DE112018006695T5 - Bildgebungselement - Google Patents

Bildgebungselement Download PDF

Info

Publication number
DE112018006695T5
DE112018006695T5 DE112018006695.9T DE112018006695T DE112018006695T5 DE 112018006695 T5 DE112018006695 T5 DE 112018006695T5 DE 112018006695 T DE112018006695 T DE 112018006695T DE 112018006695 T5 DE112018006695 T5 DE 112018006695T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
imaging element
wiring line
sensor pixels
semiconductor substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112018006695.9T
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Nakazawa
Yoshiaki Kitano
Hirofumi Yamashita
Minoru Ishida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of DE112018006695T5 publication Critical patent/DE112018006695T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14638—Structures specially adapted for transferring the charges across the imager perpendicular to the imaging plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/79—Arrangements of circuitry being divided between different or multiple substrates, chips or circuit boards, e.g. stacked image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/07—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process
    • H01L2224/08—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/081—Disposition
    • H01L2224/0812—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/08135—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/08145—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14641—Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

Ein Bildgebungselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: ein erstes Substrat, ein zweites Substrat und ein drittes Substrat, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Das erste Substrat, das ein Sensorpixel enthält, das eine fotoelektrische Umwandlung durchführt, und das zweite Substrat, das eine Ausleseschaltung enthält, sind durch eine erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die in einem Zwischenschicht-Isolierfilm vorgesehen ist, miteinander elektrisch gekoppelt. Das zweite Substrat und das dritte Substrat, das eine Logikschaltung enthält, sind durch einen Übergang zwischen Pad-Elektroden oder eine zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die durch ein Halbleitersubstrat hindurchgeht, miteinander elektrisch gekoppelt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Bildgebungselement.
  • Hintergrundtechnik
  • Eine Reduzierung der Fläche pro Pixel eines Bildgebungselements mit einer zweidimensionalen Konfiguration wurde durch Einführung feiner Prozesse und eine Verbesserung der Packungsdichte erreicht. In den letzten Jahren wurde ein Bildgebungselement mit einer dreidimensionalen Konfiguration entwickelt, um eine weitere Reduzierung der Größe des Bildgebungselements und eine höhere Dichte von Pixeln zu erzielen. Im Bildgebungselement mit der dreidimensionalen Konfiguration sind zum Beispiel ein Halbleitersubstrat, das eine Vielzahl von Sensorpixeln enthält, und ein Halbleitersubstrat, das eine Signalverarbeitungsschaltung enthält, aufeinander gestapelt. Die Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet ein von jedem der Sensorpixel erhaltenes Signal.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2010-245506
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Im Übrigen ist es in einem Bildgebungselement mit einer dreidimensionalen Konfiguration in einem Fall, in dem drei Halbleiterchips gestapelt sind, nicht möglich, vordere Oberflächen aller Halbleitersubstrate aneinander zu bonden. Falls drei Halbleitersubstrate planlos gestapelt werden, besteht eine Möglichkeit einer Vergrößerung einer Chipgröße oder einer Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel, die sich aus einer Konfiguration ergibt, in der die Halbleitersubstrate elektrisch miteinander gekoppelt werden. Es ist daher wünschenswert, ein Bildgebungselement mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • Ein Bildgebungselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: ein erstes Substrat, ein zweites Substrat und ein drittes Substrat, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Das erste Substrat enthält in einem ersten Halbleitersubstrat ein Sensorpixel, das eine fotoelektrische Umwandlung durchführt. Das zweite Substrat enthält in einem zweiten Halbleitersubstrat eine Ausleseschaltung, die ein Pixelsignal auf der Basis einer vom Sensorpixel abgegebenen elektrischen Ladung abgibt. Das dritte Substrat enthält in einem dritten Halbleitersubstrat eine Logikschaltung, die das Pixelsignal verarbeitet. Sowohl das erste Substrat als auch das zweite Substrat enthalten einen Zwischenschicht-Isolierfilm und eine erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die im Zwischenschicht-Isolierfilm vorgesehen ist. Das erste Substrat und das zweite Substrat sind durch die erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung miteinander elektrisch gekoppelt. Falls sowohl das zweite Substrat als auch das dritte Substrat eine Pad-Elektrode enthalten, sind das zweite Substrat und das dritte Substrat durch einen Übergang zwischen den Pad-Elektroden miteinander elektrisch gekoppelt. Falls das dritte Substrat eine zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung enthält, die durch das dritte Substrat hindurchgeht, sind das zweite Substrat und das dritte Substrat durch die zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung miteinander elektrisch gekoppelt.
  • In dem Bildgebungselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind das erste Substrat, das das Sensorpixel enthält, das eine fotoelektrische Umwandlung durchführt, und das zweite Substrat, das die Ausleseschaltung enthält, durch die erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die im Zwischenschicht-Isolierfilm vorgesehen ist, miteinander elektrisch gekoppelt. Dies macht es möglich, verglichen mit einem Fall, in dem das erste Substrat und das zweite Substrat durch einen Übergang zwischen Pad-Elektroden oder eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die durch ein Halbleitersubstrat hindurchgeht, miteinander elektrisch gekoppelt sind, eine Chipgröße weiter zu reduzieren und eine Fläche pro Pixel zu reduzieren. Außerdem sind im Bildgebungselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Ausleseschaltung und die Logikschaltung in voneinander verschiedenen Substraten (dem zweiten Substrat und dem dritten Substrat) ausgebildet. Dies macht es möglich, verglichen mit einem Fall, in dem die Ausleseschaltung und die Logikschaltung im gleichen Substrat ausgebildet sind, Flächen der Ausleseschaltung und der Logikschaltung auszudehnen. Außerdem sind in dem Bildgebungselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das zweite Substrat und das dritte Substrat durch den Übergang zwischen den Pad-Elektroden oder die zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die durch das Halbleitersubstrat hindurchgeht, miteinander elektrisch gekoppelt. Hier ist die Ausleseschaltung im zweiten Substrat ausgebildet, und die Logikschaltung ist im dritten Substrat ausgebildet, was ermöglicht, verglichen mit einer Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat eine Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat und dem dritten Substrat mit einem flexibleren Layout wie etwa einer Anordnung und der Anzahl von Kontakten zum Koppeln auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, den Übergang zwischen den Pad-Elektroden oder die zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die durch das Halbleitersubstrat hindurchgeht, für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat und dem dritten Substrat zu nutzen. Wie oben beschrieben wurde, sind in dem Bildgebungselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Substrate gemäß dem Integrationsgrad der Substrate miteinander elektrisch gekoppelt.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [2] 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [3] 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Sensorpixels und der Ausleseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [4] 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Sensorpixels und der Ausleseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [5] 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Sensorpixels und der Ausleseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [6] 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kopplungsmodus zwischen einer Vielzahl von Ausleseschaltungen und einer Vielzahl vertikaler Signalleitungen veranschaulicht.
    • [7] 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in einer vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [8] 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kopplungsbereichs zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat im Bildgebungselement in 7.
    • [9] 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kopplungsbereichs zwischen dem zweiten Substrat und einem dritten Substrat im Bildgebungselement in 7.
    • [10] 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in einer horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [11] 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [12] 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in einer horizontalen Ebene des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [13] 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in der horizontalen Ebene des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [14] 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in der horizontalen Ebene des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [15] 15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in der horizontalen Ebene des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [16A] 16A ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [16B] 16B ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 16A veranschaulicht.
    • [16C] 16C ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 16B veranschaulicht.
    • [16D] 16D ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 16C veranschaulicht.
    • [16E] 16E ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 16D veranschaulicht.
    • [16F] 16F ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 16E veranschaulicht.
    • [17] 17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [18] 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [19] 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [20] 20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [21] 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [22] 22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [23] 23 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [24] 24 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [25] 25 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in einer horizontalen Ebene des Bildgebungselements mit der Querschnittskonfiguration in 24 veranschaulicht.
    • [26] 26 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in der horizontalen Ebene des Bildgebungselements mit der Querschnittskonfiguration in 24 veranschaulicht.
    • [27] 27 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in der horizontalen Ebene des Bildgebungselements mit der Querschnittskonfiguration in 24 veranschaulicht.
    • [28] 28 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [29] 29 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [30] 30 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [31] 31 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [32] 32 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [33] 33 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [34] 34 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [35] 35 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [36] 36 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [37] 37 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [38] 38 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [39] 39 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [40A] 40A ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel eines Herstellungsprozesses des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [40B] 40B ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 40A veranschaulicht.
    • [40C] 40C ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 40B veranschaulicht.
    • [40D] 40D ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 40C veranschaulicht.
    • [40E] 40E ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 40D veranschaulicht.
    • [40F] 40F ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses nach 40E veranschaulicht.
    • [41] 41 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [42] 42 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [43] 43 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [44] 44 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [45] 45 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [46] 46 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Sensorpixels und der Ausleseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [47] 47 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Sensorpixels und der Ausleseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [48] 48 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Sensorpixels und der Ausleseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [49] 49 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Sensorpixels und der Ausleseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [50] 50 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [51] 51 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [52] 52 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [53] 53 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [54] 54 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [55] 55 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [56] 56 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [57] 57 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [58] 58 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [59] 59 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [60] 60 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [61] 61 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [62] 62 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [63] 63 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
    • [64] 64 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schaltungskonfiguration eines Bildgebungselements gemäß irgendeiner der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, veranschaulicht.
    • [65] 65 ist ein Diagramm, das ein Beispiel veranschaulicht, in welchem das Bildgebungselement in 64 drei Substrate umfasst, die gestapelt sind.
    • [66] 66 ist ein Diagramm, das ein Beispiel veranschaulicht, in welchem eine Logikschaltung so getrennt ist, dass sie in einem Substrat, das ein Sensorpixel enthält, und einem Substrat, das eine Ausleseschaltung enthält, ausgebildet ist.
    • [67] 67 ist ein Diagramm, das ein Beispiel veranschaulicht, in welchem eine Logikschaltung in einem dritten Substrat ausgebildet ist.
    • [68] 68 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration in einer Bilderzeugungs- bzw. Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, die das Bildgebungselement gemäß einer beliebigen der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, enthält.
    • [69] 69 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Bildgebungsprozedur in der Bildgebungsvorrichtung in 68 veranschaulicht.
    • [70] 70 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems darstellt.
    • [71] 71 ist ein Diagramm zur Unterstützung bei einer Erläuterung eines Beispiels von Installationspositionen einer Sektion zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungssektion.
    • [72] 72 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie darstellt.
    • [73] 73 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamera-Steuerungseinheit (CCU) darstellt.
  • Modi zum Ausführen der Erfindung
  • Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. Es ist besonders zu erwähnen, dass eine Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
  • Ausführungsform (Bildgebungselement) ... FIG. 1 bis 6
  • Ein Beispiel, das ein vertikales TG und Cu-Cu-Bonding nutzt
  • Modifikationsbeispiele (Bildgebungselement)
    • Modifikationsbeispiel A: Ein Beispiel, das ein planares TG nutzt ... 17
    • Modifikationsbeispiel B: Ein Beispiel, das ein TSV nutzt ... 18 und 19
    • Modifikationsbeispiel C: Ein Beispiel, das ein Cu-Cu-Bonding an einem äußeren Rand eines Feldes nutzt... 20
    • Modifikationsbeispiel D: Ein Beispiel, das ein TSV an einem äußeren Rand eines Feldes nutzt... 21 und 22
    • Modifikationsbeispiel E: Ein Beispiel, in welchen ein Versatz zwischen Sensorpixeln und einer Ausleseschaltung vorgesehen ist ... 23 bis 27
    • Modifikationsbeispiel F: Ein Beispiel, in welchem ein Siliziumsubstrat, das eine Ausleseschaltung enthält, eine Inselform aufweist: 28
    • Modifikationsbeispiel G: Ein Beispiel, in welchem ein Siliziumsubstrat, das eine Ausleseschaltung enthält, eine Inselform aufweist: 29
    • Modifikationsbeispiel H: Ein Beispiel, in welchem ein TG mit einer Verdrahtungsleitung in einem unteren Substrat gekoppelt ist ... 30 und 31
    • Modifikationsbeispiel I: Ein Beispiel, in welchem ein FD mit einer Verdrahtungsleitung in einem unteren Substrat gekoppelt ist ... 32 bis 39
    • Modifikationsbeispiel J: Ein Beispiel, in welchem ein mittleres Substrat an ein unteres Substrat nach Ausbildung einer Ausleseschaltung gebondet wird: 40A bis 40F
    • Modifikationsbeispiel K: Ein Beispiel, in welchem ein FD von vier Sensorpixeln gemeinsam genutzt wird: 41 bis 43
    • Modifikationsbeispiel L: Ein Beispiel, in welche eine relative Dielektrizitätskonstante eines Bereichs einer Isolierschicht an einer Position, wo ein unteres Substrat und ein mittleres Substrat aneinander gebondet sind, von einer relativen Dielektrizitätskonstante an irgendeiner anderen Position verschieden ist: 44 und 45
    • Modifikationsbeispiel M: Ein Beispiel, in welchem die Anzahl an Sensorpixeln, die eine Ausleseschaltung gemeinsam nutzen, zwei beträgt: 46 und 47
    • Modifikationsbeispiel N: Ein Beispiel, in welchem eine Ausleseschaltung mit nur einem Sensorpixel gekoppelt ist: 48 und 49
    • Modifikationsbeispiel O: Ein Beispiel, in welchem sich eine Transistor-Designbedingung zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat unterscheidet: 50
    • Modifikationsbeispiel P: Variationen einer Verdrahtungsleitung, die ein erstes Substrat und ein zweites Substrat miteinander koppelt: 51 bis 63
    • Modifikationsbeispiel Q: Ein Beispiel, in welchem eine Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung eine typische Spalten-DAC-Schaltung enthält: 64
    • Modifikationsbeispiel R: Ein Beispiel, in welchem ein Bildgebungselement drei Substrate umfasst, die gestapelt sind: 65
    • Modifikationsbeispiel S: Ein Beispiel, in welchem eine Logikschaltung in einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat vorgesehen ist: 66
    • Modifikationsbeispiel T: Ein Beispiel, in welchem eine Logikschaltung in einem dritten Substrat vorgesehen ist: 67
  • Anwendungsbeispiel
  • Ein Beispiel, in welchem das Bildgebungselement gemäß einer beliebigen der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, für eine Bildgebungsvorrichtung verwendet wird... 68 und 69
  • Praktische Anwendungsbeispiele
  • Praktisches Anwendungsbeispiel 1 ... Ein Beispiel, in welchem das Bildgebungselement gemäß einer beliebigen der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, für einen beweglichen Körper verwendet wird... 70 und 71
  • Praktisches Anwendungsbeispiel 2 ... Ein Beispiel, in welchem das Bildgebungselement gemäß einer beliebigen der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, für ein Chirurgiesystem verwendet wird... 72 und 73
  • <Ausführungsform>
  • [Konfiguration]
  • 1 veranschaulicht ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungselements 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Bildgebungselement 1 umfasst drei Substrate (ein erstes Substrat 10, ein zweites Substrat 20 und ein drittes Substrat 30). Das Bildgebungselement 1 hat eine dreidimensionale Konfiguration, in der drei Substrate (das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30) aneinander gebondet sind. Das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 sind in dieser Reihenfolge gestapelt.
  • Das erste Substrat 10 enthält eine Vielzahl von Sensorpixeln 12 in einem Halbleitersubstrat 11. Die Vielzahl von Sensorpixeln führt eine fotoelektrische Umwandlung durch. Das Halbleitersubstrat 11 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „ersten Halbleitersubstrats“ der vorliegenden Offenbarung. Die Vielzahl von Sensorpixeln 12 ist in einem Pixelgebiet 13 im ersten Substrat 10 in Reihen und Spalten vorgesehen. Das zweite Substrat 20 enthält eine Ausleseschaltung 22 für je vier Sensorpixel 12 in einem Halbleitersubstrat 21. Die Ausleseschaltung 22 gibt ein Pixelsignal auf der Basis einer elektrischen Ladung ab, die vom Sensorpixel 12 abgegeben wurde. Das Halbleitersubstrat 21 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „zweiten Halbleitersubstrats“ der vorliegenden Offenbarung. Das zweite Substrat 20 enthält eine Vielzahl von Pixel-Ansteuerungsleitungen 23, die sich in einer Reihenrichtung erstrecken, und eine Vielzahl vertikaler Signalleitungen 24, die sich in einer Spaltenrichtung erstrecken. Das dritte Substrat 30 enthält eine Logikschaltung 32 in einem Halbleitersubstrat 31. Die Logikschaltung 32 führt eine Verarbeitung am Pixelsignal durch. Das Halbleitersubstrat 31 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „dritten Halbleitersubstrats“ der vorliegenden Offenbarung. Die Logikschaltung 32 enthält zum Beispiel eine vertikale Ansteuerungsschaltung 33, eine Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34, eine horizontale Ansteuerungsschaltung 35 und eine System-Steuerungsschaltung 36. Die Logikschaltung 32 (konkret die horizontale Ansteuerungsschaltung 35) gibt eine Ausgangsspannung Vout pro Sensorpixel 12 nach außen ab. In der Logikschaltung 32 kann zum Beispiel ein Gebiet mit geringem Widerstand, das ein Silizid wie etwa CoSi2 oder NiSi enthält, in einer vorderen Oberfläche eines Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode ausgebildet sein. Das Silizid wird unter Verwendung eines Salicide-(selbstjustierenden Silizid-)Prozesses gebildet.
  • Die vertikale Ansteuerungsschaltung 33 wählt sequentiell die Vielzahl von Sensorpixeln 12 beispielsweise Reihe für Reihe aus. Die Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34 führt beispielsweise eine Verarbeitung einer Korrelations-Doppelabtastung (CDS) an einem Pixelsignal durch, das von jedem der Sensorpixel 12 in einer Reihe abgegeben wird, die von der vertikalen Ansteuerungsschaltung 33 ausgewählt werden. Die Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34 führt beispielsweise die CDS-Verarbeitung durch, um dadurch einen Signalpegel des Pixelsignals zu extrahieren und Pixeldaten entsprechend einer Menge an Licht, die von jedem der Sensorpixel 12 empfangen wurde, zu halten. Die horizontale Ansteuerungsschaltung 35 gibt zum Beispiel die in der Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34 gehaltenen Pixeldaten sequentiell nach außen aus. Die System-Steuerungsschaltung 36 steuert beispielsweise ein Ansteuern jeweiliger Blöcke (der vertikalen Ansteuerungsschaltung 33, der Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34 und der horizontalen Ansteuerungsschaltung 35) in der Logikschaltung.
  • 2 veranschaulicht ein Beispiel des Sensorpixels 12 und der Ausleseschaltung 22. Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Falls gegeben, in dem eine Ausleseschaltung 22 von vier Sensorpixeln 12 wie in 2 veranschaulicht gemeinsam genutzt wird. „Gemeinsam nutzen“ gibt hier eine Einspeisung von Ausgaben von vier Sensorpixeln 12 in die gemeinsame Ausleseschaltung 22 an.
  • Die jeweiligen Sensorpixel 12 enthalten gängige Komponenten. In 2 sind Identifizierungszahlen (1, 2, 3 und 4) an Enden von Bezugszeichen der Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 angefügt, um die Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 zu unterscheiden. Falls es notwendig ist, die Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 zu unterscheiden, sind hier im Folgenden die Identifikationszahlen an Enden der Bezugszeichen der Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 angefügt; falls es jedoch nicht notwendig ist, die Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 zu unterscheiden, sind die Identifikationszahlen nicht an die Enden der Bezugszeichen der Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 angefügt.
  • Jedes der Sensorpixel 12 enthält beispielsweise eine Fotodiode PD, einen Transfer- bzw. Übertragungstransistor TR und ein Floating-Diffusionsgebiet FD. Der Übertragungstransistor TR ist mit der Fotodiode PD elektrisch gekoppelt, und das Floating-Diffusionsgebiet FD hält vorübergehend eine über den Übertragungstransistor TR von der Fotodiode PD abgegebene elektrische Ladung. Die Fotodiode PD entspricht einem spezifischen Beispiel eines „fotoelektrischen Wandlers“ der vorliegenden Offenbarung. Die Fotodiode PD führt eine fotoelektrische Umwandlung durch, um eine elektrische Ladung entsprechend der Menge an empfangenem Licht zu erzeugen. Eine Kathode der Fotodiode PD ist mit einer Source des Übertragungstransistors TR elektrisch gekoppelt, und eine Anode der Fotodiode PD ist mit einer Referenzpotential-Leistung (zum Beispiel einer Erdung) elektrisch gekoppelt. Ein Drain des Übertragungstransistors TR ist mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD elektrisch gekoppelt, und ein Gate des Übertragungstransistors ist mit der Pixel-Ansteuerungsleitung 23 elektrisch gekoppelt. Der Übertragungstransistor TR ist beispielsweise ein CMOS-(komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter-)Transistor.
  • Die Floating-Diffusionsgebiete FD der jeweiligen Sensorpixel 12, die eine Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen, sind miteinander elektrisch gekoppelt und mit einem Eingangsanschluss der gemeinsamen Ausleseschaltung 22 elektrisch gekoppelt. Die Ausleseschaltung 22 enthält beispielsweise einen Rücksetztransistor RST, einen Auswahltransistor SEL und einen Verstärkungstransistor AMP. Es sollte besonders erwähnt werden, dass der Auswahltransistor SEL nach Bedarf weggelassen werden kann. Eine Source des Rücksetztransistors RST (ein Eingangsanschluss der Ausleseschaltung 22) ist mit den Floating-Diffusionsgebieten FD elektrisch gekoppelt, und ein Drain des Rücksetztransistors RST ist mit einer Stromversorgungsleitung VDD und einem Drain des Verstärkungstransistors AMP elektrisch gekoppelt. Ein Gate des Rücksetztransistors RST ist mit der Pixel-Ansteuerungsleitung 23 elektrisch gekoppelt (siehe 1). Eine Source des Verstärkungstransistors AMP ist mit einem Drain des Auswahltransistors SEL elektrisch gekoppelt, und ein Gate des Verstärkungstransistors AMP ist mit einer Source des Rücksetztransistors RST elektrisch gekoppelt. Eine Source des Auswahltransistor SEL (ein Ausgangsanschluss der Ausleseschaltung 22) ist mit der vertikalen Signalleitung 24 elektrisch gekoppelt, und ein Gate des Auswahltransistors SEL ist mit der Pixel-Ansteuerungsleitung 23 elektrisch gekoppelt (siehe 1).
  • Falls der Übertragungstransistor TR eingeschaltet wird, überträgt der Übertragungstransistor TR eine elektrische Ladung der Fotodiode PD zum Floating-Diffusionsgebiet FD. Das Gate (ein Übertragungs-Gate TG) des Übertragungstransistors TR erstreckt sich beispielsweise von einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 bis zu einer Tiefe, die eine PD 41 erreicht, durch eine Wannenschicht 42, wie in der später zu beschreibenden 7 veranschaulicht ist. Der Rücksetztransistor RST setzt ein Potential des Floating-Diffusionsgebiets FD auf ein vorbestimmtes Potential zurück. Falls der Rücksetztransistor RST eingeschaltet wird, wird das Potential der Floating-Diffusionsgebiete FD auf ein Potential der Stromversorgungsleitung VDD zurückgesetzt. Der Auswahltransistor SEL steuert einen Abgabezeitpunkt des Pixelsignals aus der Ausleseschaltung 22. Der Verstärkungstransistor AMP erzeugt als das Pixelsignal ein Signal einer Spannung entsprechend einem Pegel einer im Floating-Diffusionsgebiet FD gehaltenen elektrischen Ladung. Der Verstärkungstransistor AMP enthält einen Source-Follower-Verstärker und gibt ein Pixelsignal einer Spannung entsprechend einem Pegel einer von der Fotodiode PD erzeugten elektrischen Ladung ab. Falls der Auswahltransistor SEL eingeschaltet wird, verstärkt der Verstärkungstransistor AMP das Potential des Floating-Diffusionsgebiets FD und gibt eine Spannung entsprechend dem so verstärkten Potential über die vertikale Signalleitung 24 an die Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34 ab. Der Rücksetztransistor RST, der Verstärkungstransistor AMP und der Auswahltransistor SEL sind beispielsweise CMOS-Transistoren.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass der Auswahltransistor SEL zwischen der Stromversorgungsleitung VDD und dem Verstärkungstransistor AMP, wie in 3 veranschaulicht, vorgesehen sein kann. In diesem Fall ist der Drain des Rücksetztransistors RST mit der Stromversorgungsleitung VDD und dem Drain des Auswahltransistors SEL elektrisch gekoppelt. Die Source des Auswahltransistors SEL ist mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP elektrisch gekoppelt, und das Gate des Auswahltransistors SEL ist mit der Pixel-Ansteuerungsleitung 23 elektrisch gekoppelt (siehe 1). Die Source des Verstärkungstransistors AMP (der Ausganganschluss der Ausleseschaltung 22) ist mit der vertikalen Signalleitung 24 elektrisch gekoppelt, und das Gate des Verstärkungstransistors AMP ist mit der Source des Rücksetztransistors RST elektrisch gekoppelt. Außerdem kann, wie in 4 und 5 veranschaulicht ist, ein FD-Übertragungstransistor FDG zwischen der Source des Rücksetztransistors RST und dem Gate des Verstärkungstransistors AMP vorgesehen werden.
  • Der FD-Übertragungstransistor FDG wird genutzt, um eine Umwandlungseffizienz umzuschalten. Im Allgemeinen ist das Pixelsignal bei Aufnahmen an einer dunklen Stelle klein. Falls eine Umwandlung von einer elektrischen Ladung in eine Spannungsumwandlung auf der Basis von Q = CV durchgeführt wird, bewirkt eine große Kapazität (FD-Kapazität C) des Floating-Diffusionsgebiets FD eine Verringerung in V, falls die elektrische Ladung durch den Verstärkungstransistor AMP in die Spannung umgewandelt wird. Im Gegensatz dazu ist das Pixelsignal an einer hellen Stelle erhöht; daher ist es, falls die FD-Kapazität nicht ausreichend groß ist, dem Floating-Diffusionsgebiet FD nicht möglich, die elektrische Ladung der Fotodiode PD zu empfangen. Um zu verhindern, dass V übermäßig groß wird (mit anderen Worten, um V zu verringern), falls die elektrische Ladung durch den Verstärkungstransistor AMP in die Spannung umgewandelt wird, ist es ferner notwendig, die FD-Kapazität C zu erhöhen. In Anbetracht dessen wird, falls der FD-Übertragungstransistor FDG eingeschaltet wird, eine Gate-Kapazität des FD-Übertragungstransistors FDG erhöht, um dadurch die gesamte FD-Kapazität C zu erhöhen. Falls der FD-Übertragungstransistor FDG ausgeschaltet wird, wird im Gegensatz dazu die gesamte FD-Kapazität C verringert. Folglich ermöglicht ein Ein- und Ausschalten des FD-Übertragungstransistors FDG, die FD-Kapazität C variabel zu machen und die Umwandlungseffizienz umzuschalten.
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel eines Kopplungsmodus zwischen einer Vielzahl von Ausleseschaltungen 22 und einer Vielzahl vertikaler Signalleitungen 24. Falls die Vielzahl von Ausleseschaltungen 22 in einer Verlaufsrichtung (zum Beispiel der Spaltenrichtung) der vertikalen Signalleitungen 24 nebeneinander angeordnet ist, kann eine der Vielzahl vertikaler Signalleitungen 24 jeder der Ausleseschaltungen 22 zugeordnet werden. Wie in 6 veranschaulicht ist, kann beispielsweise in einem Fall, in dem vier Ausleseschaltungen 22 in der Verlaufsrichtung (zum Beispiel der Spaltenrichtung) der vertikalen Signalleitungen 24 nebeneinander angeordnet sind, eine der vier vertikalen Signalleitungen 24 einer der Ausleseschaltungen 22 zugeordnet werden. Es sollte besonders erwähnt werden, dass in 6, um die jeweiligen vertikalen Signalleitungen 24 zu unterscheiden, Identifizierungszahlen (1, 2, 3 und 4) an Enden von Bezugszeichen der jeweiligen Signalleitungen angefügt sind.
  • 7 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in einer vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1. 7 veranschaulicht beispielhaft eine Querschnittskonfiguration an einer Position, die dem Sensorpixel 12 im Bildgebungselement 1 gegenüberliegt. 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kopplungsbereichs (eines eingekreisten Bereichs in 7) zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 im Bildgebungselement 1. 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kopplungsbereichs (eines eingekreisten Bereichs in 7) zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 im Bildgebungselement 1. Das Bildgebungselement 1 umfasst das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, und enthält ferner Farbfilter 40 und lichtempfangende Linsen 50 auf einer Seite einer rückseitigen Oberfläche (einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche) des ersten Substrats 10. Einer der Farbfilter 40 und eine der lichtempfangenden Linsen 50 sind zum Beispiel für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen. Das heißt, das Bildgebungselement 1 ist von einem rückseitig beleuchteten Typ.
  • Das erste Substrat 10 enthält eine Isolierschicht 46, die auf dem Halbleitersubstrat 11 gestapelt ist. Die Isolierschicht 46 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „ersten Isolierschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Das erste Substrat 10 enthält die Isolierschicht 46 als einen Teil bzw. Bereich eines Zwischenschicht-Isolierfilms 51. Die Isolierschicht 46 ist in einer Lücke zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und dem Halbleitersubstrat 21 vorgesehen, was später beschrieben werden soll. Das Halbleitersubstrat 11 enthält ein Siliziumsubstrat. Das Halbleitersubstrat 11 enthält zum Beispiel eine p-Wannenschicht 42 in einem Bereich einer vorderen Oberfläche und deren Umgebung und enthält die PD 41 eines elektrischen Leitfähigkeitstyps, der von demjenigen der p-Wannenschicht 42 verschieden ist, in einem anderen Gebiet (einem Gebiet, das tiefer als die p-Wannenschicht 42 liegt). Die p-Wannenschicht 42 enthält ein Halbleitergebiet vom p-Typ. Die PD 41 enthält ein Halbleitergebiet eines elektrischen Leitfähigkeitstyps (konkret, n-Typs), der von demjenigen der p-Wannenschicht 452 verschieden ist. Das Halbleitersubstrat 11 enthält in der p-Wannenschicht 42 das Floating-Diffusionsgebiet FD als Halbleitergebiet eines elektrischen Leitfähigkeitstyps (konkret, n-Typs), der von demjenigen der p-Wannenschicht 42 verschieden ist.
  • Das erste Substrat 10 enthält die Fotodiode PD, den Übertragungstransistor TR und das Floating-Diffusionsgebiet FD für jedes der Sensorpixel 12. Das erste Substrat 12 hat eine Konfiguration, in der der Übertragungstransistor TR und das Floating-Diffusionsgebiet FD in einem Bereich auf einer Seite einer vorderen Oberfläche (einer Seite, die der Seite der Lichteinfallsoberfläche entgegengesetzt ist, d.h. der Seite des zweiten Substrats 20) des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen sind. Das erste Substrat 10 enthält einen Elementseparator 43, der die jeweiligen Sensorpixel 12 trennt. Der Elementseparator 43 ist so ausgebildet, dass er sich in einer Richtung einer Normalen zum Halbleitersubstrat 11 (einer Richtung senkrecht zur vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11) erstreckt. Der Elementseparator 43 ist zwischen zwei wechselseitig benachbarten der Sensorpixel 12 vorgesehen. Der Elementseparator 43 trennt elektrisch die wechselseitig benachbarten Sensorpixel 12 voneinander. Der Elementseparator 43 enthält beispielsweise Siliziumoxid. Der Elementseparator 43 dringt zum Beispiel durch das Halbleitersubstrat 11 hindurch. Das erste Substrat 10 enthält ferner beispielsweise eine p-Wannenschicht 44 in Kontakt mit einer seitlichen Oberfläche, auf der Seite der Fotodiode PD, des Elementseparators 43. Die p-Wannenschicht 44 enthält ein Halbleitergebiet eines elektrischen Leitfähigkeitstyps (konkret, p-Typs), der von demjenigen der Fotodiode PD verschieden ist. Ferner enthält das erste Substrat 10 zum Beispiel einen Film 45 mit fixierten elektrischen Ladungen in Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11. Der Film 45 mit fixierten elektrischen Ladungen ist negativ geladen, um eine Erzeugung eines Dunkelstroms zu unterdrücken, der durch ein Grenzflächenniveau auf einer Seite einer lichtempfangenden Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 hervorgerufen wird. Der Film 45 mit fixierten elektrischen Ladungen enthält zum Beispiel einen Isolierfilm mit negativen fixierten elektrischen Ladungen. Beispiele eines Materials solch eines Isolierfilms umfassen Hafniumoxid, Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Tantaloxid. Eine Lochakkumulationsschicht wird an einer Grenzfläche auf der Seite einer lichtempfangenden Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 durch ein elektrisches Feld ausgebildet, das durch den Film 45 mit fixierten elektrischen Ladungen induziert wird. Diese Lochakkumulationsschicht unterdrückt eine Erzeugung von Elektronen von der Grenzfläche. Der Farbfilter 40 ist auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen. Der Farbfilter 40 ist zum Beispiel in Kontakt mit dem Film 45 mit fixierten elektrischen Ladungen vorgesehen und ist an einer Position vorgesehen, die dem Sensorpixel 12 gegenüberliegt, wobei der Film 45 mit fixierten elektrischen Ladungen dazwischen angeordnet ist. Die lichtempfangende Linse 50 ist beispielsweise in Kontakt mit dem Farbfilter 40 vorgesehen und ist an einer Position vorgesehen, die dem Sensorpixel 12 gegenüberliegt, wobei der Farbfilter 40 und der Film 45 mit fixierten elektrischen Ladungen dazwischen angeordnet ist.
  • Das zweite Substrat 20 enthält eine Isolierschicht 52, die auf dem Halbleitersubstrat 21 gestapelt ist. Die Isolierschicht 52 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „dritten Isolierschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Das zweite Substrat 20 enthält die Isolierschicht 52 als Bereich des Zwischenschicht-Isolierfilms 51. Die Isolierschicht 52 ist in einer Lücke zwischen dem Halbleitersubstrat 21 und dem Halbleitersubstrat 31 vorgesehen. Das Halbleitersubstrat 21 enthält ein Siliziumsubstrat. Das zweite Substrat 20 enthält eine Ausleseschaltung 22 für je vier Sensorpixel 12. Das zweite Substrat 20 hat eine Konfiguration, in der die Ausleseschaltung 22 in einem Bereich auf der Seite der vorderen Oberfläche (der Seite des dritten Substrats 30) des Halbleitersubstrats 21 vorgesehen ist. Das zweite Substrat 20 ist auf solch eine Weise an das erste Substrat 10 gebondet, das eine rückseitige Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 gegenüberliegt. Das heißt, das zweite Substrat 20 ist mit der Vorderseite und der Rückseite gegenüberliegend an das erste Substrat 10 gebondet. Das zweite Substrat 20 enthält ferner eine Isolierschicht 53 in der gleichen Schicht wie das Halbleitersubstrat 21. Die Isolierschicht 53 geht durch das Halbleitersubstrat 21 hindurch. Die Isolierschicht 53 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „zweiten Isolierschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Das zweite Substrat 20 enthält die Isolierschicht 53 als einen Bereich des Zwischenschicht-Isolierfilms 51. Die Isolierschicht 53 ist so vorgesehen, dass sie eine seitliche Oberfläche einer Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54, die später beschrieben werden soll, bedeckt.
  • Ein gestapelter Körper des ersten Substrats 10 und des zweiten Substrat 20 enthält den Zwischenschicht-Isolierfilm 51 und die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 vorgesehen ist. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitung“ der vorliegenden Offenbarung. Der oben beschriebene gestapelte Körper enthält eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 für jedes der Sensorpixel 12. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 erstreckt sich in einer Richtung einer Normalen zum Halbleitersubstrat 21 und ist so vorgesehen, dass sie durch einen die Isolierschicht 53 des Zwischenschicht-Isolierfilms 41 enthaltenden Bereich hindurchgeht. Das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 sind mittels der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 miteinander elektrisch gekoppelt. Konkret ist die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD und einer Kopplungs-Verdrahtungsleitung 55, die später beschrieben werden soll, elektrisch gekoppelt.
  • Der gestapelte Körper des ersten Substrats 10 und des zweiten Substrats 20 enthält ferner Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 und 48 (siehe 10, die später beschrieben werden soll), die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 vorgesehen sind. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitung“ der vorliegenden Offenbarung. Der oben beschriebene gestapelte Körper enthält eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 und eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 für jedes der Sensorpixel 12. Die jeweiligen Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 und 48 erstrecken sich in der Richtung der Normalen zum Halbleitersubstrat 21 und sind so vorgesehen, dass sie durch einen die Isolierschicht 53 des Zwischenschicht-Isolierfilms 51 enthaltenden Bereich hindurchgehen. Das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 sind mittels der Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 und 48 miteinander elektrisch gekoppelt. Konkret ist die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 mit der p-Wannenschicht 42 des Halbleitersubstrats 11 und einer Verdrahtungsleitung im zweiten Substrat 20 elektrisch gekoppelt. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 ist mit dem Übertragungs-Gate TG und der Pixel-Ansteuerungsleitung 23 elektrisch gekoppelt.
  • Das zweite Substrat 20 enthält beispielsweise eine Vielzahl von Kopplungssektionen 59 in der Isolierschicht 52. Die Vielzahl von Kopplungssektionen ist mit der Ausleseschaltung 22 und dem Halbleitersubstrat 21 elektrisch gekoppelt. Das zweite Substrat 20 enthält ferner beispielsweise eine Verdrahtungsschicht 56 auf der Isolierschicht 52. Die Verdrahtungsschicht 56 umfasst beispielsweise eine Isolierschicht 57 und die Vielzahl von Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 und die Vielzahl vertikaler Signalleitungen 24, die in der Isolierschicht 57 vorgesehen sind. Die Verdrahtungsschicht 56 enthält weiter beispielsweise eine Vielzahl Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 55 in der Isolierschicht 57. Eine der Vielzahl Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 55 ist für je vier Sensorpixel 12 vorgesehen. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 55 koppelt elektrisch die jeweiligen Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 miteinander. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 sind mit den jeweiligen Floating-Diffusionsgebieten FD elektrisch gekoppelt, die in den vier Sensorpixeln 12 enthalten sind, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen. Hier ist die Gesamtzahl an Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 und 48 größer als die Gesamtzahl an Sensorpixeln 12, die im ersten Substrat 10 enthalten sind, und beträgt das Doppelte der Gesamtzahl an Sensorpixeln 12, die im ersten Substrat 10 enthalten sind. Außerdem ist die Gesamtzahl an Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, 48 und 47 größer als die Gesamtzahl an Sensorpixeln 12, die im ersten Substrat 10 enthalten sind, und beträgt das Dreifache der Gesamtzahl an Sensorpixeln 12, die im ersten Substrat 10 enthalten sind.
  • Die Verdrahtungsschicht 56 enthält ferner beispielsweise eine Vielzahl von Pad-Elektroden 58 in der Isolierschicht 57. Jede der Pad-Elektroden 58 ist unter Verwendung beispielsweise eines Metalls wie etwa Cu (Kupfer) und Al (Aluminium) ausgebildet. Jede der Pad-Elektroden 58 ist zu einer vorderen Oberfläche der Verdrahtungsschicht 56 freigelegt. Die Pad-Elektroden 58 werden für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 und zum Bonden zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt. Eine der Vielzahl von Pad-Elektroden 58 ist beispielsweise für jede der Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 und der vertikalen Signalleitung 24 vorgesehen. Die Gesamtzahl an Pad-Elektroden 58 (oder die Gesamtzahl an Übergängen zwischen den Pad-Elektroden 58 und (später zu beschreibenden) Pad-Elektroden 64) ist geringer als die Gesamtzahl an Sensorpixeln 12, die im ersten Substrat 10 enthalten sind.
  • Das dritte Substrat 30 enthält beispielsweise einen Zwischenschicht-Isolierfilm 61 auf dem Halbleitersubstrat 31. Es sollte besonders erwähnt werden, dass die vorderen Oberflächen des dritten Substrats 30 und des zweiten Substrats 20, wie später beschrieben wird, aneinander gebondet sind; daher sind in der Beschreibung einer Konfiguration im dritten Substrat 30 eine Oberseite und eine Unterseite jenen in den Diagrammen entgegengesetzt. Das Halbleitersubstrat 31 enthält ein Siliziumsubstrat. Das dritte Substrat 30 hat eine Konfiguration, in der die Logikschaltung 32 in einem Bereich auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 31 vorgesehen ist. Ferner enthält das dritte Substrat 30 beispielsweise eine Verdrahtungsschicht 62 auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 61. Die Verdrahtungsschicht 62 enthält beispielsweise eine Isolierschicht 63 und eine Vielzahl von in der Isolierschicht 63 vorgesehenen Pad-Elektroden 64. Die Vielzahl von Pad-Elektroden 64 ist mit der Logikschaltung 32 elektrisch gekoppelt. Jede der Pad-Elektroden 64 ist unter Verwendung beispielsweise von Cu (Kupfer) ausgebildet. Jeder der Pad-Elektroden 64 ist zu einer vorderen Oberfläche der Verdrahtungsschicht 62 freigelegt. Jede der Pad-Elektroden 64 wird für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 und ein Bonden zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt. Ferner muss die Anzahl der Pad-Elektroden 64 nicht notwendigerweise eine Mehrfache sein; es ist erlaubt, dass nur eine Pad-Elektrode 64 mit der Logikschaltung 32 elektrisch gekoppelt ist. Das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 sind durch einen Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 miteinander elektrisch gekoppelt. Das heißt, das Gate (das Übertragungs-Gate TG) des Übertragungstransistors TR ist über die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 und die Pad-Elektroden 58 und 64 mit der Logikschaltung 32 elektrisch gekoppelt. Das dritte Substrat 30 ist auf solch eine Weise an das zweite Substrat 20 gebondet, dass eine vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats 31 der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 gegenüberliegt. Das heißt, das dritte Substrat 30 ist mit einander zugewandten Vorderseiten an das zweite Substrat 20 gebondet.
  • Wie in 8 veranschaulicht ist, sind das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 durch die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 miteinander elektrisch gekoppelt. Wie in 9 veranschaulicht ist, sind ferner das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 durch den Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 miteinander elektrisch gekoppelt. Eine Breite D1 der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 ist hier schmaler als eine Breite D3 eines Übergangsbereichs zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64. Das heißt, eine Querschnittsfläche der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 ist kleiner als eine Querschnittsfläche des Übergangsbereichs zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64. Dementsprechend beeinträchtigt die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 eine Reduzierung der Fläche pro Pixel im ersten Substrat 10 nicht. Außerdem ist die Ausleseschaltung 22 im zweiten Substrat 20 ausgebildet, und die Logikschaltung 32 ist im dritten Substrat 30 ausgebildet, was ermöglicht, verglichen mit einer Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 eine Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 mit einem flexibleren Layout wie etwa einer Anordnung der Anzahl von Kontakten für eine Kopplung auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, den Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 als eine Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 zu nutzen.
  • 10 und 11 veranschaulichen jeweils ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1. Ein oberes Diagramm von jeder der 10 und 11 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration bei einem Querschnitt Sec1 von 7, und ein unteres Diagramm von jeder der 10 und 11 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration bei einem Querschnitt Sec2 von 7. 10 stellt beispielhaft eine Konfiguration dar, in der zwei Gruppen von vier Sensorpixeln 12 in einer 2x2-Anordnung nebeneinander in der zweiten Richtung H angeordnet sind, und 11 stellt beispielhaft eine Konfiguration dar, in der vier Gruppen von vier Sensorpixeln 12 in einer 2x2-Anordnung nebeneinander in einer ersten Richtung V und der zweiten Richtung H angeordnet sind. Es sollte besonders erwähnt werden, dass in den oberen Querschnittsansichten der 10 und 11 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 veranschaulicht, auf einem Diagramm überlagert ist, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration beim Querschnitt Sec1 von 7 veranschaulicht, und die Isolierschicht 46 nicht veranschaulicht ist. Außerdem ist in den unteren Querschnittsansichten der 10 und 11 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 veranschaulicht, auf einem Diagramm überlagert, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration beim Querschnitt Sec2 von 7 veranschaulicht.
  • Wie in 10 und 11 veranschaulicht ist, sind die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 bandartig in der ersten Richtung V (einer Richtung nach oben und unten in 10 oder einer Richtung nach links und rechts in 11) in einer Ebene des ersten Substrats 10 nebeneinander angeordnet. Es sollte besonders erwähnt werden, dass 10 und 11 beispielhaft einen Fall darstellen, in dem die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 in zwei Spalten in der ersten Richtung V nebeneinander angeordnet sind. Die erste Richtung V ist parallel zu einer Anordnungsrichtung (zum Beispiel einer Spaltenrichtung) von zwei Anordnungsrichtungen (zum Beispiel einer Reihenrichtung und der Spaltenrichtung) der Vielzahl von Sensorpixeln 12, die in einer Matrix angeordnet sind. In den vier Sensorpixeln 12, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen, sind die vier Floating-Diffusionsgebiete FD beispielsweise mit dem dazwischen angeordneten Elementseparator 43 nahe beieinander angeordnet. In den vier Sensorpixeln 12, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen, sind die vier Übertragungs-Gates TG beispielsweise so angeordnet, dass sie die vier Floating-Diffusionsgebiete FD umgeben und die Übertragungs-Gates TG eine Ringform ausbilden.
  • Die Isolierschicht 53 enthält eine Vielzahl von Blöcken, die sich in der ersten Richtung V erstrecken. Das Halbleitersubstrat 21 enthält eine Vielzahl inselförmiger Blöcke 21A, die sich in der ersten Richtung V erstrecken und in der zur ersten Richtung V orthogonalen zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, wobei die Isolierschicht 53 dazwischen angeordnet ist. Jeder der Blöcke 21A enthält beispielsweise eine Vielzahl von Gruppen aus dem Rücksetztransistor RST, dem Verstärkungstransistor AMP und dem Auswahltransistor SEL. Eine Ausleseschaltung 22, die von den vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzt wird, enthält beispielsweise den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP und den Auswahltransistor SEL in einem den vier Sensorpixeln 12 gegenüberliegenden Gebiet. Eine Ausleseschaltung 22, die von den vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzt wird, enthält beispielsweise den Verstärkungstransistor AMP im Block 21A auf der linken Seite der Isolierschicht 53 und den Rücksetztransistor RST und den Auswahltransistor SEL im Block 21A auf der rechten Seite der Isolierschicht 53.
  • 12, 13, 14 und 15 veranschaulichen jeweils ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in einer horizontalen Ebene des Bildgebungselements 1. 12 bis 15 veranschaulichen beispielhaft jeweils einen Fall, in dem eine von den vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte Ausleseschaltung 22 in einem den vier Sensorpixeln 12 gegenüberliegenden Gebiet vorgesehen ist. In 12 bis 15 beschriebene Verdrahtungsleitungen sind zum Beispiel in voneinander verschiedenen Schichten in der Verdrahtungsschicht 56 ausgebildet.
  • Vier, einander benachbarte Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 64 sind, wie zum Beispiel in 12 veranschaulicht ist, mit der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 55 elektrisch gekoppelt. Vier, einander benachbarte Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 sind ferner mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP, der im Block 21A auf der linken Seite der Isolierschicht 53 enthalten ist, und dem Gate des Rücksetztransistors RST, der im Block 21A auf der rechten Seite der Isolierschicht 53 enthalten ist, über die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 55 und die Kopplungssektion 59 elektrisch gekoppelt, wie in 12 veranschaulicht ist.
  • Die Stromversorgungsleitung VDD ist an einer Position angeordnet, die jeder der Ausleseschaltungen 22 gegenüberliegt, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, wie beispielsweise in 13 veranschaulicht ist. Die Stromversorgungsleitung VDD ist mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP und dem Drain des Rücksetztransistors RST in jeder der Ausleseschaltungen 22, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, über die Kopplungssektionen 59 elektrisch gekoppelt, wie beispielsweise in 13 veranschaulicht ist. Zwei Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 sind an einer Position angeordnet, die den jeweiligen Ausleseschaltungen 22 gegenüberliegt, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, wie beispielsweise in 13 veranschaulicht ist. Eine Pixel-Ansteuerungsleitung 23 (eine zweite Steuerungsleitung) ist beispielsweise eine Verdrahtungsleitung RSTG, die mit dem Gate des Rücksetztransistors RST jeder der Ausleseschaltungen 22 elektrisch gekoppelt ist, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, wie in 13 veranschaulicht ist. Die andere Pixel-Ansteuerungsleitung 23 (eine dritte Steuerungsleitung) ist beispielsweise eine Verdrahtungsleitung SELG, die mit dem Gate des Auswahltransistors SEL jeder der Ausleseschaltungen 22, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, elektrisch gekoppelt ist, wie in 13 veranschaulicht ist. In jeder der Ausleseschaltungen 22 sind die Source des Verstärkungstransistors AMP und der Drain des Auswahltransistors SEL über die Verdrahtungsleitung 25 miteinander elektrisch gekoppelt, wie beispielsweise in 13 veranschaulicht ist.
  • Zwei Stromversorgungsleitungen VSS sind an einer Position angeordnet, die den jeweiligen Ausleseschaltungen 22 gegenüberliegt, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, wie beispielsweise in 14 veranschaulicht ist. Jede der Stromversorgungsleitungen VSS ist mit einer Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 an einer Position elektrisch gekoppelt, die den jeweiligen Sensorpixeln 12 gegenüberliegt, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, wie beispielsweise in 14 veranschaulicht ist. Vier Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 sind an einer Position angeordnet, die den jeweiligen Ausleseschaltungen 22 gegenüberliegt, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, wie beispielsweise in 14 veranschaulicht ist. Jede der vier Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 ist zum Beispiel eine Verdrahtungsleitung TRG, die mit der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 eines Sensorpixels 12 der vier Sensorpixel 12 entsprechend jeder der Ausleseschaltungen 22, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind, elektrisch gekoppelt ist, wie in 14 veranschaulicht ist. Das heißt, die vier Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 (erste Steuerungsleitungen) sind mit den Gates (den Übertragungs-Gates TG) der Übertragungstransistoren TR der jeweiligen Sensorpixel 12 elektrisch gekoppelt, die in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnet sind. In 14 sind Identifikatoren (1, 2, 3 und 4) an Enden der jeweiligen Verdrahtungsleitungen TRG angefügt, um die jeweiligen Verdrahtungsleitungen TRG zu unterscheiden.
  • Die vertikale Signalleitung 24 ist an einer Position angeordnet, die den jeweiligen Ausleseschaltungen 22 gegenüberliegt, die in der ersten Richtung V nebeneinander angeordnet sind, wie beispielsweise in 15 veranschaulicht ist. Die vertikale Signalleitung 24 (Ausgangsleitung) ist mit dem Ausgangsanschluss (der Source des Verstärkungstransistors AMP) jeder der Ausleseschaltungen 22 elektrisch gekoppelt, die in der ersten Richtung V nebeneinander angeordnet sind, wie beispielsweise in 15 veranschaulicht ist.
  • [Herstellungsverfahren]
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung von Herstellungsprozessen des Bildgebungselements 1 gegeben. 16A bis 16F veranschaulichen jeweils ein Beispiel eines Herstellungsprozesses des Bildgebungselements 1.
  • Zuerst werden die p-Wannenschicht 42, der Elementseparator 43 und die p-Wannenschicht 44 auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet. Als Nächstes werden im Halbleitersubstrat 11 die Fotodiode PD, der Übertragungstransistor TR und das Floating-Diffusionsgebiet FD ausgebildet ( 16A). Somit ist das Sensorpixel 12 im Halbleitersubstrat 11 ausgebildet. Zu dieser Zeit wird bevorzugt, als für das Sensorpixel 12 genutztes Elektrodenmaterial kein Material mit einer geringen Wärmebeständigkeit wie etwa CoSi2 oder NiSi mittels eines Salicide-Prozesses zu verwenden. Es wird vielmehr bevorzugt, ein Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit als das für das Sensorpixel 12 genutzte Elektrodenmaterial zu verwenden. Beispiele des Materials mit hoher Wärmebeständigkeit schließen Polysilizium ein. Die Isolierschicht 46 wird dann auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet ( 16A). Somit ist das erste Substrat 10 gebildet.
  • Als Nächstes wird das Halbleitersubstrat 21 an das erste Substrat 10 (die Isolierschicht 46) gebondet ( 16B). Zu dieser Zeit wird das Halbleitersubstrat 21 nach Bedarf abgedünnt. In diesem Fall wird eine Dicke des Halbleitersubstrats 21 auf eine für eine Ausbildung der Ausleseschaltung 22 notwendige Filmdicke eingestellt. Die Dicke des Halbleitersubstrats 21 beträgt im Allgemeinen etwa mehrere hundert nm. Ein FD-(vollständiger Verarmungs-)Typ (engl.: fully depletion type) ist jedoch je nach dem Konzept der Ausleseschaltung 22 möglich. In solch einem Fall kann die Dicke des Halbleitersubstrats 21 in einem Bereich von mehreren nm bis mehrere µm liegen.
  • Als Nächstes wird die Isolierschicht 53 in der gleichen Schicht wie das Halbleitersubstrat 21 ausgebildet (16C). Die Isolierschicht 53 wird beispielsweise an einer Position ausgebildet, die dem Floating-Diffusionsgebiet FD gegenüberliegt. Beispielsweise wird ein durch das Halbleitersubstrat 21 hindurchgehender Schlitz im Halbleitersubstrat 21 ausgebildet, um das Halbleitersubstrat 21 in eine Vielzahl von Blöcken 21A zu trennen. Danach wird die Isolierschicht 53 so ausgebildet, dass sie im Schlitz eingebettet wird. Sodann wird die den Verstärkungstransistor AMP und der gleichen enthaltende Ausleseschaltung 22 in jedem der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 ausgebildet (16C). Zu dieser Zeit ist es, falls ein Metallmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit als Elektrodenmaterial des Sensorpixels 12 genutzt wurde, möglich, einen Gate-Isolierfilm der Ausleseschaltung 22 mittels thermischer Oxidation zu bilden.
  • Als Nächstes wird die Isolierschicht 52 auf dem Halbleitersubstrat 21 gebildet. Somit ist der die Isolierschichten 46, 52 und 53 umfassende Zwischenschicht-Isolierfilm 51 ausgebildet. Anschließend werden Durchgangslöcher 51A und 51B im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 ausgebildet ( 16D). Konkret wird ein durch die Isolierschicht 52 hindurchgehendes Durchgangsloch 51B an einer der Ausleseschaltung 22 gegenüberliegenden Position in der Isolierschicht 52 ausgebildet. Außerdem wird ein durch den Zwischenschicht-Isolierfilm 51 hindurchgehendes Durchgangsloch 51A an einer dem Floating-Diffusionsgebiet FD gegenüberliegenden Position (das heißt, einer der Isolierschicht 53 gegenüberliegenden Position) im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 ausgebildet.
  • Als Nächstes wird ein elektrisch leitfähiges Material in den Durchgangslöchern 51A und 51B eingebettet, um die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 im Durchgangsloch 51A zu bilden und die Kopplungssektion 59 im Durchgangsloch 51B auszubilden (16E). Ferner wird auf der Isolierschicht 52 die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 55 ausgebildet, die die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 und die Kopplungssektion 59 miteinander elektrisch koppelt. Danach wird auf der Isolierschicht 52 die die Pad-Elektrode 58 enthaltende Verdrahtungsschicht 56 ausgebildet. Somit ist das zweite Substrat 20 gebildet.
  • Als Nächstes wird das zweite Substrat 20 an das dritte Substrat 30, in dem die Logikschaltung 32 und die Verdrahtungsschicht 62 ausgebildet sind, auf solch eine Weise gebondet, dass die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 31 gegenüberliegt (16F). Zu dieser Zeit werden die Pad-Elektrode 58 des zweiten Substrats 20 und die Pad-Elektrode 64 des dritten Substrats 30 miteinander verbunden, um dadurch das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 miteinander elektrisch zu koppeln. Somit ist das Bildgebungselement 1 hergestellt.
  • [Effekte]
  • Eine Reduzierung der Fläche pro Pixel eines Bildgebungselements mit einer zweidimensionalen Konfiguration wurde durch Einführung feiner Prozesse und eine Verbesserung der Packungsdichte erreicht. In den letzten Jahren wurde ein Bildgebungselement mit einer dreidimensionalen Konfiguration entwickelt, um eine weitere Reduzierung der Größe des Bildgebungselements und Reduzierung der Fläche pro Pixel zu erzielen. Im Bildgebungselement mit der dreidimensionalen Konfiguration sind beispielsweise ein Halbleitersubstrat, das eine Vielzahl von Sensorpixeln enthält, und ein Halbleitersubstrat, das eine Signalverarbeitungsschaltung enthält, die ein von jedem der Sensorpixel erhaltenes Signal verarbeitet, aufeinandergestapelt. Dies macht es möglich, den Integrationsgrad der Sensorpixel weiter zu erhöhen und ferner eine Größe der Signalverarbeitungsschaltung mit einer im Wesentlichen gleichen Chipgröße wie zuvor zu vergrößern.
  • Im Übrigen ist es im Bildgebungselement mit der dreidimensionalen Konfiguration, falls drei Halbleiterchips gestapelt sind, nicht möglich, vordere Oberflächen aller Halbleitersubstrate (einander zugewandt) aneinander zu bonden. Falls drei Halbleitersubstrate planlos gestapelt werden, besteht eine Möglichkeit einer Vergrößerung einer Chipgröße oder einer Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Chip, was sich aus einer Konfiguration ergibt, in der die Halbleitersubstrate elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  • Im Gegensatz dazu sind in der vorliegenden Ausführungsform die Sensorpixel 12 und die Ausleseschaltungen 22 in einem voneinander verschiedenen Substrat (dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20) ausgebildet. Dies macht es möglich, verglichen mit einem Fall, in dem die Sensorpixel 12 und die Ausleseschaltungen 22 im gleichen Substrat ausgebildet sind, die Flächen der Sensorpixel 12 und der Ausleseschaltungen 22 auszudehnen. Infolgedessen ist es möglich, einen Wirkungsgrad einer fotoelektrischen Umwandlung zu verbessern und Transistorrauschen zu reduzieren. Außerdem sind das die Sensorpixel 12 enthaltende erste Substrat 10 und das die Ausleseschaltungen 22 enthaltende zweite Substrat 20 mittels der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 vorgesehen ist, miteinander elektrisch gekoppelt. Dies macht es möglich, verglichen mit einem Fall, in dem das erste Halbleitersubstrat 10 und das zweite Halbleitersubstrat 20 durch eine Verbindung zwischen Pad-Elektroden und eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die durch ein Halbleitersubstrat hindurchgeht (zum Beispiel ein TSV (Through Si Via)) miteinander elektrisch gekoppelt sind, die Chipgröße weiter zu reduzieren. Außerdem ermöglicht eine weitere Reduzierung der Fläche pro Pixel, eine Auflösung weiter zu erhöhen. Falls die Chipgröße die gleiche wie zuvor ist, ist es außerdem möglich, das Ausbildungsgebiet der Sensorpixel 12 auszudehnen. Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform die Ausleseschaltungen 22 und die Logikschaltung 32 in voneinander verschiedenen Substraten (dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30) ausgebildet. Dies macht es möglich, verglichen mit einem Fall, in dem die Ausleseschaltungen 22 und die Logikschaltung 32 im gleichen Substrat ausgebildet sind, Flächen der Ausleseschaltungen 22 und der Logikschaltung 32 auszudehnen. Außerdem sind die Flächen der Ausleseschaltungen 22 und der Logikschaltung 32 nicht durch den Elementseparator 43 definiert, was ermöglicht, Rauschcharakteristiken zu verbessern. Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 durch den Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 miteinander elektrisch gekoppelt. Hier sind die Ausleseschaltungen 22 im zweiten Substrat 20 ausgebildet, und die Logikschaltung 32 ist im dritten Substrat 30 ausgebildet, was es möglich macht, verglichen mit einer Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 eine Konfiguration zum elektrischen Koppeln zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 mit einem flexibleren Layout wie etwa einer Anordnung der Anzahl an Kontakten für eine Kopplung auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, den Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 zu nutzen. Wie oben beschrieben wurde, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Substrate gemäß den Integrationsgraden der Substrate miteinander elektrisch gekoppelt. Folglich bewirkt die Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen den Substraten keine Zunahme der Chipgröße und keine Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel. Infolgedessen ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer dreidimensionalen Konfiguration bereitzustellen, das im Wesentlichen eine gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform die Sensorpixel 12, die jeweils die Fotodiode PD, den Übertragungstransistor TR und das Floating-Diffusionsgebiet FD enthalten, im ersten Substrat 10 ausgebildet, und die Ausleseschaltungen 22, die jeweils den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP und den Auswahltransistor SEL enthalten, sind im zweiten Substrat 20 ausgebildet. Dies macht es möglich, verglichen mit einem Fall, in dem die Sensorpixel 12 und die Ausleseschaltungen 22 im gleichen Substrat ausgebildet sind, die Flächen der Sensorpixel 12 und der Ausleseschaltungen 22 zu erweitern. Dies verhindert eine Zunahme der Chipgröße und Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel selbst in einem Fall, in dem der Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt wird. Infolgedessen ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen. Konkret wird die Anzahl an Transistoren, die im ersten Substrat 10 vorgesehen sind, reduziert, was ermöglicht, Flächen der Fotodioden PD der Sensorpixel 12 konkret zu erweitern. Dies ermöglicht, eine Menge elektrischer Ladungen eines Sättigungssignals in einer fotoelektrischen Umwandlung zu erhöhen, und erhöht einen Wirkungsgrad einer fotoelektrischen Umwandlung. Im zweiten Substrat 20 ist es möglich, eine Flexibilität eines Layouts jedes Transistors in der Ausleseschaltung 22 sicherzustellen. Außerdem ist es möglich, eine Fläche jedes Transistors zu erweitern; daher ermöglicht konkret eine Erweiterung einer Fläche des Verstärkungstransistors AMP, Rauschen, das das Pixelsignal beeinflusst, zu reduzieren. Selbst in einem Fall, in dem der Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt wird, können eine Zunahme der Chipgröße und eine Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel verhindert werden. Infolgedessen ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform das zweite Substrat 20 auf solch eine Weise an das erste Substrat 10 gebondet, dass die rückseitige Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 gegenüberliegt, und das dritte Substrat 30 ist auf solch eine Weise an das zweite Substrat 20 gebondet, das die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats 31 der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 gegenüberliegt. Dementsprechend ermöglichen eine Verwendung der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 für eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 und eine Verwendung des Übergangs zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform die Querschnittsfläche der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 kleiner als die Querschnittsfläche des Übergangsbereichs zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64. Dies ermöglicht, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • Außerdem ist in der Logikschaltung 32 der vorliegenden Ausführungsform das Gebiet mit geringem Widerstand, das ein Silizid wie etwa CoSi2 oder NiSi enthält, das unter Verwendung eines Salicid-(selbstjustierenden Silizid- )Prozesses gebildet wird, in der vorderen Oberfläche des Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit der Sourceelektrode und der Drainelektrode ausgebildet. Das das Silizid enthaltende Gebiet mit geringem Widerstand wird unter Verwendung einer Verbindung eines Materials eines Halbleitersubstrats und eines Metalls gebildet. Hier ist die Logikschaltung 32 im dritten Substrat vorgesehen. Dies macht es möglich, die Logikschaltung 32 in einem anderen Prozess als einem Prozess zum Ausbilden der Sensorpixel 12 und der Ausleseschaltungen 22 zu bilden. Infolgedessen ist es möglich, einen Hochtemperaturprozess wie etwa thermische Oxidation zu nutzen, um die Sensorpixel 12 und die Ausleseschaltungen 22 zu bilden. Außerdem ist es möglich, für die Logikschaltung 32 das Silizid, das ein Material mit geringer Wärmebeständigkeit ist, zu verwenden. Falls das Gebiet mit geringem Widerstand, das das Silizid enthält, in einer vorderen Oberfläche eines Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode der Logikschaltung 32 vorgesehen wird, ist es dementsprechend möglich, einen Kontaktwiderstand zu reduzieren, und infolgedessen ist es möglich, eine Operationsgeschwindigkeit in der Logikschaltung 32 zu erhöhen.
  • Außerdem enthält in der vorliegenden Ausführungsform das erste Substrat 10 den Elementseparator 43, der die jeweiligen Sensorpixel 12 trennt. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die Sensorpixel 12, die jeweils die Fotodiode PD, den Übertragungstransistor TR und das Floating-Diffusionsgebiet FD enthalten, im ersten Substrat 10 ausgebildet, und die Ausleseschaltungen 22, die jeweils den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP und den Auswahltransistor SEL enthalten, sind im zweiten Substrat 20 ausgebildet. Dies macht es möglich, die Flächen der Sensorpixel 12 und der Ausleseschaltungen 22 selbst in einem Fall zu erweitern, in dem eine vom Elementseparator 43 umgebene Fläche durch Reduzierung der Fläche pro Pixel reduziert wird. Dies verhindert eine Zunahme der Chipgröße und Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel selbst in einem Fall, in dem der Elementseparator 43 genutzt wird. Dies ermöglicht, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform dringt darüber hinaus der Elementseparator 43 durch das Halbleitersubstrat 11 hindurch. Dies macht es möglich, ein Signal-Nebensprechen zwischen benachbarten Sensorpixeln 12 zu unterdrücken und eine Reduzierung der Auflösung an einem regenerierten Bild und eine Verschlechterung der Bildqualität, die durch Farbmischung hervorgerufen wird, selbst in einem Fall zu unterdrücken, in dem ein Abstand zwischen den Sensorpixeln 12 durch eine Reduzierung der Fläche pro Pixel reduziert ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform enthält außerdem der gestapelte Körper des ersten Substrats 10 und des zweiten Substrats 20 drei Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, 47 und 48 für jedes der Sensorpixel 12. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 ist mit dem Gate (dem Übertragungs-Gate TG) des Übertragungstransistors TR elektrisch gekoppelt, die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 ist mit der p-Wannenschicht 42 des Halbleitersubstrats 11 elektrisch gekoppelt, und die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 ist mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD elektrisch gekoppelt. Das heißt, die Anzahl an Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, 47 und 48 ist größer als die Anzahl an Sensorpixeln 12, die im ersten Substrat 10 enthalten sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 mit einer geringen Querschnittsfläche für eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 genutzt. Dies macht es möglich, die Chipgröße weiter zu reduzieren und ferner die Fläche pro Pixel im ersten Substrat 10 zu reduzieren. Infolgedessen ist es möglich, ein Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • <Modifikationsbeispiele>
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung von Modifikationsbeispielen des Bildgebungselements 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform gegeben. In den folgenden Modifikationsbeispielen sind Komponenten, die jenen in der oben beschriebenen Ausführungsform gemeinsam sind, mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
  • [Modifikationsbeispiel A]
  • 17 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. 17 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration, die in 7 veranschaulicht ist. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel weist der Übertragungstransistor TR ein planares Übertragungs-Gate TG auf. Dementsprechend dringt das Übertragungs-Gate TG nicht durch die Wannenschicht 42 hindurch und ist nur auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet. Selbst in einem Fall, in dem das planare Übertragungs-Gate TG für den Übertragungstransistor TR genutzt wird, hat das Bildgebungselement 1 Effekte ähnlich jenen in der oben beschriebenen Ausführungsform.
  • [Modifikationsbeispiel B]
  • 18 und 19 veranschaulichen jeweils ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und dessen Modifikationsbeispiel, das oben beschrieben wurde. 18 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der in 7 veranschaulichten Querschnittskonfiguration. 19 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der in 17 veranschaulichten Querschnittskonfiguration. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel wird als Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 anstelle des Übergangs zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65 genutzt, die durch das Halbleitersubstrat 31 hindurchgeht. Das heißt, das dritte Substrat 30 enthält die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65, die für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt wird, und das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 sind durch die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65 miteinander elektrisch gekoppelt. Das heißt, das Gate (das Übertragungs-Gate TG) des Übertragungstransistors TR ist über die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48, die Pad-Elektrode 58 und die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65 mit der Logikschaltung 32 elektrisch gekoppelt. Die Gesamtzahl an Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 65 ist hier kleiner als die Gesamtzahl an Sensorpixeln 12, die im ersten Substrat 10 enthalten sind. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „zweiten Durchgangs-Verdrahtungsleitung“ der vorliegenden Offenbarung.
  • Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65 enthält zum Beispiel ein sogenanntes TSV (Through Silicon Via). Die Breite D1 der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 ist schmaler als die Breite D3 der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65. Das heißt, die Querschnittsfläche der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 ist kleiner als die Querschnittsfläche der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65. Dementsprechend verursacht die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 keine Beeinträchtigung der Reduzierung der Fläche pro Pixel im ersten Substrat 10. Außerdem sind die Ausleseschaltungen 22 im zweiten Substrat 20 ausgebildet, und die Logikschaltung 32 ist im dritten Substrat 30 ausgebildet, was ermöglicht, verglichen mit einer Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 eine Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 mit einem flexibleren Layout wie etwa einer Anordnung und der Anzahl an Kontakten für eine Kopplung auszubilden. Somit verhindert dies eine Zunahme der Chipgröße und eine Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel selbst in einem Fall, in dem die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 65 als die Konfiguration für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt wird. Infolgedessen ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • [Modifikationsbeispiel C]
  • 20 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 in einem Gebiet geschaffen, das einem peripheren Gebiet 14 des ersten Substrats 10 gegenüberliegt. Das periphere Gebiet 14 entspricht einem Rahmengebiet des ersten Substrats 10 und ist auf der Peripherie des Pixelgebiets 13 vorgesehen. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das zweite Substrat 20 eine Vielzahl von Pad-Elektroden 58 in einem dem peripheren Gebiet 14 gegenüberliegenden Gebiet, und das dritte Substrat 30 enthält eine Vielzahl von Pad-Elektroden 64 in einem dem peripheren Gebiet 14 gegenüberliegenden Gebiet. Das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 sind durch Übergänge zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64, die in den dem peripheren Gebiet 14 gegenüberliegenden Gebieten vorgesehen sind, miteinander elektrisch gekoppelt.
  • Wie oben beschrieben wurde, sind im vorliegenden Modifikationsbeispiel das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 durch die Übergänge zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64, die in den dem peripheren Gebiet 14 gegenüberliegenden Gebieten ausgebildet sind, miteinander elektrisch gekoppelt. Dies ermöglicht, verglichen mit einem Fall, in dem die Pad-Elektroden 58 und 64 in dem Pixelgebiet 13 gegenüberliegenden Gebieten miteinander verbunden sind, eine Möglichkeit einer Beeinträchtigung der Reduzierung der Fläche pro Pixel zu reduzieren. Dementsprechend ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • [Modifikationsbeispiel D]
  • 21 und 22 veranschaulichen jeweils ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem oben beschriebenen Modifikationsbeispiel C. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 in einem dem peripheren Gebiet 14 gegenüberliegenden Gebiet ausgebildet.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das Bildgebungselement 1 eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 66 in einem dem peripheren Gebiet 14 gegenüberliegenden Gebiet, wie beispielsweise in 21 veranschaulicht ist. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 66 koppelt das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 miteinander elektrisch. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 66 erstreckt sich in einer Richtung einer Normalen zu den Halbleitersubstraten 11 und 21 und dringt durch das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 hindurch und erreicht die Innenseite der Verdrahtungsschicht 62 des dritten Substrats 30. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 66 koppelt eine Verdrahtungsleitung in der Verdrahtungsschicht 56 des zweiten Substrats 20 und eine Verdrahtungsleitung in der Verdrahtungsschicht 62 des dritten Substrats 30 miteinander elektrisch.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel kann das Bildgebungselement 1 Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 67 und 68 und eine Kopplungs-Verdrahtungsleitung 69 in einem dem peripheren Gebiet 14 gegenüberliegenden Gebiet enthalten, wie beispielsweise in 22 veranschaulicht ist. Eine die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 67 und 68 und die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 69 umfassende Verdrahtungsleitung koppelt das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 miteinander elektrisch. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 67 erstreckt sich in der Richtung der Normalen zu den Halbleitersubstraten 11 und 21 und geht durch das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 hindurch und erreicht das Innere der Verdrahtungsschicht 62 des dritten Substrats 30. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 68 erstreckt sich in der Richtung der Normalen zu den Halbleitersubstraten 11 und 21 und geht durch das erste Substrat 10 hindurch und erreicht das Innere der Verdrahtungsschicht 56 des zweiten Substrats 20. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 69 ist in Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen und ist in Kontakt mit der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 67 und der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 68 vorgesehen. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 67 und 68 koppeln eine Verdrahtungsleitung in der Verdrahtungsschicht 56 des zweiten Substrats 20 und eine Verdrahtungsleitung in der Verdrahtungsschicht 62 des dritten Substrats 30 über die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 69 miteinander elektrisch.
  • Wie oben beschrieben wurde, sind im vorliegenden Modifikationsbeispiel das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 durch die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 66 oder die Verdrahtungsleitung, die die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 67 und 68 und die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 69 umfasst, die in dem dem peripheren Gebiet 14 gegenüberliegenden Gebiet vorgesehen sind, miteinander elektrisch gekoppelt. Dies macht es möglich, verglichen mit einem Fall, in dem das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 in einem dem Pixelgebiet 13 gegenüberliegenden Gebiet miteinander elektrisch gekoppelt sind, eine Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung der Reduzierung der Fläche pro Pixel zu reduzieren. Dementsprechend ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • [Modifikationsbeispiel E]
  • 23 und 24 veranschaulichen jeweils ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. Ein oberes Diagramm jeder der 23 und 24 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration beim Querschnitt Sec1 von 7, und ein unteres Diagramm von jeder der 23 und 24 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration bei dem Querschnitt Sec2 von 7. Es sollte besonders erwähnt werden, dass in den oberen Querschnittsansichten der 23 und 24 ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Konfiguration an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 in 7 veranschaulicht, auf einem Diagramm überlagert ist, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration beim Querschnitt Sec1 von 7 veranschaulicht, und die Isolierschicht 46 nicht veranschaulicht ist. Außerdem ist in den unteren Querschnittsansichten der 23 und 24 ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Konfiguration an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 veranschaulicht, auf einem Diagramm überlagert, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration beim Querschnitt Sec2 von 7 veranschaulicht.
  • Wie in 23 und 24 veranschaulicht ist, sind die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 (eine Vielzahl von Punkten, die in dem Diagramm in Reihen und Spalten angeordnet sind) bandartig in der ersten Richtung V (einer Richtung nach links und rechts in 23 und 24) in einer Ebene des ersten Substrats 10 nebeneinander angeordnet. Es sollte besonders erwähnt werden, dass 23 und 24 beispielhaft einen Fall darstellen, in dem die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 in zwei Spalten in der ersten Richtung V nebeneinander angeordnet sind. In vier Sensorpixeln 12, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen, sind beispielsweise vier Floating-Diffusionsgebiete FD nahe beieinander mit dem dazwischen angeordneten Elementseparator 43 angeordnet. In den vier Pixeln 12, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen, sind vier Übertragungs-Gates TG (TG1, TG2, TG3 und TG4) so angeordnet, dass sie die vier Floating-Diffusionsgebiete umgeben, und die vier Übertragungs-Gates TG bilden beispielsweise eine Ringform.
  • Die Isolierschicht 53 enthält eine Vielzahl von Blöcken, die sich in der ersten Richtung V erstrecken. Das Halbleitersubstrat 21 enthält eine Vielzahl inselförmiger Blöcke 21A, die sich in der ersten Richtung V erstrecken und in der der ersten Richtung V orthogonalen zweiten Richtung H mit der dazwischen angeordneten Isolierschicht 53 nebeneinander angeordnet sind. Jeder der Blöcke 21A enthält zum Beispiel den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP und den Auswahltransistor SEL. Eine von vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte Ausleseschaltung 22 ist den vier Sensorpixeln 12 nicht direkt gegenüberliegend angeordnet und ist so angeordnet, dass sie zum Beispiel in der zweiten Richtung H verschoben ist.
  • In 23 enthält die eine, von vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte Ausleseschaltung 22 den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP und den Auswahltransistor SEL in einem Gebiet, das gegen ein den vier Sensorpixeln 12 gegenüberliegenden Gebiet zur zweiten Richtung H verschoben ist, im zweiten Substrat 20. Die eine, von den vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte Ausleseschaltung 22 enthält zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswahltransistor SEL in einem Block 21A.
  • In 24 enthält eine, von vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte Ausleseschaltung 22 den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP, den Auswahltransistor SEL und den FD-Übertragungstransistor FDG in einem Gebiet, das gegenüber einem den vier Sensorpixeln 12 im zweiten Substrat 20 gegenüberliegenden Gebiet in der zweiten Richtung H verschoben ist. Die von den vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte eine Ausleseschaltung 22 enthält beispielsweise den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST, den Auswahltransistor SEL und den FD-Übertragungstransistor FDG in einem Block 21A.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist eine von vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte Ausleseschaltung 22 den vier Sensorpixeln 12 nicht direkt gegenüberliegend angeordnet und ist so angeordnet, dass sie beispielsweise gegen eine den vier Sensorpixeln 12 direkt gegenüberliegende Position in der zweiten Richtung H verschoben ist. In solch einem Fall ist es möglich, die Verdrahtungsleitung 25 zu verkürzen, oder es ist möglich, die Verdrahtungsleitung 25 wegzulassen und die Source des Verstärkungstransistors AMP und den Drain des Auswahltransistors SEL in einem gemeinsamen Fremdstoffgebiet auszubilden. Infolgedessen ist es möglich, die Größe der Ausleseschaltung 22 zu reduzieren oder eine Größe irgendeines anderen Bereichs in der Ausleseschaltung 22 zu vergrößern.
  • 25, 26 und 27 veranschaulichen jeweils ein Beispiel eines Verdrahtungslayouts in einer horizontalen Ebene des Bildgebungselements 1, das in 24 beschrieben ist. 25 bis 27 veranschaulichen beispielhaft einen Fall, in dem eine von vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte Ausleseschaltung 22 in einem Gebiet vorgesehen ist, das gegenüber einem den vier Sensorpixeln 12 gegenüberliegenden Gebiet in der zweiten Richtung H verschoben ist. In 25 bis 27 veranschaulichte Verdrahtungsleitungen sind beispielsweise in voneinander verschiedenen Schichten in der Verdrahtungsschicht 56 vorgesehen.
  • Vier einander benachbarte Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 sind mit der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 55 elektrisch gekoppelt, wie beispielsweise in 25 veranschaulicht ist. Die vier einander benachbarten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 sind ferner mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP, der in einem unteren benachbarten Block 21A der Isolierschicht 53 enthalten ist, und der Source des FD-Übertragungstransistors FDG, der im unteren benachbarten Block 21A der Isolierschicht 53 enthalten ist, über die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 55 und die Kopplungssektion 59 elektrisch gekoppelt, wie beispielsweise in 25 veranschaulicht ist.
  • Wie in 26 veranschaulicht ist, sind beispielsweise die Verdrahtungsleitung SELG, eine Verdrahtungsleitung Vout, eine Verdrahtungsleitung RSTG, eine Verdrahtungsleitung FDG und die Stromversorgungsleitung VSS in einem jedem der Blöcke 21A gegenüberliegenden Gebiet angeordnet. Außerdem sind, wie beispielsweise in 26 veranschaulicht ist, Verdrahtungsleitungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 in einem jeder der Isolierschichten 53 gegenüberliegenden Gebiet angeordnet.
  • Ferner ist, wie beispielsweise in 27 veranschaulicht ist, eine mit der Stromversorgungsleitung VDD elektrisch gekoppelte Stromversorgungsleitung VDDx vorgesehen. Die Stromversorgungsleitung VDDx erstreckt sich in der zweiten Richtung H orthogonal zur in der ersten Richtung V verlaufenden Stromversorgungsleitung VDD. Außerdem ist, wie beispielsweise in 27 veranschaulicht ist, eine mit der Stromversorgungsleitung VSS elektrisch gekoppelte Stromversorgungsleitung VSSx vorgesehen. Die Stromversorgungsleitung VSSx erstreckt sich in der zweiten Richtung H orthogonal zur in der ersten Richtung V verlaufenden Stromversorgungsleitung VSS.
  • Außerdem ist, wie beispielsweise in 27 veranschaulicht ist, eine Verdrahtungsleitung VOUT1x, die mit einer Verdrahtungsleitung VOUT1 elektrisch gekoppelt ist, vorgesehen. Die Verdrahtungsleitung VOUT1x erstreckt sich in der zweiten Richtung H orthogonal zu der in der ersten Richtung V verlaufenden Verdrahtungsleitung VOUT1. Außerdem ist, wie beispielsweise in 27 veranschaulicht ist, eine mit einer Verdrahtungsleitung VOUT2 elektrisch gekoppelte Verdrahtungsleitung VOUT2x vorgesehen. Die Verdrahtungsleitung VOUT2x erstreckt sich in der zweiten Richtung H orthogonal zur in der ersten Richtung V verlaufenden Verdrahtungsleitung VOUT2. Außerdem ist, wie beispielsweise in 27 veranschaulicht ist, eine mit einer Verdrahtungsleitung VOUT3 elektrisch gekoppelte Verdrahtungsleitung VOUT3x vorgesehen. Die Verdrahtungsleitung VOUT3x erstreckt sich in der zweiten Richtung H orthogonal zu der in der ersten Richtung V verlaufenden Verdrahtungsleitung VOUT3. Darüber hinaus ist, wie beispielsweise in 27 veranschaulicht ist, eine mit einer Verdrahtungsleitung VOUT4 elektrisch gekoppelte Verdrahtungsleitung VOUT4x vorgesehen. Die Verdrahtungsleitung VOUT4x erstreckt sich in der zweiten Richtung H orthogonal zu der in der ersten Richtung V verlaufenden Verdrahtungsleitung VOUT4.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel sind in der Verdrahtungsschicht 56 die Stromversorgungsleitungen VDDx und VSSx und die Verdrahtungsleitungen VOUT1x bis VOUT4x vorgesehen. Dies macht es möglich, die Zeichnungsrichtung von Verdrahtungsleitungen flexibel festzulegen.
  • [Modifikationsbeispiel F]
  • 28 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. 28 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 10.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das Halbleitersubstrat 21 eine Vielzahl inselförmiger Blöcke 21A, die in der ersten Richtung V und der zweiten Richtung H mit der dazwischen angeordneten Isolierschicht 53 nebeneinander angeordnet sind. Jeder der Blöcke 21A enthält beispielsweise eine Gruppe aus dem Rücksetztransistor RST, dem Verstärkungstransistor AMP und dem Auswahltransistor SEL. In solch einem Fall ist es möglich, ein Nebensprechen zwischen den einander benachbarten Ausleseschaltungen 22 durch die Isolierschicht 53 zu unterdrücken, und es ist möglich, eine Reduzierung der Auflösung an einem regenerierten Bild und eine Verschlechterung der Bildqualität, die durch eine Farbmischung hervorgerufen wird, zu unterdrücken.
  • [Modifikationsbeispiel G]
  • 29 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittsansicht in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der oben beschriebenen Ausfüh- rungsform. 29 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 28.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist eine, von vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzte Ausleseschaltung 22 den vier Sensorpixeln 12 nicht direkt gegenüberliegend angeordnet und ist so angeordnet, dass sie in der ersten Richtung V verschoben ist. Ferner enthält im vorliegenden Modifikationsbeispiel wie im Modifikationsbeispiel F des Halbleitersubstrats 21 eine Vielzahl inselförmiger Blöcke 21A, die in der ersten Richtung V und der zweiten Richtung H mit der dazwischenliegenden Isolierschicht 53 nebeneinander angeordnet sind. Jeder der Blöcke 21A enthält beispielsweise eine Gruppe aus dem Rücksetztransistor RST, dem Verstärkungstransistor AMP und dem Auswahltransistor SEL. Ferner sind im vorliegenden Modifikationsbeispiel auch die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 und die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 in der zweiten Richtung H angeordnet. Konkret ist die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 zwischen den vier Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 57, die eine bestimmte Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen, und vier Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 angeordnet, die eine andere Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen, die der bestimmten Ausleseschaltung 22 einer zweiten Richtung H benachbart ist. In solch einem Fall ist es möglich, ein Nebensprechen zwischen den einander benachbarten Ausleseschaltungen 22 durch die Isolierschicht 53 zu unterdrücken, und es ist möglich, eine Reduzierung der Auflösung an einem regenerierten Bild und eine Verschlechterung der Bildqualität, die durch Farbmischung hervorgerufen wird, zu unterdrücken.
  • [Modifikationsbeispiel H]
  • 30 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden. 30 ist eine vergrößerte Ansicht eines Modifikationsbeispiels einer Querschnittskonfiguration des Kopplungsbereichs zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 in 7, 17 bis 24, 28 und 29.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist das Übertragungs-Gate TG nicht mit der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 gekoppelt und ist mit der Gate-Verdrahtungsleitung 49 elektrisch gekoppelt, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehen ist und sich in einer Richtung parallel zur vorderen Oberfläche des ersten Substrats 10 erstreckt. Das heißt, im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das erste Substrat 10 die Gate-Verdrahtungsleitung 49, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehen ist. Die Gate-Verdrahtungsleitung 49 ist beispielsweise über eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung, die in einem Gebiet (einem Rahmengebiet) vorgesehen ist, das dem Pixelgebiet 13 im gestapelten Körper des ersten Substrats 10 und des zweiten Substrats 20 nicht gegenüberliegt, mit der Logikschaltung 32 elektrisch gekoppelt. Das heißt, das Gate (das Übertragungs-Gate TG) des Übertragungstransistors TR ist über die Gate-Verdrahtungsleitung 49 mit der Logikschaltung 32 elektrisch gekoppelt. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 bereitzustellen, was ermöglicht, verglichen mit einem Fall, in dem die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 vorgesehen ist, die Fläche der Ausleseschaltung 22 weiter zu vergrößern.
  • Die Gate-Verdrahtungsleitung 49 kann unter Verwendung eines Metallmaterials mit hoher Wärmebeständigkeit gebildet werden. Beispiele des Metallmaterials mit hoher Wärmebeständigkeit umfassen W (Wolfram), Ru (Ruthenium) oder dergleichen. Falls die Gate-Verdrahtungsleitung 49 unter Verwendung des Metallmaterials mit hoher Wärmebeständigkeit gebildet wird, ist es möglich, beispielsweise einen thermischen Oxidfilm als Gate-Isolierfilm zu nutzen, falls die Ausleseschaltung 22 nach einem Bonden des Halbleitersubstrats 21 an das erste Substrat 10 gebildet wird.
  • 31 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. 31 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration des Bildgebungselements 1 mit der Querschnittskonfiguration in 30. Jede der Gate-Verdrahtungsleitungen 49 erstreckt sich beispielsweise in einer Richtung parallel zur ersten Richtung V. Zu dieser Zeit ist jede der Gate-Verdrahtungsleitungen 49 beispielsweise an einer Position angeordnet, die jedem der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 gegenüberliegt.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 weggelassen, und das Übertragungs-Gate TG ist mit der Gate-Verdrahtungsleitung 49 elektrisch gekoppelt, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehen ist und sich in einer Richtung parallel zur vorderen Oberfläche des Substrats 10 erstreckt. Dementsprechend ist eine Vielzahl von Gate-Verdrahtungsleitungen 49 zwischen zwei Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 angeordnet, die mit den voneinander verschiedenen Ausleseschaltungen 22 gekoppelt sind und in der zweiten Richtung H einander benachbart sind. Infolgedessen ist es möglich, durch die Vielzahl von Gate-Verdrahtungsleitungen 49 eine Dichte elektrischer Kraftlinien, die zwischen zwei Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 erzeugt werden, die mit den voneinander verschiedenen Ausleseschaltungen 22 gekoppelt und einander in der zweiten Richtung H benachbart sind, zu reduzieren. Infolgedessen ist es möglich, ein Signal-Nebensprechen zwischen den einander benachbarten Sensorpixeln 12 zu unterdrücken, und es ist möglich, eine Reduzierung der Auflösung an einem regenerierten Bild und eine Verschlechterung in der Bildqualität, die durch Farbmischung hervorgerufen wird, zu unterdrücken.
  • [Modifikationsbeispiel I]
  • 32 ist ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel H. 32 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 30.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist das Übertragungs-Gate TG mit der im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehenen Gate-Verdrahtungsleitung 49 elektrisch gekoppelt. Ferner sind im vorliegenden Modifikationsbeispiel vier Floating-Diffusionsgebiete FD, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen, mit einer Kopplungssektion 71 und einer Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72 elektrisch gekoppelt, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehen sind. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72 ist mit der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 elektrisch gekoppelt. Das heißt, im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 nicht für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen, und eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 ist für je vier Sensorpixel 12 vorgesehen, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen (die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72). Es sollte betont werden, dass in 32 die Kopplungssektion 71 und die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72 integral ausgebildet sein können.
  • 33 und 34 veranschaulichen jeweils ein Beispiel der Querschnittskonfiguration der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. 33 und 34 veranschaulichen jeweils ein Beispiel der Querschnittskonfiguration des Bildgebungselements 1 mit der Querschnittskonfiguration in 32.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist, wie oben beschrieben wurde, eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 für je vier Floating-Diffusionsgebiete FD vorgesehen, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist ferner auch die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 ähnlich der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 weggelassen. Statt der einander benachbarten vier Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 sind konkret, wie beispielsweise in 35 veranschaulicht ist, vier Kopplungssektionen 73, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehen sind, mit den jeweiligen p-Wannenschichten 42 des Halbleitersubstrats 11 der jeweiligen Sensorpixel 12 elektrisch gekoppelt. Diese vier Kopplungssektionen 73 sind mit einer Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 elektrisch gekoppelt, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehen ist. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 ist mit der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 und der Stromversorgungsleitung VSS elektrisch gekoppelt. Das heißt, im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 nicht für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen, und eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 ist für je vier Sensorpixel 12, die die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 gemeinsam nutzen, vorgesehen.
  • Die vier Sensorpixel 12, die die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 gemeinsam nutzen, stimmen nicht exakt mit den vier, die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzenden Sensorpixeln 12 (der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72) überein. In der Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Sensorpixeln 12 wird hier auf vier Sensorpixel 12, die einem Gebiet entsprechen, das erhalten wird, indem ein Einheitsgebiet, das vier, ein Floating-Diffusionsgebiet FD gemeinsam nutzenden Sensorpixeln 12 entspricht, in der ersten Richtung V um ein Sensorpixel 12 verschoben wird, der Zweckmäßigkeit halber als vier Sensorpixel 12A verwiesen. Zu dieser Zeit enthält im vorliegenden Modifikationsbeispiel das erste Substrat 10 die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47, die von je vier Sensorpixeln 12A gemeinsam genutzt wird. Dementsprechend ist im vorliegenden Modifikationsbeispiel eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 für je vier Sensorpixel 12A vorgesehen.
  • Außerdem wird der Zweckmäßigkeit halber auf zwei, in der ersten Richtung V einander benachbarte Ausleseschaltungen 22 als erste Ausleseschaltung 22A und zweite Ausleseschaltung 22B verwiesen. Zwei Sensorpixel 12, die der zweiten Ausleseschaltung 22B benachbart sind, von vier Sensorpixeln 12, die die erste Ausleseschaltung 22A gemeinsam nutzen, und zwei Sensorpixel, die der ersten Ausleseschaltung 22A benachbart sind, von vier Sensorpixeln 12, die die zweite Ausleseschaltung 22B gemeinsam nutzen, nutzen eine Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 gemeinsam. Das heißt, vier, die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 gemeinsam nutzende Sensorpixel 12 und vier, die Ausleseschaltung 22 (die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72) gemeinsam nutzende Sensorpixel 12 sind um ein Sensorpixel 12 in der ersten Richtung V gegeneinander verschoben.
  • Dementsprechend ist es, wie beispielsweise in 34 veranschaulicht ist, möglich, die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 und 47 in einer Spalte in der Isolierschicht 53 in der ersten Richtung V verlaufend anzuordnen. Zu dieser Zeit ist es möglich, eine Breite in der zweiten Richtung H der Isolierschicht 53 verglichen mit einem Fall zu verringern, in dem die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, 47 und 48 in zwei Spalten nebeneinander angeordnet sind. Ferner ist es möglich, eine Breite in der zweiten Richtung H jedes der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21, die in der ersten Richtung V verlaufen, um einen Betrag entsprechend einer Abnahme der Breite in der zweiten Richtung H der Isolierschicht 53 zu vergrößern. Falls jeder der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 vergrößert wird, ist es auch möglich, die Größe der Ausleseschaltung 22 in jedem der Blöcke 21A zu vergrößern. Dies verhindert eine Zunahme der Chipgröße und Beeinträchtigung der Reduzierung der Fläche pro Pixel selbst in einem Fall, in dem der Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt wird. Infolgedessen ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • 36 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. 36 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 34. Selbst in dem in 36 veranschaulichten Bildgebungselement 1 ist eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 für je vier Sensorpixel 12 vorgesehen, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen (die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72), und eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 ist für je vier Sensorpixel 12 vorgesehen, die die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 gemeinsam nutzen.
  • Dies macht es möglich, die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 und 47 in einer Spalte in einem sich in der ersten Richtung V erstreckenden Bereich der Isolierschicht 53 anzuordnen, wie beispielsweise in 36 veranschaulicht ist. Zu dieser Zeit ist es möglich, eine Breite in der zweiten Richtung H eines sich in der ersten Richtung V erstreckenden Bereichs der Isolierschicht 53 verglichen mit einem Fall zu verringern, in dem die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, 47 und 48 in zwei Spalten nebeneinander angeordnet sind. Ferner ist es möglich, die Breite in der zweiten Richtung H jedes der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 um einen Betrag entsprechenden Abnahme der Breite in der zweiten Richtung H des sich in der ersten Richtung V erstreckenden Bereichs der Isolierschicht 53 zu vergrößern. Falls jeder der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 vergrößert wird, ist es möglich, die Größe der Ausleseschaltung 22 in jedem der Blöcke 21A zu vergrößern. Dies verhindert eine Zunahme der Chipgröße und Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel selbst in einem Fall, in dem der Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt wird. Infolgedessen ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • 37 und 38 veranschaulichen jeweils ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. 37 und 38 veranschaulichen Beispiele der Querschnittskonfiguration der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 mit der Querschnittskonfiguration in 32 und veranschaulichen Modifikationsbeispiele der Querschnittskonfiguration in 33 und 34.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist, wie oben beschrieben wurde, eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 für je vier Floating-Diffusionsgebiete FD vorgesehen, die die Ausleseschaltung 22 gemeinsam nutzen. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist ferner auch die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 ähnlich der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 weggelassen. Konkret sind statt zwei, einander benachbarter Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47, wie zum Beispiel in 39 veranschaulicht ist, zwei Kopplungssektionen 73, die in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehen sind, mit den jeweiligen p-Wannenschichten 42 des Halbleitersubstrats 11 der jeweiligen Sensorpixel 12 elektrisch gekoppelt. Diese zwei Kopplungssektionen 73 sind mit der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 elektrisch gekoppelt, die im Zwischenschicht-Isolierfilm 51 (konkret der Isolierschicht 46) vorgesehen ist. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 ist mit der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 und der Stromversorgungsleitung VSS elektrisch gekoppelt. Das heißt, im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 nicht für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen, und eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 ist für je zwei Sensorpixel 12, die die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 gemeinsam nutzen, vorgesehen.
  • Dies macht es möglich, die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 und 47 in einer Spalte in dem sich in der ersten Richtung V erstreckenden Bereich der Isolierschicht 53, wie beispielsweise in 38 veranschaulicht ist, anzuordnen. Wie beispielsweise in 38 veranschaulicht ist, ist es ferner auch möglich, die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 und 47 in einer Spalte in dem Bereich, der sich in der zweiten Richtung H der Isolierschicht 53 erstreckt, anzuordnen. Zu dieser Zeit ist es möglich, die Breite in der zweiten Richtung H des sich in der ersten Richtung V erstreckenden Bereichs der Isolierschicht 53 zu verringern, und es ist möglich, die Breite in der ersten Richtung V des sich in der zweiten Richtung H erstreckenden Bereichs der Isolierschicht 53 verglichen mit einem Fall zu verringern, in dem die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, 47 und 48 in zwei Spalten angeordnet sind. Ferner ist es möglich, die Breite in der ersten Richtung V jedes der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 um einen Betrag zu vergrößern, der einer Abnahme der Breite in der zweiten Richtung H des sich in der ersten Richtung erstreckenden Bereichs der Isolierschicht 53 entspricht, und es ist möglich, die Breite in der ersten Richtung V von jedem der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 um einen Betrag zu vergrößern, der einer Abnahme der Breite in der ersten Richtung V des sich in der zweiten Richtung H erstreckenden Bereichs der Isolierschicht 53 entspricht. Falls jeder der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 vergrößert wird, ist es auch möglich, die Größe der Ausleseschaltung 22 in jedem der Blöcke 21A zu vergrößern. Dies verhindert eine Zunahme der Chipgröße und Beeinträchtigung der Reduzierung der Fläche pro Pixel selbst in einem Fall, in dem der Übergang zwischen den Pad-Elektroden 58 und 64 für eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 genutzt wird. Infolgedessen ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • [Modifikationsbeispiel J]
  • 40A bis 40F veranschaulichen jeweils ein Modifikationsbeispiel eines Herstellungsprozesses des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden.
  • Zuerst wird die den Verstärkertransistor AMP und dergleichen enthaltende Ausleseschaltung 22 im Halbleitersubstrat 21 ausgebildet (40A). Als Nächstes wird eine Vertiefung an einer vorbestimmten Position der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 ausgebildet, und die Isolierschicht 53 wird so ausgebildet, dass sie in der Vertiefung eingebettet wird (40A). Als Nächstes wird die Isolierschicht 52 auf dem Halbleitersubstrat 21 ausgebildet (40A). Somit ist ein Substrat 110 geschaffen. Danach wird ein Trägersubstrat 120 an das Substrat 110 gebondet, um einen Kontakt mit der Isolierschicht 52 herzustellen ( 40B). Anschließend wird die rückseitige Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 poliert, um die Dicke des Halbleitersubstrats 21 zu reduzieren (40C). Zu dieser Zeit wird die rückseitige Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 poliert, bis die Vertiefung des Halbleitersubstrats 21 erreicht wird. Danach wird die Verbindungsschicht 130 auf der polierten Oberfläche gebildet (40D).
  • Als Nächstes wird das Substrat 110 auf solch eine Weise an das erste Substrat 10 gebondet, dass die Verbindungsschicht 130 der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 des ersten Substrats 10 gegenüberliegt (40E). Anschließend wird das Trägersubstrat 120 vom Substrat 110 in einem Zustand abgelöst, in dem das Substrat 110 an das erste Substrat 10 gebondet ist (40F). Danach wird die oben in 16D bis 16F beschriebene Prozedur durchgeführt. Selbst auf solch eine Weise ist es ebenfalls möglich, das Bildgebungselement 1 herzustellen.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird im vorliegenden Modifikationsbeispiel, nachdem die Ausleseschaltung 22, die den Verstärkertransistor AMP und dergleichen enthält, im Halbleitersubstrat 21 ausgebildet ist, das Halbleitersubstrat 21 an das erste Substrat 10 gebondet. Selbst in solch einem Fall ist es möglich, die Konfiguration des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, zu erhalten.
  • [Modifikationsbeispiel K]
  • 41 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden. 41 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 10.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das erste Substrat 10 die Fotodiode PD und den Übertragungstransistor TR für jedes der Sensorpixel 12, und das Floating-Diffusionsgebiet FD wird von je vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzt. Dementsprechend ist im vorliegenden Modifikationsbeispiel eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 für je vier Sensorpixel 12 vorgesehen.
  • In der Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Sensorpixeln 12 wird auf vier Sensorpixel 12, die einem Gebiet entsprechen, das erhalten wird, indem ein Einheitsgebiet, das vier, ein Floating-Diffusionsgebiet FD gemeinsam nutzenden Sensorpixeln 12 entspricht, in der ersten Richtung V um ein Sensorpixel 12 verschoben wird, der Zweckmäßigkeit halber als vier Sensorpixel 12A verwiesen. Zu dieser Zeit enthält im vorliegenden Modifikationsbeispiel das erste Substrat 10 die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47, die von je vier Sensorpixeln 12A gemeinsam genutzt wird. Dementsprechend ist im vorliegenden Modifikationsbeispiel eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 für je vier Sensorpixel 12A vorgesehen.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das erste Substrat 10 den Elementseparator 43, der die Fotodioden PD und die Übertragungstransistoren TR für jedes der Sensorpixel 12 trennt. Wie man aus der Richtung der Normalen zum Halbleitersubstrat 11 ersieht, umgibt der Elementseparator 43 das Sensorpixel 12 nicht vollständig und weist Lücken (nicht ausgebildete Gebiete) in der Nähe des Floating-Diffusionsgebiets FD (der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54) und in der Nähe der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 auf. Die Lücken ermöglichen dann eine gemeinsame Nutzung einer Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 durch die vier Sensorpixel 12 und eine gemeinsame Nutzung einer Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 durch die vier Sensorpixel 12A. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das zweite Substrat 20 die Ausleseschaltung 22 für je vier Sensorpixel 12, die das Floating-Diffusionsgebiet FD gemeinsam nutzen.
  • 42 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. 42 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 28. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das erste Substrat 10 die Fotodiode PD und den Übertragungstransistor TR für jedes der Sensorpixel 12, und das Floating-Diffusionsgebiet FD wird von je vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzt. Ferner enthält das erste Substrat 10 den Elementseparator 43, der die Fotodioden PD und die Übertragungstransistoren TR für jedes der Sensorpixel 12 trennt.
  • 43 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. 43 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 29. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das erste Substrat 10 die Fotodiode PD und den Übertragungstransistor TR für jedes der Sensorpixel 12, und das Floating-Diffusionsgebiet FD wird von je vier Sensorpixeln 12 gemeinsam genutzt. Weiter enthält das erste Substrat 10 den Elementseparator 43, der die Fotodioden PD und die Übertragungstransistoren TR für jedes der Sensorpixel 12 trennt.
  • [Modifikationsbeispiel L]
  • 44 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden. 44 veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht des Kopplungsbereichs zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 im Bildgebungselement 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden.
  • In zwei Sensorpixeln 12, die mit voneinander verschiedenen Ausleseschaltungen 22 gekoppelt und einander benachbart sind, sind zwei Übertragungs-Gates TG in einer Lücke zwischen dem Floating-Diffusionsgebiet FD eines der zwei Sensorpixel 12 und dem Floating-Diffusionsgebiet FD des anderen Sensorpixels 12 vorgesehen. Zu dieser Zeit erfüllt eine Beziehung zwischen t1 und t2 vorzugsweise t2 > t1 > t2/3,5, wobei t1 eine Dicke jedes der Übertragungs-Gates TG ist und t2 eine Dicke der Isolierschicht 46 in der Lücke zwischen dem Floating-Diffusionsgebiet FD des einen Sensorpixels 12 und dem Floating-Diffusionsgebiet FD des anderen Sensorpixels 12 ist.
  • Dies ermöglicht, eine Dichte elektrischer Kraftlinien zu reduzieren, die zwischen zwei Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 erzeugt werden, die mit den voneinander verschiedenen Ausleseschaltungen 22 gekoppelt und einander benachbart sind. Infolgedessen ist es möglich, ein Signal-Nebensprechen zwischen den einander benachbarten Sensorpixeln 12 zu unterdrücken, und es ist möglich, eine Reduzierung der Auflösung an einem regenerierten Bild und eine Verschlechterung der Bildqualität, die durch eine Farbmischung hervorgerufen wird, zu unterdrücken.
  • In dem in 44 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 kann die Isolierschicht 53 unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigeren Dielektrizitätskonstante als relative Dielektrizitätskonstanten der Isolierschichten 46 und 52 ausgebildet werden. Zu dieser Zeit kann die Isolierschicht 53 unter Verwendung beispielsweise von SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschichten 46 und 52 können unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Alternativ dazu können in dem in 44 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschichten 53 und 52 unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als die relative Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht 46 gebildet werden. Zu dieser Zeit können die Isolierschichten 53 und 52 unter Verwendung beispielsweise von SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschicht 46 kann unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Alternativ dazu können in dem in 44 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschichten 46 und 53 unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als die relative Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht 52 gebildet werden. Zu dieser Zeit können die Isolierschichten 46 und 53 unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschicht 52 kann unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Alternativ dazu kann in dem in 44 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschicht 46 unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als die relativen Dielektrizitätskonstanten der Isolierschichten 52 und 53 gebildet werden. Zu dieser Zeit kann die Isolierschicht 46 unter Verwendung beispielsweise von SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschichten 52 und 53 können unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Alternativ dazu können in dem in 44 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschichten 46, 52 und 53 unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante gebildet werden. Zu dieser Zeit können die Isolierschichten 46, 52 und 53 unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden. Alternativ dazu kann in dem in 44 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschicht 52 unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als relative Dielektrizitätskonstanten der Isolierschichten 46 und 52 ausgebildet werden. Zu dieser Zeit kann die Isolierschicht 52 unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschichten 46 und 52 können unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden.
  • In solch einem Fall ist es möglich, eine Kapazität zu reduzieren, die zwischen den zwei Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 erzeugt wird, die mit den voneinander verschiedenen Ausleseschaltungen 22 gekoppelt und einander benachbart sind. Infolgedessen ist es möglich, ein Signal-Nebensprechen zwischen einander benachbarten Sensorpixeln 12 zu unterdrücken, und es ist möglich, eine Reduzierung der Auflösung an einem regenerierten Bild und eine Verschlechterung der Bildqualität, die durch Farbmischung hervorgerufen wird, zu unterdrücken.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel kann die Isolierschicht 53, die so vorgesehen ist, dass sie die seitliche Oberfläche der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 zu bedeckt, beispielsweise ein Material mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als die relativen Dielektrizitätskonstanten der Isolierschicht 46 und der Isolierschicht 52 enthalten. Die Isolierschicht 46 und die Isolierschicht 52 werden unter Verwendung von beispielsweise SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet. Die Isolierschicht 46 und die Isolierschicht 52 können unter Verwendung eines Siliziumoxidfilms gebildet werden, der beispielsweise TEOS (Tetraethylorthosilicat), NSG, HDP (Plasma hoher Dichte), BSG (Borsilicatglas), PSG (Phosphorsilicatglas), BPSG (Borphosphorsilicatglas) oder dergleichen enthält. Die Isolierschicht 53 wird unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet. In solch einem Fall ist es möglich, eine Kapazität zu reduzieren, die zwischen zwei Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 erzeugt wird, die mit den voneinander verschiedenen Ausleseschaltungen 22 gekoppelt und einander benachbart sind. Infolgedessen ist es möglich, einen Wirkungsgrad der Umwandlung zu verbessern.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel kann die Isolierschicht 46 einen gestapelten Körper von zumindest zwei Isolierschichten enthalten. Die Isolierschicht 46 kann eine Isolierschicht 46A in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 11 und eine Isolierschicht 46B in Kontakt mit der Isolierschicht 46A und dem Halbleitersubstrat 21 umfassen, wie beispielsweise in 45 veranschaulicht ist. Hier ist die Isolierschicht 46A eine ganz oben gelegene Schicht der Isolierschicht 46 und enthält zum Beispiel ein Material mit einer höheren relativen Dielektrizitätskonstante als eine relative Dielektrizitätskonstante an irgendeiner anderen Position des Zwischenschicht-Isolierfilms 51. Zu dieser Zeit kann die Isolierschicht 46A unter Verwendung von beispielsweise SiN (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 7,0) gebildet werden. Die Isolierschicht 46B und die Isolierschicht 52 können unter Verwendung von beispielsweise SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Die Isolierschicht 46B und die Isolierschicht 52 können unter Verwendung eines Siliziumoxidfilms ausgebildet werden, der beispielsweise TEOS, NSG, HDP, BSG, PSG, BPSG oder dergleichen enthält. Die Isolierschicht 53 kann unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden.
  • Alternativ dazu kann in dem in 45 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschicht 53 unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschichten 46B und 52 können unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Alternativ dazu können in dem in 45 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschichten 53 und 52 unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschicht 46B kann unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Alternativ dazu können im in 45 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschichten 46B und 53 unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als die relative Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht 52 gebildet werden. Zu dieser Zeit können die Isolierschichten 46B und 53 unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschicht 52 kann unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Alternativ dazu kann in dem in 45 veranschaulichten Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschicht 46B unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als die relativen Dielektrizitätskonstanten der Isolierschichten 52 und 53 gebildet werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Isolierschicht 46B unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden, und die Isolierschichten 52 und 53 können unter Verwendung von SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden. Alternativ dazu können in dem in 45 veranschaulichen Zwischenschicht-Isolierfilm 51 die Isolierschichten 46B, 52 und 53 unter Verwendung eines Materials mit einer niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante gebildet werden. Zu dieser Zeit können die Isolierschichten 46B, 52 und 53 unter Verwendung von beispielsweise SiOC (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 2,9) gebildet werden.
  • In solch einem Fall ist es möglich, eine Kapazität zu reduzieren, die zwischen zwei Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 erzeugt wird, die mit den voneinander verschiedenen Ausleseschaltungen 22 gekoppelt und einander benachbart sind. Infolgedessen ist es möglich, ein Signal-Nebensprechen zwischen den einander benachbarten Sensorpixeln 12 zu unterdrücken, und es ist möglich, eine Reduzierung der Auflösung an einem regenerierten Bild und eine Verschlechterung der Bildqualität, die durch Farbmischung hervorgerufen wird, zu unterdrücken.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass in einigen Fällen die Isolierschichten 46B, 52 und 53 unter Verwendung eines gemeinsamen Materials gebildet werden können. Zu diesem Zeitpunkt können die Isolierschichten 46B, 52 und 53 unter Verwendung von beispielsweise SiO2 (eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 4,1) gebildet werden.
  • [Modifikationsbeispiel M]
  • 46 und 47 veranschaulichen jeweils ein Modifikationsbeispiel des Sensorpixels 12 und der Ausleseschaltung 22 im Bildgebungselement 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden. 46 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel des Sensorpixels 12 und der Ausleseschaltung 22, die in 2 veranschaulicht sind. 47 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel des Sensorpixels 12 und der Ausleseschaltung 22, die in 3 veranschaulicht sind. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das zweite Substrat 20 die Ausleseschaltung 22 für je zwei Sensorpixel 12. Sogar mit solch einer Konfiguration weist das Bildgebungselement 1 die Effekte auf, die in der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, beschrieben wurden.
  • [Modifikationsbeispiel N]
  • 48 und 49 veranschaulichen jeweils ein Modifikationsbeispiel des Sensorpixels 12 und der Ausleseschaltung 22 im Bildgebungselement 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden. 48 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel des Sensorpixels 12 und der Ausleseschaltung 22, die in 2 veranschaulicht sind. 49 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel des Sensorpixels 12 und der Ausleseschaltung 22, die in 3 veranschaulicht sind. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das zweite Substrat 20 die Ausleseschaltung 22 für jedes der Sensorpixel 12. Sogar mit solch einer Konfiguration weist das Bildgebungselement 1 die Effekte auf, die in der Ausführungsform und deren oben beschriebenen Modifikationsbeispielen beschrieben sind.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass im Bildgebungselement 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, das zweite Substrat 20 die Ausleseschaltung 22 für je drei Sensorpixel 12 enthalten kann. Alternativ dazu kann im Bildgebungselement 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, das zweite Substrat 20 die Ausleseschaltung 22 für je acht Sensorpixel 12 enthalten. Alternativ dazu kann im Bildgebungselement 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, das zweite Substrat 20 die Ausleseschaltung 22 für je fünf oder mehr Sensorpixel 12 enthalten. Selbst mit solch einer Konfiguration weist das Bildgebungselement 1 die Effekte auf, die in der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, beschrieben wurden.
  • [Modifikationsbeispiel 0]
  • 50 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Bereichs des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel sind ein Transistor (zum Beispiel der Übertragungstransistor TR) im ersten Substrat 10 und ein Transistor (zum Beispiel der Verstärkungstransistor AMP) im zweiten Substrat 20 unter voneinander verschiedenen Designbedingungen ausgebildet. Konkret ist eine Filmdicke eines Gate-Isolierfilms 81 des Transistors im ersten Substrat 10 von einer Filmdicke eines Gate-Isolierfilms 83 des Transistors im zweiten Substrat 20 verschieden. Außerdem ist eine Seitenwandbreite des Transistors im ersten Substrat 10 von einer Seitenwandbreite des Transistors im zweiten Substrat 20 verschieden. Darüber hinaus ist eine Source/Drainkonzentration (zum Beispiel eine Konzentration des Floating-Diffusionsgebiets FD) des Transistors im ersten Substrat 10 von einer Source/Drainkonzentration des Transistors im zweiten Substrat 20 verschieden. Außerdem ist eine Filmdicke einer Schicht 82, die den Transistor im ersten Substrat 10 bedeckt, von einer Filmdicke einer Schicht 84, die den Transistor im zweiten Substrat 20 bedeckt, verschieden.
  • Das heißt, im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist zugelassen, dass sich die Designbedingung zwischen dem Transistor im Sensorpixel 12 und dem Transistor in der Ausleseschaltung 22 unterscheidet. Dies macht es möglich, eine geeignete Designbedingung für den Transistor im Sensorpixel 12 festzulegen und ferner eine geeignete Designbedingung für den Transistor in der Ausleseschaltung 22 festzulegen.
  • [Modifikationsbeispiel P]
  • 51 und 52 veranschaulichen jeweils ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in der horizontalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem oben beschriebenen Modifikationsbeispiel I. 51 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 33. 52 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 34.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist die Gate-Verdrahtungsleitung 59 weggelassen, und eine der Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 48 ist für jedes der Übertragungs-Gates TG vorgesehen. Jede der Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 48 ist mit einem entsprechenden Übertragungs-Gate TG elektrisch gekoppelt und ist mit der Pixel-Ansteuerungsleitung 23 elektrisch gekoppelt. Wie in 51 und 52 veranschaulicht ist, sind die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 bandartig in der ersten Richtung V (einer Richtung nach rechts und links in 51 und 52) nebeneinander angeordnet. Die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 und die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 47 sind in einer Spalte in der ersten Richtung V (der Richtung nach links in den 51 und 52) nebeneinander angeordnet, und die Vielzahl von Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 48 ist in zwei Spalten in der ersten Richtung V (der Richtung nach rechts und links in 51 und 52) nebeneinander angeordnet.
  • 53 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist eine Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 für je vier Floating-Diffusionsgebiete FD vorgesehen, die sich die Ausleseschaltung 22 teilen. In dem in 32 veranschaulichten Modifikationsbeispiel I ist als ein Beispiel der Ausführungsform ein Bereich, der sich in einer Richtung horizontal zu einem Substrat der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72 erstreckt, über dem Übertragungs-Gate TG (an einer Position nahe dem zweiten Substrat 20) ausgebildet. Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens, das übernommen wird, um diese Konfiguration zu bilden, kann ein Ausbilden der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72 nach einem Ausbilden des Übertragungs-Gates TG und ein anschließendes Ausbilden eines Isolierfilms umfassen, der eine Höhe des Übertragungs-Gates TG erreicht. Im Gegensatz dazu ist in dem in 53 veranschaulichten Modifikationsbeispiel P als ein Beispiel der Ausführungsform eine untere Oberfläche (eine Oberfläche auf der Seite des ersten Substrats 10) eines Bereichs, der sich in einer Richtung horizontal zum Substrat der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 erstreckt, unter einer oberen Oberfläche (einer Oberfläche auf der Seite des zweiten Substrats 20) des Übertragungs-Gates TG (an einer Position nahe dem ersten Substrat 10) ausgebildet. Als ein Beispiel kann der Bereich, der sich in der Richtung horizontal zum Substrat der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 erstreckt, über einem Gate-Isolierfilm eines Transistors der Ausleseschaltung 22 ausgebildet sein. Alternativ dazu kann ein Isolierfilm mit einer geringeren Filmdicke als die Höhe des Übertragungs-Gates TG auf der oberen Oberfläche und einer seitlichen Oberfläche des Übertragungs-Gates TG und der oberen Oberfläche des ersten Substrats 10 ausgebildet sein, worin das Übertragungs-Gate TG nicht angeordnet ist, und der Bereich, der sich in der Richtung horizontal zum Substrat der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 erstreckt, kann auf dem Isolierfilm angeordnet sein.
  • Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 ist mit vier Floating-Diffusionsgebieten FD über den Gate-Isolierfilm (zum Beispiel einen Gate-Isolierfilm 75 des Übertragungstransistors TR) des Transistors der Ausleseschaltung 22 oder eine Öffnung gekoppelt, die im Isolierfilm mit einer geringeren Filmdicke als der Höhe des Übertragungs-Gates TG vorgesehen ist. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 ist mit einer vorderen Oberfläche des Gate-Isolierfilms (zum Beispiel des Gate-Isolierfilms 75 des Übertragungstransistors TR) des Transistors der Ausleseschaltung 22 ausgebildet. Als ein für die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 genutztes Elektrodenmaterial wird vorzugsweise ein Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit verwendet. Beispiele des Materials mit hoher Wärmebeständigkeit schließen Polysilizium ein. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 kann beispielsweise ein Metall wie etwa Wolfram oder Kupfer enthalten.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ermöglicht ein Bereitstellen der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76, eine belegte Fläche der Isolierschicht 53 zu verringern, durch die die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 54 hindurchgeht. Dementsprechend ist es möglich, eine Fläche des Halbleitersubstrats 21 (des Blocks 21A) um einen Betrag zu vergrößern, der einer Abnahme der belegten Fläche der Isolierschicht 53 entspricht, was ermöglicht, die Fläche der Ausleseschaltung 22 (konkret des Verstärkungstransistors AMP) zu vergrößern. Infolgedessen ist es möglich, Zufallsrauschen zu reduzieren.
  • Falls eine Länge a in einer Richtung senkrecht zum Substrat einer Kopplungs-Verdrahtungsleitung 71, die in 32 veranschaulicht ist, mit einer Länge b in der Richtung senkrecht zum Substrat bis zu einer gemeinsamen Verdrahtungsleitung der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76, die in 53 veranschaulicht ist, verglichen wird, ist die Länge b kürzer als die Länge a. Falls eine Länge c in der Richtung senkrecht zum Substrat einer Kopplungs-Verdrahtungsleitung 73, die in 35 im Modifikationsbeispiel I veranschaulicht ist, mit einer Länge d in der Richtung senkrecht zum Substrat bis zu einer gemeinsamen Verdrahtungsleitung einer Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77, die später in 54 in einem Modifikationsbeispiel P beschrieben werden soll, verglichen wird, ist die Länge d kürzer als die Länge c. Außerdem ist, falls eine Dicke e eines Bereichs, der in den Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 enthalten ist und sich in einer Richtung horizontal zum Substrat erstreckt (eine Höhe in der Richtung senkrecht zum Substrat der gemeinsamen Verdrahtungsleitung) mit einer Dicke f (= b) eines sich in der Richtung senkrecht zum Substrat erstreckenden Bereichs verglichen wird, ist die Dicke f geringer als die Dicke e.
  • Beispielsweise wird hier ein Fall einer Nutzung einer Ionenimplantation für ein Herstellungsverfahren für eine Dotierung vom N-Typ der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76, die mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD, das ein Fremdstoffgebiet vom N-Typ ist, gekoppelt ist, und ein Herstellungsverfahren für eine Dotierung vom P-Typ der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77, die mit der p-Wannenschicht 42 gekoppelt ist, in Betracht gezogen. Falls eine Länge eines Bereichs, der durch den Isolierfilm hindurchgeht und sich in der Richtung senkrecht zum Substrat der Bereiche erstreckt, die in den Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 enthalten sind, lang ist, besteht, um die gesamten Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 mit einer ausreichend hohen Fremdstoffkonzentration zu dotieren, eine Wahrscheinlichkeit, dass es notwendig ist, eine Ionenimplantation in einen Bereich, der in den Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 enthalten ist und sich in der Richtung horizontal zum Substrat erstreckt, und eine Ionenimplantation in einen Bereich, der in den Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 enthalten ist und sich im Substrat erstreckt, separat durchzuführen. Im Gegensatz dazu besteht in einem Fall, in dem der Bereich, der durch den Isolierfilm hindurchgeht und sich in der Richtung senkrecht zum Substrat erstreckt, kurz ist, eine Wahrscheinlichkeit, dass eine Durchführung einer Ionenimplantation in den Bereich, der sich in der Richtung horizontal zum Substrat erstreckt, ermöglicht, den sich in der Richtung senkrecht zum Substrat erstreckenden Bereich ebenfalls mit einer ausreichend hohen Konzentration zu dotieren. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, das Herstellungsverfahren zu vereinfachen. Außerdem besteht eine Möglichkeit, eine Dotierung in der zum Substrat senkrechten Richtung verlaufenden Bereich gleichmäßig durchzuführen, ohne einen Unterschied in der Konzentration der Fremdstoffdotierung in der zum Substrat senkrechten Richtung hervorzurufen. Ferner besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass es möglich ist, eine Dotierung in dem in der zum Substrat der senkrechten Richtung verlaufenden Bereich und dem in der zum Substrat horizontalen Richtung verlaufenden Bereich mit der gleichen Konzentration durchzuführen.
  • 54 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in der vertikalen Richtung des Bildgebungselements 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist eine Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 für die Wannenschichten von je vier einander benachbarten Sensorpixeln 12 vorgesehen. In dem in 54 veranschaulichten Modifikationsbeispiel P ist als ein Beispiel der Ausführungsform eine untere Oberfläche (eine Oberfläche auf der Seite des ersten Substrats 10) der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 unter der oberen Oberfläche (einer Oberfläche auf der Seite des zweiten Substrats 20) des in 53 veranschaulichten Übertragungs-Gates TG (an einer Position nahe dem ersten Substrat 10) ausgebildet. Als ein Beispiel kann ein sich in der Richtung horizontal zum Substrat erstreckender Bereich der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 über dem Gate-Isolierfilm des Transistors der Ausleseschaltung 22 ausgebildet sein. Alternativ dazu kann ein Isolierfilm mit einer geringeren Filmdicke als die Höhe des Übertragungs-Gates TG auf der oberen Oberfläche und der seitlichen Oberfläche des Übertragungs-Gates TG und der oberen Oberfläche des ersten Substrats 10, worin das Übertragungs-Gate TG nicht angeordnet ist, ausgebildet sein, und der sich in der Richtung horizontal zum Substrat erstreckende Bereich der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 kann auf dem Isolierfilm angeordnet sein.
  • Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 ist über den Gate-Isolierfilm 75 des Transistors (zum Beispiel des Übertragungstransistors TR) der Ausleseschaltung 22 oder eine Öffnung, die in dem Isolierfilm mit einer geringeren Filmdicke als die Höhe des Übertragungs-Gates TG vorgesehen ist, mit vier Wannenschichten 42 gekoppelt. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 ist in Kontakt mit der vorderen Oberfläche des Gate-Isolierfilms (zum Beispiel des Gate-Isolierfilms 75 des Übertragungstransistors TR) des Transistors der Ausleseschaltung 22 ausgebildet. Als ein für die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 genutztes Elektrodenmaterial wird vorzugsweise ein Material mit hoher Wärmebeständigkeit verwendet. Beispiele des Materials mit hoher Wärmebeständigkeit schließen Polysilizium ein. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 enthält zum Beispiel mit einer Störstelle vom P-Typ dotiertes Polysilizium. Die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 kann beispielsweise ein Metall wie etwa Wolfram oder Kupfer enthalten.
  • Falls eine Kopplungssektion 73 und die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74, die in 35 des Modifikationsbeispiels I veranschaulicht sind, mit der in 54 des Modifikationsbeispiels P veranschaulichten Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 verglichen werden, ist eine Länge g eines Bereichs, der durch den Isolierfilm hindurchgeht und sich in der Richtung orthogonal zu den Substraten 10 und 20 in der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 erstreckt, kürzer als eine Länge h eines Bereichs, der durch den Isolierfilm hindurchgeht und sich in der Richtung orthogonal zu den Substraten 10 und 20 in der Kopplungssektion 73 und der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 erstreckt. Außerdem ist in einem Fall, in dem eine Dicke i (eine Höhe in der Richtung senkrecht zum Substrat) eines Bereichs, der in der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77 enthalten ist und sich in der Richtung horizontal zum Substrat erstreckt, mit einer Dicke g (einer Höhe in der Richtung senkrecht zum Substrat) eines Bereichs verglichen wird, der sich in der Richtung senkrecht zum Substrat erstreckt, die Dicke g geringer als die Dicke i.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ermöglicht ein Bereitstellen der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 77, die belegte Fläche der Isolierschicht 53, durch die die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 hindurchgeht, zu verringern. Dementsprechend ist es möglich, die Fläche des Halbleitersubstrats 21 (des Blocks 21A) um einen Betrag zu vergrößern, der einer Verringerung der belegten Fläche der Isolierschicht 53 entspricht, was ermöglicht, die Fläche der Ausleseschaltung 22 (konkret des Verstärkungstransistors AMP) zu vergrößern. Infolgedessen ist es möglich, Zufallsrauschen zu reduzieren.
  • Die Dicken der Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 müssen nicht notwendigerweise die gleiche wie die Dicke der Gateelektrode (zum Beispiel des Übertragungs-Gates TG des Übertragungstransistors TR) des Transistors der Ausleseschaltung 22 sein. Die Dicken der Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 sind beispielsweise geringer als die Dicke der Gateelektrode (zum Beispiel des Übertragungs-Gates TG des Übertragungstransistors TR) des Transistors der Ausleseschaltung 22. Es sollte sich verstehen, dass die Dicken der Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 im Wesentlichen gleich der Dicke der Gateelektrode (zum Beispiel des Übertragungs-Gates TG des Übertragungstransistors TR) des Transistors der Ausleseschaltung 22 oder größer sein können, wie in 55 und 56 veranschaulicht ist.
  • Beispielsweise besteht eine Möglichkeit, eine Kopplungskapazität zwischen der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76, die mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD gekoppelt ist, und dem Übertragungs-Gate TG zu verringern, während die Dicken der Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 geringer als die Dicke des Übertragungs-Gates TG werden. Dementsprechend besteht in einem Fall, in dem eine gewisse Menge elektrischer Ladungen einer Umwandlung von elektrischer Ladung in Spannung im Floating-Diffusionsgebiet FD unterzogen wird, eine Wahrscheinlichkeit, dass eine erzeugte Signalspannung weiter erhöht wird.
  • Im Gegensatz dazu ist, falls die Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 mittels Ionenimplantation mit einer Störstelle dotiert werden, ein Bereich einer Ionenimplantation kein bestimmter einzelner Bereich, sondern ist vielmehr eine als Projektionsbereich bezeichnete Bereichsverteilung, die sich in einer Bereichsrichtung ausbreitet. Unter Berücksichtigung der Ausbreitung einer Störstelle in dieser Bereichsrichtung besteht, falls die Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 mittels Ionenimplantation mit einer Störstelle dotiert werden, eine Wahrscheinlichkeit, dass die Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 mit einer Störstelle mit ausreichender Steuerbarkeit dotiert werden, da die Dicken der Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 76 und 77 vergrößert sind.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass im vorliegenden Modifikationsbeispiel, wie zum Beispiel in 57, 58 und 59 veranschaulicht ist, eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 nicht für jedes der Übertragungs-Gates TG, sondern für jede Vielzahl von Übertragungs-Gates TG vorgesehen werden kann. In diesem Fall können eine Kopplungssektion 79 und eine Kopplungs-Verdrahtungsleitung 78, die eine Vielzahl von die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 gemeinsam nutzenden Übertragungs-Gates TG miteinander koppeln, vorgesehen werden. Eine der Vielzahl von Kopplungssektionen 79 ist für jede der Übertragungs-Gates TG vorgesehen, und jede der Kopplungssektionen 79 ist mit dem Übertragungs-Gate TG und der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 78 gekoppelt. Eine einer Vielzahl Kopplungs-Verdrahtungsleitungen 78 ist für jede Vielzahl von Übertragungs-Gates TG vorgesehen, die die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 gemeinsam nutzen. Die Kopplungssektion 79 und die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 78 enthalten beispielsweise mit einer Störstelle vom N-Typ dotiertes Polysilizium und sind mit dem Übertragungs-Gate TG gekoppelt. Die Kopplungssektion 73 und die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 enthalten beispielsweise mit einer Störstelle vom N-Typ dotiertes Polysilizium und sind mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD gekoppelt, das ein Fremdstoffgebiet vom N-Typ ist.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, falls eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 für jede Vielzahl von Übertragungs-Gates TG vorgesehen ist, wie beispielsweise in 58 veranschaulicht ist, die belegte Fläche der Isolierschicht 53 zu verringern, durch die die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 hindurchgeht. Infolgedessen ist es möglich, die Fläche des Halbleitersubstrats 21 (des Blocks 21A) um einen Betrag zu vergrößern, der einer Verringerung der belegten Fläche der Isolierschicht 53 entspricht, was es möglich macht, die Fläche der Ausleseschaltung 22 (konkret des Verstärkungstransistors AMP) zu vergrößern. Es sollte besonders erwähnt werden, dass in 59 die Kopplungssektion 71 und die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72 integral ausgebildet sein können. Außerdem kann die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 48 im ersten Substrat 10 ausgebildet und mit einer Verdrahtungsleitung gekoppelt sein, die in der Isolierschicht 46 ausgebildet ist, um ein Ansteuerungssignal des Übertragungs-Gates zu empfangen.
  • Außerdem ist im vorliegenden Modifikationsbeispiel eine Höhe j der Kopplungssektion 71 höher als eine Höhe k des Übertragungs-Gates TG. Das heißt, ein Isolierfilm ist bis zu oberhalb der oberen Oberfläche des Übertragungs-Gates TG ausgebildet, und die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72 ist in einem Zustand ausgebildet, in welchem die vordere Oberfläche des Substrats durch den Isolierfilm planarisiert ist. Dies macht es einfacher, die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 72 zu prozessieren.
  • Außerdem kann im vorliegenden Modifikationsbeispiel, wie beispielsweise in 60, 61 und 62 veranschaulicht ist, anstelle einer Gruppe aus der Kopplungssektion 73, der Kopplungs-Verdrahtungsleitung 74 und der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 47 eine Durchgangs-Verdrahtungsleitung 80 vorgesehen werden, die sich über vier, einander benachbarte Sensorpixel 12 erstreckt. Die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 80 ist so ausgebildet, dass sie durch die Durchgangs-Isolierschicht 53 hindurchgeht, und ist mit den Wannenschichten 42 der einander benachbarten vier Sensorpixel 12 und der Stromversorgungsleitung VSS elektrisch gekoppelt. Es sollte besonders erwähnt werden, dass, obgleich ein Kontakt zur p-Wanne nicht veranschaulicht ist, es wie in den Konfigurationen in 54 und 56 möglich ist, eine Konfiguration zu verwenden, in der Polysilizium mit einem p-Typ dotiert ist.
  • Im vorliegenden Modifikationsbeispiel ist es möglich, falls die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 80 vorgesehen ist, die belegte Fläche der Isolierschicht 53, durch die die Durchgangs-Verdrahtungsleitung 80 hindurchgeht, zu verringern. Dementsprechend ist es möglich, die Fläche des Halbleitersubstrats 21 (des Blocks 21A) um einen Betrag zu vergrößern, der einer Verringerung der belegten Fläche der Isolierschicht 53 entspricht, was es möglich macht, die Fläche der Ausleseschaltung 22 (konkret des Verstärkungstransistors AMP) zu vergrößern. Infolgedessen ist es möglich, Zufallsrauschen zu reduzieren.
  • Außerdem kann im vorliegenden Modifikationsbeispiel, wie zum Beispiel in 63 veranschaulicht ist, die Kopplungs-Verdrahtungsleitung 76 zusätzlich zum Bereitstellen der Durchgangs-Verdrahtungsleitung 80 vorgesehen werden. In solch einem Fall ist es möglich, die belegte Fläche der Isolierschicht 53, durch die die Durchgangs-Verdrahtungsleitungen 54 und 80 hindurchgehen, zu verringern. Dementsprechend ist es möglich, die Fläche des Halbleitersubstrats 21 (des Blocks 21A) um einen Betrag zu vergrößern, der einer Verringerung der belegten Fläche der Isolierschicht 53 entspricht, was es möglich macht, die Fläche der Ausleseschaltung 22 (konkret des Verstärkungstransistors AMP) zu vergrö-ßern. Infolgedessen ist es möglich, Zufallsrauschen zu reduzieren.
  • [Modifikationsbeispiel Q]
  • 64 veranschaulicht ein Beispiel einer Schaltungskonfiguration des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden. Das Bildgebungselement 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist ein CMOS-Bildsensor, der eine spaltenparallele ADC enthält.
  • Wie in 64 veranschaulicht ist, enthält das Bildgebungselement 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die vertikale Ansteuerungsschaltung 33, die Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34, eine Referenzspannungs-Versorgungssektion 38, die horizontale Ansteuerungsschaltung 35, eine horizontale Ausgangsleitung 37 und die System-Steuerungsschaltung 36 zusätzlich zum Pixelgebiet 13, das durch zweidimensionales Anordnen, in Reihen und Spalten (einer Matrix), der Vielzahl von Sensorpixeln 12 konfiguriert ist, die jeweils einen fotoelektrischen Wandler enthalten.
  • In dieser Systemkonfiguration erzeugt auf der Basis eines Haupttakts MCK die System-Steuerungsschaltung 36 ein Taktsignal, ein Steuerungssignal und dergleichen, die als Referenzen von Operationen der vertikalen Ansteuerungsschaltung 33, der Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34, der Referenzspannungs-Versorgungssektion 38, der horizontalen Ansteuerungsschaltung 35 und dergleichen dienen, und stellt das Taktsignal, das Steuerungssignal und dergleichen der vertikalen Ansteuerungsschaltung 33, der Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34, der Referenzspannungs-Versorgungssektion 38, der horizontalen Ansteuerungsschaltung 35 und dergleichen bereit.
  • Darüber hinaus ist die vertikale Ansteuerungsschaltung 33 zusammen mit den jeweiligen Sensorpixeln 12 in dem Pixelgebiet 13 im ersten Substrat 10 ausgebildet und ist auch im zweiten Substrat 20 ausgebildet, in welchen die Ausleseschaltungen 22 ausgebildet sind. Die Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34, die Referenzspannungs-Versorgungssektion 38, die horizontale Ansteuerungsschaltung 35, die horizontale Ausgangsleitung 37 und die System-Steuerungsschaltung 36 sind im dritten Substrat 30 ausgebildet.
  • Obgleich hier nicht veranschaulicht, ist es zum Beispiel möglich, als die Sensorpixel 12 Sensorpixel zu verwenden, die eine Konfiguration aufweisen, die zusätzlich zur Fotodiode PD den Übertragungstransistor TR einschließt. Der Übertragungstransistor TR überträgt zum Floating-Diffusionsgebiet FD elektrische Ladungen, die durch fotoelektrische Umwandlung in der Fotodiode PD erhalten werden. Außerdem ist es möglich, obgleich hier nicht veranschaulicht, als die Ausleseschaltungen 22 eine Ausleseschaltung mit einer Konfiguration mit drei Transistoren zu verwenden, die den Rücksetztransistor RST, der das Potential des Floating-Diffusionsgebiets FD steuert, den Verstärkungstransistor AMP, der ein dem Potential des Floating-Diffusionsgebiets FD entsprechendes Signal abgibt, und den Auswahltransistor SEL für eine Pixelauswahl einschließt.
  • Im Pixelgebiet 13 sind die Sensorpixel 12 zweidimensional angeordnet, und eine der Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 ist mit jeder von Reihen einer Pixelanordnung mit m Reihen mal n Spalten verdrahtet, und eine der vertikalen Signalleitungen 24 ist mit jeder der Spalten verdrahtet. Die Vielzahl von Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 weist jeweils ein Ende auf, das mit einem entsprechenden von den jeweiligen Reihen entsprechenden Ausgangsanschlüssen der vertikalen Ansteuerungsschaltung 33 gekoppelt ist. Die vertikale Ansteuerungsschaltung 33 enthält ein Schieberegister und dergleichen und führt über die Vielzahl von Pixel-Ansteuerungsleitungen 23 eine Steuerung einer Reihen-Adresse und eines Reihen-Scanvorgangs des Pixelgebiets 13 durch.
  • Die Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34 enthält beispielsweise ADCs (Analog-Digital-Umwandlungsschaltungen) 34-1 bis 34-m, von denen eine für jede der Pixelspalten des Pixelgebiets 13, das heißt, für jede der vertikalen Signalleitungen 24, vorgesehen ist und ein von jeder der Spalten der Sensorpixel 12 im Pixelgebiet 13 abgegebenes analoges Signal in ein digitales Signal umwandelt und das digitale Signal abgibt.
  • Die Referenzspannungs-Versorgungssektion 38 enthält zum Beispiel eine DAC-(Digital-Analog-Umwandlungsschal-tung) 38A als Mittel zum Erzeugen einer Referenzspannung Vref einer sogenannten Rampen-(RAMP-)Wellenform, deren Pegel mit der Zeit mit einem Gradienten variiert wird. Es sollte besonders erwähnt werden, dass das Mittel zum Erzeugen der Referenzspannung Vref der Rampenwellenform nicht auf die DAC 38A beschränkt ist.
  • Die DAC 38A erzeugt die Referenzspannung Vref der Rampenwellenform auf der Basis eines von der System-Steuerungsschaltung 36 bereitgestellten Takts CK unter einer Steuerung gemäß einem Steuerungssignal CS1, das von der System-Steuerungsschaltung 36 bereitgestellt wird, und stellt die Referenzspannung Vref den ADCs 34-1 bis 34-m eines Spaltenprozessors 15 bereit.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass jede der ADCs 34-1 bis 34-m dafür konfiguriert ist, eine AD-Umwandlungsoperation entsprechend jedem von Betriebsmodi selektiv durchzuführen. Die Betriebsmodi umfassen einen Modus mit einer normalen Frame-Rate in einem progressiven Scansystem, worin eine Information all der Sensorpixel 12 gelesen wird, und einen Modus mit einer hohen Frame-Rate, worin eine Belichtungszeit der Sensorpixel 12 auf 1/N eingestellt wird, um eine Frame-Rate um ein N-faches, zum Beispiel das Doppelte der Frame-Rate im Modus mit normaler Frame-Rate, zu erhöhen. Solch ein Umschalten der Operationsmodi wird durch eine Steuerung mittels Steuerungssignale CS2 und CS3 ausgeführt, die von der System-Steuerungsschaltung 36 bereitgestellt werden. Außerdem wird eine Anweisungsinformation zum Schalten zwischen den jeweiligen Operationsmodi, das heißt dem Modus mit normaler Frame-Rate und dem Modus mit einer Frame-Rate mit hoher Geschwindigkeit, von einem (nicht veranschaulichten) externen System-Controller der System-Steuerungsschaltung 36 bereitgestellt.
  • Die ADCs 34-1 bis 34-m haben alle die gleiche Konfiguration, und als ein Beispiel wird die ADC 34-m hier beschrieben. Die ADC 34-m enthält einen Komparator 34A, zum Beispiel einen Aufwärts-Abwärts-Zähler (worauf im Diagramm als „U/DCNT“ verwiesen wird) 34B, der als Zählmittel dient, einen Übertragungsschalter 34C und eine Speichervorrichtung 34D.
  • Der Komparator 34A vergleicht eine Signalspannung Vx der vertikalen Signalleitung 24 entsprechend einem Signal, das von jedem der Sensorpixel 12 in einer n-ten Spalte des Pixelgebiets 13 abgegeben wird, mit der Referenzspannung Vref der Rampenwellenform, die von der Referenzspannungs-Versorgungssektion 38 bereitgestellt wird, und schaltet einen Ausgang Vco auf einen „H“-Pegel, falls die Referenzspannung Vref beispielsweise größer als die Signalspannung Vx ist, und schaltet den Ausgang Vco auf einen „L“-Pegel, falls die Referenzspannung Vref beispielsweise gleich der Signalspannung Vx oder geringer ist.
  • Der Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B enthält einen asynchronen Zähler und misst eine Vergleichsperiode vom Beginn bis zum Ende der Vergleichsoperation im Komparator 34A, indem der Takt CK von der System-Steuerungsschaltung 36 gleichzeitig mit der DAC 38A empfangen wird und eine Abwärts-(DOWN-)Zählung oder Aufwärts-(UP-)Zählung synchron mit dem Takt CK unter einer Steuerung des von der System-Steuerungsschaltung 36 bereitgestellten Steuerungssignals CS2 durchgeführt wird.
  • Konkret wird im Modus mit normaler Frame-Rate in einer Operation zum Lesen eines Signals von einem Sensorpixel 12 eine Vergleichszeit beim ersten Auslesen gemessen, indem eine Abwärtszählung in einer ersten Ausleseoperation durchgeführt wird, und wird eine Vergleichszeit bei einer zweiten Auslesung gemessen, indem eine Aufwärtszählung in einer zweiten Ausleseoperation durchgeführt wird.
  • Im Gegensatz dazu wird im Modus mit hoher Frame-Rate ein Zählergebnis der Sensorpixel 12 in einer bestimmten Reihe gehalten, wie es ist. Anschließend wird für die Sensorpixel 12 in einer der bestimmten Reihe folgenden Reihe die Vergleichszeit in der ersten Auslesung gemessen, indem eine Abwärtszählung in der ersten Ausleseoperation vom vorherigen Zählergebnis aus durchgeführt wird, und die Vergleichszeit in der zweiten Auslesung wird gemessen, indem eine Aufwärtszählung in der zweiten Ausleseoperation durchgeführt wird.
  • Im Modus mit einer normalen Frame-Rate wird unter einer Steuerung des von der System-Steuerungsschaltung 36 bereitgestellten Steuerungssignals CS3 der Übertragungsschalter 34C in einen EIN-(geschlossenen) Zustand geschaltet, wenn die Zähloperation für die Sensorpixel 12 in der bestimmten Reihe durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B abgeschlossen ist, und er überträgt ein Zählergebnis durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B zur Speichervorrichtung 34D.
  • Im Gegensatz dazu bleibt bei einer hohen Frame-Rate von N = 2 der Übertragungsschalter 34C in einem AUS-(offenen)Zustand, wenn die Zähloperation für die Sensorpixel 12 in der bestimmten Reihe durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B abgeschlossen ist. Anschließend wird der Übertragungsschalter 34C in den EIN-Zustand geschaltet, wenn die Zähloperation für die Sensorpixel 12 in der der bestimmten Reihe folgenden Reihe durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B abgeschlossen ist, und er überträgt Zählergebnisse von zwei vertikalen Pixeln durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B zur Speichervorrichtung 34D.
  • Wie oben beschrieben wurde, werden analoge Signale, die von den Sensorpixeln 12 im Pixelgebiet 13 über die vertikalen Signalleitungen 24 Spalte für Spalte bereitgestellt werden, durch die jeweiligen Operationen durch den Komparator 34A und den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B in den ADCs 34-1 bis 34-m in digitale Signale mit N-Bits umgewandelt, und die digitalen Signale werden der Speichervorrichtung 34D gespeichert.
  • Die horizontale Ansteuerungsschaltung 35 enthält ein Schieberegister und dergleichen und führt eine Steuerung von Spaltenadressen und einen Spalten-Scanvorgang der ADCs 34-1 bis 34-m in der Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34 durch. Unter einer Steuerung durch die horizontale Ansteuerungsschaltung 35 werden durch A/D-Umwandlung in den jeweiligen ADCs 34-1 bis 34-m erhaltene digitale Signale mit N-Bits sequentiell zur horizontalen Ausgangsleitung 37 ausgelesen und als Bilddaten über die horizontale Ausgangsleitung 37 abgegeben.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass eine Schaltung und dergleichen, die verschiedene Arten einer Signalverarbeitung an den über die horizontale Ausgangsleitung 37 ausgegebenen Bildgebungsdaten durchführen, zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten vorgesehen sein können; jedoch sind die Schaltung und dergleichen nicht veranschaulicht, da die Schaltung und dergleichen mit der vorliegenden Offenbarung nicht direkt zusammenhängen.
  • In dem Bildgebungselement 1, das die spaltenparallele ADC enthält, die die oben beschriebene Konfiguration aufweist, gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist es möglich, eine Übertragung des Zählergebnisses des Aufwärts-Abwärts-Zählers 34B über den Übertragungsschalter 34C zur Speichervorrichtung 34D selektiv zu übertragen, was ermöglicht, die Zähloperation durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B und die Ausleseoperation des Zählergebnisses von dem Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B zur horizontalen Ausgangsleitung 37 unabhängig zu steuern.
  • [Modifikationsbeispiel R]
  • 65 veranschaulicht ein Beispiel, in welchem das Bildgebungselement 1 in 64 konfiguriert wird, indem drei Substrate (das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30) gestapelt werden. Im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthält das erste Substrat 10 das Pixelgebiet 13, das die Vielzahl von Sensorpixeln 12 enthält, die in einem zentralen Bereich ausgebildet ist, und die vertikale Ansteuerungsschaltung 33, die um das Pixelgebiet 13 herum ausgebildet ist. Außerdem ist im zweiten Substrat 20 ein Ausleseschaltungsgebiet 15, das die Vielzahl von Ausleseschaltungen 22 enthält, in einem zentralen Bereich ausgebildet, und die vertikale Ansteuerungsschaltung 33 ist um das Ausleseschaltungsgebiet 15 herum angeordnet. Im dritten Substrat 30 sind die Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 34, die horizontale Ansteuerungsschaltung 35, die System-Steuerungsschaltung 36, die horizontale Ausgangsleitung 37 und die Referenzspannungs-Versorgungssektion 38 ausgebildet. Wie bei der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, verhindert dies eine Zunahme der Chipgrößen und Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel, die sich aus einer Konfiguration ergibt, in der Substrate elektrisch miteinander gekoppelt sind. Infolgedessen ist es möglich, das Bildgebungselement 1 mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen. Es sollte besonders erwähnt werden, dass die vertikale Ausleseschaltung 33 nur im ersten Substrat 10 ausgebildet sein kann oder nur im zweiten Substrat 20 ausgebildet sein kann.
  • [Modifikationsbeispiel S]
  • 66 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden. In der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, wird das Bildgebungselement 1 konfiguriert, indem drei Substrate (das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30) gestapelt werden. In der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, kann jedoch das Bildgebungselement 1 konfiguriert werden, indem zwei Substrate (das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20) gestapelt werden. Zu dieser Zeit wird die Logikschaltung 32 so getrennt, dass sie für das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 vorgesehen wird, wie in 66 veranschaulicht ist. Eine im ersten Substrat 10 vorgesehene Schaltung 32A der Logikschaltung 32 enthält hier einen Transistor mit einer Gate-Konfiguration, in der ein Film mit hoher Dielektrizitätskonstante (zum Beispiel Hoch-k-Film), der ein gegen einen Hochtemperaturprozess beständiges Material enthält, und eine Metall-Gateelektrode gestapelt sind. Im Gegensatz dazu ist in einer Schaltung 32B, die im zweiten Substrat 20 vorgesehen ist, ein Gebiet 26 mit geringem Widerstand, das ein Silizid wie etwa CoSi2 und NiSi enthält, auf einer vorderen Oberfläche eines Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode vorgesehen. Das Silizid wird unter Verwendung eines Salicide-(selbstjustierenden Silizid-)Prozesses präpariert. Das Gebiet mit geringem Widerstand, das das Silizid enthält, enthält eine Verbindung, die ein Material des Halbleitersubstrats und ein Metall enthält. Dies macht es möglich, einen Hochtemperaturprozess wie etwa eine thermische Oxidation zur Ausbildung der Sensorpixel 12 zu nutzen. Darüber hinaus ist es möglich, einen Kontaktwiderstand in einem Fall zu reduzieren, in dem das Gebiet 26 mit geringem Widerstand, das das Silizid enthält, auf der vorderen Oberfläche des Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit der Sourceelektrode und der Drainelektrode in der im zweiten Substrat 20 vorgesehenen Schaltung 32B der Logikschaltung 32 vorgesehen ist. Infolgedessen ist es möglich, eine Operationsgeschwindigkeit der Logikschaltung 32 zu erhöhen.
  • 67 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration des Bildgebungselements 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden. In der Logikschaltung 32 des dritten Substrats 30 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, kann ein Gebiet 37 mit geringem Widerstand, das ein Silizid wie etwa CoSi2 und NiSi enthält, auf einer vorderen Oberfläche des Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit der Sourceelektrode und der Drainelektrode vorgesehen werden. Das Silizid wird unter Verwendung eines Salicide-(selbstjustierenden Silizid-)Prozesses präpariert. Dies macht es möglich, einen Hochtemperaturprozess wie etwa eine thermische Oxidation zur Ausbildung der Sensorpixel 12 zu nutzen. Darüber hinaus ist es möglich, einen Kontaktwiderstand zu reduzieren, falls das Gebiet 37 mit geringem Widerstand, das das Silizid enthält, auf der vorderen Oberfläche des Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit der Sourceelektrode und der Drainelektrode in der Logikschaltung 32 vorgesehen ist. Infolgedessen ist es möglich, eine Operationsgeschwindigkeit der Logikschaltung 32 zu erhöhen.
  • [Modifikationsbeispiel T]
  • In der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, kann ein elektrischer Leitfähigkeitstyp umgekehrt sein. Beispielsweise kann in der Beschreibung der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, der p-Typ durch den n-Typ ersetzt werden und kann der n-Typ durch den p-Typ ersetzt werden. Selbst in solch einem Fall sind Effekte ähnlich jenen in der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden, erreichbar.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht nur für ein lichtempfangendes Element für sichtbares Licht, sondern auch für ein Element verwendbar ist, das dafür konfiguriert ist, verschiedene Arten von Strahlung wie etwa Infrarotstrahlen, Ultraviolettstrahlen, Röntgenstrahlen und elektromagnetische Wellen zu detektieren. Die vorliegende Offenbarung ist zusätzlich zu einer Ausgabe eines Bildes für verschiedene Anwendungen wie etwa eine Abstandsmessung, Änderung der Lichtmenge und Detektion einer physikalischen Eigenschaft verwendbar.
  • <Anwendungsbeispiel>
  • 68 veranschaulicht ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 2, die das Bildgebungselement 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, die oben beschrieben wurden (worauf im Folgenden einfach als „Bildgebungselement 1“ verwiesen wird) enthält.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 2 enthält beispielsweise eine elektronische Einrichtung, die eine Bildgebungsvorrichtung wie etwa eine Digitalkamera oder eine Videokamera oder eine Vorrichtung eines mobilen Endgeräts wie etwa eines Smartphones oder eines Tablet-Endgeräts enthält. Die Bildgebungsvorrichtung 2 enthält beispielsweise das Bildgebungselement 1, ein optisches System 141, eine Blendenvorrichtung 142, eine Steuerungsschaltung 143, eine DSP-Schaltung 144, einen Frame-Speicher 145, eine Anzeigesektion 146, eine Speichersektion 147, eine Operationssektion 148 und eine Stromversorgungssektion 149. In der Bildgebungsvorrichtung 2 sind das Bildgebungselement 1, die Blendenvorrichtung 142, die Steuerungsschaltung 143, die DSP-Schaltung 144, der Frame-Speicher 145, die Anzeigesektion 146, die Speichersektion 147, die Operationssektion 148 und die Stromversorgungssektion 149 über eine Busleitung 150 miteinander gekoppelt.
  • Das Bildgebungselement 1 gibt Bilddaten entsprechend einem ankommenden Licht aus. Das optische System 141 enthält eine oder mehr Linsen und führt Licht (ankommendes Licht) von einem Objekt zum Bildgebungselement 1, um auf einer lichtempfangenden Oberfläche des Bildgebungselements 1 ein Bild zu erzeugen. Die Blendenvorrichtung 142 ist zwischen dem optischen System 141 und dem Bildgebungselement 1 vorgesehen und steuert eine Periode, in der das Bildgebungselement 1 mit Licht bestrahlt wird, und eine Periode, in der das Licht blockiert wird, gemäß einer Steuerung durch die Steuerungsschaltung 143. Das Bildgebungselement 1 akkumuliert eine elektrische Ladung eines Signals für eine vorbestimmte Periode gemäß dem Licht, von dem ein Bild auf der lichtempfangenden Oberfläche über das optische System 141 und die Blendenvorrichtung 142 erzeugt wird. Die im Bildgebungselement 1 akkumulierte elektrische Ladung eines Signals wird als Bilddaten gemäß einem von der Steuerungsschaltung 143 bereitgestellten Ansteuerungssignal (Zeitsteuerungssignal) übertragen. Die Steuerungsschaltung 143 gibt das Ansteuerungssignal zum Steuern einer Übertragungsoperation des Bildgebungselements 1 und einer Blendenoperation der Blendenvorrichtung 142 ab, um das Bildgebungselement 1 und die Blendenvorrichtung 142 anzusteuern.
  • Die DSP-Schaltung 144 ist eine Signalverarbeitungsschaltung, die ein vom Bildgebungselement 1 abgegebenes Signal (Bilddaten) verarbeitet. Der Frame-Speicher 145 speichert vorübergehend die durch die DSP-Schaltung 144 verarbeiteten Bilddaten in einer Frame-Einheit. Die Anzeigesektion 146 enthält zum Beispiel eine Feldanzeigevorrichtung wie etwa ein Flüssigkristallfeld oder ein organisches EL-(Elektrolumineszenz-)Feld und zeigt ein vom Bildgebungselement 1 aufgenommenes Bewegtbild oder ein Standbild an. Die Speichersektion 147 zeichnet die Bilddaten des Bewegtbilds oder des Standbilds, das vom Bildgebungselement 1 aufgenommen wurde, in einem Aufzeichnungsmedium wie etwa einem Halbleiterspeicher oder einer Festplatte auf. Die Operationssektion 148 gibt eine Operationsanweisung über verschiedene Arten von Funktionen der Bildgebungsvorrichtung 2 gemäß einer Betätigung durch einen Nutzer aus. Die Stromversorgungssektion 149 stellt verschiedene Arten von Leistung, die als Betriebsleistung für das Bildgebungselement 1, die Blendenvorrichtung 142, die Steuerungsschaltung 143, die DSP-Schaltung 144, den Frame-Speicher 145, die Anzeigesektion 146, die Speichersektion 147 und die Operationssektion 148 dient, diesen Versorgungszielen nach Bedarf bereit.
  • Das Bildgebungselement der vorliegenden Offenbarung ist auch für ein Bildgebungselement eines eine Linse, einen IRCF (Infrarot-Abschneidefilter) und dergleichen enthaltenden Bildgebungsmoduls verwendbar, das als ein existierendes Beispiel in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2015-99262 oder als die vorliegende Offenbarung beschrieben ist. Selbst in der Bildgebungsvorrichtung 2 ist ein Bildgebungsmodul, das dieses Bildgebungselement nutzt, ebenfalls verwendbar.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung einer Bildgebungsprozedur in der Bildgebungsvorrichtung 2 gegeben.
  • 69 veranschaulicht ein Beispiel eines Flussdiagramms einer Bildgebungsoperation in der Bildgebungsvorrichtung 2. Ein Nutzer betätigt die Operationssektion 148, um eine Anweisung für einen Bildgebungsbeginn zu geben (Schritt S101). Danach überträgt die Operationssektion 148 eine Anweisung für eine Bildgebung zur Steuerungsschaltung 143 (Schritt S102). Die Steuerungsschaltung 143 beginnt eine Steuerung der Blendenvorrichtung 142 und des Bildgebungselements 1 auf einen Empfang der Anweisung für eine Bildgebung hin. Das Bildgebungselement 1 (konkret die System-Steuerungsschaltung 32d) führt eine Bildgebung in einem vorbestimmten Bildgebungssystem mittels einer Steuerung durch die Steuerungsschaltung 143 aus (Schritt S103). Die Blendenvorrichtung 142 steuert die Periode, in der das Bildgebungselement 1 mit Licht bestrahlt wird, und die Periode, in der das Licht blockiert wird, mittels Steuerung durch die Steuerungsschaltung 143.
  • Das Bildgebungselement 1 gibt durch eine Bildgebung aufgenommene Bilddaten an die DSP-Schaltung 144 aus. Die Bilddaten sind hier Daten von Pixelsignalen aller Pixel, die auf der Basis elektrischer Ladungen erzeugt werden, die in den Floating-Diffusionsgebieten FD vorübergehend gehalten wurden. Die DSP-Schaltung 144 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung (zum Beispiel Rauschreduzierungsverarbeitung oder dergleichen) auf der Basis der vom Bildgebungselement 1 empfangenen Bilddaten durch (Schritt S104). Die DSP-Schaltung 144 veranlasst den Frame-Speicher 145, die Bilddaten, die der vorbestimmten Signalverarbeitung unterzogen worden sind, zu halten, und der Frame-Speicher 145 speichert die Bilddaten in der Speichersektion 147 (Schritt S105). So wird durch die Bildgebungsvorrichtung 2 eine Bildgebung durchgeführt.
  • Im vorliegenden Anwendungsbeispiel wird das Bildgebungselement 1 gemäß der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, für die Bildgebungsvorrichtung 2 verwendet. Dies macht es möglich, das Bildgebungselement 1 zu verkleinern oder eine Auflösung des Bildgebungselements 1 zu erhöhen, was ermöglicht, die Bildgebungsvorrichtung 2 mit einer geringen Größe oder hohen Auflösung bereitzustellen.
  • <Praktische Anwendungsbeispiele>
  • [Praktisches Anwendungsbeispiel 1]
  • Die Technologie (die vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung in Form einer Einrichtung realisiert werden, die an einem beweglichen Körper beliebiger Art wie etwa beispielswiese einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Vorrichtung für persönliche Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter montiert werden soll.
  • 70 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung beweglicher Körper veranschaulicht, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 70 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuereinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuereinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen die Operation von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, einen Lenkmechanismus, um den Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, eine Bremsvorrichtung, um die Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als Alternative zu einem Schlüssel gesendet werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 empfängt diese eingespeisten Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über die äußere Umgebung des das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 enthaltenden Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs mit einer Bildgebungssektion 12031 verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungssektion 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Wagens, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands dazu ausführen.
  • Die Bildgebungssektion 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der entsprechend einer empfangenen Lichtmenge des Lichts ein elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungssektion 12031 kann auch das elektrische Signal als Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand abgeben. Außerdem kann das von der Bildgebungssektion 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug detektiert Information über das Innere bzw. aus dem Inneren des Fahrzeugs. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug ist zum Beispiel mit einer Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands verbunden, die den Zustand eines Fahrers detektiert. Die Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug kann auf der Basis einer von der Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Information über das Innere oder die äußere Umgebung des Fahrzeugs berechnen, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird, und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu gedacht ist, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, dessen Funktionen eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, die das Fahrzeug, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information über die äußere Umgebung oder das Innere des Fahrzeugs gesteuert werden, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann außerdem einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die dazu gedacht ist, eine Blendung zu verhindern, indem die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird, um von Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten.
  • Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die eine Information einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs optisch oder akustisch übermitteln kann. Im Beispiel von 13 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und ein Armaturenbrett 12063 angegeben. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
  • 71 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungssektion 12031 veranschaulicht.
  • In 71 umfasst die Bildgebungssektion 12031 Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Frontpartie, von Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür, des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungssektion 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungssektion 12105 erhalten vorwiegend ein Bild von vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 und 12103 erhalten vorwiegend ein Bild von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungssektion 12104 erhält vorwiegend ein Bild von hinter dem Fahrzeug 12100. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren vorgesehene Bildgebungssektion 12105 wird vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • Im Übrigen stellt 71 ein Beispiel von Fotografierbereichen der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 dar. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungssektion 12101. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 bzw. 12103. Ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungssektion 12104. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100 , wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem beispielsweise durch die Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 abgebildete Bilddaten aufeinander gelegt werden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen aufgebaut ist, oder kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel für eine Detektion von Phasendifferenzen enthält.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation bestimmen und dadurch insbesondere als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt extrahieren, das sich auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 befindet und das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen beizubehaltenden Folgeabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorher festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) oder dergleichen durchführen. Folglich ist es möglich, eine kooperative Steuerung auszuführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, was das Fahrzeug, ohne vom Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs üblicher Größe, eines großen Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Telefonmasten und andere dreidimensionale Objekte auf der Basis der Abstandsinformation klassifizieren, die von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhalten werden, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objekten zum automatischen Ausweichen eines Hindernisses nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem eingestellten Wert oder höher ist und somit eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigesektion 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und führt über die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob sich in aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 ein Fußgänger befindet oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise mittels einer Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und einer Prozedur, um zu bestimmen, ob es der Fußgänger ist oder nicht, indem eine Verarbeitung zum Musterabgleich an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die die Kontur des Objekts angeben. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 einen Fußgänger gibt, und somit den Fußgänger erkennt, steuert die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 die Anzeigesektion 12062, so dass eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 kann auch die Anzeigesektion 12062 so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Im Vorhergehenden wurde ein Beispiel des Systems zur Steuerung eines mobilen Körpers beschrieben, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist für die Bildgebungssektion 12031 in der oben beschriebenen Konfiguration verwendbar. Konkret ist das Bildgebungselement 1 gemäß einer der Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, die oben beschrieben wurden, für die Bildgebungssektion 12031 verwendbar. Die Verwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für die Bildgebungssektion 12031 ermöglicht es, ein aufgenommenes Bild in hoher Auflösung mit geringem Rauschen zu erhalten und somit eine sehr genaue Steuerung unter Verwendung der aufgenommenen Bildes durch das System zur Steuerung mobiler Körper zu erzielen.
  • [Praktisches Anwendungsbeispiel 2]
  • 72 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie darstellt, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
  • In 72 ist ein Zustand veranschaulicht, in welchem ein Chirurg (Arzt) 11131 gerade ein System 11000 für endoskopische Chirurgie verwendet, um einen chirurgischen Eingriff an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt umfasst das System 11000 für endoskopische Chirurgie ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 und eine Energiebehandlungsvorrichtung 11112, eine Trägerarmeinrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf trägt, und einen Rollwagen 11200, auf welchem verschiedene Einrichtungen für endoskopische Chirurgie montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 umfasst einen Linsentubus 11101, mit einem Bereich vorbestimmter Länge von dessen Distalende, um in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt zu werden, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Endoskop 11100 dargestellt, das ein steifes Endoskop mit dem Linsentubus 11101 vom harten Typ umfasst. Das Endoskop 11100 kann jedoch ansonsten als flexibles bzw. biegsames Endoskop mit dem Linsentubus 11101 vom biegsamen Typ einbezogen sein.
  • An seinem Distalende weist der Linsentubus 11101 eine Öffnung auf, in welche eine Objektlinse eingepasst ist. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 so verbunden, dass von der Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugtes Licht in ein Distalende des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung eingeführt wird, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und in Richtung eines Beobachtungsziels in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 durch die Objektlinse gestrahlt wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass das Endoskop 11100 ein Endoskop für Geradeaussicht sein kann oder ein Endoskop für Schrägsicht oder ein Endoskop für eine Seitensicht sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind innerhalb des Kamerakopfes 11102 so vorgesehen, dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) vom Beobachtungsziel durch das optische System auf dem Bildaufnahmeelement zusammengeführt bzw. gesammelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, um ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, nämlich ein einem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal, zu erzeugen. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert übergreifend bzw. integral eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines auf dem Bildsignal basierenden Bildes wie etwa beispielsweise einen Entwicklungsprozess (Demosaicing-Prozess) durch.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt darauf ein Bild, das auf einem Bildsignal basiert, für das von der CCU 11201 die Bildprozesse durchgeführt wurden, unter einer Steuerung der CCU 11201 an.
  • Die Lichtquelleneinrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle, wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED), und führt Bestrahlungslicht bei einer Abbildung eines Bereichs eines chirurgischen Eingriffs dem Endoskop 11100 zu.
  • Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System 11000 für endoskopische Chirurgie. Ein Nutzer kann über die Eingabeeinrichtung 11204 Eingaben verschiedener Arten einer Information oder Anweisung durchführen, die in das System 11000 für endoskopische Chirurgie eingegeben werden. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung oder dergleichen, um eine Bildaufnahmebedingung (eine Art von Bestrahlungslicht, eine Vergrößerung, eine Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern, ein.
  • Eine Einrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung der Energiebehandlungsvorrichtung 11112 für eine Kauterisierung bzw. Verätzung oder einen Schnitt eines Gewebes, ein Verschließen eines Blutgefäßes oder dergleichen. Um das Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen, führt eine Pneumoperitoneum-Einrichtung 11206 durch das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 Gas in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum auszudehnen. Eine Aufzeichnungseinrichtung 11207 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten einer Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten von Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff in verschiedenen Formen wie etwa als Text, Bild oder grafische Darstellung drucken kann.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Lichtquelleneinrichtung 11203, die Bestrahlungslicht, wenn ein Bereich eines chirurgischen Eingriffs abgebildet werden soll, dem Endoskop 11100 zugeführt, eine Weißlichtquelle enthalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination von ihnen umfasst. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination von roten, grünen und blauen (RGB-) Laserlichtquellen enthält, kann, da die Ausgabeintensität und der Ausgabezeitpunkt für jede Farbe (jede Wellenlänge) mit einem hohen Grad an Genauigkeit gesteuert werden kann, eine Einstellung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes von der Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden. Ferner wird in diesem Fall, falls Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen in Zeitmultiplex-Weise auf ein Beobachtungsziel gestrahlt werden, eine Ansteuerung der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 synchron mit den Bestrahlungszeitpunkten gesteuert. Dann können den R-, G- und B-Farben individuell entsprechende Bilder ebenfalls in Zeitmultiplex-Weise aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, ein Farbbild zu erhalten, selbst wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement vorgesehen sind.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Intensität eines abzugebenden Lichts für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Indem man eine Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Lichtintensität steuert, um Bilder in Zeitmultiplex-Weise zu erfassen, und die Bilder kombiniert bzw. synthetisiert, kann ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich ohne unterentwickelte blockierte Abschattungen und überbelichtete Hervorhebungen erzeugt werden.
  • Außerdem kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 dafür konfiguriert sein, Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbands, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht geeignet ist, bereitzustellen. Bei einer Beobachtung mit speziellem Licht wird beispielsweise unter Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit eines Lichtabsorptionsvermögens in Körpergewebe, um Licht eines schmalen Bandes zu strahlen, im Vergleich mit Bestrahlungslicht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (nämlich weißes Licht), eine schmalbandige Beobachtung (schmalbandige Abbildung) zum Abbilden eines vorbestimmten Gewebes wie etwa eines Blutgefäßes eines Oberflächenbereichs der mukosalen Membran in einem hohen Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei einer Beobachtung mit speziellem Licht eine Fluoreszenzbeobachtung durchgeführt werden, um ein Bild aus Fluoreszenzlicht zu erhalten, das mittels Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durchzuführen, indem Anregungslicht auf das Körpergewebe gestrahlt wird (Eigenfluoreszenz-Beobachtung), oder ein Fluoreszenzlichtbild zu erhalten, indem ein Reagenzmittel wie etwa Indocyaningrün (ICG) lokal in ein Körpergewebe injiziert und Anregungslicht entsprechend einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels auf das Körpergewebe gestrahlt wird. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann dafür konfiguriert sein, derartiges schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht wie oben beschrieben geeignet ist, bereitzustellen.
  • 73 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 11 dargestellt sind.
  • Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Ansteuereinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuerungseinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind für eine Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle mit dem Linsentubus 11101 vorgesehen ist. Von einem Distalende des Linsentubus 11101 empfangenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und in die Linseneinheit 11401 eingeführt. Die Linseneinheit 11401 enthält eine Kombination einer Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
  • Die Anzahl an Bildaufnahmeeinheiten, die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann Eins (Einzelplattentyp) oder eine Mehrzahl (Mehrplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 beispielsweise wie diejenige des Mehrplattentyps konfiguriert ist, werden jeweiligen R, G und B entsprechende Bildsignale durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt, und die Bildsignale können synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein Paar Bildaufnahmeelemente enthält, um jeweilige Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge zu erlangen, die für eine dreidimensionale (3D) Anzeige geeignet sind. Falls eine 3D-Anzeige ausgeführt wird, kann dann die Tiefe eines Gewebes eines lebenden Körpers in einem Bereich eines chirurgischen Eingriffs vom Chirurgen 11131 genauer erkannt werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 wie diejenige eines stereoskopischen Typs konfiguriert ist, eine Vielzahl von Systemen von Linseneinheiten 11401 entsprechend den einzelnen Bildaufnahmeelementen vorgesehen ist.
  • Außerdem muss die Bildaufnahmeeinheit 11402 nicht notwendigerweise auf dem Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse innerhalb des Linsentubus 11101 vorgesehen sein.
  • Die Ansteuereinheit 11403 enthält einen Aktuator und bewegt unter der Steuerung der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse. Folglich können die Vergrößerung und der Fokus eines aufgenommenen Bildes durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 geeignet eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 enthält eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Information zu und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erlangtes Bildsignal über das Übertragungskabel 11400 als Rohdaten zur CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und stellt das Steuerungssignal der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 bereit. Das Steuerungssignal enthält Information in Bezug auf Bildaufnahmebedingungen, wie etwa zum Beispiel eine Information, dass eine Frame-Rate eines aufgenommenen Bildes bestimmt ist, eine Information, dass ein Belichtungswert bei einer Bildaufnahme bestimmt ist, und/oder eine Information, dass eine Vergrößerung und ein Fokus eines aufgenommenen Bildes bestimmt sind.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Bildaufnahmebedingungen wie etwa die Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Fokus durch den Nutzer bestimmt werden können oder durch die Steuerungseinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall sind im Endoskop 11100 eine Funktion einer automatischen Belichtung (AE), eine Funktion eines Autofokus (AF) und eine Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) integriert.
  • Die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 auf der Basis eines über die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 empfangenen Steuerungssignals.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 enthält eine Kommunikationseinrichtung, um verschiedene Arten von Information zum Kamerakopf 11102 zu übertragen und von ihm zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein über das Übertragungskabel 11400 vom Kamerakopf 11102 dorthin übertragenes Bildsignal.
  • Außerdem überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuerungssignal können mittels elektrischer Kommunikation, optischer Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal in der Form vom Kamerakopf 11102 dorthin übertragener Rohdaten durch.
  • Die Steuerungseinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Bildaufnahme eines Bereiches eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und einer Anzeige eines aufgenommenen Bildes durch, das mittels einer Bildaufnahme des Bereichs eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen erhalten wurde. Beispielsweise erzeugt die Steuerungseinheit 11413 ein Steuerungssignal, um eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zu steuern.
  • Außerdem steuert die Steuerungseinheit 11413 auf der Basis eines Bildsignals, für das Bildprozesse mittels der Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, die Anzeigeeinrichtung 11202, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, in welchem der Bereich eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen abgebildet ist. Daraufhin kann die Steuerungseinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa eine Pinzette bzw. Zange, einen bestimmten Bereich eines lebenden Körpers, eine Blutung, Dunst, wenn die Energiebehandlungsvorrichtung 11112 verwendet wird, und so weiter erkennen, indem die Form, Farbe und so weiter von Rändern von Objekten detektiert werden, die in einem aufgenommenen Bild enthalten sind. Die Steuerungseinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 steuert, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, veranlassen, dass verschiedene Arten einer einen chirurgischen Eingriff unterstützenden Information überlappend mit einem Bild des Bereichs eines chirurgischen Eingriffs unter Verwendung eines Erkennungsergebnisses angezeigt werden. Wenn die einen chirurgischen Eingriff unterstützende Information überlappend angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert wird, kann die Belastung für den Chirurgen 11131 reduziert werden, und der Chirurg 11131 kann den chirurgischen Eingriff sicher fortführen.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das eine Kommunikation elektrischer Signale geeignet ist, eine Lichtleitfaser, die für eine optische Kommunikation geeignet ist, oder ein Verbundkabel, das für sowohl elektrische als auch optische Kommunikation geeignet ist.
  • Während im dargestellten Beispiel unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 eine Kommunikation mittels einer drahtgebundenen Kommunikation durchgeführt wird, kann hier die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 mittels einer drahtlosen Kommunikation durchgeführt werden.
  • Im Vorhergehenden wurde ein Beispiel des Systems für endoskopische Chirurgie beschrieben, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für die Bildaufnahmeeinheit 11402, die im Kamerakopf 11102 des Endoskops 1110 in der oben beschriebenen Konfigurationen vorgesehen ist, geeignet verwendet werden. Die Verwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für die Bildaufnahmeeinheit 11402 ermöglicht, eine Verkleinerung der Bildaufnahmeeinheit 11402 zu erzielen und folglich das kleine oder hochauflösende Endoskop 11100 bereitzustellen.
  • Obgleich die vorliegende Offenbarung oben unter Bezugnahme auf die Ausführungsform, deren Modifikationsbeispiele, deren Anwendungsbeispiele und der praktischen Anwendungsbeispiele beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsform und dergleichen, die oben beschrieben wurden, beschränkt und kann auf vielfältige Weise modifiziert werden. Effekte der vorliegende Offenbarung können ferner andere Effekte als die hierin beschriebene Effekte einschließen.
  • Außerdem kann die vorliegende Offenbarung die folgenden Konfigurationen aufweisen.
    1. (1) Ein Bildgebungselement, umfassend:
      • ein erstes Substrat, das ein Sensorpixel in einem ersten Halbleitersubstrat enthält, wobei das Sensorpixel eine fotoelektrische Umwandlung durchführt;
      • ein zweites Substrat, das eine Ausleseschaltung in einem zweiten Halbleitersubstrat enthält, wobei die Ausleseschaltung ein Pixelsignal auf der Basis einer vom Sensorpixel abgegebenen elektrischen Ladung abgibt; und
      • ein drittes Substrat, das eine Logikschaltung in einem dritten Halbleitersubstrat enthält, wobei die Logikschaltung das Pixelsignal verarbeitet,
      • wobei das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat in dieser Reihenfolge gestapelt sind,
      • ein gestapelter Körper des ersten Substrats und des zweiten Substrats einen Zwischenschicht-Isolierfilm und eine erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung enthält, die im Zwischenschicht-Isolierfilm vorgesehen ist,
      • das erste Substrat und das zweite Substrat durch die erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung miteinander elektrisch gekoppelt sind, und
      • falls sowohl das zweite Substrat als auch das dritte Substrat eine Pad-Elektrode enthalten, das zweite Substrat und das dritte Substrat durch einen Übergang zwischen den Pad-Elektroden miteinander elektrisch gekoppelt sind, und, falls das dritte Substrat eine zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung enthält, die durch das dritte Halbleitersubstrat hindurchgeht, das zweite Substrat und das dritte Substrat durch die zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung miteinander elektrisch gekoppelt sind.
    2. (2) Das Bildgebungselement gemäß (1), worin das Sensorpixel einen fotoelektrischen Wandler, einen Übertragungstransistor und ein Floating-Diffusionsgebiet enthält, wobei der Übertragungstransistor mit dem fotoelektrischen Wandler elektrisch gekoppelt ist und das Floating-Diffusionsgebiet eine elektrische Ladung, die über den Übertragungstransistor vom fotoelektrischen Wandler abgegeben wird, vorübergehend hält, und die Ausleseschaltung einen Rücksetztransistor, einen Verstärkungstransistor und einen Auswahltransistor enthält, wobei der Rücksetztransistor ein Potential des Floating-Diffusionsgebiets auf ein vorbestimmtes Potential zurücksetzt, wobei der Verstärkungstransistor als das Pixelsignal ein Signal einer Spannung entsprechend einem Pegel der elektrischen Ladung erzeugt, die im Floating-Diffusionsgebiet gehalten wird, und der Auswahltransistor einen Ausgabezeitpunkt des Pixelsignals vom Verstärkungstransistor steuert.
    3. (3) Das Bildgebungselement gemäß (1) oder (2), worin das erste Substrat eine Konfiguration aufweist, in der der fotoelektrische Wandler, der Übertragungstransistor und das Floating-Diffusionsgebiet in einem Bereich auf einer Seite einer vorderen Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats vorgesehen sind, das zweite Substrat eine Konfiguration aufweist, in der die Ausleseschaltung in einem Bereich auf einer Seite einer vorderen Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats vorgesehen ist, und an das erste Substrat auf solch eine Weise gebondet ist, dass eine rückseitige Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats der Seite der vorderen Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüberliegt, und das dritte Substrat eine Konfiguration aufweist, in der die Logikschaltung in einem Bereich auf einer Seite einer vorderen Oberfläche des dritten Halbleitersubstrats vorgesehen ist, und an das zweite Substrat auf solch eine Weise gebondet ist, dass eine vordere Oberfläche des dritten Halbleitersubstrats der Seite der vorderen Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats gegenüberliegt.
    4. (4) Das Bildgebungselement gemäß einem von (1) bis (3), worin sowohl das zweite Substrat als auch das dritte Substrat eine Pad-Elektrode enthalten, und eine Querschnittsfläche der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitung kleiner als eine Querschnittsfläche eines Kopplungsbereichs zwischen den Pad-Elektroden ist.
    5. (5) Das Bildgebungselement gemäß einem von (1) bis (3), worin das dritte Substrat die erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung enthält, eine Querschnittsfläche der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitung kleiner als eine Querschnittsfläche der zweiten Durchgangs-Verdrahtungsleitung ist.
    6. (6) Das Bildgebungselement gemäß einem von (1) bis (5), worin die Logikschaltung ein Silizid in einer vorderen Oberfläche eines Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit einer Sourceelektrode oder einer Drainelektrode enthält.
    7. (7) Das Bildgebungselement gemäß einem von (2) bis (6), worin das erste Substrat den fotoelektrischen Wandler, den Übertragungstransistor und das Floating-Diffusionsgebiet für jeden der Sensorpixel enthält und ferner einen Elementseparator enthält, der die jeweiligen Sensorpixel trennt, und das zweite Substrat die Ausleseschaltung für jedes der Sensorpixel enthält.
    8. (8) Das Bildgebungselement gemäß einem von (2) bis (6), worin das erste Substrat den fotoelektrischen Wandler, den Übertragungstransistor und das Floating-Diffusionsgebiet für jedes der Sensorpixel enthält und ferner einen Elementseparator enthält, der die jeweiligen Sensorpixel trennt, und das zweite Substrat die Ausleseschaltung für jede Vielzahl der Sensorpixel enthält.
    9. (9) Das Bildgebungselement gemäß einem von (2) bis (6), worin das erste Substrat den fotoelektrischen Wandler und den Übertragungstransistor für jedes der Sensorpixel und das Floating-Diffusionsgebiet, das von jeder Vielzahl der Sensorpixel gemeinsam genutzt wird, enthält und ferner einen Elementseparator enthält, der die fotoelektrischen Umwandlungselemente und die Übertragungstransistoren für jedes der Sensorpixel trennt, und das zweite Substrat die Ausleseschaltung für jede Vielzahl der Sensorpixel, die das Floating-Diffusionsgebiet gemeinsam nutzen, enthält.
    10. (10) Das Bildgebungselement gemäß einem von (7) bis (9), worin der Elementseparator durch das erste Halbleitersubstrat hindurchgeht.
    11. (11) Das Bildgebungselement gemäß (8) oder (9), worin der gestapelte Körper zumindest zwei der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen für jedes der Sensorpixel enthält, eine erste der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen mit einem Gate des Übertragungstransistors elektrisch gekoppelt ist, und eine zweite der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen mit dem Floating-Diffusionsgebiet elektrisch gekoppelt ist.
    12. (12) Das Bildgebungselement gemäß (11), worin das zweite Substrat ferner eine Kopplungs-Verdrahtungsleitung enthält, die die jeweiligen ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen miteinander elektrisch koppelt, wobei die ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen mit jedem der Floating-Diffusionsgebiete elektrisch gekoppelt sind, die die Ausleseschaltung gemeinsam nutzen.
    13. (13) Das Bildgebungselement gemäß (12), worin die Anzahl der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen größer als die Anzahl der Sensorpixel ist, die im ersten Substrat enthalten sind, und die Anzahl an Übergängen zwischen den Pad-Elektroden oder die Anzahl der zweiten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen geringer als die Anzahl der Sensorpixel ist, die im ersten Substrat enthalten sind.
    14. (14) Das Bildgebungselement gemäß einem von (11) bis (13), worin ein Gate des Übertragungstransistors über die erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung und die Pad-Elektroden oder die zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung mit der Logikschaltung elektrisch gekoppelt ist.
    15. (15) Das Bildgebungselement gemäß (8) oder (9), worin das erste Substrat ferner im Zwischenschicht-Isolierfilm eine Gate-Verdrahtungsleitung enthält, die sich in einer Richtung parallel zum ersten Substrat erstreckt, und ein Gate des Übertragungstransistors über die Gate-Verdrahtungsleitung mit der Logikschaltung elektrisch gekoppelt ist.
    16. (16) Das Bildgebungselement gemäß einem von (1) bis (15), worin der Zwischenschicht-Isolierfilm umfasst eine erste Isolierschicht, die in einer Lücke zwischen dem ersten Halbleitersubstrat und dem zweiten Halbleitersubstrat vorgesehen ist, eine zweite Isolierschicht, die so vorgesehen ist, dass sie eine seitliche Oberfläche der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitung bedeckt, und eine dritte Isolierschicht, die in einer Lücke zwischen dem zweiten Halbleitersubstrat und dem dritten Halbleitersubstrat vorgesehen ist, und die zweite Isolierschicht ein Material mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als relative Dielektrizitätskonstanten der ersten Isolierschicht und der dritten Isolierschicht enthält.
    17. (17) Das Bildgebungselement gemäß (16), worin die erste Isolierschicht einen gestapelten Körper von zumindest zwei Isolierschichten umfasst, und die Isolierschicht, die eine ganz oben gelegene Schicht des gestapelten Körpers ist, ein Material mit einer höheren relativen Dielektrizitätskonstante als eine Dielektrizitätskonstante an irgendeiner anderen Position des Zwischenschicht-Isolierfilms enthält.
    18. (18) Das Bildgebungselement gemäß einem von (11) bis (13), worin das zweite Substrat die Ausleseschaltung für je vier der Sensorpixel enthält, und eine Vielzahl der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen bandartig in einer ersten Richtung in einer Ebene des ersten Substrats nebeneinander angeordnet ist.
    19. (19) Das Bildgebungselement gemäß (18), worin die Ausleseschaltung den vier Sensorpixeln, die die Ausleseschaltung gemeinsam nutzen, nicht direkt gegenüberliegend angeordnet ist und so angeordnet ist, dass sie in einer zur ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung verschoben ist.
    20. (20) Das Bildgebungselement gemäß (18) oder (19), worin die Sensorpixel in einer Matrix in der ersten Richtung und einer zur ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung angeordnet sind, und das zweite Substrat ferner umfasst eine erste Steuerungsleitung, die mit einem Gate des Übertragungstransistors von jedem der Sensorpixel elektrisch gekoppelt ist, die in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind, eine zweite Steuerungsleitung mit einem Gate von jedem der Rücksetztransistoren elektrisch gekoppelt ist, die in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind, eine dritte Steuerungsleitung, die mit einem Gate von jedem der Auswahltransistoren elektrisch gekoppelt ist, die in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind, und eine Ausgangsleitung, die mit einem Ausgangsanschluss von jeder der Ausleseschaltungen elektrisch gekoppelt ist, die in der ersten Richtung nebeneinander angeordnet sind.
  • Entsprechend dem Bildgebungselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind Substrate gemäß den Integrationsgraden der Substrate miteinander elektrisch gekoppelt, was eine Zunahme der Chipgröße und Beeinträchtigung einer Reduzierung der Fläche pro Pixel verhindert. Infolgedessen ist es möglich, ein Bildgebungselement mit einer Dreischicht-Konfiguration bereitzustellen, die eine im Wesentlichen gleiche Chipgröße wie zuvor aufweist, ohne eine Reduzierung der Fläche pro Pixel zu beeinträchtigen. Es sollte besonders erwähnt werden, dass die Effekte der vorliegenden Offenbarung nicht notwendigerweise auf die hierin beschriebenen Effekte beschränkt sind und beliebige der in dieser Patentbeschreibung beschriebenen Effekte sein können.
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 27. Dezember 2017 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 62/610806 und der am 28. September 2018 eingereichten PCT-Patentanmeldung Nr. PCT/ JP2018/036417 , deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis einbezogen sind.
  • Es sollte sich für den Fachmann verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Teilkombinationen und Änderungen je nach Designanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, sofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
  • 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 2010245506 [0003]
    • US 62610806 [0236]
    • JP 2018/036417 [0236]

Claims (20)

  1. Bildgebungselement, aufweisend: ein erstes Substrat, das ein Sensorpixel in einem ersten Halbleitersubstrat enthält, wobei das Sensorpixel eine fotoelektrische Umwandlung durchführt; ein zweites Substrat, das eine Ausleseschaltung in einem zweiten Halbleitersubstrat enthält, wobei die Ausleseschaltung ein Pixelsignal auf Basis einer vom Sensorpixel abgegebenen elektrischen Ladung abgibt; und ein drittes Substrat, das eine Logikschaltung in einem dritten Halbleitersubstrat enthält, wobei die Logikschaltung das Pixelsignal verarbeitet, wobei das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat in dieser Reihenfolge gestapelt sind, ein gestapelter Körper des ersten Substrats und des zweiten Substrats einen Zwischenschicht-Isolierfilm und eine erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung enthält, die im Zwischenschicht-Isolierfilm vorgesehen ist, das erste Substrat und das zweite Substrat durch die erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung miteinander elektrisch gekoppelt sind, und falls sowohl das zweite Substrat als auch das dritte Substrat eine Pad-Elektrode enthalten, das zweite Substrat und das dritte Substrat durch einen Übergang zwischen den Pad-Elektroden miteinander elektrisch gekoppelt sind, und, falls das dritte Substrat eine zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung enthält, die durch das dritte Halbleitersubstrat hindurchgeht, das zweite Substrat und das dritte Substrat durch die zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung miteinander elektrisch gekoppelt sind.
  2. Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei das Sensorpixel einen fotoelektrischen Wandler, einen Übertragungstransistor und ein Floating-Diffusionsgebiet enthält, wobei der Übertragungstransistor mit dem fotoelektrischen Wandler elektrisch gekoppelt ist und das Floating-Diffusionsgebiet eine elektrische Ladung, die über den Übertragungstransistor vom fotoelektrischen Wandler abgegeben wird, vorübergehend hält, und die Ausleseschaltung einen Rücksetztransistor, einen Verstärkungstransistor und einen Auswahltransistor enthält, wobei der Rücksetztransistor ein Potential des Floating-Diffusionsgebiets auf ein vorbestimmtes Potential zurücksetzt, wobei der Verstärkungstransistor als das Pixelsignal ein Signal einer Spannung entsprechend einem Pegel der elektrischen Ladung erzeugt, die im Floating-Diffusionsgebiet gehalten wird, und der Auswahltransistor einen Ausgabezeitpunkt des Pixelsignals vom Verstärkungstransistor steuert.
  3. Bildgebungselement nach Anspruch 2, wobei das erste Substrat eine Konfiguration aufweist, in der der fotoelektrische Wandler, der Übertragungstransistor und das Floating-Diffusionsgebiet in einem Bereich auf einer Seite einer vorderen Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats vorgesehen sind, das zweite Substrat eine Konfiguration aufweist, in der die Ausleseschaltung in einem Bereich auf einer Seite einer vorderen Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats vorgesehen ist, und an das erste Substrat auf solch eine Weise gebondet ist, dass eine rückseitige Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats der Seite der vorderen Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüberliegt, und das dritte Substrat eine Konfiguration aufweist, in der die Logikschaltung in einem Bereich auf einer Seite einer vorderen Oberfläche des dritten Halbleitersubstrats vorgesehen ist, und an das zweite Substrat auf solch eine Weise gebondet ist, dass eine vordere Oberfläche des dritten Halbleitersubstrats der Seite der vorderen Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats gegenüberliegt.
  4. Bildgebungselement nach Anspruch 3, wobei sowohl das zweite Substrat als auch das dritte Substrat eine Pad-Elektrode enthalten, und eine Querschnittsfläche der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitung kleiner als eine Querschnittsfläche eines Kopplungsbereichs zwischen den Pad-Elektroden ist.
  5. Bildgebungselement nach Anspruch 3, wobei das dritte Substrat die erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung enthält, und eine Querschnittsfläche der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitung kleiner als eine Querschnittsfläche der zweiten Durchgangs-Verdrahtungsleitung ist.
  6. Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei die Logikschaltung ein Silizid in einer vorderen Oberfläche eines Fremdstoff-Diffusionsgebiets in Kontakt mit einer Sourceelektrode oder einer Drainelektrode enthält.
  7. Bildgebungselement nach Anspruch 2, wobei das erste Substrat den fotoelektrischen Wandler, den Übertragungstransistor und das Floating-Diffusionsgebiet für jeden der Sensorpixel enthält und ferner einen Elementseparator enthält, der die jeweiligen Sensorpixel trennt, und das zweite Substrat die Ausleseschaltung für jedes der Sensorpixel enthält.
  8. Bildgebungselement nach Anspruch 2, wobei das erste Substrat den fotoelektrischen Wandler, den Übertragungstransistor und das Floating-Diffusionsgebiet für jedes der Sensorpixel enthält und ferner einen Elementseparator enthält, der die jeweiligen Sensorpixel trennt, und das zweite Substrat die Ausleseschaltung für jede Vielzahl der Sensorpixel enthält.
  9. Bildgebungselement nach Anspruch 2, wobei das erste Substrat den fotoelektrischen Wandler und den Übertragungstransistor für jedes der Sensorpixel und das Floating-Diffusionsgebiet, das von jeder Vielzahl der Sensorpixel gemeinsam genutzt wird, enthält und ferner einen Elementseparator enthält, der die fotoelektrischen Umwandlungselemente und die Übertragungstransistoren für jedes der Sensorpixel trennt, und das zweite Substrat die Ausleseschaltung für jede Vielzahl der Sensorpixel, die das Floating-Diffusionsgebiet gemeinsam nutzen, enthält.
  10. Bildgebungselement nach Anspruch 8, wobei der Elementseparator durch das erste Halbleitersubstrat hindurchgeht.
  11. Bildgebungselement nach Anspruch 8, wobei der gestapelte Körper zumindest zwei der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen für jedes der Sensorpixel enthält, eine erste der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen mit einem Gate des Übertragungstransistors elektrisch gekoppelt ist, und eine zweite der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen mit dem Floating-Diffusionsgebiet elektrisch gekoppelt ist.
  12. Bildgebungselement nach Anspruch 11, wobei das zweite Substrat ferner eine Kopplungs-Verdrahtungsleitung enthält, die die jeweiligen ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen miteinander elektrisch koppelt, wobei die ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen mit jedem der Floating-Diffusionsgebiete elektrisch gekoppelt sind, die die Ausleseschaltung gemeinsam nutzen.
  13. Bildgebungselement nach Anspruch 12, wobei die Anzahl der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen größer als die Anzahl der Sensorpixel ist, die im ersten Substrat enthalten sind, und die Anzahl an Übergängen zwischen den Pad-Elektroden oder die Anzahl der zweiten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen geringer als die Anzahl der Sensorpixel ist, die im ersten Substrat enthalten sind.
  14. Bildgebungselement nach Anspruch 11, wobei ein Gate des Übertragungstransistors über die erste Durchgangs-Verdrahtungsleitung und die Pad-Elektroden oder die zweite Durchgangs-Verdrahtungsleitung mit der Logikschaltung elektrisch gekoppelt ist.
  15. Bildgebungselement nach Anspruch 8, wobei das erste Substrat ferner im Zwischenschicht-Isolierfilm eine Gate-Verdrahtungsleitung enthält, die sich in einer Richtung parallel zum ersten Substrat erstreckt, und ein Gate des Übertragungstransistors über die Gate-Verdrahtungsleitung mit der Logikschaltung elektrisch gekoppelt ist.
  16. Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der Zwischenschicht-Isolierfilm umfasst eine erste Isolierschicht, die in einer Lücke zwischen dem ersten Halbleitersubstrat und dem zweiten Halbleitersubstrat vorgesehen ist, eine zweite Isolierschicht, die so vorgesehen ist, dass sie eine seitliche Oberfläche der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitung bedeckt, und eine dritte Isolierschicht, die in einer Lücke zwischen dem zweiten Halbleitersubstrat und dem dritten Halbleitersubstrat vorgesehen ist, und die zweite Isolierschicht ein Material mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante als relative Dielektrizitätskonstanten der ersten Isolierschicht und der dritten Isolierschicht enthält.
  17. Bildgebungselement nach Anspruch 16, wobei die erste Isolierschicht einen gestapelten Körper von zumindest zwei Isolierschichten umfasst, und die Isolierschicht, die eine ganz oben gelegene Schicht des gestapelten Körpers ist, ein Material mit einer höheren relativen Dielektrizitätskonstante als eine Dielektrizitätskonstante an irgendeiner anderen Position des Zwischenschicht-Isolierfilms enthält.
  18. Bildgebungselement nach Anspruch 11, wobei das zweite Substrat die Ausleseschaltung für je vier der Sensorpixel enthält, und eine Vielzahl der ersten Durchgangs-Verdrahtungsleitungen bandartig in einer ersten Richtung in einer Ebene des ersten Substrats nebeneinander angeordnet ist.
  19. Bildgebungselement nach Anspruch 18, wobei die Ausleseschaltung den vier Sensorpixeln, die die Ausleseschaltung gemeinsam nutzen, nicht direkt gegenüberliegend angeordnet ist und so angeordnet ist, dass sie in einer zur ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung verschoben ist.
  20. Bildgebungselement nach Anspruch 18, wobei die Sensorpixel in einer Matrix in der ersten Richtung und einer zur ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung angeordnet sind, und das zweite Substrat ferner umfasst eine erste Steuerungsleitung, die mit einem Gate des Übertragungstransistors von jedem der Sensorpixel elektrisch gekoppelt ist, die in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind, eine zweite Steuerungsleitung mit einem Gate von jedem der Rücksetztransistoren elektrisch gekoppelt ist, die in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind, eine dritte Steuerungsleitung, die mit einem Gate von jedem der Auswahltransistoren elektrisch gekoppelt ist, die in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind, und eine Ausgangsleitung, die mit einem Ausgangsanschluss von jeder der Ausleseschaltungen elektrisch gekoppelt ist, die in der ersten Richtung nebeneinander angeordnet sind.
DE112018006695.9T 2017-12-27 2018-12-27 Bildgebungselement Pending DE112018006695T5 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762610806P 2017-12-27 2017-12-27
US62/610,806 2017-12-27
PCT/JP2018/036417 WO2019130702A1 (ja) 2017-12-27 2018-09-28 撮像装置
JPPCT/JP2018/036417 2018-09-28
PCT/JP2018/048364 WO2019131965A1 (ja) 2017-12-27 2018-12-27 撮像素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112018006695T5 true DE112018006695T5 (de) 2020-09-03

Family

ID=67066853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112018006695.9T Pending DE112018006695T5 (de) 2017-12-27 2018-12-27 Bildgebungselement

Country Status (8)

Country Link
US (3) US11600651B2 (de)
EP (2) EP4372821A3 (de)
JP (2) JPWO2019131965A1 (de)
KR (1) KR20200097716A (de)
CN (2) CN118173567A (de)
DE (1) DE112018006695T5 (de)
TW (1) TWI806909B (de)
WO (2) WO2019130702A1 (de)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102566717B1 (ko) * 2016-12-12 2023-08-14 삼성전자 주식회사 생체 센서를 구비한 전자 장치
WO2019130702A1 (ja) 2017-12-27 2019-07-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
US12034015B2 (en) 2018-05-25 2024-07-09 Meta Platforms Technologies, Llc Programmable pixel array
US11482556B2 (en) * 2019-02-15 2022-10-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Low-noise image sensor having stacked semiconductor substrates
JP6986046B2 (ja) * 2019-05-30 2021-12-22 キヤノン株式会社 光電変換装置および機器
TW202109862A (zh) * 2019-06-26 2021-03-01 日商索尼半導體解決方案公司 攝像裝置
US12108141B2 (en) 2019-08-05 2024-10-01 Meta Platforms Technologies, Llc Dynamically programmable image sensor
JP2021027277A (ja) * 2019-08-08 2021-02-22 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換システム
JP2021034749A (ja) * 2019-08-13 2021-03-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 情報処理装置、情報処理方法、および情報処理プログラム
US20210391370A1 (en) * 2019-08-28 2021-12-16 Artilux, Inc. Photo-detecting apparatus with low dark current
JP2021040048A (ja) * 2019-09-03 2021-03-11 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
JP2021048303A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 キオクシア株式会社 半導体装置
KR20220134538A (ko) * 2020-01-31 2022-10-05 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 촬상 장치 및 촬상 방법
US20230144505A1 (en) * 2020-02-14 2023-05-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device
JP2021136590A (ja) * 2020-02-27 2021-09-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子
KR20210145568A (ko) * 2020-05-25 2021-12-02 에스케이하이닉스 주식회사 기판들이 스택된 반도체 장치 및 제조 방법
US20230254608A1 (en) * 2020-06-16 2023-08-10 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device
CN115956286A (zh) * 2020-07-20 2023-04-11 索尼半导体解决方案公司 配线结构、其制造方法和成像装置
US12075175B1 (en) 2020-09-08 2024-08-27 Meta Platforms Technologies, Llc Programmable smart sensor with adaptive readout
JP2022049487A (ja) 2020-09-16 2022-03-29 ソニーグループ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
KR20230091873A (ko) 2020-10-23 2023-06-23 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 촬상 장치 및 수광 소자
KR20230104598A (ko) 2020-11-09 2023-07-10 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 촬상 장치, 촬상 장치의 제조 방법 및 전자 기기
WO2022102471A1 (ja) 2020-11-12 2022-05-19 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
JPWO2022138914A1 (de) 2020-12-25 2022-06-30
US20220217295A1 (en) * 2021-01-05 2022-07-07 Facebook Technologies, Llc Image sub-sampling with a color grid array
US20240088191A1 (en) 2021-02-12 2024-03-14 Sony Semiconductor Solutions Corporation Photoelectric conversion device and electronic apparatus
WO2022196189A1 (ja) 2021-03-15 2022-09-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置
WO2023047631A1 (ja) 2021-09-27 2023-03-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出素子及び光検出装置
TW202329435A (zh) 2021-11-30 2023-07-16 日商索尼半導體解決方案公司 光檢測裝置、電子機器及光檢測系統
WO2023106215A1 (ja) * 2021-12-09 2023-06-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器
JPWO2023135934A1 (de) * 2022-01-11 2023-07-20
WO2023153300A1 (ja) * 2022-02-14 2023-08-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器
US20230268372A1 (en) * 2022-02-21 2023-08-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Stacked cmos image sensor
WO2023171008A1 (ja) * 2022-03-09 2023-09-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置および電子機器ならびに光検出システム
JP2023132147A (ja) * 2022-03-10 2023-09-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3713418B2 (ja) * 2000-05-30 2005-11-09 光正 小柳 ３次元画像処理装置の製造方法
JP4408006B2 (ja) 2001-06-28 2010-02-03 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP4298276B2 (ja) * 2002-12-03 2009-07-15 キヤノン株式会社 光電変換装置
KR100610481B1 (ko) * 2004-12-30 2006-08-08 매그나칩 반도체 유한회사 수광영역을 넓힌 이미지센서 및 그 제조 방법
TW201101476A (en) * 2005-06-02 2011-01-01 Sony Corp Semiconductor image sensor module and method of manufacturing the same
FR2888989B1 (fr) * 2005-07-21 2008-06-06 St Microelectronics Sa Capteur d'images
JP2007228460A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Mitsumasa Koyanagi 集積センサを搭載した積層型半導体装置
JP2009123865A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Sony Corp 固体撮像装置およびその製造方法
US7781716B2 (en) * 2008-03-17 2010-08-24 Eastman Kodak Company Stacked image sensor with shared diffusion regions in respective dropped pixel positions of a pixel array
JP5412662B2 (ja) * 2008-03-31 2014-02-12 独立行政法人産業技術総合研究所 低容量貫通電極を持つ３次元積層構造体コンピュータシステム
JP2010010402A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Sony Corp 半導体装置の製造方法および固体撮像装置の製造方法
JP5985136B2 (ja) 2009-03-19 2016-09-06 ソニー株式会社 半導体装置とその製造方法、及び電子機器
JP4987917B2 (ja) 2009-08-19 2012-08-01 株式会社東芝 固体撮像装置の製造方法
JP5482025B2 (ja) * 2009-08-28 2014-04-23 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2012015400A (ja) * 2010-07-02 2012-01-19 Canon Inc 固体撮像装置
JP5500007B2 (ja) * 2010-09-03 2014-05-21 ソニー株式会社 固体撮像素子およびカメラシステム
JP2013090127A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Olympus Corp 固体撮像装置および撮像装置
US10090349B2 (en) * 2012-08-09 2018-10-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. CMOS image sensor chips with stacked scheme and methods for forming the same
US8629524B2 (en) * 2012-04-27 2014-01-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus for vertically integrated backside illuminated image sensors
JP2014022561A (ja) * 2012-07-18 2014-02-03 Sony Corp 固体撮像装置、及び、電子機器
US8669135B2 (en) * 2012-08-10 2014-03-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System and method for fabricating a 3D image sensor structure
JP5619093B2 (ja) * 2012-08-21 2014-11-05 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び固体撮像システム
JP2014099582A (ja) * 2012-10-18 2014-05-29 Sony Corp 固体撮像装置
US20140240207A1 (en) 2013-02-27 2014-08-28 Motorola Mobility Llc Low-power display and corresponding lighting apparatus and methods of operation
JP2014236183A (ja) 2013-06-05 2014-12-15 株式会社東芝 イメージセンサ装置及びその製造方法
JP2015032687A (ja) * 2013-08-02 2015-02-16 ソニー株式会社 撮像素子、電子機器、および撮像素子の製造方法
JP2015099262A (ja) 2013-11-19 2015-05-28 ソニー株式会社 固体撮像装置およびカメラモジュール、並びに電子機器
JP6299406B2 (ja) * 2013-12-19 2018-03-28 ソニー株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器
JP5784167B2 (ja) * 2014-03-14 2015-09-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP6048482B2 (ja) * 2014-11-28 2016-12-21 株式会社ニコン 撮像素子
TWI692859B (zh) * 2015-05-15 2020-05-01 日商新力股份有限公司 固體攝像裝置及其製造方法、以及電子機器
US20170138752A1 (en) 2015-06-19 2017-05-18 Yakov Z. Mermelstein Method and System for Providing Personalized Navigation Services and Crowd-Sourced Location-Based Data
US10014333B2 (en) * 2015-08-26 2018-07-03 Semiconductor Components Industries, Llc Back-side illuminated pixels with interconnect layers
JPWO2017038403A1 (ja) * 2015-09-01 2018-08-16 ソニー株式会社 積層体
JP6650719B2 (ja) * 2015-09-30 2020-02-19 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システムおよび半導体装置の製造方法
US9728575B1 (en) 2016-02-08 2017-08-08 Semiconductor Components Industries, Llc Pixel and circuit design for image sensors with hole-based photodiodes
WO2019130702A1 (ja) 2017-12-27 2019-07-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019131965A1 (ja) 2019-07-04
EP3734660A4 (de) 2021-02-24
JP2023086799A (ja) 2023-06-22
EP3734660A1 (de) 2020-11-04
KR20200097716A (ko) 2020-08-19
TWI806909B (zh) 2023-07-01
EP4372821A2 (de) 2024-05-22
US20230420478A1 (en) 2023-12-28
CN118173567A (zh) 2024-06-11
CN111492484A (zh) 2020-08-04
JPWO2019131965A1 (ja) 2021-01-14
US20230154964A1 (en) 2023-05-18
EP4372821A3 (de) 2024-06-19
US11798972B2 (en) 2023-10-24
US11600651B2 (en) 2023-03-07
TW201931584A (zh) 2019-08-01
US20210084249A1 (en) 2021-03-18
WO2019130702A1 (ja) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112018006695T5 (de) Bildgebungselement
DE112019006136T5 (de) Bildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung
DE112019000836T5 (de) Bildgebungselement
DE112018001158T5 (de) Festkörper-bildgebungsvorrichtung und herstellungsverfahren für festkörperbildgebungsvorrichtung
DE112018004884T5 (de) Festkörper-bildgebungsvorrichtung und elektronisches gerät
DE112017001519T5 (de) Bildaufnahmevorrichtung und elektronische Einrichtung
DE112017001031T5 (de) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
DE112019005424T5 (de) Festkörper-Bildgebungselement und Bildgebungsvorrichtung
DE112020002994T5 (de) Fotoelektrisches umwandlungselement, fotodetektor, fotodetektionssystem,elektronische einrichtung und mobiler körper
DE112019001418T5 (de) Festkörper-bildgebungselement und festkörper-bildgebungsvorrichtung
DE112020006147T5 (de) Bildgebungselement, bildgebungselementansteuerungsverfahren und elektronische vorrichtung
DE112020003133T5 (de) Bildgebungsvorrichtung
DE112019002909B4 (de) Bildgebungsvorrichtung
DE112018006564T5 (de) Fotoelektrischer wandler und festkörper-bildgebungsvorrichtung
DE112019002526T5 (de) Bildgebungselement, elektronische einrichtung und verfahren zum ansteuern eines bildgebungselements
DE112018001649T5 (de) Halbleiter-bilderzeugungselement, elektronische vorrichtung und herstellungsverfahren
DE112021002028T5 (de) Abbildungsvorrichtung und elektronische vorrichtung
DE112019002908T5 (de) Bildgebungsvorrichtung
DE112019003394T5 (de) Bildgebungsvorrichtung und festkörper-bildsensor
DE112018005911T5 (de) Photoelektrisches umwandlungselement und festkörper-bildaufnahmevorrichtung
DE112020003071T5 (de) Festkörper-bildgebungsvorrichtung
DE112020003121T5 (de) Halbleitervorrichtung und bilderzeugungsvorrichtung
DE112019002889B4 (de) Bildgebungsvorrichtung
DE112022002154T5 (de) Bildgebungsvorrichtung
DE112022001031T5 (de) Fotoelektrisches umwandlungselement und elektronische vorrichtung