third electrode arranged to face the second electrode, A photoelectric conversion layer provided between the first electrode and the second electrode and the third electrode, and At the lowermost end of the conduction band, which is provided between the first electrode and the second electrode and the photoelectric conversion layer and is shallower than the energy level at the lowermost end of the conduction band of the first layer and the first layer.
  • An image pickup apparatus having a second layer having an energy level and a semiconductor layer laminated in order from the photoelectric conversion layer side.

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Abstract

本開示の一実施形態の撮像素子は、並列配置されてなる第１の電極および第２の電極と、第１の電極および第２の電極と対向配置された第３の電極と、第１の電極および第２の電極と第３の電極との間に設けられた光電変換層と、第１電極および第２の電極と光電変換層との間に設けられ、第１の層および第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第２の層とが、光電変換層側から順に積層された半導体層とを備える。

Description

撮像素子および撮像装置
　本開示は、例えば有機材料を用いた撮像素子およびこれを備えた撮像装置に関する。
　例えば、特許文献１では、第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる光電変換部において、第１電極と光電変換層との間に、インジウム－ガリウム－亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ）からなる複合酸化物層を設けることで光応答性の改善を図った撮像素子が開示されている。
国際公開第２０１９／０３５２５２号
　ところで、撮像装置では、ノイズの低減が求められている。
　ノイズを低減することが可能な撮像素子および撮像装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態の撮像素子は、並列配置されてなる第１の電極および第２の電極と、第１の電極および第２の電極と対向配置された第３の電極と、第１の電極および第２の電極と第３の電極との間に設けられた光電変換層と、第１電極および第２の電極と光電変換層との間に設けられ、第１の層および第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第２の層とが、光電変換層側から順に積層された半導体層とを備えたものである。
　本開示の一実施形態の撮像装置は、複数の画素毎に、１または複数の上記本開示の一実施形態の撮像素子を備えたものである。
　本開示の一実施形態の撮像素子および一実施形態の撮像装置では、並列配置されてなる第１の電極および第２の電極と、光電変換層との間に、光電変換層側に設けられた第１の層と、第１の電極および第２の電極側に設けられると共に、第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第２の層とが積層された半導体層を設けるようにした。これにより、第２の電極への電荷の輸送特性を改善する。
本開示の一実施の形態に係る撮像素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１に示した撮像素子を有する撮像装置の画素構成の一例を表す平面模式図である。 図１に示した有機光電変換部の構成の一例を表す断面模式図である。 図３に示した有機光電変換部の蓄積電極上における各層のエネルギー準位を表す図である。 図３に示した有機光電変換部の読み出し電極上における各層のエネルギー準位を表す図である。 図１に示した撮像素子の等価回路図である。 図１に示した撮像素子の下部電極および制御部を構成するトランジスタの配置を表わす模式図である。 図１に示した撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。 図７に続く工程を表す断面図である。 図８に続く工程を表す断面図である。 図９に続く工程を表す断面図である。 図１０に続く工程を表す断面図である。 図１１に続く工程を表す断面図である。 図１に示した撮像素子の一動作例を表すタイミング図である。 本開示の変形例１に係る有機光電変換部の構成を表す断面模式図である。 図１４に示した有機光電変換部の蓄積電極上における各層のエネルギー準位を表す図である。 図１４に示した有機光電変換部の読み出し電極上における各層のエネルギー準位を表す図である。 本開示の変形例２に係る有機光電変換部の構成を表す断面模式図である。 本開示の変形例３に係る有機光電変換部の構成を表す断面模式図である。 本開示の変形例４に係る有機光電変換部の構成を表す断面模式図である。 本開示の変形例５に係る有機光電変換部の構成を表す断面模式図である。 本開示の変形例６に係る有機光電変換部の構成を表す断面模式図である。 本開示の変形例７に係る有機光電変換部の構成の一例を表す断面模式図である。 図２１に示した有機光電変換部の製造方法を説明するための断面図である。 図２２Ａに続く工程を表す断面図である。 図２２Ｂに続く工程を表す断面図である。 図２２Ｃに続く工程を表す断面図である。 図２２Ｄに続く工程を表す断面図である。 本開示の変形例７に係る有機光電変換部の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２３に示した有機光電変換部の製造方法を説明するための断面図である。 図２４Ａに続く工程を表す断面図である。 図２４Ｂに続く工程を表す断面図である。 図２４Ｃに続く工程を表す断面図である。 本開示の変形例８に係る有機光電変換部の構成の一例を表す断面模式図である。 図２５に示した有機光電変換部の製造方法を説明するための断面図である。 図２６Ａに続く工程を表す断面図である。 図２６Ｂに続く工程を表す断面図である。 図２６Ｃに続く工程を表す断面図である。 図２６Ｄに続く工程を表す断面図である。 本開示の変形例８に係る有機光電変換部の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例８に係る有機光電変換部の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例８に係る有機光電変換部の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例９に係る有機光電変換部の構成の一例を表す断面模式図である。 図３０に示した有機光電変換部を有する撮像装置の平面構成の一例を表す模式図である。 図３０に示した有機光電変換部の蓄積電極上における各層のエネルギー準位を表す図である。 図３０に示した有機光電変換部の読み出し電極上における各層のエネルギー準位を表す図である。 有機光電変換部の周辺領域近傍における側面の構造の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例９に係る有機光電変換部の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１０に係る有機光電変換部の構成の一例を表す断面模式図である。 図３５に示した有機光電変換部の製造方法を説明するための断面図である。 図３６Ａに続く工程を表す断面図である。 図３６Ｂに続く工程を表す断面図である。 図３６Ｃに続く工程を表す断面図である。 本開示の変形例１０に係る有機光電変換部の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１０に係る有機光電変換部の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１０に係る有機光電変換部の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１１に係る有機光電変換部の構成の一例を表す断面模式図である。 図４０に示した有機光電変換部の製造方法を説明するための断面図である。 図４１Ａに続く工程を表す断面図である。 図４１Ｂに続く工程を表す断面図である。 図４１Ｃに続く工程を表す断面図である。 図４１Ｄに続く工程を表す断面図である。 図４１Ｅに続く工程を表す断面図である。 図４１Ｆに続く工程を表す断面図である。 図４０に示した第１半導体層の平面レイアウトの一例を表す模式図である。 図４０に示した有機光電変換部の側面の形状の一例を表す模式図である。 図４０に示した有機光電変換部を撮像素子に用いた際の画素部および周辺領域における第１半導体層の構成の一例を表す断面模式図である。 図４０に示した有機光電変換部を撮像素子に用いた際の画素部および周辺領域における第１半導体層の構成の他の例を表す断面模式図である。 図４０に示した有機光電変換部を撮像素子に用いた際の画素部および周辺領域における第１半導体層の構成の他の例を表す断面模式図である。 図４４等に示した画素部および周辺領域における有機光電変換部上の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１２に係る撮像素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図４８Ａに示した撮像素子を有する撮像装置の画素構成の一例を表す平面模式図である。 本開示の変形例１３に係る撮像素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図４９Ａに示した撮像素子を有する撮像装置の画素構成の一例を表す平面模式図である。 本開示の変形例１４に係る撮像素子の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１５に係る撮像素子の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１６に係る撮像素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１等に示した撮像素子を画素として用いた撮像装置の構成を表すブロック図である。 図５３に示した撮像装置を用いた電子機器（カメラ）の一例を表す機能ブロック図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、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．実施の形態（下部電極と光電変換層との間に、所定の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ）を有する２層からなる半導体層を有する撮像素子の例）
　　　１－１．撮像素子の構成
　　　１－２．撮像素子の製造方法
　　　１－３．撮像素子の信号取得動作
　　　１－４．作用・効果
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（半導体層と光電変換層との間にさらに保護層を設けた例）
　　　２－２．変形例２（下部電極と光電変換層との間に３層構造を有する半導体層を設けた例）
　　　２－３．変形例３（読み出し電極との接続部に高キャリア領域を設けた例）
　　　２－４．変形例４（読み出し電極と第１半導体層との接続部分の他の例）
　　　２－５．変形例５（読み出し電極と第１半導体層との接続部分の他の例）
　　　２－６．変形例６（下部電極として転送電極をさらに設けた例）
　　　２－７．変形例７（第１半導体層または第２半導体層を積層した例）
　　　２－８．変形例８（読み出し電極の上方に金属膜を設けた例）
 
　　　２－９．変形例９（第２半導体層を結晶層と非晶質層との積層膜とした例）
　　　２－１０．変形例１０（読み出し電極上の第２半導体層を薄膜化した例）
　　　２－１１．変形例１１（第１半導体層の端面を有機光電変換部の端面よりも内側に形成した例）
　　　２－１２．変形例１２（カラーフィルタを用いて分光する撮像素子の一例）
　　　２－１３．変形例１３（カラーフィルタを用いて分光する撮像素子の他の例）
　　　２－１４．変形例１４（複数の有機光電変換部が積層された撮像素子の一例）
　　　２－１５．変形例１５（複数の有機光電変換部が積層された撮像素子の他の例）
　　　２－１６．変形例１６（複数の有機光電変換部が積層された撮像素子の他の例）
　３．適用例
　４．応用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像素子（撮像素子１０）の断面構成を表したものである。図２は、図１に示した撮像素子１０の平面構成の一例を模式的に表したものであり、図１は、図２に示したＩ－Ｉ線における断面を表している。図３は、図１に示した撮像素子１０の要部（有機光電変換部２０）の断面構成の一例を拡大して模式的に表したものである。撮像素子１０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（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像装置（例えば、撮像装置１、図５３参照）の画素部１Ａにおいてアレイ状に繰り返し配置される１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。画素部１Ａでは、図２に示したように、例えば２行×２列で配置された４つの単位画素Ｐからなる画素ユニット１ａが繰り返し単位となり、行方向と列方向とからなるアレイ状に繰り返し配置されている。
　本実施の形態の撮像素子１０は、半導体基板３０上に設けられた有機光電変換部２０において、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂからなる下部電極２１と光電変換層２４との間に、積層構造を有する半導体層２３が設けられたものである。半導体層２３は、例えば第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂからなり、第１半導体層２３Ａは、下部電極２１側に設けられると共に、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を有している。この読み出し電極２１Ａが、本開示の「第２の電極」の一具体例に相当し、蓄積電極２１Ｂが、本開示の「第１の電極」の一具体例に相当する。また、第１半導体層２３Ａが、本開示の「第２の層」の一具体例に相当し、第２半導体層２３Ｂが、本開示の「第１の層」の一具体例に相当する。
（１－１．撮像素子の構成）
　撮像素子１０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の裏面（第１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。例えば、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、撮像素子１０では、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
　なお、本実施の形態では、光電変換によって生じる電子と正孔との対（励起子）のうち、電子を信号電荷として読み出す場合（ｎ型半導体領域を光電変換層とする場合）について説明する。また、図中において、「ｐ」「ｎ」に付した「＋（プラス）」は、ｐ型またはｎ型の不純物濃度が高いことを表している。
　半導体基板３０の表面（第２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とが設けられている。半導体基板３０の第２面３０Ｂには、さらに、ゲート絶縁層３３を介して多層配線層４０が設けられている。多層配線層４０は、例えば、配線層４１，４２，４３が絶縁層４４内に積層された構成を有している。半導体基板３０の周辺部、即ち、画素部１Ａの周囲には、ロジック回路等からなる周辺回路部１３０（図５３参照）が設けられている。
　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。
　有機光電変換部２０は、対向配置された下部電極２１と上部電極２５との間に、半導体層２３および有機材料を用いて形成された光電変換層２４が、下部電極２１側からこの順に積層されている。半導体層２３は、上記のように、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂが下部電極２１側からこの順に積層されており、第１半導体層２３Ａは、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を有している。光電変換層２４は、ｐ型半導体およびｎ型半導体を含んで構成され、層内にバルクヘテロ接合構造を有する。バルクヘテロ接合構造は、ｐ型半導体およびｎ型半導体が混ざり合うことで形成されたｐ／ｎ接合面である。
　有機光電変換部２０は、さらに、下部電極２１と半導体層２３との間に絶縁層２２を有している。絶縁層２２は、例えば、画素部１Ａ全面に亘って設けられると共に、下部電極２１を構成する読み出し電極２１Ａ上に開口２２Ｈを有している。読み出し電極２１Ａは、この開口２２Ｈを介して半導体層２３と電気的に接続されている。具体的には、第１半導体層２３Ａは、絶縁層２２上から開口２２Ｈの側面に亘って形成されており、開口２２Ｈの底面では、読み出し電極２１Ａと第２半導体層２３Ｂとが直接接続されている。換言すると、第１半導体層２３Ａは、例えば開口２２Ｈ内に、読み出し電極２１Ａを露出させる開口２３ＡＨを有しており、第２半導体層２３Ｂは、これら開口２２Ｈ，２３ＡＨを介して読み出し電極２１Ａと直接接続されている。この開口２２Ｈが、本開示の「第１の開口」の一具体例に相当し、開口２３ＡＨが、本開示の「第２の開口」の一具体例に相当する。
　なお、図１では、半導体層２３、光電変換層２４および上部電極２５が、撮像素子１０毎に分離形成されている例を示したが、半導体層２３、光電変換層２４および上部電極２５は、例えば、複数の撮像素子１０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、絶縁層２６と、層間絶縁層２７とが積層されている。絶縁層２６は、固定電荷を有する層（固定電荷層）２６Ａと、絶縁性を有する誘電体層２６Ｂとが、半導体基板３０側からこの順に積層されている。
　無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、シリコン基板からなる半導体基板３０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り、それぞれ、半導体基板３０の所定領域にｐｎ接合を有している。
　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。貫通電極３４は、読み出し電極２１Ａと電気的に接続されており、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、撮像素子１０では、半導体基板３０の第１面３０Ａ側に設けられた有機光電変換部２０で生じた電荷（ここでは、電子）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。
　貫通電極３４の下端は、配線層４１内の配線（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３９Ｃを介して読み出し電極２１Ａに接続されている。
　有機光電変換部２０の上方には、保護層５１が設けられている。保護層５１内には、例えば、画素部１Ａの周囲において上部電極２５と周辺回路部１３０とを電気的に接続する配線５２や遮光膜５３が設けられている。保護層５１の上方には、さらに、平坦化層（図示せず）やオンチップレンズ５４等の光学部材が配設されている。
　本実施の形態の撮像素子１０では、光入射側Ｓ１から有機光電変換部２０に入射した光は、光電変換層２４で吸収される。これによって生じた励起子は、光電変換層２４を構成する電子供与体と電子受容体との界面に移動し、励起子分離、即ち、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷（電子および正孔）は、キャリアの濃度差による拡散や、陽極（例えば、上部電極２５）と陰極（例えば、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、電子および正孔の輸送方向は、下部電極２１と上部電極２５との間に電位を印加することによっても制御することができる。
　以下、各部の構成や材料等について詳細に説明する。
　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、例えば緑色光を吸収して、励起子を発生させる有機光電変換素子である。
　下部電極２１は、例えば、層間絶縁層２７上に並列配置された読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとから構成されている。読み出し電極２１Ａは、光電変換層２４内で発生した電荷をフローティングディフュージョンＦＤ１に転送するためのものであり、例えば２行×２列で配置された４つの画素からなる画素ユニット１ａ毎に１つずつ設けられている。読み出し電極２１Ａは、例えば、上部第１コンタクト３９Ｃ、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。蓄積電極２１Ｂは、光電変換層２４内で発生した電荷のうち、信号電荷として、例えば電子を半導体層２３内に蓄積するためのものであり、画素毎にそれぞれ設けられている。蓄積電極２１Ｂは、単位画素Ｐ毎に、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。
　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。下部電極２１の構成材料としては、ＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ２）系材料、あるいは亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）を添加したガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）を添加したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＩＧＺＯ、ＩＴＺＯ、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩＮ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３等を用いてもよい。
　絶縁層２２は、蓄積電極２１Ｂと半導体層２３とを電気的に分離するためのものである。絶縁層２２は、下部電極２１を覆うように、例えば層間絶縁層２７上に設けられている。絶縁層２２には、下部電極２１のうち、読み出し電極２１Ａ上に開口２２Ｈが設けられており、この開口２２Ｈを介して、読み出し電極２１Ａと半導体層２３とが電気的に接続されている。絶縁層２２は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちの１種よりなる単層膜あるいは２種以上よりなる積層膜により構成されている。絶縁層２２の厚みは、例えば、２０ｎｍ～５００ｎｍである。
　半導体層２３は、光電変換層２４で発生した電荷を蓄積するためのものである。半導体層２３は、上記のように、下部電極２１と光電変換層２４との間に設けられており、第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとが下部電極２１側からこの順に積層された積層構造を有している。具体的には、第１半導体層２３Ａは、下部電極２１と半導体層２３とを電気的に分離する絶縁層２２上に設けられ、読み出し電極２１Ａ上に設けられた開口２２Ｈの側面を覆い、開口２２Ｈ内において読み出し電極２１Ａを露出させる開口２３ＡＨを有している。第２半導体層２３Ｂは、第１半導体層２３Ａと光電変換層２４との間に設けられており、開口２２Ｈ，２３ＡＨを介して読み出し電極２１Ａと直接電気的に接続されている。第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとは、それぞれ所定のエネルギー準位を有している。
　図４Ａは、蓄積電極２１Ｂの上方に積層された絶縁層２２、第１半導体層２３Ａ、第２半導体層２３Ｂおよび光電変換層２４のエネルギー準位を表したものである。図４Ｂは、読み出し電極２１Ａ上に設けられた開口２２Ｈ，２３ＡＨ内に積層された絶縁層２２、第２半導体層２３Ｂおよび光電変換層２４のエネルギー準位を表したものである。第１半導体層２３Ａは、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を有していることが好ましい（真空準位から遠ざかる方向が、エネルギーが小さい（負で絶対値が大きい）と定義した場合、Ｅｃ１＞Ｅｃ２）。また、光電変換層２４は、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ０）を有していることが好ましい（真空準位から遠ざかる方向が、エネルギーが小さい（負で絶対値が大きい）と定義した場合、Ｅｃ０＞Ｅｃ２）。特に、第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとの伝導帯最下端のエネルギー準位の差（Ｅｃ２－Ｅｃ１）は、Ｅｃ１がＥｃ２より浅ければ効果はあるが、絶対値で０．２ｅＶよりも大きいことが好ましく、さらに０．４ｅＶよりも大きいことが望ましい。
　これにより、光電変換層２４で生成された電荷（電子）はエネルギー勾配に従って蓄積電極２１Ｂ側に輸送されるが、第１半導体層２３Ａは、第２半導体層２３Ｂよりも伝導帯最下端のエネルギー準位が高い（浅い）ため光電変換層２４から輸送された電子は、第１半導体層２３Ａ上に蓄積される。その後、蓄積電極２１Ｂの上方に蓄積された電子は、詳細は後述するが、蓄積電極２１Ｂの電位を制御してポテンシャル勾配を生成することにより、読み出し電極２１Ａへ転送される。その際、読み出し電極２１Ａ上の第１半導体層２３Ａは除去されているため、読み出し電極２１Ａでは、電子障壁なく電子がフローティングディフュージョンＦＤ１に転送される。
　半導体層２３（第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂ）は、例えば、以下の材料を用いて形成することができる。本実施の形態では、光電変換層２４で発生した電荷のうち電子を信号電荷として用いる。このため、半導体層２３は、ｎ型の酸化物半導体材料を用いて形成することができる。具体的には、ＩＧＺＯ（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物半導体）、ＩＴＺＯ（Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物半導体）、ＺＴＯ（Ｚｎ－Ｓｎ－Ｏ系酸化物半導体）、ＩＧＺＴＯ（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｓｎ－Ｏ系酸化物半導体）、ＧＴＯ（Ｇａ－Ｓｎ－Ｏ系酸化物半導体）あるいはＩＧＯ（Ｉｎ－Ｇａ－Ｏ系酸化物半導体）等が挙げられる。この他、上記酸化物半導体に、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）や、ガリウム（Ｇａ）あるいはインジウム（Ｉｎ）等を添加したＡｌＺｎＯ、ＧａＺｎＯ、ＩｎＺｎＯ等や、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩＮ２Ｏ４、ＣｄＯ等を含む材料を用いることができる。
　第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂは、上記酸化物半導体材料を少なくとも１種用いることが好ましく、なかでもＩＧＺＯが好適に用いられる。第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ）は、例えば、ガリウム（Ｇａ）および亜鉛（Ｚｎ）の一方または両方の含有量によって制御することができる。例えば、第１半導体層２３ＡのＧａ含有量を、第２半導体層２３ＢのＧａ含有量以上とすることにより、第１半導体層２３Ａの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅くすることができる。また、第１半導体層２３ＡのＺｎ含有量を、第２半導体層２３ＢのＺｎ含有量以上とすることにより、第１半導体層２３Ａの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅くすることができる。また、第１半導体層２３ＡのＳｉ含有量を、第２半導体層２３ＢのＳｉ含有量以上とすることでも同様の特性を得ることができる。
　第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂは、例えば共に結晶性またはアモルファス性を有している。あるいは、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂは、一方が結晶性を有し、他方がアモルファス性を有していてもよい。また、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂが共に結晶性を有している場合には、第１半導体層２３Ａはアモルファス層と結晶層との積層構造となっていてもよい。具体的には、第１半導体層２３Ａの一部（第１半導体層２３Ａを成膜する際の膜厚数ｎｍの初期層）がアモルファス層となっていてもよい。第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂを共に結晶層として形成する場合、第１半導体層２３Ａが第２半導体層２３Ｂの種結晶としての役割を果たすため、良好な膜質の第２半導体層２３Ｂを形成することができ、第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとの界面の欠陥準位を低減することができる。第１半導体層２３Ａを結晶層、第２半導体層２３Ｂをアモルファス層とする場合には、直接絶縁層２２上に形成する場合と比較して層中の不純物が低減するため、不純物起因の欠陥準位を低減することができる。また、不純物に起因した結晶成長の阻害も低減されるため、結晶性を向上させることができる。第１半導体層２３Ａをアモルファス層、第２半導体層２３Ｂを結晶層とする場合、および第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂを共にアモルファス層とする場合にも、シリコンの不純物が低減するため、欠陥準位を低減することができる。
　第１半導体層２３Ａの厚みは、特に指定はないが、例えば、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。厚みが、例えば１ｎｍ未満の薄膜域では、トンネル効果によって電子が第１半導体層２３Ａを抜けてしまうからである。厚みが、例えば５０ｎｍよりも厚い場合には、容量が増加して飽和電荷量が低下するからである。第２半導体層２３Ｂの厚みは、例えば、５ｎｍ以上であることが好ましい。厚みが、例えば５ｎｍ未満の薄膜域では、転送時に電子が光電変換膜へ逆流する懸念が増えるからである。第２半導体層２３Ｂの厚みの上限は特にないが、例えば２００ｎｍであれば、十分に安定した特性を得ることができる。上記構成の半導体層２３を絶縁層２２と光電変換層２４との間に設けることにより、異種材料からなる絶縁層２２と半導体層２３との界面における電荷のトラップを回避して電荷の蓄積および転送を行うことが可能となる。
　光電変換層２４は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。光電変換層２４は、例えば、それぞれｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する有機材料（ｐ型半導体材料またはｎ型半導体材料）を２種以上含んで構成されている。光電変換層２４は、層内に、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料との接合面（ｐ／ｎ接合面）を有する。ｐ型半導体は、相対的に電子供与体（ドナー）として機能するものであり、ｎ型半導体は、相対的に電子受容体（アクセプタ）として機能するものである。光電変換層２４は、光を吸収した際に生じる励起子が電子と正孔とに分離する場を提供するものであり、具体的には、電子供与体と電子受容体との界面（ｐ／ｎ接合面）において、励起子が電子と正孔とに分離する。
　光電変換層２４は、ｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料の他に、所定の波長域の光を光電変換する一方、他の波長域の光を透過させる有機材料、いわゆる色素材料を含んで構成されていてもよい。光電変換層２４をｐ型半導体材料、ｎ型半導体材料および色素材料の３種類の有機材料を用いて形成する場合には、ｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料は、可視領域（例えば、４５０ｎｍ～８００ｎｍ）において光透過性を有する材料であることが好ましい。光電変換層２４の厚みは、例えば、５０ｎｍ～５００ｎｍである。
　光電変換層２４を構成する有機材料としては、例えば、キナクリドン誘導体、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、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体およびフルオランテン誘導体が挙げられる。光電変換層２４は、上記有機材料を２種以上組み合わせて構成されている。上記有機材料は、その組み合わせによってｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する。
　なお、光電変換層２４を構成する有機材料は特に限定されない。上記した有機材料以外には、例えば、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレンおよびジアセチレン等の重合体あるいはその誘導体を用いることができる。または、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、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、ピレン等の縮合多環芳香族、芳香環または複素環化合物が縮合した鎖状化合物、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有するキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール等の２つの含窒素複素環あるい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用いることができる。なお、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あるいはルテニウム錯体色素が挙げられる。これらのうち、ルテニウム錯体色素が特に好ましいが、上記に限定するものではない。
　上部電極２５は、上部電極２５と同様に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。上部電極２５の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ２）系材料、あるいは亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）を添加したガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）を添加したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＩＧＺＯ、ＩＴＺＯ、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩＮ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３等を用いてもよい。上部電極２５は、画素毎に分離されていてもよいし、各画素に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極２５の厚みは、例えば、１０ｎｍ～２００ｎｍである。
　なお、有機光電変換部２０は、光電変換層２４と下部電極２１との間（例えば、半導体層２３と光電変換層２４との間）および光電変換層２４と上部電極２５との間に他の層が設けられていてもよい。例えば、有機光電変換部２０は、下部電極２１側から順に、半導体層２３、電子ブロッキング膜を兼ねるバッファ層、光電変換層２４、正孔ブロッキング膜を兼ねるバッファ層および仕事関数調整層等が積層されていてもよい。また、光電変換層２４は、例えば、ｐ型ブロッキング層、ｐ型半導体およびｎ型半導体を含む層（ｉ層）およびｎ型ブロッキング層が積層されたｐｉｎバルクヘテロ構造としてもよい。
　絶縁層２６は、半導体基板３０の第１面３０Ａを覆い、半導体基板３０との界面準位を低減させると共に、半導体基板３０との界面からの暗電流の発生を抑制するためのものである。また、絶縁層２６は、半導体基板３０の第１面３０Ａから半導体基板３０を貫通する貫通電極３４が形成される開口３４Ｈ（図８参照）の側面に亘って延在している。絶縁層２６は、例えば、固定電荷層２６Ａと誘電体層２６Ｂとの積層構造を有している。
　固定電荷層２６Ａ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。固定電荷層２６Ａの構成材料としては、半導体基板３０よりもバンドギャップの広い半導体材料または導電材料を用いて形成することが好ましい。これにより、半導体基板３０の界面における暗電流の発生を抑えることができる。固定電荷層２６Ａの構成材料としては、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ランタン（ＬａＯｘ）、酸化プラセオジム（ＰｒＯｘ）、酸化セリウム（ＣｅＯｘ）、酸化ネオジム（ＮｄＯｘ）、酸化プロメチウム（ＰｍＯｘ）、酸化サマリウム（ＳｍＯｘ）、酸化ユウロピウム（ＥｕＯｘ）、酸化ガドリニウム（ＧｄＯｘ）、酸化テルビウム（ＴｂＯｘ）、酸化ジスプロシウム（ＤｙＯｘ）、酸化ホルミウム（ＨｏＯｘ）、酸化ツリウム（ＴｍＯｘ）、酸化イッテルビウム（ＹｂＯｘ）、酸化ルテチウム（ＬｕＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯｘＮｙ）および酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）等が挙げられる。
　誘電体層２６Ｂは、半導体基板３０と層間絶縁層２７との間の屈折率差によって生じる光の反射を防止するためのものである。誘電体層２６Ｂの構成材料としては、半導体基板３０の屈折率と層間絶縁層２７の屈折率との間の屈折率を有する材料であることが好ましい。誘電体層２６Ｂの構成材料としては、例えば、酸化シリコン、ＴＥＯＳ、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。
　層間絶縁層２７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。
　図１には示していないが、層間絶縁層２７上には、下部電極２１と共に、シールド電極２８が設けられている。シールド電極２８は、隣り合う画素ユニット１ａ間における容量結合を防ぐためのものであり、例えば、２行×２列で配置された４つの画素からなる画素ユニット１ａの周囲に設けられ、固定電位が印加されている。シールド電極２８は、さらに、画素ユニット１ａ内において、行方向（Ｚ軸方向）および列方向（Ｘ軸方向）に隣り合う画素間に延在している。
　半導体基板３０は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成され、所定の領域にｐウェル３１を有している。
　無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、それぞれ、半導体基板３０の所定の領域にｐｎ接合を有するフォトダイオード（ＰＤ）によって構成され、Ｓｉ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、例えば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、例えば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。
　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。
　ゲート絶縁層３３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。
　貫通電極３４は、半導体基板３０の第１面３０Ａと第２面３０Ｂとの間に設けられ、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の伝送経路となるものである。フローティングディフュージョンＦＤ１（リセットトランジスタ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。
　パッド部３９Ａ，３９Ｂ、上部第１コンタクト３９Ｃ、上部第２コンタクト３９Ｄ、下部第１コンタクト４５、下部第２コンタクト４６および配線５２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）およびタンタル（Ｔａ）等の金属材料を用いて形成することができる。
　保護層５１およびオンチップレンズ５４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５１の厚みは、例えば、１００ｎｍ～３００００ｎｍである。
　遮光膜５３は、例えば、配線５２と共に保護層５１内に、少なくとも蓄積電極２１Ｂにはかからず、半導体層２３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る。遮光膜５３は、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）およびＡｌと銅（Ｃｕ）との合金等を用いて形成することができる。
　図５は、図１に示した撮像素子１０の等価回路図である。図６は、図１に示した撮像素子１０の下部電極２１および制御部を構成するトランジスタの配置を模式的に表したものである。
　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ためのものであり、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、電源線ＶＤＤに接続されている。
　アンプトランジスタＡＭＰ（アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐ）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、電源線ＶＤＤに接続されている。
　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。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。
　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。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。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。
　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を、フローティングディフュージョンＦＤ３に転送するためのものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。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。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。
　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。更に、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。
　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線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。
　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。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、電源線ＶＤＤに接続されている。
　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。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。
　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線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。
　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。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、電源線ＶＤＤに接続されている。
　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。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。
　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。
（１－２．撮像素子の製造方法）
　本実施の形態の撮像素子１０は、例えば、次のようにして製造することができる。
　図７～図１２は、撮像素子１０の製造方法を工程順に表したものである。まず、図７に示したように、半導体基板３０内に例えばｐウェル３１を形成し、このｐウェル３１内に例えば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。
　半導体基板３０の第２面３０Ｂには、同じく図７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が形成される。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からなる多層配線層４０を形成する。
　半導体基板３０の基体としては、例えば、半導体基板３０と、埋込み酸化膜（図示せず）と、保持基板（図示せず）とを積層したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、図７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。
　次いで、半導体基板３０の第２面３０Ｂ側に設けられた多層配線層４０上に支持基板（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）法等、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。
　次いで、図８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８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。
　続いて、半導体基板３０の第１面３０Ａおよび開口３４Ｈの側面に、例えば固定電荷層２６Ａおよび誘電体層２６Ｂを順に形成する。固定電荷層２６Ａは、例えば、原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いて酸化ハフニウム膜や酸化アルミニウム膜を成膜することで形成することができる。誘電体層２６Ｂは、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて酸化シリコン膜を製膜することで形成することができる。次に、誘電体層２６Ｂ上の所定の位置に、例えば、チタンと窒化チタンとの積層膜（Ｔｉ／ＴｉＮ膜）からなるバリアメタルとタングステン膜とが積層されたパッド部３９Ａ，３９Ｂを形成する。これにより、パッド部３９Ａ，３９Ｂを遮光膜として用いることができる。その後、誘電体層２６Ｂおよびパッド部３９Ａ，３９Ｂ上に、層間絶縁層２７を形成し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて層間絶縁層２７の表面を平坦化する。
　続いて、図９に示したように、パッド部３９Ａ，３９Ｂ上に、それぞれ開口２７Ｈ１，２７Ｈ２を形成した後、この開口２７Ｈ１，２７Ｈ２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３９Ｃおよび上部第２コンタクト３９Ｄを形成する。
　次に、図１０に示したように、層間絶縁層２７上に、例えば、スパッタリング法を用いて導電膜２１ｘを成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングを行う。具体的には、導電膜２１ｘの所定の位置にフォトレジストＰＲを形成した後、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いて導電膜２１ｘを加工する。その後、フォトレジストＰＲを除去することで、図１１に示したように、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂが形成される。
　続いて、図１２に示したように、絶縁層２２、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂからなる半導体層２３、光電変換層２４および上部電極２５を形成する。絶縁層２２は、例えば、ＡＬＤ法を用いて酸化シリコン膜を製膜した後、ＣＭＰ法を用いて絶縁層２２の表面を平坦化する。その後、読み出し電極２１Ａ上に、例えば、ウェットエッチングを用いて開口２２Ｈを形成する。半導体層２３（第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂ）は、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。このとき、ガリウム（Ｇａ）および亜鉛（Ｚｎ）の一方または両方の含有量を調整数ことにより、所定の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を有する第１半導体層２３Ａと、第１半導体層２３Ａよりも深い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）を有する第２半導体層２３Ｂを形成することができる。または、第１半導体層２３ＡにＩｎＧａＳｉＯを用いても同様の効果が期待できる。第１半導体層２３Ａの開口２３ＡＨは、例えば、ウェットエッチングを用いて形成する。光電変換層２４は、例えば、真空蒸着法を用いて形成する。上部電極２５は、下部電極２１と同様に、例えば、スパッタリング法を用いて形成する。最後に、上部電極２５上に、配線５２および遮光膜５３を含む保護層５１と、オンチップレンズ５４とを配設する。以上により、図１に示した撮像素子１０が完成する。
　なお、上記のように、半導体層２３と光電変換層２４との間および光電変換層２４と上部電極２５との間に、電子ブロッキング膜を兼ねるバッファ層や、正孔ブロッキング膜を兼ねるバッファ層あるいは仕事関数調整層等の有機材料を含む他の層を形成する場合には、各層を真空工程において連続的に（真空一貫プロセスで）形成することが望ましい。また、光電変換層２４の成膜方法としては、必ずしも真空蒸着法を用いた手法に限らず、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。更に、透明電極（下部電極２１および上部電極２５）を形成する方法としては、スパッタリング法の他に、透明電極を構成する材料にもよるが、真空蒸着法や反応性蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法といった物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、パイロゾル法、有機金属化合物を熱分解する方法、スプレー法、ディップ法、ＭＯＣＶＤ法を含む各種のＣＶＤ法、無電解メッキ法および電解メッキ法を挙げることができる。
（１－３．撮像素子の信号取得動作）
　撮像素子１０では、有機光電変換部２０に、オンチップレンズ５４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（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）の色光毎に光電変換される。以下、各色の信号取得動作について説明する。
（有機光電変換部２０による緑色信号の取得）
　撮像素子１０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。
　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ＴＲ１ａｍｐ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で発生した励起子のうちの電子が下部電極２１側から取り出され、貫通電極３４を介して半導体基板３０の第２面３０Ｓ２側へ転送され、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積される。これと同時に、アンプトランジスタＴＲ１ａｍｐ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。
　また、フローティングディフュージョンＦＤ１の隣には、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのリセットゲートＧｒｓｔが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷は、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔによりリセットされる。
　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ＴＲ１ａｍｐだけでなくフローティングディフュージョンＦＤ１にも接続されているので、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷をリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔにより容易にリセットすることが可能となる。
　これに対して、貫通電極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２５側へ引き抜くことになる。そのため、光電変換層２４がダメージを受ける虞がある。また、短時間でのリセットを可能とする構造は暗時ノイズの増大を招き、トレードオフとなるため、この構造は困難である。
　図１３は、撮像素子１０の一動作例を表したものである。（Ａ）は、蓄積電極２１Ｂにおける電位を示し、（Ｂ）は、フローティングディフュージョンＦＤ１（読み出し電極２１Ａ）における電位を示し、（Ｃ）は、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのゲート（Ｇｓｅｌ）における電位を示したものである。撮像素子１０では、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂは、それぞれ個別に電圧が印加されるようになっている。
　撮像素子１０では、蓄積期間において、駆動回路から読み出し電極２１Ａに電位Ｖ１が印加され、蓄積電極２１Ｂに電位Ｖ２が印加される。ここで、電位Ｖ１，Ｖ２は、Ｖ２＞Ｖ１とする。これにより、光電変換によって生じた電荷（信号電荷；電子）は、蓄積電極２１Ｂに引きつけられ、蓄積電極２１Ｂと対向する半導体層２３の領域に蓄積される（蓄積期間）。因みに、蓄積電極２１Ｂと対向する半導体層２３の領域の電位は、光電変換の時間経過に伴い、より負側の値となる。なお、正孔は、上部電極２５から駆動回路へと送出される。
　撮像素子１０では、蓄積期間の後期にリセット動作がなされる。具体的には、タイミングｔ１において、走査部は、リセット信号ＲＳＴの電圧を低レベルから高レベルに変化させる。これにより、単位画素Ｐでは、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔがオン状態になり、その結果、フローティングディフュージョンＦＤ１の電圧が電源電圧に設定され、フローティングディフュージョンＦＤ１の電圧がリセットされる（リセット期間）。
　リセット動作の完了後、電荷の読み出しが行われる。具体的には、タイミングｔ２において、駆動回路から読み出し電極２１Ａには電位Ｖ３が印加され、蓄積電極２１Ｂには電位Ｖ４が印加される。ここで、電位Ｖ３，Ｖ４は、Ｖ３＜Ｖ４とする。これにより、蓄積電極２１Ｂに対応する領域に蓄積されていた電荷は、読み出し電極２１ＡからフローティングディフュージョンＦＤ１へと読み出される。即ち、半導体層２３に蓄積された電荷が制御部に読み出される（転送期間）。
　読み出し動作完了後、再び、駆動回路から読み出し電極２１Ａに電位Ｖ１が印加され、蓄積電極２１Ｂに電位Ｖ２が印加される。これにより、光電変換によって生じた電荷は、蓄積電極２１Ｂに引きつけられ、蓄積電極２１Ｂと対向する光電変換層２４の領域に蓄積される（蓄積期間）。
（無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒによる青色信号，赤色信号の取得）
　続いて、有機光電変換部２０を透過した光のうち、青色光は無機光電変換部３２Ｂ、赤色光は無機光電変換部３２Ｒにおいて、それぞれ順に吸収され、光電変換される。無機光電変換部３２Ｂでは、入射した青色光に対応した電子が無機光電変換部３２Ｂのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、転送トランジスタＴｒ２によりフローティングディフュージョンＦＤ２へと転送される。同様に、無機光電変換部３２Ｒでは、入射した赤色光に対応した電子が無機光電変換部３２Ｒのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、転送トランジスタＴｒ３によりフローティングディフュージョンＦＤ３へと転送される。
（１－４．作用・効果）
　本実施の形態の撮像素子１０は、有機光電変換部２０において、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂからなる下部電極２１と光電変換層２４との間に、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂからなる半導体層２３を設けるようにした。第１半導体層２３Ａは下部電極２１側に、第２半導体層２３Ｂは光電変換層２４側に設けられており、第１半導体層２３Ａは、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を有している。これにより、読み出し電極２１Ａへの電荷の輸送特性が改善される。以下、これについて説明する。
　近年、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等を構成する撮像素子として、複数の光電変換部が縦方向に積層された積層型撮像素子の開発が進められている。積層型撮像素子では、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板内に、それぞれフォトダイオード（ＰＤ）からなる２つ無機光電変換部が積層形成され、Ｓｉ基板の上方に有機材料を含む光電変換層を有する有機光電変換部が設けられた構成を有している。
　積層型撮像素子では、それぞれの光電変換部において発生した信号電荷を蓄積し、転送する構造が必要とされている。有機光電変換部では、例えば、光電変換層を間に対向配置された一対の電極のうちの無機光電変換部側を、第１電極と、電荷蓄積用電極との２つの電極から構成することにより、光電変換層で発生した信号電荷を蓄積できるようになっている。このような撮像素子では、信号電荷は、電荷蓄積用電極の上方に一旦蓄積した後、Ｓｉ基板内のフローティングディフュージョンＦＤへ転送される。これにより、露光開始時に電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、ｋＴＣノイズの増大や、ランダムノイズの悪化、撮像画質の低下といった現象の発生を抑制することができる。
　また、上記のように、無機光電変換部側に複数の電極を有する撮像素子としては、前述したように、電荷蓄積用電極を含む第１電極と光電変換層との間に、インジウム－ガリウム－亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ）からなる複合酸化物層を設けることで光応答性の改善を図った撮像素子が開示されている。このような撮像素子では、電荷蓄積用電極を覆う絶縁膜と複合酸化物層との界面に含まれるトラップによって信号電荷の転送が阻害される虞がある。信号電荷の転送効率の低下は、ノイズの発生の原因となる。
　これに対して、本実施の形態では、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂからなる下部電極２１と光電変換層２４との間に、それぞれ、所定の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ）を有する第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂからなる半導体層２３を設けるようにした。第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂは、下部電極２１側からこの順に積層されており、第１半導体層２３Ａは、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を有している。これにより、光電変換層２４で生成された電荷のうち信号電荷である電子はエネルギー勾配に従って蓄積電極２１Ｂ側に輸送されるが、第２半導体層２３Ｂよりも伝導帯最下端のエネルギー準位が高い（浅い）第１半導体層２３Ａ上に蓄積されるようになる。これにより、絶縁層２２と半導体層２３との間の界面に含まれるトラップの影響が低減され、読み出し電極２１Ａへの電荷の輸送特性が改善される。
　以上により、本実施の形態の撮像素子１０では、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂからなる下部電極２１と光電変換層２４との間に、Ｅｃ１＞Ｅｃ２の伝導帯最下端のエネルギー準位関係を有する第１半導体層２３Ａ（Ｅｃ１）および第２半導体層２３Ｂ（Ｅｃ２）を下部電極２１側から順に積層された半導体層２３を設けるようにした。これにより、エネルギー勾配に従って蓄積電極２１Ｂ側に輸送された信号電荷（電子）は、第１半導体層２３Ａ上に蓄積されるようになり、絶縁層２２と半導体層２３との間の界面に含まれるトラップの影響が低減され、読み出し電極２１Ａへの電荷の輸送特性が改善される。よって、読み出し電極２１Ａへの電荷の転送効率が向上し、ノイズを低減することが可能となる。
　また、本実施の形態の撮像素子１０では、読み出し電極２１Ａ上の第１半導体層２３Ａに開口２３ＡＨを設け、読み出し電極２１Ａと第２半導体層２３Ｂとを直接電気的に接続するようにしたので、読み出し電極２１Ａから信号電荷が効率よく読み出されるようになり、ノイズをさらに低減することが可能となる。よって、撮像画質を向上させることが可能となる。
　更に、本実施の形態の撮像素子１０では、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂを共に結晶層として形成するようにした。これにより、第１半導体層２３Ａが第２半導体層２３Ｂの種結晶となるため、第２半導体層２３Ｂの膜質が向上し、第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとの界面の欠陥準位を低減することができる。よって、電荷の転送効率をさらに向上させることが可能となる。なお、第１半導体層２３Ａの初期層は、アモルファス性を有していてもよい。
　次に、本開示の変形例（変形例１～１６）について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図１４は、本開示の変形例１の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ａ）の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ａは、半導体層２３と光電変換層２４との間に保護層２９を設けた点が上記実施の形態とは異なる。
　保護層２９は、半導体層２３を構成する酸化物半導体材料からの酸素の脱離を防ぐためのものである。保護層２９を構成する材料としては、例えば、ＴｉＯ２、ケイ化酸化チタン（ＴｉＳｉＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）およびＴａＯｘ等が挙げられる。保護層２９の厚みは、例えば１原子層あれば効果があり、例えば０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。
　図１５Ａは、蓄積電極２１Ｂの上方に積層された絶縁層２２、第１半導体層２３Ａ、第２半導体層２３Ｂ、保護層２９および光電変換層２４のエネルギー準位を表したものである。図１５Ｂは、読み出し電極２１Ａ上に設けられた開口２２Ｈ，２３ＡＨ内に積層された絶縁層２２、第２半導体層２３Ｂ、保護層２９および光電変換層２４のエネルギー準位を表したものである。保護層２９は、例えば、光電変換層２４の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ０）と略同じまたはより深く、且つ、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）と略同じまたはより浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃｐ）を有することが好ましい。これにより、半導体層２３側から光電変換層２４への信号電荷（電子）の逆流を防ぐことが可能となる。
　このように、本変形例では、半導体層２３と光電変換層２４との間に保護層２９を設けるようにしたので、半導体層２３の表面からの酸素の脱離を低減することが可能となる。これにより、半導体層２３（具体的には、第２半導体層２３Ｂ）と光電変換層２４との間の界面におけるトラップの発生が低減される。また、半導体層２３側から光電変換層２４への信号電荷（電子）の逆流を防ぐことが可能となる。よって、上記実施の形態の効果に加えて、酸素の脱離による信頼性低下を抑制することが可能となるという効果を奏する。
（２－２．変形例２）
　図１６は、本開示の変形例２の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｂ）の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ｂは、上記変形例１における有機光電変換部２０Ａの構成に加えて、第２半導体層２３Ｂ上に、さらに第３半導体層２３Ｃを設けたものである。
　本変形例の半導体層２３は、第１半導体層２３Ａと、第２半導体層２３Ｂと、第３半導体層２３Ｃとが、下部電極２１側からこの順に積層されたものであり、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂは、上記実施の形態と同様の構成を有している。第３半導体層２３Ｃは、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂと同様に、例えばｎ型の酸化物半導体材料を用いて形成することができる。具体的には、ＩＴＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＩＺＯ、ＩＧＺＯおよびＩＴＺＯ等が挙げられる。この他、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩｎ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３、ＩｎＧａＳｉＯ、ＩｎＧａＺｎＳｉＯおよびＩｎＧａＳｎＺｎＯ等を含む材料を用いることができる。
　第３半導体層２３Ｃは、例えば、保護層２９の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃｐ）と略同じまたはより深く、且つ、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）と略同じまたはより浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ３）を有することが好ましい。第３半導体層２３Ｃは、例えばＩｎＧａＳｉＯ等の酸素が脱離しにくい材料を用いることが好ましい。
　このように、本変形例では、半導体層２３を第１半導体層２３Ａ、第２半導体層２３Ｂおよび第３半導体層２３Ｃの３層構造とし、さらに、半導体層２３と光電変換層２４との間に保護層２９を設けるようにした。これにより、半導体層２３（具体的には、第３半導体層２３Ｃ）の表面からの酸素の脱離をさらに防ぐことができ、さらに信頼性を向上することが可能となる。更に、ＩｎＧａＳｉＯ等のように酸素が脱離しにくい材料を用いて第３半導体層２３Ｃを形成することにより、上記変形例１と比較して、さらに酸素の脱離を低減でき、信頼性を向上することが可能となる。
（２－３．変形例３）
　図１７は、本開示の変形例３の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｃ）の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ｃは、第１半導体層２３Ａに開口２３ＡＨを設けずに、開口２２Ｈの底面において読み出し電極２１Ａに接する領域に他の領域よりもキャリア濃度の高い高濃度キャリア領域２３Ｘを設けた点が上記実施の形態とは異なる。
　高濃度キャリア領域２３Ｘは、上記のように、読み出し電極２１Ａと接する領域に形成され、その他の領域よりもキャリア濃度が高く、例えば、１Ｅ１７以上であることが好ましい。これにより、読み出し電極２１Ａと第２半導体層２３ｂとの間の障壁が低下する。
　高濃度キャリア領域２３Ｘは、例えば、以下のようにして形成することができる。まず、読み出し電極２１Ａ上に開口２２Ｈが形成された絶縁層２２上に第１半導体層２３Ａを形成した後、第１半導体層２３Ａ上に、例えば開口２２Ｈに対応する位置に開口を有するフォトレジストＰＲをパターニングする。その後、例えば、アルゴン（Ａｒ）プラズマや水素（Ｈ２）プラズマを照射する。これにより、第１半導体層２３Ａの所定の位置（開口２２Ｈ内の読み出し電極２１Ａに接する領域）に高濃度キャリア領域２３Ｘが形成される。
　このように、本変形例では、開口２２Ｈの底面において第１半導体層２３Ａの読み出し電極２１Ａと接する領域に、高濃度キャリア領域２３Ｘを形成するようにした。これにより、開口２２Ｈ内に開口２３ＡＨを設けることなく、読み出し電極２１Ａと第２半導体層２３ｂとの間の障壁を低下させることが可能となる。よって、第１半導体層２３Ａに開口２３ＡＨを形成するための一連の工程が不要となり、撮像素子１０の製造方法を簡略化でき、さらに微細化することが可能となる。
（２－４．変形例４）
　図１８は、本開示の変形例４の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｄ）の断面構成を模式的に表したものである。上記実施の形態では、読み出し電極２１Ａ上の絶縁層２２に、例えばテーパ状の開口２２Ｈを設け、絶縁層２２上および開口２２Ｈの側面および底面に延在する第１半導体層２３Ａを形成した後、開口２２Ｈ内に、開口２３ＡＨを形成する例を示したが、読み出し電極２１Ａ上の開口２２Ｈ，２３ＡＨは、例えば、一括で形成するようにしてもよい。これにより、撮像素子１０の製造方法を簡略化することが可能となる。
　なお、このようにして得られた有機光電変換部２０Ｄでは、図１８に示したように、読み出し電極２１Ａ上に絶縁層２２および第１半導体層２３Ａのそれぞれの開口２２Ｈ，２３ＡＨは、同一の側面を有している。
（２－５．変形例５）
　図１９は、本開示の変形例５の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｅ）の断面構成を模式的に表したものである。上記実施の形態では、絶縁層２２の開口２２Ｈ内に、第１半導体層２３Ａの開口２３ＡＨを設ける例を示したが、これに限らず、例えば、図１９に示したように、開口２２Ｈの外側の絶縁層２２上に設けるようにしてもよい。これにより、製造時のプロセスマージンが広がり、製造歩留まりを向上させることが可能となる。
（２－６．変形例６）
　図２０は、本開示の変形例６の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｆ）の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ｆは、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間に転送電極２１Ｃを設けた点が上記実施の形態とは異なる。
　転送電極２１Ｃは、蓄積電極２１Ｂの上方に蓄積された電荷の読み出し電極２１Ａへの転送効率を向上させるためのものであり、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間に設けられている。具体的には、転送電極２１Ｃは、例えば、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂが設けられた層よりも下層に形成され、一部が読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂと重複するように設けられている。
　読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよび転送電極２１Ｃは、各々独立して電圧を印加できるようになっている。本変形例では、リセット動作の完了後の転送期間に、駆動回路から読み出し電極２１Ａに電位Ｖ５、蓄積電極２１Ｂに電位Ｖ６、転送電極２１Ｃに電位Ｖ７（Ｖ５＞Ｖ６＞Ｖ７）が印加される。これにより、蓄積電極２１Ｂの上方に蓄積されていた電荷は、蓄積電極２１Ｂ上から転送電極２１Ｃ上および読み出し電極２１Ａ上の順に移動し、フローティングディフュージョンＦＤ１へと読み出される。
　このように本変形例では、読み出し電極２１Ａと蓄積電極２１Ｂとの間に、転送電極２１Ｃを設けるようにした。これにより、より確実に読み出し電極２１ＡからフローティングディフュージョンＦＤ１へ電荷を移動させることが可能となり、読み出し電極２１Ａへの電荷の輸送特性がさらに改善され、ノイズをより低減することが可能となる。
（２－７．変形例７）
　図２１は、本開示の変形例７の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｇ）の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ｇは、第１半導体層２３Ａを積層膜（第１半導体層２３Ａ１，２３Ａ２）とした点が上記実施の形態とは異なる。
　具体的には、本変形例の有機光電変換部２０Ｇは、第１半導体層２３Ａを構成する第１半導体層２３Ａ１と第１半導体層２３Ａ２との間にレジスト７１を含み、第１半導体層２３Ａ２は、開口２２Ｈ内において第１半導体層２３Ａ１が形成する開口２３ＡＨの側面および露出した読み出し電極２１Ａを覆っている。
　本変形例の有機光電変換部２０Ｇは、例えば、以下のようにして形成される。
　まず、図２２Ａに示したように、読み出し電極２１Ａ上に開口２２Ｈを有する絶縁層２２上に、例えばスパッタリング法を用いて第１半導体層２３Ａ１を成膜する。次に、図２２Ｂに示したように、第１半導体層２３Ａ１上にレジスト７１をパターニングする。続いて、図２２Ｃに示したように、例えばウェットエッチングを用いて読み出し電極２１Ａ上の第１半導体層２３Ａ１をエッチングして開口２３ＡＨを形成した後、レジスト７１を除去する。この際、レジスト７１の一部が第１半導体層２３Ａ１上に残存する。
　次に、図２２Ｄに示したように、レジスト７１が残存する第１半導体層２３Ａ１上に、例えばスパッタリング法を用いて第１半導体層２３Ａ２を、例えば１ｎｍ～１０ｎｍの厚みで成膜した後、図２２Ｅに示したように、例えばスパッタリング法を用いて第２半導体層２３Ｂを成膜する。その後、上記実施の形態と同様にして、第２半導体層２３Ｂ上に光電変換層２４および上部電極２５を形成する。以上により、図２１に示した有機光電変換部２０Ｇが完成する。
　上記実施の形態では、半導体層２３は互いに異なる材料からなる第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとの積層構造としている。第１半導体層２３Ａには、読み出し電極２１Ａと第２半導体層２３Ｂとを直接接続するための開口２３ＡＨが設けられている。このため、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂはｉｎ－ｓｉｔｕ処理ができないため、第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとの間の界面にトラップが生じる虞がある。より具体的には、例えば開口２３ＡＨを形成する際に用いるレジスト膜（レジスト７１）が残存することによって第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとの間にトラップが生じる虞がある。
　これに対して本変形例では、読み出し電極２１Ａ上に開口２３ＡＨを有する第１半導体層２３Ａを成膜した後、トンネル効果を保持する程度の膜厚で第１半導体層２３Ａ２を成膜するようにした。これにより、第１半導体層２３Ａ２と第２半導体層２３Ｂとはｉｎ－ｓｉｔｕでの処理が可能となる。即ち、信号電荷（電子）が蓄積される第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとの界面における電荷のトラップが低減される。よって、読み出し電極２１Ａへの電荷の転送効率がさらに向上し、ノイズをさらに低減することが可能となる。
　また、図２１では第１半導体層２３Ａの層内にレジスト７１が残存する構造としたが、これに限らず、例えば図２３に示した有機光電変換部２０Ｈのように、第２半導体層２３Ｂを積層構造（第２半導体層２３Ｂ１，２３Ｂ２）とし、この第２半導体層２３Ｂ１と第２半導体層２３Ｂ２との間にレジスト７１が残存する構成としても同様の効果を得ることができる。有機光電変換部２０Ｈは、例えば、以下のようにして形成される。
　まず、図２４Ａに示したように、読み出し電極２１Ａ上に開口２２Ｈを有する絶縁層２２上に、例えばスパッタリング法を用いて第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂ１を順に成膜する。次に、図２４Ｂに示したように、第２半導体層２３Ｂ１上にレジスト７１をパターニングする。続いて、図２４Ｃに示したように、例えばウェットエッチングを用いて読み出し電極２１Ａ上に第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂ１を貫通する開口２３ＢＨを形成した後、レジスト７１を除去する。この際、レジスト７１の一部が第２半導体層２３Ｂ１上に残存する。
　次に、図２４Ｄに示したように、レジスト７１が残存する第２半導体層２３Ｂ１上に、例えばスパッタリング法を用いて第２半導体層２３Ｂ２を成膜する。その後、上記実施の形態と同様にして、第２半導体層２３Ｂ上に光電変換層２４および上部電極２５を形成する。以上により、図２３に示した有機光電変換部２０Ｈが完成する。
　なお、第１半導体層２３Ａまたは第２半導体層２３Ｂの層内に残存するレジスト７１は、例えば２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いることにより確認することができる。例えば、レジスト７１は、例えば、化学増幅型光酸発生剤（ＰＡＧ）、乳酸エチルおよびメトキシプロピルアセテート（ＭＰＡ）等を含むポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）樹脂等のＫｒＦエキシマレーザの露光用レジストであり、炭素を多く含んでいる。具体的には、レジスト７１は、レジスト７１が残存している層（例えば第１半導体層２３Ａ）において、他の領域よりも多くの炭素を含んでいる。このため、レジスト７１は、ＳＩＭＳにより炭素のピークとして確認することができる。
（２－８．変形例８）
　図２５は、本開示の変形例８の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｉ）の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ｉは、読み出し電極２１Ａ上に金属膜７２を設け、読み出し電極２１Ａ上に第１半導体層２３Ａの他の領域よりもキャリア濃度の高い高濃度キャリア領域２３Ｘを設けた点が、上記変形例３とは異なる。
　本変形例の有機光電変換部２０Ｉは、例えば、以下のようにして形成される。
　まず、図２６Ａに示したように、絶縁層２２および開口２２Ｈに露出した読み出し電極２１Ａ上に金属膜７２を成膜する。この金属膜７２は、第１半導体層２３Ａを構成する材料よりもギブスエネルギーが低い金属を用いて形成することができる。具体的な金属膜７２の材料としては、例えばチタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）およびジルコニウム（Ｚｅ）等が挙げられる。金属膜７２の材料としては、さらにギブスエネルギーが同等の材料でもよく、第１半導体層２３Ａを構成する元素と同じ金属を用いてもよく、例えばインジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）および錫（Ｓｎ）等が挙げられる。これらの材料は金属酸化物と金属間で酸素量が平衡状態になるため第１半導体層内に酸素欠損を生じさせることができる。次に、図２６Ｂに示したように、金属膜７２上にレジスト（図示せず）をパターニングした後、例えばウェットエッチングにより読み出し電極２１Ａ上に、開口２２Ｈの側面との間に隙間を開けて金属膜７２をパターニングする。
　続いて、図２６Ｃに示したように、例えばスパッタリング法を用いて第１半導体層２３Ａを成膜した後、同様にして、図２６Ｄに示したように第２半導体層２３Ｂを成膜する。次に、例えば２００℃～４５０℃程度で加熱処理を行う。これにより、図２６Ｅに示したように、金属膜７２周囲の第１半導体層２３Ａには酸素欠損による高濃度キャリア領域２３Ｘが形成される。その後、上記実施の形態と同様にして、第２半導体層２３Ｂ上に光電変換層２４および上部電極２５を形成する。以上により、図２１に示した有機光電変換部２０Ｇが完成する。
　このように、開口２２Ｈ内に金属膜７２を形成することにより、読み出し電極２１Ａ上の第１半導体層２３Ａに他の領域よりもキャリア濃度の高い高濃度キャリア領域２３Ｘを形成することができる。即ち、上記変形例３に示した有機光電変換部２０Ｃと同様に、開口２２Ｈ内に開口２３ＡＨを設けることなく、読み出し電極２１Ａと第２半導体層２３Ｂとの間の障壁を低下させることが可能となる。よって、第１半導体層２３Ａに開口２３ＡＨを形成するための一連の工程が不要となり、撮像素子１０の製造方法を簡略化でき、さらに微細化することが可能となる。
　図２５では、読み出し電極２１Ａ上に直接金属膜７２を設けた例を示したが、金属膜７２は、図２７に示した有機光電変換部２０Ｊのように、第１半導体層２３Ａを成膜した後に開口２２Ｈ内の第１半導体層２３Ａ上に設けるようにしてもよい。この場合でも、第２半導体層２３Ｂを成膜した後の加熱処理によって金属膜７２周囲の第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂから酸素が欠損し、金属膜７２周囲の第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂに亘る高濃度キャリア領域２３Ｘを形成することができる。
　更に、図２８に示した有機光電変換部２０Ｋのように、金属膜７２を薄膜（例えば０．１ｎｍ～２ｎｍ）とすることにより、読み出し電極２１Ａ上だけでなく、絶縁層２２２の開口２２Ｈの側面および上面の一部まで延在形成することができる。金属膜７２を薄膜化する場合には、図２９に示した有機光電変換部２０Ｌのように、第１半導体層２３Ａ上に金属膜７２を形成するようにしてもよい。このような構造とした場合でも、金属膜７２周囲の第１半導体層２３Ａまたは第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂに高濃度キャリア領域２３Ｘを形成することができ、第１半導体層２３Ａに開口２３ＡＨを設けることなく、読み出し電極２１Ａと第２半導体層２３ｂとの間の障壁を低下させることが可能となる。
　なお、金属膜７２の構成材料としては、第１半導体層２３Ａを構成する材料よりもギブスエネルギーが低い金属の酸化物を用いてもよい。また、金属膜７２を形成する代わりに、読み出し電極２１Ａを、金属膜７２を構成する金属を含む材料を用いて形成することでも、同様の効果を得ることができる。
（２－９．変形例９）
　図３０は、本開示の変形例９の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｍ）の断面構成を模式的に表したものである。図３１は、有機光電変換部２０を用いた撮像装置１の全体の平面構成を模式的に表したものである。なお、図３０は、図３１に示したＩＩ－ＩＩ線における断面を表している。本変形例の有機光電変換部２０Ｍは、第２半導体層２３Ｂを、結晶性を有する層（結晶層２３Ｂ１）と、アモルファス性を有する層（アモルファス層２３Ｂ２）とが下部電極１１側からこの順に積層された積層膜とした点が上記実施の形態とは異なる。
　図３２Ａは、蓄積電極２１Ｂの上方に積層された絶縁層２２、第１半導体層２３Ａ、第２半導体層２３Ｂ（結晶層２３Ｂ１およびアモルファス層２３Ｂ２）、保護層２９および光電変換層２４のエネルギー準位を表したものである。図３２Ｂは、読み出し電極２１Ａ上に設けられた開口２２Ｈ，２３ＡＨ内に積層された絶縁層２２、第２半導体層２３Ｂ（結晶層２３Ｂ１およびアモルファス層２３Ｂ２）、保護層２９および光電変換層２４のエネルギー準位を表したものである。第２半導体層２３Ｂ（結晶層２３Ｂ１およびアモルファス層２３Ｂ２）は、上記実施の形態と同様に、第１半導体層２３Ａの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）よりも深い伝導帯最下端のエネルギー準位を有している。また、第２半導体層２３Ｂ（結晶層２３Ｂ１およびアモルファス層２３Ｂ２）は、上記変形例１と同様に、保護層２９の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃｐ）と略同じまたはより深い伝導帯最下端のエネルギー準位を有している。
　結晶層２３Ｂ１の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２＿ｃ）と、アモルファス層２３Ｂ２の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２＿ａ）とは、略同じか、アモルファス層２３Ｂ２が、結晶層２３Ｂ１の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２＿ｃ）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２＿ａ）を有していることが好ましい。更に、真空準位から遠ざかる方向が、エネルギーが小さい（負で絶対値が大きい）と定義した場合、アモルファス層２３Ｂ２に対する結晶層２３Ｂ１の伝導帯最下端のエネルギー準位の差（Ｅｃ２＿ａ－Ｅｃ２＿ｃ）が絶対値で０．４ｅＶ以上とすることにより、半導体層２３内に蓄積された電荷が光電変換層２４へ流れ込むのを防ぐことができる。
　結晶層２３Ｂ１およびアモルファス層２３Ｂ２は、同じ材料を用いて形成してもよいし、異なる材料を用いて形成してもよい。異なる材料を用いる場合には、同種の元素を含み、格子定数が近く、且つ、界面準位が悪化しない組み合わせとすることが好ましい。結晶層２３Ｂ１の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。これにより、結晶層２３Ｂ１のバルク部に欠陥が生じることを低減することができる。アモルファス層２３Ｂ２の膜厚は、例えば１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、好ましくは、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。これにより、結晶層２３Ｂ１の表面保護だけでなく、半導体層２３内に蓄積された電荷が光電変換層２４へ流れ込むのを防ぐことができる。
　なお、アモルファス層２３Ｂ２と結晶層２３Ｂ１とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像の光束フーリエ変換（ＦＦＴ）像によって確認することができる。例えばＴＥＭでは、結晶層２３Ｂ１には、結晶のある格子面からの回折波と透過波との干渉によって格子の両間隔に対応した明暗の縞模様の像が現れる。これを格子縞という。一方、アモルファス層２３Ｂ２の場合には、格子縞は確認されない。更に、ＴＥＭ像を２次元でＦＦＴすることによって、結晶層２３Ｂ１の場合には、例えば格子縞の周期に対応した、一方向に伸びた斑点模様を確認できる。一方、アモルファス層２３Ｂ２の場合には、ブロードなリング状のパターン（ハローリング）を確認できる。
　一般に、結晶性を有する酸化物半導体層上に無機酸化膜を成膜する場合、酸化物半導体層の表面にダメージが入り、劣化することがある。また、酸化物半導体層と無機酸化膜との間に、それぞれの材料とは異なる材料からなる層を挿入すると、異種材料界面の数が増え、異種材料界面でのトラップによって光電変換層から酸化物半導体層への電荷の転送が阻害されることがある。
　これに対して本変形例では、第２半導体層２３Ｂとしての結晶層２３Ｂ１上にアモルファス層２３Ｂ２を形成するようにした。これにより、保護層２９を成膜する際のダメージによる第２半導体層２３Ｂ表面のトラップの発生が低減される。よって、上記実施の形態および変形例１の効果に加えて、信頼性および撮像画質を向上させることが可能となる。
　なお、撮像素子１０では、画素部１Ａの周囲に設けられる周辺領域１Ｂ近傍の有機光電変換部２０上には、保護層５１およびオプティカルブラック（ＯＰＢ）層５８が形成される。保護層５１およびＯＰＢ層５８は、例えば、図３０に示したように、有機光電変換部２０の側面を覆い、周辺領域１Ｂまで延在している。この周辺領域１Ｂ近傍の有機光電変換部２０の側面の構造はこれに限定されず、例えば、図３３に示したように、アモルファス層２３Ｂ２が第１半導体層２３Ａおよび結晶層２３Ｂ１の側面を覆うようにしてもよい。これにより、保護層２９，５１を成膜する際に第１半導体層２３Ａおよび結晶層２３Ｂ１の側面にダメージが入ることによる劣化が低減される。よって、信頼性および撮像画質をさらに向上させることが可能となる。
　また、本変形例では、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂが積層された例を示したがこれに限らず、例えば図３４に示したように、絶縁層２２上に第２半導体層２３Ｂ（具体的には、結晶層２３Ｂ１）が直接形成した場合でも同様の効果を得ることができる。
（２－１０．変形例１０）
　図３５は、本開示の変形例１０の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｎ）の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ｎは、上記変形例９の構成に加えて、読み出し電極２１Ａ上に設けられた絶縁層２２、第１半導体層２３Ａおよび結晶層２３Ｂ１を貫通する開口２３Ｈに沿ってアモルファス層２３Ｂ２および保護層２９が形成されている点が上記実施の形態とは異なる。
　本変形例の第１半導体層２３Ａ、第２半導体層２３Ｂ（結晶層２３Ｂ１およびアモルファス層２３Ｂ２）、保護層２９および光電変換層２４は、上記実施の形態および変形例と同様のエネルギー準位の大小関係を有している。即ち、第１半導体層２３Ａは、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ１）を有している（真空準位から遠ざかる方向が、エネルギーが小さい（負で絶対値が大きい）と定義した場合、Ｅｃ１＞Ｅｃ２）。光電変換層２４は、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ０）を有している（真空準位から遠ざかる方向が、エネルギーが小さい（負で絶対値が大きい）と定義した場合、Ｅｃ０＞Ｅｃ２）。保護層２９は、例えば、光電変換層２４の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ０）と略同じまたはより深く、且つ、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）と略同じまたはより浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃｐ）を有している。第２半導体層２３Ｂを構成する結晶層２３Ｂ１およびアモルファス層２３Ｂ２は、略同じか、アモルファス層２３Ｂ２が、結晶層２３Ｂ１の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２＿ｃ）よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２＿ａ）を有している。
　第１半導体層２３Ａの膜厚は、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。結晶層２３Ｂ１の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。アモルファス層２３Ｂ２の膜厚は、例えば１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、より好ましくは、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。保護層２９の膜厚は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
　本変形例の有機光電変換部２０Ｎは、例えば、以下のようにして形成される。
　まず、絶縁層２２上に、例えばスパッタリング法を用いて第１半導体層２３Ａ、結晶層２３Ｂ１を順に成膜した後、図３６Ａに示したように、結晶層２３Ｂ１上にレジスト７１をパターニングする。続いて、図３６Ｂに示したように、例えばドライエッチングを用いて読み出し電極２１Ａ上の結晶層２３Ｂ１、第１半導体層２３Ａ１および絶縁層２２をエッチングして読み出し電極２１Ａが露出する開口２３Ｈを形成する。その後、レジスト７１を除去する。
　次に、図３６Ｃに示したように、例えばスパッタリング法を用いて結晶層２３Ｂ１上および開口２３Ｈの側面にアモルファス層２３Ｂ２を成膜する。続いて、図３６Ｄに示したように、例えばＡＬＤ法を用いてアモルファス層２３Ｂ２上に保護層２９を成膜する。その後、上記実施の形態と同様にして、保護層２９上に光電変換層２４および上部電極２５を形成する。以上により、図３５に示した有機光電変換部２０Ｎが完成する。
　このように、本変形例では、読み出し電極２１Ａ上に、絶縁層２２、第１半導体層２３Ａおよび結晶層２３Ｂ１を貫通する開口２３Ｈを形成し、結晶層２３Ｂ１上および開口２３Ｈの側面に沿ってアモルファス層２３Ｂ２および保護層２９を形成するようにした。これにより、読み出し電極２１Ａ上のトラップ量が低減される。よって、上記実施の形態と比較して、読み出し電極２１Ａへの電荷の転送効率をさらに向上させことが可能となり、撮像画質を向上させることが可能となる。
　図３７は、本開示の変形例１０に係る有機光電変換部２０Ｎの断面構成の他の例を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ｎは、さらに上記変形例２のように、第２半導体層２３Ｂと保護層２９との間に第３半導体層２３Ｃを設けるようにしてもよい。第３半導体層２３Ｃは、保護層２９の伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃｐ）と略同じまたはより深く、且つ、第２半導体層２３Ｂの伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ２）と略同じまたはより浅い伝導帯最下端のエネルギー準位（Ｅｃ３）を有する。これにより、第２半導体層２３Ｂに蓄積された電荷が光電変換層２４へ流れ込むのを防ぐことができる。
　また、図３５および図３７では、開口２３Ｈの側面が、絶縁層２２、第１半導体層２３Ａおよび結晶層２３Ｂ１の連続する端面により形成されている例を示したがこれに限定されるものではない。例えば、開口２３Ｈの側面は、図３８に示したように、階段状に形成されていてもよい。また、例えば、図３９に示したように、読み出し電極２１Ａ上に絶縁層２２を貫通する開口２２Ｈを形成した後、開口２２Ｈよりも径の小さな第１半導体層２３Ａおよび結晶層２３Ｂ１を貫通する開口２３Ｈを形成するようにしてもよい。
（２－１１．変形例１１）
　図４０は、本開示の変形例１１の撮像素子の要部（有機光電変換部２０Ｏ）の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の有機光電変換部２０Ｏは、上記変形例９の構成に加えて、有機光電変換部２０Ｏの端部において、第１半導体層２３Ａが、第２半導体層２３Ｂよりも内側に端部を有している点が上記実施の形態とは異なる。また、これより後に形成される膜は、端部において第１半導体層２３Ａには接触しないことが上記実施の形態とは異なる。これにより、有機光電変換部を構成する積層膜の加工時間が短縮される。
　また、本変形例では、下部電極２１を構成する複数の電極として、例えば、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂの周囲にシールド電極２１Ｄが設けられている。シールド電極２１Ｄは、電荷の転送および蓄積を行う第２半導体層２３Ｂに対して電界効果を与えるものであり、例えば、固定電位が印加されている。本変形例では、このシールド電極２１Ｄの上方でも第１半導体層２３Ａが除去されている。これにより、第２半導体層２３Ｂに対する電界効果が増大される。
　本変形例の有機光電変換部２０Ｏは、例えば、以下のようにして形成される。
　まず、図４１Ａに示したように、絶縁層２２上に、例えばスパッタリング法を用いて、例えばＩＧＺＯ（例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４）からなる第１半導体層２３Ａを成膜する。続いて、例えばドライエッチングを用いて第１半導体層２３Ａを加工する。具体的には、図４１Ｂに示したように、読み出し電極２１Ａ上に開口２３ＡＨを形成すると共に、シールド電極２１Ｄ上および例えば周辺領域１Ｂ近傍の第１半導体層２３Ａを除去する。このとき、酸化物半導体は難エッチング材料のため、加工時に再付着物が発生する場合がある。この再付着物が発生した場合には、別途ドライエッチングを行って除去するか、第１半導体層２３Ａの加工の際に形成したレジストの剥離時にレジストと共に除去する。
　次に、図４１Ｃに示したように、例えばスパッタリング法を用いて、例えばＩＧＺＯ（例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）からなる第２半導体層２３Ｂを成膜する。続いて、図４１Ｄに示したように、例えばＳｉＯやＴｉＯの単層膜、あるいはそれらの積層膜からなる保護層２９、有機材料からなる光電変換層２４、例えばＩＺＯからなる上部電極２５および例えばＡｌＯからなる保護層５１を成膜する。保護層２９，５１は、例えばＡＬＤ法を用いて成膜する。光電変換層２４は、例えば真空蒸着を用いて成膜する。上部電極２５は、例えばスパッタリング法を用いて成膜する。その後、図４１Ｄに示したように、保護層５１上にレジスト７２をパターニングする。
　次に、例えばドライエッチングを用いて第２半導体層２３Ｂまで一括加工を行う。このとき、エッチング工程の途中までレジスト７２がマスクとして機能するが、レジスト７２はエッチング工程中に消失し、その後保護層５１がハードマスクとして振る舞うようになる。具体的には、例えば、光電変換層２４まではレジスト７２がマスクとして残存する（図４１Ｅ）が、例えば、保護層２９の加工段階で、保護層２９と共にレジスト７２がエッチングされて消失する（図４１Ｆ）。その後、保護層５１がハードマスクとなって第２半導体層２３Ｂがエッチングされる（図４１Ｇ）。なお、レジスト７２の消失は、保護層２９の加工段階に限定されず、例えば第２半導体層２３Ｂのエッチング中等、エッチングの後半の過程で起こりやすいが、その場合においても、上記のように保護層５１がハードマスクとなってエッチングされる。以上により、図４０に示した有機光電変換部２０Ｏが完成する。
　一般に、無機材料と有機材料との積層膜を一括加工するのは技術的な難易度が高い。また、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体は加工が難しい材料（難エッチング材料）であり、例えば有機膜よりもエッチングが進行しにくい。このため、有機光電変換部２０Ｏのように、酸化物半導体層（半導体層２３）、有機膜（光電変換層２４）および無機酸化膜（保護層５１）が積層された積層膜を一括でドライエッチングする場合、酸化物半導体層のエッチング工程において温度の上昇等が起こりやすい。この温度の上昇は、有機膜の損傷を引き起こす。また、半導体層２３と、本構成において半導体層２３のエッチング時のハードマスクとなる保護層５１は、共に酸化物であるため、半導体層２３をエッチングする際に保護層５１もエッチングされ、損傷する。この一連の工程は制御性が低く、光電変換層２４や保護層５１の損傷が起こる虞がある。
　この問題を解決する方法としては、例えばレジストやハードマスクとなる無機酸化膜（保護層５１）の膜厚を増大すること等が考えられる。しかしながら、保護層５１の厚膜化は、例えば膜応力の発生等の副作用を生じる場合ある。膜応力の発生は、下層の光電変換層２４の膜剥がれの原因となる。また、レジストの膜厚を変更する場合には、トータルの設計が変わってしまう。
　これに対して、有機光電変換部２０Ｏの端部（例えば、画素部１Ａの周縁部）において、第１半導体層２３Ａが、第２半導体層２３Ｂよりも内側に端部を有するようにした。換言すると、例えば読み出し電極２１Ａ上において第１半導体層２３Ａに開口２３ＡＨを形成する際に、画素部１Ａの周縁部の第１半導体層２３Ａも除去するようにした。これにより、例えば画素部１Ａの周縁部における半導体層２３の膜厚が、第１半導体層２３Ａの膜厚分薄くなるため、半導体層２３、保護層２９、光電変換層２４、上部電極２５および保護層５１からなる積層膜のドライエッチングによる一括加工工程における半導体層２３の加工時間が短縮される。よって、光電変換層２４および保護層５１の損傷を低減することが可能となる。また、製造工程の制御性が向上する。この効果は、第１半導体層２３Ａが第２半導体層２３Ｂよりもエッチングレートが遅かったり、加工時間が長い場合により大きくなる。
　また、本変形例では、上記のように、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂの周囲にシールド電極２１Ｄを設け、このシールド電極２１Ｄの上方でも第１半導体層２３Ａを除去するようにした。これにより、シールド電極２１Ｄと第２半導体層２３Ｂとの間に第１半導体層２３Ａが形成されている場合と比較して、例えば、第２半導体層２３Ｂに対する電界効果が２５％程増大される。
　この電界効果の増大は以下の計算に基づく。例えば、絶縁層２２を構成する酸化シリコン（例えば、ＳｉＯ２）の誘電率は４程度、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂを構成するＩＧＺＯの誘電率は１６程度である。ＳｉＯ２およびＩＧＺＯの膜厚をそれぞれ１０ｎｍとし、ＳｉＯ２の容量をＣとすると、ＩＧＺＯの容量は４Ｃとなる。シールド電極２１Ｄと第２半導体層２３Ｂとの間に絶縁層２２と第１半導体層２３Ａとの積層膜がある場合、第２半導体層２３Ｂに対する電界効果にはこれらの合成容量Ｃｔｏｔａｌが寄与する。具体的には、１／Ｃｔｏｔａｌ＝１／Ｃ＋１／４Ｃなので、Ｃｔｏｔａｌ＝０．８Ｃである。一方、シールド電極２１Ｄと第２半導体層２３Ｂとの間に絶縁層２２のみがある場合、容量はＣであるから、２５％程度電界効果の効きが強くなることがわかる。この印加電圧は数Ｖ（例えば、５Ｖ程度）であるから、この場合、実効電圧１Ｖ程度の差が生じることになる。
　なお、本変形例の有機光電変換部２０Ｏは、さらに以下のような構成としてもよい。例えば図４２に示したように、平面視において、第１半導体層２３Ａの端部や開口２３ＡＨはラウンド形状としてもよい。これにより、第１半導体層２３Ａと第２半導体層２３Ｂとの密着性が向上すると共に、応力が緩和される。また、例えば図４３に示したように、断面視において、第１半導体層２３Ａの加工端部は傾斜面（例えば、順テーパ）として形成されていてもよい。これにより、第２半導体層２３Ｂによる被覆性が向上し、第２半導体層２３Ｂとの密着性を向上させることができる。
　図４４は、図４０に示した有機光電変換部２０Ｏを用いた際の撮像装置１の画素部１Ａおよび画素部１Ａ周囲の周辺領域１Ｂにおける有機光電変換部２０Ｏの断面構成を模式的に表したものである。図４４では、画素部１Ａの最外周に設けられたシールド電極２１Ｄ上から外側の第１半導体層２３Ａを除去した例を示したがこれに限らない。例えば、図４５に示したように、周辺領域１Ｂまで延在する有機光電変換部２０Ｏの端部近傍に、例えば第１半導体層２３Ａの幾何学的なパターンを残すようにしてもよい。これにより、ドライエッチング時の加工均一性および絶縁層２２と第２半導体層２３Ｂとの密着性を確保することができる。なお、保護層５１上には、図４６に示したように、さらに平坦化層５６や配線５７、または図１に示したようなオンチップレンズ５４等が設けられていてもよい。その際、有機光電変換部２０Ｏの側面では、平坦化層５６は第２半導体層２３Ｂとは接する一方、第１半導体層２３Ａとは接しないという本変形例の特徴が表れる。また、図４０および図４４等では、シールド電極２１Ｄの上方の第１半導体層２３Ａが除去された例を示したが、図４７に示したように、例えば周辺領域１Ｂにおいて、第１半導体層２３Ａの端部が、有機光電変換部２０の端部よりも内側に形成されていれば、本変形例の効果である半導体層２３の加工時間の短縮および製造工程の制御性を向上という効果を得ることができる。
　更に、本技術は、以下のような構成を有する撮像素子にも適用することができる。
（２－１２．変形例１２）
　図４８Ａは、本開示の変形例１２の撮像素子１０Ａの断面構成を模式的に表したものである。図４８Ｂは、図４８Ａに示した撮像素子１０Ａの平面構成の一例を模式的に表したものであり、図４８Ａは、図４８Ｂに示したＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面を表している。撮像素子１０Ａは、例えば、無機光電変換部３２と、有機光電変換部６０とが積層された積層型の撮像素子であり、この撮像素子１０Ａを備えた撮像装置（例えば、撮像装置１）の画素部１Ａでは、上記実施の形態と同様に、例えば図４８Ｂに示したように、例えば２行×２列で配置された４つの画素を画素ユニット１ａが繰り返し単位となり、行方向と列方向とからなるアレイ状に繰り返し配置されている。
　本変形の撮像素子１０Ａでは、有機光電変換部６０の上方（光入射側Ｓ１）には、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を選択的に透過させるカラーフィルタ５５が、それぞれ、単位画素Ｐ毎に設けられている。具体的には、２行×２列で配置された４つの画素からなる画素ユニット１ａにおいて、緑色光（Ｇ）を選択的に透過させるカラーフィルタが対角線上に２つ配置され、赤色光（Ｒ）および青色光（Ｂ）を選択的に透過させるカラーフィルタが、直交する対角線上に１つずつ配置されている。各カラーフィルタが設けられた単位画素（Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ）では、例えば、有機光電変換部６０において、それぞれ、対応する色光が検出されるようになっている。即ち、画素部１Ａでは、それぞれ、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を検出する画素（Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ）が、ベイヤー状に配列されている。
　有機光電変換部６０は、例えば、下部電極６１、絶縁層６２、半導体層６３、光電変換層６４および上部電極６５からなり、下部電極６１、絶縁層６２、半導体層６３、光電変換層６４および上部電極６５は、それぞれ、上記実施の形態における有機光電変換部２０と同様の構成を有している。無機光電変換部３２は、有機光電変換部６０とは異なる波長域の光を検出する。
　撮像素子１０Ａでは、カラーフィルタ５５を透過した光のうち、可視光領域の光（赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ））は、それぞれ、各カラーフィルタが設けられた単位画素（Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ）の有機光電変換部６０で吸収され、それ以外の光、例えば、赤外光領域（例えば、７００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下）の光（赤外光（ＩＲ））は、有機光電変換部６０を透過する。この有機光電変換部６０を透過した赤外光（ＩＲ）は、各単位画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂの無機光電変換部３２において検出され、各単位画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂでは赤外光（ＩＲ）に対応する信号電荷が生成される。即ち、撮像素子１０Ａを備えた撮像装置１では、可視光画像および赤外光画像の両方を同時に生成可能となっている。
（２－１３．変形例１３）
　図４９Ａは、本開示の変形例１３の撮像素子１０Ｂの断面構成を模式的に表したものである。図４９Ｂは、図４９Ａに示した撮像素子１０Ｂの平面構成の一例を模式的に表したものであり、図４９Ａは、図４９Ｂに示したＩＶ－ＩＶ線における断面を表している。上記変形例７では、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を選択的に透過させるカラーフィルタ５５が有機光電変換部６０の上方（光入射側Ｓ１）に設けられた例を示したが、カラーフィルタ５５は、例えば、図４９Ａに示したように、無機光電変換部３２と有機光電変換部６０との間に設けるようにしてもよい。
　撮像素子１０Ｂでは、例えば、カラーフィルタ５５は、画素ユニット１ａ内において、少なくとも赤色光（Ｒ）を選択的に透過させるカラーフィルタ（カラーフィルタ５５Ｒ）および少なくとも青色光（Ｂ）を選択的に透過させるカラーフィルタ（カラーフィルタ５５Ｂ）が互いに対角線上に配置された構成を有している。有機光電変換部６０（光電変換層６４）は、例えば上記実施の形態と同様に緑色光に対応する波長を選択的に吸収するように構成されている。これにより、有機光電変換部６０およびカラーフィルタ５５Ｒ，５５Ｂの下方にそれぞれ配置された無機光電変換部（無機光電変換部３２Ｒ，３２Ｇ）においてＲＧＢに対応する信号を取得することが可能となる。本変形例の撮像素子１０Ｂでは、一般的なベイヤー配列を有する撮像素子よりもＲＧＢそれぞれの光電変換部の面積を拡大することができるため、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
（２－１４．変形例１４）
　図５０は、本開示の変形例１４に係る撮像素子１０Ｃの断面構成を模式的に表したものである。本変形例の撮像素子１０Ｃは、２つの有機光電変換部２０，８０と、１つの無機光電変換部３２とが縦方向に積層されたものである。
　有機光電変換部２０，８０と、無機光電変換部３２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。例えば、有機光電変換部２０では緑（Ｇ）の色信号を取得する。例えば、有機光電変換部８０は青（Ｂ）の色信号を取得する。例えば、無機光電変換部３２では赤（Ｒ）の色信号を取得する。これにより、撮像素子１０Ｃ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。
　有機光電変換部８０は、例えば有機光電変換部２０の上方に積層され、有機光電変換部２０と同様に、下部電極８１、例えば第１半導体層８３Ａおよび第２半導体層８３Ｂを含む半導体層８３、光電変換層８４および上部電極８５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。下部電極８１は、有機光電変換部２０と同様に、読み出し電極８１Ａと蓄積電極８１Ｂとから構成されており、絶縁層８２によって電気的に分離されている。絶縁層８２は、読み出し電極８１Ａ上に開口８２Ｈが設けられている。有機光電変換部８０と有機光電変換部２０との間には、層間絶縁層８７が設けられている。
　読み出し電極８１Ａには、層間絶縁層８７および有機光電変換部２０を貫通し、有機光電変換部２０の読み出し電極２１Ａと電気的に接続された貫通電極８８が接続されている。更に、読み出し電極８１Ａは、貫通電極３４，８８を介して、半導体基板３０に設けられたフローティングディフュージョンＦＤと電気的に接続されており、光電変換層８４において生成された電荷を一時的に蓄積することができる。更に、読み出し電極８１Ａは、貫通電極３４，８８を介して、半導体基板３０に設けられたアンプトランジスタＡＭＰ等と電気的に接続されている。
（２－１５．変形例１５）
　図５１は、本開示の変形例１５に係る撮像素子（撮像素子１０Ｄ）の断面構成を表したものである。撮像素子１０Ｄ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撮像装置（撮像装置１）の画素部１Ａにおいてアレイ状に繰り返し配置される１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。本変形例の撮像素子１０Ｄは、２つの有機光電変換部２０および有機光電変換部７０と、１つの無機光電変換部３２とが縦方向に積層されたものである。
　有機光電変換部２０，７０と、無機光電変換部３２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。例えば、有機光電変換部２０では緑（Ｇ）の色信号を取得する。例えば、有機光電変換部７０は青（Ｂ）の色信号を取得する。例えば、無機光電変換部３２では赤（Ｒ）の色信号を取得する。これにより、撮像素子１０Ｄでは、カラーフィルタを用いることなく一つの単位画素Ｐにおいて複数種類の色信号を取得可能となっている。
　有機光電変換部７０は、例えば有機光電変換部２０の上方に積層され、有機光電変換部２０と同様に、下部電極７１、例えば第１半導体層７３Ａおよび第２半導体層７３Ｂを含む半導体層７３、光電変換層７４、および上部電極７５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７１と半導体層７３との間には、絶縁層７２が設けられている。下部電極７１は、例えば、撮像素子１０Ｄごとに分離形成されると共に、絶縁層７２を間に互いに分離された読み出し電極７１Ａおよび蓄積電極７１Ｂによって構成されている。下部電極７１のうち、読み出し電極７１Ａは、絶縁層７２に設けられた開口７２Ｈを介して第１半導体層７２Ａと電気的に接続されている。半導体層７３、光電変換層７４および上部電極７５は、図５１では、撮像素子１０Ｄごとに分離形成されている例を示したが、例えば、複数の撮像素子１０Ｄに共通した連続層として設けられていてもよい。
　半導体層７３は、光電変換層７４で発生した電荷を蓄積するためのものである。半導体層７３は、半導体層２３と同様に、第１半導体層７３Ａと第２半導体層７３Ｂとが下部電極７１側からこの順に積層された積層構造を有している。具体的には、第１半導体層７３Ａは、下部電極７１と半導体層７３とを電気的に分離する絶縁層７２上に設けられ、読み出し電極７１Ａ上に設けられた開口７２Ｈ内において読み出し電極７１Ａと電気的に接続されている。第２半導体層７３Ｂは、第１半導体層７３Ａと光電変換層７４との間に設けられている。
　第１半導体層７３Ａおよび第２半導体層７３Ｂは、それぞれ、上記実施の形態の第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂと同様の構成を有している。
　光電変換層７４は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、光電変換層２４と同様に、それぞれｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する有機材料（ｐ型半導体材料またはｎ型半導体材料）を２種以上含んで構成されている。光電変換層７４は、ｐ型半導体およびｎ型半導体の他に、所定の波長域の光を光電変換する一方、他の波長域の光を透過させる有機材料、いわゆる色素材料を含んで構成されている。光電変換層７４をｐ型半導体、ｎ型半導体および色素材料の３種類の有機材料を用いて形成する場合には、ｐ型半導体およびｎ型半導体は、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７４の厚みは、例えば、５０ｎｍ～５００ｎｍである。光電変換層７４に用いられる色素材料としては、例えば、クマリンおよびジアゾ化合物またはそれらの誘導体等が挙げられる。
　半導体基板３０の第１面３０Ａと第２面３０Ｂとの間には、２つの貫通電極３４Ｘ，３４Ｙが設けられている。
　貫通電極３４Ｘは、上記実施の形態における貫通電極３４と同様に、有機光電変換部２０の読み出し電極２１Ａと電気的に接続されており、有機光電変換部２０は、貫通電極３４Ｘ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３６Ｂ１に接続されている。貫通電極３４Ｘの上端は、例えば、パッド部３９Ａおよび上部第１コンタクト３９Ｃを介して読み出し電極２１Ａに接続されている。
　貫通電極３４Ｙは、有機光電変換部７０の読み出し電極７１Ａと電気的に接続されており、有機光電変換部７０は、貫通電極３４Ｙ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ＦＤ２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Ｔｒ２ｒｓｔ）の一方のソース／ドレイン領域３６Ｂ２に接続されている。貫通電極３４Ｙの上端は、例えば、パッド部３９Ｅ、上部第３コンタクト３９Ｆ、パッド部Ａ、上部第４コンタクト７６Ｃを介して読み出し電極７１Ａに接続されている。また、読み出し電極７１Ａと共に下部電極７１を構成する蓄積電極７１Ｂには、上部第５コンタクト７６Ｄを介してパッド部７６Ｂが接続されている。
　以上のように、本変形例の撮像素子１０Ｄでは、２つの有機光電変換部２０，７０と、１つの無機光電変換部３２とが積層された構成とし、有機光電変換部７０についても、有機光電変換部２０と同様に、読み出し電極７１Ａおよび蓄積電極７１Ｂからなる下部電極７１と光電変換層７４との間に、Ｅｃ１＞Ｅｃ２の伝導帯最下端のエネルギー準位関係を有する第１半導体層７３Ａ（Ｅｃ１）および第２半導体層７３Ｂ（Ｅｃ２）を下部電極７１側から順に積層された半導体層７３を設けるようにした。これにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（２－１６．変形例１６）
　図５２は、本開示の変形例１６に係る撮像素子（撮像素子１０Ｅ）の断面構成を模式的に表したものである。撮像素子１０Ｅ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撮像装置（撮像装置１）の画素部１Ａにおいてアレイ状に繰り返し配置される１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。本変形例の撮像素子１０Ｅは、有機材料を用いて形成された赤色光電変換部９０Ｒ、緑色光電変換部９０Ｇおよび青色光電変換部９０Ｂが、半導体基板３０に、絶縁層９２を介してこの順に積層された構成を有する。なお、図５２では、各有機光電変換部９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂの構成を簡略化して示しており、具体的な構成は、上記実施の形態の有機光電変換部２０等と同様である。
　赤色光電変換部９０Ｒ、緑色光電変換部９０Ｇおよび青色光電変換部９０Ｂは、それぞれ一対の電極の間、具体的には、下部電極９１Ｒと上部電極９５Ｒとの間、下部電極９１Ｇと上部電極９５Ｇとの間、下部電極９１Ｂと上部電極９５Ｂとの間に、それぞれ半導体層９３Ｒ，９３Ｇ，９３Ｂおよび光電変換層９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂを有する。
　青色光電変換部９０Ｂ上には、保護層９８および表面にオンチップレンズ９９Ｌを有するオンチップレンズ層９９が設けられている。半導体基板３０内には、赤色蓄電層３１０Ｒ、緑色蓄電層３１０Ｇおよび青色蓄電層３１０Ｂが設けられている。オンチップレンズ９９Ｌに入射した光は、赤色光電変換部９０Ｒ、緑色光電変換部９０Ｇおよび青色光電変換部９０Ｂで光電変換され、赤色光電変換部９０Ｒから赤色蓄電層３１０Ｒへ、緑色光電変換部９０Ｇから緑色蓄電層３１０Ｇへ、青色光電変換部９０Ｂから青色蓄電層３１０Ｂへそれぞれ信号電荷が送られるようになっている。信号電荷は、光電変換によって生じる電子および正孔のどちらであってもよいが、以下では、電子を信号電荷として読み出す場合を例に挙げて説明する。
　半導体基板３０は、例えばｐ型シリコン基板により構成されている。この半導体基板３０に設けられた赤色蓄電層３１０Ｒ、緑色蓄電層３１０Ｇおよび青色蓄電層３１０Ｂは、各々ｎ型半導体領域を含んでおり、このｎ型半導体領域に赤色光電変換部９０Ｒ、緑色光電変換部９０Ｇおよび青色光電変換部９０Ｂから供給された信号電荷（電子）が蓄積されるようになっている。赤色蓄電層３１０Ｒ、緑色蓄電層３１０Ｇおよび青色蓄電層３１０Ｂのｎ型半導体領域は、例えば、半導体基板３０に、リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）等のｎ型不純物をドーピングすることにより形成される。なお、半導体基板３０は、ガラス等からなる支持基板（図示せず）上に設けるようにしてもよい。
　半導体基板３０には、赤色蓄電層３１０Ｒ、緑色蓄電層３１０Ｇおよび青色蓄電層３１０Ｂそれぞれから電子を読み出し、例えば垂直信号線（例えば、後述の図３２の垂直信号線Ｌｓｉｇ）に転送するための画素トランジスタが設けられている。この画素トランジスタのフローティングディフュージョンが半導体基板３０内に設けられており、このフローティングディフュージョンが赤色蓄電層３１０Ｒ、緑色蓄電層３１０Ｇおよび青色蓄電層３１０Ｂに接続されている。フローティングディフュージョンは、ｎ型半導体領域により構成されている。
　絶縁層９２は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）および酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）等のうちの１種よりなる単層膜、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。また、絶縁層９２は、有機絶縁材料を用いて形成してもよい。絶縁層９２には、図示していないが、赤色蓄電層３１０Ｒと赤色光電変換部９０Ｒ、緑色蓄電層３１０Ｇと緑色光電変換部９０Ｇ、青色蓄電層３１０Ｂと青色光電変換部９０Ｂをそれぞれ接続するためのプラグおよび電極が設けられている。
　赤色光電変換部９０Ｒは、半導体基板３０に近い位置から、下部電極９１Ｒ、半導体層９３Ｒ（第１半導体層９３ＲＡおよび第２半導体層９３ＲＢ）、光電変換層９４Ｒおよび上部電極９５Ｒをこの順に有するものである。緑色光電変換部９０Ｇは、赤色光電変換部９０Ｒに近い位置から、下部電極９１Ｇ、半導体層９３Ｇ（第１半導体層９３ＧＡおよび第２半導体層９３ＧＢ）、光電変換層９４Ｇおよび上部電極９５Ｇをこの順に有するものである。青色光電変換部９０Ｂは、緑色光電変換部９０Ｇに近い位置から、下部電極９１Ｂ、半導体層９３Ｂ（第１半導体層９３ＢＡおよび第２半導体層９３ＢＢ）、光電変換層９４Ｂおよび上部電極９５Ｂをこの順に有するものである。赤色光電変換部９０Ｒと緑色光電変換部９０Ｇとの間には絶縁層９６が、緑色光電変換部９０Ｇと青色光電変換部９０Ｂとの間には絶縁層９７がさらに設けられている。赤色光電変換部９０Ｒでは赤色（例えば、波長６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ未満）の光が、緑色光電変換部９０Ｇでは緑色（例えば、波長４９５ｎｍ以上６２０ｎｍ未満）の光が、青色光電変換部９０Ｂでは青色（例えば、波長４００ｎｍ以上４９５ｎｍ未満）の光がそれぞれ選択的に吸収され、電子－正孔対が発生するようになっている。
　下部電極９１Ｒは光電変換層９４Ｒで生じた信号電荷を、下部電極９１Ｇは光電変換層９４Ｇで生じた信号電荷を、下部電極９１Ｂは光電変換層９４Ｂで生じた信号電荷をそれぞれ取り出すものである。下部電極９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂは、図示していないが、上記実施の形態における有機光電変換部２０の下部電極２１と同様に、単位画素Ｐ毎に、絶縁層によって互いに分離された複数の電極（例えば、読み出し電極および蓄積電極）から構成されている。
　下部電極９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂは、例えば、光透過性を有する導電材料、例えばＩＴＯにより構成される。下部電極２１の構成材料としては、ＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ２）系材料、あるいは亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）を添加したガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）を添加したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＩＧＺＯ、ＩＴＺＯ、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩＮ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３等を用いてもよい。
　半導体層９３Ｒ，９３Ｇ，９３Ｂは、それぞれ、光電変換層９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂで発生した電荷を蓄積するためのものである。半導体層９３Ｒ，９３Ｇ，９３Ｂは、上記実施の形態における有機光電変換部２０の半導体層２３と同様に、第１半導体層９３ＲＡ，９３ＧＡ，９３ＢＡと第２半導体層９３ＲＢ，９３ＧＢ，９３ＢＢとが下部電極９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂ側からこの順に積層された積層構造を有している。具体的には、例えば、有機光電変換部９０Ｒでは、下部電極９１Ｒ側から、第１半導体層９３ＲＡ、第２半導体層９３ＲＢ、光電変換層９４Ｒ、上部電極９５Ｒがこの順に積層されている。有機光電変換部９０Ｇおよび有機光電変換部９０Ｂについても同様である。
　第１半導体層９３ＲＡ，９３ＧＡ，９３ＢＡおよび第２半導体層９３ＲＢ，９３ＧＢ，９３ＢＢは、それぞれ、第１半導体層２３Ａおよび第２半導体層２３Ｂと同様の構成を有している。
　光電変換層９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂは、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、それぞれ、選択的な波長域の光を吸収して光電変換し、他の波長域の光を透過させるものである。ここで、選択的な波長域の光とは、光電変換層９４Ｒでは、例えば、波長６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の波長域の光である。光電変換層９４Ｇでは、例えば、波長４９５ｎｍ以上６２０ｎｍ未満の波長域の光である。光電変換層９４Ｂでは、例えば、波長４００ｎｍ以上４９５ｎｍ未満の波長域の光である。
　光電変換層９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂは、光電変換層２４と同様に、それぞれｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する有機材料を２種以上含んで構成されている。光電変換層９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂは、ｐ型半導体およびｎ型半導体の他に、さらに、上記所定の波長域の光を光電変換する一方、他の波長域の光を透過させる有機材料、いわゆる色素材料を含んで構成されている。このような材料としては、例えば、光電変換層９４Ｒでは、例えば、ローダミンおよびメロシアニンまたはその誘導体が挙げられる。光電変換層９４Ｇでは、例えば、ＢＯＤＩＰＹ色素が挙げられる。光電変換層９４Ｂでは、例えば、クマリン、ジアゾ化合物およびシアニン系色素またはそれらの誘導体等が挙げられる。
　上部電極９５Ｒは、光電変換層９４Ｒで発生した正孔を、上部電極９５Ｇは光電変換層９４Ｇで発生した正孔を、上部電極９５Ｂは光電変換層９４Ｇで発生した正孔をそれぞれ取りだすためのものである。上部電極９５Ｒ，９５Ｇ，９５Ｂから取り出された正孔は、各々の伝送経路（図示せず）を介して、例えば半導体基板３０内のｐ型半導体領域（図示せず）に排出されるようになっている。
　上部電極９５Ｒ，９５Ｇ，９５Ｂは、下部電極９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂと同様に、光透過性を有する導電材料、例えばＩＴＯにより構成されている。この他、上部電極９５Ｒ，９５Ｇ，９５Ｂは、例えば、金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の導電材料により構成されていてもよい。
　絶縁層９６は、上部電極９５Ｒと下部電極９１Ｇとを絶縁するためのものであり、絶縁層９７は上部電極９５Ｇと下部電極９１Ｂとを絶縁するためのものである。絶縁層９６，９７は、例えば、金属酸化物、金属硫化物あるいは有機物により構成されている。金属酸化物としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ），酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化亜鉛（ＺｎＯｘ）、酸化タングステン（ＷＯｘ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯｘ）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ）、酸化スズ（ＳｎＯｘ）および酸化ガリウム（ＧａＯｘ）等が挙げられる。金属硫化物としては、硫化亜鉛（ＺｎＳ）および硫化マグネシウム（ＭｇＳ）等が挙げられる。
　以上のように、本変形例の撮像素子１０Ｅでは、３つの有機光電変換部（赤色光電変換部９０Ｒ、緑色光電変換部９０Ｇおよび青色光電変換部９０Ｂ）が積層された構成とし、各有機光電変換部９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂでは、上記実施の形態における有機光電変換部２０と同様に、下部電極９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂと光電変換層９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂとの間に、それぞれお、Ｅｃ１＞Ｅｃ２の伝導帯最下端のエネルギー準位関係を有する第１半導体層９３ＲＡ，９３ＧＡ，９３ＢＡ（Ｅｃ１）および第２半導体層９３ＲＢ，９３ＧＢ，９３ＢＢ（Ｅｃ２）を下部電極９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂ側から順に積層された半導体層９３Ｒ，９３Ｇ，９３Ｂを設けるようにした。これにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜３．適用例＞
（適用例１）
　図５３は、本開示の撮像素子（例えば、撮像素子１０）を各画素に用いた撮像装置（撮像装置１）の全体構成を表したものである。この撮像装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、半導体基板３０上に、撮像エリアとしての画素部１Ａを有すると共に、この画素部１Ａの周辺領域に、例えば、行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。
　画素部１Ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐ（撮像素子１０に相当）を有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
　行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ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。
　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３０の外部へ伝送される。
　行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、半導体基板３０上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
　システム制御部１３２は、半導体基板３０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、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。
（適用例２）
　上記撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ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５４に、その一例として、電子機器２（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器２は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、撮像装置１と、光学系（光学レンズ）２１０と、シャッタ装置２１１と、撮像装置１およびシャッタ装置２１１を駆動する駆動部２１３と、信号処理部２１２とを有する。
　光学系２１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像装置１の画素部１Ａへ導くものである。この光学系２１０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２１１は、撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部２１３は、撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部２１２は、撮像装置１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリ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。
＜４．応用例＞
　更に、上記撮像装置１は、下記電子機器（カプセル型内視鏡１０１００および車両等の移動体）にも応用することが可能である。
（体内情報取得システムへの応用例）
　更に、本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図５５は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
　体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
　カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
　外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
　体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
　カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
　カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
　光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
　撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
　画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
　無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
　給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
　電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図５５では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
　制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
　外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
　また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
（内視鏡手術システムへの応用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図５６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５６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５７は、図５６に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
（移動体への応用例）
　本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図５８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５８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５８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５９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図５９では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図５９には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、実施の形態および変形例１～１６ならびに適用例および応用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態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、上記実施の形態では、撮像素子として、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３２Ｂ，３２Ｒとを積層させた構成としたが、本開示内容はこのような構造に限定されるものではない。例えば、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。
　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、上記実施の形態等では、下部電極２１を構成する複数の電極として、読み出し電極２１Ａおよび蓄積電極２１Ｂの２つの電極あるいは、読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよび転送電極２１Ｃや読み出し電極２１Ａ、蓄積電極２１Ｂおよびシールド電極２１Ｄの３つの電極から構成した例を示したが、この他に、排出電極等の４つ以上の電極を設けるようにしてもよい。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成の本技術によれば、並列配置されてなる第１の電極および第２の電極と、有機材料を含む光電変換層との間に、光電変換層側に設けられた第１の層と、第１の電極および第２の電極側に設けられると共に、第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第２の層とが積層された半導体層を設けるようにした。これにより、第２の電極への電荷の輸送特性を改善され、ノイズを低減することが可能となる。
（１）
　並列配置されてなる第１の電極および第２の電極と、
　前記第１の電極および前記第２の電極と対向配置された第３の電極と、
　前記第１の電極および前記第２の電極と前記第３の電極との間に設けられた光電変換層と、
　前記第１の電極および前記第２の電極と前記光電変換層との間に設けられ、第１の層および前記第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第２の層とが、前記光電変換層側から順に積層された半導体層と
　を備えた撮像素子。
（２）
　前記第１の電極および前記第２の電極と、前記半導体層との間に設けられると共に、前記第２の電極の上方に第１の開口を有する絶縁層をさらに有し、
　前記第２の電極と前記半導体層とは、前記第１の開口を介して電気的に接続されている、前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
　前記光電変換層と前記半導体層との間に無機材料を含む保護層をさらに有する、前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
　前記半導体層は、前記保護層と前記第１の層との間に、前記第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位と略同じまたはより浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第３の層をさらに有する、前記（３）に記載の撮像素子。
（５）
　前記第１の開口の側面および底面は前記第２の層に覆われており、前記底面を覆う前記第２の層の少なくとも一部は他の領域よりも高いキャリア濃度を有する、前記（２）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（６）
　前記第２の層は、前記第１の開口内において、前記第２の電極と前記第１の層とが直接電気的に接続される第２の開口を有する、前記（５）に記載の撮像素子。
（７）
　前記第１の開口の側面は、前記第２の層に覆われている、前記（６）に記載の撮像素子。
（８）
　前記第１の開口と前記第２の開口とは同一側面を有する、前記（６）に記載の撮像素子。
（９）
　前記第２の開口の側面は、前記第１の開口の側面よりも外側に設けられている、前記（６）に記載の撮像素子。
（１０）
　前記第２の層は、前記第１の層に含まれるシリコンの含有量以上のシリコンを含んでいる、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（１１）
　前記第１の層および前記第２の層はそれぞれガリウムを含み、
　前記第２の層は、前記第１の層に含まれるガリウムの含有量以上のガリウムを含んでいる、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（１２）
　前記第１の層および前記第２の層はそれぞれ亜鉛を含み、
　前記第２の層は、前記第１の層に含まれる亜鉛の含有量以上の亜鉛を含んでいる、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（１３）
　前記第１の層および前記第２の層は共に結晶性を有している、前記（１）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（１４）
　前記第２の層はアモルファス層と結晶層とを有しており、前記アモルファス層および前記結晶層は前記第１の電極および前記第２の電極側から順に積層されている、前記（１３）に記載の撮像素子。
（１５）
　前記第１の層および前記第２の層は共にアモルファス性を有している、前記（１）乃至（１４）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（１６）
　前記第１の層および前記第２の層の一方は結晶性を有し、他方はアモルファス性を有している、前記（１）乃至（１４）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（１７）
　前記第２の層は層内に、該第２の層内において他の領域よりも多くの炭素を多く含む層を有している、前記（２）乃至（１６）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（１８）
　前記第２の層は前記第１の開口の側面および底面を覆い、前記炭素を多く含む層は層内の前記第１の開口よりも外側に設けられている、前記（１７）に記載の撮像素子。
（１９）
　前記第１の層は層内に、該第１の層内において他の領域とよりも多くの炭素を多く含む層を含んでいる、前記（１）乃至（１６）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（２０）
　前記第１の層は前記第１の開口内において前記第２の電極と直接接し、前記炭素を多く含む層は層内の前記第１の開口よりも外側に設けられている、前記（１８）または（１９）に記載の撮像素子。
（２１）
　前記第１の開口内において、前記第１の電極と前記半導体層との間または前記第１の層と前記第２の層との間に金属膜または金属酸化物膜をさらに有する、前記（２）乃至（２０）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（２２）
　前記金属膜および前記金属酸化物膜と、前記第１の開口の側面との間に隙間を有する、前記（２１）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（２３）
　前記半導体層は、前記金属膜および前記金属酸化物膜の周囲に他の領域よりもキャリア濃度の高い領域を有している、前記（２１）または（２２）に記載の撮像素子。
（２４）
　前記金属膜および前記金属酸化物膜は、前記第１の開口の側面および底面を覆っている、前記（２１）乃至（２３）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（２５）
　前記金属膜および前記金属酸化物膜は、前記第２の層を構成する材料よりもギブスエネルギーが同等以下の材料を含んでいる、前記（２１）乃至（２４）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（２６）
　前記第１の電極および前記第２の電極は前記第２の層を構成する材料よりもギブスエネルギーが同等以下の材料を含んで形成されている、前記（１）乃至（２６）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（２７）
　前記第２の層は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みを有する、前記（１）乃至（２６）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（２８）
　前記第１の電極と前記第２の電極との間に第４の電極をさらに有する、前記（１）乃至（２７）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（２９）
　前記第４の電極は、前記第１の電極および前記第２の電極よりも下層に設けられている、前記（２８）に記載の撮像素子。
（３０）
　前記第１の層は、結晶性を有する層と、アモルファス性を有する層との積層構造を有している、前記（１）乃至（２９）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（３１）
　前記結晶性を有する層および前記アモルファス性を有する層は、前記第１の電極および前記第２の電極側からこの順に積層されている、前記（３０）に記載の撮像素子。
（３２）
　前記アモルファス性を有する層は、前記結晶性を有する層の伝導帯最下端のエネルギー準位と略同じまたはより浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する、前記（３１）に記載の撮像素子。
（３３）
　前記アモルファス性を有する層は、前記結晶性を有する層の上面および側面を覆っている、前記（３０）乃至（３２）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（３４）
　前記第２の電極の上方に前記結晶性を有する層を貫通する開口をさらに有し、
　前記アモルファス性を有する層は、前記開口を介して前記第２の電極と電気的に接続されている、前記（３１）乃至（３３）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（３５）
　前記光電変換層と前記アモルファス性を有する層との間に無機材料を含む保護層をさらに有し、
　前記開口内において前記アモルファス性を有する層と前記保護層が積層されている、前記（３４）に記載の撮像素子。
（３６）
　前記第２の層は、平面視において、前記第１の層の端部よりも内側に端部を有している、前記（１）乃至（３５）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（３７）
　前記第２の層の端部は傾斜面を有している、前記（３６）に記載の撮像素子。
（３８）
　前記第２の層は、前記第２の電極と前記第１の層とが直接電気的に接続される第２の開口をさらに有し、
　平面視において、前記第２の層の端部および前記第２の開口はラウンド形状を有している、前記（３６）または（３７）に記載の撮像素子。
（３９）
　平面視において、前記第１の電極および前記第２の電極の周囲に、固定電位が印加される第５の電極をさらに有する、前記（１）乃至（３８）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（４０）
　前記第５の電極の上方には、前記第２の層を介さずに前記第１の層が形成されている、前記（３９）に記載の撮像素子。
（４１）
　前記第１の電極および前記第２の電極は、前記光電変換層に対して光入射面とは反対側に配置されている、前記（１）乃至（４０）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（４２）
　前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ個別に電圧が印加される、前記（１）乃至（４１）のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
（４３）
　前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、前記光電変換層および前記半導体層を有する１または複数の有機光電変換部と、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（４２）に記載の撮像素子。
（４４）
　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の面側に形成されている、前記（４３）に記載の撮像素子。
（４５）
　１または複数の撮像素子がそれぞれ設けられている複数の画素を備え、
　前記撮像素子は、
　並列配置されてなる第１の電極および第２の電極と、
　前記第１の電極および前記第２の電極と対向配置された第３の電極と、
　前記第１の電極および前記第２の電極と前記第３の電極との間に設けられた光電変換層と、
　前記第１の電極および前記第２の電極と前記光電変換層との間に設けられ、第１の層および前記第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第２の層とが、前記光電変換層側から順に積層された半導体層と
　を有する撮像装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０２０年３月３１日に出願された日本特許出願番号２０２０－０６４０１７号および２０２１年３月１９日に出願された日本特許出願番号２０２１－０４５９４５号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (45)

  1. 　並列配置されてなる第１の電極および第２の電極と、
    　前記第１の電極および前記第２の電極と対向配置された第３の電極と、
    　前記第１の電極および前記第２の電極と前記第３の電極との間に設けられた光電変換層と、
    　前記第１の電極および前記第２の電極と前記光電変換層との間に設けられ、第１の層および前記第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第２の層とが、前記光電変換層側から順に積層された半導体層と
    　を備えた撮像素子。
  2. 　前記第１の電極および前記第２の電極と、前記半導体層との間に設けられると共に、前記第２の電極の上方に第１の開口を有する絶縁層をさらに有し、
    　前記第２の電極と前記半導体層とは、前記第１の開口を介して電気的に接続されている、請求項１に記載の撮像素子。
  3. 　前記光電変換層と前記半導体層との間に無機材料を含む保護層をさらに有する、請求項１に記載の撮像素子。
  4. 　前記半導体層は、前記保護層と前記第１の層との間に、前記第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位と略同じまたはより浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第３の層をさらに有する、請求項３に記載の撮像素子。
  5. 　前記第１の開口の側面および底面は前記第２の層に覆われており、前記底面を覆う前記第２の層の少なくとも一部は他の領域よりも高いキャリア濃度を有する、請求項２に記載の撮像素子。
  6. 　前記第２の層は、前記第１の開口内において、前記第２の電極と前記第１の層とが直接電気的に接続される第２の開口を有する、請求項５に記載の撮像素子。
  7. 　前記第１の開口の側面は、前記第２の層に覆われている、請求項６に記載の撮像素子。
  8. 　前記第１の開口と前記第２の開口とは同一側面を有する、請求項６に記載の撮像素子。
  9. 　前記第２の開口の側面は、前記第１の開口の側面よりも外側に設けられている、請求項６に記載の撮像素子。
  10. 　前記第２の層は、前記第１の層に含まれるシリコンの含有量以上のシリコンを含んでいる、請求項１に記載の撮像素子。
  11. 　前記第１の層および前記第２の層はそれぞれガリウムを含み、
    　前記第２の層は、前記第１の層に含まれるガリウムの含有量以上のガリウムを含んでいる、請求項１に記載の撮像素子。
  12. 　前記第１の層および前記第２の層はそれぞれ亜鉛を含み、
    　前記第２の層は、前記第１の層に含まれる亜鉛の含有量以上の亜鉛を含んでいる、請求項１に記載の撮像素子。
  13. 　前記第１の層および前記第２の層は共に結晶性を有している、請求項１に記載の撮像素子。
  14. 　前記第２の層はアモルファス層と結晶層とを有しており、前記アモルファス層および前記結晶層は前記第１の電極および前記第２の電極側から順に積層されている、請求項１３に記載の撮像素子。
  15. 　前記第１の層および前記第２の層は共にアモルファス性を有している、請求項１に記載の撮像素子。
  16. 　前記第１の層および前記第２の層の一方は結晶性を有し、他方はアモルファス性を有している、請求項１に記載の撮像素子。
  17. 　前記第２の層は層内に、該第２の層内において他の領域よりも多くの炭素を多く含む層を有している、請求項２に記載の撮像素子。
  18. 　前記第２の層は前記第１の開口の側面および底面を覆い、前記炭素を多く含む層は層内の前記第１の開口よりも外側に設けられている、請求項１７に記載の撮像素子。
  19. 　前記第１の層は層内に、該第１の層内において他の領域とよりも多くの炭素を多く含む層を含んでいる、請求項１に記載の撮像素子。
  20. 　前記第１の層は前記第１の開口内において前記第２の電極と直接接し、前記炭素を多く含む層は層内の前記第１の開口よりも外側に設けられている、請求項１８に記載の撮像素子。
  21. 　前記第１の開口内において、前記第１の電極と前記半導体層との間または前記第１の層と前記第２の層との間に金属膜または金属酸化物膜をさらに有する、請求項２に記載の撮像素子。
  22. 　前記金属膜および前記金属酸化物膜と、前記第１の開口の側面との間に隙間を有する、請求項２１に記載の撮像素子。
  23. 　前記半導体層は、前記金属膜および前記金属酸化物膜の周囲に他の領域よりもキャリア濃度の高い領域を有している、請求項２１に記載の撮像素子。
  24. 　前記金属膜および前記金属酸化物膜は、前記第１の開口の側面および底面を覆っている、請求項２１に記載の撮像素子。
  25. 　前記金属膜および前記金属酸化物膜は、前記第２の層を構成する材料よりもギブスエネルギーが同等以下の材料を含んでいる、請求項２１に記載の撮像素子。
  26. 　前記第１の電極および前記第２の電極は前記第２の層を構成する材料よりもギブスエネルギーが同等以下の材料を含んで形成されている、請求項１に記載の撮像素子。
  27. 　前記第２の層は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みを有する、請求項１に記載の撮像素子。
  28. 　前記第１の電極と前記第２の電極との間に第４の電極をさらに有する、請求項１に記載の撮像素子。
  29. 　前記第４の電極は、前記第１の電極および前記第２の電極よりも下層に設けられている、請求項２８に記載の撮像素子。
  30. 　前記第１の層は、結晶性を有する層と、アモルファス性を有する層との積層構造を有している、請求項１に記載の撮像素子。
  31. 　前記結晶性を有する層および前記アモルファス性を有する層は、前記第１の電極および前記第２の電極側からこの順に積層されている、請求項３０に記載の撮像素子。
  32. 　前記アモルファス性を有する層は、前記結晶性を有する層の伝導帯最下端のエネルギー準位と略同じまたはより浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する、請求項３１に記載の撮像素子。
  33. 　前記アモルファス性を有する層は、前記結晶性を有する層の上面および側面を覆っている、請求項３０に記載の撮像素子。
  34. 　前記第２の電極の上方に前記結晶性を有する層を貫通する開口をさらに有し、
    　前記アモルファス性を有する層は、前記開口を介して前記第２の電極と電気的に接続されている、請求項３１に記載の撮像素子。
  35. 　前記光電変換層と前記アモルファス性を有する層との間に無機材料を含む保護層をさらに有し、
    　前記開口内において前記アモルファス性を有する層と前記保護層が積層されている、請求項３４に記載の撮像素子。
  36. 　前記第２の層は、平面視において、前記第１の層の端部よりも内側に端部を有している、請求項１に記載の撮像素子。
  37. 　前記第２の層の端部は傾斜面を有している、請求項３６に記載の撮像素子。
  38. 　前記第２の層は、前記第２の電極と前記第１の層とが直接電気的に接続される第２の開口をさらに有し、
    　平面視において、前記第２の層の端部および前記第２の開口はラウンド形状を有している、請求項３６に記載の撮像素子。
  39. 　平面視において、前記第１の電極および前記第２の電極の周囲に、固定電位が印加される第５の電極をさらに有する、請求項１に記載の撮像素子。
  40. 　前記第５の電極の上方には、前記第２の層を介さずに前記第１の層が形成されている、請求項３９に記載の撮像素子。
  41. 　前記第１の電極および前記第２の電極は、前記光電変換層に対して光入射面とは反対側に配置されている、請求項１に記載の撮像素子。
  42. 　前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ個別に電圧が印加される、請求項１に記載の撮像素子。
  43. 　前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、前記光電変換層および前記半導体層を有する１または複数の有機光電変換部と、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４２に記載の撮像素子。
  44. 　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の面側に形成されている、請求項４３に記載の撮像素子。
  45. 　１または複数の撮像素子がそれぞれ設けられている複数の画素を備え、
    　前記撮像素子は、
    　並列配置されてなる第１の電極および第２の電極と、
    　前記第１の電極および前記第２の電極と対向配置された第３の電極と、
    　前記第１の電極および前記第２の電極と前記第３の電極との間に設けられた光電変換層と、
    　前記第１の電極および前記第２の電極と前記光電変換層との間に設けられ、第１の層および前記第１の層の伝導帯最下端のエネルギー準位よりも浅い伝導帯最下端のエネルギー準位を有する第２の層とが、前記光電変換層側から順に積層された半導体層と
    　を有する撮像装置。
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