DE112018000438T5 - Lichtempfangselement, Abbildungselement und Abbildungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Technik betrifft ein Lichtempfangselement, das derart ausgelegt ist, dass es verbesserte Charakteristiken aufweist; ein Abbildungselement; und eine Abbildungsvorrichtung. Ein Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einer On-Chip-Linse, einer Verdrahtungsschicht und einer Halbleiterschicht, die zwischen der On-Chip-Linse und der Verdrahtungsschicht angeordnet ist, bereitgestellt. Die Halbleiterschicht ist mit Folgendem bereitgestellt: einem ersten Spannungsanlegeeinheit, an den eine erste Spannung angelegt wird; einem zweiten Spannungsanlegeeinheit, an den eine zweite Spannung, die von der ersten Spannung verschieden ist, angelegt wird; einem ersten Ladungsdetektionseinheit, der um den ersten Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist; und einem zweiten Ladungsdetektionseinheit, der um den zweiten Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist. Die Verdrahtungsschicht umfasst mindestens eine Schicht, die mit Folgendem bereitgestellt ist: einer ersten Spannungsanlegeverdrahtungsleitung, die eine erste Spannung liefert; einer zweiten Spannungsanlegeverdrahtungsleitung, die eine zweite Spannung liefert; und einem Reflexionselement. Das Reflexionselement ist derart angeordnet, dass es in einer Draufsicht den ersten Ladungsdetektionseinheit oder den zweiten Ladungsdetektionseinheit überlappt. Die vorliegende Technik kann zum Beispiel auf ein Lichtempfangselement zur Entfernungsmessung angewendet werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Technologie betrifft ein Lichtempfangselement, ein Abbildungselement und eine Abbildungsvorrichtung, und insbesondere betrifft sie ein Lichtempfangselement, ein Abbildungselement und eine Abbildungsvorrichtung, in denen Charakteristiken verbessert werden können.
  • Stand der Technik
  • In der verwandten Technik ist ein Entfernungsmesssystem, das ein indirektes Flugzeitverfahren (ToF-Verfahren) verwendet, an sich bekannt. In einem solchen Entfernungsmesssystem ist ein Sensor, der in der Lage ist, Signalladungen zu sortieren, die durch Empfangen von aktivem Licht erlangt werden, das unter Verwendung einer Leuchtdiode (LED) oder eines Lasers in einer bestimmten Phase emittiert wird und an einem Ziel mit hoher Geschwindigkeit in verschiedene Bereiche reflektiert wird, absolut unerlässlich.
  • Daher wurde zum Beispiel eine Technologie vorgeschlagen, in der eine Spannung direkt an ein Substrat eines Sensors angelegt wird, und ein Strom in dem Substrat erzeugt wird, und daher es möglich ist, ein Gebiet über einem breiten Bereich im Substrat mit einer hohen Geschwindigkeit zu modulieren (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Ein solcher Sensor wird auch als ein CAPD-Sensor (current assisted photonic demodulator) bezeichnet.
  • Auflistung von Entgegenhaltungen
  • Patentdokument
  • Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldungs-OffenlegungNr. 2011-86904
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Jedoch war es in der vorstehend beschriebenen Technologie schwierig, einen CAPD-Sensor, der hinreichende Charakteristiken aufweist, zu erzielen.
  • Zum Beispiel ist der vorstehend beschriebene CAPD-Sensor ein Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps, in dem eine Verdrahtung oder dergleichen auf einer Fläche des Substrats auf einer Seite angeordnet ist, die Licht von außen empfängt.
  • Um ein Gebiet photoelektrischer Umwandlung zu gewährleisten, ist es wünschenswert, dass ein Bestandteil, der einen Lichtweg eines einfallenden Lichts abschirmt, wie z.B. die Verdrahtung, nicht auf einer Lichtempfangsflächenseite einer Fotodiode (PD), das heißt, einer photoelektrischen Umwandlungseinheit, vorgesehen ist. Jedoch ist es bei einem CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps erforderlich, eine Verdrahtung zur Ladungsextraktion, verschiedene Steuerleitungen oder eine Signalleitung auf der Lichtempfangsflächenseite der PD gemäß einer Struktur anzuordnen, und daher ist der photoelektrische Umwandlungsbereich begrenzt. Das heißt, es ist nicht möglich, einen hinreichenden photoelektrischen Umwandlungsbereich sicherzustellen, und es liegt ein Fall vor, in dem sich Charakteristiken, wie z.B. eine Pixelempfindlichkeit, verschlechtern.
  • Im Fall der Überlegung, dass der CAPD-Sensor in der Anwesenheit externen Lichts verwendet wird, wird eine externe Lichtkomponente zu einer Rauschkomponente für das indirekte ToF-Verfahren zum Messen einer Entfernung unter Verwendung von aktivem Licht, und um eine Entfernungsinformation dadurch zu erhalten, dass ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis (SN-Verhältnis) sichergestellt wird, ist es daher notwendig eine ausreichende Sättigungssignalmenge (Qs) sicherzustellen. Jedoch besteht beim CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps eine Beschränkung bei einem Verdrahtungslayout, und daher war es notwendig, die Verwendung eines anderen Verfahrens als Verdrahtungskapazität zu entwickeln, wie z.B. eines Verfahrens zum Bereitstellen eines zusätzlichen Transistors zum Sicherstellen der Kapazität.
  • Außerdem ist beim CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps eine Signalextraktionseinheit, die als Abgriff bezeichnet wird, auf einer Seite des Substrats angeordnet, auf die Licht einfällt. Andererseits besteht im Fall der Betrachtung der photoelektrischen Umwandlung in einem Si-Substrat ein Unterschied in der Dämpfungsrate bei einer Lichtwellenlänge, aber ein Verhältnis, bei dem die photoelektrische Umwandlung auf einer Lichteinfallsflächenseite durchgeführt wird, nimmt zu. Aus diesem Grund besteht bei einem CAPD-Sensor des Vorderflächentyps eine Möglichkeit, dass eine Wahrscheinlichkeit des Durchführens der photoelektrischen Umwandlung in einem inaktiven Abgriffsgebiet, das heißt einem Abgriffsgebiet, an welches die Signalladung nicht sortiert wird, in einem Abgriffsgebiet, in dem die Signalextraktionseinheit bereitgestellt ist, steigt. Bei dem indirekten ToF-Sensor wird eine Entfernungsmessinformation erlangt, indem ein Signal verwendet wird, das an jedes Ladungsakkumulationsgebiet gemäß der Phase des aktiven Lichts sortiert wird, und daher wird eine Komponente, die direkt der photoelektrischen Umwandlung im inaktiven Abgriffsgebiet unterzogen wird, zu einem Rauschen, und als Folge davon besteht eine Möglichkeit, dass sich eine Entfernungsmessgenauigkeit verschlechtert. Das heißt, es besteht eine Möglichkeit, dass sich die Charakteristiken des CAPD-Sensors verschlechtern.
  • Die vorliegende Technologie wurde bei Überlegung solcher Umstände vorgenommen und beabsichtigt, Charakteristiken zu verbessern.
  • Lösung der Aufgabe
  • Ein Lichtempfangselement eines ersten Aspekts der vorliegenden Technologie, umfasst:
    • eine On-Chip-Linse,
    • eine Verdrahtungsschicht, und
    • eine Halbleiterschicht, die zwischen der On-Chip-Linse und der Verdrahtungsschicht angeordnet ist,
    • wobei die Halbleiterschicht umfasst:
      • eine erste Spannungsanlegeeinheit, an die eine erste Spannung angelegt wird,
      • eine zweite Spannungsanlegeeinheit, an die eine zweite Spannung angelegt wird, wobei die zweite Spannung von der ersten Spannung verschieden ist,
      • eine erste Ladungsdetektionseinheit, die um die erste Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist, und
      • eine zweite Ladungsdetektionseinheit, die um die zweite Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist,
    • wobei die Verdrahtungsschicht umfasst:
      • mindestens eine Schicht, die eine erste Spannungsanlegeverdrahtung, die ausgelegt ist, um die erste Spannung zu liefern, eine zweite Spannungsanlegeverdrahtung, die ausgelegt ist, um die zweite Spannung zu liefern, und ein Reflexionselement umfasst, und
      • wobei das Reflexionselement derart bereitgestellt ist, dass es in Draufsicht die erste Ladungsdetektionseinheit oder die zweite Ladungsdetektionseinheit überlappt.
  • Im ersten Aspekt der vorliegenden Technologie werden die On-Chip-Linse, die Verdrahtungsschicht und die zwischen der On-Chip-Linse und der Verdrahtungsschicht angeordnete Halbleiterschicht bereitgestellt, und die erste Spannungsanlegeeinheit, an die die erste Spannung angelegt wird, die zweite Spannungsanlegeeinheit, an die zweite Spannung angelegt wird, wobei die zweite Spannung von der ersten Spannung verschieden ist, die erste Ladungsdetektionseinheit, die um die erste Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist, und die zweite Ladungsdetektionseinheit, die um die zweite Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist, werden in der Halbleiterschicht bereitgestellt. Mindestens eine Schicht, die die erste Spannungsanlegeverdrahtung, die zum Liefern der ersten Spannung ausgelegt ist, die zweite Spannungsanlegeverdrahtung, die zum Liefern der zweiten Spannung ausgelegt ist, und das Reflexionselement umfasst, ist in der Verdrahtungsschicht bereitgestellt, und das Reflexionselement ist derart bereitgestellt, dass es in Draufsicht die erste Ladungsdetektionseinheit oder die zweite Ladungsdetektionseinheit überlappt.
  • Ein Abbildungselement eines zweiten Aspekts der vorliegenden Technologie umfasst:
    • einen Pixelarrayabschnitt, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zum Durchführen photoelektrischer Umwandlung in Bezug auf einfallendes Licht ausgelegt sind,
    • wobei das Pixel umfasst:
      • ein Substrat, das zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt ist, und
      • eine Signalextraktionseinheit, die eine Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen eines elektrischen Feldes durch Anlegen einer Spannung an das Substrat, und eine Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren eines Signalträgers, der durch die photoelektrische Umwandlung erzeugt wird, im Substrat umfasst, wobei die Signalextraktionseinheit auf einer Fläche des Substrats auf einer Seite, die einer Einfallsfläche, auf die das Licht einfällt, gegenüberliegt, bereitgestellt ist.
  • Es ist möglich, zwei der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel auszubilden.
  • Es ist möglich, eine der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel auszubilden.
  • Es ist möglich, drei oder mehr der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel auszubilden.
  • Es ist möglich, die Signalextraktionseinheit zwischen dem Pixel und einem anderen Pixel, das zu dem Pixel benachbart ist, gemeinsam zu nutzen.
  • Es ist möglich, die Spannungsanlegeeinheit zwischen dem Pixel und einem anderen Pixel, das zu dem Pixel benachbart ist, gemeinsam zu nutzen.
  • Es ist möglich, ein P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit, und ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit, in der Signalextraktionseinheit bereitzustellen, wobei das N-Typ-Halbleitergebiet derart ausgebildet wird, dass es das P-Typ-Halbleitergebiet umgibt.
  • Es ist möglich, ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit, undein P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit, in der Signalextraktionseinheit bereitzustellen, wobei das P-Typ-Halbleitergebiet derart ausgebildet wird, dass es das N-Typ-Halbleitergebiet umgibt.
  • Es ist möglich, ein erstes N-Typ-Halbleitergebiet und ein zweites N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit, undeinP-Typ-Halbleitergebietals die Spannungsanlegeeinheit in der Signalextraktionseinheit bereitzustellen, wobei das P-Typ-Halbleitergebiet an einer Position ausgebildet wird, die zwischen dem ersten N-Typ-Halbleitergebiet und dem zweiten N-Typ-Halbleitergebiet angeordnet ist.
  • Es ist möglich, ein erstes P-Typ-Halbleitergebiet und ein zweites P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit, und ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit, in der Signalextraktionseinheit bereitzustellen, wobei das N-Typ-Halbleitergebiet an einer Position ausgebildet wird, die zwischen dem ersten P-Typ-Halbleitergebiet und dem zweiten P-Typ-Halbleitergebiet angeordnet ist.
  • Es ist möglich, eine Spannung an die Einfallsflächenseite im Substrat anzulegen.
  • Es ist möglich, ferner ein Reflexionselement, das ausgelegt ist, um das auf das Substrat von der Einfallsfläche einfallende Licht zu reflektieren, im Pixel bereitzustellen, wobei das Reflexionselement auf einer Fläche des Substrats auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet wird.
  • Es ist möglich, dass der Signalträger ein Elektron umfasst.
  • Es ist möglich, dass der Signalträger ein Loch umfasst.
  • Es ist möglich, ferner eine Linse, die ausgelegt ist, um das Licht zu sammeln und zu ermöglichen, dass das Licht auf das Substrat einfällt, in dem Pixel bereitzustellen.
  • Es ist möglich, ferner eine Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit in dem Pixel bereitzustellen, die zum Abschirmen des einfallenden Lichts ausgelegt ist, wobei die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit in einem Pixelendabschnitt auf der Einfallsfläche des Substrats ausgebildet wird.
  • Es ist möglich, ferner einen Pixeltrennbereich in dem Pixel bereitzustellen, der derart ausgelegt ist, dass er mindestens einen Teil des Substrats durchdringt und das einfallende Licht abschirmt, wobei der Pixeltrennbereich in einem Pixelendabschnitt im Substrat ausgebildet ist.
  • Es ist möglich, dass das Substrat ein P-Typ-Halbleitersubstrat umfasst, das einen Widerstand aufweist, der größer ist als 500 [Ωcm].
  • Es ist möglich, dass das Substrat ein N-Typ-Halbleitersubstrat umfasst, das einen Widerstand aufweist, der größer ist als 500 [Ωcm].
  • Im zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie
    ist der Pixelarrayabschnitt, der die Vielzahl von Pixeln umfasst, die zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt sind, im Abbildungselement bereitgestellt, und
    das Substrat, das zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt ist, und
    die Extraktionseinheit, die die Signalextraktionseinheit, die die Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen des elektrischen Feldes, indem die Spannung an das Substrat angelegt wird, und die Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren des durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Signalträgers umfasst, sind in dem Pixel im Substrat bereitgestellt, wobei die Extraktionseinheit auf der Fläche des Substrats auf einer Seite bereitgestellt ist, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, auf die das Licht einfällt.
  • Eine Abbildungsvorrichtung eines dritten Aspekts der vorliegenden Technologie umfasst:
    • einen Pixelarrayabschnitt, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zum Durchführen photoelektrischer Umwandlung in Bezug auf einfallendes Licht ausgelegt sind, und
    • einen Signalprozessor, der zum Berechnen einer Entfernungsinformation zu einem Ziel auf einer Basis eines von dem Pixel ausgegebenen Signals ausgelegt ist,
    • wobei das Pixel umfasst:
      • ein Substrat, das zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt ist, und
      • eine Signalextraktionseinheit, die eine Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, indem eine Spannung an das Substrat angelegt wird, und eine Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren eines durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Signalträgers im Substrat umfasst, wobei die Signalextraktionseinheit auf einer Fläche des Substrats auf einer Seite bereitgestellt ist, die einer Einfallsfläche gegenüberliegt, auf die das Licht einfällt.
  • Im dritten Aspekt der vorliegenden Technologie
    sind der Pixelarrayabschnitt, der die Vielzahl von Pixeln umfasst, die zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt sind, und
    der Signalprozessor, der zum Berechnen der Entfernungsinformation zum Ziel auf der Grundlage des von dem Pixel ausgegeben Signals, in der Abbildungsvorrichtung bereitgestellt, und
    das Substrat, das zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt ist, und
    die Extraktionseinheit, die die Signalextraktionseinheit, die die Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen des elektrischen Feldes, indem die Spannung an das Substrat angelegt wird, und die Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren des durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Signalträgers umfasst, sind in dem Pixel im Substrat bereitgestellt, wobei die Extraktionseinheit auf der Fläche des Substrats auf einer Seite bereitgestellt ist, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, auf die das Licht einfällt.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß dem ersten Aspekt bis dem dritten Aspekt der vorliegenden Technologie ist es möglich, die Charakteristiken zu verbessern.
  • Außerdem sind die hier beschriebenen Wirkungen nicht notwendigerweise beschränkt, aber sie können beliebige der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Wirkungen umfassen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel eines Festkörperabbildungselements darstellt.
    • 2 ist ein Diagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel eines Pixels darstellt.
    • 3 ist ein Diagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel eines Abschnitts einer Signalextraktionseinheit des Pixels darstellt.
    • 4 ist ein Diagramm, das eine Empfindlichkeitsverbesserung darstellt.
    • 5 ist ein Diagramm, das eine Verbesserung einer Ladungstrennungseffizienz darstellt.
    • 6 ist ein Diagramm, das eine Verbesserung einer Extraktionseffizienz eines Elektrons darstellt.
    • 7 ist ein Diagramm, das eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Signalträgers in einem Vorderflächenbestrahlungstyp darstellt.
    • 8 ist ein Diagramm, das eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Signalträgers in einem Rückflächenbestrahlungstyp darstellt.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Abschnitts der Signalextraktionseinheit des Pixels darstellt.
    • 10 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Pixel und einer On-Chip-Linse darstellt.
    • 11 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Abschnitts der Signalextraktionseinheit des Pixels darstellt.
    • 12 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Abschnitts der Signalextraktionseinheit des Pixels darstellt.
    • 13 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Abschnitts der Signalextraktionseinheit des Pixels darstellt.
    • 14 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Abschnitts der Signalextraktionseinheit des Pixels darstellt.
    • 15 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Abschnitts der Signalextraktionseinheit des Pixels darstellt.
    • 16 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 17 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 18 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 19 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 20 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 21 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 22 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 23 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 24 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 25 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 26 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 27 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 28 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 29 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 30 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Pixels darstellt.
    • 31 ist ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung des Pixels darstellt.
    • 32 ist ein Diagramm, das eine andere Ersatzschaltung des Pixels darstellt.
    • 33 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel einer Spannungsversorgungsleitung darstellt, auf die eine periodische Anordnung angewendet wird.
    • 34 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel einer Spannungsversorgungsleitung darstellt, auf die eine Spiegelanordnung angewendet wird.
    • 35 ist ein Diagramm, das Charakteristiken der periodischen Anordnung und der Spiegelanordnung darstellt.
    • 36 ist eine Schnittansicht einer Vielzahlvon Pixeln in einer vierzehnten Ausführungsform.
    • 37 ist eine Schnittansicht der Vielzahl von Pixeln in der vierzehnten Ausführungsform.
    • 38 ist eine Schnittansicht einer Vielzahlvon Pixeln in einer neunten Ausführungsform.
    • 39 ist eine Schnittansicht einer Vielzahl von Pixeln in einem Modifikationsbeispiel 1 der neunten Ausführungsform.
    • 40 ist eine Schnittansicht einer Vielzahlvon Pixeln in einer fünfzehnten Ausführungsform.
    • 41 ist eine Schnittansicht einer Vielzahl von Pixeln in einer zehnten Ausführungsform.
    • 42 ist ein Diagramm, das einen Metallfilm aus fünf Schichten einer mehrlagigen Verdrahtungsschicht darstellt.
    • 43 ist ein Diagramm, das den Metallfilm aus den fünf Schichten der mehrlagigen Verdrahtungsschicht darstellt.
    • 44 ist ein Diagramm, das eine Polysiliziumschicht darstellt.
    • 45 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel eines auf dem Metallfilm ausgebildeten Reflexionselements darstellt.
    • 46 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel des auf dem Metallfilm ausgebildeten Reflexionselements darstellt.
    • 47 ist ein Diagramm, das eine Substratausgestaltung des Festkörperabbildungselements darstellt.
    • 48 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel eines Entfernungsmessmoduls darstellt.
    • 49 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Ausgestaltung eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
    • 50 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Montageposition einer Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit und einer Abbildungseinheit darstellt.
  • Modus zum Ausführen der Erfindung
  • Nachstehend werden Ausführungsformen, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • < Ausgestaltungsbeispiel des Festkörperabbildungselements>
  • Die vorliegende Technologie soll Charakteristiken der Empfindlichkeit eines solchen Pixels dadurch verbessern, dass ein CAPD-Sensor eine Ausgestaltung des Rückflächenbestrahlungstyps aufweist.
  • Die vorliegende Technologie kann zum Beispiel auf ein Festkörperabbildungselement angewendet werden, indem ein Entfernungsmesssystem ausgebildet wird, das eine Entfernung mithilfe eines indirekten ToF-Verfahrens misst, wobei eine Abbildungsvorrichtung ein solches Festkörperabbildungselement umfasst oder dergleichen.
  • Zum Beispiel wird das Entfernungsmesssystem an einem Fahrzeug montiert, und kann auf ein fahrzeuginternes System, das eine Entfernung zu einem Ziel außerhalb des Fahrzeugs misst, ein Gestenerkennungssystem, das eine Entfernung zu einem Ziel, wie z.B. der Hand eines Benutzers, misst und auf der Basis eines Messergebnisses eine Geste des Benutzers erkennt oder dergleichen, angewendet werden. In diesem Fall kann ein Gestenerkennungsergebnis zum Beispiel verwendet werden, um ein Fahrzeugnavigationssystem oder dergleichen zu manipulieren.
  • 1 ist ein Diagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel einer Ausführungsform eines Festkörperabbildungselements (eines Lichtempfangselements), auf welches die vorliegende Technologie angewendet wird, darstellt.
  • Ein in 1 dargestelltes Festkörperabbildungselement 11 ist ein CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps und wird in einer Abbildungsvorrichtung bereitgestellt, die eine Entfernungsmessfunktion aufweist.
  • Das Festkörperabbildungselement 11 umfasst einen Pixelarrayabschnitt 21, der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist (nicht dargestellt), und einen peripheren Schaltungsabschnitt, der auf demselben Halbleitersubstrat integriert ist wie jenes des Pixelarrayabschnitts 21. Der periphere Schaltungsabschnitt umfasst zum Beispiel eine vertikale Ansteuereinheit22, einen Spaltenprozessor 23, eine horizontale Ansteuereinheit 24 und eine Systemsteuerung 25.
  • Ein Signalprozessor 26 und eine Datenspeichereinheit 27 sind ferner im Festkörperabbildungselement 11 bereitgestellt. Außerdem können der Signalprozessor 26 und die Datenspeichereinheit 27 auf demselben Substrat montiert werden wie jenes des Festkörperabbildungselements 11, oder sie können auf einem anderen Substrat einer Abbildungsvorrichtung, das von jenem des Festkörperabbildungselements 11 verschieden ist, angeordnet werden.
  • Im Pixelarrayabschnitt 21 sind Pixeleinheiten (nachstehend auch einfach als Pixel bezeichnet), die eine Ladung gemäß dem Betrag von empfangenem Licht erzeugen und ein Signal gemäß der Ladung ausgeben, zweidimensional in einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung, das heißt in einer Matrixform angeordnet. Das heißt, der Pixelarrayabschnitt 21 umfasst eine Vielzahl von Pixeln, die photoelektrische Umwandlung in Bezug auf einfallendes Licht durchführen und ein Signal gemäß einer durch die photoelektrische Umwandlung erzielten Ladung ausgeben.
  • Hierbei zeigt die Zeilenrichtung eine Arrayrichtung der Pixel in einer Pixelzeile (das heißt einer horizontalen Richtung) an, und die Spaltenrichtung zeigt eine Arrayrichtung der Pixel in einer Pixelspalte (das heißt einer vertikalen Richtung) an. Das heißt, die Zeilenrichtung stellt die horizontale Richtung in den Zeichnungen dar, und die Spaltenrichtung stellt die vertikale Richtung in den Zeichnungen dar.
  • In Bezug auf ein matrixartiges Pixelarray ist im Pixelarrayabschnitt 21 eine Pixelansteuerleitung 28 entlang der Zeilenrichtung für jede Pixelzeile verdrahtet, und zwei verdrahtete Signalleitungen 29 sind entlang der Spaltenrichtung für jede Pixelspalte verdrahtet. Zum Beispiel überträgt die Pixelansteuerleitung 28 ein Ansteuersignal zum Durchführen einer Ansteuerung zum Zeitpunkt des Auslesens eines Signals von dem Pixel. Außerdem ist in 1 die Pixelansteuerleitung 28 als eine Verdrahtung dargestellt, aber sie ist nicht auf eine Verdrahtung beschränkt. Ein Ende der Pixelansteuerleitung 28 ist mit einem Ausgangsende verbunden, das jeder Zeile der vertikalen Antriebseinheit 22 entspricht.
  • Die vertikale Ansteuereinheit 22 umfasst ein Schieberegister, einen Adressdecodierer oder dergleichen und steuert jedes der Pixel des Pixelarrayabschnitts 21 zur gleichen Zeit für alle der Pixel in Zeileneinheit oder dergleichen an. Das heißt, die vertikale Ansteuereinheit 22 bildet eine Ansteuereinheit aus, die den Betrieb jedes der Pixel des Pixelarrayabschnitts 21 zusammen mit einer Systemsteuerung 25, die die vertikale Ansteuereinheit 22 steuert, steuert.
  • Außerdem beeinflusst bei der Entfernungsmessvorrichtung des indirekten ToF-Verfahrens die Anzahl von mit einer Steuerleitung verbundenen Elementen (CAPD-Elementen), die mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden müssen, die Steuerbarkeit einer Hochgeschwindigkeitsansteuerung oder eine Ansteuerungsgenauigkeit. Es bestehen viele Fälle, in denen das in der Entfernungsmessvorrichtung des indirekten ToF-Verfahrens verwendete Festkörperabbildungselement als ein langes Pixelarray in horizontaler Richtung ausgebildet wird. Daher kann in einem solchen Fall die vertikale Signalleitung 29 oder eine andere Steuerleitung, die in der vertikalen Richtung lang ist, in der Steuerleitung des Elements, das mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden muss, verwendet werden. In diesem Fall ist zum Beispiel eine Vielzahl von in vertikaler Richtung angeordneten Pixeln mit der vertikalen Signalleitung 29 oder einer anderen Steuerleitung, die lang in vertikaler Richtung ist, verbunden, und das Pixel wird angesteuert, das heißt der CAPD-Sensor wird durch eine Ansteuereinheit, die von der vertikalen Ansteuereinheit 22, der horizontalen Ansteuereinheit 24 oder dergleichen verschieden ist, über die Vertikalsignalleitung 29 oder eine andere Steuerleitung angesteuert.
  • Das von jedem der Pixel in der Pixelzeile gemäß der Ansteuersteuerung der vertikalen Ansteuereinheit 22 ausgegebene Signal wird über die vertikale Signalleitung 29 in den Spaltenprozessor 23 eingegeben. Der Spaltenprozessor 23 führt eine vorgegebene Signalverarbeitung in Bezug auf das Signal, das von jedem der Pixel über die vertikale Signalleitung 29 ausgegeben wird, durch und behält vorübergehend ein Pixelsignal nach der Signalverarbeitung.
  • Insbesondere führt der Spaltenprozessor 23 eine Rauschentfernungsverarbeitung, eine Analog-Digital-AD-Umwandlungsverarbeitung oder dergleichen als die Signalverarbeitung aus.
  • Die horizontale Ansteuereinheit 24 umfasst ein Schieberegister, einen Adressdecodierer oder dergleichen und wählt sequenziell eine Einheitsschaltung, die der Pixelspalte des Spaltenprozessors 23 entspricht, aus. Gemäß der Auswahlabtastung der horizontalen Ansteuereinheit 24 wird das der Signalverarbeitung unterzogene Pixelsignal für jede der Einheitsschaltungen im Spaltenprozessor 23 sequentiell ausgegeben.
  • Die Systemsteuerung 25 enthält einen Zeitgenerator, der verschiedene Zeitsignale oder dergleichen erzeugt, und führt auf der Grundlage verschiedener durch den Zeitgeber generierten Zeitsignale eine Antriebssteuerung der vertikalen Ansteuereinheit 22, des Spaltenprozessors 23, der horizontalen Ansteuereinheit 24 und dergleichen durch.
  • Der Signalprozessor 26 weist mindestens eine arithmetische Verarbeitungsfunktion auf und führt verschiedenartige Signalverarbeitung, wie z.B. eine arithmetische Verarbeitung, auf der Grundlage des vom Spaltenprozessor 23 ausgegebenen Pixelsignals durch. Die Datenspeichereinheit 27 speichert vorübergehend Daten, die für die Signalprozessor des Signalprozessors 26 erforderlich sind.
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Als Nächstes wird ein Ausgestaltungsbeispiel des im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellten Pixels beschrieben. Das im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellte Pixel weist eine Ausgestaltung auf, wie in 2 dargestellt.
  • 2 zeigt eine Schnittfläche eines Pixels 51, das im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellt ist, und das Pixel 51 empfängt von außen einfallendes Licht, insbesondere Infrarotlicht, führt eine photoelektrische Umwandlung in Bezug auf das Licht durch, und gibt ein Signal gemäß einer durch die photoelektrische Umwandlung erhaltenen Ladung aus.
  • Das Pixel 51 umfasst zum Beispiel ein Siliziumsubstrat, das heißt ein Substrat 61 (eine Halbleiterschicht), das ein P-Typ-Halbleitersubstrat ist, welches ein P-Typ-Halbleitergebiet umfasst, und eine On-Chip-Linse 62, die auf dem Substrat 61 ausgebildet ist.
  • Zum Beispiel ist in den Zeichnungen die Dicke des Substrats 61 in vertikaler Richtung, das heißt, die Dicke des Substrats 61 in einer Richtung, die zur Fläche des Substrats 61 vertikal ist, kleiner gleich 20 µm. Außerdem kann die Dicke des Substrats 61 größer sein als 20 µm, und es ist hinreichend, dass die Dicke gemäß Zielcharakteristiken des Festkörperabbildungselements 11 oder dergleichen eingestellt wird.
  • Außerdem umfasst das Substrat 61 zusätzlich ein P-Epi-Substrat, das einen hohen Widerstand aufweist, dessen Substratkonzentration kleiner gleich der Größenordnung von 1E+13 oder dergleichen ist, und der Widerstand (Resistivität) des Substrats 61 ist zum Beispiel größer gleich 500 [Ωcm].
  • Hierbei beträgt in einer Beziehung zwischen der Substratkonzentration und dem Widerstand des Substrats 61 der Widerstand zum Beispiel 2000 [Ωcm], wenn die Substratkonzentration 6,48E + 12 [cm3] beträgt, der Widerstand beträgt 1000 [Ωcm], wenn die Substratkonzentration 1, 30E+13 [cm3] beträgt, der Widerstand beträgt 500 [Ωcm], wenn die Substratkonzentration 2, 59E+13 [cm3] beträgt, der Widerstand beträgt 100 [Ωcm], wenn die Substratkonzentration 1,30E+14 [cm3] beträgt und dergleichen.
  • In den Zeichnungen ist die On-Chip-Linse 62, die das von außen einfallende Licht sammelt und es ermöglicht, dass das Licht auf das Substrat 61 einfällt, auf einer Vorderfläche des Substrats 61 auf einer oberen Seite, das heißt einer Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, auf die Licht von außen einfällt (im Folgenden auch als Einfallsfläche bezeichnet) ausgebildet.
  • Außerdem sind im Pixel 51 eine Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-1 und eine Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-2, die eine Farbvermischung zwischen den benachbarten Pixel verhindern, in einem Endabschnitt des Pixels 51 auf der Einfallsfläche des Substrats 61 ausgebildet.
  • In diesem Beispiel fällt das Licht von der Außenseite auf das Substrat 61 durch die On-Chip-Linse 62 ein, aber das Licht von außen fällt nicht auf einen Bereich des anderen Pixels, der benachbart zum Pixel 51 auf dem Substrat 61 bereitgestellt ist, durch die On-Chip-Linse 62 oder einen Teil des Substrats 61 ein. Das heißt, das Licht, das auf die On-Chip-Linse 62 von außen einfällt und zum anderen Pixel, das zum Pixel 51 benachbart ist, gelenkt wird, wird durch die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-1 oder die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-2 abgeschirmt und fällt nicht auf das benachbarte andere Pixel ein. Nachstehend werden in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-1 besonders von der Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-2 zu unterscheiden, die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-1 und die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-2 auch einfach als eine Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63 bezeichnet.
  • Das Festkörperabbildungselement 11 ist ein CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps und daher ist die Einfallsfläche des Substrats 61 eine sogenannte Rückfläche, und eine Verdrahtungsschicht, die eine Verdrahtung oder dergleichen umfasst, wird nicht auf der Rückfläche ausgebildet. Außerdem wird die Verdrahtungsschicht, die die Verdrahtung zum Ansteuern eines Transistors oder dergleichen umfasst, im Pixel 51 ausgebildet, eine Verdrahtung zum Auslesen des Signals vom Pixel 51 oder dergleichen wird ausgebildet, indem sie in einem Abschnitt auf einer Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die gegenüber der Einfallsfläche liegt, laminiert wird.
  • Ein Oxidfilm 64 und eine Signalextraktionseinheit 65-1 und eine Signalextraktionseinheit 65-2, die als Abgriff bezeichnet werden, werden auf der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberlieget, ausgebildet, das heißt in den Zeichnungen in einem Abschnitt auf einer Innenseite auf einer Fläche auf einer unteren Seite.
  • In diesem Beispiel wird der Oxidfilm 64 in dem mittleren Abschnitt des Pixels 51 in der Nähe der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet, und die Signalextraktionseinheit 65-1 und die Signalextraktionseinheit 65-2 werden auf beiden Enden des Oxidfilms 64 ausgebildet.
  • Hierbei umfasst die Signalextraktionseinheit 65-1 ein N+-Halbleitergebiet 71-1, das ein N-Typ-Halbleitergebiet ist, ein N--Halbleitergebiet 72-1, das eine Donor-Verunreinigungskonzentration aufweist, die niedriger ist als jene des N+-Halbleitergebiets 71-1, ein P+-Halbleitergebiet 73-1, das ein P-Typ-Halbleitergebiet ist, und ein P--Halbleitergebiet 74-1, das eine Akzeptor-Verunreinigungskonzentration aufweist, die niedriger ist als jene des P+-Halbleitergebiets 73-1. Hierbei umfassen Beispiele der Donorverunreinigung in Bezug auf Si Elemente, die zu Gruppe 5 des Periodensystems von Elementen gehören, wie z.B. Phosphor (P) oder Arsen (As), und Beispiele der Akzeptorverunreinigung in Bezug auf Si umfassen Elemente, die zu Gruppe 3 des Periodensystems von Elementen gehören, wie z.B. Bor (B). Das Element, das die Donorverunreinigung bildet, wird als ein Donorelement bezeichnet, und das Element, das die Akzpetorverunreinigung bildet, wird als ein Akzeptorelement bezeichnet.
  • Das heißt, in den Zeichnungen wird das N+-Halbleitergebiet 71-1 in einer Position, die zu einer rechten Seite des Oxidfilms 64 benachbart ist, in einem Abschnitt auf einer vorderen Innenseite der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet. Außerdem wird in den Zeichnungen das N--Halbleitergebiet 72-1 auf einer oberen Seite des N+-Halbleitergebiets 71-1, um das N+-Halbleitergebiet 71-1 abzudecken (zu umgeben), ausgebildet.
  • Außerdem wird in den Zeichnungen das P+-Halbleitergebiet 73-1 an einer Position, die zu einer rechten Seite des N+-Halbleitergebiets 71-1 benachbart ist, in einem Abschnitt auf einer vorderen Innenseite der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet. Außerdem wird in den Zeichnungen das P--Halbleitergebiet 74-1 auf einer oberen Seite des P+-Halbleitergebiets 73-1 ausgebildet, um das P+-Halbleitergebiet 73-1 abzudecken (zu umgeben).
  • Auch wenn es nicht dargestellt ist, werden außerdem, wenn das Substrat 61 von der Richtung vertikal zur Fläche des Substrats 61 betrachtet wird, das N+-Halbleitergebiet 71-1 und das N--Halbleitergebiet 72-1 derart ausgebildet, dass sie das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das P--Halbleitergebiet 74-1 um das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das P--Halbleitergebiet 74-1 herum umgeben.
  • Gleichermaßen umfasst die Signalextraktionseinheit 65-2 ein N+-Halbleitergebiet 71-2, das ein N-Typ-Halbleitergebiet ist, ein N--Halbleitergebiet 72-2, das eine Donorverunreinigungskonzentration aufweist, die niedriger ist als jene des N+-Halbleitergebiets 71-2, ein P+-Halbleitergebiet 73-2, das ein P-Typ-Halbleitergebiet ist, und ein P--Halbleitergebiet 74-2, das eine Akzeptorverunreinigungskonzentration aufweist, die niedriger ist als jene des P+-Halbleitergebiets 73-2.
  • Das heißt, in den Zeichnungen wird das N+-Halbleitergebiet 71-2 an einer Position, die zu einer linken Seite des Oxidfilms 64 benachbart ist, in einem Abschnitt auf einer vorderen Innenseite der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet. Außerdem wird in den Zeichnungen das N--Halbleitergebiet 72-2 auf einer oberen Seite des N+-Halbleitergebiets 71-2 ausgebildet, um das N+-Halbleitergebiet 71-2 abzudecken (zu umgeben).
  • Außerdem wird in den Zeichnungen das P+-Halbleitergebiet 73-2 an einer Position, die zu einer linken Seite des N+-Halbleitergebiets 71-2 benachbart ist, in einem Abschnitt auf einer vorderen Innenseite der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet. Außerdem wird in den Zeichnungen das P--Halbleitergebiet 74-2 auf einer oberen Seite des P+-Halbleitergebiets 73-2 ausgebildet, um das P+-Halbleitergebiet 73-2 abzudecken (zu umgeben).
  • Auch wenn es nicht dargestellt ist, werden außerdem, wenn das Substrat 61 von der Richtung vertikal zur Fläche des Substrats 61 betrachtet wird, das N+-Halbleitergebiet 71-2 und das N--Halbleitergebiet 72-2 derart ausgebildet, dass sie das P+-Halbleitergebiet 73-2 und das P--Halbleitergebiet 74-2 um das P+-Halbleitergebiet 73-2 und das P--Halbleitergebiet 74-2 herum umgeben.
  • Nachstehend werden in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, die Signalextraktionseinheit 65-1 besonders von der Signalextraktionseinheit 65-2 zu unterscheiden, die Signalextraktionseinheit 65-1 und die Signalextraktionseinheit 65-2 auch einfach als eine Signalextraktionseinheit 65 bezeichnet.
  • Außerdem werden nachstehend in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das N+-Halbleitergebiet 71-1 vom N+-Halbleitergebiet 71-2 besonders zu unterscheiden, das N+-Halbleitergebiet 71-1 und das N+-Halbleitergebiet 71-2 auch einfach als ein N+-Halbleitergebiet 71 bezeichnet, und in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das N--Halbleitergebiet 72-1 vom N--Halbleitergebiet 72-2 besonders zu unterscheiden, werden das N--Halbleitergebiet 72-1 und das N--Halbleitergebiet 72-2 einfach als ein N--Halbleitergebiet 72 bezeichnet.
  • Außerdem werden nachstehend in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das P+-Halbleitergebiet 73-1 vom P+-Halbleitergebiet 73-2 besonders zu unterscheiden, das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das P+-Halbleitergebiet 73-2 auch einfach als ein P+-Halbleitergebiet 73 bezeichnet, und in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das P--Halbleitergebiet 74-1 vom P--Halbleitergebiet 74-2 besonders zu unterscheiden, werden das P--Halbleitergebiet 74-1 und das P--Halbleitergebiet 74-2 einfach als ein P--Halbleitergebiet 74 bezeichnet.
  • Außerdem umfasst im Substrat 61 ein Trennabschnitt 75-1 zum Trennen eines Gebiets zwischen dem N+-Halbleitergebiet 71-1 und dem P+-Halbleitergebiet 73-1 einen Oxidfilm oder dergleichen. Gleichermaßen umfasst ein Trennabschnitt 75-2 zum Trennen eines Gebiets zwischen dem N+-Halbleitergebiet 71-2 und dem P+-Halbleitergebiet 73-2 einen Oxidfilm oder dergleichen. Nachstehend werden in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, den Trennabschnitt 75-1 besonders vom Trennabschnitt 75-2 zu unterscheiden, der Trennabschnitt 75-1 und der Trennabschnitt 75-2 auch einfach als ein Trennabschnitt 75 bezeichnet.
  • Das auf dem Substrat 61 bereitgestellte N+-Halbleitergebiet 71 fungiert als eine Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren der Lichtmenge, die auf das Pixel 51 von außen einfällt, das heißt, der Menge von Signalträger, die durch die photoelektrische Umwandlung des Substrats 61 erzeugt wird. Außerdem kann zusätzlich zum N+-Halbleitergebiet 71 auch das N--Halbleitergebiet 72, da es eine niedrige Donorverunreinigungskonzentration aufweist, als die Ladungsdetektionseinheit betrachtet werden. Außerdem wirkt das P+-Halbleitergebiet 73 als eine Spannungsanlegeeinheit zum Injizieren einer Vielzahl von Trägerströmen in das Substrat 61, das heißt zum Erzeugen eines elektrischen Feldes im Substrat 61, indem Spannung direkt das Substrat 61 angelegt wird. Außerdem kann zusätzlich zum P+-Halbleitergebiet 73 auch das P--Halbleitergebiet 74, da es eine niedrige Akzeptorverunreinigungskonzentration aufweist, als die Spannungsanlegeeinheit betrachtet werden.
  • Im Pixel 51 wird ein FD-Abschnitt (floating diffusion, schwebende Diffusion), das ein Gebiet schwebender Diffusion ist (nicht dargestellt) (nachstehend insbesondere auch als ein FD-Abschnitt A bezeichnet), direkt mit dem N+-Halbleitergebiet 71-1 verbunden, und der FD-Abschnitt A ist ferner mit der vertikalen Signalleitung 29 über einen Verstärkungstransistor (nicht dargestellt) oder dergleichen verbunden.
  • Gleichermaßen ist der andere FD-Abschnitt, der vom FD-Abschnitt A verschieden ist (nachstehend insbesondere als ein FD-Abschnitt B bezeichnet), direkt mit dem N+-Halbleitergebiet 71-2 verbunden, der FD-Abschnitt B ist ferner mit der vertikalen Signalleitung 29 über einen Verstärkungstransistor (nicht dargestellt) oder dergleichen verbunden. Hierbei sind der FD-Abschnitt A und der FD-Abschnitt B mit den vertikalen Signalleitungen 29, die voneinander verschieden sind, verbunden.
  • Zum Beispiel wird im Fall, in dem die Entfernung zum Ziel mithilfe des indirekten ToF-Verfahrens gemessen wird, Infrarotlicht von der Abbildungsvorrichtung zum Ziel hin emittiert, in der das Festkörperabbildungselement 11 bereitgestellt ist. Dann empfängt in einem Fall, in dem das Infrarotlicht auf dem Ziel reflektiert wird und zur Abbildungsvorrichtung als Reflexionslicht zurückkehrt, das Substrat 61 des Festkörperabbildungselements 11 das Reflexionslicht (das Infrarotlicht), das eingefallen ist, und führt die photoelektrische Umwandlung durch.
  • Zu diesem Zeitpunkt steuert die vertikale Ansteuereinheit 22 das Pixel 51 an und sortiert das Signal gemäß der durch die photoelektrische Umwandlung erhaltenen Ladung in den FD-Abschnitt A und den FD-Abschnitt B. Außerdem wird, wie vorstehend beschrieben, das Pixel 51 möglicherweise nicht durch die vertikale Ansteuereinheit 22, sondern durch eine Ansteuereinheit, die separat bereitgestellt ist, die horizontale Ansteuereinheit 24 oder dergleichen, über die vertikale Signalleitung 29 oder eine andere Steuerleitung entlang der vertikalen Richtung angesteuert.
  • Zum Beispiel legt die vertikale Ansteuereinheit 22 eine Spannung an zwei P+-Halbleitergebiete 73 über einen Kontakt oder dergleichen zu einem bestimmten Zeitpunkt an. Insbesondere legt zum Beispiel die vertikale Ansteuereinheit 22 eine Spannung von 1,5 V an das P+-Halbleitergebiet 73-1 an, und legt eine Spannung von 0 V an das P+-Halbleitergebiet 73-2 an.
  • Dann wird ein elektrisches Feld zwischen zwei P+-Halbleitergebieten 73 im Substrat 61 erzeugt, und ein Strom fließt vom P+-Halbleitergebiet 73-1 zum P+-Halbleitergebiet 73-2. In diesem Fall wird ein Loch im Substrat 61 in Richtung des P+-Halbleitergebiets 73-2 bewegt und daher wird ein Elektron in Richtung des P+-Halbleitergebiets 73-1 bewegt.
  • Daher wird in einem solchen Zustand in einem Fall, in dem das Infrarotlicht (das Reflexionslicht) von außen auf das Substrat 61 durch die On-Chip-Linse 62 einfällt und das Infrarotlicht der photoelektrischen Umwandlung des Substrats 61 unterzogen wird und in ein Paar aus dem Elektron und dem Loch umgewandelt wird, das erhaltene Elektron in Richtung des P+-Halbleitergebiets 73-1 durch das elektrische Feld zwischen den P+-Halbleitergebieten 73 gelenkt, und wird in das N+-Halbleitergebiet 71-1 bewegt.
  • In diesem Fall wird das durch die photoelektrische Umwandlung erzeugte Elektron als ein Signalträger zum Detektieren eines Signal gemäß der Menge von Infrarotlicht, das auf das Pixel 51 einfällt, das heißt der Menge von empfangenem Infrarotlicht, verwendet.
  • Bei dieser Anordnung wird eine Ladung gemäß dem in das N+-Halbleitergebiet 71-1 verschobenen Elektron im N+-Halbleitergebiet 71-1 gesammelt, und die Ladung wird durch den Spaltenprozessor 23 über den FD-Abschnitt A, den Verstärkungstransistor, die vertikale Signalleitung 29 oder dergleichen detektiert.
  • Das heißt, die akkumulierte Ladung des N+-Halbleitergebiets 71-1 wird zum FD-Abschnitt A übertragen, das direkt mit dem N+-Halbleitergebiet 71-1 verbunden ist, und das Signal entsprechend der zum FD-Abschnitt Aübertragenen Ladung wird über den Verstärkungstransistor oder die vertikale Signalleitung 29 durch den Spaltenprozessor 23 ausgelesen. Dann wird eine Verarbeitung, wie z.B. AD-Umwandlungsverarbeitung, in Bezug auf das gelesene Signal im Spaltenprozessor 23 durchgeführt, und ein durch die Verarbeitung erhaltenes Pixelsignal wird an den Signalprozessor 26 geliefert.
  • Das Pixelsignal ist ein Signal, das die Menge der Ladung entsprechend dem durch das N+-Halbleitergebiet 71-1 detektieren Elektron anzeigt, das heißt die Menge der im FD-Abschnitt A akkumulierten Ladung. Mit anderen Worten kann das Pixelsignal ein Signal sein, das die Menge von Infrarotlicht anzeigt, die durch das Pixel 51 empfangen wird.
  • Außerdem kann zu diesem Zeitpunkt, wie beim N+-Halbleitergebiet 71-1, das Pixelsignal entsprechend dem durch das N+-Halbleitergebiet 71-2 detektierten Elektron, auf eine geeignete Weise zum Messen einer Entfernung verwendet werden.
  • Außerdem wird zum nächsten Zeitpunkt eine Spannung an zwei P+-Halbleitergebiete 73 durch die vertikale Ansteuereinheit 22 über einen Kontakt oder dergleichen angelegt, so dass ein elektrisches Feld in Richtung, die dem bisher im Substrat 61 erzeugten elektrischen Feld entgegengesetzt ist, erzeugt wird. Insbesondere wird zum Beispiel eine Spannung von 1,5 V an das P+-Halbleitergebiet 73-2 angelegt, und eine Spannung von 0 V an das P+-Halbleitergebiet 73-1 angelegt.
  • Bei dieser Anordnung wird das elektrische Feld zwischen zwei P+-Halbleitergebieten 73 auf dem Substrat 61 erzeugt, und ein Strom fließt vom P+-Halbleitergebiet 73-2 zum P+-Halbleitergebiet 73-1.
  • In einem solchen Zustand wird in einem Fall, in dem das Infrarotlicht (das Reflexionslicht) von außen auf das Substrat 61 durch die On-Chip-Linse 62 einfällt und das Infrarotlicht der photoelektrischen Umwandlung im Substrat 61 unterzogen wird und in ein Paar aus dem Elektron und dem Loch umgewandelt wird, das erhaltene Elektron in Richtung des P+-Halbleitergebiets 73-2 durch das elektrische Feld zwischen den P+-Halbleitergebieten 73 gelenkt, und wird in das N+-Halbleitergebiet 71-2 bewegt.
  • Bei dieser Anordnung wird eine Ladung gemäß dem in das N+-Halbleitergebiet 71-2 verschobenen Elektron im N+-Halbleitergebiet 71-2 gesammelt, und die Ladung wird durch den Spaltenprozessor 23 über den FD-Abschnitt B, den Verstärkungstransistor, die vertikale Signalleitung 29 oder dergleichen detektiert.
  • Das heißt, die akkumulierte Ladung des N+-Halbleitergebiets 71-2 wird zum FD-Abschnitt B übertragen, das direkt mit dem N+-Halbleitergebiet 71-2 verbunden ist, und das Signal entsprechend der zum FD-Abschnitt B übertragenen Ladung wird über den Verstärkungstransistor oder die vertikale Signalleitung 29 durch den Spaltenprozessor 23 ausgelesen. Dann wird eine Verarbeitung, wie z.B. AD-Umwandlungsverarbeitung, in Bezug auf das gelesene Signal im Spaltenprozessor 23 durchgeführt, und ein durch die Verarbeitung erhaltenes Pixelsignal wird an den Signalprozessor 26 geliefert.
  • Außerdem kann zu diesem Zeitpunkt, wie beim N+-Halbleitergebiet 71-2, das Pixelsignal entsprechend dem durch das N+-Halbleitergebiet 71-1 detektierten Elektron, auf eine geeignete Weise zum Messen einer Entfernung verwendet werden.
  • Im Fall des Erhaltens der Pixelsignale, die durch die photoelektrische Umwandlung in voneinander verschiedenen Zeitperioden erzielt werden, in demselben Pixel 51, berechnet daher der Signalprozessor 26 eine Entfernungsinformation, die die Entfernung zum Ziel anzeigt, auf der Grundlage der Pixelsignale und gibt die Entfernungsinformation an die anschließende Stufe aus.
  • Daher wird ein Verfahren zum Sortieren der Signalträger in die voneinander verschiedene N+-Halbleitergebiete 71 und Berechnen der Entfernungsinformation auf der Grundlage des Signals entsprechend den Signalträgern als das indirekte ToF-Verfahren bezeichnet.
  • Außerdem wurde hier ein Beispiel beschrieben, in dem das Anlegen der Spannung in Bezug auf das P+-Halbleitergebiet 73 durch die vertikale Ansteuereinheit 22 gesteuert wird, wie vorstehend beschrieben, eine Ansteuereinheit (ein Block), die als eine Spannungsanlegesteuerung funktioniert, die das Anlegen der Spannung in Bezug auf das P+-Halbleitergebiet 73 steuert, kann im Festkörperabbildungselement 11 getrennt von der vertikalen Ansteuereinheit 22 bereitgestellt werden.
  • Außerdem ist in einem Fall, in dem ein Abschnitt der Signalextraktionseinheit 65 im Pixel 51 von einer Richtung von der Oberseite zur Unterseite in 2 betrachtet wird, das heißt, der Richtung, die zur Fläche des Substrats 61 vertikal ist, zum Beispiel wie in 3 dargestellt, das P+-Halbleitergebiet 73 durch das N+-Halbleitergebiet 71 umgeben. Außerdem werden in 3 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • In dem in 3 dargestellten Beispiel wird der Oxidfilm 64 (nicht dargestellt) in dem mittleren Abschnitt des Pixels 51 ausgebildet und die Signalextraktionseinheit 65 wird in einem Abschnitt leicht auf einer Endseite von der Mitte des Pixels 51 ausgebildet. Insbesondere werden hier zwei Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel 51 ausgebildet.
  • Dann wird in jeder der Signalextraktionseinheiten 65 das P+-Halbleitergebiet 73 an der mittleren Position zu einer Form eines Recktecks ausgebildet, und das P+-Halbleitergebiet 73 wird durch ein reckeckiges N+-Halbleitergebiet 71, insbesondere ein rechteckiges rahmenähnliches N+-Halbleitergebiet 71 um das P+-Halbleitergebiet 73 herum, umgeben. Das heißt, das N+-Halbleitergebiet 71 wird derart ausgebildet, dass es das P+-Halbleitergebiet 73 umgibt.
  • Außerdem wird im Pixel 51 die On-Chip-Linse 62 derart ausgebildet, dass das von außen einfallende Infrarotlicht im mittleren Abschnitt des Pixels 51, das heißt in einem durch einen Pfeil A11 veranschaulichten Abschnitt, gesammelt wird. Mit anderen Worten wird das auf die On-Chip-Linse 62 von außen einfallende Infrarotlicht durch die On-Chip-Linse 62 in der durch denPfeilA11 dargestellte Position gesammelt, das heißt, in 2 einer Position des Oxidfilms 64 auf einer oberen Seite von 2.
  • Daher wird das Infrarotlicht in einer Position zwischen der Signalextraktionseinheit 65-1 und der Signalextraktionseinheit 65-2 gesammelt. Bei dieser Anordnung ist es möglich zu verhindern, dass das Infrarotlicht auf einen zum Pixel 51 benachbarten Pixel einfällt und eine Farbvermischung verursacht, und zu verhindern, dass das Infrarotlicht direkt auf die Signalextraktionseinheit 65 einfällt.
  • Zum Beispiel verringert sich in einem Fall, in dem das Infrarotlicht direkt auf die Signalextraktionseinheit 65 einfällt, eine Ladungstrennungseffizienz, das heißt ein Kontrast zwischen aktivem und inaktivem Abgriff (Cmod) oder ein Modulationskontrast.
  • Hierbei wird die Signalextraktionseinheit 65 (der Abgriff), in der das Signal entsprechend der Ladung (dem Elektron), die durch die photoelektrische Umwandlung erzielt wurde, ausgelesen wird, das heißt, die Signalextraktionseinheit 65, in der die Ladung durch die detektierte photoelektrische Umwandlung erzielt wird, auch als ein aktiver Abgriff bezeichnet.
  • Hierbei wird die Signalextraktionseinheit 65 (der Abgriff), in der das Signal entsprechend der Ladung, die durch die photoelektrische Umwandlung erzielt wurde, ausgelesen wird, das heißt, die Signalextraktionseinheit 65, in der die Ladung durch die detektierte photoelektrische Umwandlung erzielt wird, auch als ein aktiver Abgriff bezeichnet.
  • In dem vorstehend beschriebenen Beispiel stellt die Signalextraktionseinheit 65, in der eine Spannung von 1,5 V an das P+-Halbleitergebiet 73 angelegt wird, den aktiven Abgriff dar, und die Signalextraktionseinheit 65, in der eine Spannung von 0 V an das P+-Halbleitergebiet 73 angelegt wird, stellt den inaktiven Abgriff dar.
  • Der Cmod ist ein Index, der anzeigt, welcher Prozentsatz der Ladung durch das N+-Halbleitergebiet 71 der Signalextraktionseinheit 65, die den aktiven Abgriff darstellt, bei den durch die photoelektrische Umwandlung des einfallenden Infrarotlichts generierten Ladungen detektiert werden kann, das heißt, ob das Signal entsprechend der Ladung extrahiert wird oder nicht, und zeigt die Ladungstrennungseffizienz an.
  • Daher ist zum Beispiel in einem Fall, in dem das von außen einfallende Infrarotlicht auf ein Gebiet des inaktiven Abgriffs einfällt und die photoelektrische Umwandlung in dem inaktiven Abgriff durchgeführt wird, eine Möglichkeit hoch, dass ein Elektron, das den durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Signalträger darstellt, zum N+-Halbleitergebiet 71 im inaktiven Abgriff bewegt wird. Dann wird eine Ladung eines Teils der durch die photoelektrische Umwandlung erzielten Elektronen nicht durch das N+-Halbleitergebiet 71 im aktiven Abgriff detektiert, und daher verringert sich der Cmod, das heißt die Ladungstrennungseffizienz.
  • Daher wird im Pixel 51 das Infrarotlicht in der Nähe des mittleren Abschnitts des Pixels 51 in einer Position eines ungefähr gleichen Abstands von zwei Signalextraktionseinheiten 65 gesammelt, und daher wird eine Wahrscheinlichkeit, dass das von außen einfallende Infrarotlicht der photoelektrischen Umwandlung im Bereich des inaktiven Abgriffs unterzogen wird, reduziert, und die Ladungstrennungseffizienz kann verbessert werden. Außerdem ist es im Pixel 51 ebenfalls möglich, den Modulationskontrast zu verbessern. Mit anderen Worten kann das durch die photoelektrische Umwandlung erzielte Elektron leicht in das N+-Halbleitergebiet 71 im aktiven Abgriff eingeführt werden.
  • Entsprechend dem Festkörperabbildungselement 11, wie vorstehend beschrieben, können die folgenden Wirkungen erzielt werden.
  • Das heißt, zuerst stellt das Festkörperabbildungselement 11 den Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps dar, und daher ist es möglich, Quanteneffizienz (QE) × Öffnungsverhältnis (Füllfaktor (FF)) zu maximieren und Entfernungsmesscharakteristiken des Festkörperabbildungselements 11 zu verbessern.
  • Zum Beispiel weist, wie durch den Pfeil W11 in 4 dargestellt, ein allgemeiner Bildsensor des Vorderflächenbestrahlungstyps eine Struktur auf, in der eine Verdrahtung 102 oder eine Verdrahtung 103 auf einer Einfallsflächenseite einer PD 101, das heißt einer photoelektrischen Umwandlungseinheit, auf die Licht von außen einfällt, ausgebildet wird.
  • Aus diesem Grund besteht zum Beispiel, wie durch einen Pfeil A21 oder einen Pfeil A22 dargestellt, ein Fall, in dem ein Teil vonLicht, das schrägt auf die PD 101 mit einem gewissen Winkelgrad von außen einfällt, nicht auf die PD 101 einfällt, indem er durch die Verdrahtung 102 oder die Verdrahtung 103 abgeschirmt wird.
  • Dagegen weist zum Beispiel der Bildsensor des Rückflächenbestrahlungstyps, wie durch einen Pfeil W12 dargestellt, eine Struktur auf, in der die Verdrahtung 105 oder die Verdrahtung 106 auf einer Fläche einer PD 104, das heißt der photoelektrischen Umwandlungseinheit, auf einer Seite ausgebildet sind, die einer Einfallsfläche, auf die Licht von außen einfällt, gegenüberliegt.
  • Aus diesem Grund ist es möglich, im Vergleich zum Bildsensor des Vorderflächenbestrahlungstyps ein hinreichendes Öffnungsverhältnis sicherzustellen. Das heißt, dass, wie zum Beispiel durch einen Pfeil A23 oder einen Pfeil A24 dargestellt, Licht, das schrägt auf die PD 104 mit einem gewissen Winkelgrad von außen einfällt, auf die PD 104 einfällt, ohne dass es durch die Verdrahtung abgeschirmt wird. Bei dieser Anordnung ist es möglich die Pixelempfindlichkeit zu verbessern, indem mehr Licht empfangen wird.
  • Eine solche Verbesserungswirkung der Pixelempfindlichkeit, die durch den Bildsensor des Rückflächenbestrahlungstyps erzielt wird, kann auch im Festkörperabbildungselement 11 erzielt werden, das den CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps darstellt.
  • Außerdem wird zum Beispiel in dem CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps, wie durch einen Pfeil W13 dargestellt, eine Signalextraktionseinheit 112, die als ein Abgriff bezeichnet wird, insbesondere ein P+-Halbleitergebiet oder ein N+-Halbleitergebiet des Abgriffs auf einer Einfallsflächenseite, auf die Licht von außen einfällt, in einer PD 111, die die photoelektrische Umwandlungseinheit darstellt, ausgebildet. Außerdem weist der CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps eine Struktur auf, in der eine Verdrahtung 113 oder eine Verdrahtung 114, die mit der Signalextraktionseinheit 112 verbunden ist, wie z.B. ein Kontakt oder ein Metall, auf der Einfallsflächenseite ausgebildet ist.
  • Aus diesem Grund besteht zum Beispiel ein Fall, in dem, wie durch einen Pfeil A25 oder einen Pfeil A26 dargestellt, ein Teil von Licht, das schräg auf die PD 111 mit einem gewissen Winkelgrad von außen einfällt, nicht auf die PD 111 einfällt, indem er durch die Verdrahtung 113 oder dergleichen abgeschirmt wird, und, wie durch einen Pfeil A27 dargestellt, Licht, das vertikal auf die PD 111 einfällt, ebenfalls nicht auf die PD 111 einfällt, indem es durch die Verdrahtung 114 abgeschirmt wird.
  • Dagegen weist zum Beispiel der CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps, wie durch einen Pfeil W14 dargestellt, eine Struktur auf, in der eine Signalextraktionseinheit 116 in einem Abschnitt einer Fläche einer PD 115, die die photoelektrische Umwandlungseinheit dargestellt, auf einer Seite, die einer Einfallsfläche, auf die Licht von außen einfällt, gegenüberliegt, ausgebildet ist. Außerdem wird eine Verdrahtung 117 oder Verdrahtung 118, die mit der Signalextraktionseinheit 116 verbunden ist, wie z.B. ein Kontakt oder ein Metall, auf der Fläche der PD 115 auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet.
  • Hierbei entspricht die PD 115 dem in 2 dargestellten Substrat 61, und die Signalextraktionseinheit 116 entspricht der in 2 dargestellten Signalextraktionseinheit 65.
  • Bei dem CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps, der eine solche Struktur aufweist, ist es möglich, im Vergleich zum Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps ein hinreichendes Öffnungsverhältnis sicherzustellen. Daher ist es möglich, Quanteneffizienz (QE) × Öffnungsverhältnis (FF) zu maximieren, und die Entfernungsmesscharakteristiken zu verbessern.
  • Das heißt, dass, wie zum Beispiel durch einen Pfeil A28 oder einen Pfeil A29 dargestellt, Licht, das schrägt auf die PD 115 mit einem gewissen Winkelgrad von außen einfällt, auf die PD 115 einfällt, ohne dass es durch die Verdrahtung abgeschirmt wird. Gleichermaßen fällt, wie durch einen Pfeil A30 dargestellt, Licht, das vertikal auf die PD 115 einfällt, auf die PD 115 ein, ohne dass es durch die Verdrahtung oder dergleichen abgeschirmt wird.
  • Daher ist es im CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps möglich, nicht nur das Licht zu empfangen, das mit einem gewissen Winkelgrad einfällt, sondern auch das Licht, das vertikal auf die PD 115 einfällt und im Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps auf der Verdrahtung oder dergleichen, die mit der Signalextraktionseinheit (dem Abgriff) verbunden ist, reflektiert wird. Beidieser Anordnung ist es möglich die Pixelempfindlichkeit zu verbessern, indem mehr Licht empfangen wird. Mit anderen Worten ist es möglich, Quanteneffizienz(QE) × Öffnungsverhältnis (FF) zu maximieren, und daher die Entfernungsmesscharakteristiken zu verbessern.
  • Insbesondere ist es in einem Fall, in dem der Abgriff in der Nähe der Mitte des Pixels, und nicht auf dem Außenrand des Pixels, in dem CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps angeordnet ist, nicht möglich, ein hinreichendes Öffnungsverhältnis sicherzustellen, und die Pixelempfindlichkeit abnimmt, aber im Festkörperabbildungselement 11, das der CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps ist, ist es möglich, unabhängig von einer Anordnungsposition des Abgriffs ein hinreichendes Öffnungsverhältnis sicherzustellen und die Pixelempfindlichkeit zu verbessern.
  • Außerdem wird die Signalextraktionseinheit 65 in der Nähe des Festkörperabbildungselements 11 des Rückflächenbestrahlungstyps, der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die gegenüber der Einfallsfläche liegt, auf die das Infrarotlicht von außen einfällt, ausgebildet, und daher ist es möglich, das Vorkommen der photoelektrischen Umwandlung des Infrarotlichts im Bereich des inaktiven Abgriffs zu reduzieren. Bei dieser Anordnung kann der Cmod, das heißt die Ladungstrennungseffizienz, verbessert werden.
  • 5 zeigt eine Pixel-Schnittansicht des CAPD-Sensors des Vorderflächenbestrahlungstyps und des CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps.
  • Im CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps auf der linken Seite in 5 ist, in den Zeichnungen, eine obere Seite des Substrats 141 eine Lichteinfallsfläche, und eine Verdrahtungsschicht 152, die eine Vielzahl von Schichten von Verdrahtungen umfasst, eine Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 153 und eine On-Chip-Linse 154 werden auf der Einfallsflächenseite des Substrats 141 laminiert.
  • Beim CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps auf einer rechten Seite in 5 wird, in den Zeichnungen, eine Verdrahtungsschicht 152, die eine Vielzahl von Schichten von Verdrahtungen umfasst, auf einer unteren Seite eines Substrats 142 auf einer Seite, die einer Lichteinfallsfläche gegenüberlieget ist, ausgebildet, und eine Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 153 und eine On-Chip-Linse 154 werden auf einer oberen Seite des Substrats 142 auf der Seite der Lichteinfallsfläche laminiert.
  • Außerdem zeigt in 5 ein graues Trapez einen Bereich an, in dem Infrarotlicht durch die On-Chip-Linse 154 gesammelt wird, und daher Lichtintensität hoch ist.
  • Zum Beispiel wird im CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps ein Bereich R11, in dem der inaktive Abgriff und der aktive Abgriff vorhanden sind, auf der Einfallsflächenseite des Substrats 141 bereitgestellt. Aus diesem Grund wird in einem Fall, in dem viele Komponenten vorhanden sind, die direkt auf den inaktiven Abgriff einfallen, und die photoelektrische Umwandlung in dem Bereich des inaktiven Abgriffs durchgeführt wird, der durch die photoelektrische Umwandlung erzielte Signalträger durch das N+-Halbleitergebiet des aktiven Abgriffs nicht detektiert.
  • Im CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps ist die Intensität des Infrarotlichts im Bereich R11 in der Nähe der Einfallsfläche des Substrats 141 hoch und daher steigt eine Wahrscheinlichkeit, dass die photoelektrische Umwandlung des Infrarotlichts im Bereich R11 durchgeführt wird. Das heißt, die Menge von Infrarotlicht, die auf die Nähe des inaktiven Abgriffs einfällt, ist groß, und daher nimmt der Signalträger zu, der nicht im aktiven Abgriff detektiert werden kann, und die Ladungstrennungseffizienz verringert sich.
  • Dagegen wird im CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps ein Bereich R12, in dem der inaktive Abgriff und der aktive Angriff vorhanden sind, in einer Position fern von der Einfallsfläche des Substrats 142 ausgebildet, das heißt einer Position in der Nähe der Fläche, die der Einfallsflächenseite gegenüberliegt. Hierbei entspricht das Substrat 142 dem in 2 dargestellten Substrat 61.
  • In diesem Beispiel wird der Bereich R12 in einem Abschnitt der Fläche des Substrats 142 auf einer Seite, die der Einfallsflächenseite gegenüberliegt, bereitgestellt, und der Bereich R12 befindet sich in der Position fern von der Einfallsfläche und daher wird die Intensität des einfallenden Intensität in der Nähe des Bereichs R12 vergleichsweise schwach.
  • In einem Bereich, in dem die Intensität des Infrarotlichts stark ist, wie z.B. in der Nähe der Mitte des Substrats 142 oder der Nähe der Einfallsfläche, wird der durch die photoelektrische Umwandlung erzielte Signalträger durch ein elektrisches Feld, das im Substrat 142 erzeugt wird, zum aktiven Abgriff gelenkt und wird durch das N+-Halbleitergebiet des aktiven Abgriffs detektiert.
  • Andererseits ist in der Nähe des Bereichs R12, der den inaktiven Angriff umfasst, die Intensität des einfallenden Infrarotlichts vergleichsweise schwach, und daher verringert sich eine Wahrscheinlichkeit, dass die photoelektrische Umwandlung des Infrarotlichts im Bereich R12 durchgeführt wird. Das heißt, die Menge von Infrarotlicht, das auf die Nähe des inaktiven Abgriffs einfällt, ist klein, und daher verringert sich die Anzahl von Signalträgern (Elektronen), die durch die photoelektrische Umwandlung in der Nähe des inaktiven Angriffs erzeugt werden und an das N+-Halbleitergebiet des inaktiven Abgriffs bewegt werden, und es ist möglich, die Ladungstrennungseffizienz zu verbessern. Als Folge davon ist es möglich, die Entfernungsmesscharakteristiken zu verbessern.
  • Außerdem ist es bei dem Festkörperabbildungselement 11 des Rückflächenbestrahlungstyps möglich, das Dünnen des Substrats 61 umzusetzen, und daher ist es möglich, eine Extraktionseffizienz des Elektrons (Ladung), das den Signalträger darstellt, zu verbessern.
  • Zum Beispiel ist es beim CAPD-Sensor des Vorderflächenbestrahlungstyps nicht möglich, das Öffnungsverhältnis hinreichend sicherzustellen, und daher, wie durch einen Pfeil W31 in 6 dargestellt, um eine höhere Quanteneffizienz zu sichern und eine Verringerung von Quanteneffizienz × Öffnungsverhältnis zu unterdrücken, ist es notwendig, die Dicke des Substrats 171 bis zu einem gewissen Grad zu erhöhen.
  • Dann wird in einem Bereich in der Nähe einer Fläche des Substrats 171, auf einer Seite, die eine Einfallsfläche gegenüberliegt, zum Beispiel einem Abschnitt eines Bereichs R21, die Neigung eines Potentials sanft und ein elektrisches Feld in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zum Substrat 171 ist, wird schwach. In diesem Fall, wird eine Bewegungsgeschwindigkeit des Signalträgers langsam, und daher wird eine zum Detektieren des Signalträgers im N+-Halbleitergebiet des aktiven Abgriffs, nachdem die photoelektrische Umwandlung durchgeführt wurde, benötigte Zeit lang. Außerdem zeigt in 6 ein Pfeil im Substrat 171 das elektrische Feld in der Richtung, die zum Substrat 171 senkrecht ist, im Substrat 171 an.
  • Außerdem wird in einem Fall, in dem das Substrat 171 dick ist, eine Bewegungsdistanz des Signalträgers von einer Position fern dem aktiven Abgriff im Substrat 171 zum N+-Halbleitergebiet im aktiven Abgriff lang. Daher wird in der Position fern vom aktiven Abgriff eine zum Detektieren des Signalträgers im N+-Halbleitergebiet des aktiven Abgriffs, nachdem die photoelektrische Umwandlung durchgeführt wurde, benötigte Zeit lang.
  • 7 zeigt eine Beziehung zwischen einer Position, in einer Dickenrichtung, des Substrats 171 und der Bewegungsgeschwindigkeit des Signalträgers. Der Bereich R21 entspricht einem Diffusionsstrombereich.
  • Daher kann in einem Fall, in dem das Substrat 171 dick wird, zum Beispiel wenn eine Ansteuerungsfrequenz hoch ist, da wenn das Schalten zwischen einem aktiven Zustand und einem inaktiven Zustand des Abgriffs (der Signalextraktionseinheit) mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird, das in der Position fern vom aktiven Abgriff, wie z.B. dem Bereich R21, erzeugte Elektron nicht vollständig in das N+-Halbleitergebiet des aktiven Abgriffs gezogen werden. Das heißt, in einem Fall, in dem eine Zeit, zu der sich der Abgriff in einem aktiven Zustand befindet, kurz ist, kann das im Bereich R21 oder dergleichen erzeugte Elektron (die Ladung) im N+-Halbleitergebiet des aktiven Abgriffs nicht detektiert werden, und die Extraktionseffizienz des Elektrons verringert sich.
  • Dagegen ist es beim CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps möglich, ein hinreichendes Öffnungsverhältnis sicherzustellen, und daher ist es, wie durch einen Pfeil W32 in 6 dargestellt, zum Beispiel möglich, auch in einem Fall, in dem ein Substrat 172 dünn ist, hinreichendes Quanteneffizienz × Öffnungsverhältnis sicherzustellen. Hierbei entspricht das Substrat 172 dem Substrat 61 in 2 und ein Pfeil im Substrat 172 zeigt ein elektrisches Feld in einer zum Substrat 172 vertikalen Richtung an.
  • 8 zeigt eine Beziehung zwischen einer Position, in einer Dickenrichtung, des Substrats 172 und der Bewegungsgeschwindigkeit des Signalträgers.
  • Daher wird in einem Fall, in dem die Dicke des Substrats 172 in der zum Substrat 172 vertikalen Richtung, ein elektrisches Feld in der zum Substrat 172 im Wesentlichen vertikalen Richtung stark, lediglich ein Elektron (eine Ladung) lediglich in einem Driftstrombereich, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Signalträgers schnell ist, wird verwendet, und ein Elektron in einem Diffusionsstrombereich, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Signalträgers langsam ist, wird nicht verwendet. Lediglich das Elektron (die Ladung) lediglich im Driftstrombereich wird verwendet, und daher wird eine zum Detektieren des Signalträgers im N+-Halbleitergebiet des aktiven Abgriffs, nachdem die photoelektrische Umwandlung durchgeführt wurde, benötigte Zeit kurz. Außerdem wird in einem Fall, in dem das Substrat 172 dünn wird, die Bewegungsdistanz des Signalträgers zum N+-Halbleitergebiet im aktiven Abgriff auch kurz.
  • Dementsprechend ist es bei dem CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps, auch wenn die Ansteuerungsfrequenz hoch ist, möglich, den Signalträger (das Elektron), der in jedem Gebiet des Substrats 172 erzeugt wurde, in das N+-Halbleitergebiet des aktiven Abgriffs zu ziehen, und die Extraktionseffizienz des Elektrons zu verbessern.
  • Außerdem ist es möglich, eine hinreichende Extraktionseffizienz des Elektrons auch bei einer höheren Ansteuerungsfrequenz entsprechend dem Dünnen des Substrats 172 sicherzustellen und einen Hochgeschwindigkeitsantriebswiderstand zu verbessern.
  • Insbesondere ist es beim CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps möglich, eine Spannung direkt an das Substrat 172 anzulegen, das heißt, das Substrat 61, und daher ist die Antwortgeschwindigkeit des Schaltens zwischen dem aktiven Zustand und dem inaktiven Zustand des Abgriffs schnell, und es ist möglich, die Ansteuerung mit einer hohen Ansteuerungsfrequenz durchzuführen. Außerdem kann die Spannung direkt an das Substrat 61 angelegt werden, und daher wird ein modulierbarer Bereich im Substrat 61 breit.
  • Außerdem ist es beim Festkörperabbildungselement 11 des Rückflächenbestrahlungstyps (dem CAPD-Sensor) möglich, ein hinreichendes Öffnungsverhältnis zu erzielen, und daher ist es möglich, das Pixel zu miniaturisieren, und eine Miniaturisierungsbeständigkeit des Pixels zu verbessern.
  • Außerdem stellt das Festkörperabbildungselement 11 den Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps dar, und daher ist es möglich, das Kapazitätsdesign von Back-End-of-Line (BEOL) zu liberalisieren, und mit dieser Anordnung ist es möglich, die Designfreiheit der Sättigungssignalmenge (Qs) zu verbessern.
  • <Modifikationsbeispiel 1 der ersten Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem wurde in der vorstehenden Beschreibung, wie in 3 dargestellt, ein Fall, in dem ein Abschnitt der Signalextraktionseinheit 65 im Substrat 61 ein Bereich ist, in dem das N+-Halbleitergebiet 71 und das P+-Halbleitergebiet 73 in Form eines Recktecks vorhanden sind, als ein Beispiel beschrieben. Jedoch kann die Form des N+-Halbleitergebiets 71 und des P+-Halbleitergebiets 73 zum Zeitpunkt der Betrachtung von der zum Substrat 61 vertikalen Richtung eine beliebige Form sein.
  • Insbesondere können zum Beispiel, wie in 9 dargestellt, das N+-Halbleitergebiet 71 und das P+-Halbleitergebiet 73 die Form eines Kreises aufweisen. Außerdem werden in 9 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 3 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • 9 zeigt das N+-Halbleitergebiet 71 und das P+-Halbleitergebiet 73, wenn der Abschnitt der Signalextraktionseinheit 65 im Pixel 51 von der zum Substrat 61 senkrechten Richtung betrachtet wird.
  • In diesem Beispiel wird der Oxidfilm 64 (nicht dargestellt) im mittleren Abschnitt des Pixels 51 ausgebildet und die Signalextraktionseinheit 65 wird in dem Abschnitt leicht auf der Endseite von der Mitte des Pixels 51 ausgebildet. Insbesondere werden hier zwei Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel 51 ausgebildet.
  • Dann wird in jeder der Signalextraktionseinheiten 65 ein kreisförmiges P+-Halbleitergebiet 73 an der mittleren Position ausgebildet, und das P+-Halbleitergebiet 73 wird durch ein kreisförmiges N+-Halbleitergebiet 71 umgeben, insbesondere ein ringförmiges N+-Halbleitergebiet 71 um das P+-Halbleitergebiet 73 herum.
  • 10 ist eine Draufsicht, in der die On-Chip-Linse 62 einen Teil des Pixelarrayabschnitts 21 überlappt, in welchem die Pixel 51, die die in 9 dargestellte Signalextraktionseinheit 65 umfassen, zweidimensional zur Form einer Matrix angeordnet sind.
  • Wie in 10 dargestellt, wird die On-Chip-Linse 62 in einer Pixeleinheit ausgebildet. Mit anderen Worten entspricht ein Einheitsbereich, in dem eine On-Chip-Linse 62 ausgebildet wird, einem Pixel.
  • Außerdem ist in 2 der Trennabschnitt 75, der den Oxidfilm oder dergleichen umfasst, zwischen dem N+-Halbleitergebiet 71 und dem P+-Halbleitergebiet 73 angeordnet, aber der Trennabschnitt 75 ist nicht darauf beschränkt.
  • <Modifikationsbeispiel 2 der ersten Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • 11 ist eine Draufsicht, die ein Modifikationsbeispiel einer planen Form der Signalextraktionseinheit 65 des Pixels 51 darstellt.
  • Die plane Form der Signalextraktionseinheit 65 kann zum Beispiel eine achteckige Form, die in 11 dargestellt ist, zusätzlich zu der in 3 dargestellten rechteckigen Form und der in 7 dargestellten Kreisform, sein.
  • Außerdem zeigt 11 eine Draufsicht in einem Fall, in dem der Trennabschnitt 75, der den Oxidfilm oder dergleichen umfasst, zwischen dem N+-Halbleitergebiet 71 und dem P+-Halbleitergebiet 73 ausgebildet ist.
  • In 11 zeigt die Linie A-A' eine Schnittlinie in 37 an, wie später beschrieben, und die Linie B-B' zeigt eine Schnittlinie in 36 an, wie später beschrieben.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem wurde in der vorstehenden Beschreibung in der Signalextraktionseinheit 65 eine Ausgestaltung, in der das P+-Halbleitergebiet 73 durch das N+-Halbleitergebiet 71 umgeben ist, als ein Beispiel beschrieben, aber das N+-Halbleitergebiet kann durch das P+-Halbleitergebiet umgeben sein kann.
  • In einem solchen Fall ist das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt, wie in 12 dargestellt. Außerdem werden in 12 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 3 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • 12 zeigt die Anordnung des N+-Halbleitergebiets und des P+-Halbleitergebiets, wenn der Abschnitt der Signalextraktionseinheit 65 im Pixel 51 von der zum Substrat 61 senkrechten Richtung betrachtet wird.
  • In diesem Beispiel wird der Oxidfilm 64 (nicht dargestellt) im mittleren Abschnitt des Pixels 51 ausgebildet, die Signalextraktionseinheit 65-1 wird in einem Abschnitt leicht auf einer oberen Seite, in der Zeichnung, von der Mitte des Pixels 51 ausgebildet, und die Signalextraktionseinheit 65-2 wird in einem Ausgebildet leicht auf einer unteren Seite, in der Zeichnung, von der Mitte des Pixels 51 ausgebildet. Insbesondere ist in diesem Beispiel eine Ausbildungsposition der Signalextraktionseinheit 65 im Pixel 51 dieselbe Position, wie jene in 3.
  • In der Signalextraktionseinheit 65-1 wird ein rechteckiges N+-Halbleitergebiet 201-1, das dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71-1 entspricht, in der Mitte der Signalextraktionseinheit 65-1 ausgebildet. Dann wird das N+-Halbleitergebiet 201-1 durch ein rechteckiges P+-Halbleitergebiet 202-1, insbesondere ein rechteckiges rahmenähnliches P+-Halbleitergebiet 202-1, das dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73-1 entspricht, umgeben. Das heißt, das P+-Halbleitergebiet 202-1 wird derart ausgebildet, dass es das N+-Halbleitergebiet 201-1 umgibt.
  • Gleichermaßen wird in der Signalextraktionseinheit 65-2 ein rechteckiges N+-Halbleitergebiet 201-2, das dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71-2 entspricht, in der Mitte der Signalextraktionseinheit 65-2 ausgebildet. Dann wird das N+-Halbleitergebiet 201-2 durch ein rechteckiges P+-Halbleitergebiet 202-2, insbesondere ein rechteckiges rahmenähnliches P+-Halbleitergebiet 202-2, das dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73-2 entspricht, umgeben.
  • Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das N+-Halbleitergebiet 201-1 besonders vom N+-Halbleitergebiet 201-2 zu unterscheiden, das N+-Halbleitergebiet 201-1 und das N+-Halbleitergebiet 201-2 auch einfach als ein N+-Halbleitergebiet 201 bezeichnet. Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das P+-Halbleitergebiet 202-1 besonders vom P+-Halbleitergebiet 202-2 zu unterscheiden, das P+-Halbleitergebiet 202-1 und das P+-Halbleitergebiet 202-2 auch einfach als ein P+-Halbleitergebiet 202 bezeichnet.
  • Auch in einem Fall, in dem die Signalextraktionseinheit 65 eine in 12 dargestellte Ausgestaltung aufweist, funktioniert, wie im Fall der in 3 dargestellten Ausgestaltung, das N+-Halbleitergebiet 201 als die Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren der Menge eines Signalträgers, und das P+-Halbleitergebiet 202 funktioniert als die Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen des elektrischen Feldes, indem eine Spannung direkt an das Substrat 61 angelegt wird.
  • <Modifikationsbeispiel 1 der zweiten Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann, wie bei dem in 9 dargestellten Beispiel, auch im Fall einer Anordnung, in der das N+-Halbleitergebiet 201 durch das P+-Halbleitergebiet 202 umgeben ist, die Form des N+-Halbleitergebiets 201 und des P+-Halbleitergebiets 202 eine beliebige Form sein.
  • Das heißt, das N+-Halbleitergebiet 201 und das P+-Halbleitergebiet 202 können zum Beispiel, wie in 13 dargestellt, die Form eines Kreises aufweisen. Außerdem werden in 13 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 12 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • 13 zeigt das N+-Halbleitergebiet 201 und das P+-Halbleitergebiet 202, wenn der Abschnitt der Signalextraktionseinheit 65 im Pixel 51 von der zum Substrat 61 senkrechten Richtung betrachtet wird.
  • In diesem Beispiel wird der Oxidfilm 64 (nicht dargestellt) im mittleren Abschnitt des Pixels 51 ausgebildet und die Signalextraktionseinheit 65 wird in dem Abschnitt leicht auf der Endseite von der Mitte des Pixels 51 ausgebildet. Insbesondere werden hier zwei Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel 51 ausgebildet.
  • Dann wird in jeder der Signalextraktionseinheiten 65 ein kreisförmiges N+-Halbleitergebiet 201 an der mittleren Position ausgebildet, und das N+-Halbleitergebiet 201 wird durch ein kreisförmiges P+-Halbleitergebiet 202 umgeben, insbesondere ein ringförmiges P+-Halbleitergebiet 202 um das N+-Halbleitergebiet 201 herum.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem können das N+-Halbleitergebiet und das P+-Halbleitergebiet, die in der Signalextraktionseinheit 65 ausgebildet sind, zur Form einer Linie (eines Rechtecks) ausgebildet sein.
  • In einem solchen Fall ist das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt, wie in 14 dargestellt. Außerdem werden in 14 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 3 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • 14 zeigt die Anordnung des N+-Halbleitergebiets und des P+-Halbleitergebiets, wenn der Abschnitt der Signalextraktionseinheit 65 im Pixel 51 von der zum Substrat 61 senkrechten Richtung betrachtet wird.
  • In diesem Beispiel wird der Oxidfilm 64 (nicht dargestellt) im mittleren Abschnitt des Pixels 51 ausgebildet, die Signalextraktionseinheit 65-1 wird in dem Abschnitt leicht auf der oberen Seite, in der Zeichnung, von der Mitte des Pixels 51 ausgebildet, und die Signalextraktionseinheit 65-2 wird in einem Abschnitt leicht auf der unteren Seite, in der Zeichnung, von der Mitte des Pixels 51 ausgebildet. Insbesondere ist in diesem Beispiel die Ausbildungsposition der Signalextraktionseinheit 65 im Pixel 51 dieselbe Position, wie jene in 3.
  • In der Signalextraktionseinheit 65-1 wird ein lineares P+-Halbleitergebiet 231, das dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73-1 entspricht, in der Mitte der Signalextraktionseinheit 65-1 ausgebildet. Dann werden ein lineares N+-Halbleitergebiet 232-1 und ein lineares N+-Halbleitergebiet 232-2, die dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71-1 entsprechen, um das P+-Halbleitergebiet 231 ausgebildet, so dass das P+-Halbleitergebiet 231 zwischen dem N+-Halbleitergebiet 232-1 und dem N+-Halbleitergebiet 232-2 angeordnet wird. Das heißt, das P+-Halbleitergebiet 231 wird in einer Position ausgebildet, die zwischen dem N+-Halbleitergebiet 232-1 und dem N+-Halbleitergebiet 232-2 angeordnet ist.
  • Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das N+-Halbleitergebiet 232-1 besonders vom N+-Halbleitergebiet 232-2 zu unterscheiden, das N+-Halbleitergebiet 232-1 und das N+-Halbleitergebiet 232-2 auch einfach als ein N+-Halbleitergebiet 232 bezeichnet.
  • In dem in 3 dargestellten Beispiel wird das P+-Halbleitergebiet 73 durch das N+-Halbleitergebiet 71 umgeben, aber in einem in 14 dargestellten Beispiel wird das P+-Halbleitergebiet 231 zwischen zwei N+-Halbleitergebieten 232 angeordnet, die benachbart zueinander bereitgestellt sind.
  • Gleichermaßen wird in der Signalextraktionseinheit 65-2 ein lineares P+-Halbleitergebiet 233, das dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73-2 entspricht, in der Mitte der Signalextraktionseinheit 65-2 ausgebildet. Dann werden ein lineares N+-Halbleitergebiet 2 34-1 und ein lineares N+-Halbleitergebiet 234-2, die dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71-2 entsprechen, um das P+-Halbleitergebiet 233 ausgebildet, so dass das P+-Halbleitergebiet 233 zwischen dem N+-Halbleitergebiet 234-1 und dem N+-Halbleitergebiet 234-2 angeordnet wird.
  • Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das N+-Halbleitergebiet 234-1 besonders vom N+-Halbleitergebiet 234-2 zu unterscheiden, das N+-Halbleitergebiet 234-1 und das N+-Halbleitergebiet 234-2 auch einfach als ein N+-Halbleitergebiet 234 bezeichnet.
  • In der Signalextraktionseinheit 65 in 14 wirken das P+-Halbleitergebiet 231 und das P+-Halbleitergebiet 233 als die Spannungsanlegeeinheit, die dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73 entspricht, und das N+-Halbleitergebiet 232 und das N+-Halbleitergebiet 234 wirken als die Ladungsdetektionseinheit, die dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71 entsprechen. In diesem Fall sind zum Beispiel sowohl das N+-Halbleitergebiet 232-1 und das N+-Halbleitergebiet 232-2 mit dem FD-Abschnitt A verbunden.
  • Außerdem kann in den Zeichnungen die Länge jedes von dem linearen P+-Halbleitergebiet 231, dem linearen N+-Halbleitergebiet 232, dem linearen P+-Halbleitergebiet 233 und dem linearen N+-Halbleitergebiet 234, in horizontaler Richtung, eine beliebige Länge sein, und jedes der Gebiete muss nicht die gleiche Länge aufweisen.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem wurde in dem in 14 dargestellten Beispiel ein Struktur, in der das P+-Halbleitergebiet 231 oder das P+-Halbleitergebiet 233 zwischen den N+-Halbleitergebieten 232 oder den N+-Halbleitergebieten 234 angeordnet ist, als ein Beispiel beschrieben, aber das N+-Halbleitergebiet kann im Gegensatz zwischen den P+-Halbleitergebieten angeordnet sein.
  • In einem solchen Fall ist das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt, wie in 15 dargestellt. Außerdem werden in 15 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 3 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • 15 zeigt die Anordnung des N+-Halbleitergebiets und des P+-Halbleitergebiets, wenn der Abschnitt der Signalextraktionseinheit 65 im Pixel 51 von der zum Substrat 61 senkrechten Richtung betrachtet wird.
  • In diesem Beispiel wird der Oxidfilm 64 (nicht dargestellt) im mittleren Abschnitt des Pixels 51 ausgebildet und die Signalextraktionseinheit 65 wird in dem Abschnitt leicht auf der Endseite von der Mitte des Pixels 51 ausgebildet. Insbesondere ist in diesem Beispiel die Ausbildungsposition jeder der zwei Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel 51 dieselbe Position, wie jene in 3.
  • In der Signalextraktionseinheit 65-1 wird das lineare N+-Halbleitergebiet 261, das dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71-1 entspricht, in der Mitte der Signalextraktionseinheit 65-1 ausgebildet. Dann werden ein lineares P+-Halbleitergebiet 262-1 und ein lineares P+-Halbleitergebiet 262-2, die dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73-1 entsprechen, um das N+-Halbleitergebiet 261 ausgebildet, so dass das N+-Halbleitergebiet 261 zwischen dem P+-Halbleitergebiet 262-1 und dem P+-Halbleitergebiet 262-2 angeordnet wird. Das heißt, das N+-Halbleitergebiet 261 wird in einer Position ausgebildet, die zwischen dem P+-Halbleitergebiet 262-1 und dem P+-Halbleitergebiet 262-2 angeordnet ist.
  • Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das P+-Halbleitergebiet 262-1 besonders vom P+-Halbleitergebiet 262-2 zu unterscheiden, das P+-Halbleitergebiet 262-1 und das P+-Halbleitergebiet 262-2 auch einfach als ein P+-Halbleitergebiet 262 bezeichnet.
  • Gleichermaßen wird in der Signalextraktionseinheit 65-2 ein lineares N+-Halbleitergebiet 263, das dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71-2 entspricht, in der Mitte der Signalextraktionseinheit 65-2 ausgebildet. Dann werden ein lineares P+-Halbleitergebiet 264-1 und ein lineares P+-Halbleitergebiet 264-2, die dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73-2 entsprechen, um das N+-Halbleitergebiet 263 ausgebildet, so dass das N+-Halbleitergebiet 263 zwischen dem P+-Halbleitergebiet 264-1 und dem P+-Halbleitergebiet 264-2 angeordnet wird.
  • Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das P+-Halbleitergebiet 264-1 besonders vom P+-Halbleitergebiet 264-2 zu unterscheiden, das P+-Halbleitergebiet 264-1 und das P+-Halbleitergebiet 264-2 auch einfach als ein P+-Halbleitergebiet 264 bezeichnet.
  • In der Signalextraktionseinheit 65 in 15 wirken das P+-Halbleitergebiet 262 und das P+-Halbleitergebiet 264 als die Spannungsanlegeeinheit, die dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73 entspricht, und das N+-Halbleitergebiet 261 und das N+-Halbleitergebiet 263 wirken als die Ladungsdetektionseinheit, die dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71 entspricht. Außerdem kann in den Zeichnungen die Länge jedes von dem linearen N+-Halbleitergebiet 261, dem linearen P+-Halbleitergebiet 262, dem linearen N+-Halbleitergebiet 263 und dem linearen P+-Halbleitergebiet 264, in horizontaler Richtung, eine beliebige Länge sein, und jedes der Gebiete muss nicht die gleiche Länge aufweisen.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem wurde in der vorstehenden Beschreibung ein Beispiel beschrieben, in dem jede der zwei Signalextraktionseinheiten 65 in jedem der Pixel, die den Pixelarrayabschnitt 21 ausbilden, bereitgestellt ist, aber die Anzahl von Signalextraktionseinheiten, die im Pixel bereitzustellen sind, kann eine oder sie kann drei oder mehr sein.
  • Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem eine Signalextraktionseinheit im Pixel ausgebildet wird, ein Pixelabschnitt zum Beispiel derart ausgelegt, wie in 16 dargestellt. Außerdem werden in 16 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 3 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • 16 zeigt die Anordnung des N+-Halbleitergebiets und des P+-Halbleitergebiets, wenn der Abschnitt der Signalextraktionseinheit in einem Teil der Pixel, die im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellt sind, von der zum Substrat senkrechten Richtung betrachtet wird.
  • In diesem Beispiel sind das Pixel 51, das im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellt ist, ein Pixel 291-1 bis Pixel 291-3, die benachbart zum Pixel 51 sind, dargestellt und eine Signalextraktionseinheit ist in jedem der Pixel ausgebildet.
  • Das heißt, im Pixel 51 wird eine Signalextraktionseinheit 65 im mittleren Abschnitt des Pixels 51 ausgebildet. Dann wird in der Signalextraktionseinheit 65 ein kreisförmiges P+-Halbleitergebiet 301 an der mittleren Position ausgebildet, und das P+-Halbleitergebiet 301 wird durch ein kreisförmiges N+-Halbleitergebiet 302 umgeben, insbesondere ein ringförmiges N+-Halbleitergebiet 302 um das P+-Halbleitergebiet 301 herum.
  • Hierbei entspricht das P+-Halbleitergebiet 301 dem in 3 dargestellten P+-Halbleitergebiet 73 und funktioniert als die Spannungsanlegeeinheit. Außerdem entspricht das N+-Halbleitergebiet 302 dem in 3 dargestellten N+-Halbleitergebiet 71 und funktioniert als die Ladungsdetektionseinheit. Außerdem kann das P+-Halbleitergebiet 301 oder das N+-Halbleitergebiet 302 eine beliebige Form aufweisen.
  • Außerdem weisen das Pixel 291-1 bis Pixel 291-3 um das Pixel 51 eine Struktur auf, die jener des Pixels 51 ähnlich ist.
  • Das heißt, es wird zum Beispiel eine Signalextraktionseinheit 303 im mittleren Abschnitt des Pixels 291-1 ausgebildet. Dann wird in der Signalextraktionseinheit 303 ein kreisförmiges P+-Halbleitergebiet 304 an der mittleren Position ausgebildet, und das P+-Halbleitergebiet 304 wird durch ein kreisförmiges N+-Halbleitergebiet 305 umgeben, insbesondere ein ringförmiges N+-Halbleitergebiet 305 um das P+-Halbleitergebiet 304 herum.
  • Das P+-Halbleitergebiet 304 und das N+-Halbleitergebiet 305 entsprechen jeweils dem P+-Halbleitergebiet 301 und dem N+-Halbleitergebiet 302.
  • Außerdem werden nachstehend in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das Pixel 291-1 bis Pixel 291-3 besonders voneinander zu unterscheiden, das Pixel 291-1 bis Pixel 291-3 auch einfach als ein Pixel 291 bezeichnet.
  • Daher werden in einem Fall, in dem eine Signalextraktionseinheit (Abgriff) in jedem der Pixel ausgebildet ist, mehrere zueinander benachbarte Pixel zum Zeitpunkt des Messens des Abstands zum Ziel mithilfe des indirekten ToF-Verfahrens verwendet, und die Entfernungsinformation wird auf der Grundlage des in Bezug auf die Pixel erlangten Pixelsignals berechnet.
  • Zum Beispiel wird, mit dem Pixel 51 im Blickfeld, in einem Zustand, in dem die Signalextraktionseinheit 65 des Pixels 51 der aktive Abgriff ist, zum Beispiel jedes der Pixel derart angesteuert, dass die Signalextraktionseinheit 303 mehrerer zum Pixel 51 benachbarter Pixel 291, die das Pixel 291-1 umfassen, zum inaktiven Abgriff wird.
  • Als ein Beispiel wird zum Beispiel das Pixel 291-1, das Pixel 291-3 oder dergleichen derart angesteuert, dass die Signalextraktionseinheit der Pixel, die zum Pixel 51 in den Zeichnungen links, rechts, oben und unten benachbart sind, zum inaktiv Abgriff wird.
  • Danach wird in einem Fall, in dem eine anzulegende Spannung derart geschaltet wird, dass die Signalextraktionseinheit 65 des Pixels 51 zum inaktiven Abgriff wird, zu diesem Zeitpunkt die Spannungsextraktionseinheit 303 der mehreren zum Pixel 51 benachbarten Pixel 291 , die das Pixel 291-1 umfassen, zum aktiven Abgriff.
  • Dann wird die Entfernungsinformation auf der Grundlage des Pixelsignals, das von der Signalextraktionseinheit 65 in einem Zustand, in dem die Signalextraktionseinheit 65 den aktiven Abgriff darstellt, ausgelesen wird, und des Pixelsignals, das von der Signalextraktionseinheit 303 in einem Zustand, in dem die Signalextraktionseinheit 303 den aktiven Abgriff dargestellt, ausgelesen wird, berechnet.
  • Daher ist es auch in einem Fall, in dem die Anzahl von Signalextraktionseinheiten (Abgriffe), die in dem Pixel bereitgestellt sind, eins beträgt, möglich, die Entfernung unter Verwendung der zueinander benachbarten Pixel gemäß dem indirekten ToF-Verfahren zu messen.
  • <Sechste Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem können, wie vorstehend beschrieben, drei oder mehr Signalextraktionseinheiten (Abgriffe) in jedem der Pixel bereitgestellt werden.
  • Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem vier Signalextraktionseinheiten (Abgriffe) im Pixel bereitgestellt werden, jedes der Pixel des Pixelarrayabschnitts 21 derart ausgelegt, wie in 17 dargestellt. Außerdem werden in 17 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 16 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • 17 zeigt die Anordnung des N+-Halbleitergebiets und des P+-Halbleitergebiets, wenn der Abschnitt der Signalextraktionseinheit in einem Teil der Pixel, die im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellt sind, von der zum Substratsenkrechten Richtung betrachtet wird.
  • Eine Schnittansicht der Linie C-C', die in 17 dargestellt ist, ist die später beschriebene 36.
  • In diesem Beispiel sind das Pixel 51 und das Pixel 291, die im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellt sind, veranschaulicht, und vier Signalextraktionseinheiten sind in jedem der Pixel ausgebildet.
  • Das heißt, im Pixel 51 werden eine Signalextraktionseinheit 331-1, eine Signalextraktionseinheit 331-2, eine Signalextraktionseinheit 331-3 und eine Signalextraktionseinheit 331-4 in einer Position zwischen der Mitte des Pixels 51 und dem Endabschnitt des Pixels 51, das heißt einer Position auf einer unteren linken Seite in der Mitte des Pixels 51 in den Zeichnungen, einer Position auf einer oberen linken Seite, einer Position auf einer oberen rechten Seite und einer Position auf einer unteren rechten Seite ausgebildet.
  • Die Signalextraktionseinheit 331-1 bis Signalextraktionseinheit 331-4 entsprechen der in 16 dargestellten Signalextraktionseinheit 65.
  • Zum Beispiel wird in der Signalextraktionseinheit 331-1 ein kreisförmiges P+-Halbleitergebiet 341 an der mittleren Position ausgebildet, und das P+-Halbleitergebiet 341 wird durch ein kreisförmiges N+-Halbleitergebiet 342 umgeben, insbesondere ein ringförmiges N+-Halbleitergebiet 342 um das P+-Halbleitergebiet 341 herum.
  • Hierbei entspricht das P+-Halbleitergebiet 341 dem in 16 dargestellten P+-Halbleitergebiet 301 und funktioniert als die Spannungsanlegeeinheit. Außerdem entspricht das N+-Halbleitergebiet 342 dem in 16 dargestellten N+-Halbleitergebiet 302 und funktioniert als die Ladungsdetektionseinheit. Außerdem kann das P+-Halbleitergebiet 341 oder das N+-Halbleitergebiet 342 eine beliebige Form aufweisen.
  • Außerdem weisen die Signalextraktionseinheit 331-2 bis Signalextraktionseinheit 331-4 auch eine Ausgestaltung auf, die jener der Signalextraktionseinheit 331-1 ähnlich ist, und umfassen jeweils das P+-Halbleitergebiet, das als die Spannungsanlegeeinheit fungiert, und das N+-Halbleitergebiet, das als die Ladungsdetektionseinheit fungiert. Außerdem weist das um das Pixel 51 ausgebildete Pixel 291 eine Struktur auf, die jener des Pixels 51 ähnlich ist.
  • Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, die Signalextraktionseinheit 331-1 bis Signalextraktionseinheit 331-4 besonders voneinander zu unterscheiden, die Signalextraktionseinheit 331-1 bis Signalextraktionseinheit 331-4 auch einfach als eine Signalextraktionseinheit 331 bezeichnet.
  • Daher wird in einem Fall, in dem vier Signalextraktionseinheiten in jedem der Pixel bereitgestellt sind, die Entfernungsinformation zum Beispiel unter Verwendung von vier Signalextraktionseinheiten in dem Pixel zum Zeitpunkt des Messens der Entfernung gemäß dem indirekten ToF-Verfahren berechnet.
  • Als ein Beispiel wird, mit dem Pixel 51 im Blickfeld, zum Beispiel in einem Zustand, in dem die Signalextraktionseinheit 331-1 und die Signalextraktionseinheit 331-3 den aktiven Abgriff darstellen, das Pixel 51 derart angesteuert, dass die Signalextraktionseinheit 331-2 und die Signalextraktionseinheit 331-4 zum inaktiven Abgriff werden.
  • Danach wird eine Spannung, die an jede der Signalextraktionseinheiten 331 anzulegen ist, geschaltet. Das heißt, das Pixel 51 wird derart angesteuert, dass die Signalextraktionseinheit 331-1 und die Signalextraktionseinheit 331-3 zum inaktiven Abgriff werden, und die Signalextraktionseinheit 331-2 und die Signalextraktionseinheit 331-4 zum aktiven Abgriff werden.
  • Dann wird die Entfernungsinformation auf der Grundlage des Pixelsignals, das von der Signalextraktionseinheit 331-1 und der Signalextraktionseinheit 331-3 in einem Zustand, in dem die Signalextraktionseinheit 331-1 und die Signalextraktionseinheit 331-3 den aktiven Abgriff darstellen, ausgelesen wird, und des Pixelsignals, das von der Signalextraktionseinheit 331-2 und der Signalextraktionseinheit 331-4 in einem Zustand, in dem die Signalextraktionseinheit 331-2 und die Signalextraktionseinheit 331-4 den aktiven Abgriff darstellen, ausgelesen wird, berechnet.
  • <Siebte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann die Signalextraktionseinheit (der Abgriff) zwischen den zueinander benachbarten Pixeln im Pixelarrayabschnitt 21 gemeinsam genutzt werden.
  • In einem solchen Fall ist zum Beispiel jedes der Pixel des Pixelarrayabschnitts 21 ausgelegt, wie in 18 dargestellt. Außerdem werden in 18 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 16 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • 18 zeigt die Anordnung des N+-Halbleitergebiets und des P+-Halbleitergebiets, wenn der Abschnitt der Signalextraktionseinheit in einem Teil der Pixel, die im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellt sind, von der zum Substrat senkrechten Richtung betrachtet wird.
  • In diesem Beispiel sind das Pixel 51 und das Pixel 291, die im Pixelarrayabschnitt 21 bereitgestellt sind, veranschaulicht, und zwei Signalextraktionseinheit sind in jedem der Pixel ausgebildet.
  • Zum Beispiel wird im Pixel 51 eine Signalextraktionseinheit 371 im Endabschnitt des Pixels 51 auf einer oberen Seite in den Zeichnungen ausgebildet, und eine Signalextraktionseinheit 372 wird im Endabschnitt des Pixels 51 auf einer unteren Seite in den Zeichnungen ausgebildet.
  • Die Signalextraktionseinheit 371 wird zwischen dem Pixel 51 und dem Pixel 291-1 gemeinsam genutzt. Das heißt, die Signalextraktionseinheit 371 wird als der Abgriff des Pixels 51 verwendet, und sie wird auch als der Abgriff des Pixels 291-1 verwendet. Außerdem wird die Signalextraktionseinheit 372 zwischen dem Pixel 51 und einem Pixel (nicht dargestellt), das zum Pixel 51 auf einer unteren Seite in den Zeichnungen benachbart ist, gemeinsam genutzt.
  • In der Signalextraktionseinheit 371 wird ein lineares P+-Halbleitergebiet 381, das dem in 14 dargestellten P+-Halbleitergebiet 231 entspricht, in der mittleren Position ausgebildet. Dann werden, in den Zeichnungen, ein lineares N+-Halbleitergebiet 382-1 und ein lineares N+-Halbleitergebiet 382-2, die dem in 14 dargestellten N+-Halbleitergebiet 232 entsprechen, derart ausgebildet, dass das P+-Halbleitergebiet 381 zwischen dem N+-Halbleitergebiet 382-1 und dem N+-Halbleitergebiet 382-2 in einer oberen Position und einer unteren Position des P+-Halbleitergebiets 381 angeordnet wird.
  • Insbesondere wird in diesem Beispiel das P+-Halbleitergebiet 381 in einem Grenzabschnitt zwischen dem Pixel 51 und dem Pixel 291-1 ausgebildet. Außerdem wird das N+-Halbleitergebiet 382-1 indem Gebiet im Pixel 51 ausgebildet und das N+-Halbleitergebiet 382-2 wird im Gebiet im Pixel 291-1 ausgebildet.
  • Hierbei fungiert das P+-Halbleitergebiet 381 als die Spannungsanlegeeinheit und das N+-Halbleitergebiet 382-1 und das N+-Halbleitergebiet 382-2 fungieren als die Ladungsdetektionseinheit. Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das N+-Halbleitergebiet 382-1 besonders vom N+-Halbleitergebiet 382-2 zu unterscheiden, das N+-Halbleitergebiet 382-1 und das N+-Halbleitergebiet 382-2 auch einfach als ein N+-Halbleitergebiet 382 bezeichnet.
  • Außerdem kann das P+-Halbleitergebiet 381 oder das N+-Halbleitergebiet 382 eine beliebige Form aufweisen. Außerdem können das N+-Halbleitergebiet 382-1 und das N+-Halbleitergebiet 382-2 mit demselben FD-Abschnitt verbunden werden, oder sie können mit voneinander verschiedenen FD-Abschnitten verbunden werden.
  • In der Signalextraktionseinheit 372 werden ein lineares P+-Halbleitergebiet 383, ein N+-Halbleitergebiet 384-1 und ein N+-Halbleitergebiet 384-2 ausgebildet.
  • Das P+-Halbleitergebiet 383, das N+-Halbleitergebiet 384-1 und das N+-Halbleitergebiet 384-2 entsprechen jeweils dem P+-Halbleitergebiet 381, dem N+-Halbleitergebiet 382-1 und dem N+-Halbleitergebiet 382-2 und weisen eine ähnliche Anordnung, eine ähnliche Form und eine ähnliche Funktion auf. Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das N+-Halbleitergebiet 384-1 besonders vom N+-Halbleitergebiet 384-2 zu unterscheiden, das N+-Halbleitergebiet 384-1 und das N+-Halbleitergebiet 384-2 auch einfach als ein N+-Halbleitergebiet 384 bezeichnet.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es auch in einem Fall, in dem die Signalextraktionseinheit (der Abgriff) zwischen den benachbarten Pixeln gemeinsam genutzt wird, möglich, die Entfernung mithilfe des indirekten ToF-Verfahrens gemäß einer Operation, die jener des in 3 dargestellten Beispiels ähnlich ist, zu messen.
  • Wie in 18 dargestellt, wird in einem Fall, in dem die Signalextraktionseinheit zwischen den Pixeln gemeinsam genutzt wird, eine Distanz zwischen einem Paar von P+-Halbleitergebieten zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das heißt eines Stroms, wie z.B. eine Distanz zwischen dem P+-Halbleitergebiet 381 und dem P+-Halbleitergebiet 383, lang. Mit anderen Worten wird die Signalextraktionseinheit zwischen den Pixeln gemeinsam genutzt, und daher ist es möglich, die Distanz zwischen den P+-Halbleitergebieten zu maximinieren.
  • Bei dieser Anordnung ist es schwierig, dass ein Strom zwischen den P+-Halbleitergebieten fließt, und daher ist es möglich, die Leistungsaufnahme des Pixels zu reduzieren und es ist auch vorteilhaft im Hinblick auf die Miniaturisierung des Pixels.
  • Außerdem wurde hier ein Beispiel, in dem eine Signalextraktionseinheit zwischen zwei zueinander benachbarten Pixeln gemeinsam genutzt wird, beschrieben, aber eine Signalextraktionseinheit kann in drei oder mehr Pixeln, die benachbart zueinander sind, gemeinsam genutzt werden. Außerdem kann in einem Fall, in dem die Signalextraktionseinheit in zwei oder mehr zueinander benachbarten Pixeln gemeinsam genutzt wird, lediglich die Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren des Signalträgers gemeinsam genutzt werden, oder lediglich die Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen des elektrischen Feldes kann gemeinsam genutzt werden.
  • <Achte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem wird die On-Chip-Linse oder die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit, die in jedem der Pixel, wie z.B. dem Pixel 51 des Pixelarrayabschnitts 21, bereitgestellt ist, möglicherweise nicht besonders bereitgestellt.
  • Insbesondere kann das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt werden, wie in 19 dargestellt. Außerdem werden in 19 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 19 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass die On-Chip-Linse 62 nicht bereitgestellt ist.
  • In dem in 19 dargestellten Pixel 51 ist die On-Chip-Linse 62 nicht auf der Einfallsflächenseite des Substrats 61 bereitgestellt, und daher ist es möglich, die Abschwächung des Infrarotlichts, das auf das Substrat 61 von außen einfällt, weiter zu reduzieren. Bei dieser Anordnung steigt die Menge des Infrarotlichts, die durch das Substrat 61 empfangen werden kann, und die Empfindlichkeit des Pixels 51 kann verbessert werden.
  • <Modifikationsbeispiel 1 der achten Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann die Ausgestaltung des Pixels 51 zum Beispiel eine in 20 dargestellte Ausgestaltung sein. Außerdem werden in 20 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 20 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-1 und die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63-2 nicht bereitgestellt sind.
  • In einem in 20 dargestellten Beispiel ist die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63 auf der Einfallsflächenseite des Substrats 61 nicht bereitgestellt, und daher nimmt die Wirkung des Unterdrückens der Farbmischung ab, aber das Infrarotlicht, das durch die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63 abgeschirmt wird, fällt auf das Substrat 61 ein, und daher kann die Empfindlichkeit des Pixels 51 verbessert werden.
  • Außerdem ist es offensichtlich, dass weder die On-Chip-Linse 62 noch die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63 im Pixel 51 bereitgestellt sein muss.
  • <Modifikationsbeispiel 2 der achten Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann zum Beispiel, wie in 21 dargestellt, die Dicke der On-Chip-Linse in Lichtachsrichtung optimiert werden. Außerdem werden in 21 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 21 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass eine On-Chip-Linse 411 statt der On-Chip-Linse 62 bereitgestellt ist.
  • In dem in 21 dargestellten Pixel 51 ist die On-Chip-Linse 411 auf der Einfallsflächenseite des Substrats 61, das heißt, in den Zeichnungen auf einer oberen Seite, ausgebildet. Die Dicke der On-Chip-Linse 411 in Richtung der Lichtachse, das heißt, in den Zeichnungen, die Dicke der On-Chip-Linse 411 in vertikaler Richtung, ist im Vergleich mit der in 2 dargestellten On-Chip-Linse 62 dünn.
  • Im Allgemeinen ist es von Vorteil für das Sammeln des Lichts, das auf die On-Chip-Linse einfallen wird, wenn die auf der Vorderfläche des Substrats 61 bereitgestellte On-Chip-Linse dicker wird. Jedoch wird die On-Chip-Linse 411 dünn, und daher wird die Durchlässigkeit hoch, und die Empfindlichkeit des Pixels 51 kann verbessert werden, und daher ist es hinreichend, die Dicke der On-Chip-Linse 411 gemäß der Dicke des Substrats 61, eine Position, auf der Infrarotlicht gesammelt werden soll oder dergleichen geeignet einzustellen.
  • <Neunte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann ein Trenngebiet zum Verbessern von Trenncharakteristiken zwischen den benachbarten Pixeln und zum Unterdrücken der Farbmischung zwischen dem Pixel und dem Pixel, die im Pixelarrayabschnitt 21 ausgebildet sind, bereitgestellt werden.
  • In einem solchen Fall ist das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt, wie in 22 dargestellt. Außerdem werden in 22 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 22 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass ein Trenngebiet 441-1 und ein Trenngebiet 441-2 im Substrat 61 bereitgestellt sind.
  • In dem in 22 dargestellten Pixel 51 werden das Trenngebiet 441-1 und das Trenngebiet 441-2, die zumindest einen Teil des Substrats 61 durchdringen, in einem Grenzabschnitt zwischen dem Pixel 51 und dem anderen, zum Pixel 51 benachbarten Pixel im Substrat 61, das heißt, in den Zeichnungen im rechten und linken Endabschnitt des Pixels 51, durch einen lichtabschirmenden Film oder dergleichen ausgebildet. Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das Trenngebiet 441-1 besonders vonm Trenngebiet 441-2 zu unterscheiden, das Trenngebiet 441-1 und das Trenngebiet 441-2 auch einfach als ein Trenngebiet 441 bezeichnet.
  • Wenn zum Beispiel das Trenngebiet 441 ausgebildet wird, wird eine längliche Nut (Graben), in einer Abwärtsrichtung (in Richtung senkrecht zur Fläche des Substrats 61) in den Zeichnungen, von der Einfallsflächenseite des Substrats 61, das heißt der Fläche des Substrats 61 auf einer oberen Seite in den Zeichnungen, ausgebildet, und der Lichtabschirmfilm wird ausgebildet, indem er in den Nutabschnitt eingebettet wird, und auf diese Weise wird das Trenngebiet 441 ausgebildet. Das Trenngebiet 441 fungiert als ein Pixeltrenngebiet, das ausgelegt ist, um Infrarotlicht, das von der Einfallsfläche auf das Substrat 61 einfällt, abzuschirmen, und ist zu dem anderen Pixel, das zum Pixel 51 benachbart ist, gerichtet.
  • Das eingebettete Trenngebiet 441 wird, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet und daher ist es möglich, die Trenncharakteristiken des Infrarotlichts zwischen den Pixeln zu verbessern und das Auftreten der Farbmischung zu unterdrücken.
  • <Modifikationsbeispiel 1 der neunten Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem können in einem Fall, in dem das eingebettete Trenngebiet im Pixel 51 ausgebildet ist, wie zum Beispiel in 23 dargestellt, ein Trenngebiet 471-1 und ein Trenngebiet 471-2, die durch das gesamte Substrat 61 durchdringen, bereitgestellt werden. Außerdem werden in 23 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 23 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass das Trenngebiet 471-1 und das Trenngebiet 471-2 im Substrat 61 bereitgestellt sind. Das heißt, in dem in 23 dargestellten Pixel 51 werden das Trenngebiet 471-1 und das Trenngebiet 471-2 anstelle des Trenngebiets 441 des Pixels 51, das in 22 dargestellt ist, bereitgestellt.
  • In dem in 23 dargestellten Pixel 51 werden das Trenngebiet 471-1 und das Trenngebiet 471-2, die das gesamte Substrats 61 durchdringen, im Grenzabschnitt zwischen dem Pixel 51 und dem anderen, zum Pixel 51 benachbarten Pixel im Substrat 61, das heißt, in den Zeichnungen im rechten und linken Endabschnitt des Pixels 51, durch den lichtabschirmenden Film oder dergleichen ausgebildet. Nachstehend werden außerdem in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, das Trenngebiet 471-1 besonders vom Trenngebiet 471-2 zu unterscheiden, das Trenngebiet 471-1 und das Trenngebiet 471-2 auch einfach als ein Trenngebiet 471 bezeichnet.
  • Wenn zum Beispiel das Trenngebiet 471 ausgebildet wird, wird eine längliche Nut (Graben) in einer oberen Richtung in den Zeichnungen, von der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die der Einfallsflächenseite gegenüberliegt, das heißt der Fläche des Substrats 61 auf einer unteren Seite, in den Zeichnungen, ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine solche Nut derart ausgebildet, dass sie die Einfallsfläche des Substrats 61 erreicht, das heißt, durch das Substrat 61 durchdringt. Dann wird der Lichtabschirmfilm ausgebildet, indem er in den Nutabschnitt, der wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, eingebettet wird, und auf diese Weise wird das Trenngebiet 471 ausgebildet.
  • Gemäß dem eingebetteten Trenngebiet 471 ist es möglich, die Trenncharakteristiken des Infrarotlichts zwischen den Pixeln zu verbessern und das Auftreten der Farbmischung zu unterdrücken.
  • <Zehne Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann die Dicke des Substrats, auf dem die Signalextraktionseinheit 65 ausgebildet wird, gemäß verschiedenen Charakteristiken des Pixels oder dergleichen eingestellt werden.
  • Daher kann zum Beispiel, wie in 24 dargestellt, ein Substrat 501, das das Pixel 51 ausbildet, dicker sein als das in 2 dargestellte Substrat 61. Außerdem werden in 24 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 24 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass das Substrat 501 anstelle des Substrats 61 bereitgestellt ist.
  • Das heißt, in dem in 24 dargestellten Pixel 51 werden die On-Chip-Linse 62 und die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63 auf einer Einfallsflächenseite des Substrats 501 ausgebildet. Außerdem werden der Oxidfilm 64, die Signalextraktionseinheit 65 und der Trennabschnitt 75 in der Nähe einer Vorderfläche des Substrats 501, auf einer Seite, die der Einfallsflächenseite gegenüberliegt, ausgebildet.
  • Das Substrat 501 umfasst zum Beispiel ein P-Typ-Halbleitersubstrat, das eine Dicke aufweist, die größer gleich 20 µm ist, das Substrat 501 und das Substrat 61 unterscheiden sich voneinander lediglich hinsichtlich der Dicke des Substrats, und eine Position, in der der Oxidfilm 64, die Signalextraktionseinheit 65 und der Trennabschnitt 75 ausgebildet werden, ist zwischen dem Substrat 501 und dem Substrat 61 gleich.
  • Außerdem können Filmdicken oder dergleichen verschiedener Schichten (Filme), die auf eine geeignete Weise auf der Einfallsflächenseite oder dergleichen des Substrats 501 oder des Substrats 61 auszubilden sind, gemäß den Charakteristiken des Pixels 51 oder dergleichen optimiert werden.
  • <Elfte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem wurde in der vorstehenden Beschreibung ein Beispiel beschrieben, in dem das Substrat, das das Pixel 51 ausbildet, das P-Typ-Halbleitersubstrat umfasst, aber das Substrat kann zum Beispiel, wie in 25 dargestellt, ein N-Typ-Halbleitersubstrat umfassen. Außerdem werden in 25 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 25 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass ein Substrat 531 anstelle des Substrats 61 bereitgestellt ist.
  • In dem in 25 dargestellten Pixel 51 werden zum Beispiel die On-Chip-Linse 62 und die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63 auf einer Einfallsflächenseite des Substrats 531, das ein Siliziumsubstrat ist, das heißt, ein N-Typ-Halbleitersubstrat, das ein N-Typ-Halbleitergebiet umfasst, ausgebildet.
  • Außerdem werden der Oxidfilm 64, die Signalextraktionseinheit 65 und der Trennabschnitt 75 in der Nähe einer Vorderfläche des Substrats 531, auf einer Seite, die der Einfallsflächenseite gegenüberliegt, ausgebildet. Eine Position, in der der Oxidfilm 64, die Signalextraktionseinheit 65 und der Trennabschnitt 75 ausgebildet werden, ist zwischen dem Substrat 531 und dem Substrat 61 gleich, und die Ausgestaltung der Signalextraktionseinheit 65 ist jener des Substrats 531 und des Substrats 61 gleich.
  • Die Dicke des Substrats 531 zum Beispiel in vertikaler Richtung in den Zeichnungen, das heißt Dicke des Substrats 531 in einer Richtung, die zur Fläche des Substrats 531 senkrecht ist, ist kleiner gleich 20 µm.
  • Außerdem umfasst das Substrat 531 zum Beispiel ein N-Epi-Substrat, das einen hohen Widerstand aufweist, dessen Substratkonzentration kleiner gleich der Größenordnung von 1E+13 oder dergleichen ist, und der Widerstand (Resistivität) des Substrats 531 ist zusätzlich größer gleich 500 [Ωcm]. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die Leistungsaufnahme des Pixels 51 zu reduzieren.
  • Hierbei beträgt in einer Beziehung zwischen der Substratkonzentration und dem Widerstand des Substrats 531 der Widerstand zum Beispiel 2000 [Ωcm], wenn die Substratkonzentration 2, 15E+12 [cm3] beträgt, der Widerstand beträgt 1000 [Ωcm], wenn die Substratkonzentration 4,30E+12 [cm3] beträgt, der Widerstand beträgt 500 [Ωcm], wenn die Substratkonzentration 8, 61E+12 [cm3] beträgt, der Widerstand beträgt 100 [Ωcm], wenn die Substratkonzentration 4,32E+13 [cm3] beträgt und dergleichen.
  • Daher kann auch in einem Fall, in dem das Substrat 531 des Pixels 51 als das N-Typ-Halbleitersubstrat ausgelegt ist, eine ähnliche Wirkung gemäß einer Operation, die jener des in 2 dargestellten Beispiels ähnlich ist, erzielt werden.
  • <Zwölfte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann, wie bei einem unter Bezugnahme auf 24 beschrieben Beispiel, die Dicke des N-Typ-Halbleitersubstrats auch gemäß verschiedenen Charakteristiken des Pixels oder dergleichen eingestellt werden.
  • Daher kann zum Beispiel, wie in 26 dargestellt, ein Substrat 561, das das Pixel 51 ausbildet, dicker sein als das in 25 dargestellte Substrat 531. Außerdem werden in 26 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 25 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 26 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 25 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass das Substrat 561 anstelle des Substrats 531 bereitgestellt ist.
  • Das heißt, in dem in 26 dargestellten Pixel 51 werden die On-Chip-Linse 62 und die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63 auf einer Einfallsflächenseite des Substrats 561 ausgebildet. Außerdem werden der Oxidfilm 64, die Signalextraktionseinheit 65 und der Trennabschnitt 75 in der Nähe einer Vorderfläche des Substrats 561, auf einer Seite, die der Einfallsflächenseite gegenüberliegt, ausgebildet.
  • Das Substrat 561 umfasst zum Beispiel ein N-Typ-Halbleitersubstrat, das eine Dicke aufweist, die größer gleich 20 µm ist, das Substrat 561 und das Substrat 531 unterscheiden sich voneinander lediglich hinsichtlich der Dicke des Substrats, und eine Position, in der der Oxidfilm 64, die Signalextraktionseinheit 65 und der Trennabschnitt 75 ausgebildet werden, ist zwischen dem Substrat 561 und dem Substrat 531 gleich.
  • <Dreizehnte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem wird zum Beispiel eine Vorspannung an die Einfallsflächenseite des Substrats 61 angelegt, und daher kann im Substrat 61 das elektrische Feld in Richtung, die zur Fläche des Substrats 61 senkrecht ist (nachstehend als Z-Richtung bezeichnet) verbessert werden.
  • In einem solchen Fall ist das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt, wie in 27 dargestellt. Außerdem werden in 27 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • In 27 ist das in 2 dargestellte Pixel 51 in einem Abschnitt gezeigt, der durch einen Pfeil W61 veranschaulicht ist, und ein Pfeil im Substrat 61 des Pixels 51 zeigt die Stärke des elektrischen Felder in Z-Richtung im Substrat 61 an.
  • Dagegen ist die Ausgestaltung des Pixels 51 im Fall des Anlegens einer Vorspannung (einer Spannung) an die Einfallsfläche in einem Abschnitt gezeigt, der durch einen Pfeil W62 veranschaulicht ist. Die Ausgestaltung des Pixels 51, das durch den Pfeil W62 gezeigt ist, ist im Grunde gleich wie die Ausgestaltung des in 2 dargestellten Pixels 51, umfasst jedoch eine Ausgestaltung des Anlegens einer Spannung an die Einfallsflächenseite des Substrats 61. Außerdem zeigt ein Pfeil im Substrat 61 des Pixels 51 die Stärke des elektrischen Feldes in Z-Richtung im Substrat 61 an, das heißt, die Stärke einer Vorspannung, die anzulegen ist.
  • In dem durch den Pfeil W62 dargestellten Beispiel wird ein P+-Halbleitergebiet 601 unmittelbar unter der Einfallsfläche des Substrats 61 ausgebildet, das heißt, in den Zeichnungen, der Fläche des Substrats 61 auf einer oberen Seite.
  • Zum Beispiel wird ein Film, der eine positive feste Ladung aufweist, als das P+-Halbleitergebiet 601 laminiert, so dass er die gesamte Einfallsfläche abdeckt, und die Einfallsflächenseite des Substrats 61 wird in einen Lochakkumulationszustand versetzt, und somit wird das Auftreten eines Dunkelstroms unterdrückt. Außerdem ist es offensichtlich dass das P+-Halbleitergebiet 601 auch in dem in 2 dargestellten Substrat 61 ausgebildet wird.
  • Hierbei wird eine Vorspannung angelegt, indem eine Spannung kleiner gleich 0 V an das P+-Halbleitergebiet 601 im Pixelarray oder von der Außenseite angelegt werden, und daher wird das elektrische Feld in Z-Richtung verstärkt. Das heißt, es ist an sich bekannt, dass die Dicke des im Substrat 61 dargestellten Pfeils ebenfalls größer ist als jene des Beispiels des Pfeils W61, und das elektrische Feld in Z-Richtung wird stärker. Daher wird eine Spannung an die Einfallsflächenseite des Substrats 61, das heißt, das P+-Halbleitergebiet 601 angelegt, und daher wird das elektrische Feld in Z-Richtung verstärkt, und die Extraktionseffizienz des Elektrons in der Signalextraktionseinheit 65 kann verbessert werden.
  • Außerdem ist eine Ausgestaltung zum Anlegen einer Spannung an die Einfallsflächenseite des Substrats 61 nicht auf eine Ausgestaltung beschränkt, in der das P+-Halbleitergebiet 601 bereitgestellt ist, und kann eine beliebige andere Ausgestaltung sein. Zum Beispiel wird ein transparenter Elektrodenfilm zwischen der Einfallsfläche des Substrats 61 und der On-Chip-Linse 62 ausgebildet, indem er laminiert wird, und eine Spannung wird an den transparenten Elektrodenfilm angelegt, und auf diese Weise kann eine Vorspannung angelegt werden.
  • <Vierzehnte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann, um die Empfindlichkeit des Pixels 51 in Bezug auf ein Infrarotstrahl zu verbessern, ein Reflexionselement, das eine große Fläche aufweist, auf der Fläche des Substrats 61, auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, bereitgestellt werden.
  • In einem solchen Fall ist das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt, wie in 28 dargestellt. Außerdem werden in 28 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 28 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass ein Reflexionselement 631 auf der Fläche des Substrats 61, auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, bereitgestellt ist.
  • In einem in 28 dargestellten Beispiel wird das Reflexionselement 631, auf dem Infrarotlicht reflektiert wird, derart bereitgestellt, dass es die gesamte Fläche des Substrats 61, auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, abdeckt.
  • Das Reflexionselement 631 kann ein beliebiges Reflexionselement sein, solange es eine hohe Reflexionsrate von Infrarotlicht aufweist. Zum Beispiel kann ein Metall, wie z.B. Kupfer oder Aluminium, das in einer mehrlagigen Verdrahtungsschicht, die auf der Fläche des Substrats 61 auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, laminiert wird, als das Reflexionselement 631 verwendet werden, und eine Reflexionsstruktur, wie z.B. Polysilizium oder ein Oxidfilm, kann auf der Fläche des Substrats 61, auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet werden und kann als das Reflexionselement 631 verwendet werden.
  • Daher wird das Reflexionselement 631 im Pixel 51 bereitgestellt, und daher kann Infrarotlicht, das auf das Substrat 61 von der Einfallsfläche durch die On-Chip-Linse 62 einfällt, und durch das Substrat 61 transmittiert wird, ohne dass es der photoelektrischen Umwandlung im Substrat 61 unterzogen wird, erneut auf das Substrat 61 einfallen, indem es auf dem Reflexionselement 631 reflektiert wird. Bei dieser Anordnung steigt die Menge von Infrarotlicht, das der photoelektrischen Umwandlung im Substrat 61 unterzogen wird, und daher kann eine Quanteneffizienz (QE), das heißt, die Empfindlichkeit des Pixels 51 in Bezug auf das Infrarotlicht verbessert werden.
  • <Fünfzehnte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann ein P-Wannengebiet, das ein P-Typ-Halbleitergebiet umfasst, anstelle des Oxidfilms 64 im Substrat 61 des Pixels 51 bereitgestellt werden.
  • In einem solchen Fall ist das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt, wie in 29 dargestellt. Außerdem werden in 29 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 29 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass ein P-Wannengebiet 671, ein Trennabschnitt 672-1 und ein Trennabschnitt 672-2 anstelle des Oxidfilms 64 bereitgestellt sind.
  • In einem in 29 dargestellten Beispiel wird das P-Wannengebiet 671, das ein P-Typ-Halbleitergebiet umfasst, im mittleren Abschnitt auf einer Flächenseite, die der Einfallsfläche im Substrat 61 gegenüberliegt, das heißt, in den Zeichnungen auf einer Innenseite einer Fläche auf einer unteren Seite ausgebildet. Außerdem wird der Trennabschnitt 672-1 zum Trennen des P-Wannengebiets 671 vom N+-Halbleitergebiet 71-1 zwischen dem P-Wannengebiet 671 und dem N+-Halbleitergebiet 71-1 durch einen Oxidfilm oder dergleichen ausgebildet. Gleichermaßen wird der Trennabschnitt 672-2 zum Trennen des P-Wannengebiets 671 vom N+-Halbleitergebiet 71-2 zwischen dem P-Wannengebiet 671 und dem N+-Halbleitergebiet 71-2 durch einen Oxidfilm oder dergleichen ausgebildet. In dem in 29 dargestellten Pixel 51, ist in den Zeichnungen das P--Halbleitergebiet 74 ein Gebiet, das in der Aufwärtsrichtung breiter ist als das N--Halbleitergebiet 72.
  • <Sechzehnte Ausführungsform>
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • Außerdem kann ein P-Wannengebiet, das ein P-Typ-Halbleitergebiet umfasst, ferner zusätzlich zum Oxidfilm 64 im Substrat 61 des Pixels 51 bereitgestellt werden.
  • In einem solchen Fall ist das Pixel 51 zum Beispiel ausgelegt, wie in 30 dargestellt. Außerdem werden in 30 dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 2 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die in 30 dargestellte Ausgestaltung des Pixels 51 ist der in 2 dargestellten Ausgestaltung des Pixels 51 gleich, mit der Ausnahme dass ein P-Wannengebiet 701 neu bereitgestellt ist. Das heißt, in einem in 30 dargestellten Beispiel wird das P-Wannengebiet 701, das ein P-Typ-Halbleitergebiet umfasst, auf einer, in den Zeichnungen, oberen Seite des Oxidfilms 64 im Substrat 61 ausgebildet.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Technologie der CAPD-Sensor als der Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps ausgebildet, und daher ist es möglich, die Charakteristiken, wie z.B. die Pixelempfindlichkeit, zu verbessern.
  • <Ersatzschaltungs-Ausgestaltungsbeispiel des Pixels>
  • 31 zeigt eine Ersatzschaltung des Pixels 51.
  • Das Pixel 51 umfasst einen Transfertransistor 721A, eine FD 722A, einen Rücksetztransistor 723A, einen Verstärkungstransistor 724A und einen Auswahltransistor 725A in Bezug auf die Signalextraktionseinheit 65-1, die das N+-Halbleitergebiet 71-1, das P+-Halbleitergebiet 73-1 und dergleichen umfasst.
  • Außerdem umfasst das Pixel 51 einen Transfertransistor 721B, eine FD 722B, einen Rücksetztransistor 723B, einen Verstärkungstransistor 724B und einen Auswahltransistor 725B in Bezug auf die Signalextraktionseinheit 65-2, die das N+-Halbleitergebiet 71-2, das P+-Halbleitergebiet 73-2 und dergleichen umfasst.
  • Die vertikale Ansteuereinheit 22 legt eine vorgegebene Spannung MIX0 (eine erste Spannung) an das P+-Halbleitergebiet 73-1 an, und legt eine vorgegebene Spannung MIX1 (eine zweite Spannung) an das P+-Halbleitergebiet 73-2 an. In dem vorstehend beschriebenen Beispiel beträgt eine der Spannungen MIX0 und MIX1 1, 5 V und die andere beträgt 0 V. Die P+-Halbleitergebiete 73-1 und 73-2 stellen eine Spannungsanlegeeinheit dar, an die erste Spannung oder die zweite Spannung angelegt wird.
  • Die N+-Halbleitergebiete 71-1 und 71-2 sind eine Ladungsdetektionseinheit, die eine Ladung detektiert, die durch Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf Licht, das auf das Substrat 61 einfällt, erzeugt wird, und die Ladung akkumuliert.
  • In einem Fall, in dem sich ein Ansteuersignal TRG, das an eine Gateelektrode anzulegen ist, in einem aktiven Zustand befindet, befindet sich der Transfertransistor 721A in einem Leitungszustand, und daher überträgt die im N+-Halbleitergebiet 71-1 akkumulierte Ladung an die FD 722A. In einem Fall, in dem das Ansteuersignal TRG, das an die Gateelektrode anzulegen ist, im aktiven Zustand ist, befindet sich der Transfertransistor 721B im Leitungszustand, und daher überträgt die im N+-Halbleitergebiet 71-2 akkumulierte Ladung an die FD 722B.
  • Die FD 722A behält vorübergehend die vom N+-Hableitergebiet 71-1 gelieferte Ladung. Die FD 722B behält vorübergehend die vom N+-Halbleitergebiet 71-2 gelieferte Ladung. Die FD 722A entspricht dem FD-Abschnitt A, der unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde, und die FD 722B entspricht dem FD-Abschnitt B.
  • In einem Fall, in dem das Ansteuersignal RST, das an die Gateelektrode anzulegen ist, im aktiven Zustand ist, befindet sich der Rücksetztransistor 723A im Leitungszustand, und daher setzt er das Potential der FD 722A auf einen vorgegebenen Pegel (eine Rücksetzspannung VDD) zurück. In einem Fall, in dem das Ansteuersignal RST, das an die Gateelektrode anzulegen ist, im aktiven Zustand ist, befindet sich der Rücksetztransistor 723B im Leitungszustand, und daher setzt er das Potential der FD 722B auf den vorgegebenen Pegel (die Rücksetzspannung VDD) zurück. Außerdem sind, wenn sich die Rücksetztransistoren 723A und 723B im aktiven Zustand befinden, auch die Transfertransistoren 721A und 721B gleichzeitig im aktiven Zustand.
  • Im Verstärkungstransistor 724A wird eine Sourceelektrode mit einer vertikalen Signalleitung 29A über den Auswahltransistor 725A verbunden, und daher bildet der Verstärkungstransistor 724A eine Sourcefolgerschaltung zusammen mit einem Last-MOS eines Konstantstromquellen-Schaltungsabschnitts 726A, der mit einem Ende der vertikalen Signalleitung 29A verbunden ist. Im Verstärkungstransistor 724B wird eine Sourceelektrode mit einer vertikalen Signalleitung 29B über den Auswahltransistor 725B verbunden, und daher bildet der Verstärkungstransistor 724B eine Sourcefolgerschaltung zusammen mit einem Last-MOS eines Konstantstromquellen-Schaltungsabschnitts 726B, der mit einem Ende der vertikalen Signalleitung 29B verbunden ist.
  • Der Auswahltransistor 725A ist zwischen der Sourceelektrode des Verstärkungstransistor 724A und der vertikalen Signalleitung 29A verbunden. In einem Fall, indem das Auswahlsignal SEL, das an die Gateelektrode anzulegen ist, im aktiven Zustand ist, befindet sich der Auswahltransistor 725A im Leitungszustand, und gibt ein Pixelsignal, das von dem Verstärkungstransistor 724A ausgegeben wird, an die vertikale Signalleitung 29A aus.
  • Der Auswahltransistor 725B ist zwischen der Sourceelektrode des Verstärkungstransistors 724B und der vertikalen Signalleitung 29B verbunden. In einem Fall, indem das Auswahlsignal SEL, das an die Gateelektrode anzulegen ist, im aktiven Zustand ist, befindet sich der Auswahltransistor 725B im Leitungszustand, und gibt ein Pixelsignal, das von dem Verstärkungstransistor 724B ausgegeben wird, an die vertikale Signalleitung 29B aus.
  • Die Transfertransistoren 721A und 721B, die Rücksetztransistoren 723A und 723B, die Verstärkungstransistoren 724A und 724B und die Auswahltransistoren 725A und 725B des Pixels 51 werden zum Beispiel durch die vertikale Ansteuereinheit 22 gesteuert.
  • <Andere Ersatzschaltungs-Ausgestaltungsbeispiele des Pixels>
  • 32 zeigt eine andere Ersatzschaltung des Pixels 51.
  • In 32 werden dieselben Bezugszeichen auf Abschnitte, die jenen in 31 entsprechen, angewendet und die Beschreibung davon wird entsprechend ausgelassen.
  • Die Ersatzschaltung in 32 entspricht der Ersatzschaltung in 31, und zusätzliche Schaltung 727, und ein Schalttransistor 728, der die Verbindung davon steuert, sind beiden Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 hinzugefügt.
  • Insbesondere ist die zusätzliche Kapazität 727A zwischen dem Transfertransistor 721A und der FD 722A über einen Schalttransistor 728A verbunden, und die zusätzliche Kapazität 727B ist zwischen dem Transfertransistor 721B und der FD 722B über einen Schalttransistor 728B verbunden.
  • In einem Fall, in dem ein Ansteuersignal FDG, das an die Gateelektrode anzulegen ist, im aktiven Zustand ist, befindet sich der Schalttransistor 728A im Leitungszustand und verbindet daher die zusätzliche Kapazität 727A mit der FD 722A. In einem Fall, in dem das Ansteuersignal FDG, das an die Gateelektrode anzulegen ist, im aktiven Zustand ist, befindet sich der Schalttransistor 728B im Leitungszustand und verbindet daher die zusätzliche Kapazität 727B mit der FD 722B.
  • Zum Beispiel versetzt bei einer hohen Beleuchtungsstärke mit einer großen Menge einfallenden Lichts die vertikale Ansteuereinheit 22 die Schalttransistoren 728A und 728B in den aktiven Zustand und verbindet die FD 722A und die zusätzliche Kapazität 727A miteinander und verbindet die FD 722B und die zusätzliche Kapazität 727B miteinander. Bei dieser Anordnung können mehr Ladungen bei einer hohen Beleuchtungsstärke akkumuliert werden.
  • Bei einer niedrigen Beleuchtungsstärke mit einer kleinen Menge einfallenden Lichts versetzt andererseits die vertikale Ansteuereinheit 22 die Schalttransistoren 728A und 728B in einen inaktiven Zustand und trennt die zusätzlichen Kapazitäten 727A und 727B jeweils von den FDs 722A bzw. 722B.
  • Die zusätzliche Kapazität 727 kann wie bei der Ersatzschaltung in 31 weggelassen werden, aber die zusätzliche Kapazität 727 wird bereitgestellt und wird entsprechend der Menge an einfallendem Licht unterschiedlich verwendet, und daher ist es möglich, einen hohen dynamischen Bereich sicherzustellen.
  • <Anordnungsbeispiel der Spannungsversorgungsleitung>
  • Als nächstes wird die Anordnung der Spannungsversorgungsleitung zum Anlegen der vorgegebenen Spannung MIX0 oder MIX1 an die P+-Halbleitergebiete 73-1 und 73-2, die die Spannungsanlegeeinheit der Signalextraktionseinheit 65 jedes der Pixel 51 darstellen, unter Bezugnahme auf 33 bis 35 beschrieben.
  • Außerdem wird in 33 und 34 eine in 9 dargestellte kreisförmige Ausgestaltung als die Ausgestaltung der Signalextraktionseinheit 65 jedes der Pixel 51 angewendet und beschrieben, es ist jedoch offensichtlich, dass andere Ausgestaltungen verwendet werden können.
  • A von 33 ist eine Draufsicht, die ein erstes Anordnungsbeispiel der Spannungsversorgungsleitung zeigt.
  • Im ersten Anordnungsbeispiel wird eine Spannungsversorgungsleitung 741-1 oder 741-2 entlang der vertikalen Richtung, (auf der Grenze) zwischen zwei in horizontaler Richtung benachbarten Pixeln, in Bezug auf eine Vielzahl von Pixeln 51, die zweidimensional zur Form einer Matrix angeordnet sind, verdrahtet.
  • Die Spannungsversorgungsleitung 741-1 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-1 der Signalextraktionseinheit 65-1 verbunden, die eine der zwei Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel 51 darstellt. Die Spannungsversorgungsleitung 741-2 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 verbunden, die die andere der zwei Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel 51 darstellt.
  • Im ersten Anordnungsbeispiel sind zwei Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 in Bezug auf zwei Spalten von Pixeln angeordnet, und daher ist im Pixelarrayabschnitt 21 die Anzahl von Spannungsversorgungsleitungen 741, die anzuordnen sind, ungefähr mit der Anzahl von Spalten der Pixel 51 identisch.
  • B von 33 ist eine Draufsicht, die ein zweites Anordnungsbeispiel der Spannungsversorgungsleitung zeigt.
  • Im zweiten Anordnungsbeispiel sind zwei Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 entlang der vertikalen Richtung in Bezug auf eine Pixelspalte einer Vielzahl von Pixeln 51, die zweidimensional in der Form einer Matrix angeordnet sind, verdrahtet.
  • Die Spannungsversorgungsleitung 741-1 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-1 der Signalextraktionseinheit 65-1 verbunden, die eine der zwei Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel 51 darstellt. Die Spannungsversorgungsleitung 741-2 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 verbunden, die die andere der zwei Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel 51 darstellt.
  • Im zweiten Anordnungsbeispiel sind zwei Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 in Bezug auf eine Pixelspalte verdrahtet, und daher sind vier Spannungsversorgungsleitungen 741 in Bezug auf zwei Spalten von Pixeln angeordnet. Im Pixelarrayabschnitt 21 ist die Anzahl von anzuordnenden Spannungsversorgungsleitungen 741 ungefähr dem Doppelten der Anzahl von Spalten der Pixel 51 gleich.
  • Beide der Anordnungsbeispiele von A und B von 33 stellen die periodische Anordnung dar, in der eine Ausgestaltung des Verbindens der Spannungsversorgungsleitung 741-1 mit dem P+-Halbleitergebiet 73-1 der Signalextraktionseinheit 65-1, und des Verbindens der Spannungsversorgungsleitung 741-2 mit dem P+-Halbleitergebiet 73-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 in Bezug auf die in vertikaler Richtung angeordneten Pixel periodisch wiederholt wird.
  • Im ersten Anordnungsbeispiel von A von 33 ist es möglich, die Anzahl von Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2, die in Bezug auf den Pixelarrayabschnitt 21 verdrahtet werden müssen, zu verringern.
  • Im zweiten Anordnungsbeispiel von B von 33 nimmt die Anzahl der zu verdrahtenden Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 im Vergleich zum ersten Anordnungsbeispiel zu, jedoch die Anzahl der Signalextraktionseinheiten 65, die mit einer Spannungsversorgungsleitung 741 zu verbinden sind, wird 1/2, und somit ist es möglich, die Last der Verdrahtung zu reduzieren, und das zweite Anordnungsbeispiel ist bei einer Hochgeschwindigkeitsansteuerung oder wenn die Gesamtzahl von Pixeln des Pixelarrayabschnitts 21 groß ist, wirksam.
  • A von 34 ist eine Draufsicht, die ein drittes Anordnungsbeispiel der Spannungsversorgungsleitung zeigt.
  • Das dritte Anordnungsbeispiel ist ein Beispiel, in dem zwei Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 in Bezug auf zwei Spalten von Pixeln angeordnet sind, wie bei dem ersten Anordnungsbeispiel von A von 33.
  • Das dritte Anordnungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Anordnungsbeispiel von A von 33 darin, dass Verbindungsziele der Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 in zwei Pixeln, die in vertikaler Richtung angeordnet sind, anders sind.
  • Insbesondere ist zum Beispiel in einem bestimmten Pixel 51 die Spannungsversorgungsleitung 741-1 mit dem P+-Halbleitergebiet 73-1 der Signalextraktionseinheit 65-1 verbunden, und die Spannungsversorgungsleitung 741-2 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 verbunden, und in den Pixeln 51 ist, über und unter dem bestimmten Pixel 51, die Spannungsversorgungsleistung 741-1 mit dem P+-Halbleitergebiet 73-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 verbunden, und die Spannungsversorgungsleitung 741-2 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-1 der Signalextraktionseinheit 65-1 verbunden.
  • B von 34 ist eine Draufsicht, die ein viertes Anordnungsbeispiel der Spannungsversorgungsleitung zeigt.
  • Das vierte Anordnungsbeispiel ist ein Beispiel, in dem zwei Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 in Bezug auf zwei Spalten von Pixeln angeordnet sind, wie bei dem zweiten Anordnungsbeispiel von B von 33.
  • Das vierte Anordnungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Anordnungsbeispiel von B von 33 darin, dass die Verbindungsziele der Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 in zwei Pixeln, die in vertikaler Richtung angeordnet sind, anders sind.
  • Insbesondere ist zum Beispiel in einem bestimmten Pixel 51 die Spannungsversorgungsleitung 741-1 mit dem P+-Halbleitergebiet 73-1 der Signalextraktionseinheit 65-1 verbunden, und die Spannungsversorgungsleitung 741-2 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 verbunden, und in den Pixeln 51 ist, über und unter dem bestimmten Pixel 51, die Spannungsversorgungsleistung 741-1 mit dem P+-Halbleitergebiet 73-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 verbunden, und die Spannungsversorgungsleitung 741-2 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-1 der Signalextraktionseinheit 65-1 verbunden.
  • Im dritten Anordnungsbeispiel von A von 34 ist es möglich, die Anzahl von Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2, die in Bezug auf den Pixelarrayabschnitt 21 verdrahtet werden müssen, zu verringern.
  • Im vierten Anordnungsbeispiel von B von 34 nimmt die Anzahl der zu verdrahtenden Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 im Vergleich zum dritten Anordnungsbeispiel zu, jedoch wird die Anzahl der Signalextraktionseinheiten 65, die mit einer Spannungsversorgungsleitung 741 zu verbinden sind, 1/2, und somit ist es möglich, die Last der Verdrahtung zu reduzieren, und das vierte Anordnungsbeispiel ist bei einer Hochgeschwindigkeitsansteuerung oder wenn die Gesamtzahl von Pixeln des Pixelarrayabschnitts 21 groß ist, wirksam.
  • Beide der Anordnungsbeispiele von A und B von 34 stellen die Spiegelanordnung dar, bei der die Verbindungsziele von zwei Pixeln, die nach oben und unten (in vertikaler Richtung) benachbart sind, spiegelverkehrt sind.
  • Wie in A von 35 dargestellt, sind in der periodischen Anordnung Spannungen, die an zwei benachbarte Signalextraktionseinheiten 65 anzulegen sind, wobei eine Pixelgrenze dazwischen liegt, verschiedene Spannungen, und daher tritt ein Ladungsaustausch zwischen benachbarten Pixeln auf. Aus diesem Grund ist bei der periodischen Anordnung eine Transfereffizienz der Ladung ausgezeichneter als bei der Spiegelanordnung, aber die Farbmischungscharakteristiken der benachbarten Pixel sind bei der periodischen Anordnung schlechter als bei der Spiegelanordnung.
  • Andererseits sind, wie in B von 35 dargestellt, die Spannungen in der Spiegelanordnung, die an zwei benachbarte Signalextraktionseinheiten 65 anzulegen sind, wobei eine Pixelgrenze dazwischen liegt, die gleichen Spannungen, und daher wird ein Ladungsaustausch zwischen benachbarten Pixeln unterdrückt. Aus diesem Grund ist bei der Spiegelanordnung die Transfereffizienz der Ladung schlechter als bei der periodischen Anordnung, aber die Farbmischungscharakteristiken der benachbarten Pixel sind bei der Spiegelanordnung besser als bei der periodischen Anordnung.
  • <Schnittausgestaltung einer Vielzahl von Pixeln der vierzehnten Ausführungsform>
  • In einer Schnittausgestaltung des in 2 dargestellten Pixels oder dergleichen ist eines von dem N+-Halbleitergebiet 71-1 und dem N--Halbleitergebiet 72-1, die das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das P--Halbleitergebiet 74-1 umgeben, um das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das P--Halbleitergebiet 74-1 nicht dargestellt. Außerdem ist die mehrlagige Verdrahtungsschicht, die auf der Fläche des Substrats 61, auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet wird, nicht dargestellt.
  • Daher sind nachstehend in mehreren vorstehend beschriebenen Ausführungsformen Schnittansichten einer Vielzahl von benachbarten Pixeln dargestellt, bei denen das N+-Halbleitergebiet 71-1 und das N--Halbleitergebiet 72-1 um das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das P--Halbleitergebiet 74-1, oder die mehrlagige Verdrahtungsschicht nicht ausgelassen sind.
  • Zuerst zeigen 36 und 37 Schnittansichten einer Vielzahl von Pixeln der vierzehnten Ausführungsform, die in 28 dargestellt ist.
  • Die in 28 dargestellte vierzehnte Ausführungsform ist die Ausgestaltung des Pixels, das das Reflexionselement 631, das eine große Fläche aufweist, auf einer Seite, die der Einfallsfläche des Substrats 61 gegenüberliegt, umfasst.
  • 36 entspricht der Schnittansicht der Linie B-B' in 11, und 37 entspricht der Schnittansicht der Linie A-A' in 11. Außerdem kann die Schnittansicht der Linie C-C' in 17 wie in 36 dargestellt sein.
  • Wie in 36 dargestellt, wird in jedem der Pixel 51 der Oxidfilm 64 im mittleren Abschnitt ausgebildet, und die Signalextraktionseinheit 65-1 und die Signalextraktionseinheit 65-2 werden jeweils auf beiden Seiten des Oxidfilms 64 ausgebildet.
  • Bei der Signalextraktionseinheit 65-1 werden das N+-Halbleitergebiet 71-1 und das N--Halbleitergebiet 72-1 derart um das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das P--Halbleitergebiet 74-1 ausgebildet, dass sie das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das P--Halbleitergebiet 74-1 umgeben. Das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das N+-Halbleitergebiet 71-1 stehen mit einer mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 in Kontakt. Das P--Halbleitergebiet 74-1 wird auf einer oberen Seite des P+-Halbleitergebiets 73-1 (auf der Seite der On-Chip-Linse 62) ausgebildet, um das P+-Halbleitergebiet73-1 abzudecken, dasN--Halbleitergebiet 72-1 wird auf einer oberen Seite des N+-Halbleitergebiets 71-1 (auf der Seite der On-Chip-Linse 62) ausgebildet, um das N+-Halbleitergebiet 71-1 abzudecken. Mit anderen Worten werden das P+-Halbleitergebiet 73-1 und das N+-Halbleitergebiet 71-1 auf der Seite der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 im Substrat 61 angeordnet, und das N--Halbleitergebiet 72-1 und das P--Halbleitergebiet 74-1 werden auf der Seite der On-Chip-Linse 62 im Substrat 61 angeordnet. Außerdem wird ein Trennabschnitt 75-1 zum Trennen des N+-Halbleitergebiets 71-1 vom P+-Halbleitergebiet 73-1 zwischen dem N+-Halbleitergebiet 71-1 und dem P+-Halbleitergebiet 73-1 durch einen Oxidfilm oder dergleichen ausgebildet.
  • Bei der Signalextraktionseinheit 65-2 werden das N+-Halbleitergebiet 71-2 und das N--Halbleitergebiet 72-2 derart um das P+-Halbleitergebiet 73-2 und das P--Halbleitergebiet 74-2 ausgebildet, dass sie das P+-Halbleitergebiet 73-2 und das P--Halbleitergebiet 74-2 umgeben. Das P+-Halbleitergebiet 73-2 und das N+-Halbleitergebiet 71-2 stehen mit der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 in Kontakt. Das P--Halbleitergebiet 74-2 wird auf einer oberen Seite des P+-Halbleitergebiets 73-2 (auf der Seite der On-Chip-Linse 62) ausgebildet, um das P+-Halbleitergebiet73-2 abzudecken, dasN--Halbleitergebiet 72-2 wird auf einer oberen Seite des N+-Halbleitergebiets 71-2 (auf der Seite der On-Chip-Linse 62) ausgebildet, um das N+-Halbleitergebiet 71-2 abzudecken. Mit anderen Worten werden das P+-Halbleitergebiet 73-2 und das N+-Halbleitergebiet 71-2 auf der Seite der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 im Substrat 61 angeordnet, und das N--Halbleitergebiet 72-2 und das P--Halbleitergebiet 74-2 werden auf der Seite der On-Chip-Linse 62 im Substrat 61 angeordnet. Außerdem wird der Trennabschnitt 75-2 zum Trennen des N+-Halbleitergebiets 71-2 vom P+-Halbleitergebiet 73-2 zwischen dem N+-Halbleitergebiet 71-2 und dem P+-Halbleitergebiet 73-2 durch einen Oxidfilm oder dergleichen ausgebildet.
  • Der Oxidfilm 64 wird auch zwischen dem N+-Halbleitergebiet 71-1 der Signalextraktionseinheit 65-1 eines vorgegebenen Pixels 51 und dem N+-Halbleitergebiet 71-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 des Pixels 51, das zum vorgegebenen Pixel 51 benachbart ist, das heißt einem Grenzgebiet zwischen den benachbarten Pixeln 51 ausgebildet.
  • Ein Film, der ein positive feste Ladung aufweist, wird laminiert, und daher wird das P+-Halbleitergebiet 601, das die gesamte Lichteinfallsfläche abdeckt, auf einer Grenzfläche auf der Lichteinfallsflächenseite des Substrats 61 (auf einer oberen Fläche in 36 und 37) ausgebildet.
  • Wie in 36 dargestellt, wird in einem Fall, in dem die On-Chip-Linse 62, die auf der Lichteinfallsflächenseite des Substrats 61 in jedem der Pixel ausgebildet ist, in einen Ebnungsabschnitt 821, dessen Dicke in dem gesamten Bereich des Pixels gleichmäßig ausgeglichen ist, und einen Kurvenabschnitt 822, dessen Dicke gemäß einer Position in dem Pixel verschieden ist, in Höhenrichtung unterteilt ist, die Dicke des Ebnungsabschnitts 821 derart ausgebildet, dass sie kleiner ist als die Dicke des Kurvenabschnitts 822. Wenn die Dicke des Ebnungsabschnitts 821 dünner wird, wird schräg einfallendes Licht leicht auf der Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit 63 reflektiert, und daher wird die Dicke des Ebnungsabschnitts 821 dünn ausgebildet, und daher ist es auch möglich, das schräg einfallende Licht in das Substrat 61 aufzunehmen. Außerdem ist es, wenn die Dicke des Kurvenabschnitts 822 dicker wird, möglich, das einfallende Licht in der Pixelmitte zu sammeln.
  • Die mehrlagige Verdrahtungsschicht 811 wird auf der Fläche des Substrats 61, auf einer Seite, die der Lichteinfallsflächenseite, auf der On-Chip-Linse 62 ausgebildet ist, gegenüberliegt, in jedem der Pixel ausgebildet. Mit anderen Worten wird das Substrat 61, das eine Halbleiterschicht darstellt, zwischen der On-Chip-Linse 62 und der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 angeordnet. Die mehrlagige Verdrahtungsschicht 811 umfasst fünf Schichten aus Metallfilmen M1 bis M5, und einen isolierenden Zwischenfilm 812 dazwischen. Außerdem befindet sich in 36 in fünf Schichten von Metallfilmen M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 der Metallfilm M5 auf der äußersten Seite an einer Position, die nicht zu sehen ist, und daher ist es nicht dargestellt, aber es ist in 37 gezeigt, die eine Schnittansicht in einer Richtung darstellt, die von jener der Schnittansicht von 36 verschieden ist.
  • Wie in 37 dargestellt, wird ein Pixeltransistor Tr in einem Pixelgrenzbereich eines Grenzflächenabschnitts der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 in Bezug auf das Substrat 61 ausgebildet. Der Pixeltransistor Tr in ein beliebiger von dem Transfertransistor 721, dem Rücksetztransistor 723, dem Verstärkungstransistor 724 und dem Auswahltransistor 725, die in 31 und 32 dargestellt sind.
  • In fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 umfasst der Metallfilm M1, der dem Substrat 61 am nächsten liegt, eine Versorgungsleitung 813 zum Liefern einer Versorgungsspannung, eine Spannungsanlegeverdrahtung 814 zum Liefern einer vorgegebenen Spannung an das P+-Halbleitergebiet 73-1 oder 73-2, und ein Reflexionselement 815, das ein Element ist, das das einfallende Licht reflektiert. Im Metallfilm M1 in 36 sind Verdrahtungen, die von der Versorgungsleitung 813 und der Spannungsanlegeverdrahtung 814 verschieden sind, als das Reflexionselement 815 dargestellt, um jedoch zu verhindern, dass die Zeichnungen kompliziert werden, wurden einige Bezugszeichen weggelassen. Das Reflexionselement 815 ist eine Dummy-Verdrahtung, die bereitgestellt wird, um das einfallende Licht zu reflektieren, und entspricht dem in 28 dargestellten Reflexionselement 631. In einer Draufsicht ist das Reflexionselement 815 auf einer unteren Seite der N+-Halbleitergebiete 71-1 und 71-2 angeordnet, so dass es die N+-Halbleitergebiete 71-1 und 71-2, die die Ladungsdetektionseinheit darstellen, überlappt. Außerdem wird im Metallfilm M1 die Ladung, die im N+-Halbleitergebiet 71 akkumuliert wird, an die FD 722 transferiert, und daher wird eine Ladungsextraktionsverdrahtung (in 36 nicht dargestellt), die das N+-Halbleitergebiet 71 und den Transfertransistor 721 miteinander verbindet, ebenfalls ausgebildet.
  • Außerdem werden in diesem Beispiel das Reflexionselement 815 (das Reflexionselement 631) und die Ladungsextraktionsverdrahtung auf derselben Schicht des Metallfilms M1 angeordnet, sind aber nicht notwendigerweise derart beschränkt, dass sie auf derselben Schicht angeordnet werden.
  • Im Metallfilm M2 der zweiten Schicht von der Seite des Substrats 61 werden zum Beispiel eine Spannungsanlegeverdrahtung 816, die mit der Spannungsanlegeverdrahtung 814 des Metallfilms M1 verbunden ist, eine Steuerleitung 817, die ein Ansteuersignal TRG, ein Ansteuersignal RST, ein AuswahlsignalSEL, ein Ansteuersignal FDG und dergleichen überträgt, eine Masseleitung und dergleichen ausgebildet. Außerdem wird im Metallfilm M2 die FD 722B oder die zusätzliche Kapazität 727A ausgebildet.
  • Im Metallfilm M3 der dritten Schicht von der Seite des Substrats 61 wird zum Beispiel die vertikale Signalleitung 29, eine Abschirmverdrahtung oder dergleichen ausgebildet.
  • Im Metallfilms M4 und M5 der vierten Schicht und der fünften Schicht von der Seite des Substrats 61 werden zum Beispiel Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 ( 33 und 34) zum Liefern der vorgegebenen Spannung MIX0 oder MIX1 an die P+-Halbleitergebiete 73-1 und 73-2, die die Spannungsanlegeeinheit der Signalextraktionseinheit 65 darstellen, ausgebildet.
  • Außerdem wird eine ebene Anordnung von fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 unter Bezugnahme auf 42 und 43 später beschrieben.
  • <Schnittausgestaltung einer Vielzahl von Pixeln der neunten Ausführungsform>
  • 38 ist eine Schnittansicht, die die Pixelstruktur der in 22 dargestellten neunten Ausführungsform in Bezug auf eine Vielzahl von Pixeln darstellt, bei der das N+-Halbleitergebiet 71-1 und das N--Halbleitergebiet 72-1 oder die mehrlagige Verdrahtungsschicht nicht weggelassen sind.
  • Die in 22 dargestellte neunte Ausführungsform ist die Ausgestaltung des Pixels, die das Trenngebiet 441 auf der Pixelgrenze im Substrat 61 umfasst, in dem die längliche Nut (Graben) von der Seite der Rückfläche (der Einfallsfläche) des Substrats 61 bis zu einer vorgegebenen Tiefe ausgebildet ist, und der Lichtabschirmfilm wird die Nut eingebettet.
  • Die andere Ausgestaltung, die die Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2, fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 und dergleichen umfasst, ist der in 36 dargestellten Ausgestaltung ähnlich.
  • <Schnittausgestaltung einer Vielzahl von Pixeln des Modifikationsbeispiels 1 der neunten Ausführungsform>
  • 39 ist eine Schnittansicht, die die Pixelstruktur des Modifikationsbeispiels 1 der in 23 dargestellten neunten Ausführungsform in Bezug auf eine Vielzahl von Pixeln darstellt, bei der das N+-Halbleitergebiet 71-1 und das N--Halbleitergebiet 72-1 oder die mehrlagige Verdrahtungsschicht nicht weggelassen sind.
  • Das Modifikationsbeispiel 1 der in 23 dargestellten neunten Ausführungsform ist die Ausgestaltung des Pixels, die das Trenngebiet 471, das durch das gesamte Substrat 61 durchdringt, auf der Pixelgrenze im Substrat 61 umfasst.
  • Die andere Ausgestaltung, die die Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2, fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 und dergleichen umfasst, ist der in 36 dargestellten Ausgestaltung ähnlich.
  • <Schnittausgestaltung einer Vielzahl von Pixeln der fünfzehnten Ausführungsform>
  • 40 ist eine Schnittansicht, die die Pixelstruktur der in 29 dargestellten fünfzehnten Ausführungsform in Bezug auf eine Vielzahl von Pixeln darstellt, bei der das N+-Halbleitergebiet 71-1 und das N--Halbleitergebiet 72-1 oder die mehrlagige Verdrahtungsschicht nicht weggelassen sind.
  • Die in 29 dargestellte fünfzehnte Ausführungsform stellt eine Ausgestaltung dar, die das P-Wannengebiet 671 im mittleren Abschnitt auf der Fläche des Substrats 61, auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, das heißt in den Zeichnungen auf einer Innenseite einer Fläche, auf einer unteren Seite, umfasst. Außerdem wird der Trennabschnitt 672-1 zwischen dem P-Wannengebiet 671 und dem N+-Halbleitergebiet 71-1 durch einen Oxidfilm oder dergleichen ausgebildet. Gleichermaßen wird der Trennabschnitt 672-2 zwischen dem P-Wannengebiet 671 und dem N+-Halbleitergebiet 71-2 durch einen Oxidfilm oder dergleichen ausgebildet. Das P-Wannengebiet 671 wird auch auf der Pixelgrenze der Fläche des Substrats 61, auf einer unteren Seite ausgebildet.
  • Die andere Ausgestaltung, die die Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2, fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 und dergleichen umfasst, ist der in 36 dargestellten Ausgestaltung ähnlich.
  • <Schnittausgestaltung einer Vielzahl von Pixeln der zehnten Ausführungsform>
  • 41 ist eine Schnittansicht, die die Pixelstruktur der in 24 dargestellten zehnten Ausführungsform in Bezug auf eine Vielzahl von Pixeln darstellt, bei der das N+-Halbleitergebiet 71-1 und das N--Halbleitergebiet 72-1 oder die mehrlagige Verdrahtungsschicht nicht weggelassen sind.
  • Die in 24 dargestellte zehnte Ausführungsform stellt die Ausgestaltung des Pixels dar, in der das Substrat 501, das eine große Substratdicke aufweist, anstelle des Substrats 61 bereitgestellt wird.
  • Die andere Ausgestaltung, die die Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2, fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 und dergleichen umfasst, ist der in 36 dargestellten Ausgestaltung ähnlich.
  • <Beispiel einer ebenen Anordnung von fünf Schichten von Metallfilmen M1 bis M5>
  • Als Nächstes wird ein Beispiel einer ebenen Anordnung von fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811, die in 36 bis 41 gezeigt ist, unter Bezugnahme auf 42 und 43 beschrieben.
  • A von 42 zeigt ein Beispiel einer ebenen Anordnung des Metallfilms M1, das die erste Schicht in fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 darstellt.
  • B von 42 zeigt ein Beispiel einer ebenen Anordnung des Metallfilms M2, das die zweite Schicht in fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 darstellt.
  • C von 42 zeigt ein Beispiel einer ebenen Anordnung des Metallfilms M3, das die dritte Schicht in fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 darstellt.
  • A von 43 zeigt ein Beispiel einer ebenen Anordnung des Metallfilms M4, das die vierte Schicht in fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 darstellt.
  • B in 43 zeigt ein Beispiel einer ebenen Anordnung des Metallfilms M5, das die fünfte Schicht in fünf Schichten der Metallfilme M1 bis M5 der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 darstellt.
  • Außerdem sind in A bis C von 42 und A und B von 43 das Gebiet des Pixels 51 und das Gebiet der Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2, die eine in 11 dargestellte achteckige Form aufweisen, mit einer gestrichelten Linie veranschaulicht.
  • In A bis C von 42 und A und B von 43 ist die vertikale Richtung in den Zeichnungen die vertikale Richtung des Pixelarrayabschnitts 21, und die horizontale Richtung in den Zeichnungen ist die horizontale Richtung des Pixelarrayabschnitts 21.
  • Wie in A von 42 dargestellt, wird das Reflexionselement 631, das das Infrarotlicht reflektiert, im Metallfilm M1, das heißt der ersten Schicht der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 ausgebildet. Im Gebiet des Pixels 51 werden zwei Stücke von Reflexionselementen 631 in Bezug auf jede der Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 ausgebildet, und zwei Stücke von Reflexionselementen 631 der Signalextraktionseinheit 65-1, und zwei Stücke von Reflexionselementen 631 der Signalextraktionseinheit 65-1 werden symmetrisch in Bezug auf die vertikale Richtung ausgebildet.
  • Außerdem wird ein Pixeltransistor-Verdrahtungsgebiet 831 zwischen den Reflexionselementen 631 der benachbarten Pixel 51, in horizontaler Richtung, angeordnet.Verdrahtungen zum Verbinden zwischen den Pixeltransistoren Tr des Transfertransistors 721, des Rücksetztransistors 723, des Verstärkungstransistors 724 oder des Auswahltransistors 725 werden im Pixeltransistor-Verdrahtungsgebiet 831 ausgebildet. Die Verdrahtung für den Pixeltransistor Tr wird auch symmetrisch in Bezug auf die vertikale Richtung auf der Basis der Zwischenlinie (nicht dargestellt) der zwei Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 ausgebildet.
  • Außerdem werden Verdrahtungen, wie z.B. eine Masseleitung 832, eine Versorgungsleitung 833 und eine Masseleitung 834 zwischen den Reflexionselementen 631 der in vertikaler Richtung benachbarten Pixel 51 ausgebildet. Die Verdrahtungen werden auch symmetrisch in Bezug auf die vertikale Richtung auf der Basis der Zwischenlinie der zwei Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 ausgebildet.
  • Daher wird der Metallfilm M1 der ersten Schicht im Gebiet auf der Seite der Signalextraktionseinheit 65-1 und im Gebiet auf der Seite der Signalextraktionseinheit 65-2 im Pixel angeordnet, und daher wird eine Verdrahtungslast gleichmäßig durch die Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 angepasst. Bei dieser Anordnung wird eine Ansteuerschwankung in den Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 reduziert.
  • Im Metallfilm M1 der ersten Schicht wird das Reflexionselement 631, das eine große Fläche aufweist, auf einer unteren Seiter der auf dem Substrat 61 ausgebildeten Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 ausgebildet, und daher kann das Infrarotlicht, das auf das Substrat 61 durch die On-Chip-Linse 62 einfällt und durch das Substrat 61 transmittiert wird, ohne dass es der photoelektrischen Umwandlung im Substrat 61 unterzogen wird, erneut auf das Substrat 61 einfallen, indem es auf dem Reflexionselement 631 reflektiert wird. Bei dieser Anordnung steigt die Menge von Infrarotlicht, das der photoelektrischen Umwandlung im Substrat 61 unterzogen wird, und daher kann die Quanteneffizienz (QE), das heißt, die Empfindlichkeit des Pixels 51, in Bezug auf das Infrarotlicht verbessert werden.
  • Wie in B von 42 dargestellt, wird im Metallfilm M2, der die zweite Schicht der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 darstellt, ein Steuerleitungsgebiet 851, in dem Steuerleitungen 841 bis 844, die ein vorgegebenes Signal in horizontaler Richtung übertragen, und dergleichen ausgebildet sind, an einer Position zwischen den Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 angeordnet. Die Steuerleitungen 841 bis 844 sind zum Beispiel eine Leitung, die das Ansteuersignal TRG, das Ansteuersignal RST, das Auswahlsignal SEL oder das Ansteuersignal FDG übertragen.
  • Im Metallfilm M2 der zweiten Schicht wird das Steuerleitungsgebiet 851 im Grenzbereich der benachbarten Pixel 51 angeordnet, und eine Beeinflussung in Bezug auf jede der Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 wird gleichmäßig, und daher kann eine Ansteuerschwankung in den Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 reduziert werden.
  • Außerdem wird ein Kapazitätsgebiet 852, in dem die FD 722B oder die zusätzliche Kapazität 727A ausgebildet ist, in einem vorgegebenen Gebiet ausgebildet, das von dem Steuerleitungsgebiet 851 verschieden ist. Im Kapazitätsgebiet 852 wird sie Struktur des Metallfilms M2 zu einer Form eines Kammzahns ausgebildet, und auf diese Weise wird die FD 722B oder die zusätzliche Kapazität 727A ausgelegt.
  • Die FD 722B oder die zusätzliche Kapazität 727A wird auf dem Metallfilm M2 angeordnet, der die zweite Schicht darstellt, und daher ist es möglich, die Struktur der FD 722B oder der zusätzlichen Kapazität 727A gemäß einer gewünschten Verdrahtungskapazität im Entwurf frei anzuordnen und eine Designfreiheit zu verbessern.
  • Wie in C von 42 dargestellt, wird im Metallfilm M3, der die dritte Schicht der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 darstellt, zumindest die vertikale Signalleitung 29, die das von jedem der Pixel 51 ausgegebene Pixelsignal an den Spaltenprozessor 23 überträgt, ausgebildet. Um eine Lesegeschwindigkeit des Pixelsignals zu verbessern, können drei oder mehr vertikale Signalleitungen 29 in Bezug auf eine Pixelspalte angeordnet werden. Außerdem kann eine Abschirmverdrahtung, die von der vertikalen Signalleitung 29 verschieden ist, angeordnet werden, die daher kann die Kopplungskapazität reduziert werden.
  • Im Metallfilm M4 der vierten Schicht und dem Metallfilm M5 der fünften Schicht der mehrlagigen Verdrahtungsschicht 811 werden die Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 zum Liefern der vorgegebenen Spannung MIXO oder MIX1 an die P+-Halbleitergebiete 73-1 und 73-2 der Signalextraktionseinheit 65 jedes der Pixel 51 ausgebildet.
  • Der Metallfilm M4 und der Metallfilm M5, dargestellt in A und B von 43, zeigen ein Beispiel im Fall der Anwendung der Spannungsversorgungsleitung 741 des ersten Anordnungsbeispiels, das in A von 33 dargestellt ist.
  • Die Spannungsversorgungsleitung 741-1 des Metallfilms M4 ist mit der Spannungsanlegeverdrahtung 814 (zum Beispiel 36) des Metallfilms M1 über die Metallfilme M3 und M2 verbunden, und die Spannungsanlegeverdrahtung 814 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-1 der Signalextraktionseinheit 65-1 des Pixels 51 verbunden. Gleichermaßen ist die Spannungsversorgungsleitung 741-2 des Metallfilms M4 mit der Spannungsanlegeverdrahtung 814 (zum Beispiel 36) des Metallfilms M1 über die Metallfilme M3 und M2 verbunden, und die Spannungsanlegeverdrahtung 814 ist mit dem P+-Halbleitergebiet 73-2 der Signalextraktionseinheit 65-2 des Pixels 51 verbunden.
  • Die Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 des Metallfilms M5 sind mit der Ansteuereinheit des peripheren Schaltungsabschnitt im Umfangs des Pixelarrayabschnitts 21 verbunden. Die Spannungsversorgungsleitung 741-1 des Metallfilms M4 und die Spannungsversorgungsleitung 741-1 des Metallfilms M5 sind an einer vorgegebenen Position, an der beide der Metallfilme in einem ebenen Gebiet vorhanden sind, über eine Durchkontaktierung (nicht dargestellt) oder dergleichen miteinander verbunden. Eine vorgegebene Spannung (die Spannung MIXO oder MIX1) von der Ansteuereinheit des peripheren Schaltungsabschnitt im Umfang des Pixelarrayabschnitts 21 wird an die Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 des Metallfilms M5 übertragen, an die Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 des Metallfilms M4 durch Übertragen geliefert, und an die Spannungsanlegeverdrahtung 814 des Metallfilms M1 von den Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 über die Metallfilme M3 und M2 geliefert.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann das Pixel 51 lediglich durch die vertikale Ansteuereinheit 22 angesteuert werden, und kann durch die horizontale Ansteuereinheit 24, oder eine Ansteuereinheit, die von der vertikalen Ansteuereinheit 22 und der horizontalen Ansteuereinheit 24, getrennt bereitgestellt ist, über eine in vertikaler Richtung verdrahtete Steuerleitung gesteuert werden.
  • Das Festkörperabbildungselement 11 ist als der CAPD-Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps ausgelegt, und daher können zumBeispiel, wie in A und B von 43 dargestellt, die Spannungsversorgungsleitungen 741-1 und 741-2 zum Anlegen der vorgegebenen Spannung MIXO oder MIX1 an die Signalextraktionseinheit 65 jedes der Pixel 51 zum Beispiel in vertikaler Richtung verdrahtet werden, und eine Verdrahtungsbreite und ein Layout einer Ansteuerverdrahtung können frei entworfen werden. Außerdem ist eine Verdrahtung, die für eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung oder eine Verdrahtung, die eine Lastreduzierung berücksichtigt, geeignet ist, ebenfalls möglich.
  • <Beispiel einer planen Anordnung des Pixeltransistors>
  • 44 ist eine Draufsicht, in der der Metallfilm M1 der in A von 42 dargestellten ersten Schicht, und eine Polysiliziumschicht der Gateelektrode oder dergleichen des Pixeltransistors Tr, der auf dem Metallfilm M1 ausgebildet ist, einander überlappen.
  • A von 44 ist eine Draufsicht, in der der Metallfilm M1 in C von 44 und die Polysiliziumschicht in B von 44 einander überlappen, B von 44 ist eine Draufsicht auf lediglich die Polysiliziumschicht, und C von 44 ist eine Draufsicht auf lediglich den Metallfilm M1. Die Draufsicht auf den Metallfilm M1 in C von 44 ist gleich wie die in A von 42 dargestellte Draufsicht, aber die Schraffierung ist ausgelassen.
  • Wie unter Bezugnahme auf A von 42 beschrieben, wird das Pixeltransistor-Verdrahtungsgebiet 831 zwischen den Reflexionselementen 631 jedes der Pixel ausgebildet.
  • Wie in B von 44 dargestellt, werden die Pixeltransistoren Tr, die jeder der Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 entsprechen, zum Beispiel im Pixeltransistor-Verdrahtungsgebiet 831 angeordnet.
  • In B von 44 werden die Gateelektroden der Rücksetztransistoren 723A und 723B, der Transfertransistoren 721A und 721B, der Schalttransistoren 728A und 728B, der Auswahltransistoren 725A und 725B und der Verstärkungstransistoren 724A und 724B von einer Seite in der Nähe der Zwischenlinie auf der Basis der Zwischenlinie (nicht dargestellt) der Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 ausgebildet.
  • Eine Verdrahtung, die zwischen den Pixeltransistoren Tr des Metallfilms M1 verbindet, dargestellt in C von 44, wird auch symmetrisch in Bezug auf die vertikale Richtung auf der Basis der Zwischenlinie (nicht dargestellt) der zwei Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 ausgebildet.
  • Daher wird eine Vielzahl von Pixeltransistoren Tr im Pixeltransistor-Verdrahtungsgebiet 831 im Gebiet auf der Seite der Signalextraktionseinheit 65-1 und dem Gebiet auf der Seite der Signalextraktionseinheit 65-2 symmetrisch angeordnet, und daher kann eine Ansteuerschwankung in den Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 reduziert werden.
  • <Modifikationsbeispiel des Reflexionselements 631>
  • Als Nächstes wird ein Modifikationsbeispiel des Reflexionselements 631, das auf dem Metallfilm M1 ausgebildet ist, unter Bezugnahme auf 45 und 46 beschrieben.
  • In dem vorstehend beschriebenen Beispiel, wie in A von 42 dargestellt, wird das Reflexionselement 631, das eine große Fläche aufweist, in einem Gebiet, das den Umfang der Signalextraktionseinheit 65 darstellt, im Pixel 51 angeordnet.
  • Dagegen kann zum Beispiel, wie in A von 45 dargestellt, das Reflexionselement 631 in einer gitterförmigen Struktur angeordnet werden. Daher wird das Reflexionselement 631 in der gitterförmigen Struktur ausgebildet, und daher kann eine Strukturanisotropie eliminiert werden, und XY-Anisotropie der Reflektierbarkeit kann reduziert werden. Mit anderen Worten wird das Reflexionselement 631 in der gitterförmigen Struktur ausgebildet, und daher kann die Reflexion des einfallenden Lichts auf einem vorgespannten Teilgebiet reduziert werden, und eine isotrope Reflexion kann leicht durchgeführt werden, und daher wird eine Entfernungsmessgenauigkeit verbessert.
  • Außerdem kann, wie in B von 45 dargestellt, das Reflexionselement 631 zum Beispiel in einer streifenförmigen Struktur angeordnet werden. Daher wird das Reflexionselement 631 in einer streifenförmigen Struktur ausgebildet, und daher kann die Struktur des Reflexionselements 631 auch als eine Verdrahtungskapazität verwendet werden, und daher ist es möglich, eine Ausgestaltung umzusetzen, in der ein dynamischer Bereich auf das Maximum erweitert ist.
  • Außerdem ist B von 45 ein Beispiel einer Streifenform in vertikaler Richtung, aber es kann eine Streifenform in horizontaler Richtung sein.
  • Außerdem kann, wie in C von 45 dargestellt, das Reflexionselement 631 zusätzlich lediglich in einem Pixelmittelgebiet, insbesondere lediglich zwischen zwei Signalextraktionseinheiten 65 angeordnet werden. Daher wird das Reflexionselement 631 in dem Pixelmittelgebiet ausgebildet, und wird nicht auf einem Pixelende ausgebildet, und daher ist es möglich, eine Komponente, die auf dem benachbarten Pixel in einem Fall reflektiert wird, in dem schräges Licht einfällt, zu unterdrücken und eine Ausgestaltung zu realisieren, die sich auf das Unterdrücken der Farbmischung konzentriert, während eine Empfindlichkeitsverbesserungswirkung des Reflexionselements 631 in Bezug auf das Pixelmittelgebiet erzielt wird.
  • Außerdem wird, wie in A von 46 dargestellt, ein Teil des Reflexionselements 631 zusätzlich in einer kammzahnförmigen Struktur angeordnet, und daher kann ein Teil des Metallfilms M1 der Verdrahtungskapazität der FD 722 oder der zusätzlichen Kapazität 727 zugewiesen werden. In A von 46 bildet eine Kammzahnform 861 bis 864, die durch einen mit einer durchgezogenen Linie gezeichneten Kreis umgeben ist, zumindest einen Teil der FD 722 oder der zusätzlichen Kapazität 727 aus. Die FD 722 oder die zusätzliche Kapazität 727 kann angeordnet werden, indem sie auf eine geeignete Weise zu dem Metallfilm M1 und dem Metallfilm M2 geordnet werden. Die Struktur des Metallfilms M1 kann im Reflexionselement 631 und der Kapazität der FD 722 oder der zusätzlichen Kapazität 727 mit ausgezeichneter Ausgeglichenheit angeordnet werden.
  • B von 46 zeigt die Struktur des Metallfilms M1 in einem Fall, in dem das Reflexionselement 631 nicht angeordnet ist. Um die Menge an Infrarotlicht, die der photoelektrischen Umwandlung im Substrat 61 unterzogen wird, zu erhöhen, und die Empfindlichkeit des Pixels 51 zu verbessern, wird bevorzugt, dass das Reflexionselement 631 angeordnet wird, aber es ist ebenfalls möglich, eine Ausgestaltung anzuwenden, in der das Reflexionselement 631 nicht angeordnet ist.
  • <Substratausgestaltungsbeispiel des Festkörperabbildungselements>
  • Im Festkörperabbildungselement 11 in 1 kann eine beliebige Substratausgestaltung von A bis C von 47 angewendet werden.
  • A von 47 zeigt ein Beispiel, in dem das Festkörperabbildungselement 11 ein Stück eines Halbleitersubstrats 911 und ein Trägersubstrat 912 unter dem Halbleitersubstrat 911 umfasst.
  • In diesem Fall werden ein Pixelarraygebiet 951, das dem vorstehend beschriebenen Pixelarrayabschnitt 21 entspricht, eine Steuerschaltung 952, die jedes Pixel des Pixelarraygebiets 951 steuert, und eine Logikschaltung 953, die eine Signalverarbeitungsschaltung eines Pixelsignals umfasst, im Halbleitersubstrat 911 auf einer oberen Seite ausgebildet.
  • Die Steuerschaltung 952 umfasst die vertikale Ansteuereinheit 22, die horizontale Ansteuereinheit 24 oder dergleichen, die vorstehend beschrieben wurden. Die Logikschaltung 953 umfasst den Spaltenprozessor 23, der eine AD-Wandlungsverarbeitung eines Pixelsignals oder der gleichen durchführt, und den Signalprozessor 26, der eine Entfernungsberechnungsverarbeitung zum Berechnen einer Entfernung von einem Verhältnis von Pixel signalen, die in jeder von zwei oder mehr Signalextraktionseinheiten 65 im Pixel erzielt wurden, Kalibrierungsverarbeitung oder dergleichen durchführt.
  • Außerdem können, wie in B von 47 dargestellt, im Festkörperabbildungselement 11 ein erstes Halbleitersubstrat 921, auf dem das Pixelarraygebiet 951 und die Steuerschaltung 952 ausgebildet sind, und ein zweites Halbleitersubstrat 922, auf dem die Logikschaltung 953 ausgebildet ist, laminiert werden. Außerdem werden das erste Halbleitersubstrat 921 und das zweite Halbleitersubstrat 922 zum Beispiel über eine Durchkontaktierung oder ein Metallische Verbindung von Cu-Cu elektrisch miteinander verbunden.
  • Außerdem können, wie in C von 47 dargestellt, im Festkörperabbildungselement 11 ein erstes Halbleitersubstrat 931, auf dem lediglich das Pixelarraygebiet 951 ausgebildet wird, und ein zweites Halbleitersubstrat 932, auf dem eine Flächensteuerschaltung 954, die mit einer Steuerschaltung bereitgestellt ist, die jedes der Pixel steuert, und die Signalverarbeitungsschaltung, die das Pixelsignal verarbeitet, in einer Einheit oder einer Flächeneinheit einer Vielzahl von Pixeln ausgebildet ist, laminiert werden. Das erste Halbleitersubstrat 931 und das zweite Halbleitersubstrat 932 werden zum Beispiel über eine Durchkontaktierung oder ein Metallische Verbindung von Cu-Cu elektrisch miteinander verbunden.
  • Wie beim Festkörperabbildungselement 11 in C von 47 ist es gemäß der Ausgestaltung, in der die Steuerschaltung und die Signalverarbeitungsschaltung in einer Pixeleinheit oder einer Flächeneinheit bereitgestellt werden, möglich, ein optimales Ansteuerungstiming oder -Verstärkung in jeder Teilungssteuereinheit einzustellen und optimierte Entfernungsinformationen unabhängig von einer Entfernung oder einer Reflexionsrate zu erhalten . Außerdem ist es möglich, die Entfernungsinformation zu berechnen, indem lediglich ein Teil des Gebiets, und nicht das gesamte Pixelarraygebiet 951 angesteuert wird, und daher ist es auch möglich, die Leistungsaufnahme gemäß einem Betriebsmodus zu unterdrücken.
  • <Ausgestaltungsbeispiel des Entfernungsmessmoduls>
  • 48 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel eines Entfernungsmessmoduls zeigt, das Entfernungsinformation unter Verwendung des Festkörperabbildungselements 11 in 1 ausgibt.
  • Ein Entfernungsmessmodul 1000 umfasst eine Lichtemissionseinheit 1011, eine Lichtemissionssteuerung 1012 und eine Lichtempfangseinheit 1013.
  • Die Lichtemissionseinheit 1011 umfasst eine Lichtquelle, die Licht einer vorgegebenen Wellenlänge emittiert, emittiert Bestrahlungslicht, dessen Helligkeit periodisch schwankt, und bestrahlt ein Objekt mit dem Bestrahlungslicht. Zum Beispiel umfasst die Lichtemissionseinheit 1011 eine Leuchtdiode, die Infrarotlicht emittiert, dessen Wellenlänge in einem Bereich von 780 nmbis 1000 nm liegt, als einen Lichtquelle, und erzeugt das Bestrahlungslicht synchron mit einem Lichtemissionssteuersignal CLKp einer von der Lichtemissionssteuerung 1012 zu liefernden Rechteckwelle.
  • Außerdem ist das Lichtemissionssteuersignal CLKp nicht auf die rechteckige Welle beschränkt, solange es ein periodisches Signal ist. Zum Beispiel kann das Lichtemissionssteuersignal CLKp eine Sinuswelle sein.
  • Die Lichtemissionssteuerung 1012 liefert das Lichtemissionssteuersignal CLKp an die Lichtemissionseinheit 1011 und die Lichtempfangseinheit 1013 und steuert eine Bestrahlungszeit des Bestrahlungslichts. Die Frequenz des Lichtemissionssteuersignals CLKp beträgt zum Beispiel 20 Megahertz (MHz). Außerdem ist die Frequenz des Lichtemissionssteuersignals CLKp nicht auf 20 Megahertz (MHz) beschränkt und kann 5 Megahertz (MHz) oder dergleichen betragen.
  • Die Lichtempfangseinheit 1013 empfängt Reflexionslicht vom Objekt, berechnet die Entfernungsinformation für jedes Pixel gemäß einem Lichtempfangsergebnis, erzeugt ein Tiefenbild, das eine Entfernung zum Objekt durch einen Graustufenwert für jedes der Pixel repräsentiert, und gibt das Tiefenbild aus.
  • Das vorstehend beschriebene Festkörperabbildungselement 11 wird in der Lichtempfangseinheit 1013 verwendet, und das Festkörperabbildungselement 11 als die Lichtempfangseinheit 1013 berechnet zum Beispiel die Entfernungsinformation für jedes der Pixel aus einer Signalintensität, die durch die Ladungsdetektionseinheit (das N+-Halbleitergebiet 71) jeder der Signalextraktionseinheiten 65-1 und 65-2 jedes der Pixel 51 des Pixelarrayabschnitts 21 detektiert wird, auf der Grundlage des Lichtemissionssteuersignals CLKp.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann das Festkörperabbildungselement 11 in 1 als die Lichtempfangseinheit 1013 des Entfernungsmessmoduls 1000 eingebaut werden, die die Entfernungsinformation zu einem Gegenstand mithilfe des indirekten ToF-Verfahrens erlagt und ausgibt. Das Festkörperabbildungselement 11 jeder der vorstehendbeschriebenen Ausführungsformen, insbesondere ein Festkörperabbildungselement mit einer verbesserten Pixelintensität, wie der Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps, wird als die Lichtempfangseinheit 1013 des Entfernungsmessmoduls 1000 angewendet, und daher ist es möglich, Entfernungsmesscharakteristiken wie das Entfernungsmessmodul 1000 zu verbessern.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Technologie der CAPD-Sensor als ein Sensor des Rückflächenbestrahlungstyps ausgebildet, und daher ist es möglich, die Entfernungsmesscharakteristiken zu verbessern.
  • Außerdem ist es in der vorliegenden Technologie offensichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf eine geeignete Weise kombiniert werden können. Das heißt, es ist zum Beispiel möglich, die Anzahl von Signalextraktionseinheiten oder die Anordnungsposition der Signalextraktionseinheiten, die in dem Pixel bereitzustellen sind, auf eine geeignete Weise zu wählen, ob die Form oder eine gemeinsame Struktur der Signalextraktionseinheit, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der On-Chip-Linse, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Zwischenpixel-Lichtabschirmeinheit, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Trenngebiets, die Dicke der On-Chip-Linse oder des Substrats, die Art des Substrats oder Filmdesigns, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Vorspannung in Bezug auf die Einfallsfläche, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Reflexionselements und dergleichen festgelegt werden soll oder nicht, gemäß denen Charakteristiken, wie z.B. die Pixelempfindlichkeit, Priorität haben.
  • Außerdem wurde in der vorstehenden Beschreibung ein Beispiel beschrieben, in dem das Elektron als der Signalträger verwendet wird, aber das durch die photoelektrische Umwandlung erzeugte Loch kann als der Signalträger verwendet werden. In einem solchen Fall ist es hinreichend, dass die Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren des Signalträgers das P+-Halbleitergebiet umfasst, und Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen des elektrischen Feldes im Substrat das N+-Halbleitergebiet umfasst, und daher wird das Loch als der Signalträger in der Ladungsdetektionseinheit, die in der Signalextraktionseinheit bereitgestellt ist, detektiert.
  • <Anwendungsbeispiel in Bezug auf ein mobiles Objekt>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) kann auf verschiedene Produkte angewendet werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung umgesetzt werden, die an einem beliebigen Typ eines mobilen Objekts eines Fahrzeugs, eines Elektrofahrzeugs, eines Hybridelektrofahrzeugs, eines Motorrads, eines Fahrrads, einer persönlichen Mobilität, eines Flugzeugs, einer Drohne, eines Schiffs, eines Roboters und dergleichen zu montiert ist.
  • 49 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Ausgestaltungsbeispiel eines Fahrzeugsteuersystems zeigt, das heißt ein Beispiel eines Steuersystems eines mobilen Objekts, auf welches die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • Ein Fahrzeugsteuersystem 12000 umfasst eine Vielzahl von Elektronensteuereinheiten, die miteinander über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 49 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenrauminformations-Detektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind ein Mikrocomputer 12051, eine Ton- und Bildausgabeeinheit 12052 und eine fahrzeuginterne Netzwerkschnittstelle (I/F) 12053 als Funktionsausgestaltung der integrierten Steuereinheit 12050 dargestellt.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb einer Vorrichtung, die für ein Antriebssystem eines Fahrzeugs relevant ist, gemäß verschiedenen Programmen. Zum Beispiel fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung einer Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs, wie z.B. eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, eines Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft auf Räder, eines Lenkmechanismus, der einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt, einer Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert die Operationen verschiedener an einer Fahrzeugkarosserie angebrachter Vorrichtungen gemäß verschiedenen Programmen. Zum Beispiel funktioniert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines intelligenten Schlüsselsystems, einer Fensterhebervorrichtung oder verschiedener Lampen, wie z.B. eines Scheinwerfers, einer Rückleuchte, einer Bremsleuchte, eines Blinkers oder eines Nebelscheinwerfers. In diesem Fall kann eine von einer tragbaren Vorrichtung ausgesendete Funkwelle, die einen Schlüssel oder Signale verschiedener Schalter ersetzt, in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt die Eingabe der Funkwelle oder des Signals und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fenstervorrichtung, die Lampe oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit 12030 detektiert Außenrauminformationen des Fahrzeugs, an dem das Fahrzeugsteuersystem 12000 montiert ist. Zum Beispiel ist eine Abbildungseinheit 12031 mit der Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit 12030 verbunden. Die Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 ermöglicht es der Abbildungseinheit 12031, den Fahrzeugaußenraum abzubilden, und empfängt das Bild. Die Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit 12030 kann eine Objektdetektionsverarbeitung einer Person, eines Autos, eines Hindernisses, eines Symbols, eines Zeichens auf der Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Entfernungserfassungsverarbeitung auf der Grundlage des empfangenen Bildes durchführen.
  • Die Abbildungseinheit 12031 ist ein Lichtsensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal gemäß der Menge an empfangenem Licht ausgibt. Die Abbildungseinheit 12031 ist in der Lage, das elektrische Signal als Bild auszugeben und ist auch in der Lage, das elektrische Signal als die Entfernungsmessinformation auszugeben. Außerdem kann das durch die Abbildungseinheit 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder es kann nicht sichtbares Licht, wie z.B. ein Infrarotstrahl, sein.
  • Die Fahrzeuginnenrauminformations-Detektionseinheit 12040 detektiert Fahrzeuginnenrauminformation. Zum Beispiel ist eine Fahrerzustandsdetektionseinheit 12041, die den Zustand eines Fahrers erfasst, mit der Fahrzeuginnenrauminformations-Detektionseinheit 12040 verbunden.Die Fahrerzustandsdetektionseinheit 12041umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer abbildet, und die Fahrzeuginnenrauminformations-Detektionseinheit 12040 kann den Ermüdungsgrad oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen, oder sie kann auf der Grundlage von Detektionsinformationen, die von der Fahrerzustandsdetektionseinheit 12041 eingegeben werden bestimmen, ob der Fahrer einnickt oder nicht.
  • Der Mikrocomputer 12051 ist auf der Grundlage der Fahrzeuginnenrauminformation oder der Fahrzeugaußenrauminformation, die durch die Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenrauminformations-Detektionseinheit 12040 erlangt wurden, in der Lage, einen Steuerungszielwert der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung zu berechnen, und ist in der Lage, einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 auszugeben. Zum Beispiel ist der Mikrocomputer 12051 in der Lage, eine kooperative Steuerung zum Realisieren der Funktion eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) durchzuführen, einschließlich einer Kollisionsvermeidung oder Aufprallent Spannung des Fahrzeugs, einer Folgefahrt auf der Grundlage eines Fahrzeugabstands, eines Aufrechterhaltens einer Fahrzeuggeschwindigkeit der Fahrt, einer Kollisionswarnung des Fahrzeugs, einer Warnung in Bezug auf ein Spurverlassen oder des Fahrzeugs oder dergleichen.
  • Außerdem steuert der Mikrocomputer 12051 die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Grundlage der Informationen rund um das Fahrzeug, die durch die Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenrauminformations-Detektionseinheit 12040 erlangt wurden, ist somit in der Lage, eine kooperative Steuerung für ein automatisiertes Fahren oder dergleichen durchzuführen, bei dem ein Fahrzeug unabhängig von der Manipulation seitens des Fahrers autonom fährt.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 den Steuerbefehl auf der Grundlage der durch die Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit 12030 erlangten Fahrzeugaußenrauminformationen an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 ausgeben. Zum Beispiel ist der Mikrocomputer 12051 in der Lage, eine kooperative Steuerung zum Steuern eines Scheinwerfers gemäß der Position des vorausfahrenden Fahrzeugs oder des entgegenkommenden Fahrzeugs durchzuführen, die durch die Fahrzeugaußenrauminformations-Detektionseinheit 12030 erfasst wird, und ein Blendschutz durchzuführen, wie z.B. das Umschalten eines Fernlichts in ein Abblendlicht.
  • Die Ton- und Bildausgabeeinheit 12052 überträgt ein Ausgabesignal von mindestens einem von einem Ton und einem Bild an eine Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, einem Passagier des Fahrzeugs oder dem Fahrzeugaußenraum Informationen visuell oder akustisch mitzuteilen. Im Beispiel von 49 sind ein Audio-Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und eine Instrumententafel 12063 als die Ausgabevorrichtung als Beispiel veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann zum Beispiel mindestens eines von einer Bordanzeige oder einer Blickfeldanzeige umfassen.
  • 50 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Montageposition der Abbildungseinheit 12031 darstellt.
  • In 50 umfasst ein Fahrzeug 12100 Abbildungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Abbildungseinheit 12031.
  • Die Abbildungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind zum Beispiel in einer Position, wie z.B. einer Vorderkante, einem Seitenspiegel, einem hinteren Stoßfänger und einer Hintertür des Fahrzeugs 12100 und einem oberen Abschnitt einer Windschutzscheibe im Fahrzeug bereitgestellt. Die Abbildungseinheit 12101, die in der Frontseite vorgesehen ist, und die Abbildungseinheit 12105, die in dem oberen Abschnitt der Windschutzscheibe des Fahrzeugs vorgesehen ist, erfassen hauptsächlich das Bild des Fahrzeugs 12100 an einer Vorderseite. Die im Seitenspiegel bereitgestellten Abbildungseinheiten 12102 und 12103 erfassen hauptsächlich das Bild des Fahrzeugs 12100 auf einer lateralen Seite. Die Abbildungseinheit 12104, die in der hinteren Stoßstange oder der Hintertür vorgesehen ist, erfasst hauptsächlich das Bild des Fahrzeugs 12100 auf einer Rückseite. Das Bild auf der Vorderseite, das durch die Abbildungseinheiten 12101 und 12105 erfasst wird, wird hauptsächlich zum Detektieren des vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Verkehrsampel, eines Verkehrszeichens, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
  • Außerdem veranschaulicht 50 ein Beispiel eines Abbildungsbereichs der Abbildungseinheiten 12101 bis 12104. Ein Abbildungsbereich 12111 gibt einen Abbildungsbereich der an der Frontseite vorgesehenen Abbildungseinheit 12101 an, Abbildungsbereiche 12112 und 12113 geben Abbildungsbereiche der jeweils in den Seitenspiegeln vorgesehenen Abbildungseinheiten 12102 und 12103 an, und ein Abbildungsbereich 12114 zeigt einen Abbildungsbereich der Abbildungseinheit 12104 an, die in dem hinteren Stoßfänger oder der Hintertür vorgesehen ist. Zum Beispiel wird ein Overhead-Bild des Fahrzeugs 12100, das von der oberen Seite gesehen wird, durch Überlappen von Bilddaten erhalten, die durch die Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 abgebildet werden.
  • Mindestens eine der Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erfassen der Entfernungsinformation aufweisen. Zum Beispiel kann mindestens eine der Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die eine Vielzahl von Abbildungselementen umfasst, oder kann ein Abbildungselement sein, das ein Pixel zum Detektieren einer Phasendifferenz umfasst.
  • Zum Beispiel erlangt der Mikrocomputer 12051 eine Entfernung zu jedem festen Objekt in den Bildgebungsbereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung der Entfernung (eine relative Geschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Grundlage der Entfernungsinformation, die von den Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 erlangt wird, und somit ist es in dem nächstgelegenen festen Objekt auf einem Fahrweg des bestimmten Fahrzeugs 12100 möglich, ein festes Objekt, das sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel größer gleich 0 km/h) in einer Richtung, die mit dem Fahrzeug 12100 ungefähr identisch ist, bewegt, als das führende Fahrzeug zu extrahieren. Außerdem stellt der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zwischen den Fahrzeugen im Voraus ein, der vor dem vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten werden soll, und daher ist er in der Lage, eine automatische Bremssteuerung (die auch Nachlaufstoppsteuerung umfasst), eine automatische Beschleunigungssteuerung (die auch eine Nachlaufstartsteuerung umfasst) oder dergleichen durchzuführen. Somit ist es möglich, die kooperative Steuerung für das automatisierte Fahren oder dergleichen durchzuführen, in dem das Fahrzeug unabhängig von der Manipulation seitens des Fahrers autonom fährt.
  • Zum Beispiel extrahiert der Mikrocomputer 12051 Festkörperobjektdaten, die mit dem festen Objekt assoziiert sind, durch Sortieren der Festkörperobjektdaten in andere feste Objekte, wie z.B. ein Zweiradfahrzeug, ein gewöhnliches Fahrzeug, ein Schwerlastfahrzeug, ein Fußgänger und ein Strommast, und ist somit in der Lage, die Festkörperobjektdaten bei der automatischen Vermeidung des Hindernisses auf der Grundlage der Entfernungsinformation, die durch die Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 erlangt werden, zu verwenden. Zum Beispiel identifiziert der Mikrocomputer 12051 das Hindernis in der Peripherie des Fahrzeugs 12100 als ein Hindernis, das für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 sichtbar ist, und ein Hindernis, das vom Fahrer schwer zu sehen ist. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Risiko eines Zusammenstoßes, das den Grad des Risikos eines Zusammenstoßen in Bezug auf jedes der Hindernisse anzeigt, und wenn das Risiko des Zusammenstoßen größer gleich einem eingestellten Wert ist und eine Möglichkeit des Zusammenstoßes besteht, wird eine Warnung über den Audiolautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 an den Fahrer ausgegeben, oder eine Zwangsverzögerungs- oder Ausweichlenkung wird durch die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeführt, und daher kann eine Fahrunterstützung zur Vermeidung von Kollisionen durchgeführt werden.
  • Mindestens eine der Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotstrahlkamera sein, die einen Infrarotstrahl erfasst. Zum Beispiel bestimmt der Mikrocomputer 12051, ob in den durch die Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 abgebildeten Bildern ein Fußgänger vorhanden ist oder nicht, und somit ist es möglich, den Fußgänger zu erkennen. Eine solche Erkennung des Fußgängers wird zum Beispiel in einem Verfahren zum Extrahieren eines charakteristischen Punktes in den Bildern, die durch die Abbildungseinheiten 12101 bis 12104, wie z.B. Infrarotstrahlkamera, abgebildet werden, und einem Verfahren zum Bestimmen, ob ein Fußgänger anwesend ist oder nicht, durch Durchführen einer Musterabgleichverarbeitung in Bezug auf einen Satz charakteristischer Punkte, die den Umriss des Objekts darstellen, durchgeführt. In einem Fall, in dem der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass sich in den durch die Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern ein Fußgänger befindet, und den Fußgänger erkennt, steuert die Ton- und Bildausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 derart, dass ein quadratischer Umriss zur Hervorhebung dem erkannten Fußgänger überlagert angezeigt wird. Außerdem kann die Ton- und Bildausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 derart steuern, dass ein den Fußgänger repräsentierendes Symbol oder dergleichen in einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde ein Beispiel des Fahrzeugsteuersystems beschrieben, auf welches die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. In den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Abbildungseinheit 12031 angewendet werden. Insbesondere wird zum Beispiel das in 1 dargestellte Festkörperabbildungselement 11 auf die Abbildungseinheit 12031 angewendet, und somit ist es möglich, die Charakteristiken, wie z.B. die Empfindlichkeit, zu verbessern.
  • Außerdem sind die Ausführungsformen der vorliegenden Technologie nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen können innerhalb eines Bereichs durchgeführt werden, der nicht vom Grundgedanken der vorliegenden Technologien abweicht.
  • Außerdem stellen die hier beschriebenen Wirkungen nur ein Beispiel dar und sind nicht beschränkt, und andere Wirkungen können bereitgestellt werden.
  • Außerdem ist die vorliegende Technologie auch in der Lage, die folgenden Ausgestaltungen aufzuweisen.
    • (A1) Lichtempfangselement, umfassend:
      • eine On-Chip-Linse,
      • eine Verdrahtungsschicht, und
      • eine Halbleiterschicht, die zwischen der On-Chip-Linse und der Verdrahtungsschicht angeordnet ist,
      wobei die Halbleiterschicht umfasst:
      • eine erste Spannungsanlegeeinheit, an die eine erste Spannung angelegt wird,
      • eine zweite Spannungsanlegeeinheit, an die eine zweite Spannung angelegt wird, wobei die zweite Spannung von der ersten Spannung verschieden ist,
      • eine erste Ladungsdetektionseinheit, die um die erste Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist, und
      • eine zweite Ladungsdetektionseinheit, die um die zweite Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist,
      wobei die Verdrahtungsschicht umfasst:
      • mindestens eine Schicht, die eine erste Spannungsanlegeverdrahtung, die ausgelegt ist, um die erste Spannung zu liefern, eine zweite Spannungsanlegeverdrahtung, die ausgelegt ist, um die zweite Spannung zu liefern, und ein Reflexionselement umfasst, und
      wobei das Reflexionselement derart bereitgestellt ist, dass es in Draufsicht die erste Ladungsdetektionseinheit oder die zweite Ladungsdetektionseinheit überlappt.
    • (A2) Lichtempfangselement nach (A1), wobei die erste Spannungsanlegeeinheit, die zweite Spannungsanlegeeinheit, die erste Ladungsdetektionseinheit und die zweite Ladungsdetektionseinheit in Kontakt mit der Verdrahtungsschicht stehen.
    • (A3) Lichtempfangselement nach (A1) oder (A2), wobei die eine Schicht, die die erste Spannungsanlegeverdrahtung, die zweite Spannungsanlegeverdrahtung und das Reflexionselement umfasst, eine Schicht umfasst, die sich der Halbleiterschicht am nächsten befindet.
    • (A4) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A3), wobei die erste Spannungsanlegeeinheit oder die zweite Spannungsanlegeeinheit umfasst:
      • ein erstes Gebiet, das ein Akzeptorelement mit einer ersten Verunreinigungskonzentration umfasst, auf der Verdrahtungsschichtseite, und
      • ein zweites Gebiet, das ein Akzeptorelement mit einer zweiten Verunreinigungskonzentration, die niedriger ist als die erste Verunreinigungskonzentration, umfasst, auf der Seite der On-Chip-Linse.
    • (A5) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A4), wobei die erste Ladungsdetektionseinheit oder die zweite Ladungsdetektionseinheit umfasst:
      • ein drittes Gebiet, das ein Donorelement mit einer dritten Verunreinigungskonzentration umfasst, auf der Verdrahtungsschichtseite, und
      • ein viertes Gebiet, das ein Donorelement mit einer zweiten Verunreinigungskonzentration, die niedriger ist als die dritte Verunreinigungskonzentration, umfasst, auf der Seite der On-Chip-Linse.
    • (A6) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A5), wobei das Reflexionselement einen Metallfilm umfasst.
    • (A7) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A6), wobei das Reflexionselement in einem Gebiet auf der Seite der ersten Ladungsdetektionseinheit und einem Gebiet auf der Seite der zweiten Ladungsdetektionseinheit symmetrisch angeordnet ist.
    • (A8) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A7), wobei das Reflexionselement in einer gitterförmigen Struktur angeordnet ist.
    • (A9) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A7), wobei das Reflexionselement in einer streifenförmigen Struktur angeordnet ist.
    • (A10) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A7), wobei das Reflexionselement lediglich in einem Pixelmittelgebiet angeordnet ist.
    • (A11) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A7), wobei die Verdrahtungsschicht ferner eine Verdrahtungskapazität auf einer selben Schicht umfasst wie jene des Reflexionselements.
    • (A12) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A11), wobei die Verdrahtungsschicht ferner eine Verdrahtungskapazität auf einer Schicht umfasst, die von jener des Reflexionselements verschieden ist.
    • (A13) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A12), wobei die Verdrahtungsschicht ferner eine Spannungsversorgungsleitung umfasst, die ausgelegt ist, um die erste Spannung oder die zweite Spannung an die erste Spannungsanlegeverdrahtung und die zweite Spannungsanlegeverdrahtung anzulegen.
    • (A14) Lichtempfangselement nach (A13), wobei die Spannungsversorgungsleitung in einer Spiegelanordnung angeordnet ist, wobei Verbindungsziele in Bezug auf zwei Pixel, die vertikal zueinander benachbart sind, spiegelverkehrt sind.
    • (A15) Lichtempfangselement nach (A13), wobei die Spannungsversorgungsleitung in einer periodischen Anordnung angeordnet ist, die in Bezug auf Pixel, die in vertikaler Richtung angeordnet sind, periodisch wiederholt wird.
    • (A16) Lichtempfangselement nach einem von (A13) bis (A15), wobei zwei der Spannungsversorgungsleitungen in Bezug auf zwei Spalten von Pixeln angeordnet sind.
    • (A17) Lichtempfangselement nach einem von (A13) bis (A15), wobei zwei der Spannungsversorgungsleitungen in Bezug auf vier Spalten von Pixeln angeordnet sind.
    • (A18) Lichtempfangselement nach einem von (A1) bis (A17), wobei die Verdrahtungsschicht ferner umfasst:
      • einen ersten Pixeltransistor, der zum Ansteuern der ersten Ladungsdetektionseinheit ausgelegt ist, und
      • einen zweiten Pixeltransistor, der zum Ansteuern der zweiten Ladungsdetektionseinheit ausgelegt ist, und
      • wobei der erste Pixeltransistor und der zweite Pixeltransistor symmetrisch angeordnet sind.
    • (B1) Abbildungselement, umfassend:
      • einen Pixelarrayabschnitt, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zum Durchführen photoelektrischer Umwandlung in Bezug auf einfallendes Licht ausgelegt sind,
      • wobei das Pixel umfasst:
        • ein Substrat, das zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt ist, und
        • eine Signalextraktionseinheit, die eine Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, indem eine Spannung an das Substrat angelegt wird, und eine Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren eines durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Signalträgers umfasst, wobei die Signalextraktionseinheit auf einer Fläche des Substrats, auf einer Seite im Substrat, die einer Einfallsfläche gegenüberliegt, auf die das Licht einfällt, bereitgestellt ist.
    • (B2) Abbildungselement nach (B1), wobei zwei der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel ausgebildet sind.
    • (B3) Abbildungselement nach (B1), wobei eine der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel ausgebildet ist.
    • (B4) Abbildungselement nach (B1), wobei drei oder mehr der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel ausgebildet sind.
    • (B5) Abbildungselement nach (B1), wobei die Signalextraktionseinheit zwischen dem Pixel und einem, zu dem Pixel benachbarten anderen Pixel gemeinsam genutzt wird.
    • (B6) Abbildungselement nach (B1), wobei die Spannungsanlegeeinheit zwischen dem Pixel und einem, zu dem Pixel benachbarten anderen Pixel gemeinsam genutzt wird.
    • (B7) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B6), in dem die Signalextraktionseinheit ein P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit, und ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit umfasst, wobei das N-Typ-Halbleitergebiet derart ausgebildet wird, dass es das P-Typ-Halbleitergebiet umgibt.
    • (B8) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B6), wobei die Signalextraktionseinheit ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit, undeinP-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit umfasst, wobei das P-Typ-Halbleitergebiet derart ausgebildet wird, dass es das N-Typ-Halbleitergebiet umgibt.
    • (B9) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B6), wobei die Signalextraktionseinheit ein erstes N-Typ-Halbleitergebiet und ein zweites N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit, und ein P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit umfasst, wobei das P-Typ-Halbleitergebiet an einer Position ausgebildet wird, die zwischen dem ersten N-Typ-Halbleitergebiet und dem zweiten N-Typ-Halbleitergebiet angeordnet ist.
    • (B10) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B6), wobei die Signalextraktionseinheit ein erstes P-Typ-Halbleitergebiet und ein zweites P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit, und ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit umfasst, wobei das N-Typ-Halbleitergebiet an einer Position ausgebildet wird, die zwischen dem ersten P-Typ-Halbleitergebiet und dem zweiten P-Typ-Halbleitergebiet angeordnet ist.
    • (B11) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B10), wobei eine Spannung an die Einfallsflächenseite im Substrat angelegt wird.
    • (B12) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B11), wobei das Pixel ferner ein Reflexionselement umfasst, das zum Reflektieren des Lichts, das auf das Substrat von der Einfallsfläche einfällt, ausgelegt ist, wobei das Reflexionselement auf einer Fläche des Substrats, auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet wird.
    • (B13) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B12), wobei der Signalträger ein Elektron umfasst.
    • (B14) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B12), wobei der Signalträger ein Loch umfasst.
    • (B15) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B14), wobei das Pixel ferner eine Linse umfasst, die derart ausgelegt ist, dass sie das Licht sammelt und es ermöglicht, dass das Licht auf das Substrat einfällt.
    • (B16) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B15), wobei das Pixel ferner eine Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit umfasst, die ausgelegt ist, um das einfallende Licht abzuschirmen, wobei die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit in einem Pixelendabschnitt auf der Einfallsfläche des Substrats ausgebildet ist.
    • (B17) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B16), wobei das Pixel ferner ein Pixeltrenngebiet umfasst, das derart ausgelegt ist, dass es mindestens einen Teil des Substrats durchdringt und das einfallende Licht abschirmt, wobei das Pixeltrenngebiet in einem Pixelendabschnitt in dem Substrat ausgebildet ist.
    • (B18) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B17), wobei das Substrat ein P-Typ-Halbleitersubstrat umfasst, das einen Widerstand aufweist, der größer gleich 500 [Ωcm] ist.
    • (B19) Abbildungselement nach einem von (B1) bis (B17), wobei das Substrat ein N-Typ-Halbleitersubstrat umfasst, das einen Widerstand aufweist, der größer gleich 500 [Ωcm] ist.
    • (B20) Abbildungsvorrichtung, umfassend:
      • einen Pixelarrayabschnitt, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zum Durchführen photoelektrischer Umwandlung in Bezug auf einfallendes Licht ausgelegt sind, und
      • einen Signalprozessor, der zum Berechnen einer Entfernungsinformation zu einem Ziel auf einer Grundlage eines von dem Pixel ausgegebenen Signals ausgelegt ist,
      • wobei das Pixel umfasst:
        • ein Substrat, das zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt ist, und
        • eine Signalextraktionseinheit, die eine Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, indem eine Spannung an das Substrat angelegt wird, und eine Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren eines durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Signalträgers im Substrat umfasst, wobei die Signalextraktionseinheit auf einer Fläche des Substrats, auf einer Seite, die einer Einfallsfläche gegenüberliegt, auf die das Licht einfällt, bereitgestellt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Festkörperabbildungselement
    21
    Pixelarrayabschnitt
    22
    Vertikale Ansteuereinheit
    51
    Pixel
    61
    Substrat
    62
    On-Chip-Linse
    71-1, 71-2, 71
    N+-Halbleitergebiet
    73-1, 73-2, 73
    P+-Halbleitergebiet
    441-1, 441-2, 441
    Getrenntes Gebiet
    471-1, 471-2, 471
    Getrenntes Gebiet
    631
    Reflexionselement
    721
    Transfertransistor
    722
    FD
    723
    Rücksetztransistor
    724
    Verstärkungstransistor
    725
    Auswahltransistor
    727
    Zusätzliche Kapazität
    728
    Schalttransistor
    741
    Spannungsversorgungsleitung
    811
    Mehrlagige Verdrahtungsschicht
    812
    Isolierender Zwischenfilm
    813
    Versorgungsleitung
    814
    Spannungsanlegeverdrahtung
    815
    Reflexionselement
    816
    Spannungsanlegeverdrahtung
    817
    Steuerleitung
    M1 bis M5
    Metallfilm
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201186904 [0004]

Claims (38)

  1. Lichtempfangselement, umfassend: eine On-Chip-Linse, eine Verdrahtungsschicht, und eine Halbleiterschicht, die zwischen der On-Chip-Linse und der Verdrahtungsschicht angeordnet ist, wobei die Halbleiterschicht umfasst: eine erste Spannungsanlegeeinheit, an die eine erste Spannung angelegt wird, eine zweite Spannungsanlegeeinheit, an die eine zweite Spannung angelegt wird, wobei die zweite Spannung von der ersten Spannung verschieden ist, eine erste Ladungsdetektionseinheit, die um die erste Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist, und eine zweite Ladungsdetektionseinheit, die um die zweite Spannungsanlegeeinheit angeordnet ist, wobei die Verdrahtungsschicht umfasst: mindestens eine Schicht, die eine erste Spannungsanlegeverdrahtung, die ausgelegt ist, um die erste Spannung zu liefern, eine zweite Spannungsanlegeverdrahtung, die ausgelegt ist, um die zweite Spannung zu liefern, und ein Reflexionselement umfasst, und wobei das Reflexionselement derart bereitgestellt ist, dass es in einer Draufsicht die erste Ladungsdetektionseinheit oder die zweite Ladungsdetektionseinheit überlappt.
  2. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei die erste Spannungsanlegeeinheit, die zweite Spannungsanlegeeinheit, die erste Ladungsdetektionseinheit und die zweite Ladungsdetektionseinheit in Kontakt mit der Verdrahtungsschicht stehen.
  3. Lichtempfangselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die eine Schicht, die die erste Spannungsanlegeverdrahtung, die zweite Spannungsanlegeverdrahtung und das Reflexionselement umfasst, eine Schicht umfasst, die sich der Halbleiterschicht am nächsten befindet.
  4. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Spannungsanlegeeinheit oder die zweite Spannungsanlegeeinheit umfasst: ein erstes Gebiet, das ein Akzeptorelement mit einer ersten Verunreinigungskonzentration umfasst, auf der Verdrahtungsschichtseite, und ein zweites Gebiet, das ein Akzeptorelement mit einer zweiten Verunreinigungskonzentration, die niedriger ist als die erste Verunreinigungskonzentration, umfasst, auf der Seite der On-Chip-Linse.
  5. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Ladungsdetektionseinheit oder die zweite Ladungsdetektionseinheit umfasst: ein drittes Gebiet, das ein Donorelement mit einer dritten Verunreinigungskonzentration umfasst, auf der Verdrahtungsschichtseite, und ein viertes Gebiet, das ein Donorelement mit einer zweiten Verunreinigungskonzentration, die niedriger ist als die dritte Verunreinigungskonzentration, umfasst, auf der Seite der On-Chip-Linse.
  6. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Reflexionselement einen Metallfilm umfasst.
  7. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Reflexionselement in einem Gebiet auf der Seite der ersten Ladungsdetektionseinheit und einem Gebiet auf der Seite der zweiten Ladungsdetektionseinheit symmetrisch angeordnet ist.
  8. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Reflexionselement in einer gitterförmigen Struktur angeordnet ist.
  9. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Reflexionselement in einer streifenförmigen Struktur angeordnet ist.
  10. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Reflexionselement lediglich in einem Pixelmittelgebiet angeordnet ist.
  11. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei die Verdrahtungsschicht ferner eine Verdrahtungskapazität auf einer selben Schicht umfasst wie jene des Reflexionselements .
  12. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei die Verdrahtungsschicht ferner eine Verdrahtungskapazität auf einer Schicht umfasst, die von jener des Reflexionselements verschieden ist.
  13. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei die Verdrahtungsschicht ferner eine Spannungsversorgungsleitung umfasst, die ausgelegt ist, um die erste Spannung oder die zweite Spannung an die erste Spannungsanlegeverdrahtung und die zweite Spannungsanlegeverdrahtung anzulegen.
  14. Lichtempfangselement nach Anspruch 13, wobei die Spannungsversorgungsleitung in einer Spiegelanordnung angeordnet ist, wobei Verbindungsziele in Bezug auf zwei Pixel, die vertikal zueinander benachbart sind, spiegelverkehrt sind.
  15. Lichtempfangselement nach Anspruch 13, wobei die Spannungsversorgungsleitung in einer periodischen Anordnung angeordnet ist, die in Bezug auf Pixel, die in vertikaler Richtung angeordnet sind, periodisch wiederholt wird.
  16. Lichtempfangselement nach Anspruch 13, wobei zwei der Spannungsversorgungsleitungen in Bezug auf zwei Spalten von Pixeln angeordnet sind.
  17. Lichtempfangselement nach Anspruch 13, wobei vier der Spannungsversorgungsleitungen in Bezug auf zwei Spalten von Pixeln angeordnet sind.
  18. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei die Verdrahtungsschicht ferner umfasst: einen ersten Pixeltransistor, der zum Ansteuern der ersten Ladungsdetektionseinheit ausgelegt ist, und einen zweiten Pixeltransistor, der zum Ansteuern der zweiten Ladungsdetektionseinheit ausgelegt ist, und wobei der erste Pixeltransistor und der zweite Pixeltransistor symmetrisch angeordnet sind.
  19. Abbildungselement, umfassend: einen Pixelarrayabschnitt, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zum Durchführen photoelektrischer Umwandlung in Bezug auf einfallendes Licht ausgelegt sind, wobei das Pixel umfasst: ein Substrat, das zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt ist, und eine Signalextraktionseinheit, die eine Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, indem eine Spannung an das Substrat angelegt wird, und eine Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren eines durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Signalträgers im Substrat umfasst, wobei die Signalextraktionseinheit auf einer Fläche des Substrats, auf einer Seite, die einer Einfallsfläche gegenüberliegt, auf die das Licht einfällt, bereitgestellt ist.
  20. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei zwei der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel ausgebildet sind.
  21. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei eine der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel ausgebildet ist.
  22. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei drei oder mehr der Signalextraktionseinheiten in dem Pixel ausgebildet sind.
  23. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei die Signalextraktionseinheit zwischen dem Pixel und einem, zu dem Pixel benachbarten anderen Pixel gemeinsam genutzt wird.
  24. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei die Spannungsanlegeeinheit zwischen dem Pixel und einem, zu dem Pixel benachbarten anderen Pixel gemeinsam genutzt wird.
  25. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei die Signalextraktionseinheit ein P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit, und ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit umfasst, wobei das N-Typ-Halbleitergebiet derart ausgebildet wird, dass es das P-Typ-Halbleitergebiet umgibt.
  26. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei die Signalextraktionseinheit ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit, undein P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit umfasst, wobei das P-Typ-Halbleitergebiet derart ausgebildet wird, dass es das N-Typ-Halbleitergebiet umgibt.
  27. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei die Signalextraktionseinheit ein erstes N-Typ-Halbleitergebiet und ein zweites N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit, und ein P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit umfasst, wobei das P-Typ-Halbleitergebiet an einer Position ausgebildet wird, die zwischen dem ersten N-Typ-Halbleitergebiet und dem zweiten N-Typ-Halbleitergebiet angeordnet ist.
  28. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei die Signalextraktionseinheit ein erstes P-Typ-Halbleitergebiet und ein zweites P-Typ-Halbleitergebiet als die Spannungsanlegeeinheit, und ein N-Typ-Halbleitergebiet als die Ladungsdetektionseinheit umfasst, wobei das N-Typ-Halbleitergebiet an einer Position ausgebildet wird, die zwischen dem ersten P-Typ-Halbleitergebiet und dem zweiten P-Typ-Halbleitergebiet angeordnet ist.
  29. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei eine Spannung an die Einfallsflächenseite im Substrat angelegt wird.
  30. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei das Pixel ferner ein Reflexionselement umfasst, das zum Reflektieren des Lichts, das auf das Substrat von der Einfallsfläche einfällt, ausgelegt ist, wobei das Reflexionselement auf einer Fläche des Substrats, auf einer Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, ausgebildet wird.
  31. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei der Signalträger ein Elektron umfasst.
  32. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei der Signalträger ein Loch umfasst.
  33. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei das Pixel ferner ein Linse umfasst, die derart ausgelegt ist, dass sie das Licht sammelt und es ermöglicht, dass das Licht auf das Substrat einfällt.
  34. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei das Pixel ferner eine Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit umfasst, die ausgelegt ist, um das einfallende Licht abzuschirmen, wobei die Zwischenpixel-Lichtabschirmungseinheit in einem Pixelendabschnitt auf der Einfallsfläche des Substrats ausgebildet ist.
  35. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei das Pixel ferner ein Pixeltrenngebiet umfasst, das derart ausgelegt ist, dass es mindestens einen Teil des Substrats durchdringt und das einfallende Licht abschirmt, wobei das Pixeltrenngebiet in einem Pixelendabschnitt im Substrat ausgebildet ist.
  36. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei das Substrat ein P-Typ-Halbleitersubstrat umfasst, das einen Widerstand aufweist, der größer gleich 500 [Ωcm] ist.
  37. Abbildungselement nach Anspruch 19, wobei das Substrat ein N-Typ-Halbleitersubstrat umfasst, das einen Widerstand aufweist, der größer gleich 500 [Ωcm] ist.
  38. Abbildungsvorrichtung, umfassend: einen Pixelarrayabschnitt, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zum Durchführen photoelektrischer Umwandlung in Bezug auf einfallendes Licht ausgelegt sind, und einen Signalprozessor, der zum Berechnen einer Entfernungsinformation zu einem Ziel auf einer Grundlage eines von dem Pixel ausgegebenen Signals ausgelegt ist, wobei das Pixel umfasst: ein Substrat, das zum Durchführen der photoelektrischen Umwandlung in Bezug auf das einfallende Licht ausgelegt ist, und eine Signalextraktionseinheit, die eine Spannungsanlegeeinheit zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, indem eine Spannung an das Substrat angelegt wird, und eine Ladungsdetektionseinheit zum Detektieren eines durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Signalträgers im Substrat umfasst, wobei die Signalextraktionseinheit auf einer Fläche des Substrats auf einer Seite, bereit, die einer Einfallsfläche gegenüberliegt, auf die das Licht einfällt gestellt ist.
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