CN116250064A - 成像元件和成像装置 - Google Patents

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Abstract

根据本公开一个实施方案的成像元件包括：保持电荷的浮动扩散层(FD)；共享所述浮动扩散层(FD)的四个以上的光电转换元件(PD)；和多个传输栅(TG)，其针对共享所述浮动扩散层(FD)的四个以上的所述光电转换元件(PD)中的每个设置，并且被构造为从共享所述浮动扩散层(FD)的四个以上的所述光电转换元件(PD)输出电荷。共享所述浮动扩散层(FD)的四个以上的所述光电转换元件(PD)连同所述浮动扩散层(FD)一起以矩阵状配置，和不共享所述浮动扩散层(FD)的两个以上的所述光电转换元件(PD)中的每个的所述传输栅(TG)彼此一体化。

Description

成像元件和成像装置
技术领域
本公开涉及一种成像元件和成像装置。
背景技术
为了获得小型化的成像元件和高密度的像素，已经开发了具有三维结构的成像元件，其中像素构成要素的一部分(例如，放大晶体管)形成在另一硅基板上，以形成层叠结构(例如，参见专利文献1)。
除了PD之外，包含光电二极管(PD)的第一层还包括传输栅(TG)、浮动扩散部(FD)和基板接触件。通常，用于向这些部件施加偏压的信号线通过贯通接触件引出到第二层的上侧，并与用于放置在第二层中元件的信号线一起形成在第二层中。此时，贯通接触件形成部分不能被用作第二层的有效区域，从而需要减少贯通接触件的数量，以便实现单元微细化和特性改进。
为了减少贯通接触件的数量，专利文献1提出了以下技术，其通过将形成传输栅的多晶硅延伸到像素阵列的外部，并将多晶硅升高到像素阵列外部的第二层，来减少像素阵列内的贯通接触件的数量。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：WO 2019/131965 A
发明内容
技术问题
然而，为了实现单元微细化，一个FD通常由多个PD共享。在这种情况下，需要使TG在共享同一FD的像素之间独立。在这种状态下，为了将用于形成TG的材料(例如，多晶硅)延伸到像素阵列的外周，一层多晶硅不足以执行TG的布局。在这种情况下，需要两层或更多层多晶硅，从而增加制造步骤的数量。另外，形成两层多晶硅增加了第一和第二硅层之间的层间距离，从而需要增加贯通接触件的深度，这样导致产率降低。
有鉴于此，本公开提供了一种能够减少贯通接触件的数量并提高生产性的成像元件和成像装置。
问题的解决方案
根据本公开一个方面的成像元件包括：保持电荷的浮动扩散层；共享所述浮动扩散层的四个以上的光电转换元件；和多个传输栅，其针对共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件中的每个设置，并且被构造为从共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件输出电荷，其中，共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件连同所述浮动扩散层一起以矩阵状配置，和不共享所述浮动扩散层的两个以上的所述光电转换元件中的每个的所述传输栅彼此一体化。
附图说明
图1是示出根据第一实施方案的成像元件的示意性构成的示例的图。
图2是示出根据第一实施方案的像素电路的示例的图。
图3是示出根据第一实施方案的像素电路的连接模式的示例的图。
图4是示出根据第一实施方案的第一层的平面布局的示例的图。
图5是示出根据第一实施方案的成像元件的纵截面构成的示例的图。
图6是示出根据第一实施方案的像素电路的第一变形例的图。
图7是示出根据第一实施方案的像素电路的第二变形例的图。
图8是示出根据第一实施方案的像素电路的第三变形例的图。
图9是示出根据第一实施方案的成像元件的纵截面构成的第一变形例的图。
图10是示出根据第一实施方案的成像元件的纵截面构成的第二变形例的图。
图11是示出根据第一实施方案的第一层的平面布局的第一变形例的图。
图12是示出根据第一实施方案的第一层的平面布局的第二变形例的图。
图13是示出根据第一实施方案的第一层的平面布局的第三变形例的图。
图14是示出根据图13的第三变形例的成像元件的纵截面构成的示例的图。
图15是示出根据第二实施方案的像素电路的连接模式的示例的图。
图16是示出根据第二实施方案的第一层的平面布局的示例的图。
图17是示出根据第三实施方案的像素电路的连接模式的示例的图。
图18是示出根据第三实施方案的第一层的平面布局的示例的图。
图19是示出根据第四实施方案的像素电路的连接模式的示例的图。
图20是示出根据第四实施方案的第一层的平面布局的示例的图。
图21是示出根据第四实施方案的第一层的平面布局的变形例的图。
图22是示出成像装置的示意性构成的示例的图。
图23是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图24是辅助说明车外信息检测部和成像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本公开的实施方案。注意，根据本公开的元件、装置、系统、方法等不限于该实施方案。此外，在以下的各实施方案中，由相同的附图标记表示相同的部件，并且将省略其重复说明。
下面说明的一个或多个实施方案(包括实施例和变形例)可以各自独立地实现。另一方面，下面说明的多个实施方案中的至少一些可以与其他实施方案中的至少一些适当地组合。多个实施方案可以包括彼此不同的新颖特征。因此，多个实施方案可以有助于实现或解决不同的目标或问题，并且可以表现出不同的效果。各实施方案中所述的效果仅仅是示例，并且因此，可以存在其他效果，而不限于示例性效果。
本公开将按以下顺序进行说明。
1.第一实施方案
1-1.成像元件的示意性构成的示例
1-2.像素电路的示例
1-3.像素电路的连接模式的示例
1-4.第一层的平面布局的示例
1-5.成像元件的截面构成的示例
1-6.像素电路的变形例
1-7.成像元件的截面构成的变形例
1-8.第一层的平面布局的变形例
1-9.作用和效果
2.第二实施方案
3.第三实施方案
4.第四实施方案
5.其他实施方案
6.适用例
7.应用例
8.补充说明
<1.第一实施方案>
<1-1.成像元件的示意性构成的示例>
将参照图1说明根据第一实施方案的成像元件1的示意性构成的示例。图1是示出根据第一实施方案的成像元件1的示意性构成的示例的图。
如图1所示，成像元件1包括三个基板，即，第一基板10、第二基板20和第三基板30。成像元件1的结构是其中三个基板(即，第一基板10、第二基板20和第三基板30)彼此贴合的三维结构。第一基板10、第二基板20和第三基板30按该顺序层叠。第一基板10是第一层，第二基板20是第二层，并且第三基板30是第三层。
第一基板10包括半导体基板11和执行光电转换的多个传感器像素12。半导体基板11包括各个传感器像素12。这些传感器像素12以矩阵状(二维阵列状)设置在第一基板10的像素区域13内。
第二基板20包括半导体基板21、输出像素信号的读出电路22、在行方向上延伸的多条像素驱动线23以及在列方向上延伸的多条垂直信号线24。半导体基板21针对每四个传感器像素12具有一个读出电路22。读出电路22基于从传感器像素12输出的电荷来输出像素信号。
第三基板30包括半导体基板31和处理像素信号的逻辑电路32。半导体基板31包括逻辑电路32。例如，逻辑电路32包括垂直驱动电路33、列信号处理电路34、水平驱动电路35和系统控制电路36。
逻辑电路32向外部输出针对各传感器像素12的输出电压Vout。例如，在逻辑电路32中，可以在与源极电极和漏极电极接触的杂质扩散区域的表面上形成使用自对准硅化物工艺由诸如CoSi2或NiSi等硅化物形成的低电阻区域。
例如，垂直驱动电路33逐行依次选择多个传感器像素12。
例如，列信号处理电路34对从由垂直驱动电路33选择的行的各传感器像素12输出的像素信号执行相关双采样(CDS)处理。例如，列信号处理电路34通过执行CDS处理来提取各像素信号的信号电平，并保持与由各传感器像素12接收的光量相对应的像素数据。
例如，水平驱动电路35将保持在列信号处理电路34中的像素数据依次输出到外部。
例如，系统控制电路36控制逻辑电路32内的各模块(垂直驱动电路33、列信号处理电路34和水平驱动电路35)的驱动。
<2.像素电路的示例>
接下来，将参照图2说明根据第一实施方案的像素电路的示例。图2是示出根据第一实施方案的像素电路的示例的图。
如图2所示，四个传感器像素12共享一个读出电路22。这里，“共享”是指四个传感器像素12电气连接到共用的读出电路22，即，四个传感器像素12的输出被输入到共用的读出电路22。
各传感器像素12具有共用的构成要素。在图2中，为了彼此区分各传感器像素12的构成要素，识别号(1、2、3、4)被添加到各传感器像素12的构成要素的附图标记的末尾。在下文中，当需要将各传感器像素12的构成要素彼此区分时，识别号被分配给各传感器像素12的构成要素的附图标记的末尾，但是当不需要将各传感器像素12的构成要素彼此区分时，省略了各传感器像素12的构成要素的附图标记末尾的识别号。
例如，各传感器像素12包括：光电二极管PD；和电气连接到光电二极管PD的传输晶体管TR。这些传感器像素12共享电气连接到各传输晶体管TR的浮动扩散部FD。这里，“共享”是指每个传感器像素12的光电二极管PD电气连接到浮动扩散部FD。例如，光电二极管PD、传输晶体管TR、浮动扩散部FD等被设置在第一基板10上。
光电二极管PD执行光电转换以产生与接收光量相对应的电荷。光电二极管PD具有与传输晶体管TR的源极电气连接的阴极，并具有与基准电位线(例如，接地)电气连接的阳极。光电二极管PD是光电转换元件的示例。
传输晶体管TR的漏极电气连接到浮动扩散部FD。作为传输晶体管TR的栅极的传输栅TG电气连接到像素驱动线23(参照图1)。例如，传输晶体管TR是互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管。
浮动扩散部FD由共享一个读出电路22的各传感器像素12共同使用，并且电气连接到传感器像素12中的共用的读出电路22的输入端。浮动扩散部FD临时保持经由传输晶体管TR从光电二极管PD输出的电荷。浮动扩散部FD是浮动扩散层的示例。
例如，读出电路22包括复位晶体管RST、选择晶体管SEL、放大晶体管AMP和FD传输晶体管FDG。例如，复位晶体管RST、选择晶体管SEL、放大晶体管AMP、FD传输晶体管FDG等被设置在第二基板20或第三基板30上。例如，复位晶体管RST、放大晶体管AMP、选择晶体管SEL和FD传输晶体管FDG是CMOS晶体管。可以根据需要省略选择晶体管SEL和FD传输晶体管FDG。
FD传输晶体管FDG的源极(读出电路22的输入端)电气连接到浮动扩散部FD，并且FD传输晶体管FDG的漏极电气连接到复位晶体管RST的源极。FD传输晶体管FDG的栅极电气连接到像素驱动线23(参照图1)。
复位晶体管RST的漏极电气连接到电源线VDD。复位晶体管RST的栅极电气连接到像素驱动线23(参照图1)。
放大晶体管AMP的源极电气连接到选择晶体管SEL的漏极，放大晶体管AMP的漏极电气连接到电源线VDD。放大晶体管AMP的栅极电气连接到FD传输晶体管FDG的源极。
选择晶体管SEL的漏极(读出电路22的输出端)电气连接到垂直信号线24(图2中的VSL)，而选择晶体管SEL的栅极电气连接到像素驱动线23(参照图1)。
当传输晶体管TR被导通时，传输晶体管TR将光电二极管PD的电荷传输到浮动扩散部FD。
复位晶体管RST将浮动扩散部FD的电位复位到预定电位。当复位晶体管RST被导通时，浮动扩散部FD的电位被复位到电源线VDD的电位。选择晶体管SEL控制来自读出电路22的像素信号的输出时机。
放大晶体管AMP以与浮动扩散部FD中保持的电荷的电平相对应的电压生成作为像素信号的信号。放大晶体管AMP构成源极跟随器型放大器，并输出具有与光电二极管PD中产生的电荷的电平相对应的电压的像素信号。
当选择晶体管SEL被导通时，放大晶体管AMP放大浮动扩散部FD的电位，并经由垂直信号线24向列信号处理电路34(参照图1)输出与该电位相对应的电压。
当切换转换效率时，使用FD传输晶体管FDG。通常，在暗处拍摄时，像素信号很弱。基于Q＝CV，当在执行电荷-电压转换时浮动扩散部FD的容量(FD容量C)较大时，这导致在由放大晶体管AMP转换为电压时的V较小。相反，像素信号在亮处很强，从而难以在浮动扩散部FD处保持光电二极管PD的电荷，除非FD容量C足够大。此外，FD容量C需要较大，使得在由放大晶体管AMP转换为电压时的V不会变得太高(换句话说，从而很低)。
也就是说，导通FD传输晶体管FDG会增加与FD传输晶体管FDG相对应的栅极容量，从而导致整个FD容量C的增加。相反，断开FD传输晶体管FDG会降低整个FD容量C。以这种方式，导通/断开FD传输晶体管FDG可以实现可变的FD容量C，从而切换转换效率。
<1-3.像素电路的连接模式的示例>
将参照图3说明根据第一实施方案的像素电路的连接模式的示例。图3是示出根据第一实施方案的像素电路的连接模式的示例的图。
如图3所示，例如，多个读出电路22在垂直信号线24的延伸方向(例如，列方向)上并排配置。这些读出电路22被一对一地分配给各个垂直信号线24。在图3的示例中，设置有四个读出电路22和四个浮动扩散部FD(FD1～FD4)。此外，在图3的示例中，设置有四条垂直信号线24，各垂直信号线具有添加到VSL末尾的识别号(1、2、3或4)，以便将各垂直信号线24彼此区分(同样适用于其他附图)。
四个传感器像素12，即，四个光电二极管PD(PD1～PD4)和四个传输晶体管TR(TR1～TR4)针对各读出电路22，即，各浮动扩散部FD(FD1～FD4)来配置。共享浮动扩散部FD的四个光电二极管PD(PD1～PD4)彼此电气连接。另外，不共享浮动扩散部FD的四个传输晶体管TR的传输栅TG(TG1～TG4)彼此电气连接。这里，“共享”是指光电二极管PD电气连接到浮动扩散部FD。
在下文中，“经由传输晶体管TR连接到浮动扩散部FD的光电二极管PD”被简称为“FD的PD”。在图3的示例中，FD1的PD1、FD2的PD2、FD3的PD3和FD4的PD4的每个中的传输栅TG1彼此电气连接。FD1的PD2、FD2的PD3、FD3的PD4和FD4的PD1的每个中的传输栅TG4彼此电气连接。FD1的PD3、FD2的PD4、FD3的PD1和FD4的PD2的每个中的传输栅TG3彼此电气连接。FD1的PD4、FD2的PD1、FD3的PD2和FD4的PD3的每个中的传输栅TG4彼此电气连接。
<1-4.第一层的平面布局的示例>
将参照图4说明根据第一实施方案的第一层的平面布局的示例。图4是示出根据第一实施方案的第一层的平面布局的示例的图。在图4的示例中，围绕附图标记FD(FD1～FD4)、TG(TG1～TG4)或WT的正方形表示贯通接触件(TCS)的位置(同样适用于其他附图)。
如图4所示，共享一个浮动扩散部FD的相邻的四个光电二极管PD连同浮动扩散部FD一起以矩阵状配置。浮动扩散部FD以传感器像素12的2行和2列的间隔设置。
以从彼此相邻的四个浮动扩散部FD等间隔定位的阱连接件(well tap)WT以矩阵状配置。在图4的示例中，阱连接件WT设置在由彼此相邻的四个浮动扩散部FD形成的正方形的中央位置处。具体地，阱连接件WT相对于传感器像素12设置在与浮动扩散部FD成对角的位置处。
在不共享浮动扩散部FD的四个光电二极管PD中，传输栅TG一体化并彼此电气连接。例如，当四个浮动扩散部FD被形成为包括纵向的两个和横向的两个的一组时，由多晶硅或钨形成的传输栅TG(TG1～TG4)被一体化为与该组相对应的一个区域。也就是说，传输栅TG(TG1～TG4)被形成在由四个浮动扩散部FD包围的区域中。在图4的示例中，一体化的传输栅TG(TG1～TG4)被形成为圈形形状(环形形状)。一个贯通接触件电气连接到传输栅TG。因此，贯通接触件在一个点处连接到传输栅TG。以这种方式，环形传输栅TG被四个光电二极管PD共享，从而减少贯通接触件的数量。
这里，相邻的光电二极管PD，即，相邻的传感器像素12之间的至少一部分(或全部)由格子状绝缘体(后述的具有绝缘性的元件隔离部43)分离，其中环形传输栅TG被布置为在格子状绝缘体上方通过。
<1-5.成像元件的截面构成的示例>
将参照图5说明根据第一实施方案的成像元件1的截面构成的示例。图5是示出根据第一实施方案的成像元件1的纵截面构成(在垂直方向上的截面构成)的示例的图。
如图5所示，成像元件1具有其中第一基板10、第二基板20和第三基板30按该顺序层叠的构成，并且还包括位于第一基板10的背面侧(光入射面侧)的滤色器40和光接收透镜50。例如，针对每个传感器像素12设置一个滤色器40和一个光接收透镜50。也就是说，成像元件1是背面照射型装置。
第一基板10具有其中绝缘层46层叠在半导体基板11上的构成。第一基板10包括作为层间绝缘膜51的一部分的绝缘层46。绝缘层46设置在半导体基板11和后述的半导体基板21之间的间隙中。
半导体基板11由硅基板形成。例如，半导体基板11在表面的一部分及其附近包括p阱层42，并且在另一区域(比p阱层42更深的区域)中包括导电类型与p阱层42的导电类型不同的光电二极管PD。p阱层42由p型半导体区域形成。光电二极管PD由导电类型与p阱层42的导电类型不同(具体地，n型)的半导体区域形成。半导体基板11在p阱层42内包括作为导电类型与p阱层42的导电类型不同(具体地，n型)的半导体区域的浮动扩散部FD。
在图5的示例中，一个浮动扩散部FD包括相邻的四个扩散层(浮动扩散层)FDa和一个连接层FDb。扩散层FDa设置在各光电二极管PD中，并且相邻的四个光电二极管PD的各个扩散层FDa通过一个连接层FDb彼此电气连接。设置在绝缘层46中的连接层FDb位于各扩散层FDa的上方，从而与各扩散层FDa接触。连接层FDb由与传输栅TG相同的材料(例如，多晶硅)形成。
第一基板10包括针对每个传感器像素12的光电二极管PD和传输晶体管TR，另外，浮动扩散部FD和阱连接件WT由四个传感器像素12共享(参照图4)。传输晶体管TR、浮动扩散部FD和阱连接件WT设置在半导体基板11上的前面侧(与光入射面侧相对的一侧，即，第二基板20侧)的一部分中。阱连接件WT电气连接到p阱层42(例如，形成在p阱层42中的阱接触件)。
第一基板10包括分离各传感器像素12的元件隔离部43。元件隔离部43被形成为在半导体基板11的法线方向(垂直于半导体基板11的表面的方向)上延伸。元件隔离部43设置在彼此相邻的两个传感器像素12之间。元件隔离部43将彼此相邻的传感器像素12彼此电气隔离。例如，元件隔离部43由氧化硅形成。例如，元件隔离部43贯通半导体基板11(全沟槽)，以便将相邻的两个以上的传感器像素12彼此电气隔离。
滤色器40设置在半导体基板11的背面侧上。例如，滤色器40设置在与半导体基板11的背面接触并面对传感器像素12的位置处。例如，光接收透镜50与滤色器40的背面接触，并设置在经由滤色器40面对传感器像素12的位置处。
第二基板20具有其中绝缘层52被层叠在半导体基板21上的构成。第二基板20包括作为层间绝缘膜51的一部分的绝缘层52。绝缘层52设置在半导体基板21和后述的半导体基板31之间的间隙中。半导体基板21由硅基板形成。
第二基板20针对每四个传感器像素12包括一个读出电路22(参照图2和图3)。读出电路22设置在半导体基板21的背面侧(第一基板10侧)的一部分中。第二基板20以半导体基板21的背面面对半导体基板11的前面侧的方式贴合到第一基板10。也就是说，第二基板20以面对背接合的方式贴合到第一基板10。
第二基板20在与半导体基板21相同的层内还包括贯通半导体基板21的绝缘层53。第二基板20包括作为层间绝缘膜51的一部分的绝缘层53。绝缘层53被设置为覆盖后述的贯通配线54的侧面。
由第一基板10和第二基板20形成的层叠体包括层间绝缘膜51和设置在层间绝缘薄膜51内的贯通配线54。该层叠体针对每四个传感器像素12具有一条贯通配线54。贯通配线54在半导体基板21的法线方向上延伸，以贯通层间绝缘膜51之中的包括绝缘层53的部分。第一基板10和第二基板20通过贯通配线54彼此电气连接。例如，贯通配线54是用于图4所示的浮动扩散部FD(FD1～FD4)的贯通接触件。
包括第一基板10和第二基板20的层叠体还包括设置在层间绝缘膜51内的其他贯通配线(未示出)。与贯通配线54类似，上述贯通配线也在半导体基板21的法线方向上延伸，并被设置为贯通层间绝缘膜51之中的包括具有与绝缘层53相同构成的绝缘层的部分。第一基板10和第二基板20通过贯通配线彼此电气连接。例如，该贯通配线是用于图4所示的传输栅TG(TG1～TG4)的贯通接触件、用于图4所示的阱连接件WT的贯通接触件等。
例如，第二基板20包括多个连接部59，其电气连接到绝缘层52内的读出电路22和半导体基板21。此外，例如，第二基板20在绝缘层52上包括配线层56。例如，配线层56包括：绝缘层57；和设置在绝缘层57内的多条像素驱动线23和多条垂直信号线24。例如，配线层56还包括针对各浮动扩散部FD的在绝缘层57内的连接配线55。连接配线55电气连接到被连接到浮动扩散部FD的贯通配线54。
这里，用作浮动扩散部FD用的贯通接触件的贯通配线54的总数小于第一基板10中包括的传感器像素12的总数。例如，由于共享浮动扩散部FD的传感器像素12的数量是4，因此贯通配线54的总数是第一基板10中包括的传感器像素12的总数的1/4倍。类似地，例如，用作传输栅TG用的贯通接触件的贯通配线(未示出)的总数以及用作阱连接件WT用的贯通接触件的贯通配线(未示出)的总数是第一基板10中包括的传感器像素12的总数的1/4倍。
例如，配线层56还包括在绝缘层57内的多个焊盘电极58。例如，各焊盘电极58由诸如铜(Cu)或铝(Al)等金属形成。各焊盘电极58在配线层56的表面上露出。各焊盘电极58被用于第二基板20和第三基板30之间的电气连接以及第二基板20和第三基板30之间的贴合。例如，各焊盘电极58针对每个像素驱动线23和垂直信号线24设置。
例如，第三基板30具有其中层间绝缘膜61层叠在半导体基板31上的构成。半导体基板31由硅基板形成。如稍后所述的，由于第三基板30在前面侧贴合到第二基板20，因此在第三基板30内的构成的说明中，上下的说明与附图中的上下方向相反。
第三基板30具有其中逻辑电路32被设置在半导体基板31的前面侧的部分中的构成。例如，第三基板30在层间绝缘膜61上包括配线层62。例如，配线层62包括：绝缘层63；和设置在绝缘层63内的多个焊盘电极64。各焊盘电极64电气连接到逻辑电路32。例如，各焊盘电极64由铜(Cu)形成。各焊盘电极64在配线层62的表面上露出。各焊盘电极64被用于第二基板20和第三基板30之间的电气连接以及第二基板20和第三基板30之间的贴合。焊盘电极64的数量不需要被设置为多个。
在焊盘电极58和64彼此接合的情况下，第三基板30和第二基板20彼此电气连接。第三基板30以半导体基板31的前面面对半导体基板21的前面侧的方式贴合到第二基板20。也就是说，第三基板30以面对面接合的方式贴合到第二基板20。
<1-6.像素电路的变形例>
将参照图6至图8说明根据第一实施方案的像素电路的变形例。图6是示出根据第一实施方案的像素电路的第一变形例的图。图7是示出根据第一实施方案的像素电路的第二变形例的图。图8是示出根据第一实施方案的像素电路的第三变形例的图。
如图6所示，可以省略FD传输晶体管FDG。如图7所示，可以省略FD传输晶体管FDG，并且选择晶体管SEL可以设置在电源线VDD和放大晶体管AMP之间。在这种情况下，复位晶体管RST的漏极电气连接到电源线VDD和选择晶体管SEL的漏极。选择晶体管SEL的源极电气连接到放大晶体管AMP的漏极，而选择晶体管SEL的栅极电气连接到像素驱动线23(参照图1)。放大晶体管AMP的源极(读出电路22的输出端)电气连接到垂直信号线24，而放大晶体管AMP的栅极电气连接到复位晶体管RST的源极。如图8所示，八个传感器像素12可以共享一个浮动扩散部FD。
注意，像素电路不限于图2和图6～图8所示的像素电路。例如，可以将元件(例如，用于复位光电二极管PD的栅极)添加到第一基板10，或者可以改变第二基板20的读出电路22的构成。
<1-7.成像元件的截面构成的变形例>
将参照图9和图10说明根据第一实施方案的成像元件1A的截面构成的变形例。图9是示出根据第一实施方案的成像元件1A的纵截面构成的第一变形例的图。图10是示出根据第一实施方案的成像元件1A的纵截面构成的第二变形例的图。
如图9所示，成像元件1A包括元件隔离部43A。元件隔离部43A是其中沟槽从半导体基板11的背面形成到中间的深沟槽隔离(DTI)型隔离部。浮动扩散部FD形成在p阱层42中，并且是由相邻的四个传感器像素12共用的一个扩散层(浮动扩散层)。
如图10所示，成像元件1B具有包括第一基板10A和第三基板30的两层结构。第一基板10A包括具有贯通配线的配线层56。第一基板10A和第三基板30通过Cu-Cu接合彼此贴合。Cu-Cu接合是一种接合方法，其中不仅两个基板被物理接合，而且通过在基板上的接合界面处露出Cu焊盘并接合两个焊盘来确保电气导通过。注意，在成像元件1B中，传感器像素12以外的诸如模拟电路或逻辑电路等电路的一部分被布置在作为像素区域13(参照图1)的像素阵列的周边(例如，第一基板10上的像素阵列的周边)。
<1-8.第一层的平面布局的变形例>
将参照图11至图14说明根据第一实施方案的第一层的平面布局的变形例。图11是示出根据第一实施方案的第一层的平面布局的第一变形例的图。图12是示出根据第一实施方案的第一层的平面布局的第二变形例的图。图13是示出根据第一实施方案的第一层的平面布局的第三变形例的图。图14是示出根据图13的第三变形例的成像元件1C的纵截面构成的示例的图。在第三变形例中，将说明与成像元件1A(参照图9)的不同之处。
如图11和图12所示，在不共享浮动扩散部FD的四个光电二极管PD中，传输栅TG被一体化并电气连接。只要在不共享浮动扩散部FD的四个光电二极管PD中传输栅TG被一体化，传输栅TG的形状就不受限制。作为一体化的传输栅TG(TG1～TG4)的形状，可以采用如图11或图12的示例中的形状。
在图11的示例中，一体化的传输栅TG(TG1～TG4)具有S形或倒S形(其中S形被上下反转的形状)。一体化的传输栅TG跨着由四个浮动扩散部FD包围的区域(第一区域)和与该区域相邻并由四个浮动扩散部FD包围的区域(第二区域)而形成。
在图12的示例中，浮动扩散部FD每两行的传感器像素12偏移一列的传感器像素12。阱连接件WT在与浮动扩散部FD的偏移方向相反的方向上每两行的传感器像素12偏移一列的传感器像素12。例如，浮动扩散部FD向右偏移，并且阱连接件WT向左偏移。根据该配置，改变了一体化的传输栅TG的形状。
如图13和图14所示，放大晶体管AMP针对各传感器像素12(光电二极管PD)设置在半导体基板11(参照图14)的前面侧。如图14所示，成像元件1C具有包括第一基板10B和第三基板30的两层结构。第一基板10B包括：具有放大晶体管AMP等的读出电路22；具有贯通配线的配线层56等。尽管成像元件1C的像素部分具有单层结构，但是即使使用单层的像素部分，也可以减少贯通接触件的数量。
<1-9.作用和效果>
如上所述，根据第一实施方案，共享浮动扩散部(浮动扩散层的示例)FD的四个光电二极管(光电转换元件的示例)PD连同浮动扩散部FD一起以矩阵状配置，而不共享浮动扩散部FD的四个光电二极管PD中的每个的传输栅TG彼此一体化。这使得可以将传输栅TG布置在一层中，并将一个贯通接触件(贯通配线)连接到传输栅TG。因此，与针对每个传输栅TG设置贯通接触件的情况相比，可以减少贯通接触件的数量。此外，与两层以上被用于将形成传输栅TG的材料(例如，多晶硅)延伸到像素阵列的外周的情况相比，传输栅TG仅需要布置在一层中，从而可以减少制造步骤的数量。此外，贯通接触件需要仅形成在一层中而不是多层中，从而可以抑制贯通接触件的深度，从而抑制产率的降低。以这种方式，在减少贯通接触件的数量的同时，可以提高生产性。
另外，减少贯通接触件的数量使得可以实现第二层的有效面积的增大和微细化，具有进一步减小贯通接触件寄生容量的效果。具体地，需要使传输栅TG在共享同一浮动扩散部FD的传感器像素12之间独立。然而，当形成传输栅TG的材料(例如，多晶硅)延伸到像素阵列的外周时，该材料需要以两层以上使用。这将会增加第一和第二硅层之间的距离，这需要更深的贯通接触件，导致出现诸如寄生容量增加和产率降低的问题。另外，由于多晶硅具有比诸如Cu或Al等金属配线材料更高的电阻，因此存在着在脉冲驱动时在像素阵列的外周和中央之间出现脉冲形状差异而导致出现像素间特性偏差的问题。这些问题可以通过根据第一实施方案的成像元件1和1A～1C来解决。
另外，一体化的传输栅TG被布置为在元件隔离部43上通过。这样方便于在一层内的多个传感器像素12之间共享传输栅TG。
浮动扩散部FD包括：针对共享浮动扩散部FD的四个光电二极管PD中的每个设置的扩散层(浮动扩散层)FDa；和将扩散层FDa彼此连接的连接层FDb。通过这种构成，即使当元件隔离部43具有全沟槽结构(其中元件隔离部43贯穿半导体基板11的结构)时，四个光电二极管PD也可以共享一个浮动扩散部FD。
另外，连接层FDb由与传输栅TG相同的材料(例如，多晶硅)形成。这使得能够将连接层FDa和传输栅TG在同一步骤中形成，从而可以减少制造步骤的数量。
共享浮动扩散部FD的光电二极管PD的数量不限于四个，并且仅需要为四个以上。此外，不共享浮动扩散部FD的光电二极管PD的数量不限于四个，并且仅需要为两个以上(将在后述的实施方案中说明细节)。
<2.第二实施方案>
将参照图15和图16说明根据第二实施方案的像素电路的连接模式的示例和第一层的平面布局的示例。图15是示出根据第二实施方案的像素电路的连接模式的示例的图。图16是示出根据第二实施方案的第一层的平面布局的示例的图。
如图15所示，FD1的PD1、FD2的PD2、FD3的PD3和FD4的PD3的每个中的传输栅TG1彼此电气连接。FD1的PD2、FD2的PD3、FD3的PD4和FD4的PD2的每个中的传输栅TG4彼此电气连接。FD1的PD3、FD2的PD4、FD3的PD1和FD4的PD4的每个中的传输栅TG3彼此电气连接。FD1的PD4、FD2的PD1、FD3的PD2和FD4的PD1的每个中的传输栅TG2彼此电气连接。
如图16所示，在不共享浮动扩散部FD的四个光电二极管PD中，传输栅TG被一体化并电气连接。作为一体化的传输栅TG(TG1～TG4)的形状，可以采用如图16的示例中的形状。一体化的传输栅TG跨着由四个浮动扩散部FD包围的区域(第一区域)和与该区域相邻并由四个浮动扩散部FD包围的区域(第二区域)而形成。
如上所述，根据第二实施方案，可以采用如图16的示例中的形状作为一体化的传输栅TG的形状。这使得可以增加第一层的平面布局的变化，并提高设计的自由度。第二实施方案可以实现与第一实施方案的效果类似的效果。
<3.第三实施方案>
将参照图17和图18说明根据第三实施方案的像素电路的连接模式的示例和第一层的平面布局的示例。图17是示出根据第三实施方案的像素电路的连接模式的示例的图。图18是示出根据第三实施方案的第一层的平面布局的示例的图。
如图17所示，三个传输栅TG彼此电气连接。在图17的示例中，FD1的PD1、FD2的PD2和FD3的PD3的每个中的传输栅TG1彼此电气连接。FD1的PD2、FD2的PD3和FD3的PD4的每个中的传输栅TG4彼此电气连接。FD1的PD3、FD2的PD4和FD3的PD1的每个中的传输栅TG3彼此电气连接。FD1的PD4、FD2的PD1和FD3的PD2的每个中的传输栅TG2彼此电气连接。
如图18所示，在不共享浮动扩散部FD的三个光电二极管PD中，传输栅TG被一体化并电气连接。作为一体化的传输栅TG(TG1～TG4)的形状，可以采用如图18的示例中的两种形状(两种不同的形状)。一体化的传输栅TG形成在由四个浮动扩散部FD包围的区域(第一区域)中。另外，一体化的传输栅TG跨着由四个浮动扩散部FD包围的区域(第一区域)和与该区域相邻并由四个浮动扩散部FD包围的区域(第二区域)而形成。
如上所述，根据第三实施方案，可以采用如图18的示例中的两种形状作为一体化的传输栅TG的形状。这使得可以增加第一层的平面布局的变化，并提高设计的自由度。第三实施方案可以实现与第一实施方案的效果类似的效果。
<4.第四实施方案>
将参照图19至图21说明根据第四实施方案的像素电路的连接模式的示例和第一层的平面布局的示例。图19是示出根据第四实施方案的像素电路的连接模式的示例的图。图20是示出根据第四实施方案的第一层的平面布局的示例的图。图21是示出根据第四实施方案的第一层的平面布局的变形例的图。
如图19所示，两个传输栅TG彼此电气连接。在图19的示例中，FD1的PD1和FD2的PD2的每个中的传输栅TG1彼此电气连接。FD1的PD2和FD4的PD1的每个中的传输栅TG4彼此电气连接。FD1的PD3和FD2的PD4的每个中的传输栅TG5彼此电气连接。FD1的PD4和FD4的PD3的每个中的传输栅TG8彼此电气连接。FD2的PD1和FD3的PD2的每个中的传输栅TG2彼此电气连接。FD2的PD3和FD3的PD4的每个中的传输栅TG6彼此电气连接。FD3的PD1和FD4的PD2的每个中的传输栅TG3彼此电气连接。FD3的PD3和FD4的PD4的每个中的传输栅TG7彼此电气连接。
如图20所示，在不共享浮动扩散部FD的两个光电二极管PD中，传输栅TG被一体化并电气连接。作为一体化的传输栅TG的形状，可以采用如图20的示例中的形状。一体化的传输栅TG形成在由四个浮动扩散部FD包围的区域(第一区域)中。
如图21所示，具有如图20的示例中的形状的传输栅TG被设置在旋转了90度的位置处。类似于图20，在不共享浮动扩散部FD的两个光电二极管PD中，传输栅TG一体化并彼此电气连接。一体化的传输栅TG形成在由四个浮动扩散部FD包围的区域(第一区域)中。
如上所述，根据第四实施方案，可以采用如图20的示例中的形状作为一体化的传输栅TG的形状。这使得可以增加第一层的平面布局的变化，并提高设计的自由度。第四实施方案可以实现与第一实施方案的效果类似的效果。
<5.其他实施方案>
除了上述实施方案之外，可以以各种不同的形式(变形例)执行根据上述实施方案的处理。例如，其构成不限于上述示例，并且可以具有各种模式。另外，例如，除非另有规定，可以灵活地改变包括上述文字或附图中示出的构成、处理过程、具体名称以及包括各种数据和参数的信息。
另外，各装置的各构成要素都是作为功能和概念说明而提供的，因此不一定需要如图所示地进行物理构成。也就是说，各装置的分散/集中的具体形式不限于附图中所示的形式，并且其全部或一部分可以根据各种负荷和使用状况以任意单位在功能上或物理上分散或集中。
在上述实施方案和变形例中，导电类型可以相反。例如，在各实施方案和各变形例的记载中，可以用n型代替p型，并且可以用p型代替n型。即使在这种情况下，也可以获得与各实施方案和各变形例的效果类似的效果。
此外，根据上述实施方案及其变形例的成像元件1和1A～1C不仅可以适用于可见光的接收元件，还可以适用于能够检测诸如红外线、紫外线、X射线和电磁波等各种类型的辐射的元件。除了图像输出之外，成像元件还可以适用于诸如测距、光量变化检测和物性检测等各种应用。
<6.适用例>
根据上述实施方案及其变形例的成像元件1、1A～1C适用于成像装置。成像装置的示例包括诸如数码相机、摄像机、智能手机、平板型终端、移动电话、个人数字助理(PDA)或膝上型电脑(PC)等电子设备。
将参照图22说明成像装置300的示例。图22是示出作为本技术适用的电子设备的成像装置300的示意性构成的示例的框图。
如图22所示，成像装置300包括光学系统301、快门装置302、成像元件303、控制电路(驱动电路)304、信号处理电路305、监视器306和存储器307。成像装置300可以捕获静止图像和运动图像。成像元件303是根据上述实施方案及其变形例的成像元件1、1A～1C中的任何一个。
光学系统301包括一个或多个透镜。光学系统301将来自被摄体的光(入射光)引导到成像元件303，并在成像元件303的光接收面上形成图像。
快门装置302布置在光学系统301和成像元件303之间。快门装置302在控制电路304的控制下控制对成像元件303的光照射期间和遮光期间。
成像元件303根据经由光学系统301和快门装置302在光接收面上成像的光，在一定期间内累积信号电荷。根据从控制电路304供给的驱动信号(定时信号)来传输在成像元件303中累积的信号电荷。
控制电路304输出用于控制成像元件303的传输操作和快门装置302的快门操作的驱动信号，从而驱动成像元件303和快门装置302。
信号处理电路305对从成像元件303输出的信号电荷执行各种类型的信号处理。通过由信号处理电路305执行的信号处理获得的图像(图像数据)被供给到监视器306和存储器307。
监视器306基于从信号处理电路305供给的图像数据来显示由成像元件303捕获的运动图像或静止图像。监视器306的示例包括诸如液晶面板或有机电致发光(EL)面板等面板型显示设备。
存储器307存储从信号处理电路305供给的图像数据，即，由成像元件303捕获的运动图像或静止图像的图像数据。存储器307的示例包括诸如半导体存储器或硬盘等记录介质。
通过使用上述成像元件1和1A～1C中的任何一个作为如上所述构成的成像装置300中的成像元件303，可以减少贯通接触件的数量并提高生产性。
<7.应用例>
根据本公开的技术可适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于安装在诸如汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人飞行器、船舶、机器人、建筑机械、农业机械(拖拉机)等任何移动体上的装置。此外，例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统或显微镜手术系统。
图23是示出作为根据本公开实施方案的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统7000的示意性构成的示例的框图。车辆控制系统7000包括经由通信网络7010彼此连接的多个电子控制单元。在图23所示的示例中，车辆控制系统7000包括驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、电池控制单元7300、车外信息检测单元7400、车内信息检测单元7500和综合控制单元7600。例如，将多个控制单元彼此连接的通信网络7010可以是符合诸如控制器局域网(CAN)、局域互联网络(LIN)、局域网(LAN)、FlexRay(注册商标)等任意标准的车载通信网络。
各控制单元包括：根据各种程序执行算法处理的微型计算机；存储部，其存储由微型计算机执行的程序、用于各种运算的参数等；和驱动各种控制对象的装置的驱动电路。各控制单元还包括：网络接口(I/F)，用于经由通信网络7010执行与其他控制单元的通信；和通信I/F，用于通过有线通信或无线通信执行与车辆内外的装置、传感器等的通信。图23所示的综合控制单元7600的功能构成包括微型计算机7610、通用通信I/F 7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F 7660、声音/图像输出部7670、车载网络I/F 7680和存储部7690。其他控制单元同样包括微型计算机、通信I/F、存储部等。
驱动系统控制单元7100根据各种程序控制与车辆驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元7100用作用于产生诸如内燃机、驱动用电机等车辆驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆制动力的制动装置等的控制装置。驱动系统控制单元7100可以具有作为防抱死制动系统(ABS)、电子稳定控制(ESC)等的控制装置的功能。
驱动系统控制单元7100与车辆状态检测部7110连接。例如，车辆状态检测部7110包括检测车体的轴向旋转运动的角速度的陀螺仪传感器、检测车辆加速度的加速度传感器、用于检测加速踏板的操作量、制动踏板的操作度、方向盘的转向角、发动机速度或车轮转速等的传感器中的至少一个。驱动系统控制单元7100使用从车辆状态检测部7110输入的信号执行算法处理，并控制内燃机、驱动用电机、电动助力转向装置、制动装置等。
车身系统控制单元7200根据各种程序控制车身配备的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元7200用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、倒车灯、制动灯、转向灯、雾灯等的各种灯的控制装置。在这种情况下，从作为钥匙的替代的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元7200。车身系统控制单元7200接收这些输入的无线电波或信号，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
电池控制单元7300根据各种程序控制作为驱动用电机的电源的二次电池7310。例如，从包括二次电池7310的电池装置向电池控制单元7300提供关于电池温度、电池输出电压、电池中剩余电量等的信息。电池控制单元7300使用这些信号执行算法处理，并且执行用于调节二次电池7310温度的控制，或者控制电池装置配备的冷却装置等。
车外信息检测单元7400检测关于包括车辆控制系统7000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元7400与成像部7410和车外信息检测部7420中的至少一个连接。成像部7410包括飞行时间(ToF)相机、立体相机、单眼相机、红外相机和其他相机中的至少一个。例如，车外信息检测部7420包括用于检测当前大气条件或天气条件的环境传感器和用于检测包括车辆控制系统7000的车辆的周边的其他车辆、障碍物、行人等的周边信息检测传感器中的至少一个。
例如，环境传感器可以是检测雨的雨滴传感器、检测雾的雾传感器、检测日照程度的阳光传感器和检测降雪的雪传感器中的至少一个。周边信息检测传感器可以是超声波传感器、雷达设备和LIDAR设备(LIDAR：光检测和测距装置，或激光成像检测和测距装置)中的至少一个。成像部7410和车外信息检测部7420中的每个可以被设置为独立的传感器或装置，或者可以被设置为其中集成有多个传感器或装置的设备。
图24示出了成像部7410和车外信息检测部7420的安装位置的示例的图。例如，成像部7910、7912、7914、7916和7918被布置在车辆7900的车头、侧视镜、后保险杠和后门上的位置和车内挡风玻璃上部上的位置中的至少一个。设置在车头的成像部7910和设置在车内挡风玻璃上部的成像部7918主要获得车辆7900前方的图像。设置在侧视镜上的成像部7912和7914主要获得车辆7900侧方的图像。设置在后保险杠或后门上的成像部7916主要获得车辆7900后方的图像。设置在车内挡风玻璃上部的成像部7918主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
顺便提及，图24示出了各个成像部7910、7912、7914和7916的拍摄范围的示例。成像范围a表示设置在车头的成像部7910的成像范围。成像范围b和c分别表示设置在侧视镜上的成像部7912和7914的成像范围。成像范围d表示设置在后保险杠或后门的成像部7916的成像范围。例如，可以通过叠加由成像部7910、7912、7914和7916成像的图像数据来获得从上方观看的车辆7900的鸟瞰图像。
例如，设置在车辆7900的前方、后方、侧方和角部以及车内挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930可以是超声波传感器或雷达设备。例如，设置在车辆7900的车头、后保险杠、后门和车内挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7926和7930可以是LIDAR设备。这些车外信息检测部7920～7930主要用于检测前方车辆、行人、障碍物等。
返回到图23，继续进行说明。车外信息检测单元7400使成像部7410对车辆外部的图像进行成像，并接收成像的图像数据。另外，车外信息检测单元7400从连接到车外信息检测单元7400的车外信息检测部7420接收检测信息。在车外信息检测部7420是超声波传感器、雷达设备或LIDAR设备的情况下，车外信息检测单元7400发射超声波、电磁波等，并接收所接收到的反射波的信息。基于接收到的信息，车外信息检测单元7400可以执行检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等对象的处理，或者检测到其距离的处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息执行识别降雨、雾、路面状况等的环境识别处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息来计算到车外物体的距离。
另外，基于接收到的图像数据，车外信息检测单元7400可以执行识别人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等的图像识别处理，或者检测到其距离的处理。车外信息检测单元7400可以对接收到的图像数据进行诸如失真校正、对准等处理，并合成由多个不同的成像部7410成像的图像数据以生成鸟瞰图像或全景图像。车外信息检测单元7400可以使用由包括不同成像部分的成像部7410成像的图像数据来执行视点转换处理。
车内信息检测单元7500检测关于车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元7500与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部7510连接。驾驶员状态检测部7510可以包括对驾驶员成像的相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器、收集车辆内部声音的麦克风等。例如，生物传感器被布置在座椅表面、方向盘等中，并检测坐在座椅中的乘员或握着方向盘的驾驶员的生物信息。基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息，车内信息检测单元7500可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否正在打盹。车内信息检测单元7500可以对通过声音收集获得的音频信号进行诸如噪声消除处理等处理。
综合控制单元7600根据各种程序控制车辆控制系统7000内的一般操作。综合控制单元7600与输入部7800连接。例如，输入部7800由诸如触摸面板、按钮、麦克风、开关、操纵杆等能够由乘员输入操作的设备实现。可以向综合控制单元7600供给通过对经由麦克风输入的语音进行语音识别而获得的数据。例如，输入部7800可以是使用红外线或其他无线电波的远程控制设备，或者是诸如移动电话、个人数字助理(PDA)等支持车辆控制系统7000的操作的外部连接设备。例如，输入部7800可以是相机。在这种情况下，乘员可以通过手势输入信息。可选择地，可以输入通过检测乘员佩戴的可穿戴设备的运动而获得的数据。此外，例如，输入部7800可以包括输入控制电路等，该输入控制电路基于由乘员等使用上述输入部7800输入的信息来生成输入信号，并将生成的输入信号输出到综合控制单元7600。乘员等通过操作输入部7800向车辆控制系统7000输入各种数据或给出处理操作的指令。
存储部7690可以包括存储由微型计算机执行的各种程序的只读存储器(ROM)和存储各种参数、操作结果、传感器值等的随机存取存储器(RAM)。另外，存储部7690可以由诸如硬盘驱动器(HDD)等磁性存储设备、半导体存储设备、光学存储设备、磁光存储设备等来实现。
通用通信I/F 7620是广泛使用的通信I/F，其介导与外部环境7750中存在的各种设备的通信。通用通信I/F 7620可以实现诸如全球移动通信系统(GSM(注册商标))、全球微波接入互操作性(WiMAX(注册商标))、长期演进(LTE(注册商标))、高级LTE(LTE-A)等蜂窝通信协议，或者诸如无线LAN(也称为无线保真(Wi-Fi(注册商标))、蓝牙(注册商标等)等其他无线通信协议。例如，通用通信I/F 7620可以经由基站或接入点连接到存在于外部网络(例如，因特网、云网络或公司专用网络)上的设备(例如，应用服务器或控制服务器)。另外，例如，通用通信I/F 7620可以使用对等(P2P)技术连接到车辆附近存在的终端(例如，该终端是驾驶员、行人或商店的终端，或者机器型通信(MTC)终端)。
专用通信I/F 7630是支持为车辆使用开发的通信协议的通信I/F。例如，专用通信I/F 7630可以实现诸如作为下位层的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11p和作为上位层的IEEE 1609的组合的车辆环境中的无线接入(WAVE)、专用短程通信(DSRC)或蜂窝通信协议等标准协议。专用通信I/F 7630通常执行V2X通信，其作为包括车辆与车辆之间的通信(车辆至车辆)、道路与车辆之间的通信(车辆至基础设施)、车辆与住宅之间的通信(车辆至住宅)以及行人与车辆之间的通信(车辆至行人)中的一个或多个的概念。
例如，定位部7640通过从全球导航卫星系统(GNSS)接收GNSS卫星信号(例如，来自全球定位系统(GPS)卫星的GPS信号)来执行定位，并生成包括车辆的纬度、经度和高度的位置信息。顺便提及，定位部7640可以通过与无线接入点交换信号来识别当前位置，或者可以从具有定位功能的诸如移动电话、个人手持电话系统(PHS)或智能电话等终端获得位置信息。
例如，信标接收部7650接收从安装在道路等上的无线电台发送的无线电波或电磁波，从而获得关于当前位置、拥堵、封闭道路、必要时间等的信息。顺便提及，信标接收部7650的功能可以被包括在上述专用通信I/F 7630中。
车内设备I/F 7660是介导微型计算机7610与存在于车辆内的各种车内设备7760之间的连接的通信接口。车内设备I/F 7660可以使用诸如无线LAN、蓝牙(注册商标)、近场通信(NFC)或无线通用串行总线(WUSB)等无线通信协议来建立无线连接。另外，车内设备I/F 7660可以经由图中未示出的连接端子(如果需要，还可以经由线缆)通过通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI(注册商标))、移动高清链路(MHL)等建立有线连接。例如，车内设备7760可以包括乘员拥有的移动设备和可穿戴设备以及携带到车辆中或附接到车辆的信息设备中的至少一个。车内设备7760还可以包括搜索到任意目的地的路径的导航设备。车内设备I/F7660与这些车内设备7760交换控制信号或数据信号。
车载网络I/F 7680是介导微型计算机7610和通信网络7010之间的通信的接口。车载网络I/F 7680根据通信网络7010所支持的预定协议来发送和接收信号等。
综合控制单元7600的微型计算机7610基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F 7660、车载通信I/F 7680中的至少一个获得的信息，根据各种程序控制车辆控制系统7000。例如，微型计算机7610可以基于所获得的关于车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并向驱动系统控制单元7100输出控制命令。例如，微型计算机7610可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能的协作控制，该功能包括车辆碰撞规避或碰撞缓和、基于车辆之间的距离的追踪行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等。另外，微型计算机7610可以执行旨在用于自动驾驶的协作控制，其通过基于所获得的关于车辆周围的信息控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，使车辆自动行驶而不依赖于驾驶员的操作等。
微型计算机7610可以基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7610和定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F 7660和车载网络I/F 7680中的至少一个获得的信息，产生车辆和诸如周围结构、人等物体之间的三维距离信息等，并产生包括关于车辆当前位置的周围的信息的本地地图信息。另外，微型计算机7610可以基于所获得的信息来预测诸如车辆碰撞、行人等的接近、进入封闭道路等危险，并生成警告信号。例如，警告信号可以是用于产生警告声音或点亮警告灯的信号。
声音/图像输出部7670将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到输出设备，该输出设备能够在视觉或听觉上向车辆乘员或车辆外部通知信息。在图23的示例中，音频扬声器7710、显示部7720和仪表板7730作为输出设备被示出。例如，显示部7720可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一个。显示部7720可以具有增强现实(AR)显示功能。输出设备可以是这些设备以外的其他设备，并且可以是诸如耳机、如乘员佩戴的眼镜型显示器等可佩戴设备、投影仪、灯等其他设备。在输出设备是显示设备的情况下，显示设备以诸如文本、图像、表格、图表等各种形式在视觉上显示由微型计算机7610执行的各种处理获得的结果或从其他控制单元接收的信息。另外，在输出设备是音频输出设备的情况下，音频输出设备将由再现的音频数据或声音数据等构成的音频信号转换成模拟信号，并在听觉上输出模拟信号。
顺便提及，在图23所示的示例中，经由通信网络7010彼此连接的至少两个控制单元可以被一体化到一个控制单元中。可选择地，各个控制单元可以包括多个控制单元。此外，车辆控制系统7000可以包括图中未示出的其他控制单元。另外，由以上说明中的控制单元中的一个执行的功能的一部分或全部可以被分配给其他控制单元。也就是说，只要经由通信网络7010发送和接收信息，任何控制单元都可以执行预定的算法处理。类似地，连接到控制单元中的一个的传感器或装置可以连接到其他控制单元，并且多个控制单元可以经由通信网络7010相互发送和接收检测信息。
注意，用于实现根据参照图22说明的适用例的成像装置300的各功能的计算机程序可以被安装在任何控制单元等上。此外，还可以设置存储这种计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质的示例包括磁盘、光盘、磁光盘、闪存等。此外，例如，上述计算机程序可以经由网络分发，而不使用记录介质。
在上述车辆控制系统7000中，根据参照图22说明的适用例的成像装置300可以适用于图23所示的应用例的综合控制单元7600。例如，成像装置300的控制电路304、信号处理电路305和存储器307可以由综合控制单元7600的微型计算机7610或存储部7690来实现。此外，例如，根据参照图1等说明的各实施方案的成像元件1和1A～1C可以适用于图23所示的应用例的成像部7410和车外信息检测部7420、图24所示的应用例的成像部7910、7912、7914、7916和7918以及车外信息检测部7920～7930。通过使用上述成像元件1和1A～1C中的任何一个，在车辆控制系统7000中也可以减少贯通接触件的数量并提高生产性。
此外，根据参照图22说明的适用例的成像装置300的至少一些构成要素可以在用于图23所示的应用例的综合控制单元7600的模块(例如，由一个裸晶形成的集成电路模块)中实现。可选择地，根据参照图22说明的适用例的成像装置300的一部分可以由图23所示的车辆控制系统7000的多个控制单元来实现。
<8.补充说明>
注意，本技术还可以具有以下构成。
(1)一种成像元件，包括：
保持电荷的浮动扩散层；
共享所述浮动扩散层的四个以上的光电转换元件；和
多个传输栅，其针对共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件中的每个设置，并且被构造为从共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件输出电荷，
其中，共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件连同所述浮动扩散层一起以矩阵状配置，和
不共享所述浮动扩散层的两个以上的所述光电转换元件中的每个的所述传输栅彼此一体化。
(2)根据(1)所述的成像元件，还包括：
连接到一体化的所述传输栅的贯通配线。
(3)根据(1)或(2)所述的成像元件，还包括：
绝缘性的元件隔离部，其在彼此相邻的两个以上的所述光电转换元件之间至少部分地电气隔离，
其中，一体化的所述传输栅被布置为在所述元件隔离部上通过。
(4)根据(3)所述的成像元件，
其中，所述浮动扩散层包括：
扩散层，其针对共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件中的每个设置；和
连接层，其连接共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件中的每个的所述扩散层。
(5)根据(4)所述的成像元件，
其中，所述连接层和所述传输栅由相同的材料形成。
(6)根据(5)所述的成像元件，
其中，所述材料是多晶硅。
(7)根据(3)～(6)中任一项所述的成像元件，
其中，所述元件隔离部将彼此相邻的两个以上的所述光电转换元件彼此完全地电气隔离。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的成像元件，
其中，不共享所述浮动扩散层的四个所述光电转换元件中的每个的所述传输栅彼此一体化。
(9)根据(8)所述的成像元件，
其中，一体化的所述传输栅形成在由四个所述浮动扩散层包围的区域中。
(10)根据(9)所述的成像元件，
其中，一体化的所述传输栅具有环形形状。
(11)根据(8)所述的成像元件，
其中，一体化的所述传输栅跨着由四个所述浮动扩散层包围的区域和与所述区域相邻并由四个所述浮动扩散层包围的区域而形成。
(12)根据(11)所述的成像元件，
其中，一体化的所述传输栅具有S形或倒S形。
(13)根据(1)～(12)中任一项所述的成像元件，还包括：
阱连接件，其相对于一个所述光电转换元件设置在与所述浮动扩散层成对角的位置处。
(14)根据(1)～(13)中任一项所述的成像元件，还包括：
读出电路，其基于从所述浮动扩散层输出的电荷来输出图像信号，
其中，所述光电转换元件、所述浮动扩散层和所述传输栅设置在第一层的基板上，和
所述读出电路设置在第二层的基板上，第二层的基板层叠在第一层的基板上。
(15)一种成像装置，包括：
成像元件；和
光学系统，其在所述成像元件的光接收面上使光形成图像，
其中，所述成像元件包括：
四个以上的光电转换元件；
浮动扩散层，其保持从四个以上的所述光电转换元件输出的电荷；和
多个传输栅，其针对四个以上的所述光电转换元件中的每个设置，并且被构造为从四个以上的所述光电转换元件输出电荷，
共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件连同所述浮动扩散层一起以矩阵状配置，和
不共享所述浮动扩散层的两个以上的所述光电转换元件中的每个的所述传输栅彼此一体化。
(16)一种成像装置，包括根据(1)～(14)中任一项所述的成像元件。
附图标记列表
1成像元件 1A成像元件
1B成像元件 1C成像元件
10第一基板 10A第一基板
10B第一基板 11半导体基板
12传感器像素 13像素区域
20第二基板 21半导体基板
22读出电路 23像素驱动线
24垂直信号线 30第三基板
31半导体基板 32逻辑电路
33垂直驱动电路 34列信号处理电路
35水平驱动电路 36系统控制电路
40滤色器 42p阱层
43元件隔离部 43A元件隔离部
46绝缘层 50光接收透镜
51层间绝缘膜 52绝缘层
53绝缘层 54贯通配线
55连接配线 56配线层
57绝缘层 58焊盘电极
59连接部 61层间绝缘膜
62配线层 63绝缘层
64焊盘电极 300成像装置
301光学系统 302快门装置
303成像元件 304控制电路
305信号处理电路 306监视器
307存储器 AMP放大晶体管
FD浮动扩散部 FDG FD传输晶体管
FDa扩散层 FDb连接层
PD光电二极管 RST复位晶体管
SEL选择晶体管 TG传输栅
TR传输晶体管 WT阱连接件

Claims (15)

1.一种成像元件，包括：
保持电荷的浮动扩散层；
共享所述浮动扩散层的四个以上的光电转换元件；和
多个传输栅，其针对共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件中的每个设置，并且被构造为从共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件输出电荷，
其中，共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件连同所述浮动扩散层一起以矩阵状配置，和
不共享所述浮动扩散层的两个以上的所述光电转换元件中的每个的所述传输栅彼此一体化。
2.根据权利要求1所述的成像元件，还包括：
连接到一体化的所述传输栅的贯通配线。
3.根据权利要求1所述的成像元件，还包括：
绝缘性的元件隔离部，其在彼此相邻的两个以上的所述光电转换元件之间至少部分地电气隔离，
其中，一体化的所述传输栅被布置为在所述元件隔离部上通过。
4.根据权利要求3所述的成像元件，
其中，所述浮动扩散层包括：
扩散层，其针对共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件中的每个设置；和
连接层，其连接共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件中的每个的所述扩散层。
5.根据权利要求4所述的成像元件，
其中，所述连接层和所述传输栅由相同的材料形成。
6.根据权利要求5所述的成像元件，
其中，所述材料是多晶硅。
7.根据权利要求3所述的成像元件，
其中，所述元件隔离部将彼此相邻的两个以上的所述光电转换元件彼此完全地电气隔离。
8.根据权利要求1所述的成像元件，
其中，不共享所述浮动扩散层的四个所述光电转换元件中的每个的所述传输栅彼此一体化。
9.根据权利要求8所述的成像元件，
其中，一体化的所述传输栅形成在由四个所述浮动扩散层包围的区域中。
10.根据权利要求9所述的成像元件，
其中，一体化的所述传输栅具有环形形状。
11.根据权利要求8所述的成像元件，
其中，一体化的所述传输栅跨着由四个所述浮动扩散层包围的区域和与所述区域相邻并由四个所述浮动扩散层包围的区域而形成。
12.根据权利要求11所述的成像元件，
其中，一体化的所述传输栅具有S形或倒S形。
13.根据权利要求1所述的成像元件，还包括：
阱连接件，其相对于一个所述光电转换元件设置在与所述浮动扩散层成对角的位置处。
14.根据权利要求1所述的成像元件，还包括：
读出电路，其基于从所述浮动扩散层输出的电荷来输出图像信号，
其中，所述光电转换元件、所述浮动扩散层和所述传输栅设置在第一层的基板上，和
所述读出电路设置在第二层的基板上，第二层的基板层叠在第一层的基板上。
15.一种成像装置，包括：
成像元件；和
光学系统，其在所述成像元件的光接收面上使光形成图像，
其中，所述成像元件包括：
四个以上的光电转换元件；
浮动扩散层，其保持从四个以上的所述光电转换元件输出的电荷；和
多个传输栅，其针对四个以上的所述光电转换元件中的每个设置，并且被构造为从四个以上的所述光电转换元件输出电荷，
共享所述浮动扩散层的四个以上的所述光电转换元件连同所述浮动扩散层一起以矩阵状配置，和
不共享所述浮动扩散层的两个以上的所述光电转换元件中的每个的所述传输栅彼此一体化。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5407761B2 (ja) * 2009-10-30 2014-02-05 ソニー株式会社 固体撮像装置、電子機器
CN102595057B (zh) * 2012-02-27 2014-09-24 北京思比科微电子技术股份有限公司 Cmos图像传感器像素及其控制时序
US9305949B2 (en) * 2013-11-01 2016-04-05 Omnivision Technologies, Inc. Big-small pixel scheme for image sensors
WO2019130702A1 (ja) 2017-12-27 2019-07-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
JP2020182112A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置

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