DE112020003071T5 - Festkörper-bildgebungsvorrichtung - Google Patents

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Yoshiaki Kitano
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Abstract

Es wird eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt, aufweisend: ein erstes Substrat, das einen photoelektrischen Wandler und einen elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt für jedes Pixel aufweist, wobei eine in dem photoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signalladung in dem elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt akkumuliert wird; ein zweites Substrat mit einer Halbleiterschicht und einem Pixeltransistor, wobei die Halbleiterschicht auf dem ersten Substrat gestapelt ist, und der Pixeltransistor eine der Halbleiterschicht gegenüberliegende Gate-Elektrode aufweist und die elektrische Signalladung des elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt liest; und eine Durchgangselektrode, die in dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat vorgesehen ist und das erste Substrat und das zweite Substrat elektrisch miteinander verbindet und teilweise die Gate-Elektrode kontaktiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung mit einer Vielzahl von aufeinander gestapelten Halbleiterschichten.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • In letzter Zeit ist die Entwicklung eines CMOS-Bildsensors (komplementärer Metalloxid-Halbleiter) für eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung fortgeschritten. Beispielsweise offenbart PTL 1 eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, bei der ein Halbleiterwafer mit einem Pixelarrayabschnitt und ein Halbleiterwafer mit einer Logikschaltung gestapelt sind.
  • In dem Pixelarrayabschnitt sind beispielsweise eine Fotodiode, ein floatendes Diffusionsgebiet, ein Pixeltransistor und dergleichen vorgesehen.
  • Literaturverzeichnis
  • Patentliteratur
  • PTL 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2010-245506
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Bei einer solchen Festkörper-Bildgebungsvorrichtung ist eine Reduzierung des Rauschens eines von einem Pixeltransistor auszugebenden Signals erwünscht.
  • Es ist daher wünschenswert, eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung vorzusehen, die es ermöglicht, das Rauschen eines von einem Pixeltransistor auszugebenden Signals zu reduzieren.
  • Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: ein erstes Substrat mit einem fotoelektrischen Wandler und einem elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt für jedes Pixel, wobei der elektrische eine in dem fotoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signalladung akkumuliert; ein zweites Substrat mit einer Halbleiterschicht und einem Pixeltransistor, wobei die Halbleiterschicht auf dem ersten Substrat gestapelt ist, und der Pixeltransistor eine der Halbleiterschicht gegenüberliegende Gate-Elektrode aufweist und die elektrische Signalladung des elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt liest; und eine Durchgangselektrode, die in dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat vorgesehen ist und das erste Substrat und das zweite Substrat elektrisch miteinander verbindet und teilweise die Gate-Elektrode kontaktiert.
  • In der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Gate-Elektrode des Pixeltransistors in Kontakt mit einem Teil der Durchgangselektrode vorgesehen; daher ist eine Fläche der Gate-Elektrode im Vergleich zu einem Fall vergrößert, in dem die Gate-Elektrode von der Durchgangselektrode entfernt angeordnet ist.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • [2] 2 ist eine schematische Draufsicht einer schematischen Konfiguration der in 1 dargestellten Bildgebungsvorrichtung.
    • [3] 3 ist eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration entlang einer in 2 dargestellten Linie III-III'.
    • [4] 4 ist ein Ersatzschaltbild einer in 1 dargestellten Pixel-Sharing-Einheit.
    • [5] 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kopplungsmodus zwischen mehreren Pixel-Sharing-Einheiten und mehreren vertikalen Signalleitungen darstellt.
    • [6] 6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels einer spezifischen Konfiguration der in 3 dargestellten Bildgebungsvorrichtung.
    • [7A] 7A ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration eines Hauptteils eines in 6 dargestellten ersten Substrats.
    • [7B] 7B ist eine schematische Ansicht einer planaren Konfiguration von Kontaktstellen-Abschnitten zusammen mit dem Hauptteil des in 7A dargestellten ersten Substrats.
    • [8] 8 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration eines in 6 dargestellten zweiten Substrats (einer Halbleiterschicht).
    • [9] 9 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration von Hauptteilen einer Pixelschaltung und des ersten Substrats zusammen mit einer in 6 dargestellten ersten Verdrahtungsschicht.
    • [10] 10 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht und einer zweiten Verdrahtungsschicht, die in 6 dargestellt werden.
    • [11] 11 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht und einer dritten Verdrahtungsschicht, die in 6 dargestellt werden.
    • [12] 12 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht und einer vierten Verdrahtungsschicht, die in 6 dargestellt werden.
    • [13] 13 ist eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration in der Nähe eines Verstärkungstransistors und einer Durchgangselektrode, die in 6 dargestellt werden.
    • [14] 14 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des in 13 dargestellten Verstärkungstransistors.
    • [15] 15 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Pfads eines Eingabesignals zu der in 3 dargestellten Bildgebungsvorrichtung.
    • [16] 16 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Signalpfads eines Pixelsignals der in 3 dargestellten Bildgebungsvorrichtung.
    • [17] 17 ist eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel.
    • [18] 18 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Beschreibung einer Größe des in 13 dargestellten Verstärkungstransistors.
    • [19] 19 ist eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel 1.
    • [20] (A) ist eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel 2, und (B) ist eine schematische Ansicht einer planaren Konfiguration einer in (A) dargestellten Gate-Elektrode.
    • [21] 21 ist eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel 3.
    • [22] 22 ist eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel 4.
    • [23] 23 ist eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel 5.
    • [24] 24 ist eine schematische Ansicht eines Modifikationsbeispiels der planaren Konfiguration des in 8 dargestellten zweiten Substrats (der Halbleiterschicht).
    • [25] 25 ist eine schematische Ansicht einer planaren Konfiguration von Hauptteilen der ersten Verdrahtungsschicht und des ersten Substrats zusammen mit der in 24 dargestellten Pixelschaltung.
    • [26] 26 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 25 dargestellten ersten Verdrahtungsschicht.
    • [27] 27 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht zusammen mit der zweiten Verdrahtungsschicht, die in 26 dargestellt werden.
    • [28] 28 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der vierten Verdrahtungsschicht zusammen mit der dritten Verdrahtungsschicht, die in 27 dargestellt werden.
    • [29] 29 ist eine schematische Ansicht eines Modifikationsbeispiels der planaren Konfiguration des in FIG, 7A dargestellten ersten Substrats.
    • [30] 30 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration des zweiten Substrats (der Halbleiterschicht), das auf dem in 29 dargestellten ersten Substrat gestapelt ist.
    • [31] 31 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 30 dargestellten Pixelschaltung.
    • [32] 32 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 31 dargestellten ersten Verdrahtungsschicht.
    • [33] 33 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 32 dargestellten zweiten Verdrahtungsschicht.
    • [34] 34 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der vierten Verdrahtungsschicht zusammen mit der dritten Verdrahtungsschicht, die in 33 dargestellt werden.
    • [35] 35 ist eine schematische Ansicht eines anderen Beispiels der planaren Konfiguration des in 29 dargestellten ersten Substrats.
    • [36] 36 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration des zweiten Substrats (der Halbleiterschicht), das auf dem in 35 dargestellten ersten Substrat gestapelt ist.
    • [37] 37 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 36 dargestellten Pixelschaltung.
    • [38] 38 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 37 dargestellten ersten Verdrahtungsschicht.
    • [39] 39 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht zusammen mit der zweiten Verdrahtungsschicht, die in 38 dargestellt werden.
    • [40] 40 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer planaren Konfiguration der vierten Verdrahtungsschicht zusammen mit der dritten Verdrahtungsschicht, die in 39 dargestellt werden.
    • [41] 41 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der in 3 dargestellten Bildgebungsvorrichtung.
    • [42] 42 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Pfads eines Eingabesignals zu der in 41 dargestellten Bildgebungsvorrichtung.
    • [43] 43 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Signalpfads eines Pixelsignals der in 41 dargestellten Bildgebungsvorrichtung.
    • [44] 44 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der in 6 dargestellten Bildgebungsvorrichtung.
    • [45] 45 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer Ersatzschaltung darstellt, die in 4 dargestellt ist.
    • [46] 46 ist eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Beispiel eines in 7A dargestellten Pixeltrennungsabschnitts.
    • [47] 47 ist eine Querschnittsansicht in einer Dickenrichtung eines Konfigurationsbeispiels einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [48] 48 ist eine Querschnittsansicht in der Dickenrichtung eines Konfigurationsbeispiels der Bildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [49] 49 ist eine Querschnittsansicht in der Dickenrichtung eines Konfigurationsbeispiels der Bildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [50] 50 ist eine Querschnittsansicht in einer horizontalen Richtung eines Layoutbeispiels einer Vielzahl von Pixeleinheiten gemäß dem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [51] 51 ist eine Querschnittsansicht in der horizontalen Richtung eines Layoutbeispiels der Vielzahl von Pixeleinheiten gemäß dem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [52] 52 ist eine Querschnittsansicht in der horizontalen Richtung eines Layoutbeispiels der Vielzahl von Pixeleinheiten gemäß dem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [53] 53 ist eine Querschnittsansicht in der Dickenrichtung eines Konfigurationsbeispiels einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Kombination der Ausführungsform und des Modifikationsbeispiels 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [54] 54 ist eine Querschnittsansicht in der Dickenrichtung eines Konfigurationsbeispiels der Bildgebungsvorrichtung gemäß der Kombination der Ausführungsform und des Modifikationsbeispiels 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [55] 55 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungssystems darstellt, das die Bildgebungsvorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und die Modifikationsbeispiele davon aufweist.
    • [56] 56 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildgebungsverfahrens in dem in 55 dargestellten Bildgebungssystem darstellt.
    • [57] 57 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
    • [58] 58 ist ein Diagramm zur Unterstützung der Erklärung eines Beispiels von Installationspositionen eines Abschnitts zur Detektion von Informationen außerhalb des Fahrzeugs und eines Bildgebungsabschnitts.
    • [59] 59 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt.
    • [60] 60 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamerasteuereinheit (CCU) darstellt. Modi zur Ausführung der Erfindung
  • Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden unten im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    1. 1. Ausführungsform (eine Bildgebungsvorrichtung mit einer gestapelten Struktur aus drei Substraten)
    2. 2. Modifikationsbeispiel 1 (ein Beispiel, bei dem eine Gate-Elektrode eine Vorderseite und eine Seitenfläche eines Verstärkungstransistors kontaktiert)
    3. 3. Modifikationsbeispiel 2 (ein Beispiel, bei dem eine Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors ein Durchgangsloch aufweist)
    4. 4. Modifikationsbeispiel 3 (ein Beispiel mit einem Verbindungsabschnitt, der Finnen verbindet)
    5. 5. Modifikationsbeispiel 4 (ein Beispiel, in dem der Verstärkungstransistor einen Transistor vom planaren Typ aufweist)
    6. 6. Modifikationsbeispiel 5 (ein Beispiel, in dem der Verstärkungstransistor eine Gate-Elektrode vom eingebetteten Typ aufweist)
    7. 7. Modifikationsbeispiel 6 (Beispiel 1 einer planaren Konfiguration)
    8. 8. Modifikationsbeispiel 7 (ein Beispiel 2 der planaren Konfiguration)
    9. 9. Modifikationsbeispiel 8 (ein Beispiel 3 der planaren Konfiguration)
    10. 10. Modifikationsbeispiel 9 (ein Beispiel mit Kontaktabschnitten zwischen Substraten in einem mittleren Teil eines Pixelarrayabschnitts)
    11. 11. Modifikationsbeispiel 10 (ein Beispiel mit einem planaren Transfertransistor)
    12. 12. Modifikationsbeispiel 11 (ein Beispiel, bei dem ein Pixel mit einer Ausleseschaltung verbunden ist)
    13. 13. Modifikationsbeispiel 12 (ein Konfigurationsbeispiel eines Pixeltrennungsabschnitts)
    14. 14. Modifikationsbeispiel 13 (ein Beispiel, bei dem ein Wannenkontakt für jede Vielzahl von Sensorpixeln bereitgestellt wird)
    15. 15. Anwendungsbeispiel (ein Bildgebungssystem)
    16. 16. Praktische Anwendungsbeispiele
  • <1. Ausführungsform>
  • [Funktionskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1]
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung (einer Bildgebungsvorrichtung 1) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 in 1 weist beispielsweise einen Eingangsabschnitt 510A, einen Zeilentreiberabschnitt 520, eine Zeitsteuerung 530, einen Pixelarrayabschnitt 540, einen Spaltensignalprozessor 550, einen Bildsignalprozessor 560 und einen Ausgangsabschnitt 510B auf.
  • In dem Pixelarrayabschnitt 540 sind Pixel 541 wiederholt in einem Array angeordnet. Genauer gesagt sind Pixel-Sharing-Einheiten 539, die jeweils eine Vielzahl von Pixeln aufweisen, sich wiederholende Einheiten, und sind wiederholt in einem Array in einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung angeordnet. Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Beschreibung der Einfachheit halber die Zeilenrichtung, und die Spaltenrichtung orthogonal zur Zeilenrichtung, manchmal als „H-Richtung“ bzw. „V-Richtung“ bezeichnet werden. In einem Beispiel in 1 weist eine Pixel-Sharing-Einheit 539 vier Pixel (Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) auf. Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D weisen jeweils eine Fotodiode PD auf (in 6 und dergleichen dargestellt, die später beschrieben wird). Die Pixel-Sharing-Einheit 539 ist eine Einheit, die eine Pixelschaltung gemeinsam nutzt (die Pixelschaltung 210 in 3, die später beschrieben wird). Mit anderen Worten, eine Pixelschaltung (die später zu beschreibende Pixelschaltung 210) ist für alle vier Pixel (die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) enthalten. Die Pixelschaltung wird zeitgeteilt angesteuert, um sequentiell Pixelsignale der jeweiligen Pixel 541A, 541B, 541C und 541D zu lesen. Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sind beispielsweise in zwei Reihen mal zwei Spalten angeordnet. Der Pixelarrayabschnitt 540 weist eine Vielzahl von Zeilentreibersignalleitungen 542 und eine Vielzahl von vertikalen Signalleitungen (Spaltenausleseleitungen) 543 zusammen mit den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D auf. Die Zeilentreibersignalleitungen 542 treiben die Pixel 541, die nebeneinander in der Zeilenrichtung in dem Pixelarrayabschnitt 540 angeordnet sind und in der Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539 enthalten sind. Die Zeilentreibersignalleitungen 542 treiben jedes der nebeneinander angeordneten Pixel in der Zeilenrichtung in den Pixel-Sharing-Einheiten 539. Wie später unter Bezugnahme auf 4 im Einzelnen beschreiben wird, weist die Pixel-Sharing-Einheit 539 eine Vielzahl von Transistoren auf. Um jeden der Vielzahl von Transistoren zu treiben, ist eine Vielzahl von Zeilentreibersignalleitungen 542 mit einer Pixel-Sharing-Einheit 539 verbunden. Die Pixel-Sharing-Einheiten 539 sind mit den vertikalen Signalleitungen (Spaltenausleseleitungen) 543 verbunden. Die Pixelsignale werden von den jeweiligen Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D, die in den Pixel-Sharing-Einheiten 539 enthalten sind, über die vertikalen Signalleitungen (Spaltenausleseleitungen) 543 gelesen.
  • Der Zeilentreiberabschnitt 520 weist beispielsweise einen Zeilenadresscontroller auf, der die Position einer Zeile zum Treiben von Pixeln bestimmt, d. h. einen Zeilendecodierungsabschnitt, und einen Zeilentreiberschaltungsabschnitt, der ein Signal zum Treiben der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D erzeugt.
  • Der Spaltensignalprozessor 550 ist beispielsweise mit den vertikalen Signalleitungen 543 verbunden und weist einen Lastschaltungsabschnitt auf, der eine Sourcefolgerschaltung mit den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D bildet (die Pixel-Sharing-Einheit 539). Der Spaltensignalprozessor 550 kann einen Verstärkerschaltungsabschnitt aufweisen, der ein von der Pixel-Sharing-Einheit 539 über die vertikale Signalleitung 543 gelesenes Signal verstärkt. Der Spaltensignalprozessor 550 kann einen Rauschprozessor aufweisen. Der Rauschprozessor entfernt beispielsweise einen Rauschpegel eines Systems aus einem Signal, das als Ergebnis der photoelektrischen Umwandlung von der Pixel-Sharing-Einheit 539 gelesen wird.
  • Der Spaltensignalprozessor 550 weist beispielsweise einen Analog-DigitalWandler (ADC) auf. Der Analog-Digital-Umsetzer wandelt ein von der Pixel-Sharing-Einheit 539 gelesenes Signal oder ein analoges Signal, das der oben beschriebenen Rauschverarbeitung unterzogen wurde, in ein digitales Signal um. Der ADC weist beispielsweise einen Komparatorabschnitt und einen Zählerabschnitt auf. Der Komparatorabschnitt vergleicht ein analoges Signal als Umwandlungsziel mit einem Referenzsignal als Vergleichsziel. Der Zählerabschnitt misst die Zeit, bis ein Vergleichsergebnis in dem Komparatorabschnitt invertiert wird. Der Spaltensignalprozessor 550 kann einen horizontalen Abtastschaltungsabschnitt aufweisen, der ein Abtasten von Auslesespalten steuert.
  • Die Zeitsteuerung 530 liefert ein Signal, das ein Timing steuert, an den Zeilentreiberabschnitt 520 und den Spaltensignalprozessor 550 basierend auf einem Referenztaktsignal und einem Zeitsteuersignal, das in die Vorrichtung eingegeben wird.
  • Der Bildsignalprozessor 560 ist eine Schaltung, die verschiedene Arten von Signalverarbeitung an Daten durchführt, die als Ergebnis einer photoelektrischen Umwandlung erhalten wurden, d. h. Daten, die als Ergebnis eines Bildgebungsvorgangs in der Bildgebungsvorrichtung 1 erhalten wurden. Der Bildsignalprozessor 560 weist beispielsweise einen Bildsignalverarbeitungsschaltungsabschnitt und einen Datenhalteabschnitt auf. Der Bildsignalprozessor 560 kann einen Prozessorabschnitt aufweisen.
  • Ein Beispiel für die in dem Bildsignalprozessor 560 auszuführende Signalverarbeitung ist die Tonkurvenkorrekturverarbeitung, bei der Graustufen in einem Fall erhöht werden, in dem AD-umgewandelte Bilddaten Daten sind, die durch Aufnehmen eines dunklen Objekts erhalten werden, und Graustufen um ein Fall reduziert werden, in dem die AD-umgewandelten Bilddaten Daten sind, die durch Aufnehmen eines hellen Objekts erhalten werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass charakteristische Daten von Tonkurven, welche Tonkurven verwendet werden sollen, um Graustufen von Bilddaten zu korrigieren, in dem Voraus im Datenhalteabschnitt des Bildsignalprozessors 560 gespeichert werden.
  • Der Eingangsabschnitt 510A gibt beispielsweise das Referenztaktsignal, das Zeitsteuersignal, die charakteristischen Daten und dergleichen, die oben beschrieben wurden, von außerhalb der Vorrichtung in die Bildgebungsvorrichtung 1 ein. Beispiele des Zeitsteuersignals weist ein vertikales Synchronisationssignal, ein horizontales Synchronisationssignal und dergleichen auf. Die charakteristischen Daten sind beispielsweise in dem Datenhalteabschnitt des Bildsignalprozessors 560 zu speichern. Der Eingangsabschnitt 510A weist beispielsweise einen Eingangsanschluss 511, einen Eingangsschaltungsabschnitt 512, einen Eingangsamplituden-Änderungsabschnitt 513, einen Eingangsdaten-Umwandlungsschaltungsabschnitt 514 und einen Stromquellenabschnitt (nicht dargestellt) auf.
  • Der Eingangsanschluss 511 ist ein externer Anschluss zum Eingeben von Daten. Der Eingangsschaltungsabschnitt 512 nimmt ein an den Eingangsanschluss 511 eingegebenes Signal in die Bildgebungsvorrichtung 1 auf. Der Eingangsamplituden-Änderungsabschnitt 513 ändert die Amplitude des von dem Eingangsschaltungsabschnitt 512 aufgenommenen Signals in eine Amplitude, die innerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 leicht verwendet werden kann. Der Eingangsdaten-Umwandlungsschaltungsabschnitt 514 ändert die Reihenfolge der Datenspalten von Eingangsdaten. Der Eingangsdaten-Umwandlungsschaltungsabschnitt 514 weist beispielsweise eine Seriell-Parallel-Umwandlungsschaltung auf. Die Seriell-Parallel-Umwandlungsschaltung wandelt ein als Eingangsdaten empfangenes serielles Signal in ein paralleles Signal um. Es ist anzumerken, dass in dem Eingangsabschnitt 510A der Eingangsamplituden-Änderungsabschnitt 513 und der Eingangsdaten-Umwandlungsschaltungsabschnitt 514 weggelassen werden können. Der Stromquellenabschnitt liefert Strom, der auf verschiedene Arten von Spannungen eingestellt ist, die innerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 erforderlich sind, unter Verwendung von Strom, der von außen an die Bildgebungsvorrichtung 1 geliefert wird.
  • In einem Fall, in dem die Bildgebungsvorrichtung 1 mit einer externen Speichervorrichtung verbunden ist, kann der Eingangsabschnitt 510A eine Speicherschnittstellenschaltung aufweisen, die Daten von der externen Speichervorrichtung empfängt. Beispiele der externen Speichervorrichtung weisen einen Flash-Speicher, einen SRAM, einen DRAM und dergleichen auf.
  • Der Ausgangsabschnitt 510B gibt Bilddaten nach außerhalb der Vorrichtung aus. Beispiele der Bilddaten weisen Bilddaten, die von der Bildgebungsvorrichtung 1 erfasst wurden, Bilddaten, die einer Signalverarbeitung durch den Bildsignalprozessor 560 unterzogen wurden, und dergleichen auf. Der Ausgangsabschnitt 510B weist beispielsweise einen Ausgangsdaten-Umwandlungsschaltungsabschnitt 515, einen Ausgangsamplituden-Änderungsabschnitt 516, einen Ausgangsschaltungsabschnitt 517 und einen Ausgangsanschluss 518 auf.
  • Der Ausgangsdaten-Umwandlungsschaltungsabschnitt 515 weist beispielsweise eine Parallel-Seriell-Umwandlungsschaltung auf. Der Ausgangsdaten-Umwandlungsschaltungsabschnitt 515 wandelt ein paralleles Signal, das innerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 verwendet wird, in ein serielles Signal um. Der Ausgangsamplituden-Änderungsabschnitt 516 ändert die Amplitude eines Signals, das innerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 verwendet wird. Das Signal mit geänderter Amplitude kann leicht in einer externen Vorrichtung verwendet werden, die mit der Außenseite der Bildgebungsvorrichtung 1 verbunden ist. Der Ausgangsschaltungsabschnitt 517 ist eine Schaltung, die Daten von innerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 nach außerhalb der Vorrichtung ausgibt, und der Ausgangsschaltungsabschnitt 517 treibt eine Verdrahtungsleitung außerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1, die mit dem Ausgangsanschluss 518 verbunden ist. An dem Ausgangsanschluss 518 werden Daten von der Bildgebungsvorrichtung 1 zur Außenseite der Vorrichtung ausgegeben. In dem Ausgangsabschnitt 510B können der Ausgangsdaten-Umwandlungsschaltungsabschnitt 515 und der Ausgangsamplituden-Änderungsabschnitt 516 weggelassen werden.
  • In einem Fall, in dem die Bildgebungsvorrichtung 1 mit einer externen Speichervorrichtung verbunden ist, kann der Ausgangsabschnitt 510B eine Speicherschnittstellenschaltung aufweisen, die Daten an die externe Speichervorrichtung ausgibt. Beispiele der externen Speichervorrichtung weisen einen Flash-Speicher, einen SRAM, einen DRAM und dergleichen auf.
  • [Schematische Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1]
  • 2 und 3 stellen jeweils ein Beispiel einer schematischen Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 dar. Die Bildgebungsvorrichtung 1 weist drei Substrate auf (ein erstes Substrat 100, ein zweites Substrat 200 und ein drittes Substrat 300). 2 stellt schematisch eine planare Konfiguration von jedem des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 dar; 3 stellt schematisch eine Querschnittskonfiguration des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300, die aufeinandergestapelt sind, dar. 3 entspricht einer Querschnittskonfiguration entlang einer Linie III-III', die in 2 dargestellt ist. Die Bildgebungsvorrichtung 1 ist eine Bildgebungsvorrichtung mit einer dreidimensionalen Struktur, bei der drei Substrate (das erste Substrat 100, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300) miteinander verbunden sind. Das erste Substrat 100 weist eine Halbleiterschicht 100S und eine Verdrahtungsschicht 100T auf. Das zweite Substrat 200 weist eine Halbleiterschicht 200S und eine Verdrahtungsschicht 200T auf. Das dritte Substrat 300 weist eine Halbleiterschicht 300S und eine Verdrahtungsschicht 300T auf. Hier wird der Einfachheit halber eine Kombination aus einer Verdrahtungsleitung, die in jedem Substrat des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 und seines umgebenden Zwischenisolierfilms enthalten ist, als Verdrahtungsschicht (100T, 200T oder 300T) bezeichnet, die in jedem der Substrate (dem ersten Substrat 100, dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300) vorgesehen sind. Das erste Substrat 100, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 sind in dieser Reihenfolge gestapelt, und die Halbleiterschicht 100S, die Verdrahtungsschicht 100T, die Halbleiterschicht 200S, die Verdrahtungsschicht 200T, die Verdrahtungsschicht 300T und der Halbleiter Schicht 300S sind in dieser Reihenfolge in Stapelrichtung angeordnet. Spezifische Konfigurationen des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 werden später beschrieben. Ein in 3 dargestellter Pfeil zeigt eine Einfallsrichtung von Licht L auf die Bildgebungsvorrichtung 1 an. In der vorliegenden Beschreibung wird der Einfachheit halber in nachfolgenden Querschnittsansichten die Lichteinfallsseite in der Bildgebungsvorrichtung 1 manchmal als „unten“, „untere Seite“ oder „unter“ bezeichnet, und die der Lichteinfallsseite gegenüberliegende Seite wird manchmal als „oben“, „obere Seite“ oder „über“ bezeichnet. Außerdem wird in der vorliegenden Beschreibung der Einfachheit halber bei einem Substrat, das eine Halbleiterschicht und eine Verdrahtungsschicht aufweist, die Seite der Verdrahtungsschicht manchmal als Vorderseite bezeichnet, und die Seite der Halbleiterschicht wird manchmal als Rückseite bezeichnet. Es ist anzumerken, dass Verweise in der Beschreibung nicht auf die oben beschriebenen beschränkt sind. Die Bildgebungsvorrichtung 1 ist beispielsweise eine von hinten beleuchtete Bildgebungsvorrichtung, bei der Licht von der Rückseite des ersten Substrats 100, das eine Fotodiode aufweist, eintritt.
  • Der Pixelarrayabschnitt 540 und die Pixel-Sharing-Einheiten 539, die in dem Pixelarrayabschnitt 540 enthalten sind, sind beide unter Verwendung sowohl des ersten Substrats 100 als auch des zweiten Substrats 200 konfiguriert. Das erste Substrat 100 weist eine Vielzahl von Pixeln 541A, 541B, 541C, und 541D auf, die in den Pixel-Sharing-Einheiten 539 enthalten sind. Jedes der Pixel 541 weist eine Fotodiode (eine später zu beschreibende Fotodiode PD) und einen Transfertransistor (ein später zu beschreibender Transfertransistor TR) auf. Das zweite Substrat 200 weist Pixelschaltungen (Pixelschaltungen 210, die später beschrieben werden), die in den Pixel-Sharing-Einheiten 539 enthalten sind, auf. Die Pixelschaltungen lesen jeweils ein Pixelsignal, das von der Fotodiode jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D durch den Transfertransistor übertragen wird, oder setzen die Fotodiode zurück. Das zweite Substrat 200 weist zusätzlich zu solchen Pixelschaltungen mehrere Zeilentreibersignalleitungen 542, die sich in Zeilenrichtung erstrecken, und mehrere vertikale Signalleitungen 543, die sich in Spaltenrichtung erstrecken, auf. Das zweite Substrat 200 weist ferner eine Stromquellenleitung 544, die sich in Zeilenrichtung erstreckt, auf. Das dritte Substrat 300 weist beispielsweise den Eingangsabschnitt 510A, den Zeilentreiberabschnitt 520, die Zeitsteuerung 530, den Spaltensignalprozessor 550, den Bildsignalprozessor 560 und den Ausgangsabschnitt 510B auf. Der Zeilentreiberabschnitt 520 ist beispielsweise in einem Bereich vorgesehen, der den Pixelarrayabschnitt 540 in einer Stapelrichtung des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 teilweise überlappt (im Folgenden einfach als Stapelrichtung bezeichnet). Genauer gesagt ist der Zeilentreiberabschnitt 520 in einem Bereich vorgesehen, der einen Teil in der Nähe eines Endes in der H-Richtung des Pixelarrayabschnitts 540 in der Stapelrichtung überlappt (2). Der Spaltensignalprozessor 550 ist beispielsweise in einem Bereich vorgesehen, der den Pixelarrayabschnitt 540 in Stapelrichtung teilweise überlappt. Genauer gesagt ist der Spaltensignalprozessor 550 in einem Bereich vorgesehen, der einen Teil in der Nähe eines Endes in der V-Richtung des Pixelarrayabschnitts 540 in der Stapelrichtung überlappt (2). Obwohl nicht dargestellt, können der Eingangsabschnitt 510A und der Ausgangsabschnitt 510B in einem anderen Teil als dem dritten Substrat 300 angeordnet sein, und können beispielsweise in dem zweiten Substrat 200 angeordnet sein. Alternativ können der Eingangsabschnitt 510Aund der Ausgangsabschnitt 510B auf der Rückseite (Lichteinfallsfläche) des ersten Substrats 100 vorgesehen sein. Es ist anzumerken, dass in dem oben beschriebenen zweiten Substrat 200 vorgesehene Pixelschaltung auch als eine Pixeltransistorschaltung, eine Pixeltransistorgruppe, einen Pixeltransistor, eine Pixelausleseschaltung oder eine Ausleseschaltung bezeichnet wird. In der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff „Pixelschaltung“ verwendet.
  • Das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 sind beispielsweise durch eine Durchgangselektrode (die Durchgangselektroden 120E und 121E in 6, die später beschrieben werden) elektrisch miteinander verbunden. Das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 sind beispielsweise durch Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 elektrisch miteinander verbunden. Das zweite Substrat 200 ist mit den Kontaktabschnitten 201 und 202 versehen, und das dritte Substrat 300 ist mit den Kontaktabschnitten 301 und 302 versehen. Der Kontaktabschnitt 201 des zweiten Substrats 200 kontaktiert den Kontaktabschnitt 301 des dritten Substrats 300, und der Kontaktabschnitt 202 des zweiten Substrats 200 kontaktiert den Kontaktabschnitt 302 des dritten Substrats 300. Das zweite Substrat 200 weist einen Kontaktbereich 201R, der mit mehreren Kontaktabschnitten 201 versehen ist, und einen Kontaktbereich 202R, der mit mehreren Kontaktabschnitten 202 versehen ist, auf. Das dritte Substrat 300 weist einen Kontaktbereich 301R, der mit einem mehreren Kontaktabschnitten 301 versehen ist, und einem Kontaktbereich 302R, der mit mehreren Kontaktabschnitten 302 versehen ist, auf. Die Kontaktbereiche 201R und 301R sind in Stapelrichtung zwischen dem Pixelarrayabschnitt 540 und dem Zeilentreiberabschnitt 520 vorgesehen (3). Mit anderen Worten, die Kontaktbereiche 201R und 301R sind beispielsweise in einem Bereich vorgesehen, in dem der Zeilentreiberabschnitt 520 (das dritte Substrat 300) und der Pixelarrayabschnitt 540 (das zweite Substrat 200) einander in der Stapelrichtung überlappen, oder einem Bereich in der Nähe des Bereichs. Die Kontaktbereiche 201R und 301R sind beispielsweise an einem Ende in der H-Richtung eines solchen Bereichs angeordnet (2). In dem dritten Substrat 300 ist der Kontaktbereich 301R beispielsweise an einer Position vorgesehen, die einen Teil des Zeilentreiberabschnitts 520 überlappt, insbesondere an einem Ende in der H-Richtung des Zeilentreiberabschnitts 520 (2 und 3). Die Kontaktabschnitte 201 und 301 verbinden beispielsweise den in dem dritten Substrat 300 vorgesehenen Zeilentreiberabschnitt 520 und die im zweiten Substrat 200 vorgesehenen Zeilentreiberleitungen 542 miteinander. Die Kontaktabschnitte 201 und 301 können beispielsweise den im dritten Substrat 300 vorgesehenen Eingangsabschnitt 510A mit der Stromquellenleitung 544 und einer Referenzpotentialleitung (einer später zu beschreibenden Referenzpotentialleitung VSS) verbinden. Die Kontaktbereiche 202R und 302R sind in Stapelrichtung zwischen dem Pixelarrayabschnitt 540 und dem Spaltensignalprozessor 550 (3) vorgesehen. Mit anderen Worten, die Kontaktbereiche 202R und 302R sind beispielsweise in einem Bereich vorgesehen, in dem der Spaltensignalprozessor 550 (das dritte Substrat 300) und der Pixelarrayabschnitt 540 (das zweite Substrat 200) einander in der Stapelrichtung überlappen, oder einem Bereich in der Nähe des Bereichs. Die Kontaktbereiche 202R und 302R sind an einem Ende in der V-Richtung eines solchen Bereichs angeordnet ( 2). In dem dritten Substrat 300 ist der Kontaktbereich 301R beispielsweise an einer Position vorgesehen, die einen Teil des Spaltensignalprozessors 550 überlappt, insbesondere an einem Ende in der V-Richtung des Spaltensignalprozessors 550 ( 2 und 3). Die Kontaktabschnitte 202 und 302 verbinden beispielsweise ein Pixelsignal, das von jeder der Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539 ausgegeben wird, die in dem Pixelarray-Abschnitt 540 enthalten sind (ein Signal, das der Menge der als Ergebnis der photoelektrischen Umwandlung erzeugten elektrischen Ladungen um die Fotodiode entspricht) an den in dem dritten Substrat 300 vorgesehenen Spaltensignalprozessor 550. Das Pixelsignal wird von dem zweiten Substrat 200 an das dritte Substrat 300 übertragen.
  • 3 ist ein Beispiel einer Querschnittsansicht der Bildgebungsvorrichtung 1 wie oben beschrieben. Das erste Substrat 100, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 sind durch die Verdrahtungsschichten 100T, 200T und 300T elektrisch miteinander verbunden. Beispielsweise weist die Bildgebungsvorrichtung 1 einen elektrischen Kopplungsabschnitt, der das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 elektrisch miteinander verbindet, auf. Insbesondere werden die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 jeweils unter Verwendung einer Elektrode gebildet, die unter Verwendung eines elektrisch leitenden Materials gebildet wird. Das elektrisch leitende Material wird beispielsweise unter Verwendung eines Metallmaterials wie Kupfer (Cu), Aluminium (A1) und Gold (Au) gebildet. Die Kontaktbereiche 201R, 202R, 301R und 302R verbinden das zweite Substrat und das dritte Substrat elektrisch miteinander, beispielsweise durch direktes Bonden von als Elektroden ausgebildeten Verdrahtungsleitungen, was es ermöglicht, Signale von und zu dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 ein- und/oder auszugeben.
  • Es ist möglich, an einer gewünschten Position den elektrischen Kopplungsabschnitt vorzusehen, der das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 elektrisch miteinander verbindet. Beispielsweise kann, wie die in 3 beschriebenen Kontaktbereiche 202R, 301R und 302R, der elektrische Kopplungsabschnitt in einem Bereich vorgesehen sein, der den Pixelarrayabschnitt 540 in der Stapelrichtung überlappt. Außerdem kann der elektrische Kopplungsabschnitt in einem Bereich vorgesehen sein, der den Pixelarrayabschnitt 540 in Stapelrichtung nicht überlappt. Insbesondere kann der elektrische Kopplungsabschnitt in einem Bereich vorgesehen sein, der in Stapelrichtung einen Umfangsabschnitt überlappt, der außerhalb des Pixelarrayabschnitts 540 angeordnet ist.
  • Das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 weisen beispielsweise Kopplungslochabschnitte H1 und H2 auf. Die Kopplungslochabschnitte H1 und H2 durchdringen das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (3). Die Kopplungslochabschnitte H1 und H2 sind außerhalb des Pixelarrayabschnitts 540 (oder eines Abschnitts, der den Pixelarrayabschnitt 540 überlappt) vorgesehen (2). Beispielsweise ist der Kopplungslochabschnitt H1 außerhalb des Pixelarrayabschnitts 540 in der H-Richtung angeordnet, und der Kopplungslochabschnitt H2 ist außerhalb des Pixelarrayabschnitts 540 in der V-Richtung angeordnet. Beispielsweise erreicht der Kopplungslochabschnitt H1 den Eingangsabschnitt 510A, der im dritten Substrat 300 vorgesehen ist, und der Kopplungslochabschnitt H2 erreicht den Ausgangsabschnitt 510B, der im dritten Substrat 300 vorgesehen ist. Die Kopplungslochabschnitte H1 und H2 können hohl sein oder können mindestens teilweise ein elektrisch leitendes Material umfassen. Beispielsweise gibt es eine Konfiguration, bei der ein Bonddraht mit einer Elektrode verbunden ist, die als der Eingangsabschnitt 510A und/oder der Ausgangsabschnitt 5 10B ausgebildet ist. Alternativ gibt es eine Konfiguration, bei der die als Eingangsabschnitt 510A und/oder Ausgangsabschnitt 510B ausgebildete Elektrode und das in den Kopplungslochabschnitten H1 und H2 bereitgestellte elektrisch leitende Material miteinander verbunden sind. Das in den Kopplungslochabschnitten H1 und H2 vorgesehene elektrisch leitende Material kann in einen Teil oder die Gesamtheit jedes der Kopplungslochabschnitte H1 und H2 eingebettet sein, oder das elektrisch leitende Material kann an einer Seitenwand jedes der Kopplungslochabschnitte H1 und H2 gebildet sein.
  • Es ist anzumerken, dass 3 eine Konfiguration darstellt, bei der der Eingangsabschnitt 510A und der Ausgangsabschnitt 510B in dem dritten Substrat 300 vorgesehen sind, aber dies ist nicht einschränkend. Beispielsweise ermöglicht das Übertragen eines Signals des dritten Substrats 300 an das zweite Substrat 200 durch die Verdrahtungsschichten 200T und 300T, den Eingangsabschnitt 510A und/oder den Ausgangsabschnitt 510B in dem zweiten Substrat 200 vorzusehen. Ähnlich ermöglicht das Übertragen eines Signals des zweiten Substrats 200 an das erste Substrat 100 durch die Verdrahtungsschichten 100T und 200T, den Eingangsabschnitt 510A und/oder den Ausgangsabschnitt 510B in dem ersten Substrat 100 vorzusehen.
  • 4 ist ein Ersatzschaltbild, das ein Beispiel einer Konfiguration der Pixel-Sharing-Einheit 539 darstellt. Die Pixel-Sharing-Einheit 539 umfasst eine Vielzahl von Pixeln 541 (4 zeigt vier Pixel 541, d. h. die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D), eine Pixelschaltung 210, die mit der Vielzahl von Pixeln 541 verbunden ist, und die vertikale Signalleitung 543, die mit der Pixelschaltung 210 verbunden ist. Die Pixelschaltung 210 weist beispielsweise vier Transistoren auf, insbesondere einen Verstärkungstransistor AMP, einen Auswahltransistor SEL, einen Rücksetztransistor RST und einen FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG. Wie oben beschrieben, betreibt die Pixel-Sharing-Einheit 539 eine Pixelschaltung 210 in einer Zeitteilungsweise, um sequentiell Pixelsignale der vier Pixel 541 (der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D), die in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten sind, an die vertikale Signalleitung 543 auszugeben. Eine Pixelschaltung 210 ist mit der Vielzahl von Pixeln 541 verbunden, und ein Modus, in dem die Pixelsignale der Vielzahl von Pixeln 541 von der einen Pixelschaltung 210 in einer Zeitteilungsart ausgegeben werden, bedeutet „gemeinsames Nutzen einer Pixelschaltung 210 durch die Vielzahl von Pixeln 541“. Hier entspricht mindestens ein Transistor (beispielsweise der Verstärkungstransistor AMP, der Auswahltransistor SEL, der Rücksetztransistor RST oder der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG), der in der Pixelschaltung 210 enthalten ist, einem spezifischen Beispiel eines „Pixeltransistors“ der vorliegenden Offenbarung.
  • Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D weisen untereinander gemeinsame Komponenten auf. Nachfolgend wird, um Komponenten der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander zu unterscheiden, eine Identifikationsnummer „1“ am Ende eines Bezugszeichens der Komponente des Pixels 541A zugewiesen, eine Identifikationsnummer „2“ am Ende eines Bezugszeichens der Komponente des Pixels 541B zugewiesen, eine Identifikationsnummer „3“ am Ende eines Bezugszeichens der Komponente des Pixels 541C zugewiesen, und eine Identifikationsnummer „4“ am Ende eines Bezugszeichens der Komponente des Pixels 541D zugewiesen. In einem Fall, in dem die Komponenten der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D nicht voneinander unterschieden werden müssen, wird die Identifikationsnummer am Ende des Bezugszeichens der Komponente jedes der Pixel 541A, 541B, 541C, und 541D weggelassen.
  • Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D weisen jeweils beispielsweise die Fotodiode PD, den elektrisch mit der Fotodiode PD verbundenen Transfertransistor TR, und ein elektrisch mit dem Transfertransistor TR verbundenes floatendes Diffusionsgebiet FD auf. In der Photodiode PD (PD1, PD2, PD3 und PD4) ist eine Kathode elektrisch mit einer Source des Transfertransistors TR verbunden, und eine Anode ist elektrisch mit der Referenzpotentialleitung (z. B. Masse) verbunden. Die Photodiode PD wandelt einfallendes Licht photoelektrisch um, um entsprechend der empfangenen Lichtmenge elektrische Ladungen zu erzeugen. Der Transfertransistor TR (Transfertransistoren TR1, TR2, TR3 und TR4) ist beispielsweise ein n-Typ-CMOS-(Complementary Metal Oxide Semiconductor) Transistor. Bei dem Transfertransistor TR ist ein Drain elektrisch mit dem floatenden Diffusionsgebiet FD verbunden, und ein Gate ist elektrisch mit einer Treibersignalleitung verbunden. Die Treibersignalleitung ist ein Teil der Vielzahl von Zeilentreibersignalleitungen 542 (siehe 1), die mit einer Pixel-Sharing-Einheit 539 verbunden sind. Der Transfertransistor TR überträgt die von der Photodiode PD erzeugten elektrischen Ladungen an das floatende Diffusionsgebiet FD. Das floatende Diffusionsgebiet FD (floatende Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4) ist ein n-Typ-Diffusionsschichtbereich, der in einer p-Typ-Halbleiterschicht gebildet ist. Das floatende Diffusionsgebiet FD ist ein elektrisches Ladungshaltemittel, das die von der Fotodiode PD übertragenen elektrischen Ladungen vorübergehend hält, sowie ein elektrisches Ladungs-Spannungs-Umwandlungsmittel, das eine Spannung erzeugt, die der Menge der elektrischen Ladungen entspricht. Hierbei entspricht die Fotodiode PD einem spezifischen Beispiel eines „photoelektrischen Wandlers“ der vorliegenden Offenbarung, und das floatende Diffusionsgebiet FD entspricht einem spezifischen Beispiel eines „elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitts“ der vorliegenden Offenbarung.
  • Die vier floatenden Diffusionsgebiete FD (die floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4), die in einer Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten sind, sind elektrisch miteinander verbunden und sind elektrisch mit einem Gate des Verstärkungstransistors AMP und einer Source des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG verbunden. Ein Drain des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG ist mit einer Source des Rücksetztransistors RST verbunden, und ein Gate des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG ist mit einer Treibersignalleitung verbunden. Die Treibersignalleitung ist ein Teil der Vielzahl von Zeilentreibersignalleitungen 542, die mit der Pixel-Sharing-Einheit 539 verbunden sind. Ein Drain des Rücksetztransistors RST ist mit der Stromquellenleitung VDD verbunden, und ein Gate des Rücksetztransistors RST ist mit einer Treibersignalleitung verbunden. Die Treibersignalleitung ist ein Teil der Vielzahl von Zeilentreibersignalleitungen 542, die mit der Pixel-Sharing-Einheit 539 verbunden sind. Ein Gate des Verstärkungstransistors AMP ist mit dem floatenden Diffusionsgebiet FD verbunden, ein Drain des Verstärkungstransistors AMP ist mit der Stromquellenleitung VDD verbunden, und eine Source des Verstärkungstransistors AMP ist mit einem Drain des Auswahltransistors SEL verbunden. Eine Source des Auswahltransistors SEL ist mit der vertikalen Signalleitung 543 verbunden, und ein Gate des Auswahltransistors SEL ist mit einer Treibersignalleitung verbunden. Die Treibersignalleitung ist ein Teil der Vielzahl von Zeilentreibersignalleitungen 542, die mit der Pixel-Sharing-Einheit 539 verbunden sind.
  • In einem Fall, in dem der Transfertransistor TR eingeschaltet ist, überträgt der Transfertransistor TR elektrische Ladungen der Fotodiode PD an das floatende Diffusionsgebiet FD. Das Gate (ein Transfergate TG) des Transfertransistors TR weist beispielsweise eine sogenannte vertikale Elektrode auf, und ist so vorgesehen, dass es sich von einer Vorderseite einer Halbleiterschicht (der später zu beschreibenden Halbleiterschicht 100S in 6) bis zu einer Tiefe erstreckt, die die PD erreicht, wie in 6 später beschrieben wird. Der Rücksetztransistor RST setzt das Potential des floatenden Diffusionsgebiets FD auf ein vorbestimmtes Potential zurück. In einem Fall, in dem der Rücksetztransistor RST eingeschaltet ist, wird das Potential des floatenden Diffusionsgebiets FD auf das Potential der Stromquellenleitung VDD zurückgesetzt. Der Auswahltransistor SEL steuert einen Ausgabezeitpunkt des Pixelsignals von der Pixelschaltung 210. Der Verstärkungstransistor AMP erzeugt als das Pixelsignal ein Signal einer Spannung entsprechend dem Pegel der von dem floatenden Diffusionsgebiet FD gehaltenen elektrischen Ladungen. Der Verstärkungstransistor AMP ist über den Auswahltransistor SEL mit der vertikalen Signalleitung 543 verbunden. Der Verstärkungstransistor AMP konfiguriert einen Sourcefolger zusammen mit dem Lastschaltungsabschnitt (siehe 1), der mit der vertikalen Signalleitung 543 in dem Spaltensignalprozessor 550 verbunden ist. In einem Fall, in dem der Auswahltransistor SEL eingeschaltet ist, gibt der Verstärkungstransistor AMP die Spannung des floatenden Diffusionsgebiets FD über die vertikale Signalleitung 543 an den Spaltensignalprozessor 550 aus. Der Rücksetztransistor RST, der Verstärkungstransistor AMP und der Auswahltransistor SEL sind beispielsweise N-Typ-CMOS-Transistoren.
  • Der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG wird verwendet, um eine Verstärkung der elektrischen Ladungsspannungs-Umwandlung in dem floatenden Diffusionsgebiet FD zu ändern. Im Allgemeinen ist ein Pixelsignal bei Aufnahmen an einem dunklen Ort klein. Beim Durchführen einer elektrischen Ladungsspannungs-Umwandlung basierend auf von Q = CV bewirkt eine größere Kapazität des floatenden Diffusionsgebiets FD (FD-Kapazität C), dass der Wert V bei der Umwandlung in eine Spannung am Verstärkungstransistor AMP kleiner wird. Indessen wird das Pixelsignal an einem hellen Ort groß; es ist daher für das floatende Diffusionsgebiet FD nicht möglich, die elektrischen Ladungen der Photodiode PD zu empfangen, es sei denn, die FD-Kapazität C ist groß. Ferner muss die FD-Kapazität C groß sein, damit der Wert V bei der Umwandlung in eine Spannung an dem Verstärkungstransistor AMP nicht zu groß wird (mit anderen Worten, um klein zu sein). Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen wird, wenn der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG eingeschaltet wird, eine Gate-Kapazität für den FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG erhöht, wodurch bewirkt wird, dass die gesamte FD-Kapazität C groß wird. Indessen wird, wenn der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG ausgeschaltet wird, die gesamte FD-Kapazität C klein. Auf diese Weise ermöglicht das Durchführen eines EIN/AUS-Schaltens des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG, dass die FD-Kapazität C variabel ist, wodurch es möglich wird, die Umwandlungseffizienz umzuschalten. Der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG ist beispielsweise ein CMOS-Typ-Transistor vom N-Typ.
  • Es ist anzumerken, dass eine Konfiguration möglich ist, bei der der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG nicht vorgesehen ist. Bei dieser Gelegenheit weist die Pixelschaltung 210 beispielsweise drei Transistoren auf, das heißt den Verstärkungstransistor AMP, den Auswahltransistor SEL und den Rücksetztransistor RST. Die Pixelschaltung 210 weist beispielsweise mindestens einen der Pixeltransistoren auf, wie etwa den Verstärkungstransistor AMP, den Auswahltransistor SEL, den Rücksetztransistor RST und den FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG.
  • Der Auswahltransistor SEL kann zwischen der Stromquellenleitung VDD und dem Verstärkungstransistor AMP vorgesehen sein. In diesem Fall ist der Drain des Rücksetztransistors RST elektrisch mit der Stromquellenleitung VDD und dem Drain des Auswahltransistors SEL verbunden. Die Source des Auswahltransistors SEL ist elektrisch mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP verbunden, und das Gate des Auswahltransistors SEL ist elektrisch mit der Zeilentreibersignalleitung 542 verbunden (siehe 1). Die Source (ein Ausgangsende der Pixelschaltung 210) des Verstärkungstransistors AMP ist elektrisch mit der vertikalen Signalleitung 543 verbunden, und das Gate des Verstärkungstransistors AMP ist elektrisch mit der Source des Rücksetztransistors RST verbunden. Es ist anzumerken, dass die Anzahl von Pixeln 541, die sich eine Pixelschaltung 210 teilen, auch wenn dies nicht dargestellt ist, anders als vier sein kann. Beispielsweise können sich zwei oder acht Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen.
  • 5 stellt ein Beispiel eines Kopplungsmodus zwischen einer Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539 und den vertikalen Signalleitungen 543 dar. Beispielsweise werden vier Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der Spaltenrichtung angeordnet sind, in vier Gruppen unterteilt, und die vertikalen Signalleitungen 543 sind mit jeder der vier Gruppen verbunden. Zur Vereinfachung der Erläuterung stellt 5 ein Beispiel dar, bei dem jede der vier Gruppen eine Pixel-Sharing-Einheit 539 aufweist; jedoch kann jede der vier Gruppen eine Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539 aufweisen. Wie oben beschrieben, können in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der Spaltenrichtung angeordnet sind, in Gruppen unterteilt werden, die eine oder eine Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539 aufweisen. Beispielsweise sind die vertikale Signalleitung 543 und die Spaltensignalverarbeitungsschaltung 550 mit jeder der Gruppen verbunden, was es ermöglicht, gleichzeitig die Pixelsignale aus den jeweiligen Gruppen zu lesen. Alternativ kann in der Bildgebungsvorrichtung 1 eine vertikale Signalleitung 543 mit mehreren Pixel-Sharing-Einheiten 539 verbunden sein, die nebeneinander in der Spaltenrichtung angeordnet sind. Bei dieser Gelegenheit werden die Pixelsignale sequentiell von den mehreren Pixel-Sharing-Einheiten 539 gelesen, die mit der einen vertikalen Signalleitung 543 in einer Zeitteilungsweise verbunden sind.
  • [Spezifische Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1]
  • 6 stellt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration in einer vertikalen Richtung in Bezug auf Hauptflächen des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 der Bildgebungsvorrichtung 1 dar. 6 stellt zum leichteren Verständnis schematisch eine Positionsbeziehung von Komponenten dar, und kann sich von einem tatsächlichen Querschnitt unterscheiden. In der Bildgebungsvorrichtung 1 sind das erste Substrat 100, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 in dieser Reihenfolge gestapelt. Die Bildgebungsvorrichtung 1 weist ferner eine Lichtempfangslinse 401 auf der Rückseite (Lichteinfallsflächenseite) des ersten Substrats 100 auf. Eine Farbfilterschicht (nicht dargestellt) kann zwischen der Lichtempfangslinse 401 und dem ersten Substrat 100 vorgesehen sein. Die Lichtempfangslinse 401 ist beispielsweise für jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen. Die Bildgebungsvorrichtung 1 ist beispielsweise eine von hinten beleuchtetes Bildgebungsvorrichtung. Die Bildgebungsvorrichtung 1 weist den Pixelarrayabschnitt 540, der in einem mittleren Teil angeordnet ist, und einen peripheren Teil 540B, der außerhalb des Pixelarrayabschnitts 540 angeordnet ist, auf.
  • Das erste Substrat 100 weist einen Isolierfilm 111, einen Film 112 mit fester elektrischer Ladung, die Halbleiterschicht 100S und die Verdrahtungsschicht 100T in der Reihenfolge von der Seite der Lichtempfangslinse 401 auf. Die Halbleiterschicht 100S weist beispielsweise ein Siliziumsubstrat auf. Die Halbleiterschicht 100S weist beispielsweise eine p-Wannenschicht 115 in einem Teil der Vorderseite (einer Oberfläche auf der Seite der Verdrahtungsschicht 100T) und in der Nähe des Teils auf, und weist einen n-Typ-Halbleiterbereich 114 in einen anderen Bereich (einen Bereich tiefer als die p-Wannenschicht 115) außer der p-Wannenschicht 115 auf. Beispielsweise weist die pn-Übergangs-Photodiode PD den n-Halbleiterbereich 114 und die p-Wannenschicht 115 auf. Die Wannenschicht 115 ist ein p-Typ-Halbleiterbereich.
  • 7A stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration des ersten Substrats 100 dar. 7A stellt hauptsächlich eine planare Konfiguration eines Pixeltrennungsabschnitts 117, der Fotodiode PD, des floatenden Diffusionsgebiets FD, eines VSS-Kontaktbereichs 118 und des Transfertransistors TR des ersten Substrats 100 dar. Die Konfiguration des ersten Substrats 100 wird unter Verwendung von 7A zusammen mit 6 beschrieben.
  • Das floatende Diffusionsgebiet FD und der VSS-Kontaktbereich 118 sind in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Das floatende Diffusionsgebiet FD weist einen n-Typ-Halbleiterbereich, der in der p-Wannenschicht 115 vorgesehen ist, auf. Die floatenden Diffusionsgebiete FD (die floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4) der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sind beispielsweise nahe beieinander in einem mittleren Teil der Pixel-Sharing-Einheit 539 vorgesehen (7A). Wie später ausführlich beschrieben wird, sind die vier floatenden Diffusionsgebiete (die floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4), die in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten sind, in dem ersten Substrat (genauer gesagt in der Verdrahtungsschicht 100T) über ein elektrisches Kopplungsmittel (ein später zu beschreibender Kontaktstellen-Abschnitt 120) elektrisch miteinander verbunden. Außerdem werden die floatenden Diffusionsgebieten FD von dem ersten Substrat 100 zu dem zweiten Substrat 200 (genauer gesagt von der Verdrahtungsschicht 100T zu der Verdrahtungsschicht 200T) durch ein elektrisches Mittel (die später zu beschreibende Durchgangselektrode 120E) verbunden. In dem zweiten Substrat 200 (genauer, innerhalb der Verdrahtungsschicht 200T) sind die floatenden Diffusionsgebiete FD durch das elektrische Mittel elektrisch mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP und der Source des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG verbunden.
  • Der VSS-Kontaktbereich 118 ist ein elektrisch mit der Referenzpotentialleitung VSS verbundener Bereich, und ist von dem floatenden Diffusionsgebiet FD getrennt angeordnet. Beispielsweise ist in den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D das floatende Diffusionsgebiet FD an einem Ende in der V-Richtung jedes Pixels angeordnet, und der VSS-Kontaktbereich 118 ist an einem anderen Ende angeordnet (7A). Der VSS-Kontaktbereich 118 weist beispielsweise einen p-Typ-Halbleiterbereich. Der VSS-Kontaktbereich 118 ist beispielsweise mit einem Massepotential oder einem festen Potential verbunden. Somit wird der Halbleiterschicht 100S ein Referenzpotential zugeführt.
  • Das erste Substrat 100 weist den Transfertransistor TR zusammen mit der Fotodiode PD, dem floatenden Diffusionsgebiet FD und dem VSS-Kontaktbereich 118 auf. Die Fotodiode PD, das floatende Diffusionsgebiet FD, der VSS-Kontaktbereich 118 und der Transfertransistor TR sind in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen. Der Transfertransistor TR ist auf der Vorderseite (Seite gegenüber der Lichteinfallsflächenseite, Seite des zweiten Substrats 200) der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Der Transfertransistor TR weist das Transfergate TG auf. Das Transfergate TG weist beispielsweise einen horizontalen Teil TGb gegenüber der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S und einen vertikalen Teil TGa, der innerhalb der Halbleiterschicht 100S vorgesehen ist, auf. Der vertikale Teil TGa erstreckt sich in einer Dickenrichtung der Halbleiterschicht 100S. Der vertikale Teil TGa hat ein Ende in Kontakt mit dem horizontalen Teil TGb, und ein anderes Ende ist innerhalb des n-Typ-Halbleiterbereichs 114 vorgesehen. Der Transfertransistor TR weist einen solchen vertikalen Transistor auf, der das Auftreten eines Fehlers bei der Übertragung des Pixelsignals verhindert, wodurch es möglich wird, die Ausleseeffizienz des Pixelsignals zu verbessern.
  • Der horizontale Teil TGb des Transfergates TG erstreckt sich von einer Position gegenüber dem vertikalen Teil TGa beispielsweise zu dem mittleren Teil der Pixel-Sharing-Einheit 539 in der H-Richtung (7A). Dies ermöglicht es, die Position in der H-Richtung einer Durchgangselektrode (der später zu beschreibenden Durchgangselektrode TGV), die das Transfergate TG erreicht, nahe an Positionen in der H-Richtung von Durchgangselektroden (die Durchgangselektroden 120E und 121E, die später beschrieben werden) an mit dem floatenden Diffusionsgebiet FD und dem VSS-Kontaktbereich 118 verbunden sind, zu bringen. Beispielsweise haben die Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539, die in dem ersten Substrat 100 vorgesehen sind, die gleiche Konfiguration zueinander (7A).
  • Die Halbleiterschicht 100S weist den Pixeltrennungsabschnitt 117 auf, der die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander trennt. Der Pixeltrennungsabschnitt 117 ist so ausgebildet, dass er sich in einer Richtung senkrecht zu der Halbleiterschicht 100S erstreckt (einer Richtung senkrecht zu der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S). Der Pixeltrennungsabschnitt 117 ist dazu vorgesehen, um die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander zu trennen, und weist eine planare Gitterform auf (7A und 7B). Beispielsweise trennt der Pixeltrennungsabschnitt 117 elektrisch und optisch die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander. Der Pixeltrennungsabschnitt 117 weist beispielsweise einen Lichtabschirmfilm 117A und einen Isolierfilm 117B auf. Beispielsweise wird Wolfram (W) oder dergleichen für den Lichtabschirmfilm 117A verwendet. Der Isolierfilm 117B ist zwischen dem Lichtabschirmfilm 117Aund der p-Wannenschicht 115 oder dem n-Typ-Halbleiterbereich 114 vorgesehen. Der Isolierfilm 117B weist beispielsweise Siliziumoxid (SiO) auf. Der Pixeltrennungsabschnitt 117 weist beispielsweise eine FTI- (Full Trench Isolation) Struktur auf und durchdringt die Halbleiterschicht 100S. Obwohl nicht dargestellt, ist der Pixeltrennungsabschnitt 117 nicht auf die FTI-Struktur beschränkt, die die Halbleiterschicht 100S durchdringt. Beispielsweise kann der Pixeltrennungsabschnitt 117 eine DTI- (Deep Trench Isolation) Struktur aufweisen, die die Halbleiterschicht 100S nicht durchdringt. Der Pixeltrennungsabschnitt 117 erstreckt sich in der Richtung senkrecht zu der Halbleiterschicht 100S und ist in einem Teilbereich der Halbleiterschicht 100S gebildet.
  • Die Halbleiterschicht 100S weist beispielsweise einen ersten Pinning-Bereich 113 und einen zweiten Pinning-Bereich 116 auf. Der erste Pinning-Bereich 113 ist in der Nähe der Rückseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen und ist zwischen dem n-Typ-Halbleiterbereich 114 und dem Film 112 mit fester elektrischer Ladung angeordnet. Der zweite Pinning-Bereich 116 ist auf einer Seitenfläche des Pixeltrennungsabschnitts 117 vorgesehen, insbesondere zwischen dem Pixeltrennungsabschnitt 117 und der p-Wannenschicht 115 oder dem n-Typ-Halbleiterbereich 114. Der erste Pinning-Bereich 113 und der zweite Pinning-Bereich 116 weisen jeweils beispielsweise einen p-Typ-Halbleiterbereich auf.
  • Der Film 112 mit fester elektrischer Ladung mit einer negativen festen elektrischen Ladung ist zwischen der ersten Halbleiterschicht 100S und dem Isolierfilm 111 vorgesehen. Der erste Pinning-Bereich 113 einer Lochakkumulationsschicht wird an einer Grenzfläche auf der Seite einer Lichtempfangsfläche (der Rückseite) der Halbleiterschicht 100S durch ein elektrisches Feld gebildet, das durch den festen elektrischen Ladungsfilm 112 induziert wird Halbleiterschicht 100S und dem Isolierfilm 111 vorgesehen. Dies unterdrückt die Erzeugung eines Dunkelstroms, der durch einen Grenzflächenzustand auf der Seite der Lichtempfangsfläche der Halbleiterschicht 100S verursacht wird. Der Film 112 mit fester elektrischer Ladung wird beispielsweise unter Verwendung eines Isolierfilms mit einer negativen festen elektrischen Ladung gebildet. Beispiele für ein Material des Isolierfilms mit einer negativen festen elektrischen Ladung weisen Hafniumoxid, Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Tantaloxid auf.
  • Der Lichtabschirmfilm 117A ist zwischen dem Film 112 mit fester elektrischer Ladung und dem Isolierfilm 111 vorgesehen. Der Lichtabschirmfilm 117A kann kontinuierlich an dem Lichtabschirmfilm 117A vorgesehen sein, der in dem Pixeltrennungsabschnitt 117 enthalten ist. Der Lichtabschirmfilm 117A zwischen dem Film 112 mit fester elektrischer Ladung und dem Isolierfilm 111 ist beispielsweise selektiv an einer Position gegenüber dem Pixeltrennungsabschnitt 117 innerhalb der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Der Isolierfilm 111 ist vorgesehen, um den Lichtabschirmfilm 117A zu bedecken. Der Isolierfilm 111 weist beispielsweise Siliziumoxid auf.
  • Die zwischen der Halbleiterschicht 100S und dem zweiten Substrat 200 vorgesehene Verdrahtungsschicht 100T weist einen Zwischenschicht-Isolierfilm 119, Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121, einen Passivierungsfilm 122, einen Zwischenschicht-Isolierfilm 123 und einen Bonding-Film 124, in dieser Reihenfolge von der Seite von der Halbleiterschicht 100S, auf. Der horizontale Teil TGb des Transfergates TG ist beispielsweise in der Verdrahtungsschicht 100T vorgesehen. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 119 ist über die gesamte Vorderseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen und kontaktiert die Halbleiterschicht 100S. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 119 weist beispielsweise einen Siliziumoxidfilm auf. Es ist anzumerken, dass die Konfiguration der Verdrahtungsschicht 100T nicht auf die oben beschriebene Konfiguration beschränkt ist, und es ausreichend ist, wenn die Verdrahtungsschicht 100T eine Konfiguration hat, die eine Verdrahtungsleitung und einen Isolierfilm aufweist. Hier entspricht der Polsterabschnitt 120 einem spezifischen Beispiel eines „gemeinsamen Kopplungsabschnitts“ der vorliegenden Offenbarung.
  • 7B stellt Konfigurationen der Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 zusammen mit der in 7A dargestellten planaren Konfiguration dar. Die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 sind in einem selektiven Bereich auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 119 vorgesehen. Der Kontaktstellen-Abschnitt 120 verbindet die floatende Diffusionsgebieten FD (die floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4) der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D miteinander. Der Kontaktstellen-Abschnitt 120 ist beispielsweise für jede Pixel-Sharing-Einheit 539 in der Draufsicht in dem mittleren Teil der Pixel-Sharing-Einheit 539 (7B) angeordnet. Der Kontaktstellen-Abschnitt 120 ist vorgesehen, um den Pixeltrennungsabschnitt 117 zu überspannen, und ist so angeordnet, dass er mindestens einem Teil jedes der floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4 überlagert ist (6 und 7B). Insbesondere ist der Kontaktstellen-Abschnitt 120 in einem Bereich gebildet, der in der Richtung senkrecht zu der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S mindestens einen Teil jedes der Vielzahl von floatenden Diffusionsgebieten FD (die floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3, und FD4), die die Pixelschaltung 210 gemeinsam nutzen, und mindestens einen Teil des Pixeltrennungsabschnitts 117, der zwischen den mehreren Fotodioden PD (den Fotodioden PD1, PD2, PD3 und PD4) gebildet ist, die die Pixelschaltung 210 gemeinsam nutzen, überlagert. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 119 weist ein Kopplungsvia 120C zum elektrischen Verbinden des Kontaktstellen-Abschnitts 120 und jedes der floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4 miteinander auf. Das Kopplungsvia ist 120C ist für jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen. Beispielsweise ist ein Teil des Kontaktstellen-Abschnitts 120 in das Kopplungsvia 120C eingebettet, um den Kontaktstellen-Abschnitt 120 und jedes der floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4 elektrisch miteinander zu verbinden.
  • Der Kontaktstellen-Abschnitt 121 verbindet eine Vielzahl von VSS-Kontaktbereichen 118 miteinander. Beispielsweise sind die VSS-Kontaktbereiche 118, die in den Pixeln 541C und 541D einer der Pixel-Sharing-Einheiten 539 in der V-Richtung nebeneinander vorgesehen sind, und die VSS-Kontaktbereiche, die in den Pixeln 541A und 541B der anderen Pixel-Sharing-Einheiten 539 vorgesehen sind, durch den Kontaktstellen-Abschnitt 121 elektrisch miteinander verbunden. Der Kontaktstellen-Abschnitt 121 ist beispielsweise vorgesehen, um den Pixeltrennungsabschnitt 117 zu überspannen, und ist so angeordnet, dass er mindestens einem Teil von jedem der vier VSS-Kontaktbereiche 118 überlagert ist. Insbesondere ist der Kontaktstellen-Abschnitt 121 in einem Bereich gebildet, der in der Richtung senkrecht zu der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S mindestens einen Teil von jedem der Vielzahl von VSS-Kontaktbereichen 118 und mindestens einen Teil des Pixeltrennungsabschnitts 117, der zwischen den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118 gebildet ist, überlappt. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 119 weist ein Kopplungsvia 121C zum elektrischen Verbinden des Kontaktstellen-Abschnitts 121 und jedem der VSS-Kontaktbereiche 118 miteinander auf. Die Verbindung über 121C istfürjedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen. Beispielsweise ist ein Teil des Kontaktstellen-Abschnitts 121 in das Kopplungsvia 121C eingebettet, um den Kontaktstellen-Abschnitt 121 und jeden der VSS-Kontaktbereiche 118 elektrisch miteinander zu verbinden. Beispielsweise sind der Kontaktstellen-Abschnitt 120 und der Kontaktstellen-Abschnitt 121 jeder einer Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der V-Richtung angeordnet sind, an im Wesentlichen der gleichen Position in der H-Richtung angeordnet (7B).
  • Ein Bereitstellen des Kontaktstellen-Abschnitts 120 ermöglicht es, Verdrahtungsleitungen zum Verbinden von den floatenden Diffusionsgebieten FD an die Pixelschaltung 210 (z. B. eine Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP) in einem gesamten Chip zu reduzieren. Ebenso macht es das Bereitstellen des Kontaktstellen-Abschnitts 121 möglich, Verdrahtungsleitungen zu reduzieren, die jedem der VSS-Kontaktbereiche 118 in dem gesamten Chip ein Potential zuführen. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Fläche des gesamten Chips, eine Unterdrückung elektrischer Interferenzen zwischen Verdrahtungsleitungen in miniaturisierten Pixeln, eine Kostenreduzierung durch Reduzierung der Anzahl von Komponenten und/oder dergleichen.
  • Es ist möglich, die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 an gewünschten Positionen des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 vorzusehen. Insbesondere ist es möglich, die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 entweder in der Verdrahtungsschicht 100T oder einem Isolierbereich 212 der Halbleiterschicht 200S vorzusehen. In einem Fall, in dem die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 in der Verdrahtungsschicht 100T vorgesehen sind, können die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht 100S stehen. Insbesondere können die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 so konfiguriert sein, dass sie direkt mit mindestens einem Teil jedes der floatenden Diffusionsgebiete FD und/oder der VSS-Kontaktbereiche 118 verbunden sind. Außerdem kann eine Konfiguration angenommen werden, in der die Kopplungsvias 120C und 121C von jedem der floatenden Diffusionsgebiete FD und/oder den VSS-Kontaktbereichen 118, die mit den Kontaktstellen-Abschnitten 120 und 121 verbunden sind, vorgesehen sind, und die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 an gewünschten Positionen der Verdrahtungsschicht 100T und des Isolierbereichs 2112 der Halbleiterschicht 200S vorgesehen sind.
  • Insbesondere in einem Fall, in dem die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 in der Verdrahtungsschicht 100T vorgesehen sind, ist es möglich, Verdrahtungsleitungen zu reduzieren, die mit den floatenden Diffusionsgebieten FD und/oder den VSS-Kontaktbereichen 118 in dem Isolierbereich 212 der Halbleiterschicht 200S verbunden sind. Dies ermöglicht es, die Fläche des Isolierbereichs 212 zum Bilden von Durchgangsverdrahtungsleitungen zum Verbinden der floatenden Diffusionsgebiete FD mit der Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200, wo die Pixelschaltungen 210 ausgebildet sind, zu reduzieren. Dementsprechend ist es möglich, eine große Fläche des zweiten Substrats 200 sicherzustellen, wo die Pixelschaltungen 210 gebildet werden. Das Sicherstellen der Fläche der Pixelschaltung 210 ermöglicht es, einen großen Pixeltransistor zu bilden, und zu einer Verbesserung der Bildqualität beizutragen, die sich aus einer Rauschreduzierung und dergleichen ergibt.
  • Insbesondere in einem Fall, in dem der Pixeltrennungsabschnitt 117 eine FTI-Struktur verwendet, werden die floatenden Diffusionsgebiete FD und/oder die VSS-Kontaktbereiche 118 vorzugsweise in den jeweiligen Pixeln 541 vorgesehen; daher ermöglicht es die Verwendung der Konfigurationen der Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121, Verdrahtungsleitungen, die das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander verbinden, signifikant zu reduzieren.
  • Außerdem sind, wie in 7B dargestellt wird, beispielsweise die Kontaktstellen-Abschnitte 120, mit denen eine Vielzahl von floatenden Diffusionsgebiete FD verbunden sind, und die Kontaktstellen-Abschnitte 121, mit denen mehrere VSS-Kontaktbereiche 118 verbunden sind, abwechselnd in der V-Richtung linear angeordnet. Außerdem sind die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 an Positionen gebildet, die von mehreren Photodioden PD, mehreren Transfergates TG und mehreren floatenden Diffusionsgebieten FD umgeben sind. Dies ermöglicht es, ein anderes Element als die floatenden Diffusionsgebiete FD und die VSS-Kontaktbereiche 118 in dem ersten Substrat 100 frei anzuordnen, wo eine Vielzahl von Elementen gebildet ist, und die Effizienz eines Layouts des gesamten Chips zu verbessern. Außerdem wird eine Symmetrie in einem Layout von Elementen, die in jeder der Pixel-Sharing-Einheiten 539 gebildet sind, sichergestellt, was es ermöglicht, Variationen in den Eigenschaften der Pixel 541 zu unterdrücken.
  • Die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 weisen beispielsweise Polysilizium (Poly-Si), genauer gesagt ein dotiertes Polysilizium, das mit einer Verunreinigung dotiert ist, auf. Die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 weisen vorzugsweise ein elektrisch leitendes Material mit hoher Wärmebeständigkeit, wie beispielsweise Polysilizium, Wolfram (W), Titan (Ti) und Titannitrid (TiN), auf. Dies ermöglicht es, die Pixelschaltung 210 zu bilden, nachdem die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 an das erste Substrat 100 gebondet wurde. Ein Grund dafür wird unten beschrieben. Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung ein Verfahren zur Bildung der Pixelschaltung 210 nach dem Verbinden des ersten Substrats 100 und der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 als erstes Herstellungsverfahren bezeichnet wird.
  • Hierbei ist es denkbar, die Pixelschaltung 210 in dem zweiten Substrat 200 zu bilden und danach die Pixelschaltung 210 mit dem ersten Substrat 100 zu verbinden (im Folgenden als zweites Herstellungsverfahren bezeichnet). Bei dem zweiten Herstellungsverfahren werden Elektroden für die elektrische Verbindung im Voraus sowohl auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 (der Vorderseite der Verdrahtungsschicht 100T) als auch der Vorderseite des zweiten Substrats 200 (der Vorderseite der Verdrahtungsschicht 200T) gebildet. In einem Fall, in dem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander verbunden werden, werden die Elektroden zur elektrischen Verbindung, die auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 und der Vorderseite des zweiten Substrats 200 gebildet sind, zur gleichen Zeit miteinander in Kontakt gebracht. Somit wird eine elektrische Verbindung zwischen den in dem ersten Substrat 100 enthaltenen Verdrahtungsleitungen und den in dem zweiten Substrat 200 enthaltenen Verdrahtungsleitungen gebildet. Dementsprechend ermöglicht ein Konfigurieren der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung des zweiten Herstellungsverfahrens eine Herstellung unter Verwendung geeigneter Prozesse entsprechend den Konfigurationen des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durchzuführen, und eine Bildgebungsvorrichtung mit hoher Qualität und hoher Leistung herzustellen.
  • Bei einem solchen zweiten Herstellungsverfahren kann beim Bonden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch eine Herstellungsvorrichtung zum Verbinden ein Ausrichtungsfehler verursacht werden. Außerdem haben das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 jeweils beispielsweise einen Durchmesser von etwa mehreren zehn cm, und beim Bonden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 miteinander kann eine Ausdehnung und Kontraktion der Substrate in einem mikroskopischen Bereich jedes Teils des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 auftreten. Die Ausdehnung und Kontraktion der Substrate resultieren aus einer geringfügigen Abweichung eines Timings, zu dem die Substrate miteinander in Kontakt kommen. An den Positionen der Elektroden zur elektrischen Verbindung, die auf der Vorderseite des ersten Substrats 10 und der Vorderseite des zweiten Substrats 200 gebildet sind, kann aufgrund einer solchen Ausdehnung und Kontraktion des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 ein Fehler auftreten. Bei dem zweiten Herstellungsverfahren ist es vorzuziehen, selbst wenn ein solcher Fehler auftritt, zu bewirken, dass die Elektroden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 miteinander in Kontakt kommen. Insbesondere werden mindestens eine, vorzugsweise beide Elektroden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Fehlers groß gemacht. Dementsprechend wird in einem Fall, in dem das zweite Herstellungsverfahren verwendet wird, beispielsweise die Größe (die Größe in einer Substratebenenrichtung) der auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 oder des zweiten Substrats 200 gebildeten Elektrode größer als die Größe einer Innenelektrode, die sich in Dickenrichtung von der Innenseite des ersten Substrats 100 oder des zweiten Substrats 200 zu der Vorderseite erstreckt.
  • Indessen weisen die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 ein elektrisch leitendes Material mit Wärmebeständigkeit auf, was es ermöglicht, das oben beschriebene erste Herstellungsverfahren zu verwenden. Bei dem ersten Herstellungsverfahren werden, nachdem das erste Substrat 100 mit den Fotodioden PD, den Transfertransistoren TR und dergleichen gebildet ist, das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 2000S) miteinander verbunden. Bei dieser Gelegenheit befindet sich das zweite Substrat 200 in einem Zustand, in dem ein Muster, wie beispielsweise ein aktives Element und eine Verdrahtungsschicht, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, noch nicht gebildet ist. Das zweite Substrat 200 befindet sich in einem Zustand vor dem Bilden des Musters; daher wird, selbst wenn ein Fehler in einer Bondposition beim Zusammenbonden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 auftritt, ein Ausrichtungsfehler zwischen einem Muster des ersten Substrats 100 und dem Muster des zweiten Substrats 200 nicht durch solche Verbindungsfehler verursacht. Ein Grund dafür ist, dass das Muster des zweiten Substrats 200 gebildet wird, nachdem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander verbunden wurden. Es ist anzumerken, dass beim Bilden des Musters des zweiten Substrats, beispielsweise in einer Belichtungsvorrichtung zur Musterbildung, das Muster so gebildet wird, dass es mit dem auf dem ersten Substrat gebildeten Muster ausgerichtet ist. Aus dem oben beschriebenen Grund ist bei dem ersten Herstellungsverfahren ein Fehler in einer Verbindungsposition zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 kein Problem bei der Herstellung der Bildgebungsvorrichtung 1. Aus einem ähnlichen Grund ist bei dem ersten Herstellungsverfahren ein Fehler, der sich aus einer Ausdehnung und Kontraktion des Substrats ergibt, die im zweiten Herstellungsverfahren verursacht werden, auch kein Problem bei der Herstellung der Bildgebungsvorrichtung 1.
  • Bei dem ersten Herstellungsverfahren wird, nachdem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 200S) auf diese Weise miteinander verbunden sind, ein aktives Element auf dem zweiten Substrat 200 gebildet. Danach werden die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektroden TGV (6) gebildet. Bei der Bildung der Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV wird beispielsweise ein Muster von Durchgangselektroden von oberhalb des zweiten Substrats 200 unter Verwendung einer Reduktionsprojektionsbelichtung durch eine Belichtungsvorrichtung gebildet. Es wird die Reduktionsprojektionsbelichtung verwendet; daher ist, selbst wenn ein Fehler bei der Ausrichtung zwischen dem zweiten Substrat 200 und der Belichtungsvorrichtung auftritt, die Größe des Fehlers in dem zweiten Substrat 200 nur ein Bruchteil (der Kehrwert der Verkleinerungsprojektions-Belichtungsvergrößerung) des Fehlers bei dem oben beschriebenen zweiten Herstellungsverfahren. Dementsprechend wird die Ausrichtung zwischen Elementen, die in dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 gebildet sind, durch Konfigurieren der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens erleichtert, was es ermöglicht, eine Bildgebungsvorrichtung mit hoher Qualität und hoher Leistung herzustellen.
  • Die unter Verwendung eines solchen ersten Herstellungsverfahrens hergestellte Bildgebungsvorrichtung 1 weist andere Eigenschaften auf als die einer durch das zweite Herstellungsverfahren hergestellten Bildgebungsvorrichtung. Insbesondere weisen in der durch das erste Herstellungsverfahren hergestellten Bildgebungsvorrichtung 1 beispielsweise die Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV jeweils eine im Wesentlichen konstante Dicke (Größe in der Substratebenenrichtung) von dem zweiten Substrat 200 zu dem ersten Substrat 100 auf. Alternativ haben in einem Fall, in dem die Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV jeweils eine sich verjüngende Form aufweisen, diese eine sich verjüngende Form mit einer konstanten Steigung. In der Bildgebungsvorrichtung 1 mit solchen Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV werden die Pixel 541 leicht miniaturisiert.
  • Hierbei wird in einem Fall, in dem die Bildgebungsvorrichtung 1 durch das erste Herstellungsverfahren hergestellt wird, das aktive Element auf dem zweiten Substrat 200 gebildet, nachdem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 200S) miteinander verbunden wurden; daher wirkt sich eine zur Bildung des aktiven Elements erforderliche Wärmebehandlung auch auf das erste Substrat 100 aus. Aus diesem Grund verwenden, wie oben beschrieben, die in dem ersten Substrat 100 vorgesehenen Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 vorzugsweise ein elektrisch leitendes Material mit hoher Wärmebeständigkeit. Beispielsweise verwenden die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 vorzugsweise ein Material mit einem höheren Schmelzpunkt (d. h. einer höheren Wärmebeständigkeit) als dem Schmelzpunkt von mindestens einigen der Verdrahtungsmaterialien, die in der Verdrahtungsschicht 200T des zweiten Substrats 200 enthalten sind. Beispielsweise verwenden die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 ein elektrisch leitendes Material mit hoher Wärmebeständigkeit, wie etwa dotiertes Polysilizium, Wolfram, Titan und Titannitrid. Dies ermöglicht es, die Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung des oben beschriebenen ersten Herstellungsverfahrens herzustellen.
  • Der Passivierungsfilm 122 ist über die gesamte Vorderseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen, um beispielsweise die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 zu bedecken (6). Der Passivierungsfilm 122 weist beispielsweise einen Siliziumnitrid- (SiN) Film auf. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 123 bedeckt die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 mit dem dazwischen eingefügten Passivierungsfilm 122. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 123 ist beispielsweise über die gesamte Vorderseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 123 weist beispielsweise einen Siliziumoxid- (SiO) Film auf. Der Bonding-Film 124 ist auf einer Bonding-Fläche zwischen dem ersten Substrat 100 (insbesondere der Verdrahtungsschicht 100T) und dem zweiten Substrat 200 vorgesehen. Das heißt, der Bonding-Film 124 kontaktiert das zweite Substrat 200. Der Bonding-Film 124 über die gesamte Hauptfläche des ersten Substrats 100 vorgesehen. Der Bonding-Film 124 weist beispielsweise einen Siliziumnitridfilm auf.
  • Die Lichtempfangslinse 401 liegt der Halbleiterschicht 100S gegenüber, wobei beispielsweise der Film 112 mit fester elektrischer Ladung und der Isolierfilm 111 dazwischen eingefügt sind (6). Die Lichtempfangslinse 401 ist beispielsweise an einer Position gegenüber der Fotodiode PD jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen.
  • Das zweite Substrat 200 weist die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 200T in dieser Reihenfolge von der Seite des ersten Substrats 100 auf. Die Halbleiterschicht 200S weist ein Siliziumsubstrat auf. In der Halbleiterschicht 200S ist ein Wannengebiet 211 in Dickenrichtung vorgesehen. Der Wannenbereich 211 ist beispielsweise ein p-Typ-Halbleiterbereich. Das zweite Substrat 20 weist die Pixelschaltung 210 auf, die für jede der Pixel-Sharing-Einheiten 539 angeordnet ist. Die Pixelschaltung 210 ist beispielsweise auf der Vorderseite (Seite der Verdrahtungsschicht 200T) der Halbleiterschicht 200S vorgesehen. In der Bildgebungsvorrichtung 1 ist das zweite Substrat 200 an das erste Substrat 100 gebondet, um zu bewirken, dass die Rückseite (Seite der Halbleiterschicht 200S) des zweiten Substrats 200 der Vorderseite (Seite der Verdrahtungsschicht 100T) des ersten Substrats 100 gegenüberliegt. Das heißt, das zweite Substrat 200 wird mit der Fläche an der Rückseite an das erste Substrat 100 gebondet.
  • Die 8 bis 12 zeigen schematisch ein Beispiel einer planaren Konfiguration des zweiten Substrats 200. 8 stellt eine Konfiguration der Pixelschaltung 210 dar, die in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist. 9 stellt schematisch eine Konfiguration jedes Teils der Verdrahtungsschicht 200T (insbesondere einer ersten Verdrahtungsschicht W1, die später beschrieben wird), der Halbleiterschicht 200S, die mit der Verdrahtungsschicht 200T verbunden ist, und des ersten Substrats 100 dar. Die 10 bis 12 stellen jeweils ein Beispiel einer planaren Konfiguration der Verdrahtungsschicht 200T dar. Die Konfiguration des zweiten Substrats 200 wird unten unter Verwendung der 8 bis 12 zusammen mit 6 beschrieben. In den 8 und 9 ist die Kontur der Fotodiode PD (eine Grenze zwischen dem Pixeltrennungsabschnitt 117 und der Fotodiode PD) durch eine gestrichelte Linie angezeigt, und eine Grenze zwischen der Halbleiterschicht 200S in einem Abschnitt, der die Gate-Elektrode jedes der Transistoren überlappt, die in der Pixelschaltung 210 und dem Elementtrennungsbereich 213 oder dem Isolierbereich 212 enthalten sind, wird durch eine gestrichelte Linie angezeigt. In einem Teil, der die Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP überlappt, sind eine Grenze zwischen der Halbleiterschicht 200S und dem Elementtrennungsbereich 213 und eine Grenze zwischen dem Elementtrennungsbereich 213 und dem Isolierbereich 212 auf einer Seite in einer Kanalbreitenrichtung vorgesehen.
  • Das zweite Substrat 200 weist den Isolierbereich 212 auf, der die Halbleiterschicht 200S teilt, und den Elementtrennungsbereich 213, der in einem Teil in der Dickenrichtung der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist (6). Beispielsweise sind in dem Isolierbereich 212, der zwischen zwei in der H-Richtung zueinander benachbarten Pixelschaltungen 210 vorgesehen ist, die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektroden TGV (Durchgangselektroden TGV1, TGV2, TGV3 und TGV4) von zwei Pixeln-Sharing-Einheiten 539, die mit den zwei Pixelschaltungen 210 verbunden sind, angeordnet (11). Hier entspricht die Durchgangselektrode 120E einem spezifischen Beispiel einer „Durchgangselektrode“ der vorliegenden Offenbarung.
  • Der Isolierbereich 212 hat im Wesentlichen die gleiche Dicke wie die Dicke der Halbleiterschicht 200S (6). Die Halbleiterschicht 200S wird durch den Isolierbereich 212 geteilt. Die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektroden TGV sind in dem Isolierbereich 212 angeordnet.
  • Die Durchgangselektroden 120E und 121E sind vorgesehen, um den Isolierbereich 212 in Dickenrichtung zu durchdringen. Obere Enden der Durchgangselektroden 120E und 121E sind mit Verdrahtungsleitungen (der ersten Verdrahtungsschicht W1, einer zweiten Verdrahtungsschicht W2, einer dritten Verdrahtungsschicht W3 und einer vierten Verdrahtungsschicht W4, die später beschrieben werden) der Verdrahtungsschicht 200T verbunden. Die Durchgangselektroden 120E und 121E sind vorgesehen, um den Isolierbereich 212, den Bonding-Film 124, den Zwischenschicht-Isolierfilm 123 und den Passivierungsfilm 122 zu durchdringen, und ihre unteren Enden sind mit den Kontaktstellen-Abschnitten 120 und 121 verbunden (6). Die Durchgangselektrode 120E verbindet den Kontaktstellen-Abschnitt 120 und die Pixelschaltung 210 elektrisch miteinander. Das heißt, das floatende Diffusionsgebiet FD des ersten Substrats 100 ist durch die Durchgangselektrode 120E elektrisch mit der Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 verbunden. Die Durchgangselektrode 121E verbindet den Kontaktstellenabschnitt 121 und die Referenzpotentialleitung VSS der Verdrahtungsschicht 200T elektrisch miteinander. Das heißt, der VSS-Kontaktbereich 118 des ersten Substrats 100 ist durch die Durchgangselektrode 121E elektrisch mit der Referenzpotentialleitung VSS des zweiten Substrats 200 verbunden.
  • Die Durchgangselektrode TGV ist so vorgesehen, dass sie den Isolierbereich 212 in Dickenrichtung durchdringt. Ein oberes Ende der Durchgangselektrode TGV ist mit einer Verdrahtungsleitung der Verdrahtungsschicht 200T verbunden. Die Durchgangselektrode TGV ist vorgesehen, um durch den Isolierbereich 212, den Verbindungsfilm 124, den Zwischenschicht-Isolierfilm 123, den Passivierungsfilm 122 und den Zwischenschicht-Isolierfilm 119 zu durchdringen, und ein unteres Ende davon ist mit dem Transfergate TG verbunden (6). Eine solche Durchgangselektrode TGV verbindet das Transfergate TG (ein Transfergate TG1, TG2, TG3 oder TG4) jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und eine Verdrahtungsleitung (einen Teil der Zeilentreibersignalleitungen) 542, insbesondere eine Verdrahtungsleitung TRG1, TRG2, TRG3 oder TRG4 in 11, die später beschrieben wird) der Verdrahtungsschicht 200T elektrisch miteinander. Das heißt, das Transfergate TG des ersten Substrats 100 ist durch die Durchgangselektrode TGV elektrisch mit einer Verdrahtungsleitung TRG des zweiten Substrats 200 verbunden, um ein Treibersignal an jeden der Transfertransistoren TR (die Transfertransistoren TR1, TR2, TR3 und TR4) zu übertragen.
  • Der Isolierbereich 212 ist ein Bereich zum Isolieren, von der Halbleiterschicht 200S, der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektroden TGV zum elektrischen Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 miteinander. Beispielsweise sind in dem Isolierbereich 212, der zwischen zwei Pixelschaltungen 210 (den Pixel-Sharing-Einheiten 539) benachbart zueinander in der H-Richtung vorgesehen ist, die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektroden TGV (die Durchgangselektroden TGV1, TGV2, TGV3 und TGV4), die mit den zwei Pixelschaltungen 210 verbunden sind, angeordnet. Der Isolierbereich 212 erstreckt sich beispielsweise in V-Richtung (8 und 9). Hierbei wird eine Anordnung der horizontalen Teile TGb der Transfergates TG geteilt, wodurch die Positionen in der H-Richtung der Durchgangselektroden TGV näher an den Positionen in der H-Richtung der Durchgangselektroden 120E und 121E angeordnet werden im Vergleich zu den Positionen der vertikalen Teile TGa (7A und 9). Beispielsweise sind die Durchgangselektroden TGV im Wesentlichen an den gleichen Positionen in der H-Richtung wie die Durchgangselektroden 120E und 120E angeordnet. Dies ermöglicht es, die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektroden TGV in dem Isolierbereich 212, der sich in der V-Richtung erstreckt, gemeinsam vorzusehen. Als weiteres Anordnungsbeispiel ist es denkbar, dass der horizontale Teil TGb nur in einem Bereich vorgesehen ist, der dem vertikalen Teil TGa überlagert ist. In diesem Fall ist die Durchgangselektrode TGV im Wesentlichen direkt über dem vertikalen Teil TGa gebildet, und die Durchgangselektrode TGV ist beispielsweise in einem im Wesentlichen mittleren Teil in der H-Richtung und der Y-Richtung jedes der Pixel 541 angeordnet. Bei dieser Gelegenheit weicht die Position in H-Richtung der Durchgangselektrode TGV deutlich von den Positionen in H-Richtung der Durchgangselektroden 120E und 121E ab. Beispielsweise ist der Isolierbereich 212 um beispielsweise die Durchgangselektroden TGV und die Durchgangselektroden 120E und 121E herum vorgesehen, um sie elektrisch von der Halbleiterschicht 200S in deren Nähe zu isolieren. In einem Fall, in dem die Position in der H-Richtung der Durchgangselektrode TGV und die Positionen in der H-Richtung der Durchgangselektroden 120E und 121E deutlich voneinander getrennt sind, ist es notwendig, den Isolierbereich 212 unabhängig um jede der Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV vorzusehen. Dementsprechend wird die Halbleiterschicht 200S fein unterteilt. Im Vergleich dazu ermöglicht ein Layout, bei dem die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektroden TGV gemeinsam in dem Isolierbereich 212 angeordnet sind, der sich in V-Richtung erstreckt, eine Vergrößerung der Halbleiterschicht 200S in H-Richtung. Dies ermöglicht es, eine große Fläche eines Halbleiterelementbildungsbereichs in der Halbleiterschicht 200S sicherzustellen. Dementsprechend ist es möglich, die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen und beispielsweise die Transkonduktanz gm zu verbessern. Dadurch kann das RTS-(Random Telegraph Signal) Rauschen reduziert werden.
  • Wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, weist die Pixel-Sharing-Einheit 539 eine Struktur auf, bei der die in mehreren Pixeln 541 vorgesehenen floatenden Diffusionsgebiete FD elektrisch miteinander verbunden sind und die mehreren Pixel 541 sich eine Pixelschaltung 210 teilen. Dann wird die elektrische Verbindung zwischen den floatenden Diffusionsgebieten FD durch den Kontaktstellen-Abschnitt 120 hergestellt, der in dem ersten Substrat 100 vorgesehen ist (6 und 7B). Ein in dem ersten Substrat 100 vorgesehener elektrischer Kopplungsabschnitt (der Kontaktstellen-Abschnitt 120) und die in dem zweiten Substrat 200 vorgesehene Pixelschaltung 210 sind durch eine Durchgangselektrode 120E elektrisch miteinander verbunden. Als weiteres Strukturbeispiel ist es denkbar, dass ein elektrischer Kopplungsabschnitt zwischen den floatenden Diffusionsgebieten FD in dem zweiten Substrat 200 vorgesehen ist. In diesem Fall sind in der Pixel-Sharing-Einheit 539 vier Durchgangselektroden vorgesehen, die mit jeweiligen floatenden Diffusionsgebieten FD1, FD2, FD3 und FD4 verbunden sind. Dementsprechend wird bei dem zweiten Substrat 200 die Anzahl der Durchgangselektroden, die die Halbleiterschicht 200S durchdringen, erhöht, und der Isolierbereich 212, der die Umfänge dieser Durchgangselektroden isoliert, wird groß. Im Vergleich dazu ermöglicht eine Struktur, bei der der Kontaktstellen-Abschnitt 120 in dem ersten Substrat 100 vorgesehen ist (6 und 7B), die Anzahl der Durchgangselektroden zu reduzieren und den Isolierbereich 212 klein zu machen. Dementsprechend ist es möglich, eine große Fläche des Halbleiterelementbildungsbereichs in der Halbleiterschicht 200S sicherzustellen. Dies ermöglicht es, die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen und beispielsweise Rauschen zu unterdrücken.
  • Der Elementtrennungsbereich 213 ist auf der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S vorgesehen. Der Elementtrennungsbereich 213 weist eine STI- (Shallow Trench Isolation) Struktur auf. In dem Elementtrennungsbereich 213 wird die Halbleiterschicht 200S in Dickenrichtung (einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche des zweiten Substrats 200) graviert, und ein Isolierfilm wird in einen gravierten Teil eingebettet. Der Isolierfilm weist beispielsweise Siliziumoxid auf. Der Elementtrennungsbereich 213 erreicht eine Elementtrennung zwischen einer Vielzahl von Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, gemäß einem Layout der Pixelschaltung 210. Die Halbleiterschicht 200S (insbesondere der Wannenbereich 211) erstreckt sich unter den Elementtrennungsbereich 213 (ein tiefer Teil der Halbleiterschicht 200S).
  • Im Folgenden wird ein Unterschied zwischen einer Konturform (einer Konturform in der Substratebenenrichtung) der Pixel-Sharing-Einheit 539 in dem ersten Substrat 100 und einer Konturform der Pixel-Sharing-Einheit 539 in dem zweiten Substrat 200 unter Bezugnahme auf die 7A, 7B und 8 beschrieben.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 sind die Pixel-Sharing-Einheiten 539 sowohl über dem ersten Substrat 100 als auch dem zweiten Substrat 200 vorgesehen. Beispielsweise unterscheiden sich die Konturform der in dem ersten Substrat 100 vorgesehenen Pixel-Sharing-Einheit 539 und die Konturform der in dem zweiten Substrat 200 vorgesehenen Pixel-Sharing-Einheit 539 voneinander.
  • IndenFIGn. 7A und 7B wird eine Konturlinie jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie angezeigt, und eine Konturlinie der Pixel-Sharing-Einheit 539 wird durch eine dicke Linie angezeigt. Beispielsweise weist die Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100 zwei Pixel 541 auf (die Pixel 541A und 541B), die in der H-Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, und zwei Pixel 541 (die Pixel 541C und 541D), die benachbart dazu in der V-Richtung angeordnet sind. Das heißt, die Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100 weist vier benachbarte Pixel 541 in zwei Reihen mal zwei Spalten auf, und die Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100 weist eine im Wesentlichen quadratische Konturform auf. In dem Pixelarrayabschnitt 540 sind solche Pixel-Sharing-Einheiten 539 mit Zwei-Pixel-Abständen (Abständen, die zwei Pixeln 541 entsprechend) in der H-Richtung und Zwei-Pixel-Abständen (Abständen, die zwei Pixeln 541 entsprechend) in der V-Richtung angeordnet.
  • IndenFIGn. 8 und 9 wird die Konturlinie jedes der Pixel 541A, 541B, 541 C und 541D durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie angezeigt, und die Konturlinie der Pixel-Sharing-Einheit 539 wird durch eine dicke Linie angezeigt. Beispielsweise ist die Konturform der Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 in der H-Richtung kleiner als die der Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100, und ist in der V-Richtung größer als die der Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100. Beispielsweise ist die Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 so gebildet, dass sie eine Größe (einen Bereich) aufweist, die einem Pixel in der H-Richtung entspricht, und so gebildet, dass sie eine Größe aufweist, die vier Pixeln in der V-Richtung entspricht. Das heißt, die Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 ist so gebildet, dass sie eine Größe aufweist, die benachbarten Pixeln entspricht, die in einer Reihe mal vier Spalten angeordnet sind, und die Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 weist eine im Wesentlichen rechteckige Konturform auf.
  • Beispielsweise sind in jeder der Pixelschaltungen 210 der Auswahltransistor SEL, der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST und der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG in dieser Reihenfolge nebeneinander in der V-Richtung angeordnet (8). Die Konturform jeder der Pixelschaltungen 210 ist wie oben beschrieben als im Wesentlichen rechteckige Form vorgesehen, was es ermöglicht, vier Transistoren (den Auswahltransistor SEL, den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und die FD-Umwandlungsverstärkung-Schalttransistor FDG) nebeneinander in einer Richtung (der V-Richtung in 8) anzuordnen. Dies ermöglicht es, den Drain des Verstärkungstransistors AMP und den Drain des Rücksetztransistors RST in einem Diffusionsbereich (einem Diffusionsbereich, der mit der Stromquellenleitung VDD verbunden ist) zu teilen. Beispielsweise ist es möglich, den Bildungsbereich jeder der Pixelschaltungen 210 in einer im Wesentlichen quadratischen Form vorzusehen (siehe 21, die später beschrieben wird). In diesem Fall sind zwei Transistoren in einer Richtung angeordnet, was es schwierig macht, den Drain des Verstärkungstransistors AMP und den Drain des Rücksetztransistors RST in einem Diffusionsbereich zu teilen. Dementsprechend ermöglicht es ein Bereitstellen des Bildungsbereichs der Pixelschaltung 210 in einer im Wesentlichen rechteckigen Form leicht, vier Transistoren nahe beieinander anzuordnen, und ermöglicht es, den Bildungsbereich der Pixelschaltung 210 klein zu machen. Das heißt, es ist möglich, die Pixel zu miniaturisieren. Außerdem ist es in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, den Bildungsbereich der Pixelschaltung 210 klein zu machen, möglich, den Bildungsbereich des Verstärkungstransistors AMP groß zu machen und das Rauschen zu reduzieren.
  • Beispielsweise ist zusätzlich zu dem Auswahltransistor SEL, dem Verstärkungstransistor AMP, dem Rücksetztransistor RST und dem FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG der mit der Referenzpotentialleitung VSS verbundene VSS-Kontaktbereich 218 in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S vorgesehen. Der VSS-Kontaktbereich 218 weist beispielsweise einen p-Typ-Halbleiterbereich auf. Der VSS-Kontaktbereich 218 ist elektrisch mit dem VSS-Kontaktbereich 118 des ersten Substrats 100 (der Halbleiterschicht 100S) durch eine Verdrahtungsleitung der Verdrahtungsschicht 200T und die Durchgangselektrode 121E verbunden. Dieser VSS-Kontaktbereich 218 ist beispielsweise an einer Position benachbart zu der Source des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG mit dem dazwischen eingefügten Elementtrennungsbereich 213 vorgesehen (8).
  • Als Nächstes wird eine Positionsbeziehung zwischen der Pixel-Sharing-Einheit 539, die in dem ersten Substrat 100 vorgesehen ist, und der Pixel-Sharing-Einheit 539, die in dem zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben. Beispielsweise ist von zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der V-Richtung des ersten Substrats 100 angeordnet sind, eine Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der Oberseite einer Papieroberfläche in 7B) mit einer Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der linken Seite einer Papieroberfläche in 8) von den zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, verbunden. Beispielsweise ist von den zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der V-Richtung des ersten Substrats 100 angeordnet sind, die andere Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 7B) mit der anderen Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der rechten Seite der Papieroberfläche in 8) der zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, verbunden.
  • Beispielsweise ist in den zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, ein internes Layout (Anordnung von Transistoren und dergleichen) einer Pixel-Sharing-Einheit 539 im Wesentlichen gleich einem Layout, das durch Invertieren eines internen Layouts der anderen Pixel-Sharing-Einheit 539 in der V-Richtung und der H-Richtung erhalten wird. Die durch dieses Layout erzielten Effekte werden unten beschrieben.
  • In den zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der V-Richtung des ersten Substrats 100 angeordnet sind, ist jeder der Kontaktstellen-Abschnitte 120 in einem mittleren Teil der Konturform der Pixel-Sharing-Einheit 539, d. h. einem mittleren Teil in der V-Richtung und der H-Richtung der Pixel-Sharing-Einheit 539 (7B) angeordnet. Indessen weist die Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 eine im Wesentlichen rechteckige Konturform auf, die in der V-Richtung lang ist, wie oben beschrieben; daher ist beispielsweise der mit dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 verbundene Verstärkungstransistor AMP an einer Position angeordnet, die von der Mitte in V-Richtung der Pixel-Sharing-Einheit 539 zur oberen Seite der Papieroberfläche abweicht. In einem Fall, in dem beispielsweise interne Layouts der zwei nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixel-Sharing-Einheiten 539 gleich sind, ist ein Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP einer Pixel-Sharing-Einheit 539 und dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 (z. B. dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 der Pixel-Sharing-Einheit 539 auf der Oberseite der Papieroberfläche in 7) relativ kurz. Jedoch ist ein Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP der anderen Pixel-Sharing-Einheit 539 und dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 (z. B. dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 der Pixel-Sharing-Einheit 539 auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 7) lang. Dementsprechend wird eine Fläche einer Verdrahtungsleitung, die zum Verbinden zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 erforderlich ist, vergrößert, was ein Verdrahtungslayout der Pixel-Sharing-Einheit 539 komplizieren kann. Dies kann die Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 beeinflussen.
  • Im Gegensatz dazu sind interne Layouts der zwei nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixel-Sharing-Einheiten 539 mindestens in der V-Richtung zueinander invertiert, was es ermöglicht, Abstände zwischen den Verstärkungstransistoren AMP sowohl der zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539 als auch der Kontaktstellen-Abschnitte 120 zu verkürzen. Dementsprechend lässt sich, im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der die internen Layouts von zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, gleich sind, die Bildgebungsvorrichtung 1 leicht miniaturisieren. Es ist anzumerken, dass ein planares Layout jeder der Vielzahl von Pixel-Sharing-Einheiten 539 des zweiten Substrats 200 in einem Bereich, der in 8 dargestellt ist, bilateral symmetrisch ist; jedoch ist ein Layout, das ein Layout der ersten Verdrahtungsschicht W1 aufweist, das in später 9 beschrieben wird, ist bilateral asymmetrisch.
  • Außerdem ist es vorzuziehen, dass die internen Layouts der zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, auch in der H-Richtung zueinander invertiert sind. Ein Grund dafür wird unten beschrieben. Wie in 9 dargestellt wird, sind die zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, jeweils mit den Kontaktstellen-Abschnitten 120 und 121 des ersten Substrats 100 verbunden. Beispielsweise sind die Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 in einem mittleren Teil in der H-Richtung der zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539 angeordnet, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind (zwischen den zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung angeordnet sind). Dementsprechend sind die internen Layouts der zwei nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixel-Sharing-Einheiten 539 auch in der H-Richtung zueinander invertiert, was es ermöglicht, die Abstände zwischen jedem der Vielzahl von Pixeln-Sharing-Einheiten 539 des zweiten Substrats 200 und der Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 zu reduzieren. Das heißt, die Bildgebungsvorrichtung 1 wird leichter miniaturisiert.
  • Außerdem kann die Position der Konturlinie der Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 nicht mit der Position der Konturlinie einer der Pixel-Sharing-Einheiten 539 des ersten Substrats 100 ausgerichtet sein. Beispielsweise ist in den zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, eine Konturlinie (z. B. auf der Oberseite einer Papieroberfläche in 9) in der V-Richtung einer der Pixel-Sharing-Einheiten 539 (z. B. auf der linken Seite von der Papieroberfläche in 9) außerhalb einer Konturlinie in der V-Richtung einer entsprechenden Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der Oberseite der Papieroberfläche in 7B) des ersten Substrats 100 angeordnet. Außerdem ist in den zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, die andere Konturlinie (z. B. auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 9) in der V-Richtung der anderen Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der rechten Seite der Papieroberfläche in 9) außerhalb der anderen Konturlinie in der V-Richtung einer entsprechenden Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 7B) des ersten Substrats 100 angeordnet. Das Anordnen der Pixel-Sharing-Einheiten 539 des zweiten Substrats 200 und der Pixel-Sharing-Einheiten 539 des ersten Substrats 100 relativ zueinander ermöglicht es, einen Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 zu verkürzen. Dies macht es einfach, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren.
  • Außerdem kann es sein, die Positionen der Konturlinien der mehreren Pixel-Sharing-Einheiten 539 des zweiten Substrats 200 nicht ausgerichtet sind. Beispielsweise sind die zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, in einem Zustand angeordnet, in dem die Positionen der Konturlinien in der V-Richtung abweichen. Dies ermöglicht es, den Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 zu verkürzen. Dies macht es einfach, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren.
  • Eine Beschreibung der wiederholten Anordnung der Pixel-Sharing-Einheiten 539 in dem Pixelarrayabschnitt 540 wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 gegeben. Die Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100 weist eine Größe entsprechend zwei Pixeln 541 in der H-Richtung und eine Größe entsprechend zwei Pixeln 541 in der V-Richtung auf (7B). Beispielsweise sind in dem Pixelarrayabschnitt 540 des ersten Substrats 100 die Pixel-Sharing-Einheiten 539 mit einer Größe entsprechend den vier Pixeln wiederholt nebeneinander angeordnet mit Zwei-Pixel-Abständen (Abständen entsprechend zwei Pixeln 541) in der H-Richtung und Zwei-Pixel-Abstände (Abstände entsprechend zwei Pixeln 541) in der V-Richtung. Alternativ kann in dem Pixelarrayabschnitt 540 des ersten Substrats 100 ein Paar von Pixel-Sharing-Einheiten 539 vorgesehen sein, die zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539 sind, die in der V-Richtung benachbart zueinander angeordnet sind. In dem Pixelarrayabschnitt 540 des ersten Substrats 100 sind beispielsweise die Paare von Pixel-Sharing-Einheiten 539 wiederholt benachbart zueinander mit Zwei-Pixel-Abständen (Abständen entsprechend zwei Pixeln 541) in der H-Richtung und Vier-Pixel-Abstände (Abstände entsprechend vier Pixeln 541) in der V-Richtung angeordnet. Die Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 hat eine Größe, die einem Pixel 541 in der H-Richtung entspricht, und eine Größe, die vier Pixeln 541 in der V-Richtung entspricht (9). Beispielsweise ist in dem Pixelarrayabschnitt 540 des zweiten Substrats 200 ein Paar von Pixel-Sharing-Einheiten 539 mit zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539 mit einer Größe entsprechend den vier Pixeln 541 vorgesehen. Die Pixel-Sharing-Einheiten 539 sind in der H-Richtung nebeneinander angeordnet und in der V-Richtung abweichend angeordnet. In dem Pixelarray-Abschnitt 540 des zweiten Substrats 200 sind beispielsweise die Paare von Pixel-Sharing-Einheiten 539 wiederholt nebeneinander ohne Zwischenraum mit Zwei-Pixel-Abständen (Abständen entsprechend zwei Pixeln 541) in der H-Richtung und Vier-Pixel-Abständen (Abstände entsprechend vier Pixeln 541) in der V-Richtung angeordnet. Eine solche wiederholte Anordnung der Pixel-Sharing-Einheiten 539 ermöglicht es, die Pixel-Sharing-Einheiten 539 ohne Zwischenraum anzuordnen. Dies macht es einfach, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren.
  • Der Verstärkungstransistor AMP hat vorzugsweise beispielsweise eine dreidimensionale Struktur, wie beispielsweise einen Finnen- (Fin) Typ (6). Beispielsweise weist der Verstärkungstransistor AMP vom Fin-Typ eine Finne (eine Finne 230 in 13, die später beschrieben wird), die einen Teil der Halbleiterschicht 200S aufweist, eine Gate-Elektrode (eine Gate-Elektrode 231 in 13, die später beschrieben wird) mit einer Vielzahl von flachen Flächen gegenüber der Finne, und einen Gate-Isolierfilm, der zwischen der Gate-Elektrode und der Finne vorgesehen ist. Ein Transistor mit einer dreidimensionalen Struktur ist ein Transistor, bei dem eine Vielzahl flacher Flächen der Gate-Elektrode gegenüber einem Kanal vorgesehen ist, oder ein Transistor, bei dem eine gekrümmte Oberfläche der Gate-Elektrode um einen Kanal herum vorgesehen ist. In einem Fall, in dem ein solcher Transistor mit der dreidimensionalen Struktur dieselbe Grundfläche (belegte Fläche in 8) wie die eines Transistors vom planaren Typ, es ist möglich, die effektive Gate-Breite im Transistor im Vergleich zu dem Transistor vom planaren Typ zu erhöhen. Dementsprechend fließt eine große Strommenge durch den Transistor mit der dreidimensionalen Struktur, um die Transkonduktanz gm zu erhöhen. Dies ermöglicht es, die Operationsgeschwindigkeit bei dem Transistor mit der dreidimensionalen Struktur im Vergleich zu dem Transistor vom planaren Typ zu verbessern. Darüber hinaus ist es möglich, RN (Zufallsrauschen) zu reduzieren. Außerdem weist der Transistor mit der dreidimensionalen Struktur im Vergleich zu dem Transistor vom planaren Typ eine größere Gate-Fläche auf, was das RTS-Rauschen reduziert. Hier entspricht der Verstärkungstransistor AMP einem spezifischen Beispiel eines „Pixeltransistors“ der vorliegenden Offenbarung. Eine spezifischere Struktur des Verstärkungstransistors AMP wird später beschrieben.
  • Die Verwendung eines solchen Transistors mit der dreidimensionalen Struktur für mindestens einen von dem Verstärkungstransistor AMP, dem Auswahltransistor SEL, dem Rücksetztransistor RST und dem FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG ermöglicht es, die Transistoreigenschaften zu verbessern, z. B. die Bildqualität zu verbessern. Insbesondere weist der Verstärkungstransistor AMP den Transistor mit dreidimensionaler Struktur auf, was es ermöglicht, Rauschen effektiv zu reduzieren und die Bildqualität zu verbessern. Außerdem können der Verstärkungstransistor AMP, der Auswahltransistor SEL, der Rücksetztransistor RST und der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG unter Verwendung des Transistors mit der dreidimensionalen Struktur konfiguriert sein. Bei dieser Gelegenheit wird die Pixelschaltung 210 auf einfache Weise hergestellt.
  • Die Verdrahtungsschicht 200T weist beispielsweise den Passivierungsfilm 221, den Zwischenschicht-Isolierfilm 222 und eine Vielzahl von Verdrahtungsleitungen (die erste Verdrahtungsschicht W1, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die dritte Verdrahtungsschicht W3 und die vierte Verdrahtungsschicht W4) auf. Der Passivierungsfilm 221 kontaktiert beispielsweise die Vorderseite der Halbleiterschicht 200S und bedeckt die gesamte Vorderseite der Halbleiterschicht 200S. Der Passivierungsfilm 221 bedeckt die jeweiligen Gate-Elektroden des Auswahltransistors SEL, des Verstärkungstransistors AMP, des Rücksetztransistors RST und des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 222 ist zwischen dem Passivierungsfilm 221 und dem dritten Substrat 300 vorgesehen. Die Vielzahl von Verdrahtungsleitungen (die erste Verdrahtungsschicht W1, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die dritte Verdrahtungsschicht W3 und die vierte Verdrahtungsschicht W4) sind durch den Zwischenschicht-Isolierfilm 222 getrennt. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 222 weist beispielsweise Siliziumoxid auf.
  • In der Verdrahtungsschicht 200T sind beispielsweise die erste Verdrahtungsschicht W1, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die dritte Verdrahtungsschicht W3, die vierte Verdrahtungsschicht W4 und die Kontaktabschnitte 201 und 202 in dieser Reihenfolge von der Seite des Halbleiterschicht 200S her vorgesehen und sind durch den Zwischenschicht-Isolierfilm 222 voneinander isoliert. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 222 weist eine Vielzahl von Kopplungsabschnitten auf, die die erste Verdrahtungsschicht W1, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die dritte Verdrahtungsschicht W3 oder die vierte verbinden Verdrahtungsschicht W4 und eine Schicht darunter miteinander verbindet. Die Kopplungsabschnitte sind Abschnitte, in denen ein elektrisch leitendes Material in ein Kopplungsloch eingebettet ist, das in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 222 vorgesehen ist. Beispielsweise weist der Zwischenschicht-Isolierfilm 222 einen Kopplungsabschnitt 218V auf, der die erste Verdrahtungsschicht W1 und den VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S miteinander verbindet. Beispielsweise unterscheidet sich ein Lochdurchmesser eines solchen Kopplungsabschnitts, der Elemente des zweiten Substrats 200 miteinander verbindet, von den Lochdurchmessern der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV Insbesondere ist ein Lochdurchmesser des Kopplungslochs, das die Elemente des zweiten Substrats 200 miteinander verbindet, vorzugsweise kleiner als die Lochdurchmesser der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV Ein Grund dafür wird unten beschrieben. Eine Tiefe eines Kopplungsabschnitts (wie des Kopplungsabschnitts 218V), der in der Verdrahtungsschicht 200T vorgesehen ist, ist kleiner als die Tiefen der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV Dementsprechend ist es in dem Kopplungsabschnitt möglich, im Vergleich zu den Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV, leicht ein elektrisch leitendes Material in das Kopplungsloch einzubetten. Den Lochdurchmesser des Kopplungsabschnitts kleiner zu machen als die Lochdurchmesser der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV macht es einfach, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren.
  • Beispielsweise ist die Durchgangselektrode 120E mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP und der Source des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG (insbesondere einem Kopplungsloch, das die Source des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG erreicht) durch die erste Verdrahtungsschicht W1 verbunden. Die erste Verdrahtungsschicht W1 verbindet beispielsweise die Durchgangselektrode 121E und den Kopplungsabschnitt 218V miteinander, was bewirkt, dass der VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S und der VSS-Kontaktbereich 118 der Halbleiterschicht 100S elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Als nächstes wird eine planare Konfiguration der Verdrahtungsschicht 200T unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 beschrieben. 10 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 dar. 11 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 dar. 12 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 dar.
  • Beispielsweise weist die dritte Verdrahtungsschicht W3 Verdrahtungsleitungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4, SELL, RSTL und FDGL auf, die sich in der H-Richtung (der Zeilenrichtung) erstrecken (11). Diese Verdrahtungsleitungen entsprechen der Vielzahl von Zeilentreibersignalleitungen 542, die unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurden. Die Verdrahtungsleitungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 übertragen jeweils Treibersignale an die Transfergates TG1, TG2, TG3 und TG4. Die Verdrahtungsleitungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 sind jeweils mit den Transfergates TG1, TG2, TG3 und TG4 durch die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 und die Durchgangselektrode 120E verbunden. Die Verdrahtungsleitung SELL überträgt ein Treibersignal an das Gate des Auswahltransistors SEL, die Verdrahtungsleitung RSTL überträgt ein Treibersignal an das Gate des Rücksetztransistors RST, und die Verdrahtungsleitung FDGL überträgt ein Treibersignal an das Gate der FD-Umwandlung Verstärkungsschalttransistor FDG. Die Verdrahtungsleitungen SELL, RSTL und FDGL sind mit den Gates des Auswahltransistors SEL, des Rücksetztransistors RST bzw. des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG, durch die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 und den Kopplungsabschnitt.
  • Beispielsweise weist die vierte Verdrahtungsschicht W4 die Stromquellenleitung VDD, die Referenzpotentialleitung VSS und die vertikale Signalleitung 543 auf, die sich in der V-Richtung (der Spaltenrichtung) erstrecken (12). Die Stromquellenleitung VDD ist über die dritte Verdrahtungsschicht W3, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 und den Kopplungsabschnitt mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP und dem Drain des Rücksetztransistors RST verbunden. Die Referenzpotentialleitung VSS ist mit dem VSS-Kontaktbereich 218 durch die dritte Verdrahtungsschicht W3, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 und den Kopplungsabschnitt 218V verbunden. Außerdem ist die Referenzpotentialleitung VSS mit dem VSS-Kontaktbereich 118 des ersten Substrats 100 durch die dritte Verdrahtungsschicht W3, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1, die Durchgangselektrode 121E und den Kontaktstellen-Abschnitt 121 verbunden. Die vertikale Signalleitung 543 ist mit der Source (Vout) des Auswahltransistors SEL über die dritte Verdrahtungsschicht W3, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 und den Kopplungsabschnitt verbunden.
  • Die Kontaktabschnitte 201 und 202 können an Positionen vorgesehen sein, die den Pixelarrayabschnitt 540 in der Draufsicht überlappen (z. B. 3), oder können in dem peripheren Teil 540B außerhalb des Pixelarrayabschnitts 540 vorgesehen sein (z. B. 6). Die Kontaktabschnitte 201 und 202 sind auf der Vorderseite (einer Oberfläche auf der Seite der Verdrahtungsschicht 200T) des zweiten Substrats 200 vorgesehen. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 weisen beispielsweise Metall wie Cu (Kupfer) und Al (Aluminium) auf. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 sind der Vorderseite (einer Oberfläche auf der Seite des dritten Substrats 300) der Verdrahtungsschicht 200T freigelegt. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 werden zur elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 und zum Bonden zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 verwendet.
  • 6 stellt ein Beispiel dar, bei dem eine Peripherieschaltung in dem Peripherieabschnitt 540B des zweiten Substrats 200 vorgesehen ist. Die Peripherieschaltung kann einen Teil des Zeilentreiberabschnitts 520, einen Teil des Spaltensignalprozessors 550 und dergleichen aufweisen. Außerdem kann ist sein, wie in 3 dargestellt wird, dass die periphere Schaltung nicht in dem peripheren Teil 540B des zweiten Substrats 200 angeordnet ist, und die Kopplungslochabschnitte H1 und H2 können in der Nähe des Pixelarrayabschnitts 540 angeordnet sein.
  • Das dritte Substrat 300 weist beispielsweise die Verdrahtungsschicht 300T und die Halbleiterschicht 300S in dieser Reihenfolge von der Seite des zweiten Substrats 200 auf. Beispielsweise ist die Vorderseite der Halbleiterschicht 300S auf der Seite des zweiten Substrats 200 vorgesehen. Die Halbleiterschicht 300S weist ein Siliziumsubstrat auf. In einem Teil auf der Vorderseite der Halbleiterschicht 300S ist eine Schaltung vorgesehen. Insbesondere ist beispielsweise mindestens ein Teil des Eingangsabschnitts 510A, des Zeilentreiberabschnitts 520, der Zeitsteuerung 530, des Spaltensignalprozessors 550, des Bildsignalprozessors 560 und des Ausgangsabschnitts 510B in dem Teil auf dem Vorderseite der Halbleiterschicht 300S vorgesehen. Die zwischen der Halbleiterschicht 300S und dem zweiten Substrat 200 vorgesehene Verdrahtungsschicht 300T weist beispielsweise einen Zwischenschicht-Isolierfilm, eine Vielzahl von Verdrahtungsschichten, die durch den Zwischenschicht-Isolierfilm getrennt sind, und die Kontaktabschnitte 301 und 302 auf. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 sind zu der Vorderseite (einer Oberfläche auf der Seite des zweiten Substrats 200) der Verdrahtungsschicht 300T freigelegt. Der Kontaktabschnitt 301 ist mit dem Kontaktabschnitt 201 des zweiten Substrats 200 verbunden, und der Kontaktabschnitt 302 ist mit dem Kontaktabschnitt 202 des zweiten Substrats 200 verbunden. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 sind mit einer Schaltung (z. B. mindestens einer von dem Eingangsabschnitt 510A, dem Zeilentreiberabschnitt 520, der Zeitsteuerung 530, dem Spaltensignalprozessor 550, dem Bildsignalprozessor 560 und dem Ausgangsabschnitt 510B), die in der Halbleiterschicht 300S gebildet sind, elektrisch verbunden. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 weisen beispielsweise Metall wie Cu (Kupfer) und Aluminium (Al) auf. Beispielsweise ist ein externer Anschluss TA mit dem Eingangsabschnitt 510A durch den Kopplungslochabschnitt H1 verbunden, und ein externer Anschluss TB ist mit dem Ausgangsabschnitt 510B durch den Kopplungslochabschnitt H2 verbunden.
  • [Spezifische Konfiguration des Verstärkungstransistors AMP]
  • Im Folgenden wird eine spezifische Konfiguration des Verstärkungstransistors AMP beschrieben.
  • 13 ist eine schematische Querschnittsansicht der Nähe des Verstärkungstransistors AMP und der Durchgangselektrode 120E, die in 6 dargestellt sind, und 14 stellt den in 13 dargestellten Verstärkungstransistor AMP 13 vergrößert dar. Beispielsweise ist der Verstärkungstransistor AMP an einer Position näher an der Durchgangselektrode 120E als andere Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, vorgesehen. Der Verstärkungstransistor AMP weist beispielsweise eine Finne 230 und eine Gate-Elektrode 231 auf. Ein Gate-Isolierfilm (nicht dargestellt) ist zwischen der Finne 230 und der Gate-Elektrode 231 vorgesehen. Die Finne 230 ist durch teilweises Gravieren der Halbleiterschicht 200S gebildet. Der Verstärkungstransistor AMP weist beispielsweise zwei Finnen 230 auf, die sich beispielsweise in einer Kanallängsrichtung (einer Richtung senkrecht zu einer Papieroberfläche in 13) erstrecken. Die zwei Finnen 230 sind beispielsweise mit dem dazwischen eingefügten Isolierfilm 232 voneinander beabstandet vorgesehen. Der Isolierfilm 232 weist Siliziumoxid (SiO) oder dergleichen auf. Der Verstärkungstransistor AMP kann eine Finne 230 aufweisen, oder kann drei oder mehr Finnen 230 aufweisen.
  • Die Gate-Elektrode 231 ist beispielsweise von der Halbleiterschicht 200S bis zu der Verdrahtungsschicht 200T vorgesehen. Ein Teil (ein unterer Teil in der Papieroberfläche in 13) in der Dickenrichtung der Gate-Elektrode 231 ist in der Halbleiterschicht 200S (oder dem Isolierbereich 212) eingebettet, und ein anderer Teil (ein oberer Teil in der Papieroberfläche in 13) ist in der Verdrahtungsschicht 200T vorgesehen. Die Gate-Elektrode 231 ist auch zwischen den beiden Finnen 230 eingebettet. Der Isolierbereich 212 oder der Isolierfilm 232 ist zwischen der Gate-Elektrode 231 und dem Bonding-Film 124 vorgesehen. Eine solche Gate-Elektrode 231 liegt einer Vielzahl von Flächen der Finnen 230 gegenüber. Mit anderen Worten, die Gate-Elektrode 231 liegt den Finnen 230 in mehreren Richtungen gegenüber. Insbesondere ist die Gate-Elektrode 231 gegenüberliegend zu einem Paar von Seitenflächen vorgesehen, die sich in der Kanallängsrichtung jeder der beiden Finnen 230 erstrecken, und einer Oberseite, die das Paar von Seitenflächen jeder der Finnen 230 verbindet. Beispielsweise liegen obere Teile des Paars von Seitenflächen jeder der Finnen 230 der Gate-Elektrode 231 gegenüber, und untere Teil des Paars der Seitenflächen jeder der Finnen 230 sind mit dem Isolierfilm 232 oder dem Isolierbereich 212 bedeckt. Eine Unterseite jeder der beiden Finnen 230 kontaktiert beispielsweise den Bonding-Film 124.
  • Die Gate-Elektrode 231 weist eine Vorderseite 231f gegenüber den Oberseiten der Finnen 230 (die Vorderseite der Halbleiterschicht 200S) und ein Paar Seitenflächen 231 s, die in einer Richtung vorgesehen sind, die die Vorderseite 231f schneidet (14), auf. Beispielsweise ist die Vorderseite 231f im Wesentlichen parallel zu dem ersten Substrat 100 und in der Verdrahtungsschicht 200T vorgesehen. Das Paar Seitenflächen 231s ist beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Vorderseite 231f vorgesehen. Die beiden Seitenflächen 231s liegen einander gegenüber, wobei die beiden Finnen 230 dazwischen eingefügt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Gate-Elektrode 231 in Kontakt mit der Durchgangselektrode 120E vorgesehen. Wie später ausführlich beschrieben wird, wird dementsprechend eine Fläche der Gate-Elektrode 231, insbesondere eine Fläche in der Richtung der Kanalbreite, im Vergleich zu einem Fall vergrößert, in dem die Gate-Elektrode 231 von der Durchgangselektrode 120E entfernt angeordnet ist.
  • Eine des Paars von Seitenflächen 231s der Gate-Elektrode 231 ist benachbart zu der Durchgangselektrode 120E vorgesehen und kontaktiert einen Teil der Durchgangselektrode 120E. Genauer gesagt kontaktiert von der Durchgangselektrode 120E ein Teil, der in der Verdrahtungsschicht 200T und der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist (der Isolierbereich 212), teilweise die Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231. Die eine Seitenfläche 231s kontaktiert beispielsweise die Durchgangselektrode 120E in der Dickenrichtung der Gate-Elektrode 231. Ein Teil in der Dickenrichtung der anderen Seitenfläche 231s ist mit dem Passivierungsfilm 221 bedeckt, und ein anderer Teil ist in den Isolierbereich 212 eingebettet. Die Vorderseite 231f ist beispielsweise mit dem Passivierungsfilm 221 bedeckt.
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung der Eigenschaften der Bildgebungsvorrichtung 1 gegeben.
  • Im Allgemeinen weist eine Bildgebungsvorrichtung eine Fotodiode und eine Pixelschaltung als Hauptkomponenten auf. Hierbei werden in einem Fall, in dem die Fläche der Fotodiode vergrößert wird, die als Ergebnis der fotoelektrischen Wandlung erzeugten elektrischen Ladungen erhöht, was es folglich ermöglicht, ein Signal-Rausch-Verhältnis (S/N-Verhältnis) eines Pixelsignals zu verbessern, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung ermöglicht wird, günstigere Bilddaten (Bildinformationen) auszugeben. Indessen wird, in einem Fall, in dem die Größe eines Transistors (insbesondere die Größe eines Verstärkungstransistors), der in der Pixelschaltung enthalten ist, erhöht wird, das in der Pixelschaltung erzeugte Rauschen reduziert, was es folglich ermöglicht, ein S/N-Verhältnis eines Bildgebungssignals zu verbessern, wodurch das Bildgebungsvorrichtung günstigere Bilddaten (Bildinformationen) ausgeben kann.
  • Es ist jedoch vorstellbar, dass in einer Bildgebungsvorrichtung, bei der die Fotodiode und die Pixelschaltung in demselben Halbleitersubstrat vorgesehen sind, in einem Fall, in dem die Fläche der Fotodiode innerhalb einer begrenzten Fläche des Halbleitersubstrats vergrößert wird, die Größe des Transistor, der in der Pixelschaltung enthalten ist, reduziert wird. Außerdem ist es denkbar, dass in einem Fall, in dem die Größe des in der Pixelschaltung enthaltenen Transistors erhöht wird, die Fläche der Fotodiode reduziert wird.
  • Um diese Probleme zu lösen, verwendet die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur, bei der sich mehrere Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen, und die gemeinsam genutzte Pixelschaltung 210 so angeordnet ist, dass sie den Fotodioden PD überlagert ist. Dies ermöglicht es, die Fläche der Fotodiode PD innerhalb der begrenzten Fläche des Halbleitersubstrats so groß wie möglich zu machen, und die Größe des in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistors so groß wie möglich zu machen. Dies ermöglicht es, das S/N-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, günstigere Bilddaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • In einem Fall, in dem eine Struktur erreicht wird, bei der eine Vielzahl von Pixeln 541 eine Pixelschaltung 210 teilt und die Pixelschaltung 210 so angeordnet ist, dass sie den Fotodioden PD überlagert ist, erstreckt sich eine Vielzahl von Verdrahtungsleitungen, die von den jeweiligen floatenden Diffusionsgebieten FD der Vielzahl von Pixeln 541 mit einer Pixelschaltung 210 verbunden sind. Um einen großen Bereich des zweiten Substrats 200, in dem die Pixelschaltung 210 gebildet ist, sicherzustellen, ist es beispielsweise möglich, eine Kopplungsverdrahtungsleitung zu bilden, die die Vielzahl von sich erstreckenden Verdrahtungsleitungen miteinander verbindet, um sie zu einer zu kombinieren. Für mehrere Verdrahtungsleitungen, die sich von dem VSS-Kontaktbereich 118 erstrecken, ist es möglich, eine Kopplungsverdrahtungsleitung zu bilden, die die mehreren Verdrahtungsleitungen miteinander verbindet, um sie zu einer zu kombinieren.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass in einem Fall, in dem eine Kopplungsverdrahtungsleitung, die die Vielzahl von Verdrahtungsleitungen, die sich von den jeweiligen floatenden Diffusionsgebiete FD der mehreren Pixel 541 erstrecken, miteinander verbindet, in dem zweiten Substrat 200 gebildet wird, in dem die Pixelschaltung 210 gebildet wird, ein Bereich, in dem die in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren gebildet werden sollen, verkleinert wird. Ebenso ist es denkbar, dass in einem Fall, in dem eine Kopplungsverdrahtungsleitung, die die mehreren Verdrahtungsleitungen, die sich von den VSS-Kontaktbereichen 118 der mehreren Pixel 541 erstrecken, miteinander verbindet, um sie zu einer zu kombinieren, in dem zweiten Substrat 200 gebildet wird, auf dem die Pixelschaltung 210 gebildet wird, ein Bereich, in dem die Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, gebildet werden sollen, verkleinert wird.
  • Um diese Probleme zu lösen, kann die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise eine Struktur aufweisen, bei der sich mehrere Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen, und die gemeinsam genutzte Pixelschaltung 210 so angeordnet ist, dass sie den Fotodioden PD überlagert ist, sowie eine Struktur, bei der die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die floatenden Diffusionsgebiete FD der Vielzahl von Pixeln 541 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, und die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die in der Vielzahl von Pixeln 541 enthaltenen VSS-Kontaktbereiche 118 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, in dem ersten Substrat 100 vorgesehen sind.
  • Hierin ist es in einem Fall, in dem das oben beschriebene zweite Herstellungsverfahren als ein Herstellungsverfahren verwendet wird, um in dem ersten Substrat 100 die Kopplungsverdrahtungsleitung vorzusehen, die die floatenden Diffusionsgebiete FD der Vielzahl von Pixeln 541 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, und die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die VSS-Kontaktbereiche 118 der Vielzahl von Pixeln 541 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, möglich, eine Herstellung unter Verwendung geeigneter Prozesse entsprechend den Konfigurationen des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durchzuführen, und eine Bildgebungsvorrichtung mit hoher Qualität und hoher Leistung herzustellen. Außerdem ist es möglich, die Kopplungsverdrahtungsleitungen des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch einen einfachen Prozess zu bilden. Insbesondere in einem Fall, in dem das oben beschriebene zweite Herstellungsverfahren verwendet wird, sind eine mit dem floatenden Diffusionsgebiet FD verbundene Elektrode und eine mit dem VSS-Kontaktbereich 118 verbundene Elektrode auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 und der Vorderseite des zweiten Substrats 200 vorgesehen, die eine Bindungsgrenzfläche zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 bilden. Außerdem, selbst wenn eine Verschiebung zwischen den Elektroden, die auf den Vorderseiten des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 vorgesehen sind, auftritt, wenn die beiden Substrate miteinander verbunden werden, werden die auf den Vorderseiten der beiden Substrate gebildeten Elektroden vorzugsweise groß gemacht, um zu bewirken, dass die auf den Vorderseiten der beiden Substrate gebildeten Elektroden miteinander in Kontakt stehen. In diesem Fall wird es als schwierig angesehen, die oben beschriebenen Elektroden in dem begrenzten Bereich jedes Pixels, das in der Bildgebungsvorrichtung 1 enthalten ist, anzuordnen.
  • Um ein Problem zu lösen, dass eine große Elektrode auf der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 beispielsweise in der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erforderlich ist, ist es möglich, das oben beschriebene erste Herstellungsverfahren als ein Herstellungsverfahren gemeinsamen Nutzen einer Pixelschaltung 210 durch eine Vielzahl von Pixeln 541 und Anordnen der gemeinsam genutzten Pixelschaltung 210 zum Überlagern der gemeinsam genutzten Pixelschaltung 210 auf die Fotodioden PD zu verwenden. Dies ermöglicht es, die Ausrichtung von Elementen, die in dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 gebildet werden, zu erleichtern, und eine Bildgebungsvorrichtung mit hoher Qualität und hoher Leistung herzustellen. Darüber hinaus ist es möglich, dass eine einzigartige Struktur enthalten ist, die unter Verwendung dieses Herstellungsverfahrens gebildet wird. Das heißt, eine Struktur, bei der die Halbleiterschicht 100S und die Verdrahtungsschicht 100T des ersten Substrats 100 und die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 200T des zweiten Substrats 200 in dieser Reihenfolge gestapelt sind, das heißt, eine Struktur, bei der das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 Face-to-Back gestapelt sind, und Durchgangselektroden 120E und 121E enthalten sind, die die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 100T des ersten Substrats 100 von der Vorderseite der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 durchdringen und die Vorderseite der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 erreichen.
  • In einer Struktur, bei der die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die floatenden Diffusionsgebiete FD der Vielzahl von Pixeln 541 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, und die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die VSS-Kontaktbereiche 118 der Vielzahl von Pixeln 541 miteinander verbindet um sie zu einem zu kombinieren, in dem ersten Substrat 100 vorgesehen sind, werden diese Struktur und das zweite Substrat 200 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens gestapelt, und die Pixelschaltung 210 wird in dem zweiten Substrat 200 gebildet, was eine Wärmebehandlung verursachen kann, die für Bildung eines aktiven Elements erforderlich ist, das in der Pixelschaltung 210 enthalten ist, um die oben beschriebenen Kopplungsverdrahtungsleitungen zu beeinflussen, die in dem ersten Substrat 100 gebildet sind.
  • Um ein Problem zu lösen, dass die oben beschriebene Wärmebehandlung zur Bildung des aktiven Elements die oben beschriebenen Kopplungsverdrahtungsleitungen beeinflusst, ist es daher in der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wünschenswert, dass ein elektrisch leitendes Material mit hoher Wärmebeständigkeit verwendet wird für die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die floatenden Diffusionsgebiete FD der Vielzahl von Pixeln 541 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, und die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die VSS-Kontaktbereiche 118 der Vielzahl von Pixeln 541 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren. Insbesondere ist es, da das elektrisch leitende Material eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, möglich, ein Material mit einem höheren Schmelzpunkt als den von mindestens einigen der Verdrahtungsmaterialien, die in der Verdrahtungsschicht 200T des zweiten Substrats 200 enthalten sind, zu verwenden.
  • Wie oben beschrieben, umfasst die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise (1) eine Struktur, bei der das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 Face-to-Back gestapelt sind (insbesondere eine Struktur, bei der die Halbleiterschicht 100S und die Verdrahtungsschicht 100T des ersten Substrats 100 und die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 200T des zweiten Substrats 200 sind in dieser Reihenfolge gestapelt), (2) eine Struktur, bei der die Durchgangselektroden 120E und 121E vorgesehen sind, die von der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 zu der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 durch die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 100T des ersten Substrats 100 durchdringen, und (3) eine Struktur, bei der die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die floatenden Diffusionsgebiete FD, die in der Vielzahl von Pixeln 541 enthalten sind, miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, und die Kopplungsverdrahtungsleitung, die die in der Vielzahl von Pixeln 541 enthaltenen VSS-Kontaktbereiche 118 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, unter Verwendung eines elektrisch leitenden Materials mit hoher Wärmebeständigkeit gebildet werden, was es ermöglicht, in dem ersten Substrat 100 eine Kopplungsverdrahtungsleitung vorzusehen, die die in der Vielzahl von Pixeln 541 enthaltenen floatenden Diffusionsgebiete FD miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, und eine Kopplungsverdrahtungsleitung, die die in der Vielzahl von Pixeln 541 enthaltenen VSS-Kontaktbereiche 118 miteinander verbindet, um sie zu einem zu kombinieren, ohne eine große Elektrode an einer Grenzfläche zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 vorzusehen.
  • [Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1]
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung der 15 und 16beschrieben. Die 15 und 16 entsprechen 3 mit einem Pfeil, der einen Pfad jedes Signals anzeigt. 15 stellt durch Pfeile angezeigte Pfade eines Eingabesignals, das von außen in die Bildgebungsvorrichtung 1 einzugeben ist, ein Stromquellenpotential und ein Referenzpotential 15 und 16. 16 stellt einen durch Pfeile angezeigten Signalweg eines von der Bildgebungsvorrichtung 1 nach außen auszugebenden Pixelsignals dar. Beispielsweise wird das Eingabesignal (z. B. ein Pixeltakt und ein Synchronisationssignal), das über den Eingangsabschnitt 510A in die Bildgebungsvorrichtung 1 eingegeben wird, an den Zeilentreiberabschnitt 520 des dritten Substrats 300 übertragen, und Zeilentreibersignale werden in dem Zeilentreiberabschnitt 520 erzeugt. Die Zeilentreibersignale werden über die Kontaktabschnitte 301 und 201 an das zweite Substrat 200 übertragen. Außerdem erreichen die Zeilentreibersignale jede der Pixel-Sharing-Einheiten 539 des Pixelarrayabschnitts 540 durch die Zeilentreibersignalleitungen 542 in der Verdrahtungsschicht 200T. Ein anderes Treibersignal als ein Treibersignal des Transfergates TG unter den Zeilentreibersignalen, die die Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 erreicht haben, wird in die Pixelschaltung 210 eingegeben, um jeden der in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren zu treiben. Das Treibersignal des Transfergates TG wird über die Durchgangselektroden TGV in die Transfergates TG1, TG2, TG3 und TG4 des ersten Substrats 100 eingegeben, um die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D zu treiben ( 15). Außerdem werden das Stromquellenpotential und das Referenzpotential, die von außerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 an den Eingangsabschnitt 510A (den Eingangsanschluss 511) des dritten Substrats 300 geliefert werden, über die Kontaktabschnitte 301 und 201 an das zweite Substrat 200 übertragen, um über eine Verdrahtungsleitung in der Verdrahtungsschicht 200T an die Pixelschaltung 210 jeder der Pixel-Sharing-Einheiten 539 geliefert werden. Das Referenzpotential wird über die Durchgangselektroden 121E auch die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 geliefert. Indessen werden die in den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 photoelektrisch umgewandelten Pixelsignale für jede Pixel-Sharing-Einheit 539 durch die Durchgangselektroden 120E an die Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 übertragen. Ein auf dem Pixelsignal basierendes Pixelsignal wird von der Pixelschaltung 210 über die vertikale Signalleitung 543 und die Kontaktabschnitte 202 und 302 an das dritte Substrat 300 übertragen. Das Pixelsignal wird in dem Spaltensignalprozessor 550 und dem Bildsignalprozessor 560 des dritten Substrats 300 verarbeitet und dann durch den Ausgangsabschnitt 510B (16) nach außen ausgegeben.
  • [Technische Effekte]
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Gate-Elektrode 231 des Verstärkungstransistors AMP in Kontakt mit einem Teil der Durchgangselektrode 120E vorgesehen, was die Fläche der Gate-Elektrode 231 im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Gate-Elektrode 231 getrennt von der Durchgangselektrode 120E angeordnet ist, groß macht. Es werden diesbezügliche Funktionsweisen und Wirkungen anhand eines Vergleichsbeispiels beschrieben.
  • 17 stellt eine Querschnittskonfiguration eines Hauptteils einer Bildgebungsvorrichtung (einer Bildgebungsvorrichtung 1000) gemäß dem Vergleichsbeispiel dar. 17 entspricht 13, die die die Bildgebungsvorrichtung 1 darstellt. In der Bildgebungsvorrichtung 1000 ist die Gate-Elektrode 231 des Verstärkungstransistors AMP von der Durchgangselektrode 120E entfernt angeordnet. Die Halbleiterschicht 200S, in der ein Kanal des Verstärkungstransistors AMP gebildet ist, ist in einem Abstand K1 von der Durchgangselektrode 120E angeordnet, und die Bildgebungsvorrichtung 1000 unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung 1.
  • Bei einer solchen Bildgebungsvorrichtung 1000 ist die Größe des Verstärkungstransistors AMP durch die folgenden Abstände K1 und K2 begrenzt. Der Abstand K1 ist ein Abstand zwischen der Halbleiterschicht 200S, wo der Kanal des Verstärkungstransistors AMP gebildet ist, und der Durchgangselektrode 120E. Der Abstand K2 ist ein Abstand zwischen der Seitenfläche der Finne 230 und der Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231. In der Bildgebungsvorrichtung 1000 ist die Gate-Elektrode 231 getrennt von der Durchgangselektrode 120E vorgesehen; daher ist es schwierig, den Abstand K2 zu vergrößern. Das heißt, es ist schwierig, die Fläche der Gate-Elektrode 231 ausreichend zu vergrößern, was die Transistoreigenschaften, wie die Transkonduktanz gm, verschlechtern kann. Dies erhöht das RTS- (Random Telegraph Signal) Rauschen, und das RTS-Rauschen kann die Bilddaten beeinträchtigen.
  • 18 stellt den Abstand K1 dar, der die Größe des Verstärkungstransistors AMP der Bildgebungsvorrichtung 1 spezifiziert. In der vorliegenden Ausführungsform kontaktiert Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231 auf diese Weise die Durchgangselektrode 120E; daher ist die Größe des Verstärkungstransistors AMP nicht durch den Abstand (den Abstand K2 in 17) zwischen der Finne 230 und der Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231 begrenzt. Mit anderen Worten, in der Bildgebungsvorrichtung 1 ist es ist ausreichend, wenn nur der Abstand K1 zwischen der Halbleiterschicht 200S, in der der Kanal des Verstärkungstransistors gebildet ist, und der Durchgangselektrode 120E betrachtet wird. Dementsprechend ist es möglich, die Fläche in Kanalbreitenrichtung der Gate-Elektrode 231 zu vergrößern. Dies ermöglicht es, die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen und die Transistoreigenschaften, wie die Transkonduktanz gm, zu verbessern. Dementsprechend ist es in der Bildgebungsvorrichtung 1 möglich, das RST-Rauschen eines von dem Verstärkungstransistor AMP auszugebenden Signals zu reduzieren und Bilddaten mit hoher Qualität auszugeben.
  • Außerdem ermöglicht ein Bilden der Durchgangselektrode 120E nach dem Bilden des Verstärkungstransistors AMP, die Durchgangselektrode 120E entlang der Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231 mit Selbstausrichtung zu bilden. Bei dieser Gelegenheit tritt keine Fehlausrichtung zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und der Durchgangselektrode 120E auf. Dies ermöglicht es, einen Gestaltungsspielraum zu reduzieren, wodurch die Fläche in der Kanalbreitenrichtung der Gate-Elektrode 231 leicht größer wird. Dementsprechend ist es in dieser Hinsicht auch möglich, die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen.
  • Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D (die Pixel-Sharing-Einheiten 539) und die Pixelschaltungen 210 in zueinander unterschiedlichen Substraten (dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200) vorgesehen. Dies ermöglicht es, die Flächen der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und der Pixelschaltungen 210 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und die Pixelschaltungen 210 in demselben Substrat gebildet sind, zu vergrößern. Dies macht es folglich möglich, die Menge von Pixelsignalen zu erhöhen, die durch photoelektrische Umwandlung erhalten werden, und Transistorrauschen der Pixelschaltungen 210 zu reduzieren. Dementsprechend ist es möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch es ermöglicht wird, dass die Bildgebungsvorrichtung 1 günstigere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgibt. Außerdem ist es möglich, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren (mit anderen Worten, die Pixelgröße zu reduzieren und die Bildgebungsvorrichtung 1 zu verkleinern). Die Reduzierung der Pixelgröße ermöglicht es, die Anzahl der Pixel pro Flächeneinheit zu erhöhen, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, ein Bild mit hoher Bildqualität auszugeben.
  • Außerdem sind in der Bildgebungsvorrichtung 1 das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 durch die Durchgangselektroden 120E und 121E, die in dem Isolierbereich 212 vorgesehen sind, elektrisch miteinander verbunden. Beispielsweise kann ein Verfahren zum Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch Verbinden von Kontaktstellen-Elektroden miteinander und ein Verfahren zum Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 miteinander durch eine Durchgangsverdrahtungsleitung (z. B. ein TSV ((Thorough Si Via)), die eine Halbleiterschicht durchdringt, in Betracht gezogen werden. Im Vergleich zu solchen Verfahren ermöglicht es ein Bereitstellen der Durchgangselektroden 120E und 121E in dem Isolierbereich 212, eine zum Verbinden zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 erforderliche Fläche zu reduzieren. Dies ermöglicht es, die Pixelgröße zu reduzieren, und weitere Verkleinerung der Bildgebungsvorrichtung 1. Außerdem ermöglicht eine weitere Miniaturisierung einer Fläche pro Pixel eine weitere Verbesserung der Auflösung. In einem Fall, in dem eine Reduzierung der Chipgröße nicht erforderlich ist, ist es möglich, die Bildungsbereiche der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und der Pixelschaltungen 210 zu erweitern. Dies macht es folglich möglich, die Menge der durch photoelektrische Umwandlung erhaltenen Pixelsignale zu erhöhen und das Rauschen der in den Pixelschaltungen 210 enthaltenen Transistoren zu reduzieren. Dies ermöglicht es, das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, günstigere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Außerdem sind in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Pixelschaltungen 210 und der Spaltensignalprozessor 550 und der Bildsignalprozessor 560 in zueinander unterschiedlichen Substraten (dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300) vorgesehen. Im Vergleich zu einem Fall, in dem die Pixelschaltungen 210, der Spaltensignalprozessor 550 und der Bildsignalprozessor 560 in demselben Substrat gebildet sind, ist es möglich, die Flächen der Pixelschaltungen 210 und die Flächen des Spaltensignalprozessors 550 und des Bildsignalprozessors 560 zu vergrößern. Dies ermöglicht es, in dem Spaltensignalprozessor 550 erzeugtes Rauschen zu reduzieren, und eine fortschrittlichere Bildverarbeitungsschaltung in dem Bildsignalprozessor 560 zu montieren. Dementsprechend ist es möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, günstigere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Außerdem ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 der Pixelarrayabschnitt 540 in dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 vorgesehen, und der Spaltensignalprozessor 550 und der Bildsignalprozessor 560 sind in dem dritten Substrat 300 vorgesehen. Außerdem sind die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302, die das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 miteinander verbinden, über dem Pixelarrayabschnitt 540 gebildet. Dies ermöglicht es, die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 frei auszurichten und 302, ohne Störung des Layouts durch verschiedene Typen von Verdrahtungsleitungen, die in einem Pixelarray enthalten sind. Dementsprechend ist es möglich, die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 zur elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 zu verwenden. Beispielsweise wird eine Flexibilität im Layout des Spaltensignalprozessors 550 und des Bildsignalprozessors 560 unter Verwendung der Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 erhöht. Dies ermöglicht es, in dem Spaltensignalprozessor 550 erzeugtes Rauschen zu reduzieren und eine fortschrittlichere Bildverarbeitungsschaltung in dem Bildsignalprozessor 560 zu montieren. Dementsprechend ist es möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, günstigere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Außerdem durchdringt in der Bildgebungsvorrichtung 1 der Pixeltrennungsabschnitt 117 die Halbleiterschicht 100S. Dies ermöglicht es, eine Farbmischung zwischen den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D zu unterdrücken, selbst in einem Fall, in dem ein Abstand zwischen benachbarten Pixeln (den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D) durch Miniaturisierung einer Fläche pro Pixel reduziert ist. Dementsprechend ist es möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, günstigere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Außerdem ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Pixelschaltung 210 für jede Pixel-Sharing-Einheit 539 vorgesehen. Dementsprechend ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem die Pixelschaltung 210 für jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen ist, möglich, Bildungsbereiche der Transistoren (des Verstärkungstransistors AMP, des Rücksetztransistors RST, des Auswahltransistors SEL und des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG), die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, zu erweitern. Beispielsweise ermöglicht ein Erweitern des Bildungsbereichs des Verstärkungstransistors AMP, Rauschen zu unterdrücken. Dementsprechend ist es möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, günstigere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Ferner ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 der Kontaktstellen-Abschnitt 120, der die floatenden Diffusionsgebiete FD (die floatenden Diffusionsgebiete FD1, FD2, FD3 und FD4) von vier Pixeln (die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) elektrisch miteinander verbindet, in dem ersten Substrat 100 vorgesehen. Dementsprechend ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem ein solcher Kontaktstellen-Abschnitt 120 in dem zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, möglich, die Anzahl von Durchgangselektroden (der Durchgangselektroden 120E), die das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander verbinden, zu reduzieren. Dies ermöglicht es, den Isolierbereich 212 klein zu machen, und ausreichend große Bildungsbereiche (die Halbleiterschicht 200S) der in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren sicherzustellen. Dies ermöglicht es, das Rauschen der in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren zu reduzieren, was es ermöglicht, das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, günstigere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Darüber hinaus enthalten in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Transistoren, wie beispielsweise der Verstärkungstransistor AMP, der in der Pixelschaltung 210 enthalten ist, einen Transistor mit einer dreidimensionalen Struktur. Dies ermöglicht es, eine effektive Gate-Breite zu erhöhen, während eine Grundfläche beibehalten wird, verglichen mit einem Fall, bei dem ein planarer Transistor verwendet wird. Dementsprechend ist es möglich, die Transistorleistung (wie etwa die Operationsgeschwindigkeit und RN) zu verbessern, ohne die Miniaturisierung von Pixeln zu behindern. Außerdem wird eine Gate-Fläche vergrößert, was es ermöglicht, das RTS-Rauschen zu reduzieren. Dies ermöglicht es, einen Einfluss von Rauschen auf ein Bild effektiver zu unterdrücken.
  • Außerdem wurde in der vorliegenden Ausführungsform bezüglich des zweiten Substrats 200 eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, bei dem der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST und der Auswahltransistor SEL, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sein dürfen, in einer Halbleiterschicht 200S gebildet sind; jedoch kann mindestens ein Transistor in einer Halbleiterschicht 200S-1 gebildet sein, und die verbleibenden Transistoren können in einer Halbleiterschicht 200S-2 gebildet sein, die sich von der Halbleiterschicht 100S und der Halbleiterschicht 200S-1 unterscheidet. Obwohl die Halbleiterschicht 200S-2 nicht dargestellt ist, sind beispielsweise eine Isolierschicht, ein Kopplungsabschnitt und eine Kopplungsverdrahtungsleitung über der Halbleiterschicht 200S-1 gebildet (entsprechend der Halbleiterschicht 200S), und die Halbleiterschicht 200S-2 wird weiter darauf gestapelt. Diese weitere Halbleiterschicht 200S-2 ist auf einer Fläche auf einer Seite gegenüber einer Fläche gestapelt, die auf der Halbleiterschicht 100S des Zwischenschicht-Isolierfilms 123 gestapelt ist, und es ist möglich, einen gewünschten Transistor in der Halbleiterschicht 200S-2 zu bilden. Als ein Beispiel ist es möglich, den Verstärkungstransistor AMP in der Halbleiterschicht 200S-1 zu bilden und den Rücksetztransistor RST und/oder den Auswahltransistor SEL in der Halbleiterschicht 200S-2 zu bilden.
  • Außerdem können mehrere andere Halbleiterschichten vorgesehen sein, und ein gewünschter der Transistoren der Pixelschaltung 210 kann in jeder der anderen Halbleiterschichten vorgesehen sein. Als Beispiel ist es möglich, den Verstärkungstransistor AMP in der Halbleiterschicht 200S-1 zu bilden. Ferner ist es in einem Fall, in dem eine Isolierschicht, ein Kopplungsabschnitt und eine Kopplungsverdrahtungsleitung auf der Halbleiterschicht 200S gestapelt sind und die Halbleiterschicht 200S-2 weiter darauf gestapelt ist, möglich, den Rücksetztransistor RST in der Halbleiterschicht 200S-2 zu bilden. In einem Fall, in dem eine Isolierschicht, ein Kopplungsabschnitt und eine Kopplungsverdrahtungsleitung auf der Halbleiterschicht 200S-2 gestapelt sind und eine Halbleiterschicht 200S-3 weiter darauf gestapelt ist, ist es möglich, den Auswahltransistor SEL in der Halbleiterschicht 200S-3 zu bilden. Die in den Halbleiterschichten 200S-1, 200S-2 und 200S-3 gebildeten Transistoren können beliebige der Transistoren sein, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind.
  • Somit ermöglicht eine Struktur, bei der eine Vielzahl von Halbleiterschichten in dem zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, die von einer Pixelschaltung 210 eingenommene Fläche der Halbleiterschicht 200S zu verringern. Wenn es möglich ist, die Fläche jeder Pixelschaltung 210 zu verringern oder jeden Transistor miniaturisieren, ist es auch möglich, die Fläche des Chips zu verringern. Außerdem ist es möglich, die Fläche eines gewünschten Transistors unter dem Verstärkungstransistor, dem Rücksetztransistor und dem Auswahltransistor, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sein dürfen, zu vergrößern. Insbesondere ermöglicht ein Vergrößern der Fläche des Verstärkungstransistors, einen geräuschreduzierenden Effekt zu erwarten.
  • Es ist anzumerken, dass, wie oben beschrieben, in einem Fall, in dem die Pixelschaltung 210 in eine Vielzahl von Halbleiterschichten (z. B. die Halbleiterschichten 200S-1, 200S-2 und 200S-3) unterteilt ist, beispielsweise wie in 53, die einem später zu beschreibenden Modifikationsbeispiel 13 entspricht, in einem Substrat (einer Verdrahtungsschicht 1210), das die Gate-Elektrode 23 des Verstärkungstransistors AMP aufweist, eine Gate-Elektrode 231 in Kontakt mit einer Verdrahtungsleitung L1002 (die der Durchgangselektrode 120 entspricht) vorgesehen sein kann. Außerdem ist, wie in 54 dargestellt wird, die Verdrahtungsleitung L1002 (die der Durchgangselektrode 120 entspricht) in Kontakt mit der Source des Rücksetztransistors RST vorgesehen, der in einer Halbleiterschicht 1221 vorgesehen ist.
  • Modifikationsbeispiele der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden unten beschrieben. In den folgenden Modifikationsbeispielen werden gleiche Komponenten wie in der oben beschriebenen Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • <2. Modifikationsbeispiel 1>
  • 19 stellt ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils der Bildgebungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 19 stellt schematisch eine Querschnittskonfiguration in der Nähe des Verstärkungstransistors AMP und der Durchgangselektrode 120E dar, und entspricht 13, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel kontaktieren die Seitenfläche 231s und die Vorderseite 231f der Gate-Elektrode 231 die Durchgangselektrode 120E. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Beispielsweise ist ein Ende auf der Seite der Durchgangselektrode 120E der Vorderseite 231f der Gate-Elektrode 231 von dem Passivierungsfilm 221 freigelegt. Die Durchgangselektrode 120E kontaktiert einen Teil vom Ende der Vorderseite 231f zu der Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231. Dies ermöglicht es, eine Kontaktfläche zwischen der Gate-Elektrode 231 und der Durchgangselektrode 120E im Vergleich zu einer Konfiguration zu vergrößern, bei der nur die Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231 die Durchgangselektrode 120E kontaktiert (z. B. 13).
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel erzielt auch Effekte ähnlich zu denen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden. Darüber hinaus ist es möglich, die Kontaktfläche zwischen der Gate-Elektrode 231 und der Durchgangselektrode 120E zu vergrößern, was es ermöglicht, die Stabilität der Verbindung dazwischen zu verbessern.
  • <3. Modifikationsbeispiel 2>
  • (A) und (B) von 20 stellen ein Modifikationsbeispiel einer Konfiguration eines Hauptteils der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar. (A) von 20 stellt schematisch eine Querschnittskonfiguration in der Nähe des Verstärkungstransistors AMP und der Durchgangselektrode 120E dar und entspricht 13, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wird. (B) von 20 stellt schematisch eine planare Konfiguration der Gate-Elektrode 231 dar, die in (A) von 20 dargestellt wird.
  • In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist in der Gate-Elektrode 231 ein Durchgangsloch 231M vorgesehen, in das die Durchgangselektrode 120E eingefügt ist. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Das Durchgangsloch 231M durchdringt die Gate-Elektrode 231 in der Dickenrichtung von der Vorderseite 231f der Gate-Elektrode 231 zu einer Rückseite, die der Vorderseite 231f gegenüberliegt ((A) von 20). Das Durchgangsloch 231M ist an einer Position vorgesehen, die die Finne 230 in der Draufsicht nicht überlappt. Das Durchgangsloch 231M ist beispielsweise an einer Position näher an der Seitenfläche 231 s der Gate-Elektrode 231 als eine Vielzahl von Finnen 230 angeordnet, die in der Draufsicht ((B) von 20) in der Kanalbreitenrichtung nebeneinander angeordnet sind.
  • Die Durchgangselektrode 120E ist an einer Position vorgesehen, die das Durchgangsloch 231M der Gate-Elektrode 231 in der Draufsicht überlappt, und wird in das Durchgangsloch 231M eingeführt. Die Durchgangselektrode 120E kontaktiert die Gate-Elektrode 231 an einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 231M. Beispielsweise kontaktiert die Durchgangselektrode 120E die Gate-Elektrode 231 in einer Umfangsrichtung des Durchgangslochs 231M und kontaktiert die Gate-Elektrode 231 in einer Längsrichtung des Durchgangslochs 231M (die Dickenrichtung der Gate-Elektrode 231). Ein Bereitstellen des Durchgangslochs 23 IM, in das die Durchgangselektrode 120E eingefügt ist, in der Gate-Elektrode 231 ermöglicht es, eine Kontaktfläche zwischen der Gate-Elektrode 231 und der Durchgangselektrode 120E im Vergleich zu einer Konfiguration zu vergrößern, bei der nur die Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231 die Durchgangselektrode 120E kontaktiert (z. B. 13).
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel erzielt auch Effekte ähnlich zu denen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden. Darüber hinaus ist es möglich, die Kontaktfläche zwischen der Gate-Elektrode 231 und der Durchgangselektrode 120E zu vergrößern, was es ermöglicht, die Stabilität der Verbindung dazwischen zu verbessern. Außerdem wird die Durchgangselektrode 120E in das Durchgangsloch 231M der Gate-Elektrode 231 eingeführt, was eine Fehlausrichtung zwischen der Gate-Elektrode 231 und der Durchgangselektrode 120E beim Bilden der Durchgangselektrode 120E weiter verhindert. Auch in dieser Hinsicht ist es möglich, die Stabilität der Verbindung zwischen der Gate-Elektrode 231 und der Durchgangselektrode 120E zu verbessern.
  • <4. Modifikationsbeispiel 3>
  • 21 stellt ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils der Bildgebungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 21 stellt schematisch eine Querschnittskonfiguration in der Nähe des Verstärkungstransistors AMP und der Durchgangselektrode 120E dar und entspricht 13 in der oben beschriebenen Ausführungsform.
  • In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist ein Verbindungsabschnitt 230c zwischen benachbarten Finnen 230 vorgesehen. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Der Verbindungsabschnitt 230c verbindet eine Vielzahl von Finnen 230, die in Kanalbreitenrichtung nebeneinander angeordnet sind. Der Verbindungsabschnitt 230c wird beispielsweise gebildet, indem die Halbleiterschicht 200S zwischen benachbarten Finnen 230 beim Bilden der Finnen 230 aus der Halbleiterschicht 200S belassen wird. Das heißt, der Verbindungsabschnitt 230c ist unter Verwendung eines Teils der Halbleiterschicht 200S konfiguriert. Eine Höhe des Verbindungsabschnitts 230c (eine Größe in der Dickenrichtung der Halbleiterschicht 200S) ist beispielsweise kleiner als die Höhen der Finnen 230. Der Verbindungsabschnitt 230c ist vorgesehen, um untere Teile (Teile auf der Seite des ersten Substrats 100) benachbarter Finnen 230 miteinander zu verbinden. Das heißt, der Verbindungsabschnitt 230c kann anstelle des in der obigen Ausführungsform beschriebenen Isolierfilms 232 (13) vorgesehen sein. Der Verbindungsabschnitt 230c, der die benachbarten Finnen 230 miteinander verbindet, ist vorgesehen, was eine Fläche vergrößert, in der der Kanal des Verstärkungstransistors AMP gebildet wird, verglichen mit einer Konfiguration, bei der der Isolierfilm 232 zwischen den benachbarten Finnen 230 vorgesehen ist.
  • Beispielsweise kontaktiert die Durchgangselektrode 120E einen Teil von einem Ende der Vorderseite 231f der Gate-Elektrode 231 bis zu der Seitenfläche 231s. Dies ermöglicht es, die Stabilität der Verbindung zwischen der Gate-Elektrode 231 und der Durchgangselektrode 120E auf eine ähnliche Weise, wie in dem obigen Modifikationsbeispiel 1 beschrieben wurde, zu verbessern. Es kann sein, dass die Durchgangselektrode 120E nur die Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231 kontaktiert (siehe 13). Alternativ kann ein Durchgangsloch in der Gate-Elektrode 231 vorgesehen sein, und die Durchgangselektrode 120E kann die Gate-Elektrode 231 an einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs kontaktierten (siehe (A) und (B) von 20).
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel erzielt auch Effekte ähnlich zu denen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden. Darüber hinaus macht es ein Bereitstellen des Verbindungsabschnitts 230c zwischen den benachbarten Finnen 230 möglich, die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen. Dies ermöglicht es, die Transistoreigenschaften, wie die Transkonduktanz gm, effektiver zu verbessern.
  • <5. Modifikationsbeispiel 4>
  • 22 stellt ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 22 stellt schematisch eine Querschnittskonfiguration in der Nähe des Verstärkungstransistors AMP und der Durchgangselektrode 120E dar, und entspricht 13, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel weist der Verstärkungstransistor AMP einen (planaren) Transistor vom planaren Typ auf. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Der Verstärkungstransistor AMP weist die Halbleiterschicht 200S, die Gate-Elektrode 231 gegenüber der Halbleiterschicht 200S, und einen Gate-Isolierfilm (nicht dargestellt), der zwischen der Gate-Elektrode 231 und der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist, auf. Die Gate-Elektrode 231 weist beispielsweise einen horizontalen Teil 231H gegenüber der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S und einen Seitenwandabschnitt 231W, der den horizontalen Teil 231H schneidet, auf. Der Seitenwandabschnitt 231W ist beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zu dem horizontalen Teil 231H vorgesehen.
  • Der horizontale Teil 231H ist im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Halbleiterschicht 200S vorgesehen. Der horizontale Teil 231H ist zwischen der Halbleiterschicht 200S und dem Passivierungsfilm 221 vorgesehen, genauer gesagt zwischen dem Gate-Isolierfilm und dem Passivierungsfilm 221. Beispielsweise ist die Vorderseite 231f der Gate-Elektrode 231 in dem horizontalen Teil 231H vorgesehen, und die Vorderseite 231f ist mit dem Passivierungsfilm 221 bedeckt.
  • Der Seitenwandabschnitt 231W ist mit dem horizontalen Teil 231H verbunden. Der Seitenwandabschnitt 231W ist zwischen dem horizontalen Teil 231H und der Durchgangselektrode 120E und zwischen der Halbleiterschicht 200S (genauer gesagt dem Gate-Isolierfilm) und der Durchgangselektrode 120E vorgesehen. Das heißt, eine Größe in der Höhenrichtung des Seitenwandabschnitts 231W ist größer als eine Größe in der Dickenrichtung des horizontalen Abschnitts 231H. Der Seitenwandabschnitt 231W ist gegenüberliegend zu einer (einer Seitenfläche näher an der Durchgangselektrode 120E) eines Paars von Seitenflächen, die sich in der Kanallängsrichtung der Halbleiterschicht 200S erstrecken, vorgesehen. Der Seitenwandabschnitt 231W ist vorgesehen, um beispielsweise die eine Seitenfläche der Halbleiterschicht 200S in der Dickenrichtung zu bedecken. Beispielsweise ist die Seitenfläche 231s der Gate-Elektrode 231 in dem Seitenwandabschnitt 231W vorgesehen.
  • Die Durchgangselektrode 120E kontaktiert den Seitenwandabschnitt 231W der Gate-Elektrode 231. Beispielsweise kontaktiert die Durchgangselektrode 120E in der Höhenrichtung den Seitenwandabschnitt 231W. Wie oben beschrieben, ist die Größe in Höhenrichtung des Seitenwandabschnitts 231W größer als die Größe in Dickenrichtung des horizontalen Abschnitts 231H. Dies ermöglicht es, die Kontaktfläche zwischen der Durchgangselektrode 120E und der Gate-Elektrode 231 im Vergleich zu einer Konfiguration zu vergrößern, bei der eine Endfläche (eine Fläche senkrecht zu der Vorderseite 231f) des horizontalen Abschnitts 230H die Durchgangselektrode 120E kontaktiert. Dies ermöglicht es, die Stabilität der Verbindung zwischen der Durchgangselektrode 120E und der Gate-Elektrode 231 zu verbessern.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel erzielt auch Effekte ähnlich zu denen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden. Der Verstärkungstransistor AMP kann auf diese Weise einen Transistor vom planaren Typ aufweisen.
  • <6. Modifikationsbeispiel 5>
  • 23 stellt ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 23 stellt schematisch eine Querschnittskonfiguration in der Nähe des Verstärkungstransistors AMP und der Durchgangselektrode 120E dar, und entspricht 13, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel weist der Verstärkungstransistor AMP einen (planaren) Transistor vom planaren Typ auf, in einer ähnlichen Weise wie in dem obigen Modifikationsbeispiel 4 beschrieben wurde. Ferner ist in dem Verstärkungstransistor AMP ein Teil der Gate-Elektrode 231 in die Halbleiterschicht 200S eingebettet. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Die Gate-Elektrode 231 des Verstärkungstransistors AMP weist einen vertikalen Teil 231V zusätzlich zu dem horizontalen Teil 231H und dem Seitenwandabschnitt 231W auf. Der vertikale Teil 231V ist eine sogenannte vertikale Gate-Elektrode und ist in der Dickenrichtung in die Halbleiterschicht 200S eingebettet. Beispielsweise ist ein oberes Ende des vertikalen Abschnitts 231V mit einem mittleren Teil des horizontalen Abschnitts 231H verbunden.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel erzielt auch Effekte ähnlich zu denen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden. Die Gate-Elektrode 231 des Verstärkungstransistors AMP kann den vertikalen Teil 231V aufweisen, der auf solche Weise in die Halbleiterschicht 200S eingebettet ist.
  • <7. Modifikationsbeispiel 6>
  • Die 24 bis 28 stellen ein Modifikationsbeispiel einer planaren Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 24 stellt schematisch eine planare Konfiguration in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 dar, und entspricht 8, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 25 stellt schematisch eine Konfiguration jedes Teils der ersten Verdrahtungsschicht W1, der Halbleiterschicht 200S, die mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbunden ist, und des ersten Substrats 100 dar, und entspricht 9, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 26 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 dar, und entspricht 10, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 27 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 dar, und entspricht 11, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 28 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 dar, und entspricht 12, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel weist, wie in 25 dargestellt wird, in zwei nebeneinander in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixel-Sharing-Einheiten 539 ein internes Layout einer Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der rechten Seite einer Papieroberfläche) eine Konfiguration auf, die durch Invertieren eines internen Layouts der anderen Pixel-Sharing-Einheit 539 (z. B. auf der linken Seite der Papieroberfläche) nur in der H-Richtung erhalten wird. Außerdem ist die Abweichung in der V-Richtung zwischen der Konturlinie der einen Pixel-Sharing-Einheit 539 und der Konturlinie der anderen Pixel-Sharing-Einheit 539 größer als die in der obigen Ausführungsform beschriebene Abweichung (9). Auf diese Weise ermöglicht es ein Vergrößern der Abweichung in der V-Richtung, einen Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP der anderen Pixel-Sharing-Einheit 539 und dem Kontaktstellen-Abschnitt 120, der mit dem Verstärkungstransistor AMP verbunden ist (dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 der anderen der zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539 (auf der unteren Seite der Papieroberfläche), die nebeneinander in der in 7B dargestellten V-Richtung angeordnet sind), zu verringern. Ein solches Layout ermöglicht es dem Modifikationsbeispiel 1 der Bildgebungsvorrichtung 1, die in den 24 bis 28 dargestellt ist, die Bereiche der zwei Pixel-Sharing-Einheiten 539, die nebeneinander in der H-Richtung angeordnet sind, gleich zu machen wie die Bereiche der Pixel-Sharing-Einheiten 539 des zweiten Substrats 200, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden, ohne planare Layouts der beiden Pixel-Sharing-Einheiten 539 in der V-Richtung zueinander zu invertieren. Es ist anzumerken, dass das planare Layout der Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100 das gleiche ist wie das planare Layout (7A und 7B), das in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. Somit ist die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel dazu in der Lage, ähnliche Effekte wie bei der Bildgebungsvorrichtung 1 zu erzielen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. Die Anordnung der Pixel-Sharing-Einheiten 539 des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die in der obigen Ausführungsform und dem vorliegenden Modifikationsbeispiel beschriebenen Anordnungen beschränkt.
  • <8. Modifikationsbeispiel 7>
  • Die 29 bis 34 stellen ein Modifikationsbeispiel einer planaren Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. Die 29 stellt schematisch eine planare Konfiguration des ersten Substrats 100 dar, und entspricht 7A, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 30 stellt schematisch eine planare Konfiguration in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 dar, und entspricht 8, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 31 stellt schematisch eine Konfiguration jedes Teils der ersten Verdrahtungsschicht W1, der Halbleiterschicht 200S, die mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbunden ist, und des ersten Substrats 100 dar, und entspricht 9, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 32 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 dar, und entspricht 10, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 33 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 dar, und entspricht 11, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 34 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 dar, und entspricht 12, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel hat die Kontur jeder der Pixelschaltungen 210 eine im Wesentlichen quadratische planare Form (30 und dergleichen). Die planare Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der planaren Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Beispielsweise wird die Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100 über einem Pixelbereich von zwei Zeilen mal zwei Spalten in einer ähnlichen Weise, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben wird, gebildet und weist eine im Wesentlichen quadratische planare Form auf (29). Beispielsweise erstrecken sich in jeder der Pixel-Sharing-Einheiten 539 die horizontalen Teile TGb der Transfergates TG1 und TG3 des Pixels 541A und des Pixels 541C in einer Pixelspalte in Richtungen von den vertikalen Teilen TGa überlagerten Positionen zu einem mittleren Teil der Pixel-Sharing-Einheit 539 in der H-Richtung (genauer gesagt, in Richtungen zu den Außenkanten der Pixel 541Aund 541C und einer Richtung zu dem mittleren Teil der Pixel-Sharing-Einheit 539), und die horizontalen Teilen TGb der Transfergates TG2 und TG4 der Pixel 541B und des Pixels 541D in der anderen Pixelspalte erstrecken sich in Richtungen von Positionen, die den vertikalen Teilen TGa überlagert sind, zur Außenseite der Pixel-Sharing-Einheit 539 in der H-Richtung (genauer gesagt, in Richtungen zu den äußeren Kanten der Pixel 541B und 541D und einer Richtung zur Außenseite der Pixel-Sharing-Einheit 539). Der mit den floatenden Diffusionsgebieten FD verbundene Kontaktstellen-Abschnitt 120 ist in dem mittleren Teil der Pixel-Sharing-Einheit 539 (einem mittleren Teil in der H-Richtung und der V-Richtung der Pixel-Sharing-Einheit 539) vorgesehen, und der mit den VSS-Kontaktbereichen 118 verbundene Kontaktstellen-Abschnitt 121 ist an einem Ende der Pixel-Sharing-Einheit 539 mindestens in der H-Richtung (in der H-Richtung und der V-Richtung in 29) vorgesehen.
  • Als weiteres Anordnungsbeispiel ist es denkbar, dass die horizontalen Teile TGb der Transfergates TG1, TG2, TG3 und TG4 nur in den Bereichen, die den vertikalen Teilen TGa gegenüberliegen, vorgesehen sind. Bei dieser Gelegenheit wird die Halbleiterschicht 200S auf ähnliche Weise, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, einfach fein unterteilt. Dementsprechend ist es schwierig, große Transistoren der Pixelschaltung 210 zu bilden. Im Gegensatz dazu ist es, in einem Fall, in dem sich die horizontalen Teile TGb der Transfergates TG1, TG2, TG3 und TG4 von den Positionen, die den vertikalen Teilen TGa überlagert sind, in der H-Richtung erstrecken, wie bei dem oben beschriebenen Modifikationsbeispiel, möglich, die Breite der Halbleiterschicht 200S auf ähnliche Weise zu erhöhen, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben. Insbesondere ist es möglich, die Positionen in H-Richtung der Durchgangselektroden TGV1 und TGV3, die mit den Transfergates TG1 und TG3 verbunden sind, in der Nähe der Position in H-Richtung der Durchgangselektrode 120E anzuordnen, und die Positionen in H-Richtung der Durchgangselektroden TGV2 und TGV4, die mit den Transfergates TG2 und TG4 verbunden sind, in der Nähe der Position in der H-Richtung der Durchgangselektrode 121E anzuordnen (31). Dies ermöglicht es, die Breite (eine Größe in der H-Richtung) der Halbleiterschicht 200S, die sich in der V-Richtung erstreckt, zu erhöhen, auf ähnliche Weise, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. Dementsprechend ist es möglich, die Größe der Transistoren der Pixelschaltung 210, insbesondere die Größe des Verstärkungstransistors AMP, zu erhöhen. Dies macht es folglich möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, wodurch es der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht wird, günstigere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Die Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 weist beispielsweise im Wesentlichen die gleichen Größen wie die Größen in der H-Richtung und der V-Richtung der Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100 auf, und ist über einem Bereich vorgesehen, der im Wesentlichen einem Pixelbereich von zwei Zeilen mal zwei Spalten entspricht. Beispielsweise sind in jeder der Pixelschaltungen 210 der Auswahltransistor SEL und der Verstärkungstransistor AMP nebeneinander in V-Richtung in einer sich in V-Richtung erstreckenden Halbleiterschicht 200S angeordnet, und der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und der Rücksetztransistor RST sind nebeneinander in V-Richtung in einer sich in V-Richtung erstreckenden Halbleiterschicht 200S angeordnet. Die eine Halbleiterschicht 200S, die mit dem Auswahltransistor SEL und dem Verstärkungstransistor AMP versehen ist, und die eine Halbleiterschicht 200S, die mit dem FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und dem Rücksetztransistor RST versehen ist, sind nebeneinander in der H-Richtung angeordnet, wobei der Isolierbereich 212 dazwischen eingefügt ist. Der Isolierbereich 212 erstreckt sich in V-Richtung (30).
  • Hier wird die Kontur der Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 unter Bezugnahme auf die 30 und 31 beschrieben. Beispielsweise ist die Pixel-Sharing-Einheit 539 des in 29 dargestellten ersten Substrats 100 mit dem Verstärkungstransistor AMP und dem Auswahltransistor SEL, die an einem (auf der linken Seite einer Papieroberfläche in 31) der Kontaktstellen-Abschnitte 120 in der H-Richtung vorgesehen sind, und dem FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und dem Reset Transistor RST, der an einem anderen (auf der rechten Seite der Papieroberfläche in 31) der Kontaktstellen-Abschnitte 120 in der H-Richtung vorgesehen sind, verbunden. Die Kontur der Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200, das den Verstärkungstransistors AMP, den Auswahl Transistor SEL, den FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und den Rücksetztransistor RST aufweist, wird durch die folgenden vier Außenkanten bestimmt.
  • Eine erste Außenkante ist eine Außenkante eines Endes (ein Ende auf der Oberseite der Papieroberfläche in 31) in der V-Richtung der Halbleiterschicht 200S, die den Auswahltransistor SEL und den Verstärkungstransistors AMP aufweist. Die erste Außenkante ist zwischen dem Verstärkungstransistor AMP, der in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten ist, und dem Auswahltransistor SEL, der in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten ist, benachbart zu einer Seite (auf der oberen Seite der Papieroberfläche in 31) in V-Richtung dieser Pixel-Sharing-Einheit 539 vorgesehen. Genauer gesagt ist die erste Außenkante in einem mittleren Teil in der V-Richtung des Elementtrennungsbereichs 213 zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Auswahltransistor SEL vorgesehen. Eine zweite Außenkante ist eine Außenkante eines anderen Endes (ein Ende auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 31) in der V-Richtung der Halbleiterschicht 200S, die den Auswahltransistor SEL und den Verstärkungstransistor AMP aufweist. Die zweite Außenkante ist zwischen dem Auswahltransistor SEL, der in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten ist, und dem Verstärkungstransistor AMP, der in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten ist, benachbart zu einer anderen Seite (auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 31) in V-Richtung dieser Pixel-Sharing-Einheit 539 vorgesehen. Genauer gesagt ist die zweite Außenkante in einem mittleren Teil in der V-Richtung des Elementtrennungsbereichs 213 zwischen dem Auswahltransistor SEL und dem Verstärkungstransistor AMP vorgesehen. Eine dritte Außenkante ist eine Außenkante eines anderen Endes (ein Ende auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 31) in der V-Richtung der Halbleiterschicht 200S, die den Rücksetztransistors RST und den FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG aufweist. Die dritte Außenkante ist zwischen dem FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG, der in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten ist, und dem Rücksetztransistor RST, der in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten ist, benachbart zu einer anderen Seite (auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 31) in der V-Richtung dieser Pixel-Sharing-Einheit 539 vorgesehen. Genauer gesagt ist die dritte Außenkante in einem mittleren Teil in der V-Richtung des Elementtrennungsbereichs 213 zwischen dem FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und dem Rücksetztransistor RST vorgesehen. Eine vierte Außenkante ist eine Außenkante eines Endes (ein Ende auf der Oberseite der Papieroberfläche in 31) in der V-Richtung der Halbleiterschicht 200S, die den Rücksetztransistor RST und den FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG aufweist. Die vierte Außenkante ist zwischen dem Rücksetztransistor RST, der in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten ist, und dem FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG (nicht dargestellt), der in der Pixel-Sharing-Einheit 539 enthalten ist, benachbart zu einer Seite (auf der oberen Seite der Papieroberfläche in 31) in der V-Richtung dieser Pixel-Sharing-Einheit 539 vorgesehen. Genauer gesagt ist die vierte Außenkante in einem mittleren Teil in der V-Richtung des Elementtrennungsbereichs 213 (nicht dargestellt) zwischen dem Rücksetztransistor RST und dem FD-Umwandlungsverstärkung Schalttransistor FDG vorgesehen.
  • In der Kontur der Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 mit solchen ersten, zweiten, dritten und vierten Außenkanten sind die dritten und vierten Außenkanten so angeordnet, dass sie auf einer Seite in der V-Richtung von der ersten und der zweiten Außenkante abweichen (also an einer Seite in V-Richtung versetzt). Die Verwendung eines solchen Layouts ermöglicht es, sowohl das Gate des Verstärkungstransistors AMP als auch die Source des FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG so nahe wie möglich an dem Kontaktstellen-Abschnitt 120 anzuordnen. Dies macht es einfacher, die Fläche einer Verdrahtungsleitung, die diese miteinander verbindet, zu verringern, und die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren. Es sei daraufhingewiesen, dass der VSS-Kontaktbereich 218 zwischen der Halbleiterschicht 200S mit dem Auswahltransistor SEL und dem Verstärkungstransistor AMP und der Halbleiterschicht 200S mit dem Rücksetztransistor RST und dem FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG vorgesehen ist. Beispielsweise haben mehrere Pixelschaltungen 210 die gleiche Anordnung zueinander.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 mit einem solchen zweiten Substrat 200 erzielt auch Effekte ähnlich zu denen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden. Die Anordnung der Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die in der obigen Ausführungsform und dem vorliegenden Modifikationsbeispiel beschriebenen Anordnungen beschränkt.
  • <9. Modifikationsbeispiel 8>
  • Die 35 bis 40 stellen ein Modifikationsbeispiel einer planaren Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 35 stellt schematisch eine planare Konfiguration des ersten Substrats 100 dar, und entspricht 7B, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 36 stellt schematisch eine planare Konfiguration in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 dar, und entspricht 8, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 37 stellt schematisch eine Konfiguration jedes Teils der ersten Verdrahtungsschicht W1, der Halbleiterschicht 200S, die mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbunden ist, und des ersten Substrats 100 dar, und entspricht 9, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 38 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 dar, und entspricht 10, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 39 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 dar, und entspricht 11, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. 40 stellt ein Beispiel einer planaren Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 dar, und entspricht 12, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel erstreckt sich die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 in der H-Richtung (37). Das heißt, das vorliegende Modifikationsbeispiel entspricht im Wesentlichen einer Konfiguration, die erhalten wird, indem die planare Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1, die oben in 30 und dergleichen beschrieben wurde, um 90 Grad gedreht wird.
  • Beispielsweise wird die Pixel-Sharing-Einheit 539 des ersten Substrats 100 über einem Pixelbereich von zwei Zeilen mal zwei Spalten in einer ähnlichen Weise wie in der obigen Ausführungsform beschrieben gebildet, und weist eine im Wesentlichen quadratische planare Form auf (35). Beispielsweise erstrecken sich in jeder der Pixel-Sharing-Einheiten 539 die Transfergates TG1 und TG2 des Pixels 541A und des Pixels 541B in einer Pixelreihe in der V-Richtung zu dem mittleren Teil der Pixel-Sharing-Einheit 539, und die Transfergates TG3 und TG4 des Pixels 541C und des Pixels 541D in der anderen Pixelreihe erstrecken sich in V-Richtung zur Außenseite der Pixel-Sharing-Einheit 539, und der mit den VSS-Kontaktbereichen 118 verbundene Kontaktstellen-Abschnitt 121 ist an einem Ende der Pixel-Sharing-Einheit 539 mindestens in der V-Richtung (in der H-Richtung und der V-Richtung in 35) vorgesehen. Bei dieser Gelegenheit befinden sich die Positionen in V-Richtung der Durchgangselektroden TGV1 und TGV2 der Transfergates TG1 und TG2 nahe der Position in V-Richtung der Durchgangselektrode 120E, und die Positionen in V-Richtung der Transfergates TG3 und TG4 der Durchgangselektroden TGV3 und TGV4 befinden sich nahe der Position in der V-Richtung der Durchgangselektrode 121E (37). Dementsprechend ist es möglich, die Breite (die Größe in der V-Richtung) der sich in der H-Richtung erstreckenden Halbleiterschicht 200S aus einem ähnlichen Grund, wie dem, der in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, zu erhöhen. Dies ermöglicht es, die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen und Rauschen zu unterdrücken.
  • In jeder der Pixelschaltungen 210 sind der Auswahltransistor SEL und der Verstärkungstransistor AMP in der H-Richtung nebeneinander angeordnet, und der Rücksetztransistor RST ist an einer Position in der V-Richtung benachbart zu dem Auswahltransistor SEL, wobei der Isolierbereich 212 dazwischen eingefügt ist (36). Der FD-Umwandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG ist in der H-Richtung nebeneinander mit dem Rücksetztransistor RST angeordnet. Der VSS-Kontaktbereich 218 ist in einer Inselform in dem Isolierbereich 212 vorgesehen, und die vierte Verdrahtungsschicht W4 erstreckt sich in der V-Richtung (40).
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1, die ein solches zweites Substrat 200 aufweist, erzielt auch Effekte ähnlich zu denen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden. Die Anordnung der Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die Anordnungen beschränkt, die in der obigen Ausführungsform und dem vorliegenden Modifikationsbeispiel beschrieben sind. Die in der obigen Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel 6 beschriebene Halbleiterschicht 200S kann sich beispielsweise in der H-Richtung erstrecken.
  • <10. Modifikationsbeispiel 9>
  • 41 stellt schematisch ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 41 entspricht 3, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel weist die Bildgebungsvorrichtung 1 zusätzlich zu den Kontaktabschnitten 201, 202, 301 und 302 Kontaktabschnitte 203, 204, 303 und 304 an Positionen gegenüber dem Mittelabschnitt des Pixelarrayabschnitts 540 auf. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Die Kontaktabschnitte 203 und 204 sind in dem zweiten Substrat 200 vorgesehen und sind zu einer Verbindungsfläche mit dem dritten Substrat 300 freigelegt. Die Kontaktabschnitte 303 und 304 sind in dem dritten Substrat 300 vorgesehen, und sind zu einer Verbindungsoberfläche mit dem zweites Substrat 200 freigelegt. Der Kontaktabschnitt 203 kontaktiert den Kontaktabschnitt 303, und der Kontaktabschnitt 204 kontaktiert den Kontaktabschnitt 304. Das heißt, in der Bildgebungsvorrichtung 1 sind das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 durch die Kontaktabschnitte 203, 204, 303 und 304 miteinander und zusätzlich mit den Kontaktabschnitten 201, 202, 301 und 302 verbunden.
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung der 42 und 43 beschrieben. 42 stellt durch Pfeile angezeigte Pfade eines Eingabesignals, das von außen in die Bildgebungsvorrichtung 1 einzugeben ist, ein Stromquellenpotential und ein Referenzpotential dar. 43 stellt einen durch Pfeile angezeigten Signalpfad eines von der Bildgebungsvorrichtung 1 nach außen auszugebenden Pixelsignals dar. Beispielsweise wird das über den Eingangsabschnitt 510A in die Bildgebungsvorrichtung 1 eingegebene Eingabesignal an den Zeilentreiberabschnitt 520 des dritten Substrats 300 übertragen, und in dem Zeilentreiberabschnitt 520 werden Zeilentreibersignale erzeugt. Die Zeilentreibersignale werden durch die Kontaktabschnitte 303 und 203 an das zweite Substrat 200 übertragen. Darüber hinaus erreichen die Zeilentreibersignale durch die Zeilentreibersignalleitungen 542 in der Verdrahtungsschicht 200T jede der Pixel-Sharing-Einheiten 539 des Pixelarrayabschnitts 540. Ein anderes Treibersignal als ein Treibersignal des Transfergates TG unter den Zeilentreibersignalen, die die Pixel-Sharing-Einheit 539 des zweiten Substrats 200 erreicht haben, wird in die Pixelschaltung 210 eingegeben, um jeden der in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren zu treiben. Das Treibersignal des Transfergates TG wird über die Durchgangselektroden TGV in die Transfergates TG1, TG2, TG3 und TG4 des ersten Substrats 100 eingegeben, um die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D zu treiben. Außerdem werden das Stromquellenpotential und das Referenzpotential, die von außerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 an den Eingangsabschnitt 510A (den Eingangsanschluss 511) des dritten Substrats 300 geliefert werden, über die Kontaktabschnitte 303 und 203 an das zweite Substrat 200 übertragen, um über eine Verdrahtungsleitung in der Verdrahtungsschicht 200T an die Pixelschaltung 210 jeder der Pixel-Sharing-Einheiten 539 geliefert werden. Das Referenzpotential wird über die Durchgangselektroden 121E auch an die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 geliefert. Indessen werden für jede Pixel-Sharing-Einheit 539 die in den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 photoelektrisch umgewandelten Pixelsignale an die Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 übertragen. Ein auf das Pixelsignal basierendes Pixelsignal wird von der Pixelschaltung 210 über die vertikale Signalleitung 543 und die Kontaktabschnitte 204 und 304 an das dritte Substrat 300 übertragen. Das Pixelsignal wird in dem Spaltensignalprozessor 550 und dem Bildsignalprozessor 560 des dritten Substrats 300 verarbeitet, und dann durch den Ausgangsabschnitt 510B nach außen ausgegeben.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 mit solchen Kontaktabschnitten 203, 204, 303 und 304 erzielt auch ähnliche Wirkungen wie die in der obigen Ausführungsform beschriebenen. Es ist möglich, die Positionen, die Anzahl, und dergleichen, von Kontaktabschnitten, die Kopplungsziele von Verdrahtungsleitungen durch die Kontaktabschnitte 303 und 304 sind, in Abhängigkeit vom Design einer Schaltung und dergleichen des dritten Substrats 300 zu ändern.
  • <11. Modifikationsbeispiel 10>
  • 44 stellt ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 44 entspricht 6, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist der Transfertransistor TR mit einer planaren Struktur in dem ersten Substrat 100 vorgesehen. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Der Transfertransistor TR weist das Transfergate TG auf, das nur den horizontalen Teil TGb aufweist. Mit anderen Worten, das Transfergate TG weist nicht den vertikalen Teil TGa auf, und ist gegenüber der Halbleiterschicht 100S vorgesehen.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1, die den Transfertransistor TR mit einer solchen planaren Struktur aufweist, erzielt auch Effekte ähnlich zu denen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden. Darüber hinaus ist es denkbar, dass das planare Transfergate TG in dem ersten Substrat 100 vorgesehen ist, um die Fotodiode PD näher an der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S zu bilden, verglichen mit einem Fall, bei dem das vertikale Transfergate TG in dem ersten Substrat 100 vorgesehen ist, wodurch ein Sättigungssignalbetrag (Qs) erhöht wird. Außerdem ist es denkbar, dass ein Verfahren zum Bilden des planaren Transfergates TG in dem ersten Substrat 100 eine geringere Anzahl von Herstellungsprozessen im Vergleich zu einem Verfahren zum Bilden des vertikalen Transfergates TG in dem ersten Substrat 100 aufweist, was einen nachteiligen herstellungsbedingten Einfluss auf die Photodiode PD verhindert.
  • <12. Modifikationsbeispiel 11>
  • 45 stellt ein Modifikationsbeispiel der Pixelschaltung der Bildgebungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform dar. 45 entspricht 4, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist die Pixelschaltung 210 für jedes Pixel (Pixel 541A) vorgesehen. Das heißt, die Pixelschaltung 210 wird nicht von mehreren Pixeln gemeinsam genutzt. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich in diesem Punkt von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist dieselbe wie die Bildgebungsvorrichtung 1, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, insofern, als die Pixel 541A und die Pixelschaltungen 210 in zueinander unterschiedlichen Substraten (dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200) vorgesehen sind.. Dementsprechend ist die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel auch dazu in der Lage, ähnliche Effekte wie die in der obigen Ausführungsform beschriebenen zu erzielen.
  • <13. Modifikationsbeispiel 12>
  • 46 stellt ein Modifikationsbeispiel einer planaren Konfiguration des Pixeltrennungsabschnitts 117 dar, der in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde. In dem Pixeltrennungsabschnitt 117 kann ein Zwischenraum vorgesehen sein, der jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D umgibt. Das heißt, der gesamte Umfang jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D ist möglicherweise nicht von dem Pixeltrennungsabschnitt 117 umgeben. Beispielsweise sind Abstände des Pixeltrennungsabschnitts 117 in der Nähe der Kontaktstellen-Abschnitte 120 und 121 vorgesehen (siehe 7B).
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der Pixeltrennungsabschnitt 117 die FTI-Struktur aufweist, die die Halbleiterschicht 100S durchdringt (siehe 6); j edoch kann der Pixeltrennungsabschnitt 117 eine andere Struktur als die FTI-Struktur aufweisen. Beispielsweise ist der Pixeltrennungsabschnitt 117 möglicherweise nicht so vorgesehen, dass er die Halbleiterschicht 100S vollständig durchdringt, und kann eine sogenannte DTI- (Deep Trench Isolation) Struktur aufweisen.
  • <14. Modifikationsbeispiel 13>
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde eine Struktur beschrieben, bei der eine Verdrahtungsleitung (d. h. ein floatender Diffusionskontakt) elektrisch mit dem floatenden Diffusionsgebiet FD verbunden ist, und eine Verdrahtungsleitung (d. h. ein Wannenkontakt) elektrisch mit einer Wannenschicht WE verbunden ist, in jedem von mehreren Sensorpixeln angeordnet ist. Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein floatender Diffusionskontakt für jede Vielzahl von Sensorpixeln angeordnet sein. Ein floatender Diffusionskontakt kann beispielsweise von vier Sensorpixeln, die zueinander benachbart sind, gemeinsam genutzt werden. In ähnlicher Weise kann für jede Vielzahl von Sensorpixeln ein Wannenkontakt angeordnet sein. Ein Wannenkontakt kann beispielsweise von vier nebeneinander liegenden Sensorpixeln gemeinsam genutzt werden.
  • Die 50 bis 52 sind Querschnittsansichten in der Dickenrichtung eines Konfigurationsbeispiels einer Bildgebungsvorrichtung 1A gemäß einem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung. Die 53 bis 55 sind Querschnittsansichten in einer horizontalen Richtung eines Layoutbeispiels einer Vielzahl von Pixeleinheiten PU gemäß dem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung. Es ist anzumerken, dass die in den 50 bis 52 lediglich schematische Ansichten und keine Diagramme zur strikt akkuraten Darstellung einer tatsächlichen Struktur dargestellt sind. In den Querschnittsansichten, die in den 50 bis 52 dargestellt sind, werden zum einfachen Beschreiben der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1A auf einer Papieroberfläche Positionen in der horizontalen Richtung eines Transistors und einer Störstellendiffusionsschicht an den Positionen secl bis sec3 absichtlich geändert.
  • Insbesondere ist in der Pixeleinheit PU der Bildgebungsvorrichtung 1A, die in 50 dargestellt ist, ein Querschnitt an der Position secl ein Querschnitt entlang einer Linie A1-A1' von 53, ist ein Querschnitt an der Position sec2 ein Querschnitt entlang einer Linie B1-B1' von 54, und ist ein Querschnitt an der Position sec3 ein Querschnitt entlang einer Linie C1-C1' von 55. In ähnlicher Weise ist bei der in 55 dargestellten Bildgebungsvorrichtung 1A ein Querschnitt an der Position sec1 ein Querschnitt entlang einer Linie A2-A2' von 53, ist ein Querschnitt an der Position sec2 ein Querschnitt entlang B2-B2' von 54, und ist ein Querschnitt an der Position sec3 ist ein Querschnitt entlang einer Linie C2-C2' von 55. Bei der in 52 dargestellten Bildgebungsvorrichtung 1A ist ein Querschnitt an der Position sec1 ein Querschnitt entlang einer Linie A3-A3' von 53, ist ein Querschnitt an der Position sec2 ein Querschnitt entlang B3-B3' von 54, und ist ein Querschnitt an der Position sec3 ist ein Querschnitt entlang einer Linie C3-C3' von 55.
  • Wie in den 51 und 55 dargestellt wird, werden in der Bildgebungsvorrichtung 1A eine gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1102, die über einer Vielzahl von Sensorpixeln 1012 angeordnet ist, und eine Verdrahtungsleitung L1002, die auf der gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1102 vorgesehen ist, gemeinsam genutzt. Beispielsweise ist in der Bildgebungsvorrichtung 1A ein Bereich vorhanden, in dem die floatenden Diffusionsgebiete FD1 bis FD4 von vier Sensorpixeln 1012 einander benachbart sind, wobei eine Elementtrennschicht 1016 in der Draufsicht dazwischen eingefügt ist. In diesem Bereich ist die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1102 vorgesehen. Die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1102 ist über den vier floatenden Diffusionsgebieten FD1 bis FD4 angeordnet und mit jeder der vier floatenden Diffusionsgebiete FD1 bis FD4 elektrisch verbunden. Die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1102 weist beispielsweise einen Polysiliziumfilm auf, der mit einer n-Typ-Störstelle oder einer p-Typ-Störstelle dotiert ist.
  • Eine Verdrahtungsleitung L1002 (d. h. der floatende Diffusionskontakt) ist an einem zentralen Teil der gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1102 vorgesehen. In den 51 und 53 bis 55 erstreckt sich die Verdrahtungsleitung L1002, die auf dem mittleren Teil der gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1102 vorgesehen ist, von einem ersten Substratabschnitt 1010 zu einem oberen Substrat 1220 eines zweiten Substratabschnitts 1020 durch ein unteres Substrat 1210 des zweiten Substratabschnitts 1020, und ist mit einer Gate-Elektrode AG des Verstärkungstransistors AMP durch eine Verdrahtungsleitung und dergleichen, die in dem oberen Substrat 1220 vorgesehen ist, verbunden.
  • Außerdem werden, wie in den 50 und 55 dargestellt wird, in der Bildgebungsvorrichtung 1A eine gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1110, die über einer Vielzahl von Sensorpixeln 1012 angeordnet ist, und eine Verdrahtungsleitung L1010, die auf der gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1110 vorgesehen ist, gemeinsam genutzt. Beispielsweise ist in der Bildgebungsvorrichtung 1A ein Bereich vorhanden, in dem die Wannenschichten WE von vier Sensorpixeln 1012 aneinander angrenzen, wobei die Elementtrennschicht 1016 in der Draufsicht dazwischen eingefügt ist. In diesem Bereich ist die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1110 vorgesehen. Die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1110 ist über den Wannenschichten WE der vier Sensorpixel 1012 angeordnet, und ist elektrisch mit jeder der Wannenschichten WE der vier Sensorpixel 1012 verbunden. Zum Beispiel ist die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1110 zwischen einer gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1102 und einer anderen gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1102 angeordnet, die nebeneinander in einer Y-Achsen-Richtung angeordnet sind. In Richtung der Y-Achse sind die gemeinsamen Kontaktstellen-Elektroden 1102 und 1110 abwechselnd nebeneinander angeordnet. Die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1110 weist beispielsweise einen Polysiliziumfilm auf, der mit einer n-Typ-Störstelle oder einer p-Typ-Störstelle dotiert ist.
  • Eine Verdrahtungsleitung L1010 (d. h. der Wannenkontakt) ist an einem zentralen Teil der gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1110 vorgesehen. In den 50 und 52 bis 55 erstreckt sich die Verdrahtungsleitung L1010, die auf dem mittleren Teil der gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1110 vorgesehen ist, von dem ersten Substratabschnitt 1010 durch das untere Substrat 1210 des zweiten Substratabschnitts 1020 zu dem oberen Substrat 1220 des zweiten Substratabschnitts 1020, und ist mit einer Referenzpotentialleitung verbunden, über eine Verdrahtungsleitung und dergleichen, die in dem oberen Substrat 1220 vorgesehen ist, die ein Referenzpotential (z. B. ein Massepotential: 0 V) liefert.
  • Die Verdrahtungsleitung L1010, die auf dem mittleren Teil der gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1110 vorgesehen ist, ist elektrisch mit jeder einer Oberseite der gemeinsamen Kontaktstellen-Elektrode 1110, einer Innenfläche eines Durchgangslochs, das in dem unteren Substrat 1210 vorgesehen ist, und einer Innenfläche eines Durchgangsloch, das in dem oberen Substrat 1220 vorgesehen ist, verbunden. Dementsprechend sind die Wannenschicht WE des Halbleitersubstrats 1011 des ersten Substratabschnitts 1010 und die Wannenschichten des unteren Substrats 1210 und des oberen Substrats 1220 des zweiten Substratabschnitts 1020 mit einem Referenzpotential (z. B. einem Massepotential: 0 V) verbunden.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1A gemäß dem Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung hat ähnliche Wirkungen wie die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. Außerdem weist die Bildgebungsvorrichtung 1A ferner die gemeinsamen Kontaktstellen-Elektroden 1102 und 1110 auf, die auf der Seite einer Vorderseite 11a des Halbleitersubstrats 1011 vorgesehen sind, das in dem ersten Substratabschnitt 1010 enthalten ist, und über einer Vielzahl (z. B. vier) von Sensorpixeln 1012 benachbart zueinander angeordnet sind. Die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1102 ist elektrisch mit den floatenden Diffusionsgebieten FD der vier Sensorpixel 1012 verbunden. Die gemeinsame Kontaktstellen-Elektrode 1110 ist elektrisch mit den Wannenschichten WE der vier Sensorpixel 1012 verbunden. Dies ermöglicht es, die Verdrahtungsleitung L1002 vorzusehen, die mit den floatenden Diffusionsgebiete FD verbunden ist, die allen vier Sensorpixeln 1012 gemeinsam ist. Es ist möglich, die Verdrahtungsleitung L 1010, die mit den Wannenschichten WE verbunden ist, gemeinsam für alle vier Sensorpixel 1012 vorzusehen. Dies ermöglicht es, die Anzahl der Verdrahtungsleitungen L1002 und die Anzahl der Verdrahtungsleitungen L1010 zu reduzieren, was es ermöglicht, die Flächen der Sensorpixel 1012 zu reduzieren und die Bildgebungsvorrichtung 1A zu verkleinern.
  • <23. Anwendungsbeispiel>
  • 55 stellt ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungssystems 7 dar, das die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele aufweist.
  • Das Bildgebungssystem 7 ist ein elektronisches Gerät. Beispiele des elektronischen Geräts weisen ein Bildgebungsvorrichtung, wie etwa eine digitale Standbildkamera oder eine Videokamera und ein tragbares Endgerät, wie etwa ein Smartphone oder ein Endgerät vom Tablet-Typ, auf. Das Bildgebungssystem 7 weist beispielsweise die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele, eine DSP-Schaltung 243, einen Bildspeicher 244, einen Anzeigeabschnitt 245, einen Speicherabschnitt 246, einen Bedienungsabschnitt 247 und einen Stromquellenabschnitt 248 auf. In dem Bildgebungssystem 7 sind die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen, die DSP-Schaltung 243, der Bildspeicher 244, der Anzeigeabschnitt 245, der Speicherabschnitt 246, der Bedienungsabschnitt 247 und der Stromquellenabschnitt 248 über eine Busleitung 249 miteinander verbunden.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen gibt Bilddaten aus, die einfallendem Licht entsprechen. Die DSP-Schaltung 243 ist eine Signalverarbeitungsschaltung, die ein Signal (Bilddaten) verarbeitet, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen ausgegeben wird. Der Bildspeicher 244 hält temporär die von der DSP-Schaltung 243 verarbeiteten Bilddaten in einer Bildeinheit. Der Anzeigeabschnitt 245 weist beispielsweise eine Anzeigevorrichtung vom Paneltyp, wie etwa ein Flüssigkristallpanel oder ein organisches EL- (Elektrolumineszenz) Panel auf, und zeigt ein bewegtes Bild oder ein Standbild an, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 aufgenommen wurde, gemäß einer von der oben beschriebenen Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele. Der Speicherabschnitt 246 zeichnet Bilddaten eines bewegten Bildes oder eines Standbildes auf, die von der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen in einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einem Halbleiterspeicher oder einer Festplatte, aufgenommen wurden. Der Bedienungsabschnitt 247 gibt einen Bedienungsbefehl für verschiedene Funktionen des Bildgebungssystems 7 gemäß einer Bedienung durch einen Benutzer aus. Der Stromquellenabschnitt 248 liefert geeignet verschiedene Typen von Strom für den Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele, der DSP-Schaltung 243, des Vollbildspeichers 244, des Anzeigeabschnitts 245, des Speicherabschnitts 246 und des Bedienungsabschnitts 247, die Versorgungsziele sind.
  • Als nächstes wird ein Bildgebungsverfahren in dem Bildgebungssystem 7 beschrieben.
  • 56 stellt ein Beispiel eines Flussdiagramms einer Bildgebungsoperation in dem Bildgebungssystem 7 dar. Ein Benutzer weist den Start der Bildgebung durch Betätigen des Bedienungsabschnitts 247 an (Schritt S101). Dann überträgt der Bedienungsabschnitt 247 einen Bildgebungsbefehl an die Bildgebungsvorrichtung 1 (Schritt S102). Die Bildgebungsvorrichtung 1 (insbesondere eine Systemsteuerschaltung 36) führt nach Empfang des Bildgebungsbefehls eine Bildgebung in einem vorbestimmten Bildgebungsverfahren aus (Schritt S103).
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gibt durch Bildgebung erhaltene Bilddaten an die DSP-Schaltung 243 aus. Hier beziehen sich die Bilddaten auf Daten für alle Pixel von Pixelsignalen, die basierend auf elektrischer Ladungen erzeugt werden, die temporär in den floatende Diffusionsgebieten FD gehalten werden. Die DSP-Schaltung 243 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung (z. B. eine Rauschunterdrückungsverarbeitung usw.) basierend auf den von der Bildgebungsvorrichtung 1 eingegebenen Bilddaten durch (Schritt S104). Die DSP-Schaltung 243 bewirkt, dass der Bildspeicher 244 die Bilddaten, die der vorbestimmten Signalverarbeitung unterzogen wurden, hält, und der Bildspeicher 244 veranlasst den Speicherabschnitt 246, die Bilddaten zu speichern (Schritt S105). Auf diese Weise wird die Bildgebung in dem Bildgebungssystem 7 durchgeführt.
  • In dem vorliegenden Anwendungsbeispiel wird die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele auf das Bildgebungssystem 7 angewendet. Dies ermöglicht eine kleinere Größe oder höhere Auflösung der Bildgebungsvorrichtung 1, was es ermöglicht, ein kleines oder hochauflösendes Bildgebungssystem 7 vorzusehen.
  • <24. Praktische Anwendungsbeispiele>
  • [Praktisches Anwendungsbeispiel 1]
  • Die Technologie (die vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung in Form einer Vorrichtung erreicht werden, die an einem mobilen Körper jeglicher Art, wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybridelektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer persönlichen Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter usw. zu montieren ist.
  • 57 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als ein Beispiel eines Steuersystems eines mobilen Körpers darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 weist mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind, auf. In dem in 57 gezeigten Beispiel weist das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginneninformations-Detektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050 auf. Außerdem werden ein Mikrocomputer 12051, ein Ton-/Bildausgabeabschnitt 12052 und eine fahrzeuggebundene Netzwerkschnittstelle (I/F) 12053 als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 dargestellt.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb von Vorrichtungen bezüglich des Antriebssystems des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf Räder, einen Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein Smart-Key-System, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Lampen, wie etwa einen Scheinwerfer, einen Rückfahrscheinwerfer, eine Bremsleuchte, einen Blinker, einen Nebelscheinwerfer, oder dergleichen. In diesem Fall können als Alternative zu einem Schlüssel von einem Mobilgerät gesendete Funkwellen oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt diese eingegebenen Funkwellen oder Signale, und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Lampen, oder dergleichen, des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 detektiert Informationen über das Äußere des Fahrzeugs, das das Fahrzeugsteuersystem 12000 aufweist. Beispielsweise ist die Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 mit einem Bildgebungsabschnitt 12031 verbunden. Die Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 lässt den Bildgebungsabschnitt 12031 ein Bild der Außenseite des Fahrzeugs abbilden, und empfängt das abgebildete Bild. Basierend auf dem empfangenen Bild kann die Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 eine Verarbeitung zur Detektion eines Objekts, wie etwa eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, einem Schriftzeichen auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen, oder eine Verarbeitung zur Detektion eines Abstand dazu durchführen.
  • Der Bildgebungsabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht. Der Bildgebungsabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild ausgeben, oder kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand ausgeben. Außerdem kann das von dem Bildgebungsabschnitt 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein, oder kann unsichtbares Licht, wie Infrarotstrahlen oder dergleichen, sein.
  • Die Fahrzeugsinneninformations-Detektionseinheit 12040 detektiert Informationen über das Innere des Fahrzeugs. Die Fahrzeugsinneninformations-Detektionseinheit 12040 ist beispielsweise mit einem Fahrerzustands-Detektionsabschnitt 12041 verbunden, der den Zustand eines Fahrers detektiert. Der Fahrerzustands-Detektionsabschnitt 12041 weist beispielsweise eine Kamera auf, die den Fahrer abbildet. Basierend auf der Detektionsinformationseingabe von dem Fahrerzustands-Detektionsabschnitt 12041 kann die Fahrzeuginformations-Detektionseinheit 12040 einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen, oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungssollwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung basierend auf den Informationen über das Innere oder Äußere des Fahrzeugs berechnen, die durch die Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 oder der Fahrzeuginformations-Detektionseinheit 12040 erhalten werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu bestimmt ist, Funktionen eines fortschrittlichen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu implementieren, wobei die Funktionen Kollisionsvermeidung oder Stoßabschwächung für das Fahrzeug, verfolgendes Fahren basierend auf einem Folgeabstand, fahrzeuggeschwindigkeitserhaltendes Fahren, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Abweichung des Fahrzeugs von einer Fahrspur, oder dergleichen, aufweisen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die für automatisches Fahren bestimmt ist, wodurch das Fahrzeug autonom fährt, ohne von einer Bedienung des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, durch Steuern der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung, oder dergleichen basierend auf der Informationen über das Äußere oder Innere des Fahrzeugs, die von der Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 oder der Fahrzeuginneninformations-Detektionseinheit 12040 erhalten werden.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 basierend auf der Informationen über das Äußere des Fahrzeugs ausgeben, wobei die Informationen von der Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 erhalten werden. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die eine Blendung verhindern soll, indem der Scheinwerfer so gesteuert wird, dass er von einem Fernlicht zu einem Abblendlicht wechselt, beispielsweise gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußeninformations-Detektionseinheit 12030 erkannt wird.
  • Der Ton-/Bild-Ausgangsabschnitt 12052 überträgt ein Ausgabesignal von mindestens einem von einem Ton und einem Bild an eine Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, einem Insassen des Fahrzeugs oder außerhalb des Fahrzeugs visuell oder akustisch Informationen mitzuteilen. In dem Beispiel von 57 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und eine Instrumententafel 12063 als die Ausgabevorrichtung dargestellt. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann beispielsweise mindestens eines von einem On-Board-Display und einem Head-Up-Display aufweisen.
  • 58 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Installationsposition des Bildgebungsabschnitts 12031 darstellt.
  • In 58 weist der Bildgebungsabschnitt 12031 Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 auf.
  • Die Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Frontnase, an Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür des Fahrzeugs 12100, sowie an einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Der an der Frontnase vorgesehene Bildgebungsabschnitt 12101 und der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungsabschnitt 12105 erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103 für die Seitenspiegel erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsabschnitt 12104, der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehen ist, erhält hauptsächlich ein Bild des Hecks des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehen ist, dient hauptsächlich der Detektion eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, eines Signals, eines Verkehrszeichens, einer Fahrspur, oder dergleichen.
  • Im Übrigen zeigt 58 stellt ein Beispiel von Fotografierbereichen der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert den Abbildungsbereich des Bildgebungsabschnitts 12101, der an der Frontnase vorgesehen ist. Die Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren jeweils die Abbildungsbereiche der Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind. Ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert den Abbildungsbereich des Bildgebungsabschnitts 12104, der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehen ist. Ein aus der Vogelperspektive von oben betrachtetes Bild des Fahrzeugs 12100 wird beispielsweise durch Überlagern von Bilddaten erhalten, die von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 abgebildet werden.
  • Mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Abstandsinformationen aufweisen. Beispielsweise kann mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen besteht, oder kann ein Bildgebungselement mit Pixeln zur Phasendifferenzdetektion sein.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) basierend auf den Abstandsinformationen bestimmen, die von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhalten werden, und dadurch insbesondere ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt, das auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie das Fahrzeug 12100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt (beispielsweise gleich oder mehr als 0 km/h), als vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen Folgeabstand, der nach einem vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten ist, im Voraus einstellen, und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Folgestoppsteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Folgestartsteuerung) oder dergleichen durchführen. Es ist somit möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, die das Fahrzeug autonom fahren lässt, ohne von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 dreidimensionale Objektdaten von dreidimensionalen Objekten in dreidimensionale Objektdaten eines Zweiradfahrzeugs, eines Fahrzeugs in Standardgröße, eines großen Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Strommastes, und anderen dreidimensionalen Objekten klassifizieren, basierend auf den von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren, und die extrahierten dreidimensionalen Objektdaten verwenden, um automatisch ein Hindernis zu meiden. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennen kann, und als Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell schwer zu erkennen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Kollisionsrisiko mit jedem Hindernis anzeigt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich oder höher als ein eingestellter Wert ist und somit die Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Audiolautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 eine Warnung an den Fahrer aus, und führt über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 eine Zwangsverzögerung oder Vermeidungslenkung durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch das Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob in den abgebildeten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise durch eine Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den abgebildeten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und eine Prozedur zum Bestimmen, ob es der Fußgänger ist oder nicht, durch Durchführung einer Mustervergleichsverarbeitung an einer Reihe von charakteristischen Punkten, die die Kontur des Objekts darstellen, durchgeführt. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass in den abgebildeten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist, und somit den Fußgänger erkennt, steuert der Ton-/Bildausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062 so, dass eine quadratische Konturlinie zur Hervorhebung angezeigt wird, um dem erkannten Fußgänger überlagert zu werden. Der Ton-/Bildausgabeabschnitt 12052 kann auch den Anzeigeabschnitt 12062 so steuern, dass ein den Fußgänger repräsentierendes Symbol oder dergleichen an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Vorstehend wurde ein Beispiel des Steuersystems für einen mobilen Körper beschrieben, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den oben beschriebenen Konfigurationen auf den Bildgebungsabschnitt 12031 angewendet werden. Insbesondere ist die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationsbeispielen davon auf den Bildgebungsabschnitt 12031 anwendbar. Das Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsabschnitt 12031 ermöglicht es, ein hochauflösendes aufgenommenes Bild mit weniger Rauschen zu erhalten, was eine hochpräzise Steuerung unter Verwendung des aufgenommenen Bildes im Steuersystem für einen mobilen Körper ermöglicht.
  • [Praktisches Anwendungsbeispiel 2]
  • 59 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems zeigt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) angewendet werden kann.
  • In 59 ist ein Zustand dargestellt, in dem ein Chirurg (Arzt) 11131 ein endoskopisches Chirurgiesystem 11000 verwendet, um eine Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie gezeigt wird, weist das endoskopische Chirurgiesystem 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Werkzeuge 11110, wie einen Pneumoperitoneumtubus 11111, und eine Energievorrichtung 11112, eine Tragarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf trägt, und einen Wagen 11200, auf dem verschiedene Vorrichtungen für die endoskopische Chirurgie montiert sind, auf.
  • Das Endoskop 11100 weist einen Objektivtubus 11101 mit einem Bereich einer vorbestimmten Länge von einem distalen Ende davon, der in eine Körperhöhle des Patienten 11132 eingeführt werden soll, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem proximalen Ende des Objektivtubus 11101 verbunden ist, auf. In dem gezeigten Beispiel ist das Endoskop 11100 gezeigt, das ein starres Endoskop mit dem Objektivtubus 11101 des harten Typs aufweist. Das Endoskop 11100 kann ansonsten jedoch als flexibles Endoskop mit dem Objektivtubus 11101 des flexiblen Typs enthalten sein.
  • Der Objektivtubus 11101 weist an seinem distalen Ende eine Öffnung auf, in die eine Objektivlinse eingesetzt ist. Eine Lichtquellenvorrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden, so dass von der Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugtes Licht durch einen Lichtleiter, der sich im Inneren des Objektivtubus 11101 erstreckt, in ein distales Ende des Objektivtubus 11101 eingeführt wird, und durch die Objektivlinse in Richtung eines Beobachtungsziel in einer Körperhöhle des Patienten 11132 ausgestrahlt wird. Es ist anzumerken, dass das Endoskop 11100 ein nach Endoskop mit Sichtrichtung nach vorne oder ein Endoskop mit schiefwinkliger Sichtrichtung oder ein Endoskop mit seitlicher Sichtrichtung 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 gebündelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, um ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen, nämlich ein einem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal. Das Bildsignal wird als RAW-Daten (ROH-Daten) an eine CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 weist eine zentral Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen auf, und steuert integral den Betrieb des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines Bildes, wie beispielsweise einen Entwicklungsprozess (Demosaikprozess), basierend auf dem Bildsignal durch.
  • Die Anzeigevorrichtung 11202 zeigt darauf ein Bild basierend einem Bildsignal an, für das die Bildverarbeitungen durch die CCU 11201 durchgeführt wurden, unter der Steuerung der CCU 11201.
  • Die Lichtquellenvorrichtung 11203 weist eine Lichtquelle auf, wie beispielsweise eine Leuchtdiode (LED), und liefert dem Endoskop 11100 bei der Abbildung eines chirurgischen Bereichs Bestrahlungslicht.
  • Eine Eingabevorrichtung 11204 ist eine Eingangsschnittstelle für das endoskopische Chirurgiesystem 11000. Ein Benutzer kann durch die Eingabevorrichtung 11204 eine Eingabe verschiedener Arten von Informationen oder Befehlseingaben in das endoskopische Chirurgiesystem 11000 durchführen. Beispielsweise würde der Benutzer eine Anweisung oder ähnliches eingeben, um eine Bildaufnahmebedingung (Art des Bestrahlungslichts, Vergrößerung, Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern.
  • Eine Behandlungswerkzeug-Steuervorrichtung 11205 steuert den Antrieb der Energievorrichtung 11112 zum Kauterisieren oder Einschneiden eines Gewebes, zum Abdichten eines Blutgefäßes, oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneum-Vorrichtung 11206 führt durch das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 Gas in eine Körperhöhle des Patienten 11132 ein, um die Körperhöhle aufzublasen, um das Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und um den Arbeitsraum für den Chirurgen zu sicherzustellen. Eine Aufzeichnungsvorrichtung 11207 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Arten von Informationen bezüglich einer Operation aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen in Bezug auf die Chirurgie in verschiedenen Formen, wie Text, Bild oder Grafik, zu drucken.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Lichtquellenvorrichtung 11203, die Bestrahlungslicht liefert, wenn ein chirurgischer Bereich auf das Endoskop 11100 abgebildet werden soll, eine Weißlichtquelle aufweisen kann, die beispielsweise eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination davon. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination aus roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen aufweist, da die Ausgangsintensität und das Ausgangstiming mit einem hohen Maß an Genauigkeit für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden können, kann eine Anpassung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes durch die Lichtquellenvorrichtung 11203 durchgeführt werden. Wenn ferner in diesem Fall Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitgeteilt auf ein Beobachtungsziel gestrahlt werden, und die Bildaufnahmeelemente von dem Kamerakopf 11102 synchron mit den Bestrahlungszeitpunkten gesteuert werden, dann können auch Bilder, die den R-, G- und B-Farben individuell entsprechen, zeitgeteilt aufgenommen werden. Nach diesem Verfahren kann ein Farbbild erhalten werden, selbst wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement vorgesehen sind.
  • Ferner kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Intensität des auszugebenden Lichts für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch Steuerung des Ansteuerns des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Lichtintensität, um Bilder zeitgeteilt zu erfassen und die Bilder zu synthetisieren, kann ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich frei von unterbelichteten blockierten Schatten und überbelichteten Highlights erstellt werden.
  • Ferner kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 dazu ausgelegt sein, Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbandes bereitzustellen, das für eine spezielle Lichtbeobachtung bereit ist. Bei der speziellen Lichtbeobachtung, beispielsweise durch Nutzung der Wellenlängenabhängigkeit der Lichtabsorption in einem Körpergewebe, um Licht mit einem schmalen Band im Vergleich zu Bestrahlungslicht bei gewöhnlicher Beobachtung (nämlich Weißlicht) zu bestrahlen, wird eine schmalbandige Beobachtung (Schmalband-Bildgebung)) einer Bildgebung eines vorbestimmten Gewebes, wie eines Blutgefäßes eines oberflächlichen Teils der Schleimhaut oder dergleichen, mit hohem Kontrast durchgeführt. Alternativ kann bei einer speziellen Lichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung durchgeführt werden, um ein Bild aus Fluoreszenzlicht zu erhalten, das durch Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei der Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durchzuführen, indem das Körpergewebe mit Anregungslicht bestrahlt wird (Autofluoreszenzbeobachtung), oder Fluoreszenzlichtbild zu erhalten, indem ein Reagens, wie Indocyaningrün (ICG), lokal in ein Körpergewebe injiziert wird, und das Körpergewebe mit Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagens entspricht, bestrahlt wird. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann dazu ausgelegt sein, ein derartiges schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht zu liefern, das für eine spezielle Lichtbeobachtung geeignet ist, wie oben beschrieben.
  • 60 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 59 gezeigt werden.
  • Der Kamerakopf 11102 weist eine Objektiveinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Antriebseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopfsteuereinheit 11405 auf. Die CCU 11201 weist eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuerungseinheit 11413 auf. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind zur Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Objektiveinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle mit dem Objektivtubus 11101 vorgesehen ist. Beobachtungslicht, das von einem distalen Ende des Objektivtubus 11101 aufgenommen wird, wird zu dem Kamerakopf 11102 geleitet und in die Objektiveinheit 11401 eingeführt. Die Objektiveinheit 11401 weist eine Kombination aus mehreren Linsen auf, die eine Zoomlinse und eine Fokussierlinse aufweisen.
  • Die Anzahl von Bildaufnahmeelementen, die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann eins (Einzelplattentyp) oder eine Mehrzahl (Mehrplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als die vom Mehrplattentyp konfiguriert ist, werden beispielsweise Bildsignale entsprechend dem jeweiligen R, G und B 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 jeweiliger Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge aufzuweisen, die bereit für eine dreidimensionale (3D) Anzeige sind. Wenn eine 3D-Anzeige durchgeführt wird, kann die Tiefe eines lebenden Körpergewebes in einem chirurgischen Bereich durch den Chirurgen 11131 genauer verstanden werden. Es ist anzumerken, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als die von dem stereoskopischen Typ konfiguriert ist, mehrere Systeme von Objektiveinheiten 11401 entsprechend den einzelnen Bildaufnahmeelementen vorgesehen sind.
  • Ferner muss die Bildaufnahmeeinheit 11402 nicht notwendigerweise am Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse im Inneren des Objektivtubus 11101 vorgesehen sein.
  • Die Antriebseinheit 11403 weist einen Aktuator auf und bewegt das Zoomobjektiv und das Fokussierobjektiv der Objektiveinheit 11401 unter der Steuerung der Kamerakopfsteuereinheit 11405 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse. Folglich sind können die Vergrößerung und der Brennpunkt des von der Bildaufnahmeeinheit 11402 aufgenommenen Bildes entsprechend angepasst werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 weist eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen verschiedener Arten von Informationen zu und von der CCU 11201 auf. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erfasstes Bildsignal als RAW-Daten über das Übertragungskabel 11400 an die CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und liefert das Steuersignal an die Kamerakopfsteuereinheit 11405. Das Steuersignal weist Informationen bezüglich Bildaufnahmebedingungen auf, beispielsweise Informationen, dass eine Bildrate eines aufgenommenen Bildes bestimmt wird, Informationen, dass ein Belichtungswert bei der Bildaufnahme bestimmt wird, und/oder Informationen, dass eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes bestimmt werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Bildaufnahmebedingungen, wie etwa die Bildrate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Brennpunkt von dem Benutzer bestimmt werden können oder automatisch von der Steuereinheit 11413 der CCU 11201 basierend auf einem erfassten Bildsignal eingestellt werden können. Im letzteren Fall sind in dem Endoskop 11100 eine automatische Belichtungsfunktion (AE), eine Autofokusfunktion (AF) und eine automatische Weißabgleichfunktion (AWB) integriert.
  • Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert den Antrieb des Kamerakopfes 11102 basierend auf einem Steuersignal von der CCU 11201, das über die Kommunikationseinheit 11404 empfangen wird.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 weist eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen verschiedener Arten von Informationen zu und von dem Kamerakopf 11102 auf. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein Bildsignal, das von dem Kamerakopf 11102 über das Übertragungskabel 11400 dorthin übertragen wird.
  • Ferner überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfes 11102 an den Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können durch elektrische Kommunikation, optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildverarbeitungen für ein Bildsignal in Form von RAW-Daten durch, die von dem Kamerakopf 11102 dorthin übertragen werden.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten von Steuerung bezüglich einer Bildaufnahme eines chirurgischen Bereichs oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und Anzeige eines aufgenommenen Bildes, das durch Bildaufnahme des chirurgischen Bereichs oder dergleichen erhalten wurde, durch. Beispielsweise erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfes 11102.
  • Ferner steuert die Steuereinheit 11413 basierend auf einem Bildsignal, für das Bildverarbeitungen durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, die Anzeigevorrichtung 11202, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, in dem der chirurgische Bereich oder dergleichen abgebildet ist. Daraufhin kann die Steuereinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Werkzeug, wie eine Pinzette, einen bestimmten Bereich des lebenden Körpers, Blutungen, Nebel, wenn die Energievorrichtung 11112 verwendet wird und so weiter, erkennen, indem sie die Form, Farbe usw. ein aufgenommenen Bildes detektiert. Die Steuereinheit 11413 kann bewirken, dass, wenn sie die Anzeigevorrichtung 11202 steuert, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, unter Verwendung eines Erkennungsergebnisses verschiedene Arten von chirurgischen Unterstützungsinformationen in einer überlappenden Weise mit einem Bild des chirurgischen Bereichs angezeigt werden. Wenn chirurgische Unterstützungsinformationen in überlappender Weise angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert werden, kann die Belastung des Chirurgen 11131 reduziert werden, und der Chirurg 11131 kann mit der Operation mit Gewissheit fortfahren.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das zur Übertragung eines elektrischen Signals bereit ist, eine optische Faser, die zur optischen Übertragung bereit ist, oder ein zusammengesetztes Kabel, das sowohl zur elektrischen als auch zur optischen Übertragung bereit ist.
  • Während in dem hier gezeigten Beispiel die Kommunikation durch drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 durch drahtlose Kommunikation durchgeführt werden.
  • Oben wurde ein Beispiel des endoskopischen Chirurgiesystems beschrieben, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den oben beschriebenen Konfigurationen, die in dem Kamerakopf 11102 des Endoskops 11100 vorgesehen ist, geeignet auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 angewendet werden. Das Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 ermöglicht eine kleinere Größe oder höhere Auflösung der Bildaufnahmeeinheit 11402, was es ermöglicht, das Endoskop 11100 mit einer kleinen Größe oder hoher Auflösung vorzusehen.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsform und deren Modifikationsbeispiele, das Anwendungsbeispiel und die praktischen Anwendungsbeispiele beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und dergleichen beschränkt, und kann auf vielfältige Weise modifiziert werden. Es ist anzumerken, dass die hierin beschriebenen Effekte lediglich veranschaulichend sind. Die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die hierin beschriebenen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann andere Wirkungen als die hierin beschriebenen haben.
  • Außerdem kann die vorliegende Offenbarung beispielsweise auch die folgenden Konfigurationen aufweisen. In einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung mit einer der folgenden Konfigurationen ist eine Gate-Elektrode eines Pixeltransistors in Kontakt mit einem Teil einer Durchgangselektrode vorgesehen, was es ermöglicht, eine Fläche der Gate-Elektrode zu vergrößern und die Eigenschaften des Pixel-Transistors zu verbessern. Dies ermöglicht es, ein Rauschen eines von dem Pixeltransistor auszugebenden Signals zu reduzieren.
    1. (1) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend:
      • ein erstes Substrat mit einem fotoelektrischen Wandler und einem elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt für jedes Pixel, wobei dem eine in dem fotoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signalladung in dem elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt akkumuliert wird;
      • ein zweites Substrat, das eine Halbleiterschicht und einen Pixeltransistor aufweist, wobei die Halbleiterschicht auf dem ersten Substrat gestapelt ist, und der Pixeltransistor, eine der Halbleiterschicht gegenüberliegende Gate-Elektrode aufweist und die elektrische Signalladung des elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt liest; und
      • eine Durchgangselektrode, die in dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat vorgesehen ist und das erste Substrat und das zweite Substrat elektrisch miteinander verbindet und teilweise die Gate-Elektrode kontaktiert.
    2. (2) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach (1), bei der die Gate-Elektrode der Halbleiterschicht in mehreren Richtungen gegenüberliegt.
    3. (3) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach (1) oder (2), bei der die Halbleiterschicht mindestens eine Finne aufweist, und die Gate-Elektrode einer Vielzahl von Flächen der Finne gegenüberliegt.
    4. (4) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach (3), bei der die Halbleiterschicht eine Vielzahl der Finnen aufweist, und die Halbleiterschicht ferner einen Isolierfilm aufweist, der zwischen benachbarten der Finnen vorgesehen ist.
    5. (5) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach (3), bei der die Halbleiterschicht eine Vielzahl der Finnen aufweist, und die Halbleiterschicht ferner einen Verbindungsabschnitt aufweist, der benachbarte der Finnen verbindet.
    6. (6) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (5), bei der die Gate-Elektrode eine dem ersten Substrat gegenüberliegende Vorderseite und eine Seitenfläche aufweist, die in einer Richtung vorgesehen ist, die die Vorderseite schneidet, und die Durchgangselektrode kontaktiert.
    7. (7) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach (6), bei der die Gate-Elektrode einen horizontalen Teil und einen Seitenwandabschnitt aufweist, wobei der horizontale Teil mit der Vorderseite versehen ist, und der Seitenwandabschnitt mit der Seitenfläche versehen ist und zwischen der Halbleiterschicht und der Durchgangselektrode vorgesehen ist, und der Seitenwandabschnitt in einer Dickenrichtung der Halbleiterschicht vorgesehen ist.
    8. (8) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach (7), ferner aufweisend einen vertikalen Abschnitt, der mit dem horizontalen Teil verbunden ist und in einem Teil in der Dickenrichtung der Halbleiterschicht eingebettet ist.
    9. (9) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach (6), bei der ein Teil der Vorderseite der Gate-Elektrode auch die Durchgangselektrode kontaktiert.
    10. (10) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (6), bei der in der Gate-Elektrode ein Durchgangsloch vorgesehen ist, und die Durchgangselektrode eine Innenumfangsfläche des Durchgangslochs kontaktiert.
    11. (11) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (10), bei der das zweite Substrat ferner einen Isolierbereich aufweist, der die Halbleiterschicht teilt, und die Durchgangselektrode dafür vorgesehen ist, den Isolierbereich zu durchdringen.
    12. (12) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (11), bei der der Pixeltransistor einen Verstärkungstransistor aufweist.
    13. (13) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (12), bei der die Durchgangselektrode den elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt und die Gate-Elektrode des Pixeltransistors elektrisch miteinander verbindet.
    14. (14) Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (13), ferner aufweisend einen gemeinsamen Kopplungsabschnitt, der mit einer Vielzahl der elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitte verbunden ist und in dem ersten Substrat vorgesehen ist, in dem ein Ende der Durchgangselektrode den gemeinsamen Kopplungsabschnitt kontaktiert.
  • Liste der Bezugszeichen
  • Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der japanischen Prioritätspatentanmeldung JP2019-118474 , die am 26. Juni 2019 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Ein Fachmann sollte verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen in Abhängigkeit von Konstruktionsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, sofern sie innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010245506 [0004]
    • JP 2019118474 [0261]

Claims (14)

  1. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, umfassend: ein erstes Substrat mit einem fotoelektrischen Wandler und einem elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt für jedes Pixel, wobei eine in dem fotoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signalladung in dem elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt akkumuliert wird; ein zweites Substrat mit einer Halbleiterschicht und einem Pixeltransistor, wobei die Halbleiterschicht auf dem ersten Substrat gestapelt ist, und der Pixeltransistor eine der Halbleiterschicht gegenüberliegende Gate-Elektrode aufweist, und die elektrische Signalladung des elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitts liest; und eine Durchgangselektrode, die in dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat vorgesehen ist und das erste Substrat und das zweite Substrat elektrisch miteinander verbindet und teilweise die Gate-Elektrode kontaktiert.
  2. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gate-Elektrode der Halbleiterschicht in mehreren Richtungen gegenüberliegt.
  3. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht mindestens eine Finne aufweist, und die Gate-Elektrode einer Vielzahl von Flächen der Finne gegenüberliegt.
  4. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Halbleiterschicht eine Vielzahl der Finnen aufweist, und die Halbleiterschicht ferner einen Isolierfilm aufweist, der zwischen benachbarten der Finnen vorgesehen ist.
  5. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Halbleiterschicht eine Vielzahl der Finnen aufweist, und die Halbleiterschicht ferner einen Verbindungsabschnitt aufweist, der benachbarte der Finnen verbindet.
  6. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gate-Elektrode eine dem ersten Substrat gegenüberliegende Vorderseite und eine Seitenfläche aufweist, die in einer Richtung vorgesehen ist, die die Vorderseite schneidet, und die Durchgangselektrode kontaktiert.
  7. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gate-Elektrode einen horizontalen Teil und einen Seitenwandabschnitt aufweist, wobei der horizontale Teil mit der Vorderseite versehen ist, und der Seitenwandabschnitt mit der Seitenfläche versehen ist und zwischen der Halbleiterschicht und der Durchgangselektrode vorgesehen ist, und der Seitenwandabschnitt in einer Dickenrichtung der Halbleiterschicht vorgesehen ist.
  8. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend einen vertikalen Abschnitt, der mit dem horizontalen Teil verbunden ist und in einem Teil in der Dickenrichtung der Halbleiterschicht eingebettet ist.
  9. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein Teil der Vorderseite der Gate-Elektrode auch die Durchgangselektrode kontaktiert.
  10. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Durchgangsloch in der Gate-Elektrode vorgesehen ist, und die Durchgangselektrode eine Innenumfangsfläche des Durchgangslochs kontaktiert.
  11. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Substrat ferner einen Isolierbereich aufweist, der die Halbleiterschicht teilt, und die Durchgangselektrode dafür vorgesehen ist, den Isolierbereich zu durchdringen.
  12. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Pixeltransistor einen Verstärkungstransistor umfasst.
  13. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Durchgangselektrode den elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitt und die Gate-Elektrode des Pixeltransistors elektrisch miteinander verbindet.
  14. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen gemeinsam genutzten Kopplungsabschnitt, der mit einer Vielzahl der elektrischen Ladungsakkumulationsabschnitte verbunden ist und in dem ersten Substrat vorgesehen ist, wobei ein Ende der Durchgangselektrode den gemeinsam genutzten Kopplungsabschnitt kontaktiert.
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