DE112019006136T5 - Bildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Bildgebungsvorrichtung weist ein erstes Substrat auf, das mindestens einen Sensorteil enthält, der Licht in elektrische Ladung umwandelt, und ein zweites Substrat, das einen ersten Teil einer Ausleseschaltung enthält, die mindestens einen ersten Transistor aufweist. Die Ausleseschaltung gibt ein Pixelsignal auf der Basis der elektrischen Ladung aus. Die Bildgebungsvorrichtung weist ein drittes Substrat auf, das eine Logikschaltung enthält, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt. Das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat sind in dieser Reihenfolge gestapelt.

Description

  • [Querverweis auf verwandte Anmeldungen]
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der Japanischen Prioritätspatentanmeldung JP 2018-230835 , eingereicht am 10. Dezember 2018, deren gesamter Inhalt hierin aus Referenzgründen einbezogen ist.
  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Vorrichtung, die eine solche Bildgebungsvorrichtung verwendet.
  • [Stand der Technik]
  • Ein Beispiel einer Schaltung, die ein Signal von einem Pixel in einer Bildgebungsvorrichtung liest, ist eine Analog-Digital-Wandlerschaltung (ein Analog-Digital (A/D)-Wandler), die einen Komparator und eine Digitalschaltung aufweist, die in einer dem Komparator nachgeschalteten Stufe angeordnet ist (siehe zum Beispiel PTL 1). Der A/D-Wandler hat eine hohe Flächeneffizienz.
  • PTL 1 offenbart eine Bildgebungsvorrichtung, die A/D-Wandler aufweist, von denen einer für jedes der Pixel bereitgestellt wird.
  • [Liste der Quellenangaben]
  • [Patentliteratur]
  • [PTL 1] Internationale Veröffentlichungsnummer WO 2016/136448
  • [Zusammenfassung]
  • [Technisches Problem]
  • In einer solchen Bildgebungsvorrichtung ist Rauschunterdrückung wünschenswert.
  • Es ist wünschenswert, eine Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglichen, Rauschen zu reduzieren.
  • [Lösung des Problems]
  • Eine Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine Stapelstruktur auf, die ein erstes Substrat, ein zweites Substrat und ein drittes Substrat umfasst, die der Reihe nach gestapelt sind. Das erste Substrat enthält ein Sensorpixel, das photoelektrische Umwandlung durchführt und eine Signalladung ausgibt. Das zweite Substrat weist eine erste Signalverarbeitungsschaltung auf, die in einer Ausleseschaltung enthalten ist und einen ersten Analogtransistor aufweist. Die Ausleseschaltung gibt ein Pixelsignal auf der Basis der Signalladung aus. Das dritte Substrat weist eine Logikschaltung auf, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt. Eine Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist ein erstes Substrat auf, das mindestens einen Sensorteil enthält, der Licht in elektrische Ladung umwandelt, und ein zweites Substrat, das einen ersten Teil einer Ausleseschaltung enthält, die mindestens einen ersten Transistor aufweist. Die Ausleseschaltung gibt ein Pixelsignal auf der Basis der elektrischen Ladung aus. Die Bildgebungsvorrichtung weist ein drittes Substrat auf, das eine Logikschaltung enthält, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt. Das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat sind in dieser Reihenfolge gestapelt. Das erste Substrat weist ferner eine Schwebediffusion auf, welche die elektrische Ladung akkumuliert, und der mindestens ein erste Transistor enthält einen Verstärkungstransistor, der eine mit der Schwebediffusion gekoppelte Gate-Elektrode aufweist. Der mindestens eine Sensorteil umfasst eine Vielzahl von Sensorteilen, und die Ausleseschaltung enthält eine Analog-Digital-Wandlerschaltung für jeden der Vielzahl von Sensorteilen. Die Ausleseschaltung weist einen ersten Teil einer Analog-Digital-Wandlerschaltung einschließlich einer Vergleichsschaltung auf, und der mindestens eine erste Transistor ist in der Vergleichsschaltung enthalten. Der mindestens eine Sensorteil umfasst eine Vielzahl von Sensorteilen, die in Reihen und Spalten angeordnet sind, und die Ausleseschaltung enthält eine Analog-Digital-Wandlerschaltung für jede der Spalten. Die Ausleseschaltung weist eine vertikale Signalleitung auf, und der mindestens ein erste Transistor enthält einen mit der vertikalen Signalleitung gekoppelten Lasttransistor. Die Ausleseschaltung weist eine Abtast-Halte-Schaltung auf, und der mindestens eine erste Transistor enthält einen in der Abtast-Halte-Schaltung enthaltenen Eingangstransistor. Der mindestens eine erste Transistor weist einen Kanalbereich auf, der in einem Halbleiterbereich des zweiten Substrats vorgesehen ist, einen Gate-Isolierfilm, vorgesehen auf dem Kanalbereich, eine Gate-Elektrode, vorgesehen auf dem Gate-Isolierfilm, einen Source-Bereich, vorgesehen an einer dem Kanalbereich in dem Halbleiterbereich des zweiten Substrats benachbarten Position, einen Drain-Bereich, vorgesehen in dem Halbleiterbereich des zweiten Substrats an einer dem Kanalbereich auf einer Seite des Kanalbereichs gegenüber dem Source-Bereich benachbarten Position, eine erste Metallschicht, vorgesehen, um eine Vorderfläche der Gate-Elektrode abzudecken, eine zweite Metallschicht, vorgesehen, um eine Vorderfläche des Source-Bereichs abzudecken, und eine dritte Metallschicht, vorgesehen, um eine Vorderfläche des Drain-Bereichs abzudecken. Das dritte Substrat weist einen zweiten Teil der Ausleseschaltung auf, der mit dem ersten Teil der Ausleseschaltung gekoppelt ist, und der zweite Teil der Ausleseschaltung weist einen zweiten Transistor auf. Der mindestens eine erste Transistor weist einen NMOS-Transistor und/oder einen PMOS-Transistor auf, und der mindestens eine erste Transistor empfängt ein Analogsignal auf der Basis der elektrischen Ladung und gibt es aus, und der zweite Transistor empfängt ein Digitalsignal auf der Basis des Analogsignals und gibt es aus. Der mindestens eine Sensorteil weist eine Vielzahl von Sensorteilen auf, die sich den mindestens einen ersten Transistor teilen. Der mindestens eine Sensorteil weist eine Photodiode und einen Transfertransistor auf. Die Ausleseschaltung weist einen oder mehrere eines Verstärkungstransistors, eines Rücksetztransistors und eines Auswähltransistors auf. Der erste Teil der Ausleseschaltung weist einen ersten Teil einer Analog-Digital-Wandlerschaltung auf, und die Logikschaltung weist einen zweiten Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung auf. Der erste Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung empfängt ein Analogsignal auf der Basis der elektrischen Ladung, und der zweite Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung gibt ein Digitalsignal auf der Basis des Analogsignals aus. Der mindestens eine Sensorteil weist eine Vielzahl von Sensorteilen auf, die sich den ersten Teil und den zweiten Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung teilen. Der mindestens eine Sensorteil umfasst eine Vielzahl von Sensorteilen, und das erste Substrat enthält die Vielzahl von Sensorteilen und weist einen Isolationsbereich auf, der die Vielzahl von Sensorteilen trennt. Der mindestens eine Sensorteil umfasst eine Vielzahl von Sensorteilen, und das erste Substrat enthält die Vielzahl von Sensorteilen, und die Ausleseschaltung ist elektrisch mit der Vielzahl von Sensorteilen gekoppelt. Der mindestens eine Sensorteil umfasst eine Vielzahl von Sensorteilen, und das erste Substrat enthält eine Schwebediffusion für jeden der Vielzahl von Sensorteilen. Der mindestens eine Sensorteil umfasst eine Vielzahl von Sensorteilen, und das erste Substrat enthält die Vielzahl von Sensorteilen und weist eine Schwebediffusion auf, die von der Vielzahl von Sensorteilen gemeinsam genutzt wird.
  • Eine elektronische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein optisches System, eine Bildgebungsvorrichtung und eine Signalverarbeitungsschaltung. Die Bildgebungsvorrichtung weist eine Stapelstruktur auf, die ein erstes Substrat, ein zweites Substrat und ein drittes Substrat umfasst, die der Reihe nach gestapelt sind. Das erste Substrat enthält ein Sensorpixel, das photoelektrische Umwandlung durchführt und eine Signalladung ausgibt. Das zweite Substrat weist eine erste Signalverarbeitungsschaltung auf, die in einer Ausleseschaltung enthalten ist und einen ersten Analogtransistor aufweist. Die Ausleseschaltung gibt ein Pixelsignal auf der Basis der Signalladung aus. Das dritte Substrat weist eine Logikschaltung auf, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine elektronische Vorrichtung ein optisches System, eine Bildgebungsvorrichtung und eine Signalverarbeitungsschaltung. Die Bildgebungsvorrichtung weist ein erstes Substrat auf, das mindestens einen Sensorteil enthält, der Licht in elektrische Ladung umwandelt, und ein zweites Substrat, das einen ersten Teil einer Ausleseschaltung enthält, die mindestens einen ersten Transistor aufweist. Die Ausleseschaltung gibt ein Pixelsignal auf der Basis der elektrischen Ladung aus. Die Bildgebungsvorrichtung weist ein drittes Substrat auf, das eine Logikschaltung enthält, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt. Das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat sind in dieser Reihenfolge gestapelt.
  • In der Bildgebungsvorrichtung und der elektronischen Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die erste Signalverarbeitungsschaltung einschließlich des ersten Analogtransistors in dem zweiten Substrat vorgesehen, und die erste Signalverarbeitungsschaltung ist in der Ausleseschaltung enthalten, die ein Pixelsignal von dem Sensorpixel liest.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Zeichnungen sind enthalten, um weiteres Verständnis der Technologie zu vermitteln, und sind in dieser Spezifikation enthalten und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen zeigen veranschaulichende Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Spezifikation dazu, verschiedene Prinzipien der Technologie zu erläutern.
    • [1] 1 stellt ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
    • [2] 2 stellt ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung der Bildgebungsvorrichtung in 1 dar.
    • [3A] 3A stellt ein Beispiel eines Layouts eines ersten Substrats der Bildgebungsvorrichtung in 1 dar.
    • [3B] 3B stellt ein Beispiel eines Layouts eines zweiten Substrats der Bildgebungsvorrichtung in 1 dar.
    • [3C] 3C stellt eine Einblendung von 3A und 3B dar.
    • [4] 4 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Vertikalrichtung der Bildgebungsvorrichtung in 1 dar.
    • [5A] 5A stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses der Bildgebungsvorrichtung in 1 dar.
    • [5B] 5B stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5A dar.
    • [5C] 5C stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5B dar.
    • [5D] 5D stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5C dar.
    • [5E] 5E stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5D dar.
    • [5F] 5F stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5E dar.
    • [5G] 5G stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5F dar.
    • [5H] 5H stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5G dar.
    • [51] 5I stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5H dar.
    • [6] 6 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Vertikalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel A dar.
    • [7A] 7A stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses der Bildgebungsvorrichtung in 6 dar.
    • [7B] 7B stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 7A dar.
    • [7C] 7C stellt ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 7B dar.
    • [8] 8 stellt ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel B dar.
    • [9] 9 stellt ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel C dar.
    • [10] 10 stellt ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel D dar.
    • [11A] 11A stellt ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel E dar.
    • [11B] 11B stellt ein Beispiel einer Signalverarbeitungsschaltung der Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel E dar.
    • [12] 12 stellt ein Beispiel einer Signalverarbeitungsschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel F dar.
    • [13] 13 stellt ein Beispiel einer Signalverarbeitungsschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel G dar.
    • [14] 14 stellt ein Beispiel einer Signalverarbeitungsschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel H dar.
    • [15] 15 stellt ein Beispiel einer Signalverarbeitungsschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel I dar.
    • [16] 16 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in einer Horizontalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel J dar.
    • [17] 17 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel J dar.
    • [18] 18 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel J dar.
    • [19] 19 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel J dar.
    • [20] 20 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel J dar.
    • [21] 21 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel J dar.
    • [22] 22 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Vertikalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel K dar.
    • [23] 23 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Vertikalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel L dar.
    • [24] 24 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel M dar.
    • [25] 25 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel M dar.
    • [26] 26 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel N dar.
    • [27] 27 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel 0 dar.
    • [28] 28 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel P dar.
    • [29] 29 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel Q dar.
    • [30] 30 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel R dar.
    • [31] 31 stellt ein Beispiel einer Schaltungskonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel S dar.
    • [32] 32 stellt ein Beispiel einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel T dar, das drei gestapelte Substrate einschließt.
    • [33] 33 stellt ein Beispiel dar, in dem eine Logikschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel U getrennt wird, um in einem Substrat mit einem Sensorpixel und einem Substrat mit einer Ausleseschaltung enthalten zu sein.
    • [34] 34 stellt ein Beispiel dar, in dem eine Logikschaltung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel V in einem dritten Substrat vorgesehen ist.
    • [35] 35 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer elektronischen Vorrichtung darstellt, welche die Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beliebigen der vorgenannten Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen aufweist.
    • [36] 36 stellt ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungssystems dar, welche die Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beliebigen der vorgenannten Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen aufweist.
    • [37] 37 stellt ein Beispiel eines Bildgebungsverfahrens in dem Bildgebungssystem in 36 dar.
    • [38] 38 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
    • [39] 39 ist ein Diagramm zur Unterstützung der Erläuterung eines Beispiels von Installationspositionen eines Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungsteils und eines Bildgebungsteils.
    • [40] 40 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt.
    • [41] 41 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamerasteuereinheit (CCU) darstellt.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen]
  • Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Beschreibung in der folgenden Reihenfolge präsentiert wird.
  • Ausführungsform (Bildgebungsvorrichtung) Figuren 1 bis 5I
  • Ein Beispiel, in dem eine erste Signalverarbeitungsschaltung in einem zweiten Substrat vorgesehen ist
  • Modifikationsbeispiele (Bildgebungsvorrichtung) Modifikationsbeispiel A: ein Beispiel, in dem ein erster Transistor eine Silizidschicht aufweist Figuren 6 bis 7C
    • Modifikationsbeispiel B: ein Beispiel, in dem die erste Signalverarbeitungsschaltung ein NMOS und ein PMOS aufweist 8
    • Modifikationsbeispiel C: ein Beispiel, in dem die erste Signalverarbeitungsschaltung zwischen vier Pixeln geteilt wird 9
    • Modifikationsbeispiel D: ein Beispiel, in dem die erste Signalverarbeitungsschaltung zwischen vier Pixeln geteilt wird 10
    • Modifikationsbeispiel E: ein Beispiel, in dem die erste Signalverarbeitungsschaltung einen Lasttransistor aufweist 11A und 11B
    • Modifikationsbeispiel F: ein Beispiel, in dem die Signalverarbeitungsschaltung eine Differenzeingangsschaltung mit PMOS-Eingang aufweist 12
    • Modifikationsbeispiel G: ein Beispiel, in dem die Signalverarbeitungsschaltung einen ADC des SAR-Typs aufweist 13
    • Modifikationsbeispiel H: ein Beispiel, in dem die Signalverarbeitungsschaltung einen ADC mit einem ΔΣ-Kern aufweist 14
    • Modifikationsbeispiel I: ein Beispiel, in dem ein Transistor der ersten Signalverarbeitungsschaltung einen hochspannungsgesteuerten Transistor aufweist 15
    • Modifikationsbeispiel J: ein Beispiel, in dem die erste Signalverarbeitungsschaltung zwischen vier Pixeln geteilt wird 16 bis 21
    • Modifikationsbeispiel K: ein Beispiel, in dem eine flache Transfer-Gate-Elektrode verwendet wird 22 Modifikationsbeispiel L: ein Beispiel, in dem eine Cu-Cu-Bindung an einer Außenkante einer Platte verwendet wird 23
    • Modifikationsbeispiel M: ein Beispiel, in dem ein Versatz zwischen einem Sensorpixel und einer Ausleseschaltung vorgesehen ist 24 und 25 Modifikationsbeispiel N: ein Beispiel, in dem ein Siliziumsubstrat, das die erste Signalverarbeitungsschaltung aufweist, eine Inselform hat 26
    • Modifikationsbeispiel O: ein Beispiel, in dem ein Siliziumsubstrat, das die erste Signalverarbeitungsschaltung aufweist, eine Inselform hat 27
    • Modifikationsbeispiel P: ein Beispiel, in dem eine FD zwischen vier Sensorpixeln geteilt wird 28 Modifikationsbeispiel Q: ein Beispiel, in dem eine FD zwischen vier Sensorpixeln geteilt wird 29 Modifikationsbeispiel R: ein Beispiel, in dem eine FD zwischen vier Sensorpixeln geteilt wird 30 Modifikationsbeispiel S: ein Beispiel, in dem eine Spaltensignalverarbeitungsschaltung eine typische Spalten-ADC-Schaltung aufweist 31 Modifikationsbeispiel T: ein Beispiel, in dem eine Bildgebungsvorrichtung drei gestapelte Substrate aufweist 32
    • Modifikationsbeispiel U: ein Beispiel, in dem eine Logikschaltung in einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat vorgesehen ist 33 Modifikationsbeispiel V: ein Beispiel, in dem eine Logikschaltung in einem dritten Substrat vorgesehen ist 34
    • Modifikationsbeispiel W: ein Beispiel, in dem ein n-Typ und ein p-Typ von Halbleiterbereichen umgekehrt sind
  • Anwendungsbeispiele
  • Anwendungsbeispiel 1: ein Beispiel, in dem die Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beliebigen der vorgenannten Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen auf eine elektronische Vorrichtung angewandt wird 35
  • Anwendungsbeispiel 2: ein Beispiel, in dem die Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beliebigen der vorgenannten Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen auf ein Bildgebungssystem angewandt wird 36 und 37
  • Weitere Anwendungsbeispiele
  • Weiteres Anwendungsbeispiel 1: ein Beispiel, in dem die Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beliebigen der vorgenannten Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen auf einen mobilen Körper angewandt wird 38 und 39 Weiteres Anwendungsbeispiel 2: ein Beispiel, in dem die Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beliebigen der vorgenannten Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen auf ein Chirurgiesystem angewandt wird 40 und 41
  • (Ausführungsform)
  • Konfigurationsbeispiel
  • 1 stellt ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1 weist drei Substrate auf, d. h. ein erstes Substrat 10, ein zweites Substrat 20 und ein drittes Substrat 30. Die Bildgebungsvorrichtung 1 hat eine dreidimensionale Konfiguration, in der drei Substrate, d. h. das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30, zusammengebondet 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 (oder Sensorteilen) 12, die photoelektrische Umwandlung durchführen und eine Signalladung (oder elektrische Ladung) ausgeben. Das erste Substrat 10 entspricht einem spezifischen, aber nicht einschränkenden, Beispiel eines „ersten Substrats“ in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Sensorpixel 12 entsprechen einem spezifischen, aber nicht einschränkenden, Beispiel von „Sensorpixeln“ in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Vielzahl von Sensorpixeln 12 ist in Reihen und Spalten in einem Pixelbereich 13 in dem ersten Substrat 10 vorgesehen.
  • Das zweite Substrat 20 enthält erste Signalverarbeitungsschaltungen 22A auf einem Halbleitersubstrat 21. Eine der ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A ist für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen. Das zweite Substrat 20 entspricht einem spezifischen, aber nicht einschränkenden, Beispiel eines „zweiten Substrats“ in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A entspricht einem spezifischen, aber nicht einschränkenden, Beispiel einer „ersten Signalverarbeitungsschaltung“ in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A ist in einer Ausleseschaltung 22 enthalten, die ein Pixelsignal auf der Basis der von dem Sensorpixel 12 ausgegebenen Signalladung ausgibt. Das zweite Substrat 20 enthält eine Vielzahl von Pixelansteuerleitungen 23, die sich entlang einer Reihenrichtung erstrecken. Darüber hinaus ist eine Signalausleseleitung 24A in einer auf die Ausleseschaltung 22 folgenden Stufe vorgesehen. Die Signalausleseleitung 24A kann in jedem des zweiten Substrats 20 und des dritten Substrats 30 vorgesehen sein.
  • Das dritte Substrat 30 enthält zweite Signalverarbeitungsschaltungen 22B und eine Logikschaltung 32 auf einem Halbleitersubstrat 31. Die Logikschaltung 32 führt eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durch. Das dritte Substrat 30 entspricht einem spezifischen, aber nicht einschränkenden, Beispiel eines „dritten Substrats“ in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Logikschaltung 32 entspricht einem spezifischen, aber nicht einschränkenden, Beispiel einer Logikschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Eine der zweiten Signalverarbeitungsschaltungen 22B ist für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen. Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A und die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B sind in der Ausleseschaltung 22 enthalten. Eine Ausleseschaltung 22 ist für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen. Die Logikschaltung 32 umfasst zum Beispiel eine Vertikalansteuerungsschaltung 33, eine Signalverarbeitungsschaltung 34, eine Horizontalansteuerungsschaltung 35 und eine Systemsteuerschaltung 36. Die Ausleseschaltung 22 ist durch die Signalausleseleitung 24A mit der Signalverarbeitungsschaltung 34 gekoppelt. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 ist mit der Horizontalansteuerungsschaltung 35 gekoppelt. Die Logikschaltung 32 (insbesondere die Horizontalansteuerungsschaltung 35) gibt eine Ausgangsspannung Vout pro Sensorpixel 12 an eine externe Einheit aus. In der Bildgebungsvorrichtung 1 ist die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B in dem dritten Substrat 30 vorgesehen. Darüber hinaus ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Signalverarbeitungsschaltung 34 in dem dritten Substrat 30 vorgesehen; aber die Gesamtheit oder ein Teil der Signalverarbeitungsschaltung 34 kann in dem zweiten Substrat 20 vorgesehen sein. Außerdem ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Vertikalansteuerungsschaltung 33 in dem dritten Substrat 30 vorgesehen; aber die Vertikalansteuerungsschaltung 33 kann in dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20 vorgesehen sein.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 enthält die Ausleseschaltung 22 eine Analog-Digital-Wandlerschaltung, d. h. einen A/D-Wandler. In der Bildgebungsvorrichtung 1 ist der A/D-Wandler für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen. Die Ausleseschaltung 22 führt eine korrelierte Doppelabtastung (CDS)-Verarbeitung an dem von jedem der Sensorpixel 12 ausgegebenen Pixelsignal durch. Die Ausleseschaltung 22 führt zum Beispiel die CDS-Verarbeitung durch, um einen Signalpegel des Pixelsignals zu extrahieren und Pixeldaten (das Pixelsignal) zu halten, die einer Lichtmenge, d. h. einem Signalladungsbetrag, entsprechen, die von jedem der Sensorpixel 12 empfangen wird. Beispielsweise gibt die Horizontalansteuerungsschaltung 35 die von der Ausleseschaltung 22 gehaltenen Pixeldaten sequenziell an eine externe Einheit aus. Beispielsweise steuert die Systemsteuerschaltung 36 die Ansteuerung der jeweiligen Blöcke, d. h. der Vertikalansteuerungsschaltung 33, der Signalverarbeitungsschaltung 34 und der Horizontalansteuerungsschaltung 35 in der Logikschaltung 32.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 kann eine Schaltung, die eine Kombination der Ausleseschaltung 22 und der Signalverarbeitungsschaltung 34 aufweist, den A/D-Wandler enthalten. Selbst in diesem Fall ist der A/D-Wandler für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen. Der A/D-Wandler enthält eine Vergleichsschaltung, eine Latch-Speichereinheit und eine beliebige andere Komponente. Die Vergleichsschaltung enthält eine Differenzeingangsschaltung, eine Spannungswandlerschaltung, eine Mitkopplungsschaltung und eine beliebige andere Komponente. Beispielsweise enthält die Ausleseschaltung 22 eine in dem A/D-Wandler enthaltene Differenzeingangsschaltung, und die Signalverarbeitungsschaltung 34 enthält einen Abschnitt, der die Differenzeingangsschaltung des A/D-Wandlers ausschließt. Alternativ dazu kann die Ausleseschaltung 22 eine in dem A/D-Wandler enthaltene Vergleichsschaltung enthalten, und die Signalverarbeitungsschaltung 34 kann einen Abschnitt enthalten, der die Vergleichsschaltung des A/D-Wandlers ausschließt. Beispielsweise führt die Signalverarbeitungsschaltung 34 eine Signalverarbeitung an einem Signal von der Ausleseschaltung 22 durch und hält erhaltene Pixeldaten, und die Horizontalansteuerungsschaltung 35 gibt die von der Signalverarbeitungsschaltung 34 gehaltenen Pixeldaten sequenziell an eine externe Einheit aus. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 kann für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen sein, oder sie kann für jede der Spalten der Sensorpixel 12 in dem Pixelbereich 13 vorgesehen sein. Ein Teil der Signalverarbeitungsschaltung 34 kann für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen sein, und der verbleibende Teil kann für jede der Spalten vorgesehen sein.
  • Darüber hinaus ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Ausleseschaltung 22 für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen; aber die Ausleseschaltung 22 kann zwischen zwei oder mehr, zum Beispiel vier der Sensorpixel 12 geteilt werden. In diesem Fall kann die Signalverarbeitungsschaltung 34 für jede der Gruppen der Sensorpixel 12, zwischen denen die Ausleseschaltung 22 geteilt wird, vorgesehen sein, oder sie kann für jede der Spalten der Gruppen der Sensorpixel 12 vorgesehen sein. Ein Teil der Signalverarbeitungsschaltung 34 kann für jede der Gruppe der Sensorpixel 12 vorgesehen sein, und der verbleibende Teil der Signalverarbeitungsschaltung 34 kann für jede der Spalten vorgesehen sein.
  • 2 stellt ein Beispiel des Sensorpixels 12 und der Ausleseschaltung 22 dar. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Ausleseschaltung 22 für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen. Die Ausleseschaltung 22 enthält die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A und die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B.
  • Jedes der Sensorpixel 12 enthält zum Beispiel eine Photodiode PD, einen Transfertransistor TX und eine Schwebediffusion FD. Der Transfertransistor TX ist elektrisch mit der Photodiode PD gekoppelt. Die Schwebediffusion FD hält vorübergehend eine Ladung, die von der Photodiode PD durch den Transfertransistor TX ausgegeben wird. Die Photodiode PD führt eine photoelektrische Umwandlung durch, um eine Signalladung zu erzeugen, die der empfangenen Lichtmenge entspricht. Eine Kathode der Photodiode PD ist elektrisch mit einer Source des Transfertransistors TX gekoppelt, und eine Anode der Photodiode PD ist elektrisch mit einer Referenzpotentialleitung, zum Beispiel einer Masse, gekoppelt. Ein Drain des Transfertransistors TX ist elektrisch mit der Schwebediffusion FD gekoppelt, und ein Gate des Transfertransistors TX ist elektrisch mit der Pixelansteuerleitung 23 gekoppelt. Der Transfertransistor TX enthält zum Beispiel einen n-Kanal-Metalloxid-Halbleiter (NMOS)-Transistor. Jedes der Sensorpixel 12 ist in dem ersten Substrat 10 vorgesehen.
  • Die Schwebediffusion FD ist elektrisch mit einem Eingangsanschluss der in der Ausleseschaltung 22 enthaltenen ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A gekoppelt. Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A enthält einen ersten Analogtransistor. Der erste Analogtransistor enthält zum Beispiel einen Verstärkungstransistor AMP, einen Referenzsignal-Eingangstransistor (REF) und einen Stromquellentransistor (Vb). Der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor (REF) und der Stromquellentransistor (Vb) entsprechen spezifischen, aber nicht einschränkenden, Beispielen eines „ersten Analogtransistors“ in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor (REF) und der Stromquellentransistor (Vb) enthalten jeweils einen NMOS-Transistor. Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A enthält ferner einen Rücksetztransistor RST. Der Rücksetztransistor RST enthält einen NMOS-Transistor. Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A ist in dem zweiten Substrat 20 vorgesehen. Darüber hinaus, obwohl nicht in 2 dargestellt, kann ein FD-Transfertransistor FDG vorgesehen sein.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A in einem Abschnitt der Ausleseschaltung 22 enthalten. Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A enthält den Verstärkungstransistor AMP, den Referenzsignal-Eingangstransistor REF und den Stromquellentransistor Vb, die in der Differenzeingangsschaltung enthalten sind. Die Differenzeingangsschaltung ist zum Beispiel in einem Abschnitt der in dem A/D-Wandler enthaltenen Vergleichsschaltung enthalten. Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A kann einen weiteren Analogtransistor enthalten. Beispielsweise kann die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A einen Transistor enthalten, wie z. B. den mit der Schwebediffusion FD gekoppelten Rücksetztransistor RST, den Auswähltransistor SEL (sofern der Auswähltransistor SEL vorgesehen ist) oder den FD-Transfertransistor FDG (sofern der FD-Transfertransistor FDG vorgesehen ist). Der Verstärkungstransistor AMP hat, mehr als andere Transistoren, einen höheren Rauschunterdrückungseffekt nach Vergrößerung einer belegten Fläche. Demgemäß enthält die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A vorzugsweise den Verstärkungstransistor AMP.
  • Die Ausleseschaltung 22 enthält ferner die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B. Die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B enthält einen zweiten Analogtransistor. Der zweite Analogtransistor enthält zum Beispiel einen Transistor PTR1 und einen Transistor PTR2. Der Transistor PTR1 und der Transistor PTR2 enthält jeweils einen p-Kanal-Metalloxid-Halbleiter (PMOS)-Transistor. Die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B ist in dem dritten Substrat 30 vorgesehen.
  • Der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor REF, der Stromquellentransistor Vb, der Transistor PTR1 und der Transistor PTR2 sind in der Differenzeingangsschaltung enthalten. Ein Eingangsanschluss der Differenzeingangsschaltung dient als Gate des Verstärkungstransistors AMP, und ein Ausgangsanschluss der Differenzeingangsschaltung dient als Drain des Verstärkungstransistors AMP. Der Verstärkungstransistor AMP dient als Transistor, der ein Spannungssignal ausgibt, das der Signalladung von dem Sensorpixel 12 entspricht, und als ein Abschnitt der Differenzeingangsschaltung. Eine Source des Rücksetztransistors RST ist elektrisch mit der Schwebediffusion FD gekoppelt, und ein Drain des Rücksetztransistors RST ist elektrisch mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP gekoppelt.
  • In einem Fall, in dem der Transfertransistor TX in einen EIN-Zustand versetzt wird, überträgt der Transfertransistor TX eine Ladung der Photodiode PD zu der Schwebediffusion FD. Ein Gate, d. h. eine Transfer-Gate-Elektrode TG, des Transfertransistors TX erstreckt sich zum Beispiel von der Vorderfläche eines Halbleitersubstrats 11 zu einer Tiefe, welche die Photodiode PD durch eine Well-Schicht 42 erreicht, wie in 4 dargestellt, die später beschrieben wird. Der Rücksetztransistor RST setzt ein Potential der Schwebediffusion FD auf ein vorbestimmtes Potential zurück. In einem Fall, in dem der Rücksetztransistor RST in den EIN-Zustand versetzt wird, wird das Potential der Schwebediffusion FD auf ein Potential einer Stromquellenleitung VDD zurückgesetzt. Der Auswähltransistor SEL ist bei Bedarf vorgesehen und steuert einen Ausgabezeitpunkt des Pixelsignals von der Ausleseschaltung 22. Der Verstärkungstransistor AMP enthält einen Source-Folger-Verstärker. Der Verstärkungstransistor AMP gibt ein Pixelsignal einer Spannung aus, die einem Pegel einer Ladung entspricht, die durch die Photodiode PD erzeugt und durch die Schwebediffusion FD gehalten wird. Das Pixelsignal der Spannung wird von der Differenzeingangsschaltung, die den Verstärkungstransistor AMP enthält, zu einer Schaltung ausgegeben, die sich in einer auf die Differenzeingangsschaltung folgenden Stufe befindet (nach dem Versetzen des Auswähltransistors SEL in den EIN-Zustand in einem Fall, in dem der Auswähltransistor SEL vorgesehen ist).
  • Beispielsweise sind eine Spannungswandlerschaltung, eine Mitkopplungsschaltung und eine beliebige andere Komponente in einer auf die Differenzeingangsschaltung folgenden Stufe vorgesehen. Die Differenzeingangsschaltung, die Spannungswandlerschaltung, die Mitkopplungsschaltung und die andere Komponente sind in der Vergleichsschaltung enthalten. Beispielsweise sind eine Latch-Steuerschaltung, eine Latch-Speichereinheit und eine beliebige andere Komponente in einer auf die Vergleichsschaltung folgenden Stufe vorgesehen. Die Vergleichsschaltung, die Latch-Speichereinheit und die andere Komponente sind in dem A/D-Wandler enthalten. In der Bildgebungsvorrichtung 1 ist ein A/D-Wandler für jedes der Sensorpixel 12 vorgesehen. In der Bildgebungsvorrichtung 1 sind zum Beispiel Schaltungen in einem Abschnitt in einer auf die Differenzeingangsschaltung des A/D-Wandlers folgenden Stufe in der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 22B oder der Signalverarbeitungsschaltung 34 enthalten. Beispielsweise können Schaltungen von der Schwebediffusion FD zu dem A/D-Wandler der Ausleseschaltung 22 entsprechen. Alternativ dazu können Schaltungen zu der Differenzeingangsschaltung aus den Schaltungen von der Schwebediffusion FD zu dem A/D-Wandler der Ausleseschaltung 22 entsprechen. Alternativ dazu kann eine Schaltung, die entsprechend von den Schaltungen von der Schwebediffusion FD zu dem A/D-Wandler ausgewählt wurde, der Ausleseschaltung 22 entsprechen. Beispielsweise sind die NMOS-Transistoren der Ausleseschaltung 22 in dem zweiten Substrat 20 als die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A vorgesehen. Darüber hinaus sind die PMOS-Transistoren der Ausleseschaltung 22 in dem dritten Substrat 30 als die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B vorgesehen.
  • Der FD-Transfertransistor FDG wird zum Umschalten der Umwandlungseffizienz verwendet. Im Allgemeinen ist das Pixelsignal nach der Aufnahme an einem dunklen Ort klein. In einem Fall, in dem eine Umwandlung von einer Ladung in eine Spannung durchgeführt wird, auf der Basis von Q = CV, verursacht eine Zunahme einer Kapazität der Schwebediffusion FD, d. h. eine FD-Kapazität C, eine Abnahme von V in einem Fall, in dem die Ladung durch den Verstärkungstransistor AMP in die Spannung umgewandelt wird. Dagegen ist das Pixelsignal nach der Aufnahme an einem hellen Ort groß; daher ist es in einem Fall, in dem die FD-Kapazität C nicht ausreichend groß ist, schwierig für die Schwebediffusion FD, die Ladung der Photodiode PD zu empfangen. Darüber hinaus ist es in dem Fall, in dem die Ladung durch den Verstärkungstransistor AMP in Spannung umgewandelt wird, notwendig, die FD-Kapazität C zu erhöhen, um zu verhindern, dass V übermäßig groß wird, mit anderen Worten, damit V klein wird. Demgemäß wird in einem Fall, in dem der FD-Transfertransistor FDG eingeschaltet ist, die gesamte FD-Kapazität C durch eine Gate-Kapazität des FD-Transfertransistors FDG erhöht. Dagegen wird in einem Fall, in dem der FD-Transfertransistor FDG ausgeschaltet ist, die gesamte FD-Kapazität C verringert. Auf diese Weise ist die FD-Kapazität C durch Ein- und Ausschalten des FD-Transfertransistors FDG variabel, wodurch eine Umschaltung der Umwandlungseffizienz ermöglicht wird.
  • 3A stellt ein Beispiel eines Layouts des ersten Substrats 10 der Bildgebungsvorrichtung 1 dar. Der Transfertransistor TX und die Stromquellenleitungen (PWL und VSS) sind in einem Sensorpixel 12 angeordnet. Die Photodiode PD ist in einem Abschnitt vorgesehen, der den Transfertransistor TX und die Stromquellenleitungen (PWL und VSS) ausschließt. 3B stellt ein Beispiel eines Layouts des zweiten Substrats 20 der Bildgebungsvorrichtung 1 dar. Der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor REF, der Stromquellentransistor Vb und der Rücksetztransistor RST sind in einem Sensorpixel 12 angeordnet. 3C zeigt die Überlagerung des Layouts in 3A und des Layouts in 3B. Wie aus 3C ersichtlich ist, befindet sich der Stromquellentransistor Vb nahe am Transfertransistor TX und den Stromquellenleitungen (PWL und VSS) und überlappt den Transfertransistor TX und die Stromquellenleitungen (PWL und VSS) teilweise; daher ist es schwierig, den Stromquellentransistor Vb auf dem gleichen Substrat wie der Transfertransistor TX und die Stromquellenleitungen (PWL und VSS) anzuordnen. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Transfertransistor TX und die Stromquellenleitungen (PWL und VSS) in dem ersten Substrat 10 angeordnet, und der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor REF, der Stromquellentransistor Vb und der Rücksetztransistor RST sind in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, und das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 sind gestapelt. Auf diese Weise ist die Anordnung als ein Pixel möglich.
  • 4 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in einer Vertikalrichtung der Bildgebungsvorrichtung 1 dar. 4 stellt eine Querschnittskonfiguration an einer dem Sensorpixel 12 der Bildgebungsvorrichtung 1 gegenüberliegenden Position dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1 umfasst das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, und umfasst ferner Farbfilter 40 und Lichtempfangslinsen 50 auf einer rückseitigen Oberfläche, d. h. einer Lichteinfall-Oberflächenseite, des ersten Substrats 10. Einer der Farbfilter 40 und eine der Lichtempfangslinsen 50 sind zum Beispiel für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen. Mit anderen Worten, die Bildgebungsvorrichtung 1 ist vom Typ mit rückseitiger Beleuchtung.
  • Das erste Substrat 10 ist durch Stapeln einer Isolationsschicht 46 auf das Halbleitersubstrat 11 konfiguriert. Die Isolationsschicht 46 entspricht einem Abschnitt eines Zwischenschicht-Isolationsfilms 51. Die Isolationsschicht 46 ist in einem Spalt zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und dem Halbleitersubstrat 21, die später beschrieben werden, vorgesehen. Das Halbleitersubstrat 11 enthält ein Siliziumsubstrat. Das Halbleitersubstrat 11 enthält eine p-Well-Schicht 42 in einem Abschnitt seiner Vorderfläche und seiner Umgebung, und enthält eine Photodiode PD eines Leitfähigkeitstyps, der von demjenigen der p-Well-Schicht 42 in einem anderen Bereich als dem Abschnitt seiner Vorderfläche und seiner Umgebung verschieden ist, das heißt einem Bereich, der tiefer als die p-Well-Schicht 42 ist. Die p-Well-Schicht 42 enthält einen Halbleiterbereich des p-Typs. Die Photodiode PD enthält einen Halbleiterbereich eines Leitfähigkeitstyps (speziell n-Typ), der von demjenigen der p-Well-Schicht 42 verschieden ist. Das Halbleitersubstrat 11 enthält in der p-Well-Schicht 42 die Schwebediffusion FD als einen Halbleiterbereich eines Leitfähigkeitstyps (speziell n-Typ), der von demjenigen der p-Well-Schicht 42 verschieden ist.
  • Das erste Substrat 10 enthält die Photodiode PD, den Transfertransistor TX einschließlich der Transfer-Gate-Elektrode TG und die Schwebediffusion FD, die für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen sind. Die Transfer-Gate-Elektrode TG enthält ein vertikales Gate und eine Gate-Elektrode des FD-Transfertransistors FDG. Das vertikale Gate extrahiert eine Ladung von der Photodiode PD, und die Gate-Elektrode des FD-Transfertransistors FDG ist auf einer Vorderfläche des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen. In dem ersten Substrat 10 sind der Transfertransistor TX und die Schwebediffusion FD in einem Abschnitt auf einer Vorderflächenseite (einer der Lichteinfall-Oberflächenseite gegenüberliegenden Seite, d. h. eine Seite, auf der sich das zweite Substrat 20 befindet) des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen. Das erste Substrat 10 enthält einen Elementtrenner 43, der die jeweiligen Sensorpixel 12 trennt. Der Elementtrenner 43 ist so vorgesehen, dass er sich in einer Richtung einer Normalen zu dem Halbleitersubstrat 11 (einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats 11) erstreckt. Der Elementtrenner 43 ist zwischen zwei benachbarten der Sensorpixel 12 vorgesehen. Der Elementtrenner 43 trennt die benachbarten Sensorpixel 12 elektrisch voneinander. Der Elementtrenner 43 enthält zum Beispiel Siliziumoxid. Der Elementtrenner 43 durchdringt zum Beispiel das Halbleitersubstrat 11. Das erste Substrat 10 enthält ferner eine p-Well-Schicht 44 in Kontakt mit einer Seitenfläche auf einer Seite des Elementtrenners 43, auf der sich die Photodiode PD befindet. Die p-Well-Schicht 44 enthält einen Halbleiterbereich eines Leitfähigkeitstyps (speziell p-Typ), der von demjenigen der Photodiode PD verschieden ist. Eine p-Well-Schicht 44A ist an einer Schnittstelle zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und der Isolationsschicht 46 vorgesehen. Die p-Well-Schicht 44A enthält einen Halbleiterbereich, der den gleichen Leitfähigkeitstyp (speziell p-Typ) wie denjenigen der p-Well-Schicht 42 und in einer höheren Konzentration als die p-Well-Schicht 42 aufweist.
  • Das erste Substrat 10 enthält ferner zum Beispiel einen Festladungsfilm 45 in Kontakt mit einer Rückfläche des Halbleitersubstrats 11. Der Festladungsfilm 45 ist negativ geladen, um die Erzeugung eines Dunkelstroms zu unterdrücken, der durch einen Schnittstellenpegel auf einer Lichtempfangsflächenseite des Halbleitersubstrats 11 verursacht wird. Der Festladungsfilm 45 enthält zum Beispiel einen Isolationsfilm, der eine negative Festladung aufweist. Nicht einschränkende Beispiele eines Materials eines solchen Isolationsfilms umfassen Hafniumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Tantaloxid. Eine Lochansammlungsschicht wird durch ein von dem Festladungsfilm 45 induziertes elektrisches Feld auf einer Schnittstelle auf der Lichtempfangsflächenseite des Halbleitersubstrats 11 gebildet. Die Lochansammlungsschicht unterdrückt die Erzeugung von Elektronen von der Schnittstelle. Der Farbfilter 40 ist auf der Rückflächenseite des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen. Der Farbfilter 40 ist zum Beispiel in Kontakt mit dem Festladungsfilm 45 vorgesehen, und ist an einer dem Sensorpixel 12 gegenüberliegenden Position mit dazwischenliegendem Festladungsfilm 45 vorgesehen. Die Lichtempfangslinse 50 ist zum Beispiel in Kontakt mit dem Farbfilter 40 vorgesehen, und ist an einer dem Sensorpixel 12 gegenüberliegenden Position mit dazwischenliegendem Farbfilter 40 und Festladungsfilm 45 vorgesehen.
  • Das zweite Substrat 20 ist durch Stapeln einer Isolationsschicht 52 auf das Halbleitersubstrat 21 konfiguriert. Die Isolationsschicht 52 entspricht einem Abschnitt des Zwischenschicht-Isolationsfilms 51. Die Isolationsschicht 52 ist in einem Spalt zwischen dem Halbleitersubstrat 21 und dem Halbleitersubstrat 31 vorgesehen. Das Halbleitersubstrat 21 enthält ein Siliziumsubstrat. Das zweite Substrat 20 enthält die ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A, von denen jeweils eine für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen ist. Das zweite Substrat 20 enthält die ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A in einem Abschnitt auf einer Vorderflächenseite (einer Seite, auf der sich das dritte Substrat 30 befindet) des Halbleitersubstrats 21. Das zweite Substrat 20 ist in einer solchen Weise an das erste Substrat 10 gebondet, dass eine Rückfläche des Halbleitersubstrats 21 der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 11 gegenüberliegt. Mit anderen Worten, das zweite Substrat 20 ist in einer Gesicht-zu-Rücken-Weise an das erste Substrat 10 gebondet. Das zweite Substrat 20 enthält ferner eine Isolationsschicht 53 in der gleichen Schicht wie das Halbleitersubstrat 21. Die Isolationsschicht 53 durchdringt das Halbleitersubstrat 21. Die Isolationsschicht 53 entspricht dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 51. Die Isolationsschicht 53 ist vorgesehen, um eine Seitenfläche einer Durchgangsverdrahtungsleitung 54, die später beschrieben wird, abzudecken.
  • Die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A enthält zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Referenzsignal-Eingangstransistor REF und den Stromquellentransistor Vb. Der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor REF und der Stromquellentransistor Vb enthalten jeweils einen Analogtransistor. Der Verstärkungstransistor AMP weist einen Kanalformationsbereich (oder Kanalbereich) des p-Typs des Halbleitersubstrats 21, eine Gate-Elektrode G1 und Source-Drain-Bereiche SD1 des n-Typs auf. Die Gate-Elektrode G1 ist auf dem Kanalformationsbereich mit einem dazwischenliegenden Gate-Isolationsfilm vorgesehen. Die Source-Drain-Bereiche SD1 sind in Abschnitten vorgesehen, die beiden Seitenabschnitten der Gate-Elektrode G1 des Halbleitersubstrats 21 entsprechen, um den Kanalformationsbereich dazwischen einzufügen. Wie bei dem Verstärkungstransistor AMP, enthält der Referenzsignal-Eingangstransistor REF eine Gate-Elektrode G2 auf dem Kanalformationsbereich des p-Typs des Halbleitersubstrats 21 mit dazwischenliegendem Gate-Isolationsfilm, und enthält Source-Drain-Bereiche SD2 des n-Typs in Abschnitten, die beiden Seitenabschnitten der Gate-Elektrode G2 des Halbleitersubstrats 21 entsprechen. Wie bei dem Verstärkungstransistor AMP, enthält der Stromquellentransistor Vb eine Gate-Elektrode G3 auf dem Kanalformationsbereich des p-Typs des Halbleitersubstrats 21 mit dazwischenliegendem Gate-Isolationsfilm, und enthält Source-Drain-Bereiche SD3 des n-Typs in Abschnitten, die beiden Seitenabschnitten der Gate-Elektrode G3 des Halbleitersubstrats 21 entsprechen.
  • Ein Stapelkörper, der das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 einschließt, enthält den Zwischenschicht-Isolationsfilm 51 und die in dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 51 vorgesehenen Durchgangsverdrahtungsleitungen 54. Der oben beschriebene Stapelkörper enthält die Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, von denen jeweils eine für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen ist. Die Durchgangsverdrahtungsleitungen 54 erstrecken sich jeweils entlang einer Richtung einer Normalen zu dem Halbleitersubstrat 21 und sind vorgesehen, um einen Abschnitt zu durchdringen, der die Isolationsschicht 53 des Zwischenschicht-Isolationsfilms 51 aufweist. Das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 sind durch die Durchgangsverdrahtungsleitungen 54 elektrisch miteinander gekoppelt. Insbesondere sind die Durchgangsverdrahtungsleitungen 54 jeweils mit der Schwebediffusion FD und einer Kopplungsverdrahtungsleitung 55, die später beschrieben wird, elektrisch gekoppelt.
  • Der Stapelkörper, der das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 einschließt, enthält ferner Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 und 48 (siehe die später beschriebene 16), die in dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 51 vorgesehen sind. Der oben beschriebene Stapelkörper enthält die Durchgangsverdrahtungsleitungen 47, von denen jeweils eine für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen ist, und enthält die Durchgangsverdrahtungsleitungen 48, von denen jeweils eine für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen ist. Die Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 und 48 erstrecken sich jeweils entlang der Richtung der Normalen zu dem Halbleitersubstrat 21 und sind vorgesehen, um eine Position zu durchdringen, welche die Isolationsschicht 53 des Zwischenschicht-Isolationsfilms 51 aufweist. Das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 sind durch die Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 und 48 elektrisch miteinander gekoppelt. Insbesondere sind die Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 jeweils mit der p-Well-Schicht 42 des Halbleitersubstrats 11 und einer Verdrahtungsleitung in dem zweiten Substrat 20 elektrisch gekoppelt. Die Durchgangsverdrahtungsleitungen 48 sind jeweils mit der Transfer-Gate-Elektrode TG und der Pixelansteuerleitung 23 elektrisch gekoppelt.
  • Das zweite Substrat 20 enthält eine Vielzahl von Kopplungsabschnitten 59, zum Beispiel in der Isolationsschicht 52. Die Vielzahl der Kopplungsabschnitte 59 ist mit der Ausleseschaltung 22 und dem Halbleitersubstrat 21 elektrisch gekoppelt. Das zweite Substrat 20 enthält ferner zum Beispiel eine Verdrahtungsschicht 56 auf der Isolationsschicht 52. Die Verdrahtungsschicht 56 enthält zum Beispiel eine Isolationsschicht 57, die Vielzahl von Pixelansteuerleitungen 23 und eine Vielzahl von Signalausleseleitungen 24A. Die Pixelansteuerleitungen 23 und die Signalausleseleitungen 24A sind in der Isolationsschicht 57 vorgesehen. Die Verdrahtungsschicht 56 enthält ferner eine Kopplungsverdrahtungsleitung 55. Die Kopplungsverdrahtungsleitung 55 koppelt die jeweiligen Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, die mit den in den Sensorpixeln 12 enthaltenen Schwebediffusionen FD elektrisch gekoppelt sind, elektrisch voneinander. Hierin ist eine Gesamtzahl der Durchgangsverdrahtungsleitungen 54 und 48 größer als eine Gesamtzahl der in dem ersten Substrat 10 enthaltenen Sensorpixel 12, und doppelt so groß wie die Gesamtzahl der Sensorpixel 12. Darüber hinaus ist eine Gesamtzahl der Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, 48 und 47 größer als die Gesamtzahl der in dem ersten Substrat 10 enthaltenen Sensorpixel 12, und dreimal so groß wie die Gesamtzahl der in dem ersten Substrat 10 enthaltenen Sensorpixel 12.
  • Die Verdrahtungsschicht 56 enthält ferner zum Beispiel eine Vielzahl von Kontaktelektroden 58 in der Isolationsschicht 57. Jede der Kontaktelektroden 58 enthält zum Beispiel Metall, wie etwa Kupfer (Cu) und Aluminium (Al). Jede der Kontaktelektroden 58 ist einer Vorderfläche der Verdrahtungsschicht 56 ausgesetzt. Jede der Kontaktelektroden 58 wird für elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 und Bindung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 verwendet. Jeweils eine der Kontaktelektroden 58 ist zum Beispiel für jede der Pixelansteuerleitungen 23 und jede der Signalausleseleitungen 24A vorgesehen. Hierin ist eine Gesamtzahl der Kontaktelektroden 58 oder eine Gesamtzahl von Bindungspunkten zwischen den Kontaktelektroden 58 und den Kontaktelektroden 64, die später beschrieben werden, kleiner als die Gesamtzahl der in dem ersten Substrat 10 enthaltenen Sensorpixel 12.
  • Das dritte Substrat 30 ist zum Beispiel durch Stapeln eines Zwischenschicht-Isolationsfilms 61 auf das Halbleitersubstrat 31 konfiguriert. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Vorderfläche des dritten Substrats 30 an eine Vorderfläche des zweiten Substrats 20 gebondet ist; daher sind in der Beschreibung einer Konfiguration in dem dritten Substrat eine Oberseite und eine Unterseite denjenigen in den Zeichnungen entgegengesetzt. Das Halbleitersubstrat 31 enthält ein Siliziumsubstrat. Das dritte Substrat 30 enthält die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B und die Logikschaltung 32 in einem Abschnitt auf einer Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 31. Das dritte Substrat 30 enthält ferner zum Beispiel eine Verdrahtungsschicht 62 auf dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 61. Die Verdrahtungsschicht 62 enthält zum Beispiel eine Isolationsschicht 63 und eine Vielzahl von Kontaktelektroden 64, die in der Isolationsschicht 63 vorgesehen sind. Die Vielzahl der Kontaktelektroden 64 ist mit der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 22B und der Logikschaltung 32 elektrisch gekoppelt. Jede der Kontaktelektroden 64 enthält zum Beispiel Kupfer (Cu). Jede der Kontaktelektroden 64 ist einer Vorderfläche der Verdrahtungsschicht 62 ausgesetzt. Jede der Kontaktelektroden 64 wird für elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 und Bindung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 verwendet. Darüber hinaus ist die Anzahl der Kontaktelektroden 64 nicht unbedingt auf zwei oder mehr beschränkt, und selbst wenn die Anzahl der Kontaktelektroden 64 eins ist, gestattet die Kontaktelektrode 64 eine elektrische Kopplung mit der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 22B oder der Logikschaltung 32. Das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 sind durch Bindung zwischen den Kontaktelektroden 58 und 64 elektrisch miteinander gekoppelt. Mit anderen Worten, ein Gate, d. h. die Transfer-Gate-Elektrode TG des Transfertransistors TX, wird durch die Durchgangsverdrahtungsleitung 54 und die Kontaktelektroden 58 und 64 elektrisch mit der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 22B oder der Logikschaltung 32 gekoppelt. Das dritte Substrat 30 ist in einer solchen Weise an das zweite Substrat 20 gebondet, dass eine Vorderfläche des Halbleitersubstrats 31 der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 21 gegenüberliegt. Mit anderen Worten, das dritte Substrat 30 ist in einer Gesicht-zu-Gesicht-Weise an das zweite Substrat 20 gebondet.
  • Die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B enthält zum Beispiel den Transistor PTR1 und den Transistor PTR2. Der Transistor PTR1 und der Transistor PTR2 enthält jeweils einen Analogtransistor. Der Transistor PTR1 und der Transistor PTR2 enthält jeweils einen PMOS-Transistor. 4 stellt einen Transistor als einen Repräsentanten des Transistors PTR1 und des Transistors PTR2 dar. Der in der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 22B enthaltene Transistor enthält eine Gate-Elektrode G4 auf einem Kanalformationsbereich des n-Typs des Halbleitersubstrats 31 mit einem dazwischenliegenden Gate-Isolationsfilm, und enthält Source-Drain-Bereiche SD4 des p-Typs in Abschnitten, die beiden Seitenabschnitten der Gate-Elektrode G4 des Halbleitersubstrats 31 entsprechen.
  • Die Logikschaltung 32 enthält zum Beispiel einen komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS)-Transistor. 4 stellt einen Transistor als einen Repräsentanten des Transistors der Logikschaltung 32 dar. Der in der Logikschaltung 32 enthaltene Transistor enthält eine Gate-Elektrode G5 auf einem Kanalformationsbereich des Halbleitersubstrats 31 mit einem dazwischenliegenden Gate-Isolationsfilm, und enthält Source-Drain-Bereiche SD5 in Abschnitten, die beiden Seitenabschnitten der Gate-Elektrode G5 des Halbleitersubstrats 31 entsprechen.
  • Herstellungsverfahren
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Bildgebungsvorrichtung 1 beschrieben. Die 5A bis 5I stellen jeweils ein Beispiel eines Herstellungsprozesses der Bildgebungsvorrichtung 1 dar. Die 5A und 5I stellen keinen Abschnitt von einem Mittelpunkt der Photodiode PD bis zu der Lichtempfangslinse 50 dar.
  • Zunächst werden die p-Well-Schicht 42, der Elementtrenner 43 und die p-Well-Schicht 44 auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet. Als Nächstes werden die Photodiode PD und die Transfer-Gate-Elektrode TG des Transfertransistors TX auf dem Halbleitersubstrat 11 (5A) gebildet. Auf diese Weise wird der Sensorpixel 12 auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet. Bei dieser Gelegenheit ist es vorzuziehen, kein Material, das eine geringe Wärmebeständigkeit hat, wie z. B. CoSi2 und NiSi durch einen selbstausrichtenden Silizid (Salizid)-Prozess, als Elektrodenmaterial für den Sensorpixel 12 zu verwenden. Es ist vorzuziehen, ein Material mit hoher Wärmebeständigkeit als Elektrodenmaterial für den Sensorpixel 12 zu verwenden. Nicht einschränkende Beispiele des Materials mit hoher Wärmebeständigkeit schließen Polysilizium ein. Die Transfer-Gate-Elektrode TG des Transfertransistors TX wird zum Beispiel durch Formen von Polysilizium mit Phosphorgehalt zu einem Film mit einer Dicke in einem Bereich von 50 nm bis 300 nm durch ein Verfahren zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) und Durchführung von Musterverarbeitung an dem Polysilizium durch Musterformation einer Lackschicht durch ein Photolithographieverfahren und ein Trockenätzverfahren gebildet. Alternativ dazu wird die Transfer-Gate-Elektrode TG des Transfertransistors TX zum Beispiel durch Formen von verunreinigungsfreiem Polysilizium zu einem Film mit einer Dicke in einem Bereich von 50 nm bis 300 nm unter Hinzufügung von Phosphor mit einer Dosismenge in einem Bereich von 1 × 1015 Ionen/cm2 bis 1 × 1016 Ionen/cm2 durch Ionenimplantation und Durchführung von Musterverarbeitung durch ein Photolithographieverfahren und ein Trockenätzverfahren gebildet.
  • Anschließend werden die Schwebediffusion DF und die p-Well-Schicht 44A durch Ionenimplantation auf der Vorderfläche des Halbleitersubstrats 11 gebildet, und danach wird die Isolationsschicht (Prä-Metall-Dielektrikum (PMD)) 46 auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet und planarisiert (5B). Auf diese Weise wird das erste Substrat 10 gebildet. Die planarisierte Isolationsschicht 46 hat vorzugsweise eine Dicke in einem Bereich von etwa 200 nm bis etwa 2 µm.
  • Als Nächstes wird das Halbleitersubstrat 21 auf das erste Substrat 10 (die Isolationsschicht 46) (5C) gebondet. Bei dieser Gelegenheit wird das Halbleitersubstrat 21 bei Bedarf verdünnt. Bei dieser Gelegenheit wird eine Dicke des Halbleitersubstrats 21 auf eine Dicke verdünnt, die zur Formation der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A notwendig ist. Die Dicke des Halbleitersubstrats 21 beträgt im Allgemeinen etwa mehrere hundert nm. Abhängig von einem Konzept der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A kann es jedoch sein, dass das Halbleitersubstrat 21 vollständig erschöpft ist. In einem solchen Fall kann die Dicke des Halbleitersubstrats 21 in einem Bereich von mehreren nm bis zu mehreren µm liegen.
  • Anschließend wird die Isolationsschicht 53 in der gleichen Schicht wie das Halbleitersubstrat 21 (5D) gebildet. Die Isolationsschicht 53 wird zum Beispiel an einer der Schwebediffusion FD entgegengesetzten Position gebildet. Beispielsweise wird ein Schlitz, der das Halbleitersubstrat 21 durchdringt, in dem Halbleitersubstrat 21 gebildet, um das Halbleitersubstrat 21 in eine Vielzahl von Blöcken 21A aufzuteilen. Als Nächstes wird die Isolationsschicht 53 gebildet, um in den Schlitz eingebettet zu werden.
  • Anschließend wird Ionenimplantation an jedem der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 durchgeführt, um den Kanalformationsbereich zu bilden. Als Nächstes wird ein Gate-Isolationsfilm, der Siliziumoxid enthält, auf einer Vorderfläche jedes der Blöcke 21A des Halbleitersubstrats 21 durch ein Thermo-Oxidationsverfahren, ein CVD-Verfahren oder ein beliebiges anderes Verfahren gebildet. Anschließend werden die Gate-Elektroden G1, G2 und G3 gebildet. Die Gate-Elektroden G1, G2 und G3 werden zum Beispiel durch Formen von Polysilizium mit Phosphorgehalt zu einem Film mit einer Dicke in einem Bereich von 50 nm bis 300 nm durch ein CVD-Verfahren und Durchführung von Musterverarbeitung an dem Polysilizium durch Musterformation einer Lackschicht durch ein Photolithographieverfahren und ein Trockenätzverfahren gebildet. Alternativ dazu werden die Gate-Elektroden G1, G2 und G3 zum Beispiel durch Formen von verunreinigungsfreiem Polysilizium zu einem Film mit einer Dicke in einem Bereich von 50 nm bis 300 nm unter Hinzufügung von Phosphor mit einer Dosismenge in einem Bereich von 1 × 1015 Ionen/cm2 bis 1 × 1016 Ionen/cm2 durch Ionenimplantation und Durchführung von Musterverarbeitung durch ein Photolithographieverfahren und ein Trockenätzverfahren gebildet. Als Nächstes werden die Source-Drain-Bereiche SD1, SD2 und SD3 durch Ionenimplantation gebildet. Auf diese Weise wird die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die den Verstärkungstransistor AMP, den Referenzsignal-Eingangstransistor REF, den Stromquellentransistor Vb und andere Komponenten enthält, gebildet (5E). Die Formation des Gate-Isolationsfilms durch ein Thermo-Oxidationsverfahren ist vorzugsweise anwendbar in einem Fall, in dem ein Metallmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit als Elektrodenmaterial des Sensorpixels 12 verwendet wird.
  • Anschließend wird die Isolationsschicht 52 auf dem Halbleitersubstrat 21 gebildet. Auf diese Weise wird der Zwischenschicht-Isolationsfilm 51 einschließlich der Isolationsschichten 46, 52 und 53 gebildet. Als Nächstes wird eine Wärmebehandlung zur Aktivierung von Verunreinigungen durchgeführt. Bei dieser Gelegenheit wird eine Verunreinigung in der Schwebediffusion FD und den Source-Drain-Bereichen SD1, SD2 und SD3 diffundiert. Anschließend wird eine Vorderfläche der Isolationsschicht 52 planarisiert, und Durchgangslöcher 51A und 51B werden in dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 51 (5F) gebildet. Insbesondere das Durchgangsloch 51B, das die Isolationsschicht 52 durchdringt, wird an einer Position gebildet, die der Gate-Elektrode und den Source-Drain-Bereichen jedes Transistors der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A der Isolationsschicht 52 gegenüberliegt. Darüber hinaus wird das Durchgangsloch 51A, das den Zwischenschicht-Isolationsfilm 51 durchdringt, an einer Position gebildet, die der Schwebediffusion FD des Zwischenschicht-Isolationsfilms 51 gegenüberliegt (das heißt, an einer der Isolationsschicht 53 entgegengesetzten Position).
  • Als Nächstes wird ein elektrisch leitfähiges Material in die Durchgangslöcher 51A und 51B eingebettet, um die Durchgangsverdrahtungsleitung 54 in dem Durchgangsloch 51A und den Kopplungsabschnitt 59 in dem Durchgangsloch 51B (5F) zu bilden. Die Einbettung des elektrisch leitfähigen Materials in den Durchgangslöchern 51A und 51B wird zum Beispiel durch Bilden eines Titan-/Titannitridfilms auf einer Innenwandfläche jedes der Durchgangslöcher 51A und 51B durch ein metallorganisches CVD (MO-CVD)-Verfahren durchgeführt, wobei ferner Wolfram nach einem CVD-Verfahren zu einem Film gebildet wird, um das Wolfram in die Durchgangslöcher 51A und 51B einzubetten, und das außerhalb der Durchgangslöcher 51A und 51B befindliche elektrisch leitfähige Material entfernt wird. Außerdem wird die Kopplungsverdrahtungsleitung 55, welche die Durchgangsverdrahtungsleitung 54 und den Kopplungsabschnitt 59 elektrisch miteinander koppelt, auf der Isolationsschicht 52 (5F) gebildet. Im Wesentlichen werden die Isolationsschicht 57 und die Verdrahtungsschicht 56, welche die elektrisch leitfähigen Schichten, wie z. B. die Pixelansteuerleitung 23, die Signalausleseleitung 24A und die Kontaktelektroden 58, enthalten, auf der Isolationsschicht 52 gebildet. Die elektrisch leitfähigen Schichten werden zum Beispiel durch ein Damaszenerverfahren unter Verwendung von Kupfer gebildet. Bei dem Damaszenerverfahren wird zum Beispiel ein in der Isolationsschicht 57 enthaltener Isolationsfilm gebildet; Gräben mit Mustern der elektrisch leitfähigen Schichten werden in dem Isolationsfilm gebildet; Kupfer wird in den Gräben eingebettet; und außerhalb der Gräben befindliches Kupfer wird entfernt. Auf diese Weise wird das zweite Substrat 20 gebildet (5G).
  • Dagegen wird das dritte Substrat 30, in dem die zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B, die Logikschaltung 32 und die Verdrahtungsschicht 62 gebildet sind, getrennt gebildet (5H). Anschließend wird das zweite Substrat 20 in einer solchen Weise an das dritte Substrat 30 gebondet, dass die Vorderfläche des Halbleitersubstrats 21 der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 31 gegenüberliegt (51). Die Kontaktelektroden 58 des zweiten Substrats 20 enthalten Kupfer, und die Kontaktelektroden 64 des dritten Substrats 30 enthalten ebenfalls Kupfer. Die Kontaktelektroden 58 des zweiten Substrats 20 und die Kontaktelektroden 64 des dritten Substrats 30 werden durch ein Kupfer-Kupfer-Bonding-Verfahren zusammengebondet, um das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 elektrisch miteinander zu koppeln. Als Nächstes werden die Farbfilter 40 und die Lichtempfangslinsen 50 auf der Rückflächenseite des ersten Substrats 10 gebildet. Auf diese Weise wird die Bildgebungsvorrichtung 1 hergestellt.
  • Funktion
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 tritt Licht, zum Beispiel Licht mit einer Wellenlänge in einem sichtbaren Bereich, von der Rückflächenseite des ersten Substrats 10 in die Photodiode PD ein, und danach werden Paare von Löchern und Elektronen in der Photodiode PD erzeugt (eine photoelektrische Umwandlung wird durchgeführt). Der Transfertransistor TX wird in den EIN-Zustand versetzt, wodurch veranlasst wird, dass eine in der Photodiode PD angesammelte Signalladung zu der Schwebediffusion FD übertragen wird. Die in der Schwebediffusion FD angesammelte Signalladung wird durch den Verstärkungstransistor AMP in ein Spannungssignal umgewandelt, und das Spannungssignal wird durch den in der Ausleseschaltung 22 enthaltenen A/D-Wandler einer A/D-Umwandlung unterzogen und von der Horizontalansteuerungsschaltung 35 ausgegeben. Funktionsweisen und Effekte der Bildgebungsvorrichtung 1
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Sensorpixel 12 in dem ersten Substrat 10 angeordnet, und die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die den ersten Analogtransistor enthält und in der Ausleseschaltung 22 enthalten ist, ist in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Der erste Analogtransistor enthält den Verstärkungstransistor AMP. Die Sensorpixel 12 und der Analogtransistor, wie z. B. der in der Ausleseschaltung enthaltene Verstärkungstransistor, sind in unterschiedlichen Substraten angeordnet, wodurch es möglich ist, eine belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern. Solche Funktionsweisen und Effekte werden nachstehend unter Verwendung eines Vergleichsbeispiels beschrieben.
  • PTL 1 offenbart eine Bildgebungsvorrichtung, die A/D-Wandler aufweist, von denen einer für jedes der Pixel bereitgestellt wird. Hierin wird die Bildgebungsvorrichtung durch eine Konfiguration erzielt, in der ein Halbleitersubstrat eine Ausleseschaltung aufweist, die eine Photodiode, einen Verstärkungstransistor und eine beliebige andere Komponente und einen Teil einer in dem A/D-Wandler enthaltenen Vergleichsschaltung enthält. In einer solchen Bildgebungsvorrichtung ist es wünschenswert, Rauschen der Ausleseschaltung, die den Verstärkungstransistor und andere Komponenten enthält, und der in dem A/D-Wandler enthaltenen Vergleichsschaltung zu reduzieren. Auf diese Weise ist es möglich, solches Rauschen durch Vergrößern der belegten Fläche des in der Vergleichsschaltung enthaltenen Analogtransistors und einer beliebigen anderen Komponente, insbesondere des Verstärkungstransistors, zu reduzieren; aber das Vergrößern der belegten Fläche des Verstärkungstransistors macht es schwierig, eine belegte Fläche der in dem gleichen Substrat vorgesehenen Photodiode zu sichern, und macht es schwierig, Pixel zu miniaturisieren und die Anzahl von Pixeln zu erhöhen.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Sensorpixel 12 in dem ersten Substrat 10 angeordnet, und der Analogtransistor, wie z. B. der in der Ausleseschaltung enthaltene Verstärkungstransistor, ist in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Dies ermöglicht es, die belegte Fläche des Analogtransistors, wie z. B. des Verstärkungstransistors, zu vergrößern, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern. Das Vergrößern der belegten Fläche des Analogtransistors, insbesondere des Verstärkungstransistors, macht es möglich, Rauschen zu reduzieren.
  • Darüber hinaus dient der mit der Schwebediffusion FD gekoppelte Verstärkungstransistor AMP in der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch als ein Teil der Differenzeingangsschaltung der in dem A/D-Wandler enthaltenen Vergleichsschaltung. Dies macht es möglich, die Anzahl von Transistoren zu verringern und die belegte Fläche des Verstärkungstransistors zu vergrößern, wodurch Rauschen reduziert wird.
  • Außerdem ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein A/D-Wandler für jeden der Sensorpixel als Signalverarbeitungsschaltung vorgesehen. Dies ermöglicht es, ein durch A/D-Umwandlung erzeugtes digitales Pixelsignal von jedem der Pixel zu lesen, wodurch es möglich ist, eine höhere Bildfrequenz und Bildgebungseigenschaften ohne Zeitverzerrung in einem Frame zu erzielen.
  • Wie oben beschrieben, sind in der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Sensorpixel 12 im ersten Substrat 10 angeordnet, und der Analogtransistor ist im zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern.
  • (Modifikationsbeispiele)
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung von Modifikationsbeispielen der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform gegeben. Es sei darauf hingewiesen, dass in den folgenden Modifikationsbeispielen gemeinsame Komponenten mit denen in der vorangehenden Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
  • Modifikationsbeispiel A
  • In der vorangehenden Ausführungsform ist keine Silizidschicht in dem Analogtransistor, der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten ist, vorhanden; eine Silizidschicht kann jedoch vorgesehen sein. Die Silizidschicht ist ein Metallsilizid (im Folgenden auch als „Silizid“ bezeichnet), wie z. B. Kobaltsilizid (CoSi2) und Nickelsilizid (NiSi), hergestellt unter Verwendung eines selbstausrichtenden Silizid-(Salizid)-Prozesses.
  • 6 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Vertikalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung 1A als Modifikationsbeispiel A dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1A ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform. In der Bildgebungsvorrichtung 1A sind Silizidschichten G1A, G2A und G3A, die CoSi2, NiSi oder ein beliebiges anderes Material enthalten, jeweils auf einer Vorderfläche der Gate-Elektrode G1 des Verstärkungstransistors AMP, einer Vorderfläche der Gate-Elektrode G2 des Referenzsignal-Eingangstransistors REF und einer Vorderfläche der Gate-Elektrode G3 des Stromquellentransistors Vb vorgesehen. Der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor REF und der Stromquellentransistor Vb sind in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten. In der Bildgebungsvorrichtung 1A sind verkieselte Source-Drain-Bereiche SD1A, SD2A und SD3A anstelle der Source-Drain-Bereiche SD1, SD2 und SD3 vorgesehen. Die Silizidschichten G1A, G2A und G3A und die verkieselten Source-Drain-Bereiche SD1A, SD2A und SD3A werden durch den Salizidprozess gebildet. Seitenwände SW1, SW2 und SW3 sind auf beiden Seiten der Gate-Elektroden G1, G2 und G3 vorgesehen. Die Seitenwände SW1, SW2 und SW3 dienen als Silizidblöcke, die einen Abschnitt schützen, der bei dem Salizidprozess nicht verkieselt werden soll. Die Bildgebungsvorrichtung 1A hat eine ähnliche Konfiguration wie die in der vorangehenden Ausführungsform, mit Ausnahme der oben beschriebenen Konfiguration.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1A sind die Silizidschichten G1A, G2A und G3A jeweils auf den Vorderflächen der Gate-Elektroden G1, G2 und G3 vorgesehen, und die verkieselten Source-Drain-Bereiche SD1A, SD2A und SD3A sind anstelle der Source-Drain-Bereiche SD1, SD2 und SD3 vorgesehen. Da das Silizid einen geringen Widerstand hat, ist es möglich, einen parasitären Widerstand des Transistors erheblich zu reduzieren, wodurch Rauschen durch eine Verbesserung der Gegeninduktivität Gm reduziert wird.
  • Im Allgemeinen bewirkt eine Verkieselung eines Transistors eines Substrats, das Sensorpixel enthält, eine Zunahme des Leckstroms, wie z. B. eines Dunkelstroms in einem Pixelabschnitt, eine Verschlechterung der Bildqualität, wie z. B. eine Erhöhung des Hellpunktes, oder einen Ertragsrückgang. In der Bildgebungsvorrichtung 1A wird der Transistor, der in einem Substrat (dem zweiten Substrat 20) enthalten ist, das von dem ersten Substrat 10, das die Sensorpixel 12 enthält, verschieden ist, verkieselt, wodurch es möglich ist, den Widerstand des Transistors zu verringern, ohne ein Problem, wie z. B. einen Ertragsrückgang aufgrund von Dunkelstromeigenschaften und eine Erhöhung von Hellpunkten, zu verursachen. Dies macht es möglich, den parasitären Widerstand des Transistors zu verringern, wodurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit verbessert und Rauschen reduziert wird.
  • Es wird eine Beschreibung eines Verfahrens der Herstellung der in 6 dargestellten Bildgebungsvorrichtung 1A gegeben. Die 7A bis 7C stellen jeweils einen Herstellungsprozess der Bildgebungsvorrichtung 1A dar. Die 7A bis 7C stellen keinen Abschnitt von einem Mittelpunkt der Photodiode PD bis zu der Lichtempfangslinse 50 dar.
  • Zunächst werden Prozesse bis zum Prozess des Stapelns des Halbleitersubstrats 21 auf dem ersten Substrat 10 und Bilden der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A, die den Verstärkungstransistor AMP, den Referenzsignal-Eingangstransistor REF, den Stromquellentransistor Vb und andere Komponenten enthält, ähnlich den Prozessen bis zu dem Prozess in 5E in der vorangehenden Ausführungsform durchgeführt.
  • Als Nächstes wird Siliziumoxid, zum Beispiel durch ein CVD-Verfahren, gebildet, um den Verstärkungstransistor AMP, den Referenzsignal-Eingangstransistor REF und den Stromquellentransistor Vb vollständig abzudecken, und das Siliziumoxid wird zurückgeätzt, um die Seitenwände SW1, SW2 und SW3 auf beiden Seiten der Gate-Elektroden G1, G2 und G3 zu bilden. Anschließend wird ein Metallfilm, der Kobalt, Nickel oder ein beliebiges anderes Metall enthält, vollständig gebildet, zum Beispiel durch ein Sputteringverfahren in einem Zustand, in dem die Vorderflächen der Gate-Elektroden G1, G2 und G3 und die Source-Drain-Bereiche SD1, SD2 und SD3 exponiert sind. Der Metallfilm wird in Kontakt mit Silizium auf den Vorderflächen der Gate-Elektroden G1, G2 und G3 und der Source-Drain-Bereiche SD1, SD2 und SD3 gebildet. Als Nächstes wird ein Deckfilm in einer Oberschicht des Metallfilms gebildet, und Wärmebehandlung wird durchgeführt. Abschnitte, in denen Metall und Silizium miteinander in Kontakt sind, werden legiert (metallverkieselt), um die Silizidschichten G1A, G2A und G3A und die verkieselten Source-Drain-Bereiche SD1A, SD2A und SD3A zu bilden. In einem Verkieselungsprozess werden die Gate-Elektroden G1, G2 und G3 und die Source-Drain-Bereiche SD1, SD2 und SD3 möglicherweise nur teilweise verkieselt, oder die Gate-Elektroden G1, G2 und G3 und die Source-Drain-Bereiche SD1, SD2 und SD3 werden möglicherweise vollständig verkieselt. Anschließend werden die Deckschicht und ein nicht umgesetzter Metallfilm durch einen Reinigungsprozess entfernt, und das Silizid bleibt zurück (7A).
  • Es ist möglich, die folgenden Prozesse ähnlich den Prozessen in der vorangehenden Ausführungsform durchzuführen. Mit anderen Worten, die Isolationsschicht 52 wird auf dem Halbleitersubstrat 21 gebildet; die Durchgangslöcher 51A und 51B werden gebildet; und die Durchgangsverdrahtungsleitung 54 und der Kopplungsabschnitt 59 werden gebildet. Als Nächstes wird die Kopplungsverdrahtungsleitung 55 gebildet ( 7B) .
  • Als Nächstes wird die Verdrahtungsschicht 56 durch Formation eines Isolationsfilms und Formation einer elektrisch leitfähigen Schicht nach einem Damaszenerverfahren (7C) gebildet. Anschließend wird das zweite Substrat 20 auf das dritte Substrat 30 gebondet, und die Farbfilter 40 und die Lichtempfangslinsen 50 werden auf der Rückflächenseite des ersten Substrats 10 gebildet. Auf diese Weise wird die Bildgebungsvorrichtung 1A hergestellt.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1A macht eine Verkieselung des in dem zweiten Substrat 20 vorgesehenen Transistors zusätzlich zu den Effekten der vorangehenden Ausführungsform es möglich, den Widerstand des Transistors zu verringern und Rauschen zu reduzieren.
  • Modifikationsbeispiel B
  • In der vorangehenden Ausführungsform enthält der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor nur NMOS-Transistoren, wie z. B. den Verstärkungstransistor AMP, den Referenzsignal-Eingangstransistor REF und den Stromquellentransistor Vb; der Analogtransistor ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann einen PMOS-Transistor enthalten.
  • 8 stellt ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung einer Bildgebungsvorrichtung 1B als Modifikationsbeispiel B dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1B ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform. In der Bildgebungsvorrichtung 1B enthält die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A den Verstärkungstransistor AMP, den Referenzsignal-Eingangstransistor REF, den Stromquellentransistor Vb, den Transistor PTR1 und den Transistor PTR2. Der Transistor PTR1 und der Transistor PTR2 enthält jeweils einen PMOS-Transistor. In der Bildgebungsvorrichtung 1B ist keine zweite Signalverarbeitungsschaltung 22B vorhanden, und die Ausleseschaltung 22 enthält nur die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A. Die Ausleseschaltung 22 entspricht einer in dem A/D-Wandler enthaltenen Differenzeingangsschaltung. Die Ausleseschaltung 22 gibt das Pixelsignal an die Signalausleseleitung 24A oder die Signalverarbeitungsschaltung 34 oder eine beliebige andere Komponente in einer Stufe nach der Signalausleseleitung 24A aus.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1B sind als erste Signalverarbeitungsschaltung 22A nicht nur MNOS-Transistoren, wie z. B. der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor REF und der Stromquellentransistor Vb, sondern auch PMOS-Transistoren, wie z. B. der Transistor PTR1 und der Transistor PTR2, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Die Logikschaltung 32, die Signalverarbeitungsschaltung 34, wie z. B. der A/D-Wandler (außer einem der Differenzeingangsschaltung entsprechenden Abschnitt), und eine beliebige andere Komponente sind in dem dritten Substrat 30 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1B ist der Analogtransistor, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern.
  • Modifikationsbeispiel C
  • In der vorangehenden Ausführungsform ist jeweils eine der ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen; aber eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A kann zwischen zwei oder mehr, zum Beispiel vier der Sensorpixel 12 geteilt werden. Hierin bedeutet „Teilen“ das Eingeben der Ausgaben von vier Sensorpixeln 12 in eine gemeinsame der ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A.
  • 9 stellt ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung einer Bildgebungsvorrichtung 1C als Modifikationsbeispiel C dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1C ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform. In 9 sind die Schwebediffusionen FD der vier Sensorpixel 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4 mit einem Verstärkungstransistor AMP gekoppelt. Die Eingabe in den Verstärkungstransistor AMP wird durch die Transfertransistoren TX, die in den jeweiligen Sensorpixeln 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4 enthalten sind, umgeschaltet. Es wird ein Mechanismus übernommen, der einen Übertragungszeitpunkt jedes der Sensorpixel 12 steuert und A/D-Umwandlung durchführt. In der Bildgebungsvorrichtung 1C wird ein A/D-Wandler zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1C sind die Sensorpixel 12 in dem ersten Substrat 10 angeordnet; die MNOS-Transistoren, wie z. B. der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor REF und der Stromquellentransistor Vb, die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten sind, sind in dem zweiten Substrat 20 angeordnet; und die PMOS-Transistoren, wie z. B. der Transistor PTR1 und der Transistor PTR2, die in der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 22B enthalten sind, sind in dem dritten Substrat 30 angeordnet. Die Logikschaltung 32 und die Signalverarbeitungsschaltung 34, wie z. B. der A/D-Wandler (außer einem der Differenzeingangsschaltung entsprechenden Abschnitt), sind ferner in dem dritten Substrat 30 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1C ist der Analogtransistor, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern. Die Anzahl von Sensorpixeln 12, zwischen denen der A/D-Wandler (die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A) geteilt wird, ist nicht speziell eingeschränkt und ist in Übereinstimmung mit einem Kompromiss mit der Geschwindigkeit der A/D-Umwandlung wählbar.
  • Modifikationsbeispiel D
  • In der Schaltungskonfiguration, die von derjenigen der Bildgebungsvorrichtung 1C verschieden ist, kann die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A zwischen zwei oder mehr, zum Beispiel vier der Sensorpixel 12, geteilt werden.
  • 10 stellt ein Beispiel eines Sensorpixels und einer Ausleseschaltung einer Bildgebungsvorrichtung 1D als Modifikationsbeispiel D dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1D ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform. In 10 sind die Schwebediffusionen FD der vier Sensorpixel 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4 jeweils mit vier Verstärkungstransistoren AMP1, AMP2, AMP3 und AMP4 gekoppelt. Die vier Verstärkungstransistoren AMP1, AMP2, AMP3 und AMP4 sind jeweils mit den Auswähltransistoren SEL1, SEL2, SEL3 und SEL4 gekoppelt. Die Signalladung wird von der Schwebediffusion FD des Sensorpixels 12, ausgewählt durch die Auswähltransistoren SEL1, SEL2, SEL3 und SEL4 gelesen, und die Signalladung wird in ein Spannungssignal umgewandelt. Danach wird das Spannungssignal an die Signalausleseleitung 24A oder die Signalverarbeitungsschaltung 34 oder eine beliebige andere Komponente in einer Stufe nach der Signalausleseleitung 24A ausgegeben.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1D sind die Sensorpixel 12 in dem ersten Substrat 10 angeordnet. Die NMOS-Transistoren, wie z. B. der Verstärkungstransistor AMP, der Referenzsignal-Eingangstransistor REF, der Stromquellentransistor Vb und die Auswähltransistoren SEL1, SEL2, SEL3 und SEL4, die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten sind, sind in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Die PMOS-Transistoren, wie z. B. der Transistor PTR1 und der Transistor PTR2, die in der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 22B enthalten sind, sind in dem dritten Substrat 30 angeordnet. Die Logikschaltung 32, die Signalverarbeitungsschaltung 34, wie z. B. der A/D-Wandler (außer einem der Differenzeingangsschaltung entsprechenden Abschnitt), und eine beliebige andere Komponente sind in dem dritten Substrat 30 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1D ist der Analogtransistor, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern. Die Anzahl von Sensorpixeln 12, zwischen denen der A/D-Wandler (die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A) geteilt wird, ist nicht speziell eingeschränkt und ist in Übereinstimmung mit einem Kompromiss mit der Geschwindigkeit der A/D-Umwandlung wählbar.
  • Modifikationsbeispiel E
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 ist jeweils ein A/D-Wandler für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen; aber ein A/D-Wandler ist für jede der Spalten der Sensorpixel 12 in dem Pixelbereich 13 vorgesehen. Eine Bildgebungsvorrichtung, die A/D-Wandler enthält, von denen jeweils einer für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen ist, wird als „Bildgebungsvorrichtung eines Pixel-ADC-Typs“ bezeichnet. Darüber hinaus wird eine Bildgebungsvorrichtung, die A/D-Wandler enthält, von denen jeweils einer für jede der Spalten der Sensorpixel 12 vorgesehen ist, wird als „Bildgebungsvorrichtung eines Spalten-ADC-Typs“ bezeichnet. In der Bildgebungsvorrichtung des Spalten-ADC-Typs kann die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A den mit der Schwebediffusion FD gekoppelten Verstärkungstransistor AMP und einen Lasttransistor der vertikalen Signalleitung 24 enthalten.
  • 11A stellt ein Beispiel des Sensorpixels 12 und der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A, die in der Ausleseschaltung 22 der Bildgebungsvorrichtung 1E enthalten ist, als Modifikationsbeispiel E dar. Wie in 11A dargestellt, enthält das Sensorpixel 12 die Photodiode PD, den Transfertransistor TX und die Schwebediffusion FD. Das Sensorpixel 12 ist in dem ersten Substrat 10 angeordnet. Der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST und der Auswähltransistor SEL sind mit der Schwebediffusion FD gekoppelt, die Signalladung der Schwebediffusion FD wird in ein Spannungssignal umgewandelt, und das Spannungssignal wird an die vertikale Signalleitung 24 ausgegeben. Der Lasttransistor ist für die vertikale Signalleitung 24 vorgesehen. Der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST, der Auswähltransistor SEL und der oben beschriebene Lasttransistor sind in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten und in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • 11B stellt ein Beispiel der Signalverarbeitungsschaltung 34 dar, die mit einer auf die vertikale Signalleitung 24 folgenden Stufe gekoppelt ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 enthält einen A/D-Wandler. Der A/D-Wandler enthält eine Differenzeingangsschaltung. 11B entspricht der Differenzeingangsschaltung. Eine Schaltung 34E, die einen NMOS-Transistor enthält, der in 11B mit einer gestrichelten Linie eingekreist ist, ist wie bei der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Die Logikschaltung 32, der in der Signalverarbeitungsschaltung 34 enthaltene Analogtransistor, wie z. B. der A/D-Wandler (außer der Schaltung 34E), eine Speichereinheit und eine beliebige andere Komponente sind in dem dritten Substrat 30 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1E ist der Analogtransistor, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern.
  • Ein durch Vergrößern der Gate-Weite erzielter Rauschunterdrückungseffekt wurde durch Simulation unter Verwendung einer Bildgebungsvorrichtung bestimmt, die eine in den 11A und 11B dargestellte Schaltungskonfiguration und eine nicht vergrößerte Gate-Weite aufweist, d. h. eine einmalige Gate-Weite des Verstärkungstransistors AMP, und einer Bildgebungsvorrichtung, welche die in den 11A und 11B dargestellte Schaltungskonfiguration und eine vergrößerte Gate-Weite aufweist, d. h. eine 1,5-fache Gate-Weite des Verstärkungstransistors AMP. Während Zufallsrauschen (RN) nach der CDS-Verarbeitung in der Bildgebungsvorrichtung mit der nicht vergrößerten Gate-Weite des Verstärkungstransistors AMP 51,6 pVrsm betrug, war RN 48,1 pVrms in einem Fall, in dem die Gate-Weite des Verstärkungstransistors AMP um das 1,5-fache vergrößert wurde. Das RN nach der CDS-Verarbeitung konnte um 6,8 % reduziert werden. Als Bedingungen der Simulation betrug eine Grenzfrequenz einer auf den Verstärkungstransistor AMP folgenden Schaltung 2,0 MHz, und eine CDS-Periode betrug 1,9 µS.
  • Modifikationsbeispiel F
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1F als Modifikationsbeispiel F ist vom Spalten-ADC-Typ. In der Bildgebungsvorrichtung 1E enthält die Differenzeingangsschaltung den NMOS-Transistor, der als Eingabeeinheit dient; aber ein PMOS-Transistor kann als Eingabeeinheit dienen.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1F sind die Sensorpixel 12, wie bei der Bildgebungsvorrichtung 1E, in dem ersten Substrat 10 angeordnet. Die Bildgebungsvorrichtung 1F enthält die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A ähnlich derjenigen in 11A. Der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST, der Auswähltransistor SEL und der Lasttransistor, die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten sind, sind in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • 12 stellt ein Beispiel der Signalverarbeitungsschaltung 34 dar, die mit der auf die vertikale Signalleitung 24 folgenden Stufe gekoppelt ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 enthält einen A/D-Wandler. Der A/D-Wandler enthält eine Differenzeingangsschaltung. Die Differenzeingangsschaltung der Bildgebungsvorrichtung 1F ist vom PMOS-Transistor-Eingangstyp. Eine Schaltung 34F, die den NMOS-Transistor und den PMOS-Transistor enthält, der in 12 mit einer gestrichelten Linie eingekreist ist, ist wie bei der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Die Logikschaltung 32, der in der Signalverarbeitungsschaltung 34 enthaltene Analogtransistor, wie z. B. der A/D-Wandler (außer der Schaltung 34E), eine Speichereinheit und eine beliebige andere Komponente sind in dem dritten Substrat 30 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1F ist der Analogtransistor, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern. Darüber hinaus gestattet die Anordnung des Analogtransistors in dem zweiten Substrat 20 eine Konfiguration, bei welcher der Analogtransistor nicht in dem dritten Substrat 30 vorgesehen ist. Im Allgemeinen benötigt der Analogtransistor eine feinere Kennlinieneinstellung als ein Logiktransistor. Nicht einschränkende Beispiele der Kennlinieneinstellung schließen die Einstellung einer Schwellenspannung auf eine niedrigere Spannung als die eines Transistors einer Logikschaltung ein. Die Konfiguration, bei welcher der Analogtransistor nicht in dem dritten Substrat 30 vorgesehen ist, ermöglicht es, das dritte Substrat 30 bei niedrigen Kosten in einem kurzen Prozess herzustellen.
  • Modifikationsbeispiel G
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1G als Modifikationsbeispiel G ist vom Spalten-ADC-Typ. Der für jede der Spalten vorgesehene A/D-Wandler kann von einem Sukzessiv-Approximationsregister (SAR)-Typ sein.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1G sind die Sensorpixel 12, wie bei der Bildgebungsvorrichtung 1E, in dem ersten Substrat 10 angeordnet. Die Bildgebungsvorrichtung 1G enthält die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A ähnlich derjenigen in 11A. Der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST, der Auswähltransistor SEL und der Lasttransistor, die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten sind, sind in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • 13 stellt ein Beispiel der Signalverarbeitungsschaltung 34 dar, die mit der auf die vertikale Signalleitung 24 folgenden Stufe gekoppelt ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 enthält einen A/D-Wandler des SAR-Typs. Der A/D-Wandler enthält eine Differenzeingangsschaltung. Die Differenzeingangsschaltung der Bildgebungsvorrichtung 1G ist vom PMOS-Eingangstyp. Ein Spannungs-Digital-Analog-Wandler (VDAC) ist mit einem Referenzsignal-Eingangstransistor gekoppelt. Eine Schaltung 34G, die den NMOS-Transistor und den PMOS-Transistor enthält, der in 13 mit einer gestrichelten Linie eingekreist ist, ist wie bei der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. In der Bildgebungsvorrichtung 1G entspricht die Schaltung 34G einer Differenzeingangsschaltung des PMOS-Eingangstyps. Eine Strommess-Eingangseinheit und eine Low-Dropout (LDO)-Schaltung einer Abtast-Halte-Schaltung sind ferner in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Auf diese Weise ist der Analogtransistor, der in einem Teil der Differenzeingangsschaltung enthalten ist, die in dem A/D-Wandler enthalten ist, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Die Logikschaltung 32, ein Digital-AnalogWandler (DAC), der Analogtransistor (außer der Strommess-Eingangseinheit, der LDO-Schaltung und einer beliebigen anderen Komponente der Abtast-Halte-Schaltung), wie z. B. der A/D-Wandler (außer der Schaltung 34G), der in der Signalverarbeitungsschaltung 34 enthalten ist, eine Speichereinheit und eine beliebige andere Komponente sind in dem dritten Substrat 30 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1G ist der Analogtransistor, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern. Darüber hinaus gestattet die Anordnung des Analogtransistors in dem zweiten Substrat 20 eine Konfiguration, bei welcher der Analogtransistor nicht in dem dritten Substrat 30 vorgesehen ist. Dies macht es möglich, das dritte Substrat 30 bei niedrigen Kosten in einem kurzen Prozess herzustellen.
  • Modifikationsbeispiel H
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1H als Modifikationsbeispiel H ist vom Spalten-ADC-Typ. Der für jede der Spalten vorgesehene A/D-Wandler kann einen A/D-Wandler mit einem ΔΣ-Kern aufweisen. In dem A/D-Wandler mit dem ΔΣ-Kern wird zum Beispiel ein Strom zu einer Spaltenstromquelle für Spaltenauslesung von einem Pixel an einem Rückkopplungsziel eines Integrators und eines Quantisierers moduliert. Ein ΔΣ-Modulator ist in die Spalte integriert, wodurch es möglich ist, eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erzielen.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1H sind die Sensorpixel 12, wie bei der Bildgebungsvorrichtung 1E, in dem ersten Substrat 10 angeordnet. Die Bildgebungsvorrichtung 1H enthält die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A ähnlich derjenigen in 11A. Der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST, der Auswähltransistor SEL und der Lasttransistor, die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten sind, sind in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • 14 stellt ein Beispiel der Signalverarbeitungsschaltung 34 dar, die mit der auf die vertikale Signalleitung 24 folgenden Stufe gekoppelt ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 enthält den A/D-Wandler mit dem ΔΣ-Kern. Der A/D-Wandler enthält den ΔΣ-Kern und umfasst, in einer dem ΔΣ-Kern vorausgehenden Stufe, einen Eingangsstromregler 34H, der eine Abtast-Halte-Schaltung S&H, eine LDO-Schaltung und eine Spannung-Strom-Schaltung (V2I) enthält. Der Eingangsstromregler 34H ist in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wie bei der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A. Auf diese Weise ist der in einem Abschnitt des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Die Logikschaltung 32, ein DAC, der Analogtransistor (außer dem Eingangsstromregler 34H), der in der Signalverarbeitungsschaltung 34 enthalten ist, eine Speichereinheit und eine beliebige andere Komponente sind in dem dritten Substrat 30 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1H ist der Analogtransistor, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern. Darüber hinaus gestattet die Anordnung des Analogtransistors in dem zweiten Substrat 20 eine Konfiguration, bei welcher der Analogtransistor nicht in dem dritten Substrat 30 vorgesehen ist. Dies macht es möglich, das dritte Substrat 30 bei niedrigen Kosten in einem kurzen Prozess herzustellen.
  • Modifikationsbeispiel I
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1I als Modifikationsbeispiel I ist vom Spalten-ADC-Typ. In den Bildgebungsvorrichtungen 1E bis 1H ist eine Mischung aus Hochspannungstransistoren und Niederspannungstransistoren der Analogtransistoren in dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 angeordnet; aber die Hochspannungstransistoren und die Niederspannungstransistoren können getrennt werden, um in dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 angeordnet zu werden.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1I sind die Sensorpixel 12, wie bei der Bildgebungsvorrichtung 1E, in dem ersten Substrat 10 angeordnet. Die Bildgebungsvorrichtung 1I enthält die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A ähnlich derjenigen in 11A. Der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST, der Auswähltransistor SEL und der Lasttransistor, die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthalten sind, sind in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • 15 stellt ein Beispiel der Signalverarbeitungsschaltung 34 dar, die mit der auf die vertikale Signalleitung 24 folgenden Stufe gekoppelt ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 enthält einen A/D-Wandler. Der A/D-Wandler enthält eine Differenzeingangsschaltung. Die Differenzeingangsschaltung der Bildgebungsvorrichtung 1I ist vom NMOS-Eingangstyp. Eine Rampenwellenform wird in den Referenzsignal-Eingangstransistor eingegeben. Eine Schaltung 34I, die den NMOS-Transistor und den PMOS-Transistor enthält, der in 15 mit einer gestrichelten Linie eingekreist ist, ist wie bei der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Auf diese Weise ist der Analogtransistor, der in einem Teil der Differenzeingangsschaltung enthalten ist, die in dem A/D-Wandler enthalten ist, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. In der Bildgebungsvorrichtung 1I entspricht die Schaltung 341 der Differenzeingangsschaltung. Ferner ist ein weiterer Hochspannungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Dagegen sind eine Schaltung, die nur einen Niederspannungstransistor enthält, wie z. B. die Logikschaltung 32, die Speichereinheit und eine beliebige andere Komponente in dem dritten Substrat 30 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1I ist der Analogtransistor, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, in dem zweiten Substrat 20 angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, den Hochspannungstransistor in dem dritten Substrat anzuordnen, wodurch es möglich ist, einen kürzeren Prozess und niedrigere Kosten zu erzielen.
  • Modifikationsbeispiel J
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1J als Modifikationsbeispiel J ist vom Spalten-ADC-Typ. Die 16 und 17 stellen jeweils ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung 1J dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1J ist ein Modifikationsbeispiel der Konfiguration, in der eine erste Signalverarbeitungsschaltung zwischen vier Pixeln in einer beliebigen der Bildgebungsvorrichtungen 1E bis 1I geteilt wird. Ein oberes Diagramm in jeder der 16 und 17 stellt ein Beispiel eines Querschnitts dar, der einer Querschnittskonfiguration entlang eines Querschnitts Sec1 in 4 entspricht, und ein unteres Diagramm in jeder der 16 und 17 stellt ein Beispiel eines Querschnitts dar, der einer Querschnittskonfiguration entlang einem Querschnitt Sec2 in 4 entspricht. 16 veranschaulicht eine Konfiguration, in der zwei Gruppen von 2 x 2, das heißt vier Sensorpixel 12, nebeneinander entlang einer zweiten Richtung H angeordnet sind, und 17 veranschaulicht eine Konfiguration, in der vier Gruppen von 2 x 2, das heißt vier Sensorpixel 12, nebeneinander entlang einer ersten Richtung V und der zweiten Richtung H angeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass in den oberen Querschnittsdiagrammen in den 16 und 17 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Oberflächenkonfiguration des Halbleitersubstrats 11 darstellt, auf ein Diagramm überlagert ist, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration entlang dem Querschnitt Sec1 in 4 darstellt, wobei die Isolationsschicht 46 nicht dargestellt ist. Darüber hinaus ist in den unteren Querschnittsdiagrammen in den 16 und 17 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Oberflächenkonfiguration des Halbleitersubstrats 21 darstellt, auf ein Diagramm überlagert, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration entlang dem Querschnitt Sec2 in 4 darstellt. Es sei darauf hingewiesen, dass in der Bildgebungsvorrichtung 1J die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL enthält. In der Bildgebungsvorrichtung 1J ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. In Bezug auf den A/D-Wandler, der mit einer Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • Wie in 16 dargestellt, sind eine Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, eine Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 48 und eine Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 nebeneinander in einer bandartigen Weise entlang der ersten Richtung V (in einer Aufwärts/Abwärts-Richtung in 16) in einer Ebene des ersten Substrats 10 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass 16 einen Fall veranschaulicht, in dem die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 nebeneinander in zwei Spalten entlang der ersten Richtung V sind. Darüber hinaus, wie in 17 dargestellt, sind die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 nebeneinander in einer bandartigen Weise entlang der zweiten Richtung H (einer Rechts/Links-Richtung in 17) in der Ebene des ersten Substrats 10 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass 17 ein Beispiel darstellt, in dem die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 nebeneinander in zwei Spalten entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind. Die erste Richtung V verläuft parallel zu einer Anordnungsrichtung (zum Beispiel einer Spaltenrichtung) von zwei Anordnungsrichtungen (zum Beispiel eine Reihenrichtung und die Spaltenrichtung) der Vielzahl von Sensorpixeln 12, die in einer Matrix angeordnet sind. In vier Sensorpixeln 12, zwischen denen die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A geteilt wird, sind vier Schwebediffusionen FD nahe beieinander angeordnet, wobei zum Beispiel der Elementtrenner 43 dazwischen eingefügt ist. In den vier Sensorpixeln, zwischen denen die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A geteilt wird, sind vier Transfer-Gate-Elektroden TG angeordnet, um zum Beispiel die vier Schwebediffusionen FD zu umgeben und eine Ringform zu bilden.
  • Die Isolationsschicht 53 enthält eine Vielzahl von Blöcken, die sich entlang der ersten Richtung V erstrecken. Das Halbleitersubstrat 21 enthält eine Vielzahl von inselförmigen Blöcken 21A, die sich entlang der ersten Richtung V erstrecken und nebeneinander entlang der zweiten Richtung H orthogonal zu der ersten Richtung V, mit der dazwischen eingefügten Isolationsschicht 53, angeordnet sind. Jeder der Blöcke 21A enthält zum Beispiel eine Vielzahl von Gruppen des Rücksetztransistors RST, des Verstärkungstransistors AMP und des Auswähltransistors SEL. Eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, enthält den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP und den Auswähltransistor SEL, die zum Beispiel in einem den vier Sensorpixeln 12 gegenüberliegenden Bereich angeordnet sind. Eine Ausleseschaltung 22, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, enthält zum Beispiel den Verstärkungstransistor in dem Block 21A links von der Isolationsschicht 53, und den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL in dem Block 21A rechts von der Isolationsschicht 53.
  • Die 18, 19, 20 und 21 stellen jeweils ein Beispiel eines Verdrahtungschemas in einer horizontalen Ebene der Bildgebungsvorrichtung 1J als Modifikationsbeispiel J dar. Die 18 bis 21 stellen jeweils ein Beispiel dar, in dem eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, in einem den vier Sensorpixeln 12 gegenüberliegenden Bereich vorgesehen ist. Verdrahtungsleitungen, die in den 18 bis 21 dargestellt sind, sind zum Beispiel in voneinander verschiedenen Schichten in der Verdrahtungsschicht 56 vorgesehen.
  • Vier einander benachbarte Durchgangsverdrahtungsleitungen 54 sind zum Beispiel elektrisch mit der Kopplungsverdrahtungsleitung 55 gekoppelt, wie in 18 dargestellt. Die einander benachbarten vier Durchgangsverdrahtungsleitungen 54 sind ferner mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP, der in dem Block 21A links von der Isolationsschicht 53 enthalten ist, und einem Gate des Rücksetztransistors RST, der in dem Block 21A rechts von der Isolationsschicht 53 enthalten ist, zum Beispiel durch die Kopplungsverdrahtungsleitung 55 und die Kopplungsabschnitte 59 elektrisch gekoppelt, wie in 18 dargestellt.
  • Die Stromquellenleitung VDD ist an einer Position angeordnet, die jeder der ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A, die zum Beispiel nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, gegenüberliegt, wie in 19 dargestellt. Die Stromquellenleitung VDD ist mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP und dem Drain des Rücksetztransistors RST in jeder der ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A, die nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, zum Beispiel durch die Kopplungsabschnitte 59 elektrisch gekoppelt, wie in 19 dargestellt. Zwei Pixelansteuerleitungen 23 sind jeweils an einer Position angeordnet, die den Ausleseschaltungen 22, die zum Beispiel nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, gegenüberliegt, wie in 19 dargestellt. Eine (eine zweite Steuerleitung) der beiden Pixelansteuerleitungen 23 ist zum Beispiel eine Verdrahtungsleitung RSTG, die mit dem Gate des Rücksetztransistors RST jeder der Ausleseschaltungen 22, die nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, elektrisch gekoppelt ist, wie in 19 dargestellt. Die andere (eine dritte Steuerleitung) ist zum Beispiel eine Verdrahtungsleitung SELG, die mit einem Gate des Auswähltransistors SEL jeder der Ausleseschaltungen 22, die nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, elektrisch gekoppelt ist, wie in 19 dargestellt. In jeder der ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A sind eine Quelle des Verstärkungstransistors AMP und ein Drain des Auswähltransistors SEL miteinander zum Beispiel durch die Verdrahtungsleitung 25 elektrisch gekoppelt, wie in 19 dargestellt.
  • Die Stromquellenleitungen VSS sind jeweils an einer Position angeordnet, die jeder der ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A, die zum Beispiel nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, gegenüberliegt, wie in 20 dargestellt. Jede der Stromquellenleitungen VSS ist mit der Vielzahl der Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 an einer Position elektrisch gekoppelt, die den nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordneten Sensorpixeln 12 gegenüberliegt. Vier Pixelansteuerleitungen 23 sind jeweils an einer Position angeordnet, die den ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A, die zum Beispiel nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, gegenüberliegt, wie in 20 dargestellt. Jede der vier Pixelansteuerleitungen 23 ist zum Beispiel eine Verdrahtungsleitung TRG, die mit der Durchgangsverdrahtungsleitung 48 eines Sensorpixels 12 der vier Sensorpixel 12 elektrisch gekoppelt ist, die einer entsprechenden der ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A entsprechen, die nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, wie in 20 dargestellt. Mit anderen Worten, die vier Pixelansteuerleitungen 23 (erste Steuerleitungen) sind mit den Gates (den Transfer-Gate-Elektroden TG) der Transfertransistoren TX der Sensorpixel 12, die nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind, elektrisch gekoppelt. In 20 sind die Enden der jeweiligen Verdrahtungsleitungen TRG mit Bezeichnern (1, 2, 3 und 4) gekennzeichnet, um die jeweiligen Verdrahtungsleitungen TRG zu unterscheiden.
  • Die vertikale Signalleitung 24 ist an einer Position angeordnet, die den ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A, die zum Beispiel nebeneinander entlang der ersten Richtung V angeordnet sind, gegenüberliegt, wie in 21 dargestellt. Die vertikale Signalleitung 24 (eine Ausgangsleitung) ist mit einem Ausgangsanschluss (der Source des Verstärkungstransistors AMP) jeder der Ausleseschaltungen 22 elektrisch gekoppelt, die zum Beispiel nebeneinander entlang der ersten Richtung V angeordnet sind, wie in 21 dargestellt.
  • Modifikationsbeispiel K
  • 22 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Vertikalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung 1K als Modifikationsbeispiel K dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1K ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform. In der Bildgebungsvorrichtung 1K enthält der Transfertransistor TX eine Transfer-Gate-Elektrode TG vom flachen Typ. Dementsprechend durchdringt die Transfer-Gate-Elektrode TG nicht die Well-Schicht 42 und ist nur auf der Vorderfläche des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen. Selbst in einem Fall, in dem der Transfertransistor TX die Transfer-Gate-Elektrode TG vom flachen Typ verwendet, weist die Bildgebungsvorrichtung 1K Effekte auf, die denen in der vorangehenden Ausführungsform ähnlich sind. Es sei darauf hingewiesen, dass in 22, als erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, ein Transistor als Repräsentant des Verstärkungstransistors AMP, des Referenzsignal-Eingangstransistors REF und des Stromquellentransistors Vb dargestellt ist. In der Bildgebungsvorrichtung 1K ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor in Bezug auf den A/D-Wandler, der mit der Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • Modifikationsbeispiel L
  • 23 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Vertikalrichtung einer Bildgebungsvorrichtung 1L als Modifikationsbeispiel L dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1L ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform. In der Bildgebungsvorrichtung 1L erfolgt die elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30 in einem Bereich, der einem Peripheriebereich 14 des ersten Substrats 10 gegenüberliegt. Der Peripheriebereich 14 entspricht einem Rahmenbereich des ersten Substrats 10 und ist an einem Außenrand des Pixelbereichs 13 vorgesehen. In der Bildgebungsvorrichtung 1L enthält das zweite Substrat 20 eine Vielzahl von Kontaktelektroden 58 in einem dem Peripheriebereich 14 gegenüberliegenden Bereich, und das dritte Substrat 30 enthält eine Vielzahl von Kontaktelektroden 64 in einem dem Peripheriebereich 14 gegenüberliegenden Bereich. Das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 sind durch Bonden zwischen den Kontaktelektroden 58, die in dem Bereich vorgesehen sind, der dem Peripheriebereich 14 gegenüberliegt, und den Kontaktelektroden 64, die in dem Bereich vorgesehen sind, der dem Peripheriebereich 14 gegenüberliegt, elektrisch gekoppelt. Es sei darauf hingewiesen, dass in 23, als erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, ein Transistor als Repräsentant des Verstärkungstransistors AMP, des Referenzsignal-Eingangstransistors REF und des Stromquellentransistors Vb dargestellt ist. In der Bildgebungsvorrichtung 1L ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor in Bezug auf den A/D-Wandler, der mit der Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • Wie oben beschrieben, sind in der Bildgebungsvorrichtung 1L das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 durch Bonden zwischen den Kontaktelektroden 58, die in dem Bereich vorgesehen sind, der dem Peripheriebereich 14 gegenüberliegt, und der Kontaktelektrode 64, die in dem Bereich vorgesehen ist, der dem Peripheriebereich 14 gegenüberliegt, elektrisch gekoppelt. Dies macht es möglich, eine Möglichkeit der Beeinträchtigung einer Flächenverkleinerung pro Pixel zu reduzieren, verglichen mit einem Fall, in dem die Kontaktelektroden 58 und 64 in einem dem Pixelbereich 13 gegenüberliegenden Bereich zusammengebondet sind. Dementsprechend ist es möglich, die Bildgebungsvorrichtung 1L, die eine dreischichtige Konfiguration mit einer im Wesentlichen gleichen Chipgröße aufweist, wie zuvor bereitzustellen, ohne eine Flächenverkleinerung pro Pixel zu beeinträchtigen.
  • Modifikationsbeispiel M
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1M als Modifikationsbeispiel M ist vom Spalten-ADC-Typ. Die 24 und 25 stellen jeweils ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung 1M dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1M ist ein Modifikationsbeispiel der Konfiguration, in der eine erste Signalverarbeitungsschaltung zwischen vier Pixeln in einer beliebigen der Bildgebungsvorrichtungen 1E bis 1I geteilt wird. Ein oberes Diagramm in jeder der 24 und 25 stellt ein Modifikationsbeispiel des Querschnitts dar, welcher der Querschnittskonfiguration entlang des Querschnitts Sec1 in 4 entspricht, und ein unteres Diagramm in jeder der 24 und 25 stellt ein Modifikationsbeispiel des Querschnitts dar, welcher der Querschnittskonfiguration entlang dem Querschnitt Sec2 in 4 entspricht. Es sei darauf hingewiesen, dass in den oberen Querschnittsdiagrammen in den 24 und 25 ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Oberflächenkonfiguration des Halbleitersubstrats 11 darstellt, auf ein Diagramm überlagert ist, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration entlang dem Querschnitt Sec1 in 4 darstellt, wobei die Isolationsschicht 46 nicht dargestellt ist. Darüber hinaus ist in den unteren Querschnittsdiagrammen in den 24 und 25 ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Oberflächenkonfiguration des Halbleitersubstrats 21 darstellt, auf ein Diagramm überlagert, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration entlang dem Querschnitt Sec2 in 4 darstellt. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem Beispiel in 24 die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL enthält. Darüber hinaus enthält die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A in dem Beispiel in 25 zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST, den Auswähltransistor SEL und den FD-Transfertransistor FDG. In der Bildgebungsvorrichtung 1M ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor in Bezug auf den A/D-Wandler, der mit der Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • Wie in den 24 und 25 dargestellt, sind eine Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, eine Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 48 und eine Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 (eine Vielzahl von Punkten, die in den Diagrammen in Reihen und Spalten angeordnet sind) nebeneinander in einer bandartigen Weise entlang der zweiten Richtung H (in Rechts/Links-Richtung in die 24 und 25) in einer Ebene des ersten Substrats 10 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass die 24 und 25 jeweils einen Fall veranschaulichen, in dem die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 48 und die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 nebeneinander in zwei Spalten entlang der zweiten Richtung H angeordnet sind. In vier Sensorpixeln 12, zwischen denen die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A geteilt wird, sind vier Schwebediffusionen FD nahe beieinander angeordnet, wobei zum Beispiel der Elementtrenner 43 dazwischen eingefügt ist. In den vier Sensorpixeln 12, zwischen denen die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A geteilt wird, sind vier Transfer-Gate-Elektroden TG (TG1, TG2, TG3 und TG4) angeordnet, um zum Beispiel die vier Schwebediffusionen FD zu umgeben und eine Ringform zu bilden.
  • Die Isolationsschicht 53 enthält eine Vielzahl von Blöcken, die sich entlang der zweiten Richtung H erstrecken. Das Halbleitersubstrat 21 enthält eine Vielzahl von inselförmigen Blöcken 21A, die sich entlang der zweiten Richtung H erstrecken und nebeneinander entlang der erste Richtung V orthogonal zu der zweiten Richtung H, mit der dazwischen eingefügten Isolationsschicht 53, angeordnet sind. Jeder der Blöcke 21A enthält zum Beispiel den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP und den Auswähltransistor SEL. Eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, ist zum Beispiel nicht den vier Sensorpixeln 12 zugewandt, sondern ist zur ersten Richtung V hin verschoben.
  • In 24 enthält eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP und den Auswähltransistor SEL in einem Bereich, der von einem den vier Sensorpixeln 12 in dem zweiten Substrat 20 gegenüberliegenden Bereich zu der ersten Richtung V hin verschoben ist. Die eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, enthält zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL in einem Block 21A.
  • In 25 enthält eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, den Rücksetztransistor RST, den Verstärkungstransistor AMP, den Auswähltransistor SEL und den FD-Transfertransistor FDG in einem Bereich, der von einem den vier Sensorpixeln 12 in dem zweiten Substrat 20 gegenüberliegenden Bereich zu der ersten Richtung V hin verschoben ist. Die eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, enthält zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST, den Auswähltransistor SEL und den FD-Transfertransistor FDG in einem Block 21A.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1M ist eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, zum Beispiel nicht den vier Sensorpixeln 12 zugewandt, sondern ist von einer Position, die den vier Sensorpixeln 12 zugewandt ist, zur ersten Richtung V hin verschoben. In einem solchen Fall ist es möglich, die Verdrahtungsleitung 25 zu verkürzen, oder die Verdrahtungsleitung 25 wegzulassen, wodurch ermöglicht wird, einen Störstellenbereich zwischen der Source des Verstärkungstransistors AMP und dem Drain des Auswähltransistors SEL zu teilen. Dadurch ist es möglich, die Größe der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A zu verringern und eine Größe eines beliebigen anderen Abschnitts der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A zu vergrößern.
  • Modifikationsbeispiel N
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1N als Modifikationsbeispiel N ist vom Spalten-ADC-Typ. 26 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung 1N gemäß dem Modifikationsbeispiel N dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1N ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1J. 26 stellt ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 16 dar. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem Beispiel in 26 die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL enthält. In der Bildgebungsvorrichtung 1N ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor in Bezug auf den A/D-Wandler, der mit der Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1N enthält das Halbleitersubstrat 21 eine Vielzahl von inselförmigen Blöcken 21A, die nebeneinander entlang der ersten Richtung V und der zweiten Richtung H mit dazwischenliegender Isolationsschicht 53 angeordnet sind. Jeder der Blöcke 21A enthält zum Beispiel eine Gruppe des Rücksetztransistors RST, des Verstärkungstransistors AMP und des Auswähltransistors SEL. In einem solchen Fall ist es möglich, Übersprechen zwischen benachbarten Ausleseschaltungen 22 durch die Isolationsschicht 53 zu unterdrücken und eine Verringerung der Auflösung an einem regenerierten Bild sowie eine durch Farbmischung verursachte Verschlechterung der Bildqualität zu unterdrücken.
  • Modifikationsbeispiel 0
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 10 als Modifikationsbeispiel 0 ist vom Spalten-ADC-Typ. 27 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung 10 als Modifikationsbeispiel 0 dar. Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1N. 27 stellt ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 26 dar. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem Beispiel in 27 die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL enthält. In der Bildgebungsvorrichtung 10 ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor in Bezug auf den A/D-Wandler, der mit der Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 10 ist eine erste Signalverarbeitungsschaltung 22A, die zwischen vier Sensorpixeln 12 geteilt wird, zum Beispiel nicht den vier Sensorpixeln 12 zugewandt, sondern ist zur ersten Richtung V hin verschoben. Darüber hinaus enthält das Halbleitersubstrat 21 in der Bildgebungsvorrichtung 10 wie bei der Bildgebungsvorrichtung 1N eine Vielzahl von inselförmigen Blöcken 21A, die nebeneinander entlang der ersten Richtung V und der zweiten Richtung H mit dazwischenliegender Isolationsschicht 53 angeordnet sind. Jeder der Blöcke 21A enthält zum Beispiel eine Gruppe des Rücksetztransistors RST, des Verstärkungstransistors AMP und des Auswähltransistors SEL. Darüber hinaus sind in der Bildgebungsvorrichtung 10 eine Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 und eine Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 54 ebenfalls nebeneinander entlang der zweiten Richtung H angeordnet. Insbesondere die Vielzahl von Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 ist zwischen vier Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, die sich eine bestimmte erste Signalverarbeitungsschaltung 22A teilen, und vier Durchgangsverdrahtungsleitungen 54, die sich eine weitere erste Signalverarbeitungsschaltung 22A teilen, die in der zweiten Richtung H der bestimmten ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A benachbart ist, angeordnet. In einem solchen Fall ist es möglich, Übersprechen zwischen benachbarten ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A durch die Isolationsschicht 53 und die Durchgangsverdrahtungsleitungen 47 zu unterdrücken und eine Verringerung der Auflösung an einem regenerierten Bild sowie eine durch Farbmischung verursachte Verschlechterung der Bildqualität zu unterdrücken.
  • Modifikationsbeispiel P
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1P als Modifikationsbeispiel P ist vom Spalten-ADC-Typ. 28 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung 1P als Modifikationsbeispiel P dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1P ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1J. 28 stellt ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 16 dar. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem Beispiel in 28 die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL enthält. In der Bildgebungsvorrichtung 1P ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor in Bezug auf den A/D-Wandler, der mit der Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1P enthält das erste Substrat 10 die Photodiode PD und den Transfertransistor TX in jedem der Sensorpixel 12, und eine Schwebediffusion FD wird zwischen jeweils vier Sensorpixeln 12 geteilt. Dementsprechend ist in der Bildgebungsvorrichtung 1P eine Durchgangsverdrahtungsleitung 54 für jeweils vier Sensorpixel 12 vorgesehen.
  • In der Vielzahl von Sensorpixeln, die in einer Matrix angeordnet sind, werden vier Sensorpixel 12, die einem Bereich entsprechen, der durch Verschiebung um einen Sensorpixel 12 zu der ersten Richtung V hin erhalten wird, ein Einheitsbereich, der vier Sensorpixeln 12 entspricht, die sich eine Schwebediffusion FD teilen, der Einfachheit halber als „vier Sensorpixel 12“ bezeichnet. Bei dieser Gelegenheit wird in der Bildgebungsvorrichtung 1P eine Durchgangsverdrahtungsleitung 47 zwischen jeweils vier Sensorpixeln 12A in dem ersten Substrat 10 geteilt. Dementsprechend ist in der Bildgebungsvorrichtung 1P eine Durchgangsverdrahtungsleitung 47 für jeweils vier Sensorpixel 12 vorgesehen.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1P enthält das erste Substrat 10 den Elementtrenner 43, der die Photodioden PD und die Transfertransistoren TX für jeden der Sensorpixel 12 trennt. Der Elementtrenner 43 umschließt das Sensorpixel 12 nicht vollständig, aus der Richtung der Normalen zu dem Halbleitersubstrat 11 gesehen, und weist Lücken (Nicht-Bildungsbereiche) in der Nähe der Schwebediffusion FD (der Durchgangsverdrahtungsleitung 54) und in der Nähe der Durchgangsverdrahtungsleitung 47 auf. Die Lücken ermöglichen das Teilen einer Durchgangsverdrahtungsleitung 54 zwischen vier Sensorpixeln 12 und das Teilen einer Durchgangsverdrahtungsleitung 47 zwischen vier Sensorpixeln 12A. In der Bildgebungsvorrichtung 1P enthält das zweite Substrat 20 die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A für jeweils vier Sensorpixel 12, die sich eine Schwebediffusion FD teilen.
  • Modifikationsbeispiel Q
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1Q als Modifikationsbeispiel Q ist vom Spalten-ADC-Typ. 29 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung 1Q als Modifikationsbeispiel Q dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1Q ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1N. 29 stellt ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 26 dar. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem Beispiel in 29 die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL enthält. In der Bildgebungsvorrichtung 1Q ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor in Bezug auf den A/D-Wandler, der mit der Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1Q enthält das erste Substrat 10 die Photodiode PD und den Transfertransistor TX für jeden der Sensorpixel 12, und eine Schwebediffusion FD wird zwischen jeweils vier Sensorpixeln 12 geteilt. Darüber hinaus enthält das erste Substrat 10 den Elementtrenner 43, der die Photodioden PD und die Transfertransistoren TX für jeden der Sensorpixel 12 trennt.
  • Modifikationsbeispiel R
  • Eine Bildgebungsvorrichtung 1R als Modifikationsbeispiel R ist vom Spalten-ADC-Typ. 30 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in der Horizontalrichtung der Bildgebungsvorrichtung 1R als Modifikationsbeispiel R dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1R ist ein Modifikationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 10. 30 stellt ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 27 dar. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem Beispiel in 30 die erste Signalverarbeitungsschaltung 22A zum Beispiel den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswähltransistor SEL enthält. In der Bildgebungsvorrichtung 1R ist der in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Analogtransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der in einem Teil des A/D-Wandlers enthaltene Analogtransistor in Bezug auf den A/D-Wandler, der mit der Stufe gekoppelt ist, die auf die in der ersten Signalverarbeitungsschaltung 22A enthaltene Ausleseschaltung 22 folgt, zusätzlich zu dem Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat 20 angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1R enthält das erste Substrat 10 die Photodiode PD und den Transfertransistor TX für jeden der Sensorpixel 12, und eine Schwebediffusion FD wird zwischen jeweils vier Sensorpixeln 12 geteilt. Darüber hinaus enthält das erste Substrat 10 den Elementtrenner 43, der die Photodioden PD und die Transfertransistoren TX für jeden der Sensorpixel 12 trennt.
  • Modifikationsbeispiel S
  • 31 stellt ein Beispiel einer Schaltungskonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1S als Modifikationsbeispiel S dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1S ist ein Modifikationsbeispiel einer beliebigen der vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1R. Die Bildgebungsvorrichtung 1S enthält einen CMOS-Bildsensor mit einem spaltenparallelen ADC.
  • Wie in 31 dargestellt, enthält die Bildgebungsvorrichtung 1S die Vertikalansteuerungsschaltung 33, die Signalverarbeitungsschaltung 34, eine Referenzspannungsversorgungseinheit 38, die Horizontalansteuerungsschaltung 35, eine Horizontalausgangsleitung 37 und die Systemsteuerschaltung 36 zusätzlich zu dem Pixelbereich 13, in dem die Vielzahl von Sensorpixeln 12, die jeweils einen photoelektrischen Wandler enthalten, zweidimensional in Reihen und Spalten, d. h. in einer Matrix, angeordnet sind.
  • In dieser Systemkonfiguration erzeugt die Systemsteuerschaltung 36 ein Taktsignal, ein Steuersignal und ein beliebiges anderes Signal, die als Referenzen des Betriebs der Vertikalansteuerungsschaltung 33, der Signalverarbeitungsschaltung 34, der Referenzspannungsversorgungseinheit 38, der Horizontalansteuerungsschaltung 35 und einer beliebigen anderen Komponente auf der Basis eines Haupttaktgebers MCK dienen, und liefert solche Signale zu der Vertikalansteuerungsschaltung 33, der Signalverarbeitungsschaltung 34, der Referenzspannungsversorgungseinheit 38, der Horizontalansteuerungsschaltung 35 und einer beliebigen anderen Komponente.
  • Darüber hinaus ist die Vertikalansteuerungsschaltung 33 zusammen mit den jeweiligen Sensorpixeln 12 im Pixelbereich 13, im ersten Substrat 10 vorgesehen, und ist auch im zweiten Substrat 20 vorgesehen, in dem die in der Ausleseschaltung 22 enthaltene erste Signalverarbeitungsschaltung 22A vorgesehen ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 34, die Referenzspannungsversorgungseinheit 38, die Horizontalansteuerungsschaltung 35, die Horizontalausgangsleitung 37 und die Systemsteuerschaltung 36 sind im dritten Substrat 30 vorgesehen.
  • Obwohl nicht dargestellt, können die Sensorpixel 12 zum Beispiel eine Konfiguration verwenden, die zusätzlich zu der Photodiode PD den Transfertransistor TX aufweist, der eine durch photoelektrische Umwandlung in der Photodiode PD erhaltene Ladung zu der Schwebediffusion FD überträgt. Darüber hinaus, obwohl nicht dargestellt, kann die Ausleseschaltung 22 zum Beispiel eine Drei-Transistor-Konfiguration verwenden, die den Rücksetztransistor RST enthält, der das Potential der Schwebediffusion FD steuert, den Verstärkungstransistor AMP, der ein dem Potential der Schwebediffusion FD entsprechendes Signal ausgibt, und den Auswähltransistor SEL für Pixelauswahl.
  • In dem Pixelbereich 13 sind die Sensorpixel 12 zweidimensional angeordnet, und eine der Pixelansteuerleitungen 23 ist mit jeder der Reihen einer Pixelanordnung von m-Reihen mal n-Spalten verdrahtet, und eine der vertikalen Signalleitungen 24 ist mit jeder der Spalten der Pixelanordnung von m-Reihen mal n-Spalten verdrahtet. Bei der Vielzahl von Pixelansteuerleitungen 23 ist jeweils ein Ende mit einem entsprechenden der Ausgangsanschlüsse, die den jeweiligen Reihen entsprechen, der Vertikalansteuerungsschaltung 33 gekoppelt. Die Vertikalansteuerungsschaltung 33 enthält ein Schieberegister und eine beliebige andere Komponente und führt eine Steuerung einer Reihenadresse und Reihenabtastung des Pixelbereichs 13 durch die Vielzahl von Pixelansteuerleitungen 23 durch.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung 34 enthält zum Beispiel die Analog-Digital-Wandlerschaltungen (ADCs) 34-1 bis 34-m, von denen jeweils eine für jede der Pixelspalten des Pixelbereichs 13 vorgesehen ist, d. h. für jede der vertikalen Signalleitungen 24, und wandelt ein Analogsignal, das von jeder der Spalten der Sensorpixel 12 in dem Pixelbereich 13 ausgegeben wird, in ein Digitalsignal um und gibt das Digitalsignal aus. Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in der vorangehenden Ausführungsform beschrieben, der ADC für jeden der Sensorpixel 12 vorgesehen sein kann.
  • Die Referenzspannungsversorgungseinheit 38 enthält zum Beispiel eine Digital-Analog-Wandlerschaltung (DAC) 38A als ein Mittel zum Erzeugen einer Referenzspannung Vref einer so genannten Rampenwellenform, deren Pegel mit der Zeit gradiental variiert. Es sei darauf hingewiesen, dass das Mittel zum Erzeugen der Referenzspannung Vref der Rampenwellenform nicht auf den DAC 38A beschränkt ist.
  • Der DAC 38A erzeugt die Referenzspannung Vref der Rampenwellenform auf der Basis eines Taktsignals CK, das von der Systemsteuerschaltung 36 unter Steuerung durch ein von der Systemsteuerschaltung 36 zugeführtes Steuersignal CS1 geliefert wird, und liefert die Referenzspannung Vref zu den ADCs 34-1 bis 34-m eines Spaltenprozessors.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass es jedem der ADCs 34-1 und 34-m gestattet ist, einen A/D-Umwandlungsvorgang, der dem jeweiligen Betriebsmodus entspricht, gezielt durchzuführen. Die Betriebsmodi enthalten einen Modus mit normaler Bildfrequenz in einem Progressivabtastungssystem, in dem Informationen aller Sensorpixel 12 gelesen werden, und einen Modus mit hoher Bildfrequenz, in dem eine Belichtungszeit der Sensorpixel 12 auf 1/N eingestellt ist, um eine Bildfrequenz um N Male zu erhöhen, zum Beispiel die doppelte Bildfrequenz im Modus mit normaler Bildfrequenz. Eine solche Umschaltung der Betriebsmodi wird durch eine Steuerung mit den Steuersignalen CS2 und CS3, die von der Systemsteuerschaltung 36 geliefert werden, ausgeführt. Darüber hinaus werden Anweisungsinformationen zum Umschalten zwischen den Betriebsmodi, d. h. dem Modus mit normaler Bildfrequenz und dem Modus mit hoher Bildfrequenz, von einem nicht dargestellten externen Systemcontroller zu der Systemsteuerschaltung 36 geliefert.
  • Die ADCs 34-1 bis 34-m haben alle die gleiche Konfiguration, und hierin wird der ADC 34-m als ein Beispiel beschrieben. Der ADC 34-m umfasst zum Beispiel einen Komparator 34A, einen als Zählmittel dienenden Aufwärts-Abwärts-Zähler (der in der Zeichnung als „U/DCNT“ bezeichnet wird), einen Transferschalter 34C und eine Speichervorrichtung 34D.
  • Der Komparator 34A vergleicht eine Signalspannung Vx der vertikalen Signalleitung 24, die einem Signal entspricht, das von jedem der Sensorpixel 12 in einer n-ten Spalte des Pixelbereichs 13 ausgegeben wird, mit der Referenzspannung Vref der Rampenwellenform, die von der Referenzspannungsversorgungseinheit 38 geliefert wird, und versetzt einen Ausgang Vco auf eine Stufe „H“ in einem Fall, in dem zum Beispiel die Referenzspannung Vref größer als die Signalspannung Vx ist, und versetzt den Ausgang Vco auf eine Stufe „L“ in einem Fall, in dem zum Beispiel die Referenzspannung Vref gleich der oder kleiner als die Signalspannung Vx ist.
  • Der Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B weist einen asynchronen Zähler auf und misst einen Vergleichszeitraum vom Anfang bis zum Ende der Vergleichsoperation in dem Komparator 34A durch Empfangen des Taktsignals CK von der Systemsteuerschaltung 36 gleichzeitig mit dem DAC 38A und Durchführen einer Abwärtszählung oder Aufwärtszählung in Synchronisation mit dem Taktsignal CK unter der Steuerung durch das von der Systemsteuerschaltung 36 gelieferte Steuersignal CS2.
  • Insbesondere wird in dem Modus mit normaler Bildfrequenz bei einem Vorgang des Lesens eines Signals von einem Sensorpixel 12 eine Vergleichszeit in der ersten Auslesung mittels Abwärtszählung in einem ersten Auslesevorgang gemessen, und eine Vergleichszeit in der zweiten Auslesung wird mittels Aufwärtszählung in einem zweiten Auslesevorgang gemessen.
  • Dagegen wird in dem Modus mit hoher Bildfrequenz ein Zählergebnis der Sensorpixel 12 in einer bestimmten Reihe unverändert beibehalten. Anschließend wird für die Sensorpixel 12 in einer auf die bestimmte Reihe folgenden Reihe die Vergleichszeit bei der ersten Auslesung mittels Abwärtszählung in dem ersten Auslesevorgang von dem vorherigen Zählergebnis gemessen, und die Vergleichszeit bei der zweiten Auslesung wird mittels Aufwärtszählung in dem zweiten Auslesevorgang gemessen.
  • In dem Modus mit normaler Bildfrequenz wird der Transferschalter 34C unter der Steuerung durch das von der Systemsteuerschaltung 36 gelieferte Steuersignal CS3 in einen EIN-Zustand (geschlossen) versetzt, wenn der Zählvorgang für die Sensorpixel 12 in der bestimmten Reihe durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B abgeschlossen ist, und ein Zählergebnis durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B wird zu der Speichervorrichtung 34D übertragen.
  • Dagegen bleibt der Transferschalter 34C bei einer hohen Bildfrequenz von N = 2 in einem AUS-Zustand (offen), wenn der Zählvorgang für die Sensorpixel 12 in der bestimmten Reihe durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B abgeschlossen ist. Anschließend wird der Transferschalter 34C in den EIN-Zustand versetzt, wenn der Zählvorgang für die Sensorpixel 12 in der auf die bestimmte Reihe folgenden Reihe durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B abgeschlossen ist, und die Zählergebnisse von zwei vertikalen Pixeln durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B werden zu der Speichervorrichtung 34D übertragen.
  • Wie oben beschrieben, werden Analogsignale, die von den Sensorpixeln 12 in dem Pixelbereich 13 auf einer spaltenweisen Basis durch die vertikalen Signalleitungen 24 geliefert werden, mittels entsprechender Operationen durch den Komparator 34A und den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B in den ADCs 34-1 bis 34-m in N-Bit-Digitalsignale umgewandelt, und die Digitalsignale werden in den Speichervorrichtungen 34D gespeichert.
  • Die Horizontalansteuerungsschaltung 35 enthält ein Schieberegister und eine beliebige andere Komponente und führt eine Steuerung von Spaltenadressen und Spaltenabtastung der ADCs 34-1 bis 34-m in der Signalverarbeitungsschaltung 34 durch. Unter der Steuerung durch die Horizontalansteuerungsschaltung 35 werden die N-Bit-Digitalsignale, die durch A/D-Umwandlung in den jeweiligen ADCs 34-1 bis 34-m erhalten werden, sequenziell in die Horizontalausgangsleitung 37 eingelesen und als Bildgebungsdaten durch die Horizontalausgangsleitung 37 ausgegeben.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass eine Schaltung und eine beliebige andere Komponente, die verschiedene Arten von Signalverarbeitung an Bildgebungsdaten durchführen, die durch die Horizontalausgangsleitung 37 ausgegeben werden, zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten vorgesehen sein können; aber die Schaltung und die anderen Komponenten sind nicht dargestellt, weil die Schaltung und die anderen Komponenten nicht in direktem Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung stehen.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1S, die den spaltenparallelen ADC aufweist, der die vorangehende Konfiguration hat, ist es möglich, das Zählergebnis von dem Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B durch den Transferschalter 34C gezielt zu der Speichervorrichtung 34D zu übertragen, wodurch es möglich ist, den Zählvorgang durch den Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B und den Auslesevorgang des Zählergebnisses von dem Aufwärts-Abwärts-Zähler 34B zu der Horizontalausgangsleitung 37 unabhängig zu steuern.
  • Modifikationsbeispiel T
  • 32 stellt ein Beispiel einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1T als Modifikationsbeispiel T dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1T ist ein Modifikationsbeispiel einer beliebigen der vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1S. In der Bildgebungsvorrichtung 1T umfasst das erste Substrat 10 den Pixelbereich 13, der die Vielzahl von in einem zentralen Abschnitt vorgesehenen Sensorpixeln 12 enthält, und die Vertikalansteuerungsschaltung 33, die um den Pixelbereich 13 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist in dem zweiten Substrat 20 ein Ausleseschaltungsbereich 15, der die Vielzahl von ersten Signalverarbeitungsschaltungen 22A aufweist, in einem Mittelteil vorgesehen, und die Vertikalansteuerungsschaltung 33 ist um den Ausleseschaltungsbereich 15 vorgesehen. In dem dritten Substrat 30 sind die Signalverarbeitungsschaltung 34, die Horizontalansteuerungsschaltung 35, die Systemsteuerschaltung 36, die Horizontalausgangsleitung 37 und die Referenzspannungsversorgungseinheit 38 vorgesehen. Wie in der vorangehenden Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, wird dadurch eine Zunahme der Chipgröße und eine Beeinträchtigung der Flächenverkleinerung pro Pixel, die aus einer Konfiguration resultiert, bei der Substrate elektrisch miteinander gekoppelt sind, verhindert. Dadurch ist es möglich, die Bildgebungsvorrichtung 1, die eine dreischichtige Konfiguration mit einer im Wesentlichen gleichen Chipgröße aufweist, wie zuvor bereitzustellen, ohne eine Flächenverkleinerung pro Pixel zu beeinträchtigen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Vertikalansteuerungsschaltung 33 nur im ersten Substrat 10 oder nur im zweiten Substrat 20 vorgesehen sein kann.
  • Modifikationsbeispiel U
  • 33 stellt ein Beispiel einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1U als Modifikationsbeispiel U dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1U ist ein Modifikationsbeispiel einer beliebigen der vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1T. Jede der vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1T ist durch Stapeln von drei Substraten (dem ersten Substrat 10, dem zweiten Substrat 20 und dem dritten Substrat 30) konfiguriert. Jede der vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1T kann aber auch durch Stapeln von zwei Substraten (dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 20) konfiguriert sein. Bei dieser Gelegenheit wird die Logikschaltung 32 getrennt, um zum Beispiel für das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 bereitgestellt zu werden, wie in 33 dargestellt. Hierin enthält eine Schaltung 32A, die in dem ersten Substrat 10 der Logikschaltung 32 vorgesehen ist, einen Transistor mit einer Gate-Konfiguration, bei der eine hochdielektrische Folie, die ein gegen ein Hochtemperaturverfahren beständiges Material (zum Beispiel ein High-k-Material) enthält, und eine Metall-Gate-Elektrode gestapelt sind. Dagegen ist in einer Schaltung 32B, die in dem zweiten Substrat 20 vorgesehen ist, ein niederohmiger Bereich 26, der ein Silizid, wie z. B. CoSi2 und NiSi, enthält, auf einer Vorderfläche eines Störstellendiffusionsbereichs in Kontakt mit einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode vorgesehen. Das Silizid wird unter Verwendung eines selbstausrichtenden Silizid-(Salizid)-Prozesses hergestellt. Der niederohmige Bereich, der das Silizid enthält, weist eine Verbindung auf, die ein Material des Halbleitersubstrats und ein Metall enthält. Dies macht es möglich, ein Hochtemperaturverfahren, wie z. B. Thermo-Oxidation, zur Bildung der Sensorpixel 12 zu verwenden. Darüber hinaus ist es möglich, Kontaktwiderstand in einem Fall zu reduzieren, in dem der niederohmige Bereich 26, der das Silizid enthält, auf der Vorderfläche des Störstellendiffusionsbereichs in Kontakt mit der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode in der Schaltung 32B, die in der zweiten Elektrode 20 der Logikschaltung 32 vorgesehen ist, bereitgestellt wird. Dadurch ist es möglich, die Arbeitsgeschwindigkeit der Logikschaltung 32 zu erhöhen.
  • Modifikationsbeispiel V
  • 34 stellt ein Beispiel einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1V als Modifikationsbeispiel V dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1V ist ein Modifikationsbeispiel einer beliebigen der vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1T. In der Logikschaltung 32 des dritten Substrats 30 in einer beliebigen der vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1T kann ein niederohmiger Bereich 37A, der ein Silizid, wie z. B. CoSi2 und NiSi, enthält, auf der Vorderfläche des Störstellendiffusionsbereichs in Kontakt mit der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode vorgesehen sein. Das Silizid wird unter Verwendung eines selbstausrichtenden Silizid-(Salizid)-Prozesses hergestellt. Dies macht es möglich, ein Hochtemperaturverfahren, wie z. B. Thermo-Oxidation, zur Bildung der Sensorpixel 12 zu verwenden. Darüber hinaus ist es möglich, Kontaktwiderstand in einem Fall zu reduzieren, in dem der niederohmige Bereich 37A, der das Silizid enthält, auf der Vorderfläche des Störstellendiffusionsbereichs in Kontakt mit der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode in der Logikschaltung 32 bereitgestellt wird. Dadurch ist es möglich, die Arbeitsgeschwindigkeit der Logikschaltung 32 zu erhöhen.
  • Modifikationsbeispiel W
  • In den vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1V können die Leitfähigkeitstypen umgekehrt sein. Beispielsweise kann in der vorangehenden Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen A bis V der p-Typ durch den n-Typ ersetzt werden, und der n-Typ kann durch den p-Typ ersetzt werden. Selbst in einem solchen Fall sind Effekte ähnlich denen in den vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1V erreichbar.
  • (Anwendungsbeispiele)
  • Anwendungsbeispiel 1
  • Die vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1W (im Folgenden mit „Bildgebungsvorrichtung 1“ als Repräsentant bezeichnet) sind auf verschiedene Arten von elektronischen Geräten anwendbar. Nicht-einschränkende Beispiele für die elektronischen Vorrichtungen schließen eine Kamera, wie z. B. eine digitale Fotokamera und eine digitale Videokamera, ein Mobiltelefon mit einer Bildgebungsfunktion und ein beliebiges anderes Gerät mit einer Bildgebungsfunktion ein.
  • 35 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer elektronischen Vorrichtung darstellt, welche die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer beliebigen der vorgenannten Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen aufweist.
  • Die in 35 dargestellte elektronische Vorrichtung 201 weist ein optisches System 202, eine Verschlussvorrichtung 203, die Bildgebungsvorrichtung 1, eine Steuerschaltung 205, eine Signalverarbeitungsschaltung 206, einen Monitor 207 und einen Speicher 208 auf und ist fähig, ein Standbild und ein Bewegtbild abzubilden.
  • Das optische System 202 weist ein oder mehrere Linsen auf, leitet Licht (einfallendes Licht) von einem Objekt zu der Bildgebungsvorrichtung 1 und bildet ein Bild auf einer Lichtempfangsfläche der Bildgebungsvorrichtung 1.
  • Die Verschlussvorrichtung 203 ist zwischen dem optischen System 202 und der Bildgebungsvorrichtung 1 angeordnet und steuert einen Zeitraum, in dem die Bildgebungsvorrichtung 1 mit dem Licht bestrahlt wird, und einen Zeitraum, in dem das Licht im Einklang mit der Steuerung durch die Steuerschaltung 205 blockiert wird.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 weist ein Paket auf, das die vorangehende Bildgebungsvorrichtung enthält. Die Bildgebungsvorrichtung 1 akkumuliert Signalladungen für einen bestimmten Zeitraum im Einklang mit dem Licht, aus dem ein Bild durch das optische System 202 und die Verschlussvorrichtung 203 auf der Lichtempfangsfläche gebildet wird. Die in der Bildgebungsvorrichtung 1 akkumulierten Signalladungen werden im Einklang mit einem von der Steuerschaltung 205 gelieferten Ansteuerungssignal (einem Zeitsignal) übertragen.
  • Die Steuerschaltung 205 gibt das Ansteuerungssignal aus, das eine Transferoperation der Bildgebungsvorrichtung 1 und eine Verschlussoperation der Verschlussvorrichtung 203 steuert, um die Bildgebungsvorrichtung 1 und die Verschlussvorrichtung 203 anzusteuern.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung 206 führt verschiedene Arten von Signalverarbeitung an den von der Bildgebungsvorrichtung 1 ausgegebenen Signalladungen durch. Ein Bild (Bilddaten), das mittels Signalverarbeitung durch die Signalverarbeitungsschaltung 206 erhalten wird, wird dem Monitor 207 zugeführt, um angezeigt zu werden, oder dem Speicher 208 zugeführt, um gespeichert (aufgezeichnet) zu werden.
  • In der elektronischen Vorrichtung 201, wie oben konfiguriert, macht es die Anwendung der Bildgebungsvorrichtung 1 möglich, Bildgebung mit reduziertem Rauschen in allen Pixeln zu erzielen.
  • Anwendungsbeispiel 2
  • 36 stellt ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungssystems 2 dar, das jegliche der vorangehenden Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1W enthält. 36 stellt die Bildgebungsvorrichtung 1 als Repräsentant der Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1W dar. Im Folgenden werden die Bildgebungsvorrichtungen 1 und 1A bis 1W mit „Bildgebungsvorrichtung 1“ als Repräsentant bezeichnet.
  • Das Bildgebungssystem 2 enthält zum Beispiel eine elektronische Vorrichtung. Nicht-einschränkende Beispiele der elektronischen Vorrichtung enthalten eine Bilderzeugungsvorrichtung, wie z. B. eine digitale Fotokamera und eine Videokamera, und ein mobiles Endgerät, wie z. B. ein Smartphone und ein Tablet-Terminal. Das Bildgebungssystem 2 umfasst zum Beispiel die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele, eine DSP-Schaltung 141, einen Bildspeicher 142, eine Anzeigeeinheit 143, eine Speichereinheit 144, eine Bedienungseinheit 145 und eine Stromquelleneinheit 146. In dem Bildgebungssystem 2 sind die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele, die DSP-Schaltung 141, der Bildspeicher 142, die Anzeigeeinheit 143, die Speichereinheit 144, die Bedienungseinheit 145 und die Stromquelleneinheit 146 durch eine Busleitung 147 miteinander gekoppelt.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele gibt Bilddaten aus, die dem einfallenden Licht entsprechen. Die DSP-Schaltung 141 enthält eine Signalverarbeitungsschaltung, die eine Verarbeitung an einem Signal (Bilddaten) durchführt, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele A bis W ausgegeben wird. Der Bildspeicher 142 speichert die durch die DSP-Schaltung 141 verarbeiteten Bilddaten vorübergehend in einer Rahmeneinheit. Die Anzeigeeinheit 143 enthält zum Beispiel eine Anzeigevorrichtung des Tafeltyps, wie z. B. eine Flüssigkristalltafel und eine organische Elektrolumineszenz-(EL)-Tafel, und zeigt ein Bewegtbild oder Standbild an, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele aufgenommen wurde. Die Speichereinheit 144 speichert, in einem Speichermedium, wie z. B. einem Halbleiterspeicher und einer Festplatte, die Bilddaten, wie z. B. das Bewegtbild oder das Standbild, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele aufgenommen wurde. Die Bedienungseinheit 145 liefert eine Bedienungsanweisung über verschiedene Arten von Funktionen des Bildgebungssystems 2 im Einklang mit einer Bedienung durch einen Benutzer. Die Stromquelleneinheit 146 liefert nach Bedarf verschiedene Arten von Energie zu der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, der DSP-Schaltung 141, dem Bildspeicher 142, der Anzeigeeinheit 143, der Speichereinheit 144 und der Bedienungseinheit 145. Die verschiedenen Arten von Energie dienen als Betriebsenergie für die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele, die DSP-Schaltung 141, den Bildspeicher 142, die Anzeigeeinheit 143, die Speichereinheit 144 und die Bedienungseinheit 145.
  • Als Nächstes wird ein Bildgebungsverfahren in dem Bildgebungssystem 2 beschrieben.
  • 37 stellt ein Beispiel eines Flussdiagramms eines Bildgebungsvorgangs in dem Bildgebungssystem 2 dar. Ein Benutzer bedient die Bedienungseinheit 145, um eine Anweisung für den Start der Bildgebung bereitzustellen (Schritt S101). Danach überträgt die Bedienungseinheit 145 eine Anweisung für Bildgebung zu der Bildgebungsvorrichtung 1 (Schritt S102). Die Bildgebungsvorrichtung 1 (insbesondere die Systemsteuerschaltung 36) empfängt die Anweisung für Bildgebung und führt Bildgebung in einem vorbestimmten Bildgebungssystem aus (Schritt S103).
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gibt durch Bildgebung erhaltene Bilddaten an die DSP-Schaltung 141 aus. Hierin enthalten die Bilddaten Daten von Pixelsignalen aller Pixel, die auf der Basis von Ladungen, die vorübergehend in den Schwebediffusionen FD gespeichert werden, erzeugt werden. Die DSP-Schaltung 141 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung (zum Beispiel Rauschunterdrückung) auf der Basis der von der Bildgebungsvorrichtung 1 eingegebenen Bilddaten durch (Schritt S104). Die DSP-Schaltung 141 speichert die Bilddaten, die einer vorbestimmten Signalverarbeitung unterzogen worden sind, in dem Bildspeicher 142, und der Bildspeicher 142 speichert die Bilddaten in der Speichereinheit 144 (Schritt S105). Auf diese Weise wird die Bildgebung in dem Bildgebungssystem 2 durchgeführt.
  • In dem vorliegenden Anwendungsbeispiel wird die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele A bis W auf das Bildgebungssystem 2 angewandt. Dies macht es möglich, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu verkleinern oder die Auflösung der Bildgebungsvorrichtung 1 zu erhöhen, wodurch das Bildgebungssystem 2 mit kleiner Größe oder hoher Auflösung bereitgestellt wird.
  • (Weitere Anwendungsbeispiele)
  • Weiteres Anwendungsbeispiel 1
  • Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Beispielsweise kann die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in der Form einer Vorrichtung erzielt werden, die an einem mobilen Körper jeglicher Art zu montieren ist. Nicht-einschränkende Beispiele des mobilen Körpers schließen ein Automobil, ein Elektrofahrzeug, ein Hybridelektrofahrzeug, ein Motorrad, ein Fahrrad, ein beliebiges Personenmobilitätsgerät, ein Flugzeug, ein unbemanntes Luftfahrzeug (Drohne), ein Schiff und einen Roboter ein.
  • 38 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als ein Beispiel eines Mobilkörper-Steuersystems darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 weist eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten auf, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 38 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Fahrsystem-Steuereinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenseiten-Informationserfassungseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind ein Mikrocomputer 12051, ein Ton/Bild-Ausgabeteil 12052 und eine fahrzeugmontierte Netzwerk-Schnittstelle (I/F) 12053 als funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 dargestellt.
  • Die Fahrsystem-Steuereinheit 12010 steuert den Betrieb von Vorrichtungen, die im Einklang mit verschiedenen Arten von Programmen auf das Fahrsystem des Fahrzeugs bezogen sind. Beispielsweise funktioniert die Fahrsystem-Steuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie z. B. eine interne Brennkraftmaschine, ein Antriebsmotor oder dergleichen, ein Antriebskraft-Übertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf Räder, ein Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 steuert den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, im Einklang mit verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise funktioniert die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines intelligenten Schlüsselsystems, einer Fensterhebervorrichtung oder verschiedener Arten von Lampen, wie etwa Scheinwerfer, Rückfahrleuchten, Bremsleuchten, Blinkleuchten, Nebelscheinwerfer oder dergleichen. In diesem Fall können von einem Mobilgerät übertragene Funkwellen als Alternative für einen Schlüssel oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 empfängt diese eingegebenen Funkwellen oder Signale und steuert eine Türschlossvorrichtung, die Fensterhebervorrichtung, die Lampen oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030 erfasst Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs, einschließlich des Fahrzeugsteuersystems 12000. Beispielsweise ist die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030 mit einem Bildgebungsteil 12031 verbunden. Die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030 veranlasst den Bildgebungsteil 12031, ein Bild der Fahrzeugaußenseite aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Auf der Basis des empfangenen Bilds kann die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030 eine Verarbeitung des Erkennens eines Objekts, wie z. B. eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schilds, eines Schriftzeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen, oder eine Verarbeitung des Erfassens eines Abstands dazu durchführen.
  • Der Bildgebungsteil 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal ausgibt, das einem Lichtempfangsbetrag des Lichts entspricht. Der Bildgebungsteil 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild ausgeben, oder er kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand ausgeben. Außerdem kann das von dem Bildgebungsteil 12031 empfangene Licht sichtbares Licht oder unsichtbares Licht, wie etwa Infrarotlicht oder dergleichen, sein.
  • Die Fahrzeuginnenseiten-Informationserfassungseinheit 12040 erfasst Informationen über den Innenraum des Fahrzeugs. Die Fahrzeuginnenseiten-Informationserfassungseinheit 12040 ist zum Beispiel mit einem Fahrerzustand-Erkennungsteil 12041 verbunden, der den Zustand eines Fahrers erkennt. Der Fahrerzustand-Erkennungsteil 12041 enthält zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer abbildet. Auf der Basis der von dem Fahrerzustand-Erkennungsteil 12041 eingegebenen Erkennungsinformationen kann die Fahrzeuginnenseiten-Informationserfassungseinheit 12040 einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen, oder sie kann feststellen, ob der Fahrer döst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Informationen über die Innenseite oder Außenseite des Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030 oder die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12040 erhalten werden, berechnen, und kann einen Steuerbefehl an die Fahrsystem-Steuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu vorgesehen ist, Funktionen eines fortschrittlichen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu implementieren, die eine Kollisionsvermeidung oder Schockdämpfung für das Fahrzeug, Verfolgungsfahren auf der Basis eines Verfolgungsabstands, Fahren unter Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Kollisionswarnung des Fahrzeugs, eine Spurabweichungswarnung des Fahrzeugs oder dergleichen umfassen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die für automatischen Fahrbetrieb vorgesehen ist, der das Fahrzeug veranlasst, autonom zu fahren, ohne von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, durch Steuern der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Informationen über die Außenseite oder Innenseite des Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenseiten-Informationserfassungseinheit 12040 erhalten werden.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 auf der Basis der Informationen außerhalb des Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030 erhalten werden, einen Steuerbefehl an die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu vorgesehen ist, Blendung durch Regulieren der Scheinwerfer zu verhindern oder zu reduzieren, indem er zum Beispiel von Fernlicht auf Abblendlicht umschaltet, im Einklang mit der Position eines vorausfahrenden oder entgegenkommenden Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußenseiten-Informationserfassungseinheit 12030 erkannt wird.
  • Der Ton/Bild-Ausgabeteil 12052 überträgt ein Ausgangssignal von mindestens einem Element eines Tons und eines Bilds zu einer Ausgabevorrichtung, die fähig ist, Informationen optisch oder akustisch an einen Insassen des Fahrzeugs oder zur Außenseite des Fahrzeugs zu übermitteln. In dem Beispiel von 38 sind ein Lautsprecher 12061, ein Anzeigeteil 12062 und eine Instrumententafel 12063 als Ausgabevorrichtung dargestellt. Der Anzeigeteil 12062 kann zum Beispiel mindestens ein Element eines On-Board-Displays und eines Head-Up-Displays aufweisen.
  • 39 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Installationsposition des Bildgebungsteils 12031 darstellt.
  • In 39 enthält der Bildgebungsteil 12031 die Bildgebungsteile 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungsteile 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind zum Beispiel an Positionen an einer Bugnase, den Seitenspiegeln, einem Heckstoßfänger und einer Heckklappe des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe innerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet. Der an der Bugnase angeordnete Bildgebungsteil 12101 und der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe angeordnete Bildgebungsteil 12105 innerhalb des Fahrzeuginnenraums erhalten hauptsächlich Bilder von der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungsteile 12102 und 12103 erhalten hauptsächlich Bilder von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Der am Heckstoßfänger oder an der Heckklappe angeordnete Bildgebungsteil 12104 erhält hauptsächlich ein Bild von der Rückseite des Fahrzeugs 12100. Der am oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnete Bildgebungsteil 12105 wird hauptsächlich zum Erkennen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Verkehrsampel, eines Verkehrsschilds, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
  • Im Übrigen stellt 39 ein Beispiel von Aufnahmebereichen der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 dar. Ein Bildgebungsbereich 12111 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an der Bugnase vorgesehenen Bildgebungsteils 12101. Die Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren jeweils die Bildgebungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungsteile 12102 und 12103. Ein Bildgebungsbereich 12114 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an Heckstoßfänger und Heckklappe vorgesehenen Bildgebungsteils 12104. Ein Bild des Fahrzeugs 12100 aus der Vogelperspektive wird erhalten, indem zum Beispiel durch die Bildgebungsteile 12101 bis 12104 erfasste Bilddaten überlagert werden.
  • Mindestens einer der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Entfernungsinformationen aufweisen. Beispielsweise kann mindestens einer der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, bestehend aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen, oder er kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel für Phasendifferenzerkennung aufweist.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine Entfernung zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Bildgebungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitweilige Änderung der Entfernung (relative Geschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen bestimmen, und kann dadurch ein nächstliegendes dreidimensionales Objekt, insbesondere eines, das auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist, und das im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt (zum Beispiel gleich oder mehr als 0 km/h) als ein vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren. Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 einen Folgeabstand, der hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug beizubehalten ist, im Voraus festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer folgenden Anhaltesteuerung) und automatische Beschleunigungsregelung (einschließlich einer folgenden Startsteuerung) oder dergleichen durchführen. Dadurch ist es möglich, eine für automatischen Fahrbetrieb vorgesehene kooperative Steuerung durchzuführen, die das Fahrzeug veranlasst, autonom zu fahren, ohne von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 dreidimensionale Objektdaten an dreidimensionalen Objekten in dreidimensionale Objektdaten eines Zweiradfahrzeugs, eines Fahrzeugs von Standardgröße, eines Großfahrzeugs, eines Fußgängers, eines Strommasts und anderer dreidimensionaler Objekte auf der Basis der von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen klassifizieren, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objektdaten zur automatischen Vermeidung eines Hindernisses nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse im Umfeld des Fahrzeugs 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 schwierig visuell zu erkennen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem oder höher als ein Einstellwert ist und somit die Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 eine Warnung über den Lautsprecher 12061 oder den Anzeigeteil 12062 an den Fahrer aus und führt eine Zwangsverzögerung oder eine Ausweichlenkung über die Fahrsystem-Steuereinheit 12010 durch. Dadurch kann der Mikrocomputer 12051 den Fahrbetrieb unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Mindestens einer der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen erfasst. Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob ein Fußgänger in den von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 erfassten Bildern anwesend ist oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird zum Beispiel durch ein Verfahren des Extrahierens von charakteristischen Punkten in den erfassten Bildern der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und ein Verfahren des Ermittelns, ob es sich um einen Fußgänger handelt oder nicht, mittels Mustervergleichsverarbeitung an einer Reihe von charakteristischen Punkten, welche die Konturen des Objekts repräsentieren, durchgeführt. Wenn der Mikrocomputer 12051 feststellt, dass ein Fußgänger in den erfassten Bildern der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 anwesend ist und somit den Fußgänger erkennt, steuert der Ton/Bild-Ausgabeteil 12052 den Anzeigeteil 12062, so dass eine quadratische Konturlinie zur Betonung angezeigt wird, um auf den erkannten Fußgänger überlagert zu werden. Der Ton/Bild-Ausgabeteil 12052 kann auch den Anzeigeteil 12062 steuern, so dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Im Vorangehenden ist eine Beschreibung eines Beispiels des Mobilkörper-Steuersystems gegeben worden, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist. Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann zum Beispiel auf den Bildgebungsteil 12031 unter Komponenten der oben beschriebenen Konfiguration angewandt werden. Insbesondere die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele kann auf den Bildgebungsteil 12031 angewandt werden. Die Anwendung der Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsteil 12031 macht es möglich, ein erfasstes Bild zu erhalten, das weniger Rauschen und eine hohe Auflösung aufweist. Daher ist es möglich, eine hochgenaue Steuerung unter Verwendung des erfassten Bilds in dem Mobilkörper-Steuersystem durchzuführen.
  • Weiteres Anwendungsbeispiel 2
  • 40 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) angewandt werden kann.
  • In 40 ist ein Zustand dargestellt, in dem ein Chirurg (Arzt) 11131 ein endoskopisches Chirurgiesystem 11000 verwendet, um eine Operation für einen Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt, umfasst das endoskopische Chirurgiesystem 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110, wie z. B. einen Pneumoperitonealtubus 11111 und ein Energiegerät 11112, einen Tragarmapparat 11120, der das Endoskop 11100 darauf abstützt, und einen Wagen 11200, an dem verschiedene Apparate für endoskopische Chirurgie montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 umfasst einen Objektivtubus 11101, der einen Bereich einer vorbestimmten Länge von seinem distalen Ende aufweist, der in eine Körperhöhle des Patienten 11132 einzuführen ist, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem proximalen Ende des Objektivtubus 11101 verbunden ist. In dem dargestellten Beispiel weist das dargestellte Endoskop 11100 ein starres Endoskop auf, das einen Objektivtubus 11101 des harten Typs aufweist. Das Endoskop 11100 kann ansonsten als flexibles Endoskop enthalten sein, das einen Objektivtubus 11101 des flexiblen Typs aufweist.
  • Der Objektivtubus 11101 hat an seinem distalen Ende eine Öffnung, in die ein Objektiv eingepasst ist. Ein Lichtquellengerät 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden, so dass von dem Lichtquellengerät 11203 erzeugtes Licht durch eine Lichtführung, die sich in das Innere des Objektivtubus 11101 erstreckt, in ein distales Ende des Objektivtubus 11101 eingeführt wird, und durch das Objektiv auf ein Beobachtungsziel in einer Körperhöhle des Patienten 11132 abgestrahlt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Endoskop 11100 ein Vorwärtssicht-Endoskop oder ein Schrägsicht-Endoskop oder ein Seitensicht-Endoskop sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind im Inneren des Kamerakopfes 11102 vorgesehen, so dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) von dem Beobachtungsziel durch das optische System auf dem Bildaufnahmeelement verdichtet wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem Beobachtungslicht entspricht, nämlich ein Bildsignal, das einem Beobachtungsbild entspricht. Das Bildsignal wird als RAW-Daten zu einer CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 umfasst eine Zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert den Betrieb des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202 in integrierter Weise. Außerdem empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildverarbeitungsprozesse, wie z. B. einen Entwicklungsprozess (Demosaik-Verfahren), durch, um auf der Basis des Bildsignals ein Bild anzuzeigen.
  • Die Anzeigevorrichtung 11202 zeigt unter der Steuerung der CCU 11201 ein Bild auf der Basis eines Bildsignals an, für das die Bildverarbeitungsprozesse durch die CCU 11201 durchgeführt worden sind.
  • Das Lichtquellengerät 11203 enthält eine Lichtquelle, wie z. B. eine Leuchtdiode (LED), und liefert Bestrahlungslicht nach der Abbildung eines Operationsbereichs zu dem Endoskop 11100.
  • Ein Eingabegerät 11204 ist eine Eingabeoberfläche für das endoskopische Chirurgiesystem 11000. Durch das Eingabegerät 11204 kann ein Benutzer eine Eingabe verschiedener Arten von Informationen oder Anweisungen in das endoskopische Chirurgiesystem 11000 durchführen. Beispielsweise würde der Benutzer eine Anweisung oder dergleichen eingeben, um eine Bildaufnahmebedingung (Art des Bestrahlungslichts, Vergrößerung, Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern.
  • Ein Behandlungswerkzeug-Steuergerät 11205 steuert den Antrieb des Energiegerätes 11112 für Kauterisation oder Einschnitt eines Gewebes, Abdichtung eines Blutgefäßes oder dergleichen. Ein Pneumoperitoneumapparat 11206 bläst Gas durch den Pneumoperitoneumtubus 11111 in eine Körperhöhle des Patienten 11132 ein, um die Körperhöhle aufzublasen, um das Sichtfeld des Endoskops 11100 freizumachen und Arbeitsplatz für den Chirurgen zu sichern. Ein Recorder 11207 ist ein Gerät, das fähig ist, verschiedene Arten von Informationen in Bezug auf Chirurgie aufzuzeichnen. Ein Drucker 11208 ist ein Gerät, das fähig ist, verschiedene Arten von Informationen in Bezug auf Chirurgie, wie z. B. Text, ein Bild oder ein Diagramm, auszudrucken.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Lichtquellengerät 11203, das Bestrahlungslicht an das Endoskop 11100 liefert, wenn ein Operationsbereich abzubilden ist, eine weiße Lichtquelle enthalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination davon aufweisen kann. Wenn eine weiße Lichtquelle eine Kombination von roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen aufweist, da die Ausgabestärke und der Ausgabezeitpunkt mit einem hohen Genauigkeitsgrad für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden können, kann die Einstellung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bilds durch das Lichtquellengerät 11203 durchgeführt werden. Außerdem, wenn in diesem Fall Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitgeteilt auf ein Beobachtungsziel abgestrahlt werden, werden und der Antrieb der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 im Gleichlauf mit den Bestrahlungszeitpunkten gesteuert. Dann können Bilder, die individuell den Farben R, G und B entsprechen, ebenfalls zeitgeteilt aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild erhalten werden, selbst wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement vorgesehen sind.
  • Außerdem kann das Lichtquellengerät 11203 so gesteuert werden, dass die auszugebende Lichtstärke für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch Steuern der Antriebs des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 im Gleichlauf mit dem Zeitpunkt der Änderung der Lichtstärke, um Bilder zeitgeteilt zu erfassen und die Bilder zu synthetisieren, kann ein Bild mit hohem Dynamikbereich erzeugt werden, das frei von unterbelichteten blockierten Schatten und überbelichteten Spitzlichtern ist.
  • Außerdem kann das Lichtquellengerät 11203 dazu ausgelegt sein, Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs, bereit für Sonderlichtbeobachtung, bereitzustellen. Bei Sonderlichtbeobachtung wird zum Beispiel, durch Nutzung der Wellenlängenabhängigkeit der Absorption von Licht in einem Körpergewebe zum Abstrahlen von Licht eines schmalen Bands im Vergleich zu Bestrahlungslicht auf gewöhnliche Beobachtung (nämlich weißes Licht), Schmalbandbeobachtung (Schmalbandbildgebung) der Abbildung eines vorbestimmten Gewebes, wie z. B. eines Blutgefäßes eines Oberflächenteils der Schleimhaut oder dergleichen, in hohem Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei Sonderlichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung durchgeführt werden, um ein Bild von Fluoreszenzlicht zu erhalten, das durch Bestrahlung von Anregungslicht erzeugt wird. Bei Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durch Abstrahlung von Anregungslicht auf das Körpergewebe (Autofluoreszenzbeobachtung) durchzuführen, oder um ein Fluoreszenzlichtbild durch lokale Injektion eines Reagenzmittels, wie z. B. Indocyaningrün (ICG), in ein Körpergewebe und Abstrahlung von Anregungslicht entsprechend einer Fluoreszenzlicht-Wellenlänge des Reagenzmittels auf das Körpergewebe zu erhalten. Das Lichtquellengerät 11203 kann dazu ausgelegt sein, derartiges Schmalbandlicht und/oder Anregungslicht, das für Sonderlichtbeobachtung geeignet ist, wie oben beschrieben, zu liefern.
  • 41 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der in 40 dargestellten CCU 11201 darstellt.
  • Der Kamerakopf 11102 weist eine Objektiveinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Antriebseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405 auf. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind für Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Objektiveinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle zum Objektivtubus 11101 vorgesehen ist. Das von einem distalen Ende des Objektivtubus 11101 hereingelassene Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geleitet und in die Objektiveinheit 11401 eingeführt. Die Objektiveinheit 11401 weist eine Kombination aus einer Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokussierlinse, auf.
  • Die Anzahl von Bildaufnahmeelementen, die durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 einbezogen werden, kann eins (Einplattentyp) oder eine Mehrzahl (Mehrplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 zum Beispiel als diejenige des Mehrplattentyps konfiguriert ist, werden Bildsignale, die jeweils R, G und B entsprechen, durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt, und die Bildsignale können synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch dazu ausgelegt sein, ein Paar von Bildaufnahmeelementen zum Erfassen der jeweiligen Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge aufzuweisen, bereit für dreidimensionale (3D) Anzeige. Wenn 3D-Anzeige durchgeführt wird, kann die Tiefe eines lebenden Körpergewebes in einem Operationsbereich vom Chirurgen 11131 besser nachvollzogen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als eine des stereoskopischen Typs ausgelegt ist, eine Vielzahl von Systemen von Objektiveinheiten 11401, die den individuellen Bildaufnahmeelementen entsprechen, bereitgestellt werden.
  • Außerdem muss die Bildaufnahmeeinheit 11402 nicht unbedingt am Kamerakopf 11102 bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter dem Objektiv im Inneren des Objektivtubus 11101 vorgesehen sein.
  • Die Antriebseinheit 11403 enthält einen Aktuator und bewegt die Zoomlinse und die Fokussierlinse der Objektiveinheit 11401 um einen vorbestimmten Betrag entlang einer optischen Achse unter der Steuerung der Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Folglich können die Vergrößerung und der Brennpunkt eines durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 aufgenommenen Bilds passend eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 enthält eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen zu und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erfasstes Bildsignal durch das Übertragungskabel 1400 als RAW-Daten zu der CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und liefert das Steuersignal zu der Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Das Steuersignal enthält Informationen bezüglich Bildaufnahmebedingungen, wie z. B. Informationen, dass eine Bildfrequenz eines aufgenommenen Bilds bestimmt ist, Informationen, dass ein Belichtungswert nach der Bildaufnahme bestimmt ist, und/oder Informationen, dass eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bilds bestimmt sind.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Bildaufnahmebedingungen, wie etwa Bildfrequenz, Belichtungswert, Vergrößerung oder Brennpunkt, durch den Benutzer bestimmt werden können, oder durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis eines erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letzterem Fall sind eine Belichtungsautomatik (AE)-Funktion, eine Autofokus (AF)-Funktion und eine Weißabgleichautomatik (AWB)-Funktion in dem Endoskop 11100 eingebaut.
  • Die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 steuert den Antrieb des Kamerakopfes 11102 auf der Basis eines Steuersignals von der CCU 11201, das durch die Kommunikationseinheit 11404 empfangen wird.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 enthält eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen zu und von dem Kamerakopf 11102. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein dazu übertragenes Bildsignal durch das Übertragungskabel 11400 von dem Kamerakopf 11102.
  • Außerdem überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfes 11102 zu dem Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können durch elektrische Kommunikation, optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal in der Form von RAW-Daten durch, die vom Kamerakopf 11102 dazu übertragen werden.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten von Steuerung bezüglich der Bildaufnahme eines Operationsbereichs oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und der Anzeige eines aufgenommenen Bilds durch, das durch Bildaufnahme eines Operationsbereichs oder dergleichen erhalten wird. Beispielsweise erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfes 11102.
  • Außerdem steuert die Steuereinheit 11413 auf der Basis eines Bildsignals, für das Bildverarbeitungsvorgänge durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt worden sind, die Anzeigevorrichtung 11202, um ein aufgenommenes Bild, in dem der Operationsbereich oder dergleichen abgebildet ist, anzuzeigen. Daraufhin kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien erkennen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Werkzeug, wie etwa eine Pinzette, eine bestimmte lebende Körperregion, Blutung, Nebel bei Verwendung der Energievorrichtung 11112 usw. durch Erkennen der Form, Farbe usw. von Kanten des in einem aufgenommenen Bild enthaltenen Objekts erkennen. Die Steuereinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigevorrichtung 11202 steuert, veranlassen, ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, verschiedene Arten von Chirurgie unterstützenden Informationen in einer überlappenden Weise mit einem Bild des Operationsbereichs unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung anzuzeigen. Wenn Chirurgie unterstützende Informationen in einer überlappenden Weise angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert werden, kann die Belastung des Chirurgen 11131 reduziert werden, und der Chirurg 11131 kann die Operation mit Gewissheit fortsetzen.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das für Kommunikation eines elektrischen Signals bereit ist, ein Lichtwellenleiter, der für optische Kommunikation bereit ist, oder ein Verbundkabel, das sowohl für elektrische als auch optische Kommunikation bereit ist.
  • Während in dem dargestellten Beispiel verdrahtete Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 auch durch Drahtloskommunikation erfolgen.
  • Im Vorangehenden ist eine Beschreibung eines Beispiels des endoskopischen Chirurgiesystems gegeben worden, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann. Unter den Komponenten der oben beschriebenen Konfiguration kann die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorzugsweise auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 angewandt werden, die in dem Kamerakopf 11102 des Endoskops 11100 vorgesehen ist. Durch Anwendung der Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 ist es möglich, die Bildaufnahmeeinheit 11402 zu verkleinern oder die Auflösung der Bildaufnahmeeinheit 11402 zu erhöhen. Daher ist es möglich, ein Endoskop 11100 mit kleiner Größe oder hoher Auflösung bereitzustellen.
  • Obwohl die Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsform, die Modifikationsbeispiele A bis W, die Anwendungsbeispiele und die weiteren Anwendungsbeispiele gegebenen worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und kann auf vielfältige Weise modifiziert werden.
  • In der vorangehenden Ausführungsform ist eine Beschreibung einer Konfiguration gegeben worden, bei welcher der Analogtransistor, der den Verstärkungstransistor enthält, in dem zweiten Substrat angeordnet ist; die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und ist auf eine Konfiguration anwendbar, bei der anstelle der Konfiguration ein anderer Analogtransistor als der Verstärkungstransistor in dem zweiten Substrat angeordnet ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die in der vorliegende Spezifikation beschriebenen Effekte illustrativ und nicht einschränkend sind. Die vorliegende Offenbarung kann Effekte außer den in der vorliegenden Spezifikation beschriebenen aufweisen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen haben kann. In den folgenden Konfigurationen gemäß der vorliegenden Technologie sind die Sensorpixel im ersten Substrat angeordnet, und der Analogtransistor ist im zweiten Substrat angeordnet, wodurch es möglich ist, die belegte Fläche des Analogtransistors zu vergrößern und Rauschen zu reduzieren, ohne die belegte Fläche der Photodiode zu verringern.
    • (1) Bildgebungsvorrichtung, die mit einer Stapelstruktur versehen ist, wobei die Stapelstruktur Folgendes aufweist:
      • ein erstes Substrat, das ein Sensorpixel enthält, das photoelektrische Umwandlung durchführt und eine Signalladung ausgibt;
      • ein zweites Substrat, das eine erste
      • Signalverarbeitungsschaltung aufweist, die in einer Ausleseschaltung enthalten ist und einen ersten Analogtransistor enthält, wobei die Ausleseschaltung ein Pixelsignal auf der Basis der Signalladung ausgibt; und
      • ein drittes Substrat, das eine Logikschaltung aufweist, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt, wobei das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat in dieser Reihenfolge gestapelt sind.
    • (2) Bildgebungsvorrichtung gemäß (1), wobei das erste Substrat ferner eine Schwebediffusion aufweist, in der die Signalladung akkumuliert wird, und der erste Analogtransistor einen Verstärkungstransistor enthält, der eine mit der Schwebediffusion gekoppelte Gate-Elektrode aufweist.
    • (3) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (2), wobei das Sensorpixel eine Vielzahl von Sensorpixeln einschließt, und die Ausleseschaltung eine Analog-Digital-Wandlerschaltung für jedes der Sensorpixel einschließt.
    • (4) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (3), wobei die Ausleseschaltung eine Analog-Digital-Wandlerschaltung enthält, die eine Vergleichsschaltung aufweist, und der erste Analogtransistor in der Vergleichsschaltung enthalten ist.
    • (5) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) oder (4), wobei das Sensorpixel eine Vielzahl von Sensorpixeln einschließt, die Sensorpixel in Reihen und Spalten vorgesehen sind, und die Ausleseschaltung jeweils eine Analog-Digital-Wandlerschaltung für jede der Spalten der Sensorpixel einschließt.
    • (6) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (5), wobei die Ausleseschaltung eine vertikale Signalleitung enthält, und der erste Analogtransistor einen mit der vertikalen Signalleitung gekoppelten Lasttransistor aufweist.
    • (7) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (6), wobei die Ausleseschaltung eine Abtast-Halte-Schaltung enthält, der erste Analogtransistor einen in der Abtast-Halte-Schaltung enthaltenen Eingangstransistor aufweist.
    • (8) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (7), wobei der erste Analogtransistor Folgendes aufweist:
      • einen Kanalformationsbereich, der in einem Halbleiterbereich des zweiten Substrats vorgesehen ist, einen Gate-Isolationsfilm, der auf dem Kanalformationsbereich vorgesehen ist,
      • eine Gate-Elektrode, die auf dem Gate-Isolationsfilm vorgesehen ist,
      • einen Source-Bereich, der an einer Position neben dem Kanalformationsbereich in dem Halbleiterbereich des zweiten Substrats vorgesehen ist,
      • einen Drain-Bereich, der an einer Position neben dem Kanalformationsbereich auf einer dem Source-Bereich gegenüberliegenden Seite, von dem Kanalformationsbereich in dem Halbleiterbereich des zweiten Substrats aus gesehen, vorgesehen ist,
      • eine erste Metallsilizidschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche der Gate-Elektrode abzudecken,
      • eine zweite Metallsilizidschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche des Source-Bereichs abzudecken, und
      • eine dritte Metallsilizidschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche des Drain-Bereichs abzudecken,
    • (9) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (8), wobei das dritte Substrat eine zweite Signalverarbeitungsschaltung aufweist, die zusammen mit der ersten Signalverarbeitungsschaltung in der Ausleseschaltung enthalten ist und einen zweiten Analogtransistor aufweist.
    • (10) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (9), wobei der erste Analogtransistor einen NMOS-Transistor enthält.
    • (11) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (9), wobei der erste Analogtransistor einen NMOS-Transistor und einen PMOS-Transistor enthält.
    • (12) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (11), wobei die Sensorpixel jeweils eine Photodiode und einen Transfertransistor enthalten.
    • (13) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (12), wobei die Ausleseschaltung ein oder mehrere eines Verstärkungstransistors, eines Rücksetztransistors und eines Auswähltransistors einschließt.
    • (14) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (13), wobei die Ausleseschaltung einen Teil einer Analog-Digital-Wandlerschaltung enthält.
    • (15) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (14), wobei die Logikschaltung einen Teil einer Analog-Digital-Wandlerschaltung enthält.
    • (16) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (15), wobei das Sensorpixel eine Vielzahl von Sensorpixeln einschließt, und das erste Substrat die Vielzahl von Sensorpixeln enthält und einen Elementtrenner einschließt, der die Vielzahl von Sensorpixeln trennt.
    • (17) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (16), wobei das Sensorpixel eine Vielzahl von Sensorpixeln einschließt, das erste Substrat die Vielzahl von Sensorpixeln enthält, und die Ausleseschaltung elektrisch mit der Vielzahl von Sensorpixeln gekoppelt ist.
    • (18) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (17), wobei das Sensorpixel eine Vielzahl von Sensorpixeln einschließt, und das erste Substrat jeweils eine Schwebediffusion für jeden der Sensorpixel enthält.
    • (19) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (1) bis (17), wobei das Sensorpixel eine Vielzahl von Sensorpixeln einschließt, und das erste Substrat die Vielzahl von Sensorpixeln enthält und eine Schwebediffusion für die Vielzahl von Sensorpixeln aufweist.
    • (20) Elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • ein optisches System;
      • eine Bildgebungsvorrichtung; und
      • eine Signalverarbeitungsschaltung,
      • wobei die Bildgebungsvorrichtung eine Stapelstruktur aufweist, die ein erstes Substrat, ein zweites Substrat und ein drittes Substrat einschließt, die der Reihe nach gestapelt sind,
      • das erste Substrat ein Sensorpixel enthält, das photoelektrische Umwandlung durchführt und eine Signalladung ausgibt,
      • der zweite Substrat eine erste Signalverarbeitungsschaltung aufweist, die in einer Ausleseschaltung enthalten ist und einen ersten Analogtransistor enthält, wobei die Ausleseschaltung
      • ein Pixelsignal auf der Basis der Signalladung ausgibt, und
      • das dritte Substrat eine Logikschaltung aufweist, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt.
    • (21) Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • ein erstes Substrat, das mindestens einen Sensorteil enthält, der Licht in eine elektrische Ladung umwandelt;
      • ein zweites Substrat, das einen ersten Teil einer Ausleseschaltung enthält, die mindestens einen ersten Transistor enthält,
      • wobei die Ausleseschaltung ein Pixelsignal auf der Basis der elektrischen Ladung ausgibt; und
      • ein drittes Substrat, das eine Logikschaltung aufweist, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt, wobei das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat in dieser Reihenfolge gestapelt sind.
    • (22) Bildgebungsvorrichtung gemäß (21), wobei das erste Substrat ferner eine Schwebediffusion enthält, welche die elektrische Ladung akkumuliert, und der mindestens eine erste Transistor einen Verstärkungstransistor enthält, der eine mit der Schwebediffusion gekoppelte Gate-Elektrode aufweist.
    • (23) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (22), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, und die Ausleseschaltung eine Analog-Digital-Wandlerschaltung für jeden der Vielzahl von Sensorteilen einschließt.
    • (24) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (23), wobei die Ausleseschaltung einen ersten Teil einer Analog-Digital-Wandlerschaltung enthält, die eine Vergleichsschaltung aufweist, und der mindestens eine erste Transistor in der Vergleichsschaltung enthalten ist.
    • (25) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (24), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, die Vielzahl von Sensorteilen in Reihen und Spalten vorgesehen sind, und die Ausleseschaltung eine Analog-Digital-Wandlerschaltung für jede der Spalten einschließt.
    • (26) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (25), wobei die Ausleseschaltung eine vertikale Signalleitung enthält, und der mindestens eine erste Transistor einen mit der vertikalen Signalleitung gekoppelten Lasttransistor aufweist.
    • (27) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (26), wobei die Ausleseschaltung eine Abtast-Halte-Schaltung enthält, der mindestens eine erste Transistor einen Eingangstransistor aufweist, der in der Abtast-Halte-Schaltung enthalten ist.
    • (28) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (27), wobei der mindestens eine erste Transistor Folgendes aufweist:
      • einen Kanalbereich, der in einem Halbleiterbereich des zweiten Substrats vorgesehen ist,
      • einen Gate-Isolationsfilm, der auf dem Kanalbereich vorgesehen ist,
      • eine Gate-Elektrode, die auf dem Gate-Isolationsfilm vorgesehen ist,
      • einen Source-Bereich, der an einer Position neben dem Kanalbereich in dem Halbleiterbereich des zweiten Substrats vorgesehen ist,
      • einen Drain-Bereich, der in dem Halbleiterbereich des zweiten Substrats an einer Position neben dem Kanalbereich auf einer dem Source-Bereich gegenüberliegenden Seite des Kanalbereichs vorgesehen ist,
      • eine erste Metallschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche der Gate-Elektrode abzudecken,
      • eine zweite Metallschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche des Source-Bereichs abzudecken, und
      • eine dritte Metallschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche des Drain-Bereichs abzudecken.
    • (29) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (28), wobei das dritte Substrat einen zweiten Teil der Ausleseschaltung aufweist, der mit dem ersten Teil der Ausleseschaltung gekoppelt ist, und der zweite Teil der Ausleseschaltung einen zweiten Transistor aufweist.
    • (30) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (29), wobei der mindestens eine erste Transistor einen NMOS-Transistor und/oder einen PMOS-Transistor enthält, und wobei der mindestens eine erste Transistor ein Analogsignal auf der Basis der elektrischen Ladung empfängt und ausgibt, und der zweite Transistor ein Digitalsignal auf der Basis des Analogsignals empfängt und ausgibt.
    • (31) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (30), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen aufweist, die sich den mindestens einen ersten Transistor teilen.
    • (32) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (31), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Photodiode und einen Transfertransistor aufweist.
    • (33) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (32), wobei die Ausleseschaltung einen oder mehrere eines Verstärkungstransistors, eines Rücksetztransistors und eines Auswähltransistors aufweist.
    • (34) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (33), wobei der erste Teil der Ausleseschaltung einen ersten Teil einer Analog-Digital-Wandlerschaltung aufweist, und die Logikschaltung einen zweiten Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung aufweist, und wobei der erste Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung ein Analogsignal auf der Basis der elektrischen Ladung empfängt, und der zweite Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung ein Digitalsignal auf der Basis des Analogsignals ausgibt.
    • (35) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (34), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen aufweist, die sich den ersten Teil und den zweiten Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung teilen.
    • (36) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (35), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, und das erste Substrat die Vielzahl von Sensorteilen enthält und einen Isolationsbereich einschließt, der die Vielzahl von Sensorteilen trennt.
    • (37) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (36), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen enthält, das erste Substrat die Vielzahl von Sensorteilen enthält, und die Ausleseschaltung elektrisch mit der Vielzahl von Sensorteilen gekoppelt ist.
    • (38) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (37), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, und das erste Substrat jeweils eine Schwebediffusion für jeden der Vielzahl von Sensorteilen enthält.
    • (39) Bildgebungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Punkte (21) bis (38), wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, und das erste Substrat die Vielzahl von Sensorteilen enthält und eine Schwebediffusion aufweist, die von der Vielzahl von Sensorteilen geteilt wird.
    • (40) Elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • ein optisches System;
      • eine Bildgebungsvorrichtung; und
      • eine Signalverarbeitungsschaltung,
      • wobei die Bildgebungsvorrichtung Folgendes aufweist:
        • ein erstes Substrat, das mindestens einen Sensorteil enthält, der Licht in eine elektrische Ladung umwandelt;
        • ein zweites Substrat, das einen ersten Teil einer Ausleseschaltung enthält, und das mindestens einen ersten Transistor enthält,
        • wobei die Ausleseschaltung ein Pixelsignal auf der Basis der elektrischen Ladung ausgibt; und
        • ein drittes Substrat, das eine Logikschaltung aufweist, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt, wobei das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat in dieser Reihenfolge gestapelt sind.
  • Es sollte für Fachleute verständlich sein, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Teilkombinationen und Änderungen abhängig von Konstruktionsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, sofern sie innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche oder deren Entsprechungen liegen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bildgebungsvorrichtung
    10
    Erstes Substrat
    11
    Halbleitersubstrat
    12
    Sensorpixel
    13
    Pixelbereich
    20
    Zweites Substrat
    21
    Halbleitersubstrat
    22
    Ausleseschaltung
    22A
    Erste Signalverarbeitungsschaltung
    22B
    Zweite Signalverarbeitungsschaltung
    23
    Pixelansteuerleitung
    24
    Vertikale Signalleitung
    24A
    Signalausleseleitung
    30
    Drittes Substrat
    31
    Halbleitersubstrat
    32
    Logikschaltung
    33
    Vertikalansteuerungsschaltung
    34
    Signalverarbeitungsschaltung
    35
    Horizontalansteuerungsschaltung
    36
    Systemsteuerschaltung
    PD
    Photodiode
    TX
    Transfertransistor
    FD
    Schwebediffusion
    AMP
    Verstärkungstransistor
    REF
    Referenzsignal-Eingangstransistor
    Vb
    Stromquellentransistor
    PTR1, PTR2
    Transistor
    RST
    Rücksetztransistor
    SEL
    Auswähltransistor
  • 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 2018230835 [0001]
    • WO 2016/136448 [0005]

Claims (20)

  1. Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein erstes Substrat, das mindestens einen Sensorteil enthält, der Licht in eine elektrische Ladung umwandelt; ein zweites Substrat, das einen ersten Teil einer Ausleseschaltung enthält, die mindestens einen ersten Transistor aufweist, wobei die Ausleseschaltung ein Pixelsignal auf der Basis der elektrischen Ladung ausgibt; und ein drittes Substrat, das eine Logikschaltung aufweist, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt, wobei das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat in dieser Reihenfolge gestapelt sind.
  2. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste Substrat ferner eine Schwebediffusion enthält, welche die elektrische Ladung akkumuliert, und der mindestens eine erste Transistor einen Verstärkungstransistor enthält, der eine mit der Schwebediffusion gekoppelte Gate-Elektrode aufweist.
  3. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, und die Ausleseschaltung eine Analog-Digital-Wandlerschaltung für jeden der Vielzahl von Sensorteilen einschließt.
  4. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ausleseschaltung einen ersten Teil einer Analog-Digital-Wandlerschaltung enthält, die eine Vergleichsschaltung aufweist, und der mindestens eine erste Transistor in der Vergleichsschaltung enthalten ist.
  5. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, die Vielzahl von Sensorteilen in Reihen und Spalten vorgesehen sind, und die Ausleseschaltung eine Analog-Digital-Wandlerschaltung für jede der Spalten einschließt.
  6. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Ausleseschaltung eine vertikale Signalleitung enthält, und der mindestens eine erste Transistor einen mit der vertikalen Signalleitung gekoppelten Lasttransistor aufweist.
  7. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Ausleseschaltung eine Abtast-Halte-Schaltung enthält, der mindestens eine erste Transistor einen Eingangstransistor aufweist, der in der Abtast-Halte-Schaltung enthalten ist.
  8. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine erste Transistor Folgendes aufweist: einen Kanalbereich, der in einem Halbleiterbereich des zweiten Substrats vorgesehen ist, einen Gate-Isolationsfilm, der auf dem Kanalbereich vorgesehen ist, eine Gate-Elektrode, die auf dem Gate-Isolationsfilm vorgesehen ist, einen Source-Bereich, der an einer Position neben dem Kanalbereich in dem Halbleiterbereich des zweiten Substrats vorgesehen ist, einen Drain-Bereich, der in dem Halbleiterbereich des zweiten Substrats an einer Position neben dem Kanalbereich auf einer dem Source-Bereich gegenüberliegenden Seite des Kanalbereichs vorgesehen ist, eine erste Metallschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche der Gate-Elektrode abzudecken, eine zweite Metallschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche des Source-Bereichs abzudecken, und eine dritte Metallschicht, die vorgesehen ist, um eine Vorderfläche des Drain-Bereichs abzudecken.
  9. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das dritte Substrat einen zweiten Teil der Ausleseschaltung aufweist, der mit dem ersten Teil der Ausleseschaltung gekoppelt ist, und der zweite Teil der Ausleseschaltung einen zweiten Transistor aufweist.
  10. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine erste Transistor einen NMOS-Transistor und/oder einen PMOS-Transistor enthält, und wobei der mindestens eine erste Transistor ein Analogsignal auf der Basis der elektrischen Ladung empfängt und ausgibt, und der zweite Transistor ein Digitalsignal auf der Basis des Analogsignals empfängt und ausgibt.
  11. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen aufweist, die sich den mindestens einen ersten Transistor teilen.
  12. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Photodiode und einen Transfertransistor aufweist.
  13. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ausleseschaltung einen oder mehrere eines Verstärkungstransistors, eines Rücksetztransistors und eines Auswähltransistors aufweist.
  14. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Teil der Ausleseschaltung einen ersten Teil einer Analog-Digital-Wandlerschaltung aufweist, und die Logikschaltung einen zweiten Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung aufweist, und wobei der erste Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung ein Analogsignal auf der Basis der elektrischen Ladung empfängt, und der zweite Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung ein Digitalsignal auf der Basis des Analogsignals ausgibt.
  15. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen aufweist, die sich den ersten Teil und den zweiten Teil der Analog-Digital-Wandlerschaltung teilen.
  16. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, und das erste Substrat die Vielzahl von Sensorteilen enthält und einen Isolationsbereich einschließt, der die Vielzahl von Sensorteilen trennt.
  17. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen enthält, das erste Substrat die Vielzahl von Sensorteilen enthält, und die Ausleseschaltung elektrisch mit der Vielzahl von Sensorteilen gekoppelt ist.
  18. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, und das erste Substrat jeweils eine Schwebediffusion für jeden der Vielzahl von Sensorteilen enthält.
  19. Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensorteil eine Vielzahl von Sensorteilen umfasst, und das erste Substrat die Vielzahl von Sensorteilen enthält und eine Schwebediffusion aufweist, die von der Vielzahl von Sensorteilen geteilt wird.
  20. Elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst: ein optisches System; eine Bildgebungsvorrichtung; und eine Signalverarbeitungsschaltung, wobei die Bildgebungsvorrichtung Folgendes aufweist: ein erstes Substrat, das mindestens einen Sensorteil enthält, der Licht in eine elektrische Ladung umwandelt; ein zweites Substrat, das einen ersten Teil einer Ausleseschaltung enthält, die mindestens einen ersten Transistor aufweist, wobei die Ausleseschaltung ein Pixelsignal auf der Basis der elektrischen Ladung ausgibt; und ein drittes Substrat, das eine Logikschaltung aufweist, die eine Verarbeitung an dem Pixelsignal durchführt, wobei das erste Substrat, das zweite Substrat und das dritte Substrat in dieser Reihenfolge gestapelt sind.
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