DE112020003121T5 - Halbleitervorrichtung und bilderzeugungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung weist mehrere gestapelte Substrate (100A, 200A), ein Halbleiterelement (TR, AMP), das in wenigstens einem der mehreren Substrate (100A, 200A) ausgebildet ist, und ein Schutzelement (TF, TS), das einen PN-Übergang in wenigstens einem der mehreren Substrate (100A, 200A) aufweist und das Halbleiterelement (TR, AMP) schützt, auf.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung und eine Bilderzeugungsvorrichtung.
  • Hintergrund
  • Es gibt eine dreidimensionale Packaging-Technologie zum Stapeln mehrerer Halbleitersubstrate. Beispielsweise ist bei einer Bilderzeugungsvorrichtung eine Konfiguration bekannt, bei der ein erstes Halbleitersubstrat, auf dem ein Pixelgebiet ausgebildet ist, und ein zweites Halbleitersubstrat, auf dem eine Logikschaltung ausgebildet ist, gestapelt sind (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: JP 2010-245506 A
  • Kurzfassung
  • Technisches Problem
  • Bei der vorstehend beschriebenen Bilderzeugungsvorrichtung kann kein ausreichender Platz für das Anordnen eines Pixeltransistors garantiert werden. Daher ist es beispielsweise vorstellbar, ein Substrat, auf dem ein photoelektrisches Wandlungselement ausgebildet ist, und ein Substrat, auf dem der Pixeltransistor ausgebildet ist, weiter zu unterteilen und zu stapeln.
  • Wenn bei einer solchen Konfiguration die Anzahl der photoelektrischen Wandlungselemente von der Anzahl der Pixeltransistoren verschieden ist, können sich die für jedes der Substrate benötigten Flächen jedoch unterscheiden. Falls mehrere Substrate gestapelt werden, ist es erforderlich, dass die Flächen der jeweiligen Substrate gleich sind. Daher ergibt sich das Problem, dass die Chipfläche der Vorrichtung abhängig vom Substrat, das eine große Fläche benötigt, zunimmt.
  • Dementsprechend schlägt die vorliegende Offenbarung eine Halbleitervorrichtung und eine Bilderzeugungsvorrichtung vor, die in der Lage sind, eine Vergrößerung der Chipfläche zu unterdrücken.
  • Lösung des Problems
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung weist mehrere gestapelte Substrate, ein Halbleiterelement, das in wenigstens einem der mehreren Substrate ausgebildet ist, und ein Schutzelement, das einen PN-Übergang in wenigstens einem der mehreren Substrate aufweist und das Halbleiterelement schützt, auf.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
    • 1 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Funktionskonfiguration einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 2 eine schematische Draufsicht einer schematischen Konfiguration der in 1 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 3 eine schematische Ansicht einer Querschnittskonfiguration entlang einer in 2 dargestellten Linie III-III',
    • 4 ein Ersatzschaltungsdiagramm einer in 1 dargestellten Pixelteilungseinheit,
    • 5 ein Diagramm eines Beispiels eines Verbindungszustands mehrerer Pixelteilungseinheiten und mehrerer Vertikalsignalleitungen,
    • 6 eine schematische Schnittansicht eines Beispiels einer spezifischen Konfiguration einer in 3 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 7A eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration eines Hauptabschnitts eines in 6 dargestellten ersten Substrats,
    • 7B eine schematische Ansicht einer Ebenenkonfiguration eines Kontaktstellenabschnitts zusammen mit dem in 7A dargestellten Hauptabschnitt des ersten Substrats,
    • 8 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration eines in 6 dargestellten zweiten Substrats (Halbleiterschicht),
    • 9 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration eines Hauptabschnitts einer Pixelschaltung und eines ersten Substrats zusammen mit einer in 6 dargestellten ersten Verdrahtungsschicht,
    • 10 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer ersten Verdrahtungsschicht und einer zweiten Verdrahtungsschicht, die in 6 dargestellt sind,
    • 11 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer zweiten Verdrahtungsschicht und einer dritten Verdrahtungsschicht, die in 6 dargestellt sind,
    • 12 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer dritten Verdrahtungsschicht und einer vierten Verdrahtungsschicht, die in 6 dargestellt sind,
    • 13 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Wegs eines Eingangssignals für eine in 3 dargestellte Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 14 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Signalwegs eines Pixelsignals einer in 3 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 15 eine schematische Ansicht eines modifizierten Beispiels der Ebenenkonfiguration des in 8 dargestellten zweiten Substrats (Halbleiterschicht),
    • 16 eine schematische Ansicht einer Ebenenkonfiguration einer ersten Verdrahtungsschicht und eines Hauptabschnitts des ersten Substrats zusammen mit einer in 15 dargestellten Pixelschaltung,
    • 17 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer zweiten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 16 dargestellten ersten Verdrahtungsschicht,
    • 18 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer dritten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 17 dargestellten zweiten Verdrahtungsschicht,
    • 19 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer vierten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 18 dargestellten dritten Verdrahtungsschicht,
    • 20 eine schematische Ansicht eines modifizierten Beispiels der in 7A dargestellten Ebenenkonfiguration des ersten Substrats,
    • 21 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration eines auf das in 20 dargestellte erste Substrat gestapelten zweiten Substrats (Halbleiterschicht),
    • 22 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer ersten Verdrahtungsschicht zusammen mit einer in 21 dargestellten Pixelschaltung,
    • 23 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer zweiten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 22 dargestellten ersten Verdrahtungsschicht,
    • 24 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer dritten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 23 dargestellten zweiten Verdrahtungsschicht,
    • 25 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer vierten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 24 dargestellten dritten Verdrahtungsschicht,
    • 26 eine schematische Ansicht eines anderen Beispiels der in 20 dargestellten Ebenenkonfiguration des ersten Substrats,
    • 27 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration eines auf das in 26 dargestellte erste Substrat gestapelten zweiten Substrats (Halbleiterschicht),
    • 28 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer ersten Verdrahtungsschicht zusammen mit einer in 27 dargestellten Pixelschaltung,
    • 29 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer zweiten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 28 dargestellten ersten Verdrahtungsschicht,
    • 30 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer dritten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 29 dargestellten zweiten Verdrahtungsschicht,
    • 31 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration einer vierten Verdrahtungsschicht zusammen mit der in 30 dargestellten dritten Verdrahtungsschicht,
    • 32 eine schematische Schnittansicht eines anderen Beispiels einer in 3 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 33 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Wegs eines Eingangssignals für die in 32 dargestellte Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 34 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Signalwegs eines Pixelsignals der in 32 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 35 eine schematische Schnittansicht eines anderen Beispiels der in 6 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 36 ein Diagramm eines anderen Beispiels der in 4 dargestellten Ersatzschaltung,
    • 37 eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels eines in 7A dargestellten Pixeltrennungsabschnitts usw.,
    • 38 eine Schnittansicht in Dickenrichtung, worin ein Konfigurationsbeispiel einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß dem modifizierten Beispiel 8 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist,
    • 39 eine Schnittansicht in Dickenrichtung (Teil 1), worin ein Konfigurationsbeispiel einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß dem modifizierten Beispiel 8 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist,
    • 40 eine Schnittansicht in Dickenrichtung (Teil 2), worin ein Konfigurationsbeispiel einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß dem modifizierten Beispiel 8 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist,
    • 41 eine horizontale Schnittansicht (Teil 1), worin ein Layoutbeispiel mehrerer Pixeleinheiten gemäß dem modifizierten Beispiel 8 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist,
    • 42 eine horizontale Schnittansicht (Teil 2), worin ein Layoutbeispiel mehrerer Pixeleinheiten gemäß dem modifizierten Beispiel 8 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist,
    • 43 eine horizontale Schnittansicht (Teil 3), worin ein Layoutbeispiel mehrerer Pixeleinheiten gemäß dem modifizierten Beispiel 8 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist,
    • 44 ein Diagramm eines Schaltungskonfigurationsbeispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 45 eine schematische Längsschnittansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 46 eine Ansicht eines schematischen Strukturbeispiels eines ersten Substrats,
    • 47 eine Ansicht eines schematischen Strukturbeispiels eines zweiten Substrats,
    • 48 eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Querschnittskonfiguration einer Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 49 eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats,
    • 50 ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Prozedur eines Herstellungsprozesses einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 51 ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Prozedur eines Herstellungsprozesses einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 52 ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Prozedur eines Herstellungsprozesses einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 53 ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Prozedur eines Herstellungsprozesses einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 54 ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Prozedur eines Herstellungsprozesses einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 55 ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Prozedur eines Herstellungsprozesses einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
    • 56 eine Ansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel,
    • 57 eine Ansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel,
    • 58 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines PID-Schutzelements,
    • 59 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines PID-Schutzelements,
    • 60 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines PID-Schutzelements,
    • 61 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines PID-Schutzelements,
    • 62 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines PID-Schutzelements,
    • 63 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines PID-Schutzelements,
    • 64 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines PID-Schutzelements,
    • 65 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines PID-Schutzelements,
    • 66 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 67 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung,
    • 68 ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Anwendung auf einen Halbleiterspeicher (DRAM),
    • 69 ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Anwendung auf ein SoC,
    • 70 ein Diagramm eines Beispiels einer schematischen Konfiguration eines Bilderzeugungssystems, das eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon aufweist,
    • 71 ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Bilderzeugungsprozedur des in 70 dargestellten Bilderzeugungssystems,
    • 72 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems,
    • 73 eine erklärende Ansicht eines Beispiels von Installationspositionen einer Einheit zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen und einer Bilderzeugungseinheit,
    • 74 ein Diagramm eines Beispiels einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Operationssystems und
    • 75 ein Blockdiagramm eines Beispiels von Funktionskonfigurationen eines Kamerakopfs und einer CCU. Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend werden Modi zur Ausführung der vorliegenden Offenbarung detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei bemerkt, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    • 1. Erste Ausführungsform (Bilderzeugungsvorrichtung mit einer gestapelten Struktur aus drei Substraten)
      • 1.1. Funktionskonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1
      • 1.2. Schematische Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1
      • 1.3. Spezifische Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1
      • 1.4. Betrieb der Bilderzeugungsvorrichtung 1
      • 1.5. Wirkungen
    • 2. Modifiziertes Beispiel (modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform)
      • 2.1. Modifiziertes Beispiel 1-1 (Beispiel 1 der Ebenenkonfiguration)
      • 2.2. Modifiziertes Beispiel 1-2 (Beispiel 2 der Ebenenkonfiguration)
      • 2.3. Modifiziertes Beispiel 1-3 (Beispiel 3 der Ebenenkonfiguration)
      • 2.4. Modifiziertes Beispiel 1-4 (Beispiel, bei dem der Kontaktabschnitt zwischen Substraten im Mittelabschnitt der Pixelfeldeinheit bereitgestellt ist)
      • 2.5. Modifiziertes Beispiel 1-5 (Beispiel, bei dem ein planarer Übertragungstransistor aufgenommen ist)
      • 2.6. Modifiziertes Beispiel 1-6 (Beispiel, bei dem ein Pixel mit einer einzigen Pixelschaltung verbunden ist)
      • 2.7. Modifiziertes Beispiel 1-7 (Konfigurationsbeispiel des Pixeltrennungsabschnitts)
      • 2.8. Modifiziertes Beispiel 1-8
    • 3. Zweite Ausführungsform (Bilderzeugungselement mit einem PID-Schutzelement)
      • 3.1. Funktionskonfigurationsbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A
      • 3.2. Schematisches Strukturbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A
      • 3.3. Spezifisches Konfigurationsbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A
      • 3.4. Beispiel eines Prozesses zur Herstellung der Bilderzeugungsvorrichtung 1A
      • 3.5. Vergleichsbeispiel
    • 4. Modifiziertes Beispiel (modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform)
      • 4.1. Modifiziertes Beispiel 2-1 (Beispiel 1 des PID-Schutzelements)
      • 4.2. Modifiziertes Beispiel 2-2 (Beispiel 2 des PID-Schutzelements)
      • 4.3. Modifiziertes Beispiel 2-3 (Beispiel 3 des PID-Schutzelements)
      • 4.4. Modifiziertes Beispiel 2-4 (Beispiel, bei dem das PID-Schutzelement im ersten und im zweiten Substrat bereitgestellt ist)
      • 4.5. Modifiziertes Beispiel 2-5 (Beispiel, bei dem das PID-Schutzelement im ersten Substrat bereitgestellt ist)
    • 5. Angewendetes Beispiel (Beispiel der Anwendung auf Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform)
    • 6. Anwendungsbeispiel
      • 6.1. Beispiel der Anwendung auf das Bilderzeugungssystem
      • 6.2. Beispiel der Anwendung auf ein Produktsystem
      • 6.2.1. System zum Steuern eines beweglichen Körpers
      • 6.2.2. Endoskopisches Operationssystem
  • <1. Erste Ausführungsform>
  • [1.1. Funktionskonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1]
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration einer Bilderzeugungsvorrichtung (Bilderzeugungsvorrichtung 1) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 aus 1 weist beispielsweise eine Eingabeeinheit 510A, eine Zeilenansteuereinheit 520, eine Zeitsteuereinheit 530, eine Pixelfeldeinheit 540, eine Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550, eine Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 und eine Ausgabeeinheit 510B auf.
  • In der Pixelfeldeinheit 540 ist ein Pixel 541 wiederholt in einem Feld angeordnet. Insbesondere bildet eine Pixelteilungseinheit 539, die mehrere Pixel aufweist, eine wiederholende Einheit, die wiederholt in einem mit einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung versehenen Feld angeordnet ist. Es sei bemerkt, dass in der vorliegenden Patentschrift aus Gründen der Zweckmäßigkeit die Zeilenrichtung als H-Richtung bezeichnet werden kann und die zur Zeilenrichtung orthogonale Spaltenrichtung als V-Richtung bezeichnet werden kann. Bei einem Beispiel aus 1 weist eine Pixelteilungseinheit 539 vier Pixel (Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) auf. Jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D weist eine Photodiode PD (in 6 und dergleichen dargestellt, wie später beschrieben) auf. Die Pixelteilungseinheit 539 ist eine Einheit, die sich eine Pixelschaltung (später beschriebene Pixelschaltung 210 in 3) teilt. Mit anderen Worten ist eine Pixelschaltung (später beschriebene Pixelschaltung 210) für jeweils vier Pixel (Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) bereitgestellt. Durch zeitlich getrenntes Betätigen dieser Pixelschaltung werden die Pixelsignale der jeweiligen Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sequenziell gelesen. Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sind beispielsweise in Form von zwei Zeilen x zwei Spalten angeordnet. In der Pixelfeldeinheit 540 sind mehrere Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 und mehrere Vertikalsignalleitungen (Spaltenleseleitungen) 543 zusammen mit den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D bereitgestellt. Die Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 steuern die Pixel 541 an, die in jeder von mehreren Pixelteilungseinheiten 539 Seite an Seite in Zeilenrichtung in der Pixelfeldeinheit 540 angeordnet sind. In der Pixelteilungseinheit 539 wird jedes der Seite an Seite in Zeilenrichtung angeordneten Pixel angesteuert. Wie später detailliert mit Bezug auf 4 beschrieben wird, ist die Pixelteilungseinheit 539 mit mehreren Transistoren versehen. Zum Ansteuern von jedem der mehreren Transistoren sind die mehreren Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 mit einer Pixelteilungseinheit 539 verbunden. Die Pixelteilungseinheit 539 ist mit den Vertikalsignalleitungen (Spaltenleseleitungen) 543 verbunden. Ein Pixelsignal wird über die Vertikalsignalleitungen (Spaltenleseleitungen) 543 aus jedem der in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Pixel 541A, 541B, 541C und 541D gelesen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration einer Bilderzeugungsvorrichtung (Bilderzeugungsvorrichtung 1) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 aus 1 weist beispielsweise eine Eingabeeinheit 510A, eine Zeilenansteuereinheit 520, eine Zeitsteuereinheit 530, eine Pixelfeldeinheit 540, eine Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550, eine Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 und eine Ausgabeeinheit 510B auf.
  • In der Pixelfeldeinheit 540 ist ein Pixel 541 wiederholt in einem Feld angeordnet. Insbesondere bildet eine Pixelteilungseinheit 539, die mehrere Pixel aufweist, eine wiederholende Einheit, die wiederholt in einem mit einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung versehenen Feld angeordnet ist. Es sei bemerkt, dass in der vorliegenden Patentschrift aus Gründen der Zweckmäßigkeit die Zeilenrichtung als H-Richtung bezeichnet werden kann und die zur Zeilenrichtung orthogonale Spaltenrichtung als V-Richtung bezeichnet werden kann. Bei einem Beispiel aus 1 weist eine Pixelteilungseinheit 539 vier Pixel (Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) auf. Jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D weist eine Photodiode PD (in 6 und dergleichen dargestellt, wie später beschrieben) auf. Die Pixelteilungseinheit 539 ist eine Einheit, die sich eine Pixelschaltung (später beschriebene Pixelschaltung 210 in 3) teilt. Mit anderen Worten ist eine Pixelschaltung (später beschriebene Pixelschaltung 210) für jeweils vier Pixel (Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) bereitgestellt. Durch zeitlich getrenntes Betätigen dieser Pixelschaltung werden die Pixelsignale der jeweiligen Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sequenziell gelesen. Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sind beispielsweise in Form von zwei Zeilen x zwei Spalten angeordnet. In der Pixelfeldeinheit 540 sind mehrere Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 und mehrere Vertikalsignalleitungen (Spaltenleseleitungen) 543 zusammen mit den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D bereitgestellt. Die Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 steuern die Pixel 541 an, die in jeder von mehreren Pixelteilungseinheiten 539 Seite an Seite in Zeilenrichtung in der Pixelfeldeinheit 540 angeordnet sind. In der Pixelteilungseinheit 539 wird jedes der Seite an Seite in Zeilenrichtung angeordneten Pixel angesteuert. Wie später detailliert mit Bezug auf 4 beschrieben wird, ist die Pixelteilungseinheit 539 mit mehreren Transistoren versehen. Zum Ansteuern von jedem der mehreren Transistoren sind die mehreren Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 mit einer Pixelteilungseinheit 539 verbunden. Die Pixelteilungseinheit 539 ist mit den Vertikalsignalleitungen (Spaltenleseleitungen) 543 verbunden. Ein Pixelsignal wird über die Vertikalsignalleitungen (Spaltenleseleitungen) 543 aus jedem der in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Pixel 541A, 541B, 541C und 541D gelesen.
  • Die Zeilenansteuereinheit 520 weist beispielsweise eine Zeilenadress-Steuereinheit, welche die Position einer Zeile zum Ansteuern eines Pixels bestimmt, mit anderen Worten eine Zeilendecodiereinheit, und eine Zeilenansteuerschaltungseinheit, die ein Signal zum Ansteuern der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D erzeugt, auf.
  • Die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 weist beispielsweise eine Ladeschaltungseinheit auf, die mit den Vertikalsignalleitungen 543 verbunden ist und eine Source-Folger-Schaltung mit den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D bildet (Pixelteilungseinheit 539). Die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 kann eine Verstärkerschaltungseinheit aufweisen, die ein über die Vertikalsignalleitungen 543 aus der Pixelteilungseinheit 539 gelesenes Signal verstärkt. Die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 kann eine Rauschverarbeitungseinheit aufweisen. In der Rauschverarbeitungseinheit wird beispielsweise ein Rauschpegel eines Systems aus dem aus der Pixelteilungseinheit 539 ausgelesenen Signal infolge einer photoelektrischen Wandlung entfernt.
  • Die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 weist beispielsweise einen Analog-Digital-Wandler (ADC) auf. Im Analog-Digital-Wandler wird das aus der Pixelteilungseinheit 539 gelesene Signal oder das rauschverarbeitete Analogsignal in ein Digitalsignal gewandelt. Der ADC weist beispielsweise eine Vergleichereinheit und eine Zählereinheit auf. In der Vergleichereinheit wird ein zu wandelndes Analogsignal mit einem Referenzsignal verglichen. In der Zähleinheit wird die Zeit bis zum Invertieren des Vergleichsergebnisses in der Vergleichereinheit gemessen. Die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 kann eine Horizontalabtastschaltungseinheit aufweisen, welche die Steuerung für das Abtasten einer auszulesenden Spalte ausführt.
  • Die Zeitsteuereinheit 530 führt der Zeilenansteuereinheit 520 und der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 auf der Grundlage eines Referenztaktsignals und eines Zeitsteuersignals, die in die Vorrichtung eingegeben werden, ein Signal zur Zeitsteuerung zu.
  • Die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 führt verschiedene Signalverarbeitungen an durch Ausführen einer photoelektrischen Wandlung erhaltenen Daten, mit anderen Worten durch Ausführen eines Bilderzeugungsvorgangs in der Bilderzeugungsvorrichtung 1 erhaltenen Daten, aus. Die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 weist beispielsweise eine Signalverarbeitungs-Schaltungseinheit und eine Datenhalteeinheit auf. Die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 kann eine Prozessoreinheit aufweisen.
  • Ein Beispiel der in der Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 ausgeführten Signalverarbeitung ist eine Tonkurven-Korrekturverarbeitung, bei der die Anzahl der Abstufungen erhöht wird, falls AD-gewandelte Bilddaten durch Abbilden eines dunklen Objekts erhalten werden, und die Anzahl der Abstufungen verringert wird, falls die ADgewandelten Bilddaten durch Abbilden eines hellen Objekts erhalten werden. In diesem Fall ist es angesichts dessen, aufgrund welcher Tonkurve die Abstufung der Bilddaten korrigiert wird, wünschenswert, Kennliniendaten der Tonkurve vorab in der Datenhalteeinheit der Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 zu speichern.
  • Die Eingabeeinheit 510A dient der Eingabe beispielsweise des Referenztaktsignals, des Zeitsteuersignals, der Kennliniendaten und dergleichen in die Bilderzeugungsvorrichtung 1 von außerhalb von dieser. Das Zeitsteuersignal ist beispielsweise ein Vertikalsynchronisationssignal, ein Horizontalsynchronisationssignal oder dergleichen. Die Kennliniendaten sind beispielsweise in der Datenhalteeinheit der Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 zu speichern. Die Eingabeeinheit 510A weist beispielsweise einen Eingangsanschluss 511, eine Eingangsschaltungseinheit 512, eine Eingangsamplituden-Änderungseinheit 513, eine Eingangsdaten-Wandlungsschaltungseinheit 514 und eine Stromversorgungseinheit (nicht dargestellt) auf.
  • Der Eingangsanschluss 511 ist ein externer Anschluss zur Eingabe von Daten. Die Eingangsschaltungseinheit 512 dient dazu, ein an den Eingangsanschluss 511 angelegtes Signal in die Bilderzeugungsvorrichtung 1 einzugeben. In der Eingangsamplituden-Änderungseinheit 513 wird die Amplitude des durch die Eingangsschaltungseinheit 512 aufgenommenen Signals zu einer Amplitude geändert, die leicht innerhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 1 verwendet werden kann. In der Eingangsdaten-Wandlungsschaltungseinheit 514 wird die Anordnung von Datenzeilen der Eingangsdaten geändert. Die Eingangsdaten-Wandlungsschaltungseinheit 514 weist beispielsweise eine Seriell-Parallel-Wandlungsschaltung auf. In der Seriell-Parallel-Wandlungsschaltung wird ein als Eingangsdaten empfangenes serielles Signal in ein paralleles Signal gewandelt. Es sei bemerkt, dass in der Eingabeeinheit 510A die Eingangsamplituden-Änderungseinheit 513 und die Eingangsdaten-Wandlungsschaltungseinheit 514 fortgelassen sein können. Die Stromversorgungseinheit führt auf der Grundlage des der Bilderzeugungsvorrichtung 1 von außen zugeführten Stroms auf verschiedene innerhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 1 benötigte Spannungen gesetzten Strom zu.
  • Wenn die Bilderzeugungsvorrichtung 1 mit einer externen Speichervorrichtung verbunden ist, kann die Eingabeeinheit 510A mit einer Speicherschnittstellenschaltung versehen sein, die Daten von der externen Speichervorrichtung empfängt. Beispiele der externen Speichervorrichtung umfassen einen Flash-Speicher, einen SRAM und einen DRAM.
  • Die Ausgabeeinheit 510B gibt Bilddaten von der Vorrichtung aus. Die Bilddaten umfassen beispielsweise von der Bilderzeugungsvorrichtung 1 erfasste Bilddaten, einer Signalverarbeitung durch die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 unterzogene Bilddaten und dergleichen. Die Ausgabeeinheit 510B weist beispielsweise eine Ausgangsdaten-Wandlungsschaltungseinheit 515, eine Ausgangsamplituden-Änderungseinheit 516, eine Ausgangsschaltungseinheit 517 und einen Ausgangsanschluss 518 auf.
  • Die Ausgangsdaten-Wandlungsschaltungseinheit 515 besteht beispielsweise aus einer Parallel-Seriell-Wandlungsschaltung, und in ihr wird ein innerhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 1 verwendetes paralleles Signal in ein serielles Signal gewandelt. Die Ausgangsamplituden-Änderungseinheit 516 ändert die Amplitude des innerhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 1 verwendeten Signals. Das Signal mit der geänderten Amplitude lässt sich leicht in einer externen Vorrichtung verwenden, die mit dem Außenbereich der Bilderzeugungsvorrichtung 1 verbunden ist. Die Ausgangsschaltungseinheit 517 ist eine Schaltung, die Daten aus der Bilderzeugungsvorrichtung 1 ausgibt, und eine Verdrahtung außerhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 1, die mit dem Ausgangsanschluss 518 verbunden ist, wird durch die Ausgangsschaltungseinheit 517 angesteuert. Am Ausgangsanschluss 518 werden Daten von der Bilderzeugungsvorrichtung 1 ausgegeben. In der Ausgabeeinheit 510B können die Ausgangsdaten-Wandlungsschaltungseinheit 515 und die Ausgangsamplituden-Änderungseinheit 516 fortgelassen sein.
  • Wenn die Bilderzeugungsvorrichtung 1 mit einer externen Speichervorrichtung verbunden ist, kann die Ausgabeeinheit 510B mit einer Speicherschnittstellenschaltung versehen sein, die Daten an die externe Speichervorrichtung ausgibt. Beispiele der externen Speichervorrichtung umfassen einen Flash-Speicher, einen SRAM und einen DRAM.
  • [1.2. Schematische Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1]
  • Die 2 und 3 zeigen ein Beispiel einer schematischen Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 weist drei Substrate (erstes Substrat 100, zweites Substrat 200 und drittes Substrat 300) auf. 2 zeigt schematisch eine Ebenenkonfiguration jeweils des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300, und 3 zeigt schematisch eine Querschnittskonfiguration des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300, die übereinander gestapelt sind. 3 entspricht der Querschnittskonfiguration entlang der in 2 dargestellten Linie III-III'. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 weist eine durch Bonden von drei Substraten (erstes Substrat 100, zweites Substrat 200 und drittes Substrat 300) gebildete dreidimensionale Struktur auf. 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 eine Kombination einer jeweils im ersten Substrat 100, im zweiten Substrat 200 und im dritten Substrat 300 enthaltenen Verdrahtung und eines Zwischenschicht-Isolationsfilms um die Verdrahtung aus Gründen der Zweckmäßigkeit als Verdrahtungsschicht (100T, 200T und 300T) bezeichnet, die in jedem der Substrate (erstes Substrat 100, zweites Substrat 200 und drittes Substrat 300) bereitgestellt ist. 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 die Halbleiterschicht 300S sind in dieser Reihenfolge entlang der Stapelungsrichtung angeordnet. Spezifische Konfigurationen des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 werden später beschrieben. Ein in 3 dargestellter Pfeil gibt eine Richtung an, in der Licht L in die Bilderzeugungsvorrichtung 1 einfällt. In der vorliegenden Patentschrift können aus Gründen der Zweckmäßigkeit in den folgenden Schnittansichten eine Lichteinfallsseite in der Bilderzeugungsvorrichtung 1 als „untere“, „Unterseite“ und „abwärts“ bezeichnet werden und eine der Lichteinfallsseite entgegengesetzte Seite als „obere“, „Oberseite“ und „aufwärts“ bezeichnet werden. Ferner können in der vorliegenden Patentschrift aus Gründen der Zweckmäßigkeit in Bezug auf ein Substrat, das eine Halbleiterschicht und eine Verdrahtungsschicht aufweist, eine Seite der Verdrahtungsschicht als vorderseitige Fläche bezeichnet werden und eine Seite der Halbleiterschicht als rückseitige Fläche bezeichnet werden. Es sei bemerkt, dass die Beschreibung der Patentschrift nicht auf die vorstehend beschriebenen Begriffe beschränkt ist. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 ist beispielsweise eine von der rückseitigen Fläche bestrahlte Bilderzeugungsvorrichtung, bei der Licht von der Rückseite des eine Photodiode aufweisenden ersten Substrats 100 eingestrahlt wird.
  • Sowohl die Pixelfeldeinheit 540 als auch die in der Pixelfeldeinheit 540 enthaltene Pixelteilungseinheit 539 sind unter Verwendung sowohl des ersten Substrats 100 als auch des zweiten Substrats 200 ausgelegt. Das erste Substrat 100 ist mit mehreren der in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Pixel 541A, 541B, 541C und 541D versehen. Jedes Pixel 541 weist eine Photodiode (später beschriebene Photodiode PD) und einen Übertragungstransistor (später beschriebenen Übertragungstransistor TR) auf. Das zweite Substrat 200 ist mit einer in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Pixelschaltung (später beschriebenen Pixelschaltung 210) versehen. Die Pixelschaltung liest ein von der Photodiode von jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D über den Übertragungstransistor übertragenes Pixelsignal oder setzt die Photodiode zurück. Zusätzlich zu einer solchen Pixelschaltung weist das zweite Substrat 200 mehrere der sich in Zeilenrichtung erstreckenden Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 und mehrere der sich in Spaltenrichtung erstreckenden Vertikalsignalleitungen 543 auf. Das zweite Substrat 200 weist ferner eine sich in Zeilenrichtung erstreckende Stromversorgungsleitung 544 auf. Das dritte Substrat 300 weist beispielsweise die Eingabeeinheit 510A, die Zeilenansteuereinheit 520, die Zeitsteuereinheit 530, die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550, die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 und die Ausgabeeinheit 510B auf. Beispielsweise ist ein Teil der Zeilenansteuereinheit 520 in einem die Pixelfeldeinheit 540 überlappenden Gebiet in Stapelungsrichtung des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 (nachstehend einfach als Stapelungsrichtung bezeichnet) bereitgestellt. Insbesondere ist in Stapelungsrichtung die Zeilenansteuereinheit 520 in einem die Umgebung eines Endabschnitts der Pixelfeldeinheit 540 in H-Richtung (2) überlappenden Gebiet bereitgestellt. Beispielsweise ist ein Teil der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 in einem die Pixelfeldeinheit 540 in Stapelungsrichtung überlappenden Gebiet bereitgestellt. Insbesondere ist in Stapelungsrichtung die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 in einem die Umgebung eines Endabschnitts der Pixelfeldeinheit 540 in V-Richtung (2) überlappenden Gebiet bereitgestellt. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, können sich die Eingabeeinheit 510A und die Ausgabeeinheit 510B in einem vom dritten Substrat 300 verschiedenen Abschnitt, beispielsweise im zweiten Substrat 200, befinden. Alternativ können die Eingabeeinheit 510A und die Ausgabeeinheit 510B auf der Seite der rückseitigen Fläche (Lichteinfallsfläche) des ersten Substrats 100 bereitgestellt sein. Es sei bemerkt, dass die im zweiten Substrat 200 bereitgestellte Pixelschaltung auch als Pixeltransistorschaltung, Pixeltransistorgruppe, Pixeltransistor, Pixelleseschaltung oder Leseschaltung bezeichnet werden kann. In der vorliegenden Patentschrift wird der Begriff „Pixelschaltung“ verwendet.
  • Das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 sind beispielsweise durch Durchgangselektroden (später beschriebene Durchgangselektroden 120E und 121E aus 6) elektrisch verbunden. Beispielsweise sind das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 durch Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 elektrisch verbunden. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 sind im zweiten Substrat 200 bereitgestellt, und die Kontaktabschnitte 301 und 302 sind im dritten Substrat 300 bereitgestellt. Der Kontaktabschnitt 201 des zweiten Substrats 200 steht in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 301 des dritten Substrats 300, und der Kontaktabschnitt 202 des zweiten Substrats 200 steht in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 302 des dritten Substrats 300. Das zweite Substrat 200 weist ein Kontaktgebiet 201R, in dem mehrere der Kontaktabschnitte 201 bereitgestellt sind, und ein Kontaktgebiet 202R, in dem mehrere der Kontaktabschnitte 202 bereitgestellt sind, auf. Das dritte Substrat 300 weist ein Kontaktgebiet 301R, in dem mehrere der Kontaktabschnitte 301 bereitgestellt sind, und ein Kontaktgebiet 302R, in dem mehrere der Kontaktabschnitte 302 bereitgestellt sind, auf. Die Kontaktgebiete 201R und 301R sind zwischen der Pixelfeldeinheit 540 und der Zeilenansteuereinheit 520 in Stapelungsrichtung bereitgestellt (3). Mit anderen Worten sind die Kontaktgebiete 201R und 301R beispielsweise in einem Gebiet, in dem die Zeilenansteuereinheit 520 (drittes Substrat 300) und die Pixelfeldeinheit 540 (zweites Substrat 200) einander in Stapelungsrichtung überlappen, oder in einem in der Nähe liegenden Gebiet bereitgestellt. Die Kontaktgebiete 201R und 301R sind beispielsweise an Endabschnitten in H-Richtung in diesen Gebieten bereitgestellt (2). Im dritten Substrat 300 ist das Kontaktgebiet 301R beispielsweise in einem Teil der Zeilenansteuereinheit 520, insbesondere an einer Position, die einen Endabschnitt der Zeilenansteuereinheit 520 in H-Richtung überlappt, bereitgestellt (2 und 3). Beispielsweise verbinden die Kontaktabschnitte 201 und 301 die im dritten Substrat 300 bereitgestellte Zeilenansteuereinheit 520 mit jeder der im zweiten Substrat 200 bereitgestellten Zeilenansteuer-Signalleitungen 542. Beispielsweise können die Kontaktabschnitte 201 und 301 die im dritten Substrat 300 bereitgestellte Eingabeeinheit 510A mit der Stromversorgungsleitung 544 und einer Referenzpotentialleitung (später beschriebenen Referenzpotentialleitung VSS) verbinden. Die Kontaktgebiete 202R und 302R sind zwischen der Pixelfeldeinheit 540 und der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 in Stapelungsrichtung bereitgestellt (3). Mit anderen Worten sind die Kontaktgebiete 202R und 302R beispielsweise in einem Gebiet, in dem die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 (drittes Substrat 300) und die Pixelfeldeinheit 540 (zweites Substrat 200) einander in Stapelungsrichtung überlappen, oder in einem in der Nähe liegenden Gebiet bereitgestellt. Die Kontaktgebiete 202R und 302R sind beispielsweise an Endabschnitten in V-Richtung in diesen Gebieten bereitgestellt (2). Im dritten Substrat 300 ist das Kontaktgebiet 301R beispielsweise in einem Teil der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550, insbesondere an einer Position, die einen Endabschnitt der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 in V-Richtung überlappt, bereitgestellt (2 und 3). Beispielsweise legen die Kontaktabschnitte 202 und 302 ein von jeder der mehreren in der Pixelfeldeinheit 540 enthaltenen Pixelteilungseinheiten 539 ausgegebenes Pixelsignal (der Anzahl der durch die photoelektrische Wandlung in der Photodiode erzeugten elektrischen Ladungen entsprechendes Signal) an die im dritten Substrat 300 bereitgestellte Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 an. Das Pixelsignal wird vom zweiten Substrat 200 zum dritten Substrat 300 übertragen.
  • 3 ist ein Beispiel einer Schnittansicht der vorstehend beschriebenen Bilderzeugungsvorrichtung 1. 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 Bilderzeugungsvorrichtung 1 einen elektrischen Verbindungsabschnitt auf, der das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 elektrisch verbindet. Insbesondere bestehen die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 aus einer aus einem leitenden Material gebildeten Elektrode. Das leitende Material ist beispielsweise ein Metallmaterial in der Art von Kupfer (Cu), Aluminium (Al) oder Gold (Au). Die Kontaktgebiete 201R, 202R, 301R und 302R verbinden das zweite Substrat elektrisch mit dem dritten Substrat, beispielsweise durch direktes Bonden von als Elektroden ausgebildeten Verdrahtungen, und ermöglichen die Ein- und/oder Ausgabe des Signals zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300.
  • Der elektrische Verbindungsabschnitt, der das zweite Substrat 200 elektrisch mit dem dritten Substrat 300 verbindet, kann an einer gewünschten Stelle bereitgestellt sein. Beispielsweise kann ähnlich wie bei den in 3 beschriebenen Kontaktgebieten 201R, 202R, 301R und 302R der elektrische Verbindungsabschnitt in einem die Pixelfeldeinheit 540 in Stapelungsrichtung überlappenden Gebiet bereitgestellt sein. Ferner kann der elektrische Verbindungsabschnitt in einem die Pixelfeldeinheit 540 nicht in Stapelungsrichtung überlappenden Gebiet bereitgestellt sein. Insbesondere kann der elektrische Verbindungsabschnitt in einem Gebiet bereitgestellt sein, das einen sich außerhalb der Pixelfeldeinheit 540 befindenden peripheren Abschnitt in Stapelungsrichtung überlappt.
  • Das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 sind beispielsweise mit Verbindungslöchern H1 und H2 versehen. Die Verbindungslöcher H1 und H2 durchdringen das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (3). Die Verbindungslöcher H1 und H2 sind außerhalb der Pixelfeldeinheit 540 bereitgestellt (oder eines die Pixelfeldeinheit 540 überlappenden Abschnitts) (2). Beispielsweise befindet sich das Verbindungsloch H1 in H-Richtung außerhalb der Pixelfeldeinheit 540 und befindet sich das Verbindungsloch H2 in V-Richtung außerhalb der Pixelfeldeinheit 540. Beispielsweise erreicht das Verbindungsloch H1 die im dritten Substrat 300 bereitgestellte Eingabeeinheit 510A und erreicht das Verbindungsloch H2 die im dritten Substrat 300 bereitgestellte Ausgabeeinheit 510B. Die Verbindungslöcher H1 und H2 können hohl sein oder zumindest teilweise ein leitendes Material enthalten. Es gibt beispielsweise eine Konfiguration, bei der ein Bonddraht mit einer als Eingabeeinheit 510A und/oder Ausgabeeinheit 510B ausgebildeten Elektrode verbunden ist. Alternativ gibt es eine Konfiguration, bei der die Elektrode als Eingabeeinheit 510A ausgebildet ist und/oder die Ausgabeeinheit 510B mit dem in den Verbindungslöchern H1 und H2 bereitgestellten leitenden Material verbunden ist. Das in den Verbindungslöchern H1 und H2 bereitgestellte leitende Material kann in einen Teil der Verbindungslöcher H1 und H2 oder in alle Verbindungslöcher eingebracht sein, und das leitende Material kann auf Seitenwänden der Verbindungslöcher H1 und H2 ausgebildet sein.
  • Es sei bemerkt, dass in 3 die Eingabeeinheit 510A und die Ausgabeeinheit 510B im dritten Substrat 300 bereitgestellt sind, dass die vorliegende Offenbarung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise können die Eingabeeinheit 510A und/oder die Ausgabeeinheit 510B durch Übertragen eines Signals des dritten Substrats 300 zum zweiten Substrat 200 über die Verdrahtungsschichten 200T und 300T im zweiten Substrat 200 bereitgestellt werden. Ähnlich können die Eingabeeinheit 510A und/oder die Ausgabeeinheit 510B durch Übertragen eines Signals des zweiten Substrats 200 zum ersten Substrat 100 über die Verdrahtungsschichten 200T und 300T im ersten Substrat 100 bereitgestellt werden.
  • 4 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Pixelteilungseinheit 539 zeigt. Die Pixelteilungseinheit 539 weist mehrere Pixel 541 (in 4 vier Pixel 541 in Form der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D), eine mit mehreren der Pixel 541 verbundene Pixelschaltung 210 und eine mit der Pixelschaltung 210 verbundene Vertikalsignalleitung 543 auf. Die Pixelschaltung 210 weist beispielsweise vier Transistoren auf, insbesondere einen Verstärkungstransistor AMP, einen Wähltransistor SEL, einen Rücksetztransistor RST und einen FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG. Wie vorstehend beschrieben, gibt die Pixelteilungseinheit 539 sequenziell das Pixelsignal von jedem von vier in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Pixeln 541 (Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D) durch zeitlich getrenntes Betätigen einer Pixelschaltung 210 an die Vertikalsignalleitung 543 aus. Eine Pixelschaltung 210 ist mit mehreren der Pixel 541 verbunden, und ein Modus, in dem Pixelsignale mehrere der Pixel 541 zeitlich getrennt von einer Pixelschaltung 210 ausgegeben werden, wird als „mehrere Pixel 541 teilen sich eine Pixelschaltung 210“ bezeichnet.
  • Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D weisen gemeinsame Komponenten auf. Nachstehend sind zur Unterscheidung von Komponenten der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander eine Identifikationszahl 1 an das Ende einer Bezugszahl der Komponente des Pixels 541A, eine Identifikationszahl 2 an das Ende einer Bezugszahl der Komponente des Pixels 541B, eine Identifikationszahl 3 an das Ende einer Bezugszahl der Komponente des Pixels 541C und eine Identifikationszahl 4 an das Ende einer Bezugszahl der Komponente des Pixels 541D angefügt. Falls es nicht erforderlich ist, die Komponenten der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander zu unterscheiden, werden die Identifikationszahlen an den Enden der Bezugszahlen der Komponenten der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D fortgelassen.
  • Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D weisen beispielsweise die Photodiode PD, den elektrisch mit der Photodiode PD verbundenen Übertragungstransistor TR und eine elektrisch mit dem Übertragungstransistor TR verbundene schwebende Diffusion FD auf. Die Kathode der Photodiode PD (PD1, PD2, PD3 oder PD4) ist elektrisch mit der Source-Elektrode des Übertragungstransistors TR verbunden, und ihre Anode ist elektrisch mit der Referenzpotentialleitung (beispielsweise Masse) verbunden. Die Photodiode PD führt eine photoelektrische Wandlung des einfallenden Lichts aus und erzeugt eine der Stärke des empfangenen Lichts entsprechende elektrische Ladung. Der Übertragungstransistor TR (Übertragungstransistoren TR1, TR2, TR3 oder TR4) ist beispielsweise ein n-leitender komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS)-Transistor. Die Drain-Elektrode des Übertragungstransistors TR ist elektrisch mit der schwebenden Diffusion FD verbunden, und seine Gate-Elektrode ist elektrisch mit einer Ansteuersignalleitung verbunden. Diese Ansteuersignalleitung ist Teil von mehreren mit einer Pixelteilungseinheit 539 verbundenen Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 (siehe 1). Der Übertragungstransistor TR überträgt die in der Photodiode PD erzeugte elektrische Ladung zur schwebenden Diffusion FD. Die schwebende Diffusion FD (schwebende Diffusion FD1, FD2, FD3 oder FD4) ist ein in einer p-Halbleiterschicht gebildetes n-Diffusionsschichtgebiet. Die schwebende Diffusion FD ist ein Mittel zum Halten elektrischer Ladung, um eine von der Photodiode PD übertragene elektrische Ladung vorübergehend zu halten, und sie ist ein Mittel zur Wandlung einer elektrischen Ladung in eine Spannung, um eine der elektrischen Ladungsmenge entsprechende Spannung zu erzeugen.
  • Vier in einer Pixelteilungsschaltung 539 enthaltene schwebende Diffusionen FD (schwebende Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4) sind elektrisch miteinander verbunden und elektrisch mit der Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP und der Source-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG verbunden. Die Drain-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG ist mit der Source-Elektrode des Rücksetztransistors RST verbunden, und die Gate-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG ist mit der Ansteuersignalleitung verbunden. Diese Ansteuersignalleitung ist Teil von mehreren mit einer Pixelteilungseinheit 539 verbundenen Zeilenansteuer-Signalleitungen 542. Die Drain-Elektrode des Rücksetztransistors RST ist mit einer Stromversorgungsleitung VDD verbunden, und die Gate-Elektrode des Rücksetztransistors RST ist mit der Ansteuersignalleitung verbunden. Diese Ansteuersignalleitung ist Teil von mehreren mit einer Pixelteilungseinheit 539 verbundenen Zeilenansteuer-Signalleitungen 542. Die Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP ist mit der schwebenden Diffusion FD verbunden, und die Drain-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP ist mit der Stromversorgungsleitung VDD verbunden, und die Source-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP ist mit der Drain-Elektrode des Wähltransistors SEL verbunden. Die Source-Elektrode des Wähltransistors SEL ist mit der Vertikalsignalleitung 543 verbunden, und die Gate-Elektrode des Wähltransistors SEL ist mit der Ansteuersignalleitung verbunden. Diese Ansteuersignalleitung ist Teil von mehreren mit einer Pixelteilungseinheit 539 verbundenen Zeilenansteuer-Signalleitungen 542.
  • Wenn der Übertragungstransistor TR eingeschaltet wird, überträgt er die elektrische Ladung der Photodiode PD zur schwebenden Diffusion FD. Die Gate-Elektrode (das Übertragungs-Gate TG) des Übertragungstransistors TR weist beispielsweise eine so genannte vertikale Elektrode auf und ist so bereitgestellt, dass sie sich von einer vorderen Fläche der Halbleiterschicht (später beschriebene Halbleiterschicht 100S in 6) zu einer die später beschriebene in 6 dargestellte PD erreichenden Tiefe erstreckt. Der Rücksetztransistor RST setzt das Potential der schwebenden Diffusion FD auf ein vorgegebenes Potential zurück. Wenn der Rücksetztransistor RST eingeschaltet wird, setzt er das Potential der schwebenden Diffusion FD auf das Potential der Stromversorgungsleitung VDD zurück. Der Wähltransistor SEL steuert die Zeit der Ausgabe des Pixelsignals aus der Pixelschaltung 210. Der Verstärkungstransistor AMP erzeugt als Pixelsignal ein Signal einer dem Pegel der in der schwebenden Diffusion FD gehaltenen elektrischen Ladung entsprechenden Spannung. Der Verstärkungstransistor AMP ist über den Wähltransistor SEL mit der Vertikalsignalleitung 543 verbunden. Der Verstärkungstransistor AMP bildet zusammen mit einer Lastschaltungseinheit (siehe 1), die mit der Vertikalsignalleitung 543 in der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 verbunden ist, einen Source-Folger. Wenn der Wähltransistor SEL eingeschaltet wird, gibt der Verstärkungstransistor AMP die Spannung der schwebenden Diffusion FD über die Vertikalsignalleitung 543 an die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 aus. Der Rücksetztransistor RST, der Verstärkungstransistor AMP und der Wähltransistor SEL sind beispielsweise N-CMOS-Transistoren.
  • Der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG wird verwendet, wenn die Verstärkung der Wandlung einer elektrischen Ladung in eine Spannung in der schwebenden Diffusion FD geändert wird. Im Allgemeinen ist das Pixelsignal bei einer Bilderzeugung an einer dunklen Stelle klein. Falls die Wandlung einer elektrischen Ladung in eine Spannung auf der Grundlage von Q = CV geschieht, wird V zur Zeit der Wandlung in eine Spannung durch den Verstärkungstransistor AMP klein, wenn die Kapazität (FD-Kapazität C) der schwebenden Diffusion FD groß ist. Andererseits kann die schwebende Diffusion FD an einer hellen Stelle, weil das Pixelsignal groß wird, die elektrische Ladung der Photodiode PD nicht empfangen, es sei denn, dass die FD-Kapazität C groß ist. Überdies muss die FD-Kapazität C groß sein, so dass V bei der Wandlung in eine Spannung durch den Verstärkungstransistor AMP nicht zu groß wird (sie wird mit anderen Worten kleiner gemacht). Dementsprechend nimmt die Gate-Kapazität des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG zu, wenn der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG eingeschaltet wird. Daher nimmt die gesamte FD-Kapazität C zu. Andererseits nimmt die gesamte FD-Kapazität C ab, wenn der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG ausgeschaltet wird. Auf diese Weise kann die FD-Kapazität C durch Ein- und Ausschalten des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG geändert werden und kann die Wandlungseffizienz geändert werden. Der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG ist beispielsweise ein N-CMOS-Transistor.
  • Es sei bemerkt, dass auch eine Konfiguration möglich ist, bei der der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG nicht bereitgestellt ist. Dabei weist die Pixelschaltung 210 beispielsweise drei Transistoren auf, beispielsweise den Verstärkungstransistor AMP, den Wähltransistor SEL und den Rücksetztransistor RST. Die Pixelschaltung 210 weist beispielsweise wenigstens einen der Pixeltransistoren in der Art des Verstärkungstransistors AMP, des Wähltransistors SEL, des Rücksetztransistors RST und des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG auf.
  • Der Wähltransistor SEL kann zwischen der Stromversorgungsleitung VDD und dem Verstärkungstransistor AMP bereitgestellt sein. In diesem Fall ist die Drain-Elektrode des Rücksetztransistors RST elektrisch mit der Stromversorgungsleitung VDD und der Drain-Elektrode des Wähltransistors SEL verbunden. Die Source-Elektrode des Wähltransistors SEL ist elektrisch mit der Drain-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP verbunden, und die Gate-Elektrode des Wähltransistors SEL ist elektrisch mit Zeilenansteuer-Signalleitungen 542 verbunden (siehe 1). Die Source-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP (Ausgabeende der Pixelschaltung 210) ist elektrisch mit der Vertikalsignalleitung 543 verbunden, und die Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP ist elektrisch mit der Source-Elektrode des Rücksetztransistors RST verbunden. Es sei bemerkt, dass die Anzahl der Pixel 541, die sich eine Pixelschaltung 210 teilen, von vier verschieden sein kann, wenngleich dies nicht dargestellt ist. Beispielsweise können sich zwei oder acht Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines Verbindungszustands zwischen mehreren der Pixelteilungseinheiten 539 und der Vertikalsignalleitung 543. Beispielsweise sind vier in Spaltenrichtung angeordnete Pixelteilungseinheiten 539 in vier Gruppen unterteilt und ist die Vertikalsignalleitung 543 mit jeder der vier Gruppen verbunden. Zur Vereinfachung der Beschreibung zeigt 5 ein Beispiel, bei dem jede von vier Gruppen eine Pixelteilungseinheit 539 aufweist, es kann jedoch jede von vier Gruppen mehrere Pixelteilungseinheiten 539 aufweisen. Wie vorstehend beschrieben, sind in der Bilderzeugungsvorrichtung 1 mehrere der in Spaltenrichtung angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 in Gruppen unterteilt, die eine oder mehrere der Pixelteilungseinheiten 539 aufweisen. Beispielsweise sind die Vertikalsignalleitung 543 und die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 mit jeder der Gruppen verbunden und können Pixelsignale gleichzeitig aus jeder der Gruppen ausgelesen werden. Alternativ kann in der Bilderzeugungsvorrichtung 1 eine Vertikalsignalleitung 543 mit mehreren in Spaltenrichtung angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 verbunden werden. Zu dieser Zeit werden die Pixelsignale zeitlich getrennt sequenziell aus mehreren der mit einer Vertikalsignalleitung 543 verbundenen Pixelteilungseinheiten 539 gelesen.
  • [1.3. Spezifische Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1]
  • 6 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 in einer zu den Hauptflächen des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 senkrechten Richtung. 6 zeigt für ein einfaches Verständnis schematisch eine Positionsbeziehung der Komponenten, und sie kann sich vom tatsächlichen Querschnitt unterscheiden. In der Bilderzeugungsvorrichtung 1 sind das erste Substrat 100, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 in dieser Reihenfolge gestapelt. Die Bilderzeugungsvorrichtung 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 bereitgestellt sein. Die Lichtempfangslinse 401 ist beispielsweise in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D bereitgestellt. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 ist beispielsweise eine von der Rückseite bestrahlte Bilderzeugungsvorrichtung. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 weist die in einem Mittelabschnitt angeordnete Pixelfeldeinheit 540 und einen außerhalb der Pixelfeldeinheit 540 angeordneten Randabschnitt 540B auf.
  • Das erste Substrat 100 weist einen Isolationsfilm 111, einen Film 112 mit einer festen elektrischen Ladung, die Halbleiterschicht 100S und die Verdrahtungsschicht 100T in dieser Reihenfolge von der Seite der Lichtempfangslinse 401 auf. Die Halbleiterschicht 100S besteht beispielsweise aus einem Siliciumsubstrat. Die Halbleiterschicht 100S weist beispielsweise eine p-Wannenschicht 115 in einem Teil der vorderen Fläche (Fläche auf der Seite der Verdrahtungsschicht 100T) und in seiner Nähe und ein n-Halbleitergebiet 114 im anderen Gebiet (einem Gebiet, das tiefer als die p-Wannenschicht 115 liegt) auf. Beispielsweise bilden das n-Halbleitergebiet 114 und die p-Wannenschicht 115 eine pn-Übergangs-Photodiode PD. Die p-Wannenschicht 115 ist ein p-Halbleitergebiet.
  • 7A zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration des ersten Substrats 100. 7A zeigt hauptsächlich eine Ebenenkonfiguration eines Pixeltrennungsabschnitts 117, der Photodiode PD, der schwebenden Diffusion FD, eines VSS-Kontaktgebiets 118 und des Übergangstransistors TR des ersten Substrats 100. Eine Konfiguration des ersten Substrats 100 wird mit Bezug auf 7A zusammen mit 6 beschrieben.
  • Die schwebende Diffusion FD und das VSS-Kontaktgebiet 118 sind in der Nähe der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S bereitgestellt. Die schwebende Diffusion FD weist ein in der p-Wannenschicht 115 bereitgestelltes n-Halbleitergebiet auf. Beispielsweise sind die jeweiligen schwebenden Diffusionen FD (schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4) von jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D nahe beieinander im Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 bereitgestellt (7A). Einzelheiten werden später beschrieben, und vier in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltene schwebende Diffusionen (schwebende Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4) sind durch elektrische Verbindungsmittel (den später beschriebenen Kontaktstellenabschnitt 120) im ersten Substrat 100 (insbesondere in der Verdrahtungsschicht 100T) elektrisch miteinander verbunden. Überdies ist jede der schwebenden Diffusionen FD über elektrische Mittel (die später beschriebene Durchgangselektrode 120E) vom ersten Substrat 100 mit dem zweiten Substrat 200 (insbesondere von der Verdrahtungsschicht 100T mit der Verdrahtungsschicht 200T) verbunden. Im zweiten Substrat 200 (insbesondere innerhalb der Verdrahtungsschicht 200T) ist die schwebende Diffusion FD durch diese elektrischen Mittel elektrisch mit der Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP und der Source-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG verbunden.
  • Das VSS-Kontaktgebiet 118 ist elektrisch mit der Referenzpotentialleitung VSS verbunden und befindet sich in einer Entfernung von der schwebenden Diffusion FD. Beispielsweise ist die schwebende Diffusion FD in den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D an einem Ende jedes der Pixel in V-Richtung angeordnet und ist das VSS-Kontaktgebiet 118 am anderen Ende von jedem der Pixel angeordnet (7A). Das VSS-Kontaktgebiet 118 ist beispielsweise durch das p-Halbleitergebiet gebildet. Das VSS-Kontaktgebiet 118 ist beispielsweise an ein Massepotential oder ein festes Potential gelegt. Daher wird der Halbleiterschicht 100S ein Referenzpotential zugeführt.
  • Zusätzlich zur Photodiode PD, zur schwebenden Diffusion FD und zum VSS-Kontaktgebiet 118 ist der Übertragungstransistor TR im ersten Substrat 100 bereitgestellt. Die Photodiode PD, die schwebende Diffusion FD, das VSS-Kontaktgebiet 118 und der Übertragungstransistor TR sind in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D bereitgestellt. Der Übertragungstransistor TR ist auf der Vorderseite (Seite entgegengesetzt zur Lichteinfallsflächenseite und zur Seite des zweiten Substrats 200) der Halbleiterschicht 100S bereitgestellt. Der Übertragungstransistor TR weist das Übertragungs-Gate TG auf. Das Übertragungs-Gate TG weist beispielsweise einen der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S gegenüberstehenden horizontalen Abschnitt TGb und einen in der Halbleiterschicht 100S bereitgestellten vertikalen Abschnitt TGa auf. Der vertikale Abschnitt TGa erstreckt sich in Dickenrichtung der Halbleiterschicht 100S. Ein Ende des vertikalen Abschnitts TGa steht in Kontakt mit dem horizontalen Abschnitt TGb, und das andere Ende ist im n-Halbleitergebiet 114 bereitgestellt. Weil der Übertragungstransistor TR durch einen solchen vertikalen Transistor gebildet ist, treten kaum Übertragungsfehler beim Pixelsignal auf und kann die Leseeffizienz des Pixelsignals verbessert werden.
  • Der horizontale Abschnitt TGb des Übertragungs-Gates TG erstreckt sich beispielsweise von einer dem vertikalen Abschnitt TGa gegenüberstehenden Position zum Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 in H-Richtung (7A). Dadurch kann eine Position der Durchgangselektrode (der später beschriebenen Durchgangselektrode TGV), welche das Übertragungs-Gate TG in H-Richtung erreicht, in H-Richtung in die Nähe einer Position der mit der schwebenden Diffusion FD und dem VSS-Kontaktgebiet 118 verbundenen Durchgangselektrode (der später beschriebenen Durchgangselektrode 120E oder 121E) gebracht werden. Beispielsweise weisen mehrere der im ersten Substrat 100 bereitgestellten Pixelteilungseinheiten 539 die gleiche Konfiguration auf (7A).
  • Die Halbleiterschicht 100S ist mit dem die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander trennenden Pixeltrennungsabschnitt 117 versehen. Der Pixeltrennungsabschnitt 117 erstreckt sich in Normalenrichtung der Halbleiterschicht 100S (zur vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S senkrechten Richtung). Der Pixeltrennungsabschnitt 117 trennt die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander und weist beispielsweise eine gitterartige planare Form auf (7A und 7B). Beispielsweise trennt der Pixeltrennungsabschnitt 117 die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D elektrisch und optisch voneinander. Der Pixeltrennungsabschnitt 117 weist beispielsweise einen Lichtabschirmungsfilm 117A und einen Isolationsfilm 117B auf. Beispielsweise wird Wolfram (W) oder dergleichen für den Lichtabschirmungsfilm 117A verwendet. Der Isolationsfilm 117B ist zwischen dem Lichtabschirmungsfilm 117A und der p-Wannenschicht 115 oder dem n-Halbleitergebiet 114 bereitgestellt. Der Isolationsfilm 117B besteht beispielsweise aus Siliciumoxid (SiO). Der Pixeltrennungsabschnitt 117 weist beispielsweise eine vollständige Grabenisolationsstruktur (FTI-Struktur) auf und durchdringt die Halbleiterschicht 100S. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, ist der Pixeltrennungsabschnitt 117 nicht auf die die Halbleiterschicht 100S durchdringende FTI-Struktur beschränkt. Beispielsweise kann eine tiefe Grabenisolationsstruktur (DTI-Struktur) verwendet werden, welche die Halbleiterschicht 100S nicht durchdringt. Der Pixeltrennungsabschnitt 117 erstreckt sich in Normalenrichtung der Halbleiterschicht 100S und ist in einem Teilgebiet der Halbleiterschicht 100S ausgebildet.
  • in der Halbleiterschicht 100S sind beispielsweise ein erstes Pinning-Gebiet 113 und ein zweites Pinning-Gebiet 116 bereitgestellt. Das erste Pinning-Gebiet 113 ist in der Nähe der rückseitigen Fläche der Halbleiterschicht 100S bereitgestellt und befindet sich zwischen dem n-Halbleitergebiet 114 und dem Film 112 mit einer festen elektrischen Ladung. Das zweite Pinning-Gebiet 116 ist auf einer Seitenfläche des Pixeltrennungsabschnitts 117 bereitgestellt, insbesondere zwischen dem Pixeltrennungsabschnitt 117 und der p-Wannenschicht 115 oder dem n-Halbleitergebiet 114. Das erste Pinning-Gebiet 113 und das zweite Pinning-Gebiet 116 bestehen beispielsweise aus dem p-Halbleitergebiet.
  • Der Film 112 mit einer festen elektrischen Ladung, der eine negative feste elektrische Ladung aufweist, ist zwischen der Halbleiterschicht 100S und dem Isolationsfilm 111 bereitgestellt. Das erste Pinning-Gebiet 113 einer Löcherakkumulationsschicht ist an einer Grenzfläche auf einer Lichtempfangsflächenseite (Rückseite) der Halbleiterschicht 100S durch ein durch den Film 112 mit einer festen elektrischen Ladung induziertes elektrisches Feld gebildet. Dementsprechend wird die Erzeugung eines durch einen Grenzflächenzustand auf der Lichtempfangsflächenseite der Halbleiterschicht 100S hervorgerufenen Dunkelstroms unterdrückt. Der Film 112 mit einer festen elektrischen Ladung besteht beispielsweise aus einem Isolationsfilm mit einer negativen festen elektrischen Ladung. Beispiele eines Materials des Isolationsfilms mit der negativen festen elektrischen Ladung umfassen Hafniumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Tantaloxid.
  • Der Lichtabschirmungsfilm 117A ist zwischen dem Film 112 mit einer festen elektrischen Ladung und dem Isolationsfilm 111 bereitgestellt. Der Lichtabschirmungsfilm 117A kann kontinuierlich mit dem den Pixeltrennungsabschnitt 117 bildenden Lichtabschirmungsfilm 117A bereitgestellt werden. Der Lichtabschirmungsfilm 117A zwischen dem Film 112 mit einer festen elektrischen Ladung und dem Isolationsfilm 111 wird selektiv beispielsweise an einer dem Pixeltrennungsabschnitt 117 in der Halbleiterschicht 100S gegenüberstehenden Position bereitgestellt. Der Isolationsfilm 111 wird so bereitgestellt, dass er den Lichtabschirmungsfilm 117A bedeckt. Der Isolationsfilm 111 besteht beispielsweise aus Siliciumoxid.
  • Die zwischen der Halbleiterschicht 100S und dem zweiten Substrat 200 bereitgestellte Verdrahtungsschicht 100T weist in dieser Reihenfolge von der Seite der Halbleiterschicht 100S einen Zwischenschicht-Isolationsfilm 119, Kontaktstellenabschnitte 120 und 121, einen Passivierungsfilm 122, einen Zwischenschicht-Isolationsfilm 123 und einen Bondfilm 124 auf. Der horizontale Abschnitt TGb des Übertragungs-Gates TG ist beispielsweise in der Verdrahtungsschicht 100T bereitgestellt. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 119 ist über der gesamten vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S bereitgestellt und steht in Kontakt mit der Halbleiterschicht 100S. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 119 besteht beispielsweise aus einem Siliciumoxidfilm. Es sei bemerkt, dass die Konfiguration der Verdrahtungsschicht 100T nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt ist, und dass es sich um eine eine Verdrahtung und einen Isolationsfilm aufweisende Konfiguration handeln kann.
  • 7B zeigt eine Konfiguration der Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 zusammen mit der in 7A dargestellten Ebenenkonfiguration. Die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 sind in einem selektiven Gebiet auf dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 119 bereitgestellt. Der Kontaktstellenabschnitt 120 verbindet die schwebenden Diffusion FD (schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4) der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D miteinander. Beispielsweise befindet sich der Kontaktstellenabschnitt 120 in einer Draufsicht für jede der Pixelteilungseinheiten 539 (7B) am Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539. Der Kontaktstellenabschnitt 120 bedeckt den Pixeltrennungsabschnitt 117 und überlappt zumindest einen Teil jeder der schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4 (6 und 7B). Insbesondere ist der Kontaktstellenabschnitt 120 in einem Gebiet ausgebildet, das zumindest einen Teil jeder von mehreren schwebenden Diffusion FD (schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4), welche sich die Pixelschaltung 210 teilen, und zumindest einen Teil des Pixeltrennungsabschnitts 117, der zwischen mehreren der Photodioden PD (Photodioden PD1, PD2, PD3 und PD4), welche sich die Pixelschaltung 210 teilen, ausgebildet ist, in einer zur vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S senkrechten Richtung überlappt. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 119 ist mit einem Verbindungsdurchgangsloch 120C zur elektrischen Verbindung des Kontaktstellenabschnitts 120 mit den schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4 versehen. Das Verbindungsdurchgangsloch 120C ist in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D bereitgestellt. Weil das Verbindungsdurchgangsloch 120C beispielsweise mit einem Teil des Kontaktstellenabschnitts 120 gefüllt ist, sind der Kontaktstellenabschnitt 120 und die schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4 elektrisch verbunden.
  • Der Kontaktstellenabschnitt 121 verbindet mehrere der VSS-Kontaktgebiete 118 miteinander. Beispielsweise sind die in den Pixeln 541C und 541D einer Pixelteilungseinheit 539 bereitgestellten VSS-Kontaktgebiete 118 und die in den Pixeln 541A und 541B der anderen Pixelteilungseinheit 539 bereitgestellten VSS-Kontaktgebiete 118 durch den Kontaktabschnitt 121 elektrisch verbunden, wobei die Pixelteilungseinheiten 539 in V-Richtung aneinander angrenzen. Der Kontaktstellenabschnitt 121 bedeckt beispielsweise den Pixeltrennungsabschnitt 117 und überlappt zumindest einen Teil von jedem der vier VSS-Kontaktgebiete 118. Insbesondere ist der Kontaktstellenabschnitt 121 in einem Gebiet ausgebildet, das zumindest einen Teil jedes der mehreren VSS-Kontaktgebiete 118 und zumindest einen Teil des zwischen mehreren der VSS-Kontaktgebiete 118 ausgebildeten Pixeltrennungsabschnitts 117 in einer zur vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S senkrechten Richtung überlappt. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 119 ist mit einem Verbindungsdurchgangsloch 121C versehen, das den Kontaktstellenabschnitt 121 elektrisch mit dem VSS-Kontaktgebiet 118 verbindet. Das Verbindungsdurchgangsloch 121C ist in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D bereitgestellt. Weil das Verbindungsdurchgangsloch 121C beispielsweise mit einem Teil des Kontaktstellenabschnitts 121 gefüllt ist, sind der Kontaktstellenabschnitt 121 und das VSS-Kontaktgebiet 118 elektrisch verbunden. Beispielsweise sind der Kontaktstellenabschnitt 120 und der Kontaktstellenabschnitt 121 von jeder der mehreren in V-Richtung angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 im Wesentlichen an der gleichen Position in H-Richtung angeordnet (7B).
  • Durch Bereitstellen des Kontaktstellenabschnitts 120 kann die Anzahl der Verdrahtungen zur Verbindung jeder der schwebenden Diffusionen FD mit der Pixelschaltung 210 (beispielsweise der Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP) im gesamten Chip verringert werden. Ähnlich kann durch Bereitstellen des Kontaktstellenabschnitts 121 eine Verdrahtung zum Anlegen eines Potentials an jedes der VSS-Kontaktgebiete 118 im gesamten Chip verringert werden. Dadurch kann die Fläche des gesamten Chips verringert werden, kann eine elektrische Interferenz zwischen den Verdrahtungen im miniaturisierten Pixel unterdrückt werden und/oder können die Kosten durch Verringern der Anzahl der Komponenten verringert werden.
  • Die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 können an gewünschten Positionen des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 bereitgestellt werden. Insbesondere können die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 entweder in der Verdrahtungsschicht 100T oder in einem Isolationsgebiet 212 der Halbleiterschicht 200S bereitgestellt werden. Falls sie in der Verdrahtungsschicht 100T bereitgestellt sind, können die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 in direkten Kontakt mit der Halbleiterschicht 100S gebracht werden. Insbesondere können die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 direkt mit zumindest einem Teil der jeweiligen schwebenden Diffusionen FD und/oder der VSS-Kontaktgebiete 118 verbunden werden. Ferner können Verbindungsdurchgangslöcher 120C und 121C von jeder der mit den Kontaktstellenabschnitten 120 und 121 verbundenen schwebenden Diffusionen FD und/oder der VSS-Kontaktgebiete 118 bereitgestellt werden und können die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 an gewünschten Positionen der Verdrahtungsschicht 100T und des Isolationsgebiets 212 der Halbleiterschicht 200S bereitgestellt werden.
  • Insbesondere kann, falls die Kontaktabschnitte 120 und 121 in der Verdrahtungsschicht 100T bereitgestellt sind, die Anzahl der mit der schwebenden Diffusion FD und/oder dem VSS-Kontaktgebiet 118 im Isolationsgebiet 212 der Halbleiterschicht 200S verbundenen Verdrahtungen verringert werden. Dementsprechend kann im die Pixelschaltung 210 bildenden zweiten Substrat 200 die Fläche des Isolationsgebiets 212 zur Bildung einer Durchgangsverdrahtung zur Verbindung zwischen der schwebenden Diffusion FD und der Pixelschaltung 210 verringert werden. Daher kann eine große Fläche des die Pixelschaltung 210 bildenden zweiten Substrats 200 sichergestellt werden. Durch Sicherstellen der Fläche der Pixelschaltung 210 kann ein großer Pixeltransistor gebildet werden und kann zur Verbesserung der Bildqualität durch Verringern von Rauschen beigetragen werden.
  • Insbesondere ist es, falls die FTI-Struktur für den Pixeltrennungsabschnitt 117 verwendet wird, bevorzugt, die schwebende Diffusion FD und/oder das VSS-Kontaktgebiet 118 in jedem der Pixel 541 bereitzustellen. Daher kann durch die Verwendung der Konfigurationen der Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 die Anzahl der das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 verbindenden Verdrahtungen stark verringert werden.
  • Ferner sind, wie in 7B dargestellt ist, beispielsweise der Kontaktstellenabschnitt 120, mit dem mehrere der schwebenden Diffusionen FD verbunden sind, und der Kontaktstellenabschnitt 121, mit dem mehrere der VSS-Kontaktgebiete 118 verbunden sind, in V-Richtung alternierend linear angeordnet. Ferner sind die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 an von mehreren der Photodioden PD, mehreren der Übertragungs-Gates TG und mehreren der schwebenden Diffusionen FD umgebenen Positionen ausgebildet. Dementsprechend können andere Elemente als die schwebende Diffusion FD und das VSS-Kontaktgebiet 118 frei im mehrere Elemente bildenden ersten Substrat 100 angeordnet werden und kann die Effizienz des Layouts des Gesamtchips verbessert werden. Ferner wird die Symmetrie des Layouts der in jeder der Pixelteilungseinheiten 539 gebildeten Elemente sichergestellt und können Variationen der Eigenschaften der jeweiligen Pixel 541 unterdrückt werden.
  • Die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 bestehen beispielsweise aus Polysilicium (Poly Si), insbesondere mit Störstellen dotiertem Polysilicium. Die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 bestehen vorzugsweise aus einem leitfähigen Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit in der Art von Polysilicium, Wolfram (W), Titan (Ti) und Titannitrid (TiN). Dementsprechend kann die Pixelschaltung 210 gebildet werden, nachdem die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 an das erste Substrat 100 gebondet wurde. Nachstehend wird der Grund dafür beschrieben. Es sei bemerkt, dass in der folgenden Beschreibung ein Verfahren zur Bildung der Pixelschaltung 210 nach dem Bonden des ersten Substrats 100 an die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 als erstes Herstellungsverfahren bezeichnet wird.
  • Hier ist es auch vorstellbar, die Pixelschaltung 210 im zweiten Substrat 200 zu bilden und dann die Pixelschaltung 210 an das erste Substrat 100 zu bonden (nachstehend als zweites Herstellungsverfahren bezeichnet). Beim zweiten Herstellungsverfahren wird vorab eine Elektrode zur elektrischen Verbindung auf jeder von der vorderen Fläche des ersten Substrats 100 (der vorderen Fläche der Verdrahtungsschicht 100T) und der vorderen Fläche des zweiten Substrats 200 (der vorderen Fläche der Verdrahtungsschicht 200T) gebildet. Wenn das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 aneinander gebondet werden, gelangen gleichzeitig die Elektroden zur elektrischen Verbindung, die auf der vorderen Fläche des ersten Substrats 100 und der vorderen Fläche des zweiten Substrats 200 ausgebildet sind, in Kontakt miteinander. Dadurch wird eine elektrische Verbindung zwischen der im ersten Substrat 100 enthaltenen Verdrahtung und der im zweiten Substrat 200 enthaltenen Verdrahtung gebildet. Daher kann die Herstellung durch die Verwendung der Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 unter Verwendung des zweiten Herstellungsverfahrens beispielsweise unter Verwendung eines geeigneten Prozesses entsprechend der Konfiguration von jedem vom ersten Substrat 100 und vom zweiten Substrat 200 ausgeführt werden und kann eine Bilderzeugungsvorrichtung hoher Qualität und hoher Leistungsfähigkeit hergestellt werden.
  • Wenn beim zweiten Herstellungsverfahren das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 aneinander gebondet werden, kann infolge einer Herstellungsvorrichtung für das Bonden ein Ausrichtungsfehler auftreten. Ferner weisen das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 einen Durchmesser von beispielsweise einigen zehn Zentimetern auf, wenn das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 aneinander gebondet werden, besteht jedoch die Möglichkeit, dass in einem mikroskopischen Gebiet jeweiliger Abschnitte des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 eine Expansion und Kontraktion der Substrate auftritt. Diese Expansion und Kontraktion der Substrate wird durch eine leichte zeitliche Verschiebung der Kontaktierung zwischen den Substraten hervorgerufen. Infolge dieser Expansion und Kontraktion des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 kann ein Fehler in der Position der auf jeder von der vorderen Fläche des ersten Substrats 100 und der vorderen Fläche des zweiten Substrats 200 gebildeten Elektrode zur elektrischen Verbindung auftreten. Beim zweiten Herstellungsverfahren ist es, selbst wenn ein solcher Fehler auftritt, bevorzugt, Maßnahmen zu ergreifen, damit die Elektroden von jedem vom ersten Substrat 100 und vom zweiten Substrat 200 in Kontakt miteinander gelangen. Insbesondere werden unter Berücksichtigung des vorstehend beschriebenen Fehlers wenigstens eine und vorzugsweise beide der Elektroden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 vergrößert. Wenn das zweite Herstellungsverfahren verwendet wird, ist daher beispielsweise die Größe der auf der vorderen Fläche des ersten Substrats 100 oder des zweiten Substrats 200 (die Größe in einer Ebenenrichtung des Substrats) gebildeten Elektrode höher als die Größe einer internen Elektrode, die sich aus dem Inneren des ersten Substrats 100 oder des zweiten Substrats 200 in Dickenrichtung zur vorderen Fläche erstreckt.
  • Weil andererseits die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 aus einem wärmebeständigen leitenden Material bestehen, kann das erste Herstellungsverfahren verwendet werden. Beim ersten Herstellungsverfahren werden, nachdem das die Photodiode PD, den Übertragungstransistor TR und dergleichen aufweisende erste Substrat 100 gebildet wurde, das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 200S) aneinander gebondet. Zu dieser Zeit befindet sich das zweite Substrat 200 in einem Zustand, in dem ein Muster in der Art eines aktiven Elements und einer Verdrahtungsschicht, wodurch die Pixelschaltung 210 gebildet ist, nicht ausgebildet ist. Weil das zweite Substrat 200 in einem Zustand vor der Bildung des Musters ist, bewirkt selbst dann, wenn ein Fehler in einer Bondposition auftritt, wenn das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 aneinander gebondet werden, dieser Bondfehler keinen Fehler in der Ausrichtung zwischen dem Muster des ersten Substrats 200 und dem Muster des zweiten Substrats 200. Dies liegt daran, dass das Muster des zweiten Substrats 200 gebildet wird, nachdem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 aneinander gebondet wurden. Es sei bemerkt, dass, wenn das Muster im zweiten Substrat beispielsweise in einer Belichtungsvorrichtung zur Bildung eines Musters gebildet wird, dieses Muster gebildet wird, während das im ersten Substrat ausgebildete Muster als Ausrichtungsziel festgelegt wird. Aus dem vorstehend beschriebenen Grund bewirkt der Fehler in der Bondposition zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 kein Problem bei der Herstellung der Bilderzeugungsvorrichtung 1 nach dem ersten Herstellungsverfahren. Aus dem gleichen Grund bewirkt ein durch die Ausdehnung und Kontraktion der Substrate hervorgerufener Fehler, wobei die Ausdehnung und Kontraktion beim zweiten Herstellungsverfahren hervorgerufen werden, kein Problem bei der Herstellung der Bilderzeugungsvorrichtung 1 nach dem ersten Herstellungsverfahren.
  • Beim ersten Herstellungsverfahren wird, nachdem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 200S) auf diese Weise aneinander gebondet wurden, das aktive Element im zweiten Substrat 200 gebildet. Danach werden die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektrode TGV (6) gebildet. Bei der Bildung der Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV wird beispielsweise ein Muster der Durchgangselektrode durch verkleinernde Projektionsbelichtung durch die Belichtungsvorrichtung von oberhalb des zweiten Substrats 200 gebildet. Weil die verkleinernde Projektionsbelichtung verwendet wird, ist selbst dann, wenn ein Fehler bei der Ausrichtung zwischen dem zweiten Substrat 200 und der Belichtungsvorrichtung auftritt, die Größe des Fehlers nur ein Bruchteil des Fehlers (Kehrwert der Vergrößerung bei der verkleinernden Projektionsbelichtung) des Fehlers beim zweiten Herstellungsverfahren im zweiten Substrat 200. Daher lassen sich durch die Verwendung der Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens die auf jedem vom ersten Substrat 100 und vom zweiten Substrat 200 gebildeten Elemente leicht ausrichten und kann eine Bilderzeugungsvorrichtung hoher Qualität und hoher Leistungsfähigkeit hergestellt werden.
  • Die durch ein solches erstes Herstellungsverfahren hergestellte Bilderzeugungsvorrichtung 1 weist andere Merkmale auf als die durch das zweite Herstellungsverfahren hergestellte Bilderzeugungsvorrichtung. Insbesondere haben bei der durch das erste Herstellungsverfahren hergestellten Bilderzeugungsvorrichtung 1 beispielsweise die Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV vom zweiten Substrat 200 bis zum ersten Substrat 100 im Wesentlichen konstante Dicken (Größen in Ebenenrichtung des Substrats). Alternativ haben, wenn die Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV eine zulaufende Form aufweisen, die Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV eine zulaufende Form mit einer konstanten Steigung. Bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1, welche die Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV aufweist, lässt sich das Pixel 541 leicht miniaturisieren.
  • Wenn die Bilderzeugungsvorrichtung 1 hierbei durch das erste Herstellungsverfahren hergestellt wird, wird das erste Substrat 100 auch durch die für die Bildung des aktiven Elements nötige Wärmebehandlung beeinflusst, weil das aktive Element im zweiten Substrat 200 gebildet wird, nachdem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 200S) aneinander gebondet wurden. Daher ist es, wie vorstehend beschrieben, bevorzugt, ein leitendes Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit für die im ersten Substrat 100 bereitgestellten Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 zu verwenden. Beispielsweise bestehen die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 vorzugsweise aus einem Material mit einem höheren Schmelzpunkt (d. h. mit einer höheren Wärmebeständigkeit) als zumindest ein Teil des in der Verdrahtungsschicht 200T des zweiten Substrats 200 enthaltenen Verdrahtungsmaterials. Beispielsweise wird ein leitendes Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit in der Art von dotiertem Polysilicium, Wolfram, Titan oder Titannitrid für die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 verwendet. Dementsprechend kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens hergestellt werden.
  • Beispielsweise ist der Passivierungsfilm 122 über der gesamten vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S bereitgestellt, so dass er die Kontaktabschnitte 120 und 121 bedeckt (6). Der Passivierungsfilm 122 besteht beispielsweise aus einem Siliciumnitrid(SiN)-Film. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 123 bedeckt die Kontaktabschnitte 120 und 121 mit dem dazwischen angeordneten Passivierungsfilm 122. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 123 ist beispielsweise über der gesamten vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S bereitgestellt. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 123 besteht beispielsweise aus einem Siliciumoxid(SiO)-Film. Der Bondfilm 124 ist auf einer Bondfläche zwischen dem ersten Substrat 100 (insbesondere der Verdrahtungsschicht 100T) und dem zweiten Substrat 200 bereitgestellt. Das heißt, dass der Bondfilm 124 in Kontakt mit dem zweiten Substrat 200 steht. Der Bondfilm 124 ist über der gesamten Hauptfläche des ersten Substrats 100 bereitgestellt. Der Bondfilm 124 besteht beispielsweise aus einem Siliciumnitridfilm.
  • Die Lichtempfangslinse 401 steht der Halbleiterschicht 100S gegenüber, wobei beispielsweise der Film 112 mit einer festen elektrischen Ladung und der Isolationsfilm 111 dazwischen angeordnet sind (6). Die Lichtempfangslinse 401 ist beispielsweise an einer der Photodiode PD jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D gegenüberstehenden Position bereitgestellt.
  • 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 besteht aus dem Siliciumsubstrat. In der Halbleiterschicht 200S ist in Dickenrichtung ein Wannengebiet 211 bereitgestellt. Das Wannengebiet 211 ist beispielsweise das p-Halbleitergebiet. Das zweite Substrat 200 ist mit der für jede der Pixelteilungseinheiten 539 angeordneten Pixelschaltung 210 versehen. Die Pixelschaltung 210 ist beispielsweise auf der Vorderseite (Seite der Verdrahtungsschicht 200T) der Halbleiterschicht 200S bereitgestellt. In der Bilderzeugungsvorrichtung 1 ist das zweite Substrat 200 an das erste Substrat 100 gebondet, so dass die Rückseite (Seite der Halbleiterschicht 200S) des zweiten Substrats 200 der Vorderseite (Seite der Verdrahtungsschicht 100T) des ersten Substrats 100 gegenübersteht. Das heißt, dass das zweite Substrat 200 Vorderseite gegen Rückseite an das erste Substrat 100 gebondet ist.
  • Die 8 bis 12 zeigen schematisch ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration des zweiten Substrats 200. 8 zeigt eine Konfiguration der in der Nähe der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 200S bereitgestellten Pixelschaltung 210. 9 zeigt schematisch eine Konfiguration jedes Teils der Verdrahtungsschicht 200T (insbesondere einer später beschriebenen ersten Verdrahtungsschicht W1), der mit der Verdrahtungsschicht 200T verbundenen Halbleiterschicht 200S und des ersten Substrats 100. Die 10 bis 12 zeigen ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der Verdrahtungsschicht 200T. Nachstehend wird eine Konfiguration des zweiten Substrats 200 mit Bezug auf die 8 bis 12 zusammen mit 6 beschrieben. In den 8 und 9 ist die äußere Form der Photodiode PD (Begrenzung zwischen dem Pixeltrennungsabschnitt 117 und der Photodiode PD) durch eine unterbrochene Linie angegeben und ist eine Begrenzung zwischen der Halbleiterschicht 200S und einem Elementtrennungsgebiet 213 oder einem Isolationsgebiet 212 in einem Abschnitt, der die Gate-Elektrode jedes die Pixelschaltung 210 bildenden Transistors überlappt, durch eine gepunktete Linie angegeben. In einem die Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP überlappenden Abschnitt sind eine Begrenzung zwischen der Halbleiterschicht 200S und dem Elementtrennungsgebiet 213 und eine Begrenzung zwischen dem Elementtrennungsgebiet 213 und dem Isolationsgebiet 212 auf einer Seite in Kanalbreitenrichtung bereitgestellt.
  • Das zweite Substrat 200 ist mit dem Isolationsgebiet 212 versehen, das die Halbleiterschicht 200S und das in einem Teil der Halbleiterschicht 200S bereitgestellte Elementtrennungsgebiet 213 in Dickenrichtung unterteilt (6). Beispielsweise sind die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektroden TGV (Durchgangselektroden TGV1, TGV2, TGV3 und TGV4) von zwei mit zwei Pixelschaltungen 210 verbundenen Pixelteilungseinheiten 539 im zwischen zwei Pixelschaltungen 210, die in H-Richtung aneinander angrenzen, bereitgestellten Isolationsgebiet 212 angeordnet (9).
  • Das Isolationsgebiet 212 hat im Wesentlichen die gleiche Dicke wie die Halbleiterschicht 200S (6). Die Halbleiterschicht 200S ist durch das Isolationsgebiet 212 unterteilt. Die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektrode TGV sind im Isolationsgebiet 212 angeordnet. Das Isolationsgebiet 212 besteht beispielsweise aus Siliciumoxid.
  • Die Durchgangselektroden 120E und 121E sind so bereitgestellt, dass sie das Isolationsgebiet 212 in Dickenrichtung durchdringen. Die oberen Enden der Durchgangselektroden 120E und 121E sind mit Verdrahtungen (erste Verdrahtung W1, zweite Verdrahtung W2, dritte Verdrahtung W3 und vierte Verdrahtung W4, wie später beschrieben) der Verdrahtungsschicht 200T verbunden. Die Durchgangselektroden 120E und 121E durchdringen das Isolationsgebiet 212, den Bondfilm 124, den Zwischenschicht-Isolationsfilm 123 und den Passivierungsfilm 122, und ihre unteren Enden sind mit den Kontaktstellenabschnitten 120 und 121 (6) verbunden. Die Durchgangselektrode 120E verbindet den Kontaktstellenabschnitt 120 elektrisch mit der Pixelschaltung 210. Das heißt, dass die schwebende Diffusion FD des ersten Substrats 100 durch die Durchgangselektrode 120E elektrisch mit der Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 verbunden ist. Die Durchgangselektrode 121E verbindet den Kontaktstellenabschnitt 121 elektrisch mit der Referenzpotentialleitung VSS der Verdrahtungsschicht 200T. Das heißt, dass das VSS-Kontaktgebiet 118 des ersten Substrats 100 durch die Durchgangselektrode 121E elektrisch mit der Referenzpotentialleitung VSS des zweiten Substrats 200 verbunden ist.
  • Die Durchgangselektrode TGV durchdringt das Isolationsgebiet 212 in Dickenrichtung. Das obere Ende der Durchgangselektrode TGV ist mit der Verdrahtung der Verdrahtungsschicht 200T verbunden. Die Durchgangselektrode TGV durchdringt das Isolationsgebiet 212, den Bondfilm 124, den Zwischenschicht-Isolationsfilm 123, den Passivierungsfilm 122 und den Zwischenschicht-Isolationsfilm 119, und ihr unteres Ende ist mit dem Übertragungs-Gate TG verbunden (6). Die Durchgangselektrode TGV verbindet das Übertragungs-Gate TG (Übertragungs-Gate TG1, TG2, TG3 oder TG4) jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D elektrisch mit den Verdrahtungen (einem Teil der Zeilenansteuer-Signalleitungen 542, insbesondere Verdrahtungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 in 11, wie später beschrieben) der Verdrahtungsschicht 200T. Das heißt, dass das Übertragungs-Gate TG des ersten Substrats 100 durch die Durchgangselektrode TGV elektrisch mit der Verdrahtung TRG des zweiten Substrats 200 verbunden ist und ein Ansteuersignal zu jedem der Übertragungstransistoren TR (Übertragungstransistoren TR1, TR2, TR3 und TR4) gesendet wird.
  • Das Isolationsgebiet 212 dient der Isolation der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV zur elektrischen Verbindung des ersten Substrats 100 mit dem zweiten Substrat 200 von der Halbleiterschicht 200S. Beispielsweise befinden sich die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektroden TGV (Durchgangselektroden TGV1, TGV2, TGV3 und TGV4), die mit zwei Pixelschaltungen 210 verbunden sind, im Isolationsgebiet 212, das zwischen zwei in H-Richtung aneinander angrenzenden Pixelschaltungen 210 (Pixelteilungseinheiten 539) bereitgestellt ist. Das Isolationsgebiet 212 erstreckt sich beispielsweise in V-Richtung (8 und 9). Hier wird beim Entwurf der Anordnung des horizontalen Abschnitts TGb des Übertragungs-Gates TG der horizontale Abschnitt TGb so angeordnet, dass eine Position der Durchgangselektrode TGV in H-Richtung verglichen mit einer Position des vertikalen Abschnitts TGa in der Nähe einer Position der Durchgangselektroden 120E und 121E in H-Richtung liegt (7A und 9). Beispielsweise befindet sich die Durchgangselektrode TGV in H-Richtung im Wesentlichen an der gleichen Position wie die Durchgangselektroden 120E und 120E. Dadurch können die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektrode TGV gemeinsam im sich in V-Richtung erstreckenden Isolationsgebiet 212 bereitgestellt werden. Bei einem anderen Anordnungsbeispiel ist es auch vorstellbar, den horizontalen Abschnitt TGb nur in einem den vertikalen Abschnitt TGa überlappenden Gebiet bereitzustellen. In diesem Fall wird die Durchgangselektrode TGV im Wesentlichen unmittelbar oberhalb des vertikalen Abschnitts TGa gebildet und wird die Durchgangselektrode TGV beispielsweise im Wesentlichen im Mittelabschnitt jedes der Pixel 541 in H-Richtung und in V-Richtung angeordnet. Dabei weicht die Position der Durchgangselektrode TGV in H-Richtung stark von den Positionen der Durchgangselektroden 120E und 121E in H-Richtung ab. Beispielsweise ist ein Isolationsgebiet 212 um die Durchgangselektrode TGV und die Durchgangselektroden 120E und 121E bereitgestellt, um die Durchgangselektrode TGV und die Durchgangselektroden 120E und 121E von der benachbarten Halbleiterschicht 200S elektrisch zu isolieren. Falls die Position der Durchgangselektrode TGV in H-Richtung und die Positionen der Durchgangselektroden 120E und 121E in H-Richtung stark voneinander getrennt sind, muss das Isolationsgebiet 212 unabhängig um jede der Durchgangselektroden 120E, 121E und TGV bereitgestellt werden. Dadurch wird die Halbleiterschicht 200S fein unterteilt. Verglichen damit kann das Layout, bei dem die Durchgangselektroden 120E und 121E und die Durchgangselektrode TGV gemeinsam im sich in V-Richtung erstreckenden Isolationsgebiet 212 angeordnet sind, die Größe der Halbleiterschicht 200S in H-Richtung erhöhen. Daher kann eine große Fläche eines Halbleiterelement-Bildungsgebiets in der Halbleiterschicht 200S sichergestellt werden. Dementsprechend kann beispielsweise die Größe des Verstärkungstransistors AMP erhöht werden und kann das Rauschen unterdrückt werden.
  • Wie mit Bezug auf 4 beschrieben, weist die Pixelteilungseinheit 539 einen Aufbau auf, bei dem die jeweils in mehreren der Pixel 541 bereitgestellten schwebenden Diffusionen FD elektrisch miteinander verbunden sind und sich mehrere der Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen. Die schwebenden Diffusionen FD sind durch den im ersten Substrat 100 bereitgestellten Kontaktstellenabschnitt 120 elektrisch miteinander verbunden (6 und 7B). Der im ersten Substrat 100 bereitgestellte elektrische Verbindungsabschnitt (Kontaktstellenabschnitt 120) und die im zweiten Substrat 200 bereitgestellte Pixelschaltung 210 sind durch eine Durchgangselektrode 120E elektrisch verbunden. Bei einem anderen Strukturbeispiel ist es auch vorstellbar, den elektrischen Verbindungsabschnitt zwischen den schwebenden Diffusionen FD im zweiten Substrat 200 bereitzustellen. In diesem Fall ist die Pixelteilungseinheit 539 mit vier Durchgangselektroden versehen, die jeweils mit den schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4 verbunden sind. Daher nimmt im zweiten Substrat 200 die Anzahl der die Halbleiterschicht 200S durchdringenden Durchgangselektroden zu und vergrößert sich das die Umgebung dieser Durchgangselektroden isolierende Isolationsgebiet 212. Verglichen damit können bei der Struktur, bei der der Kontaktstellenabschnitt 120 im ersten Substrat 100 bereitgestellt ist (6 und 7B), die Anzahl der Durchgangselektroden verringert werden und das Isolationsgebiet 212 verkleinert werden. Daher kann eine große Fläche eines Halbleiterelement-Bildungsgebiets in der Halbleiterschicht 200S sichergestellt werden. Dementsprechend kann beispielsweise die Größe des Verstärkungstransistors AMP erhöht werden und kann das Rauschen unterdrückt werden.
  • Das Elementtrennungsgebiet 213 ist auf der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S bereitgestellt. Das Elementtrennungsgebiet 213 weist eine flache Grabenisolations(STI)-Struktur auf. Im Elementtrennungsgebiet 213 ist die Halbleiterschicht 200S in Dickenrichtung (zur Hauptfläche des zweiten Substrats 200 senkrechten Richtung) gegraben und ist der ausgegrabene Abschnitt mit einem Isolationsfilm gefüllt. Der Isolationsfilm besteht beispielsweise aus Siliciumoxid. Das Elementtrennungsgebiet 213 trennt entsprechend dem Layout der Pixelschaltung 210 mehrere der die Pixelschaltung 210 bildenden Transistoren voneinander. Die Halbleiterschicht 200S (insbesondere das Wannengebiet 211) erstreckt sich unterhalb des Elementtrennungsgebiets 213 (des tiefen Abschnitts der Halbleiterschicht 200S).
  • Hier wird mit Bezug auf die 7A, 7B und 8 die Differenz zwischen der äußeren Form (äußeren Form in Ebenenrichtung des Substrats) der Pixelteilungseinheit 539 im ersten Substrat 100 und der äußeren Form der Pixelteilungseinheit 539 im zweiten Substrat 200 beschrieben.
  • In der Bilderzeugungsvorrichtung 1 ist die Pixelteilungseinheit 539 sowohl über dem ersten Substrat 100 als auch dem zweiten Substrat 200 bereitgestellt. Beispielsweise unterscheidet sich die äußere Form der im ersten Substrat 100 bereitgestellten Pixelteilungseinheit 539 von der äußeren Form der im zweiten Substrat 200 bereitgestellten Pixelteilungseinheit 539.
  • In den 7A und 7B sind Umrisse der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D durch eine strichpunktierte Linie angegeben und ist die äußere Form der Pixelteilungseinheit 539 durch eine dicke Linie angegeben. Beispielsweise weist die Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 zwei in H-Richtung aneinander angrenzende Pixel 541 (Pixel 541A und 541B) und zwei in V-Richtung aneinander angrenzende Pixel 541 (Pixel 541C und 541D) auf. Das heißt, dass die Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 vier aneinander angrenzende Pixel 541, die in zwei Zeilen x zwei Spalten ausgebildet sind, aufweist, und dass die Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 eine im Wesentlichen quadratische äußere Form aufweist. In der Pixelfeldeinheit 540 sind diese Pixelteilungseinheiten 539 in einer Zwei-Pixel-Teilung (den beiden Pixeln 541 entsprechenden Teilung) in H-Richtung und in einer Zwei-Pixel-Teilung (den beiden Pixeln 541 entsprechenden Teilung) in V-Richtung aneinander angrenzend angeordnet.
  • In den 8 und 9 sind Umrisse der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D durch eine strichpunktierte Linie angegeben und ist die äußere Form der Pixelteilungseinheit 539 durch eine dicke Linie angegeben. Beispielsweise ist die äußere Form der Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 in H-Richtung kleiner als jene der Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 und in V-Richtung größer als jene der Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100. Beispielsweise ist die Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 in H-Richtung in einer einem Pixel entsprechenden Größe (Gebiet) ausgebildet und in V-Richtung in einer vier Pixeln entsprechenden Größe ausgebildet. Das heißt, dass die Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 in einer Größe ausgebildet ist, die den zueinander angrenzend und in eine Zeile x vier Spalten angeordneten Pixeln entspricht und dass die Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 eine im Wesentlichen rechteckige äußere Form aufweist.
  • Beispielsweise sind auf jeder der Pixelschaltungen 210 der Wähltransistor SEL, der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST und der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG in dieser Reihenfolge in V-Richtung angeordnet (8). Indem die äußere Form jeder der Pixelschaltungen 210 im Wesentlichen rechteckig gemacht wird, wie vorstehend beschrieben, können vier Transistoren (Wähltransistor SEL, Verstärkungstransistor AMP, Rücksetztransistor RST und FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG) in einer Richtung (V-Richtung in 8) Seite an Seite angeordnet werden. Dadurch können die Drain-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP und die Drain-Elektrode des Rücksetztransistors RST in einem Diffusionsgebiet (dem mit der Stromversorgungsleitung VDD verbundenen Diffusionsgebiet) geteilt verwendet werden. Beispielsweise kann das Gebiet jeder der Pixelschaltungen 210 mit einer im Wesentlichen quadratischen Form versehen werden (siehe 21, wie später beschrieben). In diesem Fall werden zwei Transistoren in einer Richtung angeordnet, und es ist schwierig, die Drain-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP und die Drain-Elektrode des Rücksetztransistors RST in einem Diffusionsgebiet geteilt zu verwenden. Daher können durch Versehen des Gebiets der Pixelschaltung 210 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form leicht vier Transistoren nahe beieinander angeordnet werden und kann das Bildungsgebiet der Pixelschaltung 210 verkleinert werden. Das heißt, dass das Pixel miniaturisiert werden kann. Ferner kann, wenn es nicht erforderlich ist, das Bildungsgebiet der Pixelschaltung 210 zu verkleinern, das Bildungsgebiet des Verstärkungstransistors AMP vergrößert werden, um Rauschen zu unterdrücken.
  • Beispielsweise ist in der Nähe der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 200S ein mit der Referenzpotentialleitung VSS verbundenes VSS-Kontaktgebiet 218 zusätzlich zum Wähltransistor SEL, zum Verstärkungstransistor AMP, zum Rücksetztransistor RST und zum FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG bereitgestellt. Das VSS-Kontaktgebiet 218 ist beispielsweise durch das p-Halbleitergebiet gebildet. Das VSS-Kontaktgebiet 218 ist durch die Verdrahtung der Verdrahtungsschicht 200T und die Durchgangselektrode 121E elektrisch mit dem VSS-Kontaktgebiet 118 des ersten Substrats 100 (der Halbleiterschicht 100S) verbunden. Das VSS-Kontaktgebiet 218 ist beispielsweise an einer an die Source-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG angrenzenden Position bereitgestellt, wobei das Elementtrennungsgebiet 213 dazwischen angeordnet ist (8).
  • Als nächstes wird eine Positionsbeziehung zwischen der im ersten Substrat 100 bereitgestellten Pixelteilungseinheit 539 und der im zweiten Substrat 200 bereitgestellten Pixelteilungseinheit 539 mit Bezug auf die 7B und 8 beschrieben. Beispielsweise ist eine der beiden in V-Richtung des ersten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 (beispielsweise auf der Oberseite von 7B) mit einer von zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 (beispielsweise auf der linken Seite von 8) verbunden. Beispielsweise ist die andere der beiden in V-Richtung des ersten Substrats 100 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 (beispielsweise auf der Unterseite von 7B) mit der anderen der beiden in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 (beispielsweise auf der rechten Seite von 8) verbunden.
  • Beispielsweise gleicht bei zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 das interne Layout (die Anordnung von Transistoren und dergleichen) einer Pixelteilungseinheit 539 im Wesentlichen einem durch Invertieren des internen Layouts der anderen Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung und in H-Richtung erhaltenen Layout. Nachstehend werden durch dieses Layout erhaltene Wirkungen beschrieben.
  • Bei den beiden in V-Richtung des ersten Substrats 100 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 befindet sich jeder der Kontaktstellenabschnitte 120 am Mittelabschnitt der äußeren Form jeder der Pixelteilungseinheiten 539, d. h. am Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung und in H-Richtung (7B). Weil andererseits die Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 eine im Wesentlichen rechteckige äußere Form entlang der V-Richtung aufweist, wie vorstehend beschrieben, befindet sich der mit dem Kontaktstellenabschnitt 120 verbundene Verstärkungstransistor AMP beispielsweise an einer Position, die in der Zeichnung von der Mitte der Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung nach oben verschoben ist. Wenn die internen Layouts der beiden in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 gleich sind, wird der Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP einer Pixelteilungseinheit 539 und dem Kontaktstellenabschnitt 120 (beispielsweise dem Kontaktstellenabschnitt 120 der Pixelteilungseinheit 539 auf der Oberseite von 7B) beispielsweise verhältnismäßig gering. Allerdings wird der Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP der anderen Pixelteilungseinheit 539 und dem Kontaktstellenabschnitt 120 (beispielsweise dem Kontaktstellenabschnitt 120 der Pixelteilungseinheit 539 auf der Unterseite von 7) hoch. Deshalb vergrößert sich die Fläche der für die Verbindung des Verstärkungstransistors AMP mit dem Kontaktstellenabschnitt 120 benötigten Verdrahtung und kann das Verdrahtungslayout der Pixelteilungseinheit 539 kompliziert werden. Dies kann die Miniaturisierung der Bilderzeugungsvorrichtung 1 beeinflussen.
  • Andererseits können durch Invertieren der internen Layouts der beiden in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 zumindest in V-Richtung die Abstände zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Kontaktstellenabschnitt 120 der beiden Pixelteilungseinheiten 539 verringert werden. Daher kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 verglichen mit einer Konfiguration, bei der die internen Layouts von zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 gleich sind, leicht miniaturisiert werden. Es sei bemerkt, dass ein Ebenenlayout von jeder von mehreren Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 in einem in 8 dargestellten Bereich zweiseitig symmetrisch ist, jedoch zweiseitig asymmetrisch ist, wenn ein in 9 dargestelltes später beschriebenes Layout der ersten Verdrahtungsschicht W1 aufgenommen wird.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die internen Layouts von zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 auch in H-Richtung invertiert sind. Nachstehend wird der Grund dafür beschrieben. Wie in 9 dargestellt ist, ist jede der beiden in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 mit den Kontaktstellenabschnitten 120 und 121 des ersten Substrats 100 verbunden. Beispielsweise sind die Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 in H-Richtung am Mittelabschnitt der beiden in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 angeordnet (zwischen zwei in H-Richtung angeordneten Pixelteilungseinheiten 539). Daher kann der Abstand zwischen den jeweiligen mehreren Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 und den Kontaktstellenabschnitten 120 und 121 durch Invertieren der internen Layouts von zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 in H-Richtung verringert werden. Das heißt, dass sich die Bilderzeugungsvorrichtung 1 leichter miniaturisieren lässt.
  • Ferner kann die Position des Umrisses der Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 nicht mit der Position eines der Umrisse der Pixelteilungseinheiten 539 des ersten Substrats 100 ausgerichtet sein. Beispielsweise befindet sich bei einer von zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 (beispielsweise jener auf der linken Seite von 9) der Umriss der einen Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung (beispielsweise auf der Oberseite von 9) außerhalb des Umrisses der einen Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung (beispielsweise auf der Oberseite von 7B) des entsprechenden ersten Substrats 100. Ferner befindet sich bei der anderen von zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 (beispielsweise jener auf der rechten Seite von 9) der Umriss der anderen Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung (beispielsweise auf der Unterseite von 9) außerhalb des Umrisses der anderen Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung (beispielsweise auf der Unterseite von 7B) des entsprechenden ersten Substrats 100. Wie vorstehend beschrieben, kann der Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Kontaktstellenabschnitt 120 durch Anordnen der Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 und der Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 in Bezug zueinander verringert werden. Daher kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 leicht miniaturisiert werden.
  • Ferner können die Positionen der Umrisse mehrerer der Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 nicht ausgerichtet sein. Beispielsweise weichen die Positionen der Umrisse von zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 in V-Richtung voneinander ab. Dadurch kann der Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Kontaktstellenabschnitt 120 verringert werden. Daher kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 leicht miniaturisiert werden.
  • Eine wiederholte Anordnung der Pixelteilungseinheiten 539 in der Pixelfeldeinheit 540 wird mit Bezug auf die 7B und 9 beschrieben. Die Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 weist eine Größe auf, die durch zwei Pixel 541 in H-Richtung und zwei Pixel 541 in V-Richtung gebildet ist (7B). Beispielsweise ist bei der Pixelfeldeinheit 540 des ersten Substrats 100 die Pixelteilungseinheit 539 mit der vier Pixeln 541 entsprechenden Größe mit einer Zwei-Pixel-Teilung in H-Richtung (einer zwei Pixeln 541 entsprechenden Teilung) und einer Zwei-Pixel-Teilung in V-Richtung (einer zwei Pixeln 541 entsprechenden Teilung) wiederholt angeordnet. Alternativ kann die Pixelfeldeinheit 540 des ersten Substrats 100 durch aneinander angrenzendes Anordnen von zwei Pixelteilungseinheiten 539 in V-Richtung mit einem Paar der Pixelteilungseinheiten 539 versehen werden. In der Pixelfeldeinheit 540 des ersten Substrats 100 ist beispielsweise ein Paar der Pixelteilungseinheiten 539 mit einer Zwei-Pixel-Teilung in H-Richtung (einer zwei Pixeln 541 entsprechenden Teilung) und einer Vier-Pixel-Teilung in V-Richtung (einer vier Pixeln 541 entsprechenden Teilung) wiederholt aneinander angrenzend angeordnet. Die Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 weist eine Größe auf, die durch ein Pixel 541 in H-Richtung und vier Pixel 541 in V-Richtung gebildet ist (9). Beispielsweise ist die Pixelfeldeinheit 540 des zweiten Substrats 200 mit einem Paar der Pixelteilungseinheiten 539 mit einer vier Pixeln 541 entsprechenden Größe versehen. Die Pixelteilungseinheiten 539 sind in H-Richtung aneinander angrenzend und in V-Richtung verschoben angeordnet. Bei der Pixelfeldeinheit 540 des zweiten Substrats 200 ist beispielsweise ein Paar der Pixelteilungseinheiten 539 ohne einen Zwischenraum mit einer Zwei-Pixel-Teilung in H-Richtung (einer zwei Pixeln 541 entsprechenden Teilung) und einer Vier-Pixel-Teilung in V-Richtung (einer vier Pixeln 541 entsprechenden Teilung) wiederholt aneinander angrenzend angeordnet. Eine solche wiederholte Anordnung der Pixelteilungseinheiten 539 ermöglicht es, dass die Pixelteilungseinheiten 539 ohne einen Zwischenraum angeordnet werden. Daher kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 leicht miniaturisiert werden.
  • Der Verstärkungstransistor AMP weist vorzugsweise eine dreidimensionale Finnenstruktur auf (6). Dementsprechend ist die effektive Gate-Breite vergrößert und kann das Rauschen unterdrückt werden. Der Wähltransistor SEL, der Rücksetztransistor RST und der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG haben beispielsweise eine planare Struktur. Der Verstärkungstransistor AMP kann eine planare Struktur haben. Alternativ kann der Wähltransistor SEL, der Rücksetztransistor RST oder der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG eine dreidimensionale Struktur haben.
  • Die Verdrahtungsschicht 200T weist beispielsweise einen Passivierungsfilm 221, einen Zwischenschicht-Isolationsfilm 222 und mehrere Verdrahtungen (erste Verdrahtungsschicht W1, zweite Verdrahtungsschicht W2, dritte Verdrahtungsschicht W3 und vierte Verdrahtungsschicht W4) auf. Der Passivierungsfilm 221 steht beispielsweise in Kontakt mit der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 200S und bedeckt ihre gesamte vordere Fläche. Der Passivierungsfilm 221 bedeckt die Gate-Elektrode jeweils des Wähltransistors SEL, des Verstärkungstransistors AMP, des Rücksetztransistors RST und des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 222 ist zwischen dem Passivierungsfilm 221 und dem dritten Substrat 300 bereitgestellt. Mehrere der Verdrahtungen (erste Verdrahtungsschicht W1, zweite Verdrahtungsschicht W2, dritte Verdrahtungsschicht W3 und vierte Verdrahtungsschicht W4) sind durch den Zwischenschicht-Isolationsfilm 222 getrennt. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 222 besteht beispielsweise aus Siliciumoxid.
  • 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 der Halbleiterschicht 200S bereitgestellt und durch den Zwischenschicht-Isolationsfilm 222 voneinander isoliert. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 222 ist mit mehreren Verbindungsabschnitten versehen, welche die erste Verdrahtungsschicht W1, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die dritte Verdrahtungsschicht W3 oder die vierte Verdrahtungsschicht W4 mit ihren unteren Schichten verbinden. Jeder der Verbindungsabschnitte ist ein Abschnitt, in dem ein im Zwischenschicht-Isolationsfilm 222 bereitgestelltes Verbindungsloch mit einem leitenden Material gefüllt ist. Beispielsweise ist der Zwischenschicht-Isolationsfilm 222 mit einem Verbindungsabschnitt 218V versehen, der die erste Verdrahtungsschicht W1 und das VSS-Kontaktgebiet 218 der Halbleiterschicht 200S verbindet. Beispielsweise unterscheidet sich der Lochdurchmesser des die Elemente des zweiten Substrats 200 verbindenden Verbindungsabschnitts von den Lochdurchmessern der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV. Insbesondere ist der Lochdurchmesser des die Elemente des zweiten Substrats 200 verbindenden Verbindungslochs vorzugsweise geringer als die Lochdurchmesser der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV. Nachstehend wird der Grund dafür beschrieben. Die Tiefe des in der Verdrahtungsschicht 200T bereitgestellten Verbindungsabschnitts (des Verbindungsabschnitts 218V oder dergleichen) ist geringer als die Tiefen der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV. Daher kann das Verbindungsloch im Verbindungsabschnitt verglichen mit den Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV leicht mit dem leitenden Material gefüllt werden. Indem der Lochdurchmesser des Verbindungsabschnitts kleiner gemacht wird als die Lochdurchmesser der Durchgangselektroden 120E und 121E und der Durchgangselektrode TGV, kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 leicht miniaturisiert werden.
  • Beispielsweise ist die Durchgangselektrode 120E durch die erste Verdrahtungsschicht W1 mit der Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP und der Source-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG (insbesondere einem Verbindungsloch, das die Source-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG erreicht) verbunden. Weil die erste Verdrahtungsschicht W1 beispielsweise die Durchgangselektrode 121E mit dem Verbindungsabschnitt 218V verbindet, werden das VSS-Kontaktgebiet 218 der Halbleiterschicht 200S und das VSS-Kontaktgebiet 118 der Halbleiterschicht 100S elektrisch verbunden.
  • Als nächstes wird eine Ebenenkonfiguration der Verdrahtungsschicht 200T mit Bezug auf die 10 bis 12 beschrieben. 10 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2. 11 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3. 12 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4.
  • Beispielsweise weist die dritte Verdrahtungsschicht W3 sich in H-Richtung (Zeilenrichtung) erstreckende Verdrahtungen TRG1, TRG2, TRG3, TRG4, SELL, RSTL und FDGL auf (11). Diese Verdrahtungen entsprechen mehreren der mit Bezug auf 4 beschriebenen Zeilenansteuer-Signalleitungen 542. Die Verdrahtungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 dienen dem Senden eines Ansteuersignals zu den jeweiligen Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4. Die Verdrahtungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 sind durch die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 bzw. die Durchgangselektrode 120E mit den Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 verbunden. Die Verdrahtung SELL dient dem Senden eines Ansteuersignals zur Gate-Elektrode des Wähltransistors SEL, die Verdrahtung RSTL dient dem Senden eines Ansteuersignals zur Gate-Elektrode des Rücksetztransistors RST, und die Verdrahtung FDGL dient dem Senden eines Ansteuersignals zur Gate-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG. Die Verdrahtungen SELL, RSTL und FDGL sind durch die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 bzw. den Verbindungsabschnitt mit den Gate-Elektroden des Wähltransistors SEL, des Rücksetztransistors RST und des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG verbunden.
  • Beispielsweise weist die vierte Verdrahtungsschicht W4 die Stromversorgungsleitung VDD, die Referenzpotentialleitung VSS und die Vertikalsignalleitung 543 auf, die sich in V-Richtung (Spaltenrichtung) erstrecken (12). Die Stromversorgungsleitung VDD ist durch die dritte Verdrahtungsschicht W3, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 und den Verbindungsabschnitt mit der Drain-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP und der Drain-Elektrode des Rücksetztransistors RST verbunden. Die Referenzpotentialleitung VSS ist durch die dritte Verdrahtungsschicht W3, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 und den Verbindungsabschnitt 218V mit dem VSS-Kontaktgebiet 218 verbunden. Ferner ist die Referenzpotentialleitung VSS durch die dritte Verdrahtungsschicht W3, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1, die Durchgangselektrode 121E und den Kontaktstellenabschnitt 121 mit dem VSS-Kontaktgebiet 118 des ersten Substrats 100 verbunden. Die Vertikalsignalleitung 543 ist durch die dritte Verdrahtungsschicht W3, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die erste Verdrahtungsschicht W1 und den Verbindungsabschnitt mit der Source-Elektrode (Vout) des Wähltransistors SEL verbunden.
  • Die Kontaktabschnitte 201 und 202 können an einer die Pixelfeldeinheit 540 in einer Draufsicht (beispielsweise 3) überlappenden Position bereitgestellt werden oder im Randabschnitt 540B außerhalb der Pixelfeldeinheit 540 bereitgestellt werden (beispielsweise 6). Die Kontaktabschnitte 201 und 202 sind auf der vorderen Fläche des zweiten Substrats 200 (der Fläche auf der Seite der Verdrahtungsschicht 200T) bereitgestellt. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 bestehen beispielsweise aus einem Metall in der Art von Kupfer (Cu) und Aluminium (Al). Die Kontaktabschnitte 201 und 202 liegen zur vorderen Fläche der Verdrahtungsschicht 200T (Fläche auf der Seite des dritten Substrats 300) frei. 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 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Randschaltung im Randabschnitt 540B des zweiten Substrats 200 bereitgestellt ist. Diese Randschaltung kann einen Teil der Zeilenansteuereinheit 520 oder einen Teil der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 aufweisen. Ferner kann die Randschaltung, wie in 3 dargestellt ist, nicht im Randabschnitt 540B des zweiten Substrats 200 angeordnet sein und können die Verbindungslöcher H1 und H2 in der Nähe der Pixelfeldeinheit 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 vordere Fläche der Halbleiterschicht 300S auf der Seite des zweiten Substrats 200 bereitgestellt. Die Halbleiterschicht 300S besteht aus dem Siliciumsubstrat. Eine Schaltung ist in einem Abschnitt auf der Vorderseite der Halbleiterschicht 300S bereitgestellt. Insbesondere sind beispielsweise zumindest einige von der Eingabeeinheit 510A, der Zeilenansteuereinheit 520, der Zeitsteuereinheit 530, der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550, der Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 und der Ausgabeeinheit 510B in einem Abschnitt auf der Vorderseite der Halbleiterschicht 300S bereitgestellt. Die zwischen der Halbleiterschicht 300S und dem zweiten Substrat 200 bereitgestellte Verdrahtungsschicht 300T weist beispielsweise den Zwischenschicht-Isolationsfilm, mehrere der durch den Zwischenschicht-Isolationsfilm getrennten Verdrahtungsschichten und die Kontaktabschnitte 301 und 302 auf. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 liegen auf einer vorderen Fläche (Fläche auf der Seite des zweiten Substrats 200) der Verdrahtungsschicht 300T frei, der Kontaktabschnitt 301 steht in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 201 des zweiten Substrats 200, und der Kontaktabschnitt 302 steht in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 202 des zweiten Substrats 200. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 sind elektrisch mit einer in der Halbleiterschicht 300S ausgebildeten Schaltung (beispielsweise wenigstens einer von der Eingabeeinheit 510A, der Zeilenansteuereinheit 520, der Zeitsteuereinheit 530, der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550, der Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 und der Ausgabeeinheit 510B) verbunden. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 bestehen beispielsweise aus einem Metall in der Art von Kupfer (Cu) und Aluminium (Al). Ein externer Anschluss TA ist beispielsweise durch das Verbindungsloch H1 mit der Eingabeeinheit 510A verbunden, und ein externer Anschluss TB ist durch das Verbindungsloch H2 mit der Ausgabeeinheit 510B verbunden.
  • Hier werden Merkmale der Bilderzeugungsvorrichtung 1 beschrieben.
  • Im Allgemeinen weist eine Bilderzeugungsvorrichtung hauptsächlich eine Photodiode und eine Pixelschaltung auf. Hierbei vergrößert sich, wenn die Fläche der Photodiode vergrößert wird, die infolge der photoelektrischen Wandlung erzeugte elektrische Ladung, und es wird dadurch das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N-Verhältnis) des Pixelsignals verbessert, und die Bilderzeugungsvorrichtung kann dadurch bessere Bilddaten (Bildinformationen) ausgeben. Andererseits wird, wenn die Größe des in der Pixelschaltung enthaltenen Transistors zunimmt (insbesondere die Größe des Verstärkungstransistors), das in der Pixelschaltung erzeugte Rauschen verringert, so dass das S/N-Verhältnis eines Bildsignals verbessert wird und die Bilderzeugungsvorrichtung bessere Bilddaten (Bildinformationen) ausgeben kann.
  • Wenn bei der Bilderzeugungsvorrichtung, bei der die Photodiode und die Pixelschaltung auf demselben Halbleitersubstrat bereitgestellt sind, die Fläche der Photodiode in einer begrenzten Fläche des Halbleitersubstrats vergrößert wird, kann die Größe des in der Pixelschaltung enthaltenen Transistors jedoch verringert werden. Ferner kann die Fläche der Photodiode verringert werden, wenn die Größe des in der Pixelschaltung enthaltenen Transistors erhöht wird.
  • Zur Lösung dieser Probleme verwendet die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform beispielsweise eine Struktur, bei der sich mehrere der Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen und die geteilte Pixelschaltung 210 die Photodiode PD überlappt. Dadurch können die Fläche der Photodiode PD und der in der Pixelschaltung 210 enthaltene Transistor in der begrenzten Fläche des Halbleitersubstrats so groß wie möglich gemacht werden. Dementsprechend kann das S/N-Verhältnis des Pixelsignals verbessert werden und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Bilddaten (Bildinformationen) ausgeben.
  • Wenn eine Struktur verwirklicht wird, bei der sich mehrere der Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen und die geteilte Pixelschaltung 210 die Photodiode PD überlappt, erstrecken sich mehrere der mit einer Pixelschaltung 210 verbundenen Verdrahtungen von der schwebenden Diffusion FD jedes der mehreren Pixel 541. Um eine große Fläche des die Pixelschaltung 210 bildenden Halbleitersubstrats 200 sicherzustellen, kann beispielsweise eine Verbindungsverdrahtung gebildet werden, bei der mehrere der sich erstreckenden Verdrahtungen miteinander verbunden und zu einer integriert sind. Ähnlich können mehrere der sich vom VSS-Kontaktgebiet 118 erstreckenden Verdrahtungen miteinander verbunden werden und kann die Verbindungsverdrahtung zu einer integriert werden.
  • Wenn die Verbindungsverdrahtung, die mehrere der sich von der schwebenden Diffusion FD jedes der mehreren Pixel 541 erstreckenden Verdrahtungen miteinander verbindet, im die Pixelschaltung 210 bildenden Halbleitersubstrat 200 ausgebildet ist, kann möglicherweise die Fläche zur Bildung des in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistors verringert werden. Ähnlich kann, wenn die Verbindungsverdrahtung, die mehrere der sich vom VSS-Kontaktgebiet 118 jedes der mehreren Pixel 541 erstreckenden Verdrahtungen miteinander verbindet und die Verdrahtungen zu einer integriert, im die Pixelschaltung 210 bildenden Halbleitersubstrat 200 ausgebildet ist, möglicherweise die Fläche zur Bildung des in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistors verringert werden.
  • Zur Lösung dieser Probleme kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform beispielsweise eine Struktur, bei der sich mehrere der Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen und die geteilte Pixelschaltung 210 die Photodiode PD überlappt, die Struktur, bei der das erste Substrat 100 mit der Verbindungsverdrahtung versehen ist, welche die schwebenden Diffusionen FD jedes der mehreren Pixel 541 verbindet und die schwebenden Diffusionen FD zu einer integriert, und die Verbindungsverdrahtung, welche die in jedem der mehreren Pixel 541 enthaltenen VSS-Kontaktgebiete 118 miteinander verbindet und die VSS-Kontaktgebiete 118 zu einem integriert, aufweisen.
  • Wenn hierbei das vorstehend beschriebene zweite Herstellungsverfahren zum Bereitstellen der Verbindungsverdrahtung, welche die schwebenden Diffusionen FD jedes der mehreren Pixel 541 miteinander verbindet und die schwebenden Diffusionen FD zu einer integriert, und die Verbindungsverdrahtung, welche die VSS-Kontaktgebiete 118 jedes der mehreren Pixel 541 miteinander verbindet und die VSS-Kontaktgebiete 118 zu einem integriert, im ersten Substrat 100 verwendet wird, kann beispielsweise eine Bilderzeugungsvorrichtung hoher Qualität und hoher Leistungsfähigkeit durch die Verwendung geeigneter Prozesse entsprechend der Konfiguration jedes vom ersten Substrat 100 und vom zweiten Substrat 200 hergestellt werden. Ferner kann die Verbindungsverdrahtung des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch einen einfachen Prozess gebildet werden. Insbesondere werden, falls das vorstehend beschriebene zweite Herstellungsverfahren verwendet wird, mit den schwebenden Diffusionen FD verbundene Elektroden und mit den VSS-Kontaktgebieten 118 verbundene Elektroden auf der vorderen Fläche des ersten Substrats 100 bzw. der vorderen Fläche des zweiten Substrats 200 bereitgestellt, wobei es sich um die Bondbegrenzungsflächen des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 handelt. Wenn das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 aneinander gebondet werden, ist es überdies bevorzugt, die Größe der auf zwei vorderen Substratflächen gebildeten Elektroden zu erhöhen, so dass die auf zwei vorderen Substratflächen gebildeten Elektroden selbst dann in Kontakt miteinander gelangen, wenn zwischen den auf zwei vorderen Substratflächen bereitgestellten Elektroden eine Positionsabweichung auftritt. In diesem Fall könnte es schwierig werden, die vorstehend beschriebenen Elektroden in einer begrenzten Fläche jedes der in der Bilderzeugungsvorrichtung 1 enthaltenen Pixel anzuordnen.
  • Zur Lösung des Problems, dass eine große Elektrode auf den Bondbegrenzungsflächen zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 erforderlich ist, kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform beispielsweise das vorstehend beschriebene erste Herstellungsverfahren verwenden, bei dem sich mehrere der Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 teilen und die geteilte Pixelschaltung 210 die Photodiode PD überlappt. Dementsprechend lassen sich die in jedem vom ersten Substrat 100 und vom zweiten Substrat 200 gebildeten Elemente leicht ausrichten und kann eine Bilderzeugungsvorrichtung hoher Qualität und hoher Leistungsfähigkeit hergestellt werden. Überdies kann eine durch dieses Herstellungsverfahren gebildete einzigartige Struktur bereitgestellt werden. Das heißt, dass eine Struktur gebildet werden kann, 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, mit anderen Worten eine Struktur, bei der das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 Vorderseite-an-Rückseite gestapelt sind und die Durchgangselektroden 120E und 121E durch Durchdringen der Halbleiterschicht 200S und der Verdrahtungsschicht 100T des ersten Substrats 100 von der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 zur vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 bereitgestellt sind.
  • Wenn bei der Struktur, bei der das erste Substrat 100 mit der Verbindungsverdrahtung, welche die schwebenden Diffusionen FD jedes der mehreren Pixel 541 miteinander verbindet und die schwebenden Diffusionen FD zu einer integriert, und der Verbindungsverdrahtung, welche die VSS-Kontaktgebiete 118 jedes der mehreren Pixel 541 miteinander verbindet und die VSS-Kontaktgebiete 118 zu einem integriert, versehen ist, diese Struktur und das zweite Substrat 200 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens gestapelt werden, um die Pixelschaltung 210 im zweiten Substrat 200 zu bilden, ergibt sich die Möglichkeit, dass die im ersten Substrat 100 gebildete Verbindungsverdrahtung durch die Wärmebehandlung beeinträchtigt wird, die erforderlich ist, wenn das in der Pixelschaltung 210 enthaltene aktive Element gebildet wird.
  • Daher ist es zur Lösung des Problems, dass die Verbindungsverdrahtung durch die Wärmebehandlung beeinträchtigt wird, wenn das aktive Element gebildet wird, wünschenswert, dass die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ein leitendes Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit für die Verbindungsverdrahtung, welche die schwebenden Diffusionen FD jedes der mehreren Pixel 541 miteinander verbindet und die schwebenden Diffusionen FD zu einer integriert, und die Verbindungsverdrahtung, welche die VSS-Kontaktgebiete 118 jedes der mehreren Pixel 541 miteinander verbindet und die VSS-Kontaktgebiete 118 zu einem integriert, verwendet. Insbesondere kann als leitendes Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit ein Material verwendet werden, dessen Schmelzpunkt höher ist als jener zumindest eines Teils des in der Verdrahtungsschicht 200T des zweiten Substrats 200 enthaltenen Verdrahtungsmaterials.
  • Wie vorstehend beschrieben, weist die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform beispielsweise Folgendes auf: (1) eine Struktur, bei der das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 Vorderseite-an-Rückseite 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 in dieser Reihenfolge gestapelt sind), (2) eine Struktur, bei der die Durchgangselektroden 120E und 121E die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 100T des ersten Substrats 100 durchdringend von der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 bis zur vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 bereitgestellt sind, und (3) eine Struktur, bei der die Verbindungsverdrahtung, welche die in jedem der mehreren Pixel 541 enthaltenen schwebenden Diffusionen FD miteinander verbindet und die schwebenden Diffusionen FD zu einer integriert, und die Verbindungsverdrahtung, welche die in jedem der mehreren Pixel 541 enthaltenen VSS-Kontaktgebiete 118 miteinander verbindet und die VSS-Kontaktgebiete 118 zu einem integriert, aus einem leitenden Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit bestehen, so dass, ohne dass große Elektroden in einer Grenzfläche zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 bereitgestellt werden, das erste Substrat 100 mit der Verbindungsverdrahtung, welche die in jedem der mehreren Pixel 541 enthaltenen schwebenden Diffusionen FD miteinander verbindet und die schwebenden Diffusionen FD zu einer integriert, und der Verbindungsverdrahtung, welche die in jedem der mehreren Pixel 541 enthaltenen VSS-Kontaktgebiete 118 miteinander verbindet und die VSS-Kontaktgebiete 118 zu einem integriert, versehen werden kann.
  • [1.4. Betrieb der Bilderzeugungsvorrichtung 1]
  • Als nächstes wird der Betrieb der Bilderzeugungsvorrichtung 1 mit Bezug auf die 13 und 14 beschrieben. Die 13 und 14 werden durch Hinzufügen von den Weg jedes Signals repräsentierenden Pfeilen zu 3 erhalten. In 13 sind ein in die Bilderzeugungsvorrichtung 1 eingegebenes Eingangssignal und Wege eines Versorgungspotentials und eines Referenzpotenzials durch Pfeile angegeben. In 14 ist ein von der Bilderzeugungsvorrichtung 1 ausgegebenes Pixelsignal durch einen Pfeil angegeben. Beispielsweise wird das durch die Eingabeeinheit 510A in die Bilderzeugungsvorrichtung 1 eingegebene Eingangssignal (beispielsweise ein Pixeltakt und ein Synchronisationssignal) zur Zeilenansteuereinheit 520 des dritten Substrats 300 übertragen und erzeugt die Zeilenansteuereinheit 520 ein Zeilenansteuersignal. Das Zeilenansteuersignal wird über die Kontaktabschnitte 301 und 201 zum zweiten Substrat 200 gesendet. Überdies erreicht das Zeilenansteuersignal jede der Pixelteilungseinheiten 539 der Pixelfeldeinheit 540 durch die Zeilenansteuer-Signalleitung 542 in der Verdrahtungsschicht 200T. Von den die Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 erreichenden Zeilenansteuersignalen wird das Ansteuersignal, das nicht für das Übertragungs-Gate TG vorgesehen ist, in die Pixelschaltung 210 eingegeben und wird jeder der in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren angesteuert. Ein Ansteuersignal des Übertragungs-Gates TG wird über die Durchgangselektrode TGV an die Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 des ersten Substrats 100 angelegt, und es werden die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D angesteuert (13). Ferner werden von außerhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 1 das Versorgungspotential und das Referenzpotential, die der Eingabeeinheit 510A (über den Eingangsanschluss 511) des dritten Substrats 300 zugeführt werden, über die Kontaktabschnitte 301 und 201 zum zweiten Substrat 200 gesendet und der Pixelschaltung 210 jeder der Pixelteilungseinheiten 539 über die Verdrahtung in der Verdrahtungsschicht 200T zugeführt. Das Referenzpotential wird ferner den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 über die Durchgangselektrode 121E zugeführt. Andererseits wird das in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 photoelektrisch gewandelte Pixelsignal über die Durchgangselektrode 120E für jede der Pixelteilungseinheiten 539 zur Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 gesendet. Ein Pixelsignal, das auf diesem Pixelsignal beruht, wird von der Pixelschaltung 210 über die Vertikalsignalleitung 543 und die Kontaktabschnitte 202 und 302 zum dritten Substrat 300 gesendet. Das Pixelsignal wird durch die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 und die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 des dritten Substrats 300 verarbeitet und dann über die Ausgabeeinheit 510B ausgegeben.
  • [1.5. Wirkungen]
  • Gemäß der Ausführungsform sind die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D (Pixelteilungseinheit 539) und die Pixelschaltung 210 jeweils in verschiedenen Substraten (dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200) bereitgestellt. Dementsprechend können die Flächen der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und der Pixelschaltung 210 gegenüber einem Fall vergrößert werden, in dem die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und die Pixelschaltung 210 im selben Substrat ausgebildet sind. Dadurch kann die Stärke der durch photoelektrische Wandlung erhaltenen Pixelsignale vergrößert werden und kann das Transistorrauschen der Pixelschaltung 210 verringert werden. Dementsprechend wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgeben. Ferner kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 miniaturisiert werden (mit anderen Worten können die Pixelgröße und die Größe der Bilderzeugungsvorrichtung 1 verringert werden). Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 kann die Anzahl der Pixel pro Flächeneinheit durch Verringern der Pixelgröße erhöhen und ein Bild hoher Qualität ausgeben.
  • Ferner sind bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1 das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 durch die im Isolationsgebiet 212 bereitgestellten Durchgangselektroden 120E und 121E elektrisch miteinander verbunden. Beispielsweise kann ein Verfahren zum Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch Bonden von Kontaktstellenelektroden aneinander oder ein Verfahren zum Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch die die Halbleiterschicht durchdringende Durchgangsverdrahtung (beispielsweise Si-Durchkontaktierung (TSV)) erwogen werden. Verglichen mit einem solchen Verfahren kann durch Bereitstellen der Durchgangselektroden 120E und 121E im Isolationsgebiet 212 die für die Verbindung des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 benötigte Fläche verringert werden. Dementsprechend können die Pixelgröße und die Größe der Bilderzeugungsvorrichtung 1 weiter verringert werden. Ferner kann die Auflösung durch weitere Miniaturisierung der Fläche pro Pixel weiter erhöht werden. Wenn es nicht erforderlich ist, die Chipgröße zu verringern, können die Bildungsgebiete der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und der Pixelschaltung 210 vergrößert werden. Dadurch können die Stärke der durch photoelektrische Wandlung erhaltenen Pixelsignale vergrößert und das Rauschen des in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistors verringert werden. Dementsprechend wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgeben.
  • Ferner sind bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1 die Pixelschaltung 210 und die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 sowie die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 jeweils in verschiedenen Substraten (dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300) bereitgestellt. Dadurch können die Fläche der Pixelschaltung 210 und die Flächen der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 und der Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 verglichen mit einem Fall vergrößert werden, in dem die Pixelschaltung 210 und die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 und die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 im selben Substrat ausgebildet sind. Daher kann das in der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 erzeugte Rauschen verringert werden und kann infolge der Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 eine hochentwickelte Bildverarbeitungsschaltung montiert werden. Dementsprechend wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgeben.
  • Ferner ist bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1 die Pixelfeldeinheit 540 im ersten Substrat 100 und im zweiten Substrat 200 bereitgestellt und sind die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 und die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 im dritten Substrat 300 bereitgestellt. Ferner sind die das zweite Substrat 200 mit dem dritten Substrat 300 verbindenden Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 oberhalb der Pixelfeldeinheit 540 ausgebildet. Daher können die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 ohne Störungen mit verschiedenen im Pixelfeld bereitgestellten Verdrahtungen beim Layout frei verlegt werden. Dementsprechend können die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 für die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 verwendet werden. Durch die Verwendung der Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 weisen beispielsweise die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 und die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 beim Layout einen höheren Freiheitsgrad auf. Daher kann das in der Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 erzeugte Rauschen verringert werden und kann infolge der Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 eine hochentwickelte Bildverarbeitungsschaltung montiert werden. Dementsprechend wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgeben.
  • Ferner durchdringt bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1 der Pixeltrennungsabschnitt 117 die Halbleiterschicht 100S. Dadurch kann eine Farbmischung zwischen den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D selbst in einem Fall unterdrückt werden, in dem der Abstand zwischen benachbarten Pixeln (Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D) infolge der Miniaturisierung der Fläche pro Pixel verringert ist. Dementsprechend wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgeben.
  • Ferner ist bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1 die Pixelschaltung 210 für jede der Pixelteilungseinheiten 539 bereitgestellt. Dadurch kann verglichen mit einem Fall, in dem die Pixelschaltung 210 in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D bereitgestellt ist, das Bildungsgebiet der die Pixelschaltung 210 bildenden Transistoren (Verstärkungstransistor AMP, Rücksetztransistor RST, Wähltransistor SEL und FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG) vergrößert werden. Beispielsweise kann Rauschen durch Vergrößern des Bildungsgebiets des Verstärkungstransistors AMP unterdrückt werden. Dementsprechend wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgeben.
  • überdies ist bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1 der Kontaktstellenabschnitt 120, der die schwebenden Diffusionen FD (die schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 und FD4) von vier Pixeln (Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D) elektrisch verbindet, im ersten Substrat 100 bereitgestellt. Dadurch kann die Anzahl der das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 verbindenden Durchgangselektroden (Durchgangselektrode 120E) verglichen mit einem Fall verringert werden, in dem der Kontaktstellenabschnitt 120 im zweiten Substrat 200 bereitgestellt ist. Daher kann das Isolationsgebiet 212 klein gemacht werden und kann eine ausreichende Größe des Bildungsgebiets (der Halbleiterschicht 200S) der die Pixelschaltung 210 bildenden Transistoren sichergestellt werden. Dementsprechend kann das Rauschen des in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistors verringert werden und wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgeben.
  • Nachstehend wird ein modifiziertes Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben. Beim folgenden modifizierten Beispiel sind die gleichen Konfigurationen wie jene gemäß der Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
  • <2. Modifiziertes Beispiel>
  • [2.1. Modifiziertes Beispiel 1-1]
  • Die 15 bis 19 zeigen ein modifiziertes Beispiel der Ebenenkonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 15 zeigt schematisch die Ebenenkonfiguration in der Nähe der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 8. 16 zeigt schematisch eine Konfiguration jedes Teils der ersten Verdrahtungsschicht W1, der mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbundenen Halbleiterschicht 200S und des ersten Substrats 100 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 9. 17 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 10. 18 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 11. 19 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 12.
  • Beim modifizierten Beispiel weist, wie in
  • 16 dargestellt ist, von zwei in H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordneten Pixelteilungseinheiten 539 ein internes Layout einer Pixelteilungseinheit 539 (beispielsweise auf der rechten Seite der Zeichnung) eine Konfiguration auf, bei der das interne Layout der anderen Pixelteilungseinheit 539 (beispielsweise auf der linken Seite der Zeichnung) nur in H-Richtung invertiert ist. Ferner ist die Abweichung zwischen dem Umriss einer Pixelteilungseinheit 539 und dem Umriss der anderen Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung größer als die in der Ausführungsform beschriebene Abweichung (9). Auf diese Weise kann durch Vergrößern der Abweichung in V-Richtung der Abstand zwischen dem Verstärkungstransistor AMP der anderen Pixelteilungseinheit 539 und dem mit dem Verstärkungstransistor AMP verbundenen Kontaktstellenabschnitt 120 (Kontaktstellenabschnitt 120 auf der anderen Pixelteilungseinheit 539 (Unterseite der Zeichnung) von zwei in 7 in V-Richtung angeordneten Pixelteilungseinheiten 539) verringert werden. Mit einem solchen Layout kann das modifizierte Beispiel 1-1 der in den 15 bis 19 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung 1 die Fläche von Ebenenlayouts zweier in H-Richtung angeordneter Pixelteilungseinheiten 539 gleich der Fläche der in der Ausführungsform beschriebenen Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 machen, ohne die Ebenenlayouts zweier in H-Richtung angeordneter Pixelteilungseinheiten in V-Richtung zu invertieren. Es sei bemerkt, dass das Ebenenlayout der Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 dem in der Ausführungsform beschriebenen Ebenenlayout gleicht (7A und 7B). Daher kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 nach dem modifizierten Beispiel die gleichen Wirkungen erreichen wie die in der Ausführungsform beschriebene Bilderzeugungsvorrichtung 1. Die Anordnung der Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die in der Ausführungsform und im modifizierten Beispiel beschriebene Anordnung beschränkt.
  • [2.2. Modifiziertes Beispiel 1-2]
  • Die 20 bis 25 zeigen ein modifiziertes Beispiel der Ebenenkonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 20 zeigt schematisch die Ebenenkonfiguration des ersten Substrats 100 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 7A. 21 zeigt schematisch die Ebenenkonfiguration in der Nähe der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 8. 22 zeigt schematisch eine Konfiguration jedes Teils der ersten Verdrahtungsschicht W1, der mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbundenen Halbleiterschicht 200S und des ersten Substrats 100 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 9. 23 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 10. 24 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 11. 25 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 12.
  • Beim modifizierten Beispiel ist die äußere Form jeder der Pixelschaltungen 210 im Wesentlichen quadratisch eben (21 und dergleichen). In diesem Punkt unterscheidet sich die Ebenenkonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 nach dem modifizierten Beispiel von der in der Ausführungsform beschriebenen Ebenenkonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1.
  • Beispielsweise wird die Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 über einem Pixelgebiet mit 2 Zeilen x 2 Spalten gebildet und weist eine im Wesentlichen quadratische ebene Form (20) auf, wie in der Ausführungsform beschrieben. Beispielsweise erstrecken sich bei jeder der Pixelteilungseinheiten 539 die horizontalen Abschnitte TGb der Übertragungs-Gates TG1 und TG3 des Pixels 541A und des Pixels 541C einer Pixelspalte in H-Richtung von einer den vertikalen Abschnitt TGa überlappenden Position zum Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 (insbesondere einer zu den Außenrändern der Pixel 541A und 541C weisenden Richtung und einer zum Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 weisenden Richtung) und erstrecken sich die horizontalen Abschnitte TGb der Übertragungs-Gates TG2 und TG4 des Pixels 541B und des Pixels 541D der anderen Pixelspalte von einer den vertikalen Abschnitt TGa überlappenden Position in H-Richtung zur Außenseite der Pixelteilungseinheit 539 (insbesondere einer zu den Außenrändern der Pixel 541B und 541D weisenden Richtung und einer zur Außenseite der Pixelteilungseinheit 539 weisenden Richtung). Der mit der schwebenden Diffusion FD verbundene Kontaktstellenabschnitt 120 ist am Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 (Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 in H-Richtung und in V-Richtung) bereitgestellt, und der mit dem VSS-Kontaktgebiet 118 verbundene Kontaktstellenabschnitt 121 ist an einem Endabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 zumindest in H-Richtung (H-Richtung und V-Richtung in 20) bereitgestellt.
  • Bei einem anderen Anordnungsbeispiel könnten die horizontalen Abschnitte TGb der Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 möglicherweise auch nur in einem den vertikalen Abschnitten TGa gegenüberstehenden Gebiet bereitgestellt werden. Dabei ist es wahrscheinlich, dass die Halbleiterschicht 200S fein unterteilt wird, wie in der Ausführungsform beschrieben. Daher lässt sich ein großer Transistor der Pixelschaltung 210 nur schwer bilden. Andererseits kann, wenn sich die horizontalen Abschnitte TGb der Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 wie beim vorstehenden modifizierten Beispiel von der den vertikalen Abschnitt TGa überlappenden Position in H-Richtung erstrecken, die Breite der Halbleiterschicht 200S vergrößert werden, wie in der Ausführungsform beschrieben. Insbesondere können die Positionen der mit den Übertragungs-Gates TG1 und TG3 verbundenen Durchgangselektroden TGV1 und TGV3 in H-Richtung in der Nähe der Position der Durchgangselektrode 120E in H-Richtung angeordnet werden und können die Positionen der die Übertragungs-Gates TG2 und TG4 verbindenden Durchgangselektroden TGV2 und TGV4 in H-Richtung in der Nähe der Position der Durchgangselektrode 121E in H-Richtung angeordnet werden (22). Dementsprechend kann die Breite (Größe in H-Richtung) der sich in V-Richtung erstreckenden Halbleiterschicht 200S erhöht werden, wie in der Ausführungsform beschrieben. Daher kann die Größe des Transistors der Pixelschaltung 210, insbesondere die Größe des Verstärkungstransistors AMP, erhöht werden. Dadurch wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgeben.
  • Die Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 hat beispielsweise in H-Richtung und in V-Richtung im Wesentlichen die gleiche Größe wie die Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 und ist beispielsweise über einem einem Pixelgebiet von etwa 2 Zeilen x 2 Spalten entsprechenden Gebiet bereitgestellt. Beispielsweise sind in jeder der Pixelschaltungen 210 der Wähltransistor SEL und der Verstärkungstransistor AMP in einer sich in V-Richtung erstreckenden Halbleiterschicht 200S in V-Richtung Seite an Seite angeordnet und sind der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und der Rücksetztransistor RST in einer sich in V-Richtung erstreckenden Halbleiterschicht 200S in V-Richtung Seite an Seite angeordnet. Eine mit dem Wähltransistor SEL und dem Verstärkungstransistor AMP versehene Halbleiterschicht 200S und eine mit dem FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und dem Rücksetztransistor RST versehene Halbleiterschicht 200S sind über das Isolationsgebiet 212 in H-Richtung angeordnet. Das Isolationsgebiet 212 erstreckt sich in V-Richtung (21).
  • Hier wird die äußere Form der Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 mit Bezug auf die 21 und 22 beschrieben. Beispielsweise ist die in 20 dargestellte Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 mit dem Verstärkungstransistor AMP und dem Wähltransistor SEL, die auf einer Seite des Kontaktstellenabschnitts 120 in H-Richtung (der linken Seite von 22) bereitgestellt sind, und dem FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und dem Rücksetztransistor RST, die auf der anderen Seite des Kontaktstellenabschnitts 120 in H-Richtung (der rechten Seite von 22) bereitgestellt sind, verbunden. Die äußere Form der Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200, welche den Verstärkungstransistor AMP, den Wähltransistor SEL, den FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und den Rücksetztransistor RST aufweist, ist durch die folgenden vier Außenränder festgelegt.
  • Ein erster Außenrand ist ein Außenrand eines Endes der den Wähltransistor SEL und den Verstärkungstransistor AMP aufweisenden Halbleiterschicht 200S in V-Richtung (oberes Ende von 22). Der erste Außenrand ist zwischen dem in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Verstärkungstransistor AMP und dem in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Wähltransistor SEL angrenzend an eine Seite der Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung (Oberseite von 22) bereitgestellt. Insbesondere ist der erste Außenrand am Mittelabschnitt des Elementtrennungsgebiets 213 in V-Richtung zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Wähltransistor SEL bereitgestellt. Ein zweiter Außenrand ist ein Außenrand des anderen Endes der den Wähltransistor SEL und den Verstärkungstransistor AMP aufweisenden Halbleiterschicht 200S in V-Richtung (unteres Ende von 22). Der zweite Außenrand ist zwischen dem in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Wähltransistor SEL und dem in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Verstärkungstransistor AMP angrenzend an die andere Seite der Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung (Unterseite von 22) bereitgestellt. Insbesondere ist der zweite Außenrand am Mittelabschnitt des Elementtrennungsgebiets 213 in V-Richtung zwischen dem Wähltransistor SEL und dem Verstärkungstransistor AMP bereitgestellt. Ein dritter Außenrand ist ein Außenrand des anderen Endes der den Rücksetztransistor RST und den FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG aufweisenden Halbleiterschicht 200S in V-Richtung (unteres Ende von 22). Der dritte Außenrand ist zwischen dem in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und dem in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Rücksetztransistor RST angrenzend an die andere Seite der Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung (Unterseite von 22) bereitgestellt. Insbesondere ist der dritte Außenrand am Mittelabschnitt des Elementtrennungsgebiets 213 in V-Richtung zwischen dem FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG und dem Rücksetztransistor RST bereitgestellt. Ein vierter Außenrand ist ein Außenrand eines Endes der den Rücksetztransistor RST und den FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG aufweisenden Halbleiterschicht 200S in V-Richtung (oberes Ende von 22). Der vierte Außenrand ist zwischen dem in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen Rücksetztransistor RST und dem in der Pixelteilungseinheit 539 enthaltenen FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG (nicht dargestellt) angrenzend an eine Seite der Pixelteilungseinheit 539 in V-Richtung (Oberseite von 22) bereitgestellt. Insbesondere ist der vierte Außenrand am Mittelabschnitt des Elementtrennungsgebiets 213 (nicht dargestellt) in V-Richtung zwischen dem Rücksetztransistor RST und dem FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG bereitgestellt.
  • Bei der den ersten Außenrand, den zweiten Außenrand, den dritten Außenrand und den vierten Außenrand aufweisenden äußeren Form der Pixelteilungseinheit 539 des zweiten Substrats 200 sind der dritte Außenrand und der vierte Außenrand zu einer Seite in V-Richtung in Bezug auf den ersten Außenrand und den zweiten Außenrand verschoben (mit anderen Worten zu einer Seite in V-Richtung versetzt). Durch die Verwendung eines solchen Layouts können sowohl die Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP als auch die Source-Elektrode des FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistors FDG möglichst nahe am Kontaktstellenabschnitt 120 angeordnet werden. Daher wird die Fläche der den Verstärkungstransistor AMP mit dem FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG verbindenden Verdrahtung verringert und kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 leicht miniaturisiert werden. Es sei bemerkt, dass das VSS-Kontaktgebiet 218 zwischen der den Wähltransistor SEL und den Verstärkungstransistor AMP aufweisenden Halbleiterschicht 200S und der den Rücksetztransistor RST und den FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG aufweisenden Halbleiterschicht 200S bereitgestellt ist. Beispielsweise weisen mehrere Pixelschaltungen 210 die gleiche Anordnung auf.
  • Die ein solches zweites Substrat 200 aufweisende Bilderzeugungsvorrichtung 1 kann auch die gleichen Wirkungen wie die in der Ausführungsform beschriebenen erhalten. Die Anordnung der Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die in der Ausführungsform und im modifizierten Beispiel beschriebene Anordnung beschränkt.
  • [2.3. Modifiziertes Beispiel 1-3]
  • Die 26 bis 31 zeigen ein modifiziertes Beispiel der Ebenenkonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 26 zeigt schematisch die Ebenenkonfiguration des ersten Substrats 100 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 7B. 27 zeigt schematisch die Ebenenkonfiguration in der Nähe der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 8. 28 zeigt schematisch eine Konfiguration jedes Teils der ersten Verdrahtungsschicht W1, der mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbundenen Halbleiterschicht 200S und des ersten Substrats 100 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 9. 29 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 10. 30 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 11. 31 zeigt ein Beispiel einer Ebenenkonfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 und entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 12.
  • Beim modifizierten Beispiel erstreckt sich die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 in H-Richtung (28). Das heißt, dass das modifizierte Beispiel im Wesentlichen einer Konfiguration entspricht, bei der die Ebenenkonfiguration der in 21 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung 1 und dergleichen um 90 Grad gedreht ist.
  • Beispielsweise wird die Pixelteilungseinheit 539 des ersten Substrats 100 über einem Pixelgebiet mit 2 Zeilen x 2 Spalten gebildet und weist eine im Wesentlichen quadratische ebene Form (26) auf, wie in der Ausführungsform beschrieben. Beispielsweise erstrecken sich in jeder der Pixelteilungseinheiten 539 die Übertragungs-Gates TG1 und TG2 des Pixels 541A und des Pixels 541B einer Pixelzeile in V-Richtung zum Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 und erstrecken sich die Übertragungs-Gates TG3 und TG4 des Pixels 541C und des Pixels 541D der anderen Pixelzeile in V-Richtung in einer Außenrichtung der Pixelteilungseinheit 539. Der mit der schwebenden Diffusion FD verbundene Kontaktstellenabschnitt 120 ist am Mittelabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 bereitgestellt, und der mit dem VSS-Kontaktgebiet 118 verbundene Kontaktstellenabschnitt 121 ist an einem Endabschnitt der Pixelteilungseinheit 539 zumindest in V-Richtung (V-Richtung und H-Richtung in 26) bereitgestellt. Dabei liegen die Positionen der Durchgangselektroden TGV1 und TGV2 der Übertragungs-Gates TG1 und TG2 in V-Richtung in der Nähe der Position der Durchgangselektrode 120E in V-Richtung und liegen die Positionen der Durchgangselektroden TGV3 und TGV4 der Übertragungs-Gates TG3 und TG4 in V-Richtung in der Nähe der Position der Durchgangselektrode 121E in V-Richtung (28). Daher kann die Breite (Größe in V-Richtung) der sich in H-Richtung erstreckenden Halbleiterschicht 200S aus dem in der Ausführungsform beschriebenen Grund vergrößert werden. Dementsprechend kann die Größe des Verstärkungstransistors AMP erhöht werden und kann Rauschen unterdrückt werden.
  • In jeder der Pixelschaltungen 210 sind der Wähltransistor SEL und der Verstärkungstransistor AMP in H-Richtung Seite an Seite angeordnet und ist der Rücksetztransistor RST an einer in V-Richtung an den Wähltransistor SEL angrenzenden Position angeordnet, wobei das Isolationsgebiet 212 zwischen dem Wähltransistor SEL und dem Rücksetztransistor RST angeordnet ist (27). Der FD-Wandlungsverstärkungs-Schalttransistor FDG ist in H-Richtung Seite an Seite mit dem Rücksetztransistor RST angeordnet. Das VSS-Kontaktgebiet 218 ist im Isolationsgebiet 212 inselförmig bereitgestellt. Beispielsweise erstreckt sich die dritte Verdrahtungsschicht W3 in H-Richtung (30) und erstreckt sich die vierte Verdrahtungsschicht W4 in V-Richtung (31).
  • Die ein solches zweites Substrat 200 aufweisende Bilderzeugungsvorrichtung 1 kann auch die gleichen Wirkungen wie die in der Ausführungsform beschriebenen erhalten. Die Anordnung der Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die in der Ausführungsform und im modifizierten Beispiel beschriebene Anordnung beschränkt. Beispielsweise kann sich die in der Ausführungsform und im modifizierten Beispiel 1-1 beschriebene Halbleiterschicht 200S in H-Richtung erstrecken.
  • [2.4. Modifiziertes Beispiel 1-4]
  • 32 zeigt schematisch ein modifiziertes Beispiel einer Querschnittskonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 32 entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 3. Beim modifizierten Beispiel weist die Bilderzeugungsvorrichtung 1 zusätzlich zu den Kontaktabschnitten 201, 202, 301 und 302 Kontaktabschnitte 203, 204, 303 und 304 an einer dem Mittelabschnitt der Pixelfeldeinheit 540 gegenüberstehenden Position auf. In diesem Punkt unterscheidet sich die Bilderzeugungsvorrichtung 1 des modifizierten Beispiels von der in der Ausführungsform beschriebenen Bilderzeugungsvorrichtung 1.
  • Die Kontaktabschnitte 203 und 204 sind im zweiten Substrat 200 bereitgestellt, und eine Bondfläche mit dem dritten Substrat 300 ist freigelegt. Die Kontaktabschnitte 303 und 304 sind im dritten Substrat 300 bereitgestellt, und eine Bondfläche mit dem zweiten Substrat 200 ist freigelegt. Der Kontaktabschnitt 203 steht in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 303, und der Kontaktabschnitt 204 steht in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 304. Das heißt, dass bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1 das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 durch die Kontaktabschnitte 203, 204, 303 und 304 zusätzlich zu den Kontaktabschnitten 201, 202, 301 und 302 verbunden sind.
  • Als nächstes wird ein Arbeitsvorgang der Bilderzeugungsvorrichtung 1 mit Bezug auf die 33 und 34 beschrieben. In 33 sind ein in die Bilderzeugungsvorrichtung 1 eingegebenes Eingangssignal und Wege des Versorgungspotentials und des Referenzpotenzials durch Pfeile angegeben. In 34 ist ein von der Bilderzeugungsvorrichtung 1 ausgegebenes Pixelsignal durch einen Pfeil angegeben. Beispielsweise wird das durch die Eingabeeinheit 510A in die Bilderzeugungsvorrichtung 1 eingegebene Eingangssignal zur Zeilenansteuereinheit 520 des dritten Substrats 300 übertragen und erzeugt die Zeilenansteuereinheit 520 ein Zeilenansteuersignal. Das Zeilenansteuersignal wird über die Kontaktabschnitte 303 und 203 zum zweiten Substrat 200 gesendet. Überdies erreicht das Zeilenansteuersignal jede der Pixelteilungseinheiten 539 der Pixelfeldeinheit 540 durch die Zeilenansteuer-Signalleitung 542 in der Verdrahtungsschicht 200T. Von den die Pixelteilungseinheiten 539 des zweiten Substrats 200 erreichenden Zeilenansteuersignalen wird das Ansteuersignal, das nicht für das Übertragungs-Gate TG vorgesehen ist, in die Pixelschaltung 210 eingegeben und wird jeder der in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren angesteuert. Ein Ansteuersignal des Übertragungs-Gates TG wird über die Durchgangselektrode TGV an die Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 des ersten Substrats 100 angelegt, und es werden die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D angesteuert. Ferner werden von außerhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 1 das Versorgungspotential und das Referenzpotential, die der Eingabeeinheit 510A (über den Eingangsanschluss 511) des dritten Substrats 300 zugeführt werden, über die Kontaktabschnitte 303 und 203 zum zweiten Substrat 200 gesendet und der Pixelschaltung 210 jeder der Pixelteilungseinheiten 539 über die Verdrahtung in der Verdrahtungsschicht 200T zugeführt. Das Referenzpotential wird ferner den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 über die Durchgangselektrode 121E zugeführt. Andererseits wird das in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 photoelektrisch gewandelte Pixelsignal für jede der Pixelteilungseinheiten 539 zur Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 gesendet. Das Pixelsignal, das auf diesem Pixelsignal beruht, wird von der Pixelschaltung 210 über die Vertikalsignalleitung 543 und die Kontaktabschnitte 204 und 304 zum dritten Substrat 300 gesendet. Das Pixelsignal wird durch die Spaltensignal-Verarbeitungseinheit 550 und die Bildsignal-Verarbeitungseinheit 560 des dritten Substrats 300 verarbeitet und dann über die Ausgabeeinheit 510B ausgegeben.
  • Die Bilderzeugungsvorrichtung 1, welche die Kontaktabschnitte 203, 204, 303 und 304 aufweist, kann auch die gleichen Wirkungen wie die in der Ausführungsform beschriebenen erhalten. Die Position, die Anzahl und dergleichen der Kontaktabschnitte können entsprechend dem Entwurf der Schaltung oder dergleichen des dritten Substrats 300, womit die Verdrahtung über die Kontaktabschnitte 303 und 304 verbunden ist, geändert werden.
  • [2.5. Modifiziertes Beispiel 1-5]
  • 35 zeigt ein modifiziertes Beispiel einer Querschnittskonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 35 entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 6. Beim modifizierten Beispiel ist der Übertragungstransistor TR mit einer planaren Struktur im ersten Substrat 100 bereitgestellt. In diesem Punkt unterscheidet sich die Bilderzeugungsvorrichtung 1 des modifizierten Beispiels von der in der Ausführungsform beschriebenen Bilderzeugungsvorrichtung 1.
  • Im Übertragungstransistor TR ist das Übertragungs-Gate TG nur durch den horizontalen Abschnitt TGb gebildet. Mit anderen Worten weist das Übertragungs-Gate TG den vertikalen Abschnitt TGa nicht auf und steht der Halbleiterschicht 100S gegenüber.
  • Die Bilderzeugungsvorrichtung 1, welche den Übertragungstransistor TR mit der planaren Struktur aufweist, kann auch die gleichen Wirkungen wie die in der Ausführungsform beschriebenen erhalten. Überdies ist es auch vorstellbar, die Photodiode PD durch Bereitstellen eines planaren Übertragungs-Gates TG im ersten Substrat 100 näher an der vorderen Fläche der Halbleiterschicht 100S zu bilden als in einem Fall, in dem das Vertikalübertragungs-Gate TG im ersten Substrat 100 bereitgestellt ist, so dass die Sättigungssignalstärke (Qs) erhöht wird. Ferner ist es vorstellbar, dass das Verfahren zur Bildung des planaren Übertragungs-Gates TG im ersten Substrat 100 eine kleinere Anzahl von Herstellungsschritten als das Verfahren zur Bildung des Vertikalübertragungs-Gates TG im ersten Substrat 100 aufweist und dass die Photodiode PD weniger wahrscheinlich durch die Herstellungsschritte beeinträchtigt wird.
  • [2.6. Modifiziertes Beispiel 1-6]
  • 36 zeigt ein modifiziertes Beispiel der Pixelschaltung der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 36 entspricht der in der Ausführungsform beschriebenen 4. Beim modifizierten Beispiel ist die Pixelschaltung 210 für jedes Pixel bereitgestellt (Pixel 541A). Das heißt, dass die Pixelschaltung 210 nicht von mehreren der Pixel geteilt verwendet wird. In diesem Punkt unterscheidet sich die Bilderzeugungsvorrichtung 1 des modifizierten Beispiels von der in der Ausführungsform beschriebenen Bilderzeugungsvorrichtung 1.
  • Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 des modifizierten Beispiels gleicht der Bilderzeugungsvorrichtung 1, die in der Ausführungsform beschrieben ist, in der Hinsicht, dass das Pixel 541A und die Pixelschaltung 210 in verschiedenen Substraten bereitgestellt sind (erstes Substrat 100 und zweites Substrat 200). Daher kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß dem modifizierten Beispiel die gleichen Wirkungen wie die in der Ausführungsform beschriebenen erhalten.
  • [2.7. Modifiziertes Beispiel 1-7]
  • 37 zeigt ein modifiziertes Beispiel der Ebenenkonfiguration des in der Ausführungsform beschriebenen Pixeltrennungsabschnitts 117. Ein Zwischenraum kann im Pixeltrennungsabschnitt 117 bereitgestellt sein, der jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D umgibt. Das heißt, dass nicht die gesamte Umgebung der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vom Pixeltrennungsabschnitt 117 umgeben sein kann. Beispielsweise ist der Zwischenraum im Pixeltrennungsabschnitt 117 in der Nähe der Kontaktstellenabschnitte 120 und 121 bereitgestellt (siehe 7B).
  • In der Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der Pixeltrennungsabschnitt 117 die die Halbleiterschicht 100S durchdringende FTI-Struktur aufweist (siehe 6), und der Pixeltrennungsabschnitt 117 kann eine andere Konfiguration aufweisen als die FTI-Struktur. Beispielsweise kann der Pixeltrennungsabschnitt 117 nicht so ausgebildet sein, dass er die Halbleiterschicht 100S ganz durchdringt, und er kann eine so genannte tiefe Grabenisolationsstruktur (DTI-Struktur) aufweisen.
  • [2.8. Modifiziertes Beispiel 1-8]
  • Bisher wurde anhand der bis jetzt beschriebenen Ausführungsformen die den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Wähltransistor SEL aufweisende Pixelschaltung 210 als im zweiten Substrat 200 bereitgestellte Schaltung beschrieben. Mit anderen Worten sind gemäß den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST und der Wähltransistor SEL im selben Substrat 200 ausgebildet. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können jedoch beispielsweise zwei gestapelte Substrate an Stelle eines einzigen zweiten Substrats 200 verwendet werden. In diesem Fall kann wenigstens einer der in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren auf einem der gestapelten Substrate bereitgestellt werden und können die restlichen Transistoren im anderen Substrat bereitgestellt werden. Insbesondere können beispielsweise ein unteres Substrat 2200A und ein oberes Substrat 2200B, die gestapelt sind (siehe 38), an Stelle eines einzigen zweiten Substrats 200 verwendet werden. In diesem Fall werden ein Zwischenschicht-Isolationsfilm 53 und die Verdrahtung im unteren Substrat 2200A ausgebildet und wird das obere Substrat 2200B ferner gestapelt. Das obere Substrat 2200B wird auf eine Seite gestapelt, die der Fläche des unteren Substrats 2200A entgegengesetzt ist, welche dem Halbleitersubstrat 11 gegenübersteht, und es kann ein gewünschter Transistor auf dem oberen Substrat 2200B bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Verstärkungstransistor AMP im unteren Substrat 2200A ausgebildet werden und können der Rücksetztransistor RST und/oder der Wähltransistor SEL im oberen Substrat 2200B ausgebildet werden.
  • Ferner können gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung drei oder mehr gestapelte Substrate an Stelle eines einzigen zweiten Substrats 200 verwendet werden. Dann kann ein gewünschter der mehreren in der Pixelschaltung 210 enthaltenen Transistoren in jedem der gestapelten Substrate bereitgestellt werden. In diesem Fall ist der Typ des im gestapelten Substrat bereitgestellten Transistors nicht beschränkt.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann durch die Verwendung mehrerer gestapelter Substrate an Stelle eines einzigen zweiten Substrats 200 die von der Pixelschaltung 210 belegte Fläche verkleinert werden. Überdies kann durch Verkleinern der Fläche der Pixelschaltung 210 und Miniaturisieren jedes der Transistoren die Fläche der die Bilderzeugungsvorrichtung 1 bildenden Chips verkleinert werden. In einem solchen Fall kann die Fläche nur eines gewünschten Transistors vom Verstärkungstransistor AMP, vom Rücksetztransistor RST und vom Wähltransistor SEL, welche die Pixelschaltung 210 bilden, vergrößert werden. Beispielsweise kann das Rauschen durch Vergrößern der Fläche des Verstärkungstransistors AMP verringert werden.
  • Ein modifiziertes Beispiel 1-8, bei dem zwei gestapelte Substrate an Stelle eines einzigen zweiten Substrats 200 verwendet werden, wird mit Bezug auf die 38 bis 43 beschrieben. Die 38 bis 40 sind Schnittansichten in Dickenrichtung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Bilderzeugungsvorrichtung 1B gemäß dem modifizierten Beispiel 1-8 der Ausführungsform zeigen. Die 41 bis 43 sind horizontale Schnittansichten, die ein Layoutbeispiel mehrerer Pixeleinheiten PU gemäß dem modifizierten Beispiel 1-8 der Ausführungsform zeigen. Es sei bemerkt, dass die in den 38 bis 40 dargestellten Schnittansichten lediglich schematisch sind und eine tatsächliche Struktur nicht streng und korrekt darstellen sollen. In den in den 38 bis 40 dargestellten Schnittansichten sind die Positionen der Transistoren und Störstellen-Diffusionsschichten in horizontaler Richtung absichtlich von einer Position sec1 zu einer Position sec3 geändert, um die Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1B in der Darstellung leicht erklären zu können.
  • Insbesondere sind bei einer Pixeleinheit PU der in 38 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung 1B ein Querschnitt an der Position sec1 entlang einer Linie A1-A1' aus 41 genommen, ein Querschnitt an der Position sec2 entlang einer Linie B1-B1' aus 42 genommen und ein Querschnitt an der Position sec3 entlang einer Linie C1-C1' aus 43 genommen. Ähnlich sind bei der in 39 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung 1B ein Querschnitt an der Position sec1 entlang einer Linie A2-A2' aus 41 genommen, ein Querschnitt an der Position sec2 entlang einer Linie B2-B2' aus 42 genommen und ein Querschnitt an der Position sec3 entlang einer Linie C2-C2' aus 43 genommen. Bei der in 40 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung 1B sind ein Querschnitt an der Position sec1 entlang einer Linie A3-A3' aus 41 genommen, ein Querschnitt an der Position sec2 entlang einer Linie B3-B3' aus 42 genommen und ein Querschnitt an der Position sec3 entlang einer Linie C3-C3' aus 43 genommen.
  • Wie in den 39 und 43 dargestellt ist, teilt sich die Bilderzeugungsvorrichtung 1B eine gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1020, die über mehrere der Pixel 541 angeordnet ist, und eine Verdrahtung L2, die auf der gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1020 bereitgestellt ist. In der Bilderzeugungsvorrichtung 1B gibt es beispielsweise ein Gebiet, in dem die jeweiligen schwebenden Diffusionen FD1 bis FD4 von vier Pixeln 541 in einer Draufsicht über eine Elementtrennungsschicht 16 aneinander angrenzen. Die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1020 ist in diesem Gebiet bereitgestellt. Die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1020 ist über vier schwebende Diffusionen FD1 bis FD4 angeordnet und elektrisch mit jeder der vier schwebenden Diffusionen FD1 bis FD4 verbunden. Die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1020 besteht beispielsweise aus einem mit einem n-Störstoff oder einem p-Störstoff dotierten Polysiliciumfilm.
  • Eine Verdrahtung L2 (d. h. ein schwebender Diffusionskontakt) ist auf einem Mittelabschnitt der gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1020 bereitgestellt. Wie in den 39 und 41 bis 43 dargestellt ist, erstreckt sich die auf dem Mittelabschnitt der gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1020 bereitgestellte Verdrahtung L2 von einem ersten Substratabschnitt 10 zum oberen Substrat 2200B des zweiten Substratabschnitts 20 durch das untere Substrat 2200A des zweiten Substratabschnitts 20 und ist über die Verdrahtung oder dergleichen, die auf dem oberen Substrat 2200B bereitgestellt ist, mit einer Gate-Elektrode AG des Verstärkungstransistors AMP verbunden.
  • Ferner teilt sich, wie in den 38 und 43 dargestellt ist, die Bilderzeugungsvorrichtung 1B eine gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1100, die über mehrere der Pixel 541 angeordnet ist, und eine Verdrahtung L10, die auf der gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1100 bereitgestellt ist. In der Bilderzeugungsvorrichtung 1B gibt es beispielsweise ein Gebiet, in dem jeweilige Wannenschichten WE von vier Pixeln 541 in einer Draufsicht über die Elementtrennungsschicht 16 aneinander angrenzen. Die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1100 ist in diesem Gebiet bereitgestellt. Die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1100 ist über die jeweiligen Wannenschichten WE von vier Pixeln 541 angeordnet und elektrisch mit den jeweiligen Wannenschichten WE von vier Pixeln 541 verbunden. Beispielsweise ist die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1100 zwischen einer gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1020 und einer anderen gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1020 angeordnet, die in Y-Achsenrichtung angeordnet sind. In der Y-Achsenrichtung sind die gemeinsamen Kontaktstellenelektroden 1020 und 1100 abwechselnd angeordnet. Die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1100 besteht beispielsweise aus einem mit einem n-Störstoff oder einem p-Störstoff dotierten Polysiliciumfilm.
  • Eine Verdrahtung L10 (d. h. ein Wannenkontakt) ist auf einem Mittelabschnitt der gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1100 bereitgestellt. Wie in den 38, 40 und 41 bis 43 dargestellt ist, erstreckt sich die auf dem Mittelabschnitt der gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1100 bereitgestellte Verdrahtung L10 vom ersten Substratabschnitt 10 zum oberen Substrat 2200B des zweiten Substratabschnitts 20 durch das untere Substrat 2200A des zweiten Substratabschnitts 20 vom ersten Substratabschnitt 10 und ist mit der Referenzpotentialleitung verbunden, die das Referenzpotential (beispielsweise Massepotential: 0 V) über die im oberen Substrat 2200B bereitgestellte Verdrahtung oder dergleichen zuführt.
  • Die auf dem Mittelabschnitt der gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1100 bereitgestellte Verdrahtung L10 ist elektrisch mit einer oberen Fläche der gemeinsamen Kontaktstellenelektrode 1100, einer Innenfläche eines im unteren Substrat 2200A bereitgestellten Durchgangslochs und einer Innenfläche eines im oberen Substrat 2200B bereitgestellten Durchgangslochs verbunden. Dementsprechend sind die Wannenschicht WE des Halbleitersubstrats 11 des ersten Substratabschnitts 10, die Wannenschicht des unteren Substrats 2200A und die Wannenschicht des oberen Substrats 2200B des zweiten Substratabschnitts 20 auf das Referenzpotenzial gelegt (beispielsweise Massepotential: 0 V).
  • Die Bilderzeugungsvorrichtung 1B gemäß der modifizierten Beispiel weist die gleichen Wirkungen auf wie die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Ferner weist die Bilderzeugungsvorrichtung 1B die auf der Vorderseite 11a des Halbleitersubstrats 11, wodurch der erste Substratabschnitt 10 gebildet ist, bereitgestellten gemeinsamen Kontaktstellenelektroden 1020 und 1100 auf, welche über mehrere (beispielsweise vier) aneinander angrenzende Pixel 541 angeordnet sind. Die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1020 ist mit den schwebenden Diffusionen FD von vier Pixeln 541 elektrisch verbunden. Die gemeinsame Kontaktstellenelektrode 1100 ist mit den Wannenschichten WE von vier Pixeln 541 elektrisch verbunden. Dementsprechend kann die mit den schwebenden Diffusionen FD verbundene Verdrahtung L2 für jeweils vier Pixel 541 gemeinsam ausgebildet werden. Für jeweils vier Pixel 541 kann die mit den Wannenschichten WE verbundene Verdrahtung LC gemeinsam ausgebildet werden. Weil die Anzahl der Verdrahtungen L2 und L10 verringert werden kann, können dementsprechend die Größe des Pixels 541 und die Größe der Bilderzeugungsvorrichtung 1B verringert werden.
  • <3. Zweite Ausführungsform>
  • Eine Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf die 44 bis 57 beschrieben. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist ein Element zum Schutz vor einer plasmainduzierten (prozessinduzierten) Beschädigung (PID) auf, um eine während der Herstellung durch eine Plasmaverarbeitung hervorgerufene Beschädigung (PID) zu verhindern. Es sei bemerkt, dass nachstehend gleiche Inhalte wie jene der ersten Ausführungsform nicht beschrieben werden, sondern nur davon verschiedene Inhalte beschrieben werden.
  • Die PID wird erzeugt, wenn die Verdrahtung der mit der Gate-Elektrode des Transistors verbundenen Durchgangselektrode während der Plasmaverarbeitung als Antenne wirkt. Insbesondere wird die PID erzeugt, wenn elektrische Ladungen im Plasma in einer Antenne gesammelt werden und als Strom in einen Gate-Isolationsfilm fließen. Weil die PID an einer Grenzfläche zwischen dem Gate-Isolationsfilm und dem Halbleitersubstrat oder im Gate-Isolationsfilm ein Fehler- oder Ladungsträgereinfangniveau erzeugt, wird die Schwellenspannung des Transistors geändert.
  • Daher ist gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das PID-Schutzelement für jeden in der Bilderzeugungsvorrichtung 1A enthaltenen Transistor (Übertragungstransistor TR, Wähltransistor SEL oder dergleichen) bereitgestellt. Dementsprechend können die elektrischen Ladungen im Plasma über das PID-Schutzelement statt über den Gate-Isolierfilm in das Substrat fließen, und es kann eine Variation der Schwellenspannung des Transistors verhindert werden.
  • [3.1. Funktionskonfigurationsbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A]
  • Hier wird ein Schaltungskonfigurationsbeispiel der mit dem PID-Schutzelement versehenen Bilderzeugungsvorrichtung 1A mit Bezug auf 44 beschrieben. 44 ist ein Diagramm eines Schaltungskonfigurationsbeispiels der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Beispielsweise zeigt 44 eine Schaltungskonfiguration in einem Fall, in dem die Schutzelemente TF1 bis TF4 und TS1 bis TS3 in den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D und der in 4 dargestellten Pixelschaltung 210 bereitgestellt sind, und die PID-Schutzelemente können ähnlich in einer anderen in 36 dargestellten Schaltung bereitgestellt werden. Es sei bemerkt, dass in einem Fall, in dem es nicht erforderlich ist, die PID-Schutzelemente TF1 bis TF4 und TS1 bis TS3 voneinander zu unterscheiden, Identifikationszahlen am Ende der Bezugszahlen fortgelassen werden, beispielsweise bei den PID-Schutzelementen TF und TS.
  • Wie in 44 dargestellt ist, sind die Gate-Elektroden der Übertragungstransistoren TR1 bis TR4 jeweils durch Ansteuerelemente DR1 bis DR4 mit der Zeilenansteuereinheit 520 verbunden.
  • Das PID-Schutzelement TF weist einen PN-Übergang auf, und es handelt sich dabei beispielsweise um ein Thyristor-Schutzelement oder ein Bipolar-Schutzelement. Ein Ende des PID-Schutzelements TF ist mit der Gate-Elektrode des Übertragungstransistors TR verbunden, und das andere Ende ist an Masse gelegt. Das PID-Schutzelement TF schützt den Übertragungstransistor TR vor der während der Plasmaverarbeitung erzeugten Plasmabeschädigung (PID).
  • Ein Ende des PID-Schutzelements TS1 ist mit der Gate-Elektrode des Rücksetztransistors RST verbunden, und das andere Ende ist an Masse gelegt. Das PID-Schutzelement TS1 schützt den Rücksetztransistor RST vor PID. Ein Ende des PID-Schutzelements TS2 ist mit der Gate-Elektrode des FD-Übertragungstransistors FDG verbunden, und das andere Ende ist an Masse gelegt. Das PID-Schutzelement TS2 schützt den FD-Übertragungstransistor FDG vor PID. Ein Ende des PID-Schutzelements TS3 ist mit der Gate-Elektrode des Wähltransistors SEL verbunden, und das andere Ende ist an Masse gelegt. Das PID-Schutzelement TS3 schützt den Wähltransistor SEL vor PID. Die PID-Schutzelemente TS1 bis TS3 weisen einen PN-Übergang auf und sind beispielsweise Thyristor-Schutzelemente oder Bipolar-Schutzelemente.
  • Es sei bemerkt, dass eine schwebende Diffusion (nicht dargestellt), die von der Photodiode PD erfasste Daten vorübergehend hält, mit der Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP verbunden ist. Die schwebende Diffusion weist eine PN-Diode auf, und ihre Funktion besteht darin, den Verstärkungstransistor AMP vor PID zu schützen. Wie vorstehend beschrieben, kann, falls die schwebende Diffusion mit der PN-Diode mit dem Verstärkungstransistor AMP verbunden ist, darauf verzichtet werden, das den Verstärkungstransistor AMP schützende PID-Schutzelement zusätzlich aufzunehmen, und es kann eine Vergrößerung der Chipfläche der Bilderzeugungsvorrichtung 1A verhindert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, schützen die PID-Schutzelemente TS1 bis TS3 die Pixeltransistoren (gemäß der Ausführungsform sind von den Pixeltransistoren der Rücksetztransistor RST, der FD-Übertragungstransistor FDG und der Wähltransistor SEL aufgenommen, aber nicht der Verstärkungstransistor AMP).
  • [3.2. Schematisches Strukturbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A]
  • Ein schematisches Strukturbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A wird mit Bezug auf die 45 bis 47 beschrieben. 45 ist eine schematische Längsschnittansicht der Bilderzeugungsvorrichtung 1A. 46 ist eine ein schematisches Strukturbeispiel eines ersten Substrats 100A zeigende Ansicht. 47 ist eine ein schematisches Strukturbeispiel eines zweiten Substrats 200A zeigende Ansicht. Es sei bemerkt, dass 45 schematisch eine Querschnittskonfiguration entlang einer in den 46 und 47 dargestellten Linie A-A' zeigt. Ferner ist in den 45 bis 47 auf die Darstellung eines Teils der Konfigurationen in der Art der Verbindungslöcher H1 und H2 (siehe 2) verzichtet, um die Beschreibung zu vereinfachen.
  • Wie in 45 dargestellt ist, weist die Bilderzeugungsvorrichtung 1A ein erstes Substrat 100A, ein zweites Substrat 200A und ein drittes Substrat 300A auf. Das erste Substrat 100A bis zum dritten Substrat 300A sind gestapelt und ausgebildet. Ferner sind das erste Substrat 100A und das zweite Substrat 200A Halbleitersubstrate mit einer Vorrichtungsschicht und einer Verdrahtungsschicht beispielsweise aus Silicium (Si). Das dritte Substrat 300A ist ein Halbleitersubstrat, auf dem eine Logikschaltung ausgebildet ist. Ferner ist zwischen dem zweiten Substrat 200A und dem dritten Substrat 300A eine mehrschichtige Verdrahtungsschicht (nicht dargestellt) ausgebildet. Das zweite Substrat 200A und das dritte Substrat 300A sind beispielsweise durch einen durch eine Kupfer-KupferVerbindung (CCC) oder dergleichen gebildeten Verbindungsabschnitt miteinander verbunden. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1A ist beispielsweise eine von der Rückseite bestrahlte Bilderzeugungsvorrichtung, bei der einfallendes Licht von der Unterseite von 45 eintritt.
  • Es sei bemerkt, dass nachstehend die Stapelungsrichtung des ersten Substrats 100A, des zweiten Substrats 200A und des dritten Substrats 300A auch als Z-Achsenrichtung bezeichnet wird. Ferner wird eine Richtung, in der das dritte Substrat 300A in Z-Achsenrichtung angeordnet ist, als positive Richtung der Z-Achse definiert. Ferner werden zwei zueinander orthogonale Richtungen auf einer zur Z-Achsenrichtung senkrechten Ebene (horizontalen Ebene) auch als X-Achsenrichtung bzw. Y-Achsenrichtung bezeichnet.
  • Ferner werden in der folgenden Beschreibung, falls die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D nicht voneinander unterschieden werden, diese auch einfach als Pixel 5410 bezeichnet.
  • Wie in den 45 und 46 dargestellt ist, ist das erste Substrat 100A mit einem effektiven Pixelgebiet 151 und einem Blindpixelgebiet 152 versehen.
  • Im effektiven Pixelgebiet 151 sind beispielsweise effektive Pixel von den mehreren Pixeln 5410 in einer Matrix bereitgestellt. Das effektive Pixelgebiet 151 entspricht einem Gebiet, in dem ein Objektbild durch ein optisches System (nicht dargestellt) in der Art einer Linse in der Pixelfeldeinheit 540 der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gebildet wird. Das heißt, dass von der Bilderzeugungsvorrichtung 1A als Bilderfassungsergebnis ein Bildsignal auf der Grundlage eines aus einem effektiven Pixel, das im effektiven Pixelgebiet 151 in der Pixelfeldeinheit 540 der Bilderzeugungsvorrichtung 1A enthalten ist, beruhenden Bildsignals ausgegeben wird.
  • Das Blindpixelgebiet 152 ist beispielsweise um das effektive Pixelgebiet 151 herum bereitgestellt und durch Metall oder dergleichen vor Licht abgeschirmt. Im Blindpixelgebiet 152 sind ein optisch schwarzes Pixel (OPB-Pixel) und ein Blindpixel von den mehreren Pixeln 5410 bereitgestellt. Beim OPB-Pixel ist der Übertragungstransistor TR von mehreren der Pixel 5410 mit der Pixelschaltung 210 verbunden, und es wird zum Messen des Pegels eines als Referenz beispielsweise für die Korrektur eines Schwarzwerts dienenden Pixelsignals verwendet. Beim Blindpixel ist der Übertragungstransistor TR von mehreren der Pixel 5410 nicht mit der Pixelschaltung 210 verbunden und beispielsweise zwischen dem OPB-Pixel und dem effektiven Pixel bereitgestellt. Dementsprechend kann beispielsweise das Lecken einfallenden Lichts in das OPB-Pixel verringert werden.
  • Im Blindpixelgebiet 152 auf der Lichteinfallsfläche des ersten Substrats 100A ist ein Lichtabschirmungsfilm 117C zur Abschirmung aus einer negativen Z-Achsenrichtung einfallenden Lichts ausgebildet.
  • Wie in den 45 und 47 dargestellt ist, sind im zweiten Substrat 200A ein effektives Pixeltransistorgebiet 251, ein OPB-Pixeltransistorgebiet 252 und ein Schutzelementgebiet 253 bereitgestellt.
  • Das effektive Pixeltransistorgebiet 251 ist mit einer effektiven Pixelschaltung versehen, die auf der Grundlage einer von einem effektiven Pixel in einer Pixelschaltung 220 ausgegebenen elektrischen Ladung ein Pixelsignal ausgibt. Das OPB-Pixeltransistorgebiet 252 ist mit einer OPB-Pixelschaltung versehen, die auf der Grundlage einer von einem OPB-Pixel in einer Pixelschaltung 220 ausgegebenen elektrischen Ladung ein Pixelsignal ausgibt. Ferner ist das Schutzelementgebiet 253 mit den PID-Schutzelementen TF und TS versehen.
  • Es sei bemerkt, dass das effektive Pixeltransistorgebiet 251 an einem oberen Abschnitt des effektiven Pixelgebiets 151 in Z-Achsenrichtung angeordnet ist. Ferner sind das OPB-Pixeltransistorgebiet 252 und das Schutzelementgebiet 253 an einem oberen Abschnitt des Blindpixelgebiets 152 in Z-Achsenrichtung angeordnet. Mit anderen Worten überlappt das effektive Pixelgebiet 151 bei Betrachtung aus der positiven Z-Achsenrichtung das effektive Pixeltransistorgebiet 251 und überlappt das Blindpixelgebiet 152 das OPB-Pixeltransistorgebiet 252 und das Schutzelementgebiet 253.
  • [3.3. Spezifisches Konfigurationsbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A]
  • Als nächstes wird ein spezifisches Konfigurationsbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die 48 und 49 beschrieben. 48 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Querschnittskonfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1A. 49 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Ebenenkonfiguration des ersten Substrats 100A und des zweiten Substrats 200A.
  • Die 48 und 49 zeigen für ein einfaches Verständnis schematisch eine Positionsbeziehung der Komponenten, und einige Komponenten wie das dritte Substrat 300A, die Lichtempfangslinse, die Farbfilterschicht und die Verdrahtungsschicht sind nicht dargestellt. Ferner wird in 49 auf die Darstellung des Isolationsfilms verzichtet. Wie vorstehend beschrieben, können die Querschnittskonfiguration und die Ebenenkonfiguration, die in den 48 und 49 dargestellt sind, vom tatsächlichen Querschnitt und von der Ebene der Bilderzeugungsvorrichtung 1A abweichen. Es sei bemerkt, dass in den 48 und 49 die Verbindungsbeziehung zwischen den Komponenten durch eine durchgezogene Linie angegeben ist. Ferner zeigt die obere Ansicht von 49 schematisch eine Draufsicht des zweiten Substrats 200A und zeigt die untere Ansicht von 49 schematisch eine Draufsicht des ersten Substrats 100A.
  • Das erste Substrat 100A weist beispielsweise eine Halbleiterschicht auf. In der Halbleiterschicht des ersten Substrats 100A sind mehrere effektive Pixel 5411 im effektiven Pixelgebiet 151 ausgebildet. Ferner sind mehrere OPB-Pixel 5412 und mehrere Blindpixel 5413 im Blindpixelgebiet 152 ausgebildet. Weil die Konfigurationen von jedem der effektiven Pixel 5411, jedem der OPB-Pixel 5412 und jedem der Blindpixel 5413 abgesehen vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Verdrahtung gleich sind, wird die Konfiguration des Pixels 5410 beschrieben, ohne zwischen ihnen zu unterscheiden.
  • Die Photodiode PD des Pixels 5410 weist beispielsweise eine PN-Übergangs-Photodiode mit einem N-Halbleitergebiet 115A des ersten Substrats 100A und einem P-Halbleitergebiet 114A, das so ausgebildet ist, dass es das N-Halbleitergebiet 115A bedeckt, auf. Es sei bemerkt, dass jede Photodiode PD durch einen Pixeltrennungsabschnitt (nicht dargestellt) elektrisch getrennt ist. Eine mit einer Verdrahtung der oberen Schicht (nicht dargestellt) verbundene Durchkontaktierung C11 ist im P-Halbleitergebiet 114A des effektiven Pixels 5411 und des OPB-Pixels 5412 bereitgestellt. Das P-Halbleitergebiet 114A der Photodiode PD ist über die Durchkontaktierung C11 mit einem ersten P-Halbleitergebiet 2110F des PID-Schutzelements TF verbunden.
  • Das erste Substrat 100A weist den eine Gate-Elektrode TGA und ein N-Source-Gebiet als schwebende Diffusion FD aufweisenden Übertragungstransistor TR auf. Der Übertragungstransistor TR ist beispielsweise als Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)-Feldeffekttransistor (MOSFET) ausgelegt. Eine mit einer Verdrahtung der oberen Schicht (nicht dargestellt) verbundene Durchkontaktierung C14 ist in der Gate-Elektrode TGA des Übertragungstransistors TR bereitgestellt. Die Gate-Elektrode TGA ist über eine Durchkontaktierung C14 mit einem zweiten N-Halbleitergebiet 2140F des PID-Schutzelements TF verbunden.
  • Im Blindpixelgebiet 152 auf der Lichteinfallsfläche des ersten Substrats 100A (im Gebiet, in dem das OPB-Pixel 5412 und das Blindpixel 5413 ausgebildet sind) ist ein Lichtabschirmungsfilm 117C zur Abschirmung aus einer negativen Z-Achsenrichtung einfallenden Lichts ausgebildet.
  • Das zweite Substrat 200A weist beispielsweise eine Halbleiterschicht und eine Verdrahtungsschicht (nicht dargestellt) auf. In der Halbleiterschicht des zweiten Substrats 200A ist eine dem effektiven Pixel 5411 entsprechende effektive Pixelschaltung im effektiven Pixeltransistorgebiet 251 bereitgestellt. Im OPB-Pixeltransistorgebiet 252 ist eine dem OPB-Pixel 5412 entsprechende OPB-Pixelschaltung bereitgestellt. Die PID-Schutzelemente TF und TS sind im Schutzelementgebiet 253 bereitgestellt.
  • Die 48 und 49 zeigen die Wähltransistoren SEL der effektiven Pixelschaltung und der OPB-Pixelschaltung, und sie zeigen weder den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST noch den FD-Übertragungstransistor FDG.
  • Es sei bemerkt, dass, weil die Konfigurationen der Wähltransistoren SEL der effektiven Pixelschaltung und der OPD-Pixelschaltung gleich sind, die Konfiguration des Wähltransistors SEL beschrieben wird, ohne zwischen der effektiven Pixelschaltung und der OPB-Pixelschaltung zu unterscheiden. Ferner ist zur Unterscheidung zwischen den Komponenten der PID-Schutzelemente TF und TS voneinander ein Identifikationssymbol F an das Ende des Symbols der Komponente des PID-Schutzelements TF angefügt und ist ein Identifikationssymbol S an das Ende des Symbols der Komponente des PID-Schutzelements TS angefügt. Falls es nicht erforderlich ist, zwischen den Komponenten der PID-Schutzelemente TF und TS zu unterscheiden, wird auf die Identifikationssymbole am Ende der Symbole der Komponenten der PID-Schutzelemente TF und TS verzichtet.
  • Der Wähltransistor SEL weist ein N-Source-Gebiet 233 und ein N-Drain-Gebiet 232 auf, die in einem P-Halbleitergebiet 231 des zweiten Substrats 200A bereitgestellt sind. Die Gate-Elektrode 234 des Wähltransistors SEL ist auf dem zweiten Substrat 200A zwischen dem Source-Gebiet 233 und dem Drain-Gebiet 232 angeordnet. Ein mit einer Verdrahtung der oberen Schicht (nicht dargestellt) verbundener Kontakt C12 ist im P-Halbleitergebiet 231 bereitgestellt. Das P-Halbleitergebiet 231 ist über den Kontakt C12 mit einem P-Halbleitergebiet 2110S des PID-Schutzelements TS verbunden. Ein mit einer Verdrahtung der oberen Schicht (nicht dargestellt) verbundener Kontakt C13 ist in der Gate-Elektrode 234 bereitgestellt. Die Gate-Elektrode 234 ist über den Kontakt C13 mit einem zweiten N-Halbleitergebiet 2140S des PID-Schutzelements TS verbunden.
  • Die im Schutzelementgebiet 253 des zweiten Substrats 200A bereitgestellten PID-Schutzelemente TF und TS weisen beispielsweise in dieser Reihenfolge in positiver X-Achsenrichtung ein erstes P-Halbleitergebiet 2110, ein erstes N-Halbleitergebiet 2120, ein zweites P-Halbleitergebiet 2130 und ein zweites N-Halbleitergebiet 2140 auf. Wie vorstehend beschrieben, weisen die PID-Schutzelemente TF und TS in horizontaler Richtung (X-Achsenrichtung in den 48 und 49) des zweiten Substrats 200A eine PN-PN-Übergangsstruktur auf.
  • Es sei bemerkt, dass die PID-Schutzelemente TF und TS an Stelle der PN-PN-Übergangsstruktur eine NP-NP-Übergangsstruktur aufweisen können. Ferner können das erste P-Halbleitergebiet 2110, das erste N-Halbleitergebiet 2120, das zweite P-Halbleitergebiet 2130 und das zweite N-Halbleitergebiet 2140 Seite an Seite (in horizontaler Richtung) auf der horizontalen Ebene des zweiten Substrats 200A angeordnet sein und beispielsweise eine PN-PN-Übergangsstruktur in Y-Achsenrichtung aufweisen.
  • Wenn das erste Substrat 100A bis zum dritten Substrat 300A gestapelt werden, nimmt die Dicke (Länge in Stapelungsrichtung) der Bilderzeugungsvorrichtung 1A zu. Daher besteht ein Bedarf an einer Verringerung der Dicke jedes Substrats. Insbesondere besteht ein Bedarf an einer Verringerung der Dicke eines Substrats in der Art des auf das Substrat zu stapelnden Substrats. Daher werden gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das erste P-Halbleitergebiet 2110, das erste N- Halbleitergebiet 2120, das zweite P-Halbleitergebiet 2130 und das zweite N-Halbleitergebiet 2140 der PID-Schutzelemente TF und TS Seite an Seite auf der horizontalen Ebene des zweiten Substrats 200A angeordnet. Dementsprechend können die Dicken der PID-Schutzelemente TF und TS und auch die Dicke des zweiten Substrats 200A verringert werden.
  • [3.4. Beispiel eines Prozesses zur Herstellung der Bilderzeugungsvorrichtung 1A]
  • Als nächstes wird ein Beispiel eines Prozesses zur Herstellung der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die 50 bis 55 beschrieben. Die 50 bis 55 sind Flussdiagramme zur Beschreibung eines Beispiels einer Prozedur eines Prozesses zur Herstellung der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Es sei bemerkt, dass die 50 bis 55 einen Teil eines Querschnitts der Bilderzeugungsvorrichtung 1A zeigen.
  • Wie in 50 dargestellt ist, sind die Photodiode PD, die das N-Halbleitergebiet 115A und das P-Halbleitergebiet 114A aufweist, die Gate-Elektrode TGA des Übertragungstransistors TR und das Source-Gebiet als schwebende Diffusion FD im ersten Substrat 100A ausgebildet. Die Gate-Elektrode TGA und die schwebende Diffusion FD sind mit einem Isolationsfilm 140 bedeckt.
  • Als nächstes werden, wie in 51 dargestellt ist, das erste Substrat 100A und das zweite Substrat 200A, wobei es sich um ein P-Siliciumsubstrat oder dergleichen handelt, aneinander gebondet. Zu dieser Zeit wird ein Druck von 0,1 MPa bis zu einigen MPa angewendet, und es wird eine Wärmebehandlung bei etwa 350 °C bis 600 °C ausgeführt. Dadurch werden das erste Substrat 100A und das zweite Substrat 200A über den Isolationsfilm 140 aneinander gebondet. Es sei bemerkt, dass, bevor das erste Substrat 100A und das zweite Substrat 200A aneinander gebondet werden, die Bondfläche des ersten Substrats 100A und die Bondfläche des zweiten Substrats 200A jeweils einer O2-Plasmabehandlung unterzogen werden können.
  • Anschließend wird, wie in 52 dargestellt ist, das zweite Substrat 200A durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) auf eine Dicke von 0, einigen µm bis zu einigen µm abgeschliffen und wird eine Elementtrennung am zweiten Substrat 200A ausgeführt, während das Gebiet 2100 belassen wird, in dem die Pixelschaltung in der Art des Wähltransistors SEL und die PID-Schutzelemente TF und TS ausgebildet sind. Insbesondere wird ein Resistmuster durch Photolithographie in einem Gebiet gebildet, in dem die Pixelschaltung und die PID-Schutzelemente TF und TS gebildet werden, und das andere Gebiet wird durch Trockenätzen geätzt. Nachdem das Resistmuster verascht wurde, wird ein Isolationsfilm 240 in der Art eines Siliciumoxidfilms durch ein CVD-Verfahren gebildet und ein durch Ätzen entfernter Teil mit dem zweiten Substrat 200A wiederaufgefüllt. Ein überschüssiger Isolationsfilm 240 wird durch CMP entfernt, um die vordere Fläche des zweiten Substrats 200A freizulegen.
  • Wie in 53 dargestellt ist, werden der Wähltransistor SEL und die PID-Schutzelemente TF und TS im zweiten Substrat 200A gebildet. Insbesondere wird ein Gate-Oxidfilm auf der vorderen Fläche des zweiten Substrats 200A durch ein thermisches Oxidationsverfahren gebildet. Ein Polysiliciumfilm oder dergleichen wird durch das CVD-Verfahren gebildet, ein Resistmuster wird durch Photolithographie gebildet, der Polysiliciumfilm wird geätzt, und das Resistmuster wird verascht, um die Gate-Elektrode 234 zu bilden. Phosphor oder Arsen wird auf entgegengesetzten Seiten der Gate-Elektrode 234 durch Ionenimplantation in das zweite Substrat 200A implantiert, und es wird eine Wärmebehandlung durch ein Schnelles-thermisches-Tempern(RTA)-Verfahren ausgeführt, um das Source-Gebiet 233 und das Drain-Gebiet 232 zu bilden. Ferner wird ähnlich Phosphor oder Arsen durch Ionenimplantation in das Gebiet 2100 des zweiten Substrats 200A implantiert, in dem die PID-Schutzelemente TF und TS gebildet werden, und es wird eine Wärmebehandlung durch das Schnelles-thermisches-Tempern(RTA)-Verfahren ausgeführt, so dass das erste P-Halbleitergebiet 2110 und das zweite P-Halbleitergebiet 2130 sowie das erste N-Halbleitergebiet 2120 und das zweite N-Halbleitergebiet 2140 gebildet werden. Dadurch werden die PID-Schutzelemente TF und TS gebildet. Es sei bemerkt, dass das Source-Gebiet 233, das Drain-Gebiet 232 und die PID-Schutzelemente TF und TS durch gleichzeitige Bearbeitung gebildet werden.
  • Wie in 54 dargestellt ist, werden Durchgangslöcher T21 bis T26 gebildet. Insbesondere wird der den Wähltransistor SEL bedeckende Isolationsfilm 240 ferner durch das CVD-Verfahren gebildet und wird die vordere Fläche des Isolationsfilms 240 durch CMP planarisiert. Ein Resistmuster wird durch Photolithographie auf der vorderen Fläche des Isolationsfilms 240 gebildet, und die Durchgangslöcher T21 bis T26, welche das N-Halbleitergebiet 115A, die Gate-Elektrode TGA, das P-Halbleitergebiet 231, die Gate-Elektrode 234, das erste P-Halbleitergebiet 2110 und das zweite N-Halbleitergebiet 2140 erreichen, werden durch Trockenätzen gebildet.
  • Als nächstes werden, wie in 55 dargestellt, nachdem die Durchgangslöcher T21 bis T26 gebildet wurden, diese durch das CVD-Verfahren mit einem W-Film oder dergleichen gefüllt und wird der überschüssige W-Film durch CMP entfernt, um Kontakte C11 bis C16 zu bilden. Danach werden Verdrahtungen M1 bis M5 gebildet, wird das dritte Substrat 300A, in dem die Logikschaltung ausgebildet ist, gebondet, und es wird dann der Prozess zur Herstellung der Bilderzeugungsvorrichtung 1A beendet.
  • [3.5. Vergleichsbeispiel]
  • Eine Konfiguration des Vergleichsbeispiels wird mit Bezug auf die 56 und 57 mit der Konfiguration gemäß der zweiten Ausführungsform verglichen. 56 ist eine Ansicht, die eine Bilderzeugungsvorrichtung 1a gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt. Die in 56 dargestellte Bilderzeugungsvorrichtung 1a unterscheidet sich von der Konfiguration gemäß der zweiten Ausführungsform in der Hinsicht, dass ein effektives Pixelgebiet 101a, ein Blindpixelgebiet 102a und eine Pixelschaltung 210a in einem Substrat 100a ausgebildet sind. 57 ist eine Ansicht, die eine Bilderzeugungsvorrichtung 1b gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt. Die in 57 dargestellte Bilderzeugungsvorrichtung 1b gleicht der Konfiguration gemäß der zweiten Ausführungsform in der Hinsicht, dass ein effektives Pixelgebiet 101b, ein Blindpixelgebiet 102b und eine Pixelschaltung 210b in verschiedenen Substraten ausgebildet sind, die Anordnung der PID-Schutzelemente TF und TS ist jedoch verschieden. Es sei bemerkt, dass in den 56 und 57 auf die Darstellung des Substrats, in dem eine Logikschaltung ausgebildet ist, verzichtet wird.
  • Wie in 56 dargestellt ist, ist in einem Fall, in dem das effektive Pixelgebiet 101a, das Blindpixelgebiet 102a (nachstehend als Pixelgebiet bezeichnet) und die Pixelschaltung 210a in einem einzigen Substrat 100a ausgebildet sind, beispielsweise das Blindpixelgebiet 102a um das effektive Pixelgebiet 101a herum angeordnet und ferner die Pixelschaltung 210a um das Blindpixelgebiet 102a herum angeordnet. Falls die PID-Schutzelemente TF und TS ferner im Substrat 100a bereitgestellt sind, wird beispielsweise ein Schutzelementgebiet 253a1 zur Bildung des den Übertragungstransistor TR schützenden PID-Schutzelements TF in der Nähe des Pixelgebiets des Substrats 100a angeordnet. Ferner wird ein Schutzelementgebiet 253a2 zur Bildung des jeden Transistor der Pixelschaltung 210a schützenden PID-Schutzelements TS in der Nähe der Pixelschaltung 210a angeordnet. Wie vorstehend beschrieben, werden, falls die PID-Schutzelemente TF und TS gebildet werden, diese in Hinblick auf das Verlegen der Verdrahtung und dergleichen im Allgemeinen in der Nähe eines zu schützenden Transistors angeordnet.
  • Wenn das Pixel 5410, die Pixelschaltung 210a und die PID-Schutzelemente TF und TS in einem einzigen Substrat 100a gebildet werden, verkleinert sich jedoch die Chipfläche der Bilderzeugungsvorrichtung 1a.
  • Daher ist es beispielsweise vorstellbar, die Chipfläche der Bilderzeugungsvorrichtung 1b durch Stapeln eines das Pixel 5410 bildenden ersten Substrats 100b und eines die Pixelschaltung 210b bildenden zweiten Substrats 200b wie bei der in 57 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung 1b zu verkleinern.
  • Hier werden die PID-Schutzelemente TF und TS, wenn sie, wie vorstehend beschrieben, gebildet werden, in Hinblick auf das Verlegen der Verdrahtung und dergleichen im Allgemeinen in der Nähe eines zu schützenden Transistors angeordnet. Wenn das erste Substrat 100b, das einfach das Pixel 5410 bildet, und das zweite Substrat 200b, das die Pixelschaltung 210b bildet, getrennt werden, werden daher, wie in 57 dargestellt, das den Übertragungstransistor TR schützende PID-Schutzelement TF in einem Schutzelementgebiet 253b1 des ersten Substrats 100b angeordnet und das jeden Transistor der Pixelschaltung 210b schützende PID-Schutzelement TS in einem Schutzelementgebiet 253b2 des zweiten Substrats 200b angeordnet.
  • In diesem Fall wird das Schutzelementgebiet 253b1 des ersten Substrats 100b um das Blindpixelgebiet 102b herum angeordnet. Daher wird das Schutzelementgebiet 253b2 des zweiten Substrats 200b um die Pixelschaltung 210b herum angeordnet und werden die Chipflächen um die Flächen der Schutzelementgebiete 253b1 und 253b2 vergrößert. Wie vorstehend beschrieben, ist es nicht möglich, eine Vergrößerung der Chipfläche nur durch Stapeln der Substrate zu verhindern.
  • Bei der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden das erste Substrat 100A, in dem das Pixel 5410 ausgebildet ist, und das zweite Substrat 200A, in dem die Pixelschaltung 210 ausgebildet ist, gestapelt. Dabei werden unter Konzentration auf den Punkt, dass die dem Blindpixel 5423 entsprechende Pixelschaltung 210 nicht im zweiten Substrat 200A gebildet wird, die PID-Schutzelemente TF und TS in einem Gebiet (leeren Gebiet) des zweiten Substrats 200A gebildet, in dem die Pixelschaltung 210 nicht ausgebildet ist. Auf diese Weise werden im zweiten Substrat 200A nicht nur das jeden Transistor der Pixelschaltung 210 schützende PID-Schutzelement TS, sondern auch das den Übertragungstransistor TR schützende PID-Schutzelement TF im leeren Gebiet des zweiten Substrats 200A gebildet. Mit anderen Worten können durch Bilden des PID-Schutzelements TF im zweiten Substrat 200A anders als beim ersten Substrat 100A, in dem der zu schützende Übertragungstransistor TR ausgebildet ist, die Fläche des ersten Substrats 100A verkleinert werden und eine Vergrößerung der Chipfläche der Bilderzeugungsvorrichtung 1A verhindert werden.
  • <4. Modifiziertes Beispiel>
  • [4.1. Modifiziertes Beispiel 2-1]
  • Ein modifiziertes Beispiel der PID-Schutzelemente TF und TS der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf 58 beschrieben. 58 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung des modifizierten Beispiels der PID-Schutzelemente TF und TS.
  • Die PID-Schutzelemente TF und TS aus dem modifizierten Beispiel weisen zwei erste N-Halbleitergebiete 2120a und 2120b auf. Zwei erste N-Halbleitergebiete 2120a und 2120b sind durch die Verdrahtung miteinander verbunden. An diesem Punkt unterscheiden sich die Konfigurationen der PID-Schutzelemente TF und TS des modifizierten Beispiels von jenen der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen PID-Schutzelemente TF und TS.
  • Wie vorstehend beschrieben, können selbst dann, wenn das erste N-Halbleitergebiet 2120 in zwei Teile unterteilt und durch die Verdrahtung verbunden wird, die gleichen Wirkungen wie die bei der zweiten Ausführungsform beschriebenen erhalten werden. Überdies können die PID-Schutzelemente TF und TS durch Unterteilen des Halbleitergebiets im leeren Raum des zweiten Substrats 200A angeordnet werden, kann der Freiheitsgrad des Elementlayouts vergrößert werden und kann eine Vergrößerung der Chipfläche verhindert werden.
  • Es sei bemerkt, dass hier ein Fall beschrieben wurde, bei dem das erste N-Halbleitergebiet 2120 in zwei Teile unterteilt ist, dass die vorliegende Offenbarung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise können das erste P-Halbleitergebiet 2110 und das zweite P-Halbleitergebiet 2130 und das zweite N-Halbleitergebiet 2140 in zwei Teile unterteilt werden. Ferner ist die Anzahl der Unterteilungen nicht auf zwei beschränkt und kann drei oder größer sein.
  • [4.2. Modifiziertes Beispiel 2-2]
  • Ein modifiziertes Beispiel der PID-Schutzelemente TF und TS der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf 59 beschrieben. 59 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung des modifizierten Beispiels der PID-Schutzelemente TF und TS.
  • Die PID-Schutzelemente TF und TS aus dem modifizierten Beispiel weisen eine Dreifachwannenstruktur des PNP-Übergangs auf. Beim in 59 dargestellten Beispiel ist das erste N-Halbleitergebiet 2120 im zweiten P-Halbleitergebiet 2130 bereitgestellt und ist das erste P-Halbleitergebiet 2110 im ersten N-Halbleitergebiet 2120 bereitgestellt. An diesem Punkt unterscheiden sich die Konfigurationen der PID-Schutzelemente TF und TS des modifizierten Beispiels von jenen der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen PID-Schutzelemente TF und TS. Wie vorstehend beschrieben, können selbst dann, wenn die PID-Schutzelemente TF und TS eine Dreifachwannenstruktur des PNP-Übergangs aufweisen, die gleichen Wirkungen wie die bei der zweiten Ausführungsform beschriebenen erhalten werden.
  • Es sei bemerkt, dass hier ein Fall beschrieben wurde, bei dem die PID-Schutzelemente TF und TS eine Dreifachwannenstruktur des PNP-Übergangs aufweisen, dass die vorliegende Offenbarung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise können die PID-Schutzelemente TF und TS eine Dreifachwannenstruktur des NPN-Übergangs aufweisen.
  • [4.3. Modifiziertes Beispiel 2-3]
  • Ein modifiziertes Beispiel der PID-Schutzelemente TF und TS der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf die 60 bis 65 beschrieben. Die 60 bis 65 sind schematische Ansichten zur Beschreibung des modifizierten Beispiels der PID-Schutzelemente TF und TS.
  • Die PID-Schutzelemente TF und TS aus dem modifizierten Beispiel weisen eine Doppelwannenstruktur des PNP-Übergangs auf. Beim in 60 dargestellten Beispiel ist das zweite N-Halbleitergebiet 2140 auf einer oberen Schicht des zweiten P-Halbleitergebiets 2130 bereitgestellt. Beim in 61 dargestellten Beispiel ist das erste P-Halbleitergebiet 2110 auf einer oberen Schicht des ersten N-Halbleitergebiets 2120 bereitgestellt. Beim in 62 dargestellten Beispiel ist das zweite N-Halbleitergebiet 2140 auf einer oberen Schicht des zweiten P-Halbleitergebiets 2130 bereitgestellt und ist das erste P-Halbleitergebiet 2110 auf einer oberen Schicht des ersten N-Halbleitergebiets 2120 bereitgestellt.
  • Alternativ können, wie in den 63 bis 65 dargestellt ist, das erste P-Halbleitergebiet 2110 und/oder das zweite N-Halbleitergebiet 2140 auf einer unteren Schicht des ersten N-Halbleitergebiets 2120 und/oder des zweiten P-Halbleitergebiets 2130 bereitgestellt sein.
  • Wie vorstehend beschrieben, unterscheiden sich die Konfigurationen der PID-Schutzelemente TF und TS des modifizierten Beispiels von den in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen der PID-Schutzelemente TF und TS in der Hinsicht, dass die Doppelwannenstruktur bereitgestellt ist, bei der eine Wanne des zweiten Leitfähigkeitstyps (N-Typs oder P-Typs) auf einer oberen oder einer unteren Schicht einer Wanne des ersten Leitfähigkeitstyps (P-Typs oder N-Typs) ausgebildet ist. Wie vorstehend beschrieben, können selbst dann, wenn die PID-Schutzelemente TF und TS die Doppelwannenstruktur aufweisen, die gleichen Wirkungen wie die in der zweiten Ausführungsform beschriebenen erhalten werden.
  • [4.4. Modifiziertes Beispiel 2-4]
  • Ein modifiziertes Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf 66 beschrieben. 66 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung des modifizierten Beispiels der Bilderzeugungsvorrichtung 1A. 66 ist eine schematische Längsschnittansicht der Bilderzeugungsvorrichtung 1A und entspricht der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen 48.
  • Beim modifizierten Beispiel sind die PID-Schutzelemente TF und TS im ersten Substrat 100A und im zweiten Substrat 200A der Bilderzeugungsvorrichtung 1A bereitgestellt. In diesem Punkt unterscheidet sich die Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1A von der Konfiguration der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Bilderzeugungsvorrichtung 1A. In 66 ist das den Übertragungstransistor TR schützende PID-Schutzelement TF im ersten Substrat 100A ausgebildet und ist das jeden Transistor der Pixelschaltung 210 schützende PID-Schutzelement TS im zweiten Substrat 200A ausgebildet. Hier weist das PID-Schutzelement TF beispielsweise eine Dreifachwannenstruktur des NPN-Übergangs auf.
  • Es wird beispielsweise angenommen, dass die Fläche des zweiten Substrats 200A größer wird als die Fläche des ersten Substrats 100A, wenn die Anzahl der im zweiten Substrat 200A gebildeten Elemente (beispielsweise die Anzahl der Transistoren der Pixelschaltung 210) groß ist und die PID-Schutzelemente TF und TS im zweiten Substrat 200A gebildet werden. In diesem Fall werden die PID-Schutzelemente TF und TS im ersten Substrat 100A bzw. im zweiten Substrat 200A angeordnet, so dass die Fläche des ersten Substrats 100A im Wesentlichen gleich der Fläche des zweiten Substrats 200A ist. Dementsprechend kann eine Vergrößerung der Chipfläche der Bilderzeugungsvorrichtung 1A verhindert werden.
  • Es sei bemerkt, dass in 66 das den Übertragungstransistor TR schützende PID-Schutzelement TF im ersten Substrat 100A ausgebildet ist und das jeden Transistor der Pixelschaltung 210 schützende PID-Schutzelement TS im zweiten Substrat 200A ausgebildet ist, dass die vorliegende Offenbarung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die PID-Schutzelemente TF und TS können so angeordnet werden, dass die Differenz zwischen der Fläche des ersten Substrats 100A und der Fläche des zweiten Substrats 200A entsprechend der Anzahl der in der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gebildeten Transistoren (der Anzahl der Elemente) oder der für die Elementbildung nötigen Fläche des Substrats abnimmt. Beispielsweise kann ein Teil des jeden Transistor der Pixelschaltung 210 schützenden PID-Schutzelements TS im ersten Substrat 100A gebildet werden und ein Teil des den Übertragungstransistor TR schützenden PID-Schutzelements TF im zweiten Substrat 200A gebildet werden.
  • [4.5. Modifiziertes Beispiel 2-5]
  • Ein modifiziertes Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf 67 beschrieben. 67 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung des modifizierten Beispiels der Bilderzeugungsvorrichtung 1A. 67 ist eine schematische Längsschnittansicht der Bilderzeugungsvorrichtung 1A und entspricht der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen 48.
  • Beim modifizierten Beispiel sind die PID-Schutzelemente TF und TS im ersten Substrat 100A der Bilderzeugungsvorrichtung 1A bereitgestellt. In diesem Punkt unterscheidet sich die Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 1A von der Konfiguration der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Bilderzeugungsvorrichtung 1A. In 67 sind sowohl das den Übertragungstransistor TR schützende PID-Schutzelement TF als auch das jeden Transistor der Pixelschaltung 210 schützende PID-Schutzelement TS im ersten Substrat 100A ausgebildet. Hier ist beispielsweise das erste N-Halbleitergebiet 2120 im ersten P-Halbleitergebiet 2110 der PID-Schutzelemente TF und TS ausgebildet und ist das zweite P-Halbleitergebiet 2130 im ersten N-Halbleitergebiet 2120 ausgebildet. Das zweite N-Halbleitergebiet 2140 ist im zweiten P-Halbleitergebiet 2130 ausgebildet. Ferner teilen sich die PID-Schutzelemente TF und TS das erste P-Halbleitergebiet 2110.
  • Es wird beispielsweise angenommen, dass die Fläche des zweiten Substrats 200A größer wird als die Fläche des ersten Substrats 100A, wenn die Anzahl der im zweiten Substrat 200A gebildeten Elemente (beispielsweise die Anzahl der Transistoren der Pixelschaltung 210) groß ist und die PID-Schutzelemente TF und TS im zweiten Substrat 200A gebildet werden. In diesem Fall werden die PID-Schutzelemente TF und TS im ersten Substrat 100A angeordnet, so dass die Fläche des ersten Substrats 100A im Wesentlichen gleich der Fläche des zweiten Substrats 200A ist. Auf diese Weise werden die PID-Schutzelemente TF und TS so angeordnet, dass die Differenz zwischen der Fläche des ersten Substrats 100A und der Fläche des zweiten Substrats 200A entsprechend der Anzahl der in der Bilderzeugungsvorrichtung 1A gebildeten Transistoren (der Anzahl der Elemente) oder der für die Elementbildung nötigen Fläche des Substrats abnimmt. Dementsprechend kann eine Vergrößerung der Chipfläche der Bilderzeugungsvorrichtung 1A verhindert werden.
  • Es sei bemerkt, dass beispielsweise in einem Fall, in dem mehrere der Halbleitersubstrate an Stelle des zweiten Substrats 200 (siehe modifiziertes Beispiel 1-8) gestapelt werden, die PID-Schutzelemente TF und TS gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform und den modifizierten Beispielen 2-1 bis 2-5 über mehreren der Halbleitersubstrate des zweiten Substrats 200 bereitgestellt werden können.
  • <5. Angewendetes Beispiel>
  • Die Technologie gemäß der zweiten Ausführungsform und den modifizierten Beispielen kann auf verschiedene Produkte angewendet werden. Beispielsweise kann die Technologie auf einen Halbleiterspeicher in der Art eines dynamischen Direktzugriffsspeichers (DRAM) oder eines statischen Direktzugriffsspeichers (SRAM) oder eine Halbleitervorrichtung in der Art eines System-on-Chip (SoC) angewendet werden.
  • 68 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Anwendung auf einen Halbleiterspeicher (DRAM). Beim Beispiel aus 68 wird ein SoC in der Art einer Speichersteuereinrichtung im ersten Substrat 100A angeordnet und wird der DRAM in der Art eines Speicherfelds im zweiten Substrat 200A angeordnet. In diesem Fall werden, wenn das PID-Schutzelement, das den im SoC oder DRAM gebildeten Transistor vor PID schützt, bereitgestellt wird, wie in 68 dargestellt, die PID-Schutzelemente TF und TS in den Schutzelementgebieten 253 des ersten Substrats 100A bzw. des zweiten Substrats 200A angeordnet. Dabei kann durch Anordnen der PID-Schutzelemente TF und TS im ersten Substrat 100A und im zweiten Substrat 200A, so dass die Flächen des ersten Substrats 100A und des zweiten Substrats 200A im Wesentlichen gleich sind, eine Erhöhung der Chipfläche des Halbleiterspeichers verhindert werden.
  • Ferner ist, wie in 69 dargestellt, auch eine Anwendung auf das SoC möglich. [0231] 69 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Anwendung auf das SoC. In 69 ist das erste Substrat 100A ein NMOS verwendendes SoC und ist das zweite Substrat 200A ein PMOS verwendendes SoC. Wie vorstehend beschrieben, werden in einem Fall, in dem mehrere SoCs gestapelt werden, wenn das PID-Schutzelement bereitgestellt wird, das die im ersten Substrat 100A und im zweiten Substrat 200A gebildeten Transistoren vor PID schützt, wie in 69 dargestellt, die Schutzelementgebiete 253, welche die PID-Schutzelemente TF und TS bilden, im ersten Substrat 100A bzw. im zweiten Substrat 200A angeordnet. Dabei kann durch Anordnen der PID-Schutzelemente TF und TS im ersten Substrat 100A und im zweiten Substrat 200A, so dass die Flächen des ersten Substrats 100A und des zweiten Substrats 200A im Wesentlichen gleich sind, eine Erhöhung der Chipfläche des Halbleiterspeichers verhindert werden.
  • Es sei bemerkt, dass hier ein Fall beschrieben wurde, in dem das Schutzelementgebiet 253 auf jedem vom ersten Substrat 100A und vom zweiten Substrat 200A bereitgestellt ist, dass die vorliegende Offenbarung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Das Schutzelementgebiet 253 kann in wenigstens einem vom ersten Substrat 100A und vom zweiten Substrat 200A bereitgestellt werden. Ferner beträgt hier die Anzahl der zu stapelnden Substrate zwei, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der zu stapelnden Substrate kann drei oder größer sein. In diesem Fall wird das die Gate-Elektrode aufweisende Halbleiterelement (beispielsweise der Transistor) in mindestens einem der mehreren Substrate gebildet und wird das das Halbleiterelement schützende PID-Schutzelement in wenigstens einem der mehreren Substrate gebildet.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Technologie gemäß der zweiten Ausführungsform und den modifizierten Beispielen nicht nur auf die Bilderzeugungsvorrichtung, sondern auch auf die Halbleitervorrichtung in der Art des Halbleiterspeichers angewendet werden.
  • <6. Anwendungsbeispiel>
  • [6.1. Beispiel der Anwendung auf das Bilderzeugungssystem]
  • 70 zeigt ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bilderzeugungssystems 7, das eine Bilderzeugungsvorrichtung 1 (1A) gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon aufweist.
  • Das Bilderzeugungssystem 7 ist beispielsweise eine als Bilderzeugungsvorrichtung ausgelegte elektronische Vorrichtung in der Art einer Digitalkamera oder einer Videokamera oder eine tragbare Endgerätevorrichtung in der Art eines Smartphones oder eines Tablets. Das Bilderzeugungssystem 7 weist beispielsweise die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon, eine DSP-Schaltung 243, einen Frame-Speicher 244, eine Anzeigeeinheit 245, eine Speichereinheit 246, eine Bedienungseinheit 247 und eine Stromversorgungseinheit 248 auf. Beim Bilderzeugungssystem 7 sind die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon, die DSP-Schaltung 243, der Frame-Speicher 244, die Anzeigeeinheit 245, die Speichereinheit 246, die Bedienungseinheit 247 und die Stromversorgungseinheit 248 über eine Busleitung 249 miteinander verbunden.
  • Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 (1A) gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon gibt einfallendem Licht entsprechende Bilddaten aus. Die DSP-Schaltung 243 ist eine Signalverarbeitungsschaltung, die ein von der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon ausgegebenes Signal (Bilddaten) verarbeitet. Der Frame-Speicher 244 hält die von der DSP-Schaltung 243 verarbeiteten Bilddaten vorübergehend in Frame-Einheiten. Die Anzeigeeinheit 245 weist beispielsweise eine Bildschirm-Anzeigevorrichtung in der Art eines Flüssigkristallbildschirms oder eines organischen Elektrolumineszenz(EL)-Bildschirms auf und zeigt ein Bewegtbild oder ein Standbild, das von der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon erfasst wurde, an. Die Speichereinheit 246 speichert Bilddaten eines Bewegtbilds oder eines Standbilds, das von der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon erfasst wurde, in einem Speichermedium in der Art eines Halbleiterspeichers oder einer Festplatte. Die Bedienungseinheit 247 gibt Bedienungsbefehle für verschiedene Funktionen des Bilderzeugungssystems 7 entsprechend einer Betätigung durch einen Benutzer aus. Die Stromversorgungseinheit 248 versorgt verschiedene als Betriebsstromquelle der Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon, der DSP-Schaltung 243, des Frame-Speichers 244, der Anzeigeeinheit 245, der Speichereinheit 246 und der Bedienungseinheit 247 dienende Stromquellen geeignet mit Strom.
  • Als nächstes wird eine Bilderzeugungsprozedur im Bilderzeugungssystem 7 beschrieben.
  • 71 zeigt ein Beispiel eines Flussdiagramms eines Bilderzeugungsvorgangs im Bilderzeugungssystem 7. Der Benutzer gibt eine Anweisung zum Einleiten der Bilderzeugung durch Betätigen der Bedienungseinheit 247 (Schritt S101). Dann sendet die Bedienungseinheit 247 einen Bilderzeugungsbefehl zur Bilderzeugungsvorrichtung 1 (Schritt S102). Wenn der Bilderzeugungsbefehl empfangen wird, führt die Bilderzeugungsvorrichtung 1 (insbesondere eine Systemsteuerschaltung 36) eine Bilderzeugung durch ein vorgegebenes Bilderzeugungsverfahren aus (Schritt S103).
  • Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gibt durch Bilderzeugung erhaltene Bilddaten an die DSP-Schaltung 243 aus. Hier sind die Bilddaten Daten für alle Pixel des auf der Grundlage der vorübergehend in der schwebenden Diffusion FD gehaltenen elektrischen Ladung erzeugten Pixelsignals. Die DSP-Schaltung 243 führt eine vorgegebene Signalverarbeitung (beispielsweise Rauschverringerungsverarbeitung oder dergleichen) auf der Grundlage der von der Bilderzeugungsvorrichtung 1 eingegebenen Bilddaten aus (Schritt S104). Die DSP-Schaltung 243 veranlasst den Frame-Speicher 244, die der vorgegebenen Signalverarbeitung unterzogenen Bilddaten zu halten, und der Frame-Speicher 244 veranlasst die Speichereinheit 246, die Bilddaten zu speichern (Schritt S105). Auf diese Weise wird die Bilderzeugung im Bilderzeugungssystem 7 ausgeführt.
  • Beim Anwendungsbeispiel wird die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon auf das Bilderzeugungssystem 7 angewendet. Dementsprechend kann ein kleines oder hochauflösendes Bilderzeugungssystem 7 bereitgestellt werden, weil die Bilderzeugungsvorrichtung 1 verkleinert oder mit einer hohen Auflösung versehen werden kann.
  • [6.2. Beispiel der Anwendung auf ein Produktsystem]
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann auf verschiedene Produkte angewendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine an einem Typ eines beweglichen Körpers in der Art eines Kraftfahrzeugs, eines Elektrofahrzeugs, eines Hybridelektrofahrzeugs, eines Motorrads, eines Fahrrads, einer persönlichen Mobilitätsvorrichtung, eines Flugzeugs, einer Drohne, eines Schiffs und eines Roboters montierte Vorrichtung verwirklicht werden.
  • [6.2.1. System zum Steuern eines beweglichen Körpers]
  • 72 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuersystems zeigt, wobei es sich um ein Beispiel eines Systems zum Steuern eines beweglichen Körpers handelt, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • Ein Fahrzeugsteuersystem 12000 weist mehrere durch ein Kommunikationsnetz 12001 verbundene elektronische Steuereinheiten auf. Beim in 72 dargestellten Beispiel weist das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystem-Steuereinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuereinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen, eine Einheit 12040 zur Erfassung fahrzeuginterner Informationen und eine integrierte Steuereinheit 12050 auf. Ferner sind als Funktionskonfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Sprach-/Bildausgabeeinheit 12052 und eine fahrzeuginterne Netzschnittstelle I/F (Schnittstelle) 12053 dargestellt.
  • Die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 steuert den Betrieb von Vorrichtungen in Bezug auf ein Antriebssystem eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise wirkt die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 als Steuervorrichtung für eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft eines Fahrzeugs, wobei die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung ein Verbrennungsmotor oder ein Antriebsmotor ist, einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus zur Übertragung der Antriebskraft auf Räder, einen Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs und eine Bremsvorrichtung zur Erzeugung einer Kraft zum Bremsen des Fahrzeugs.
  • Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 steuert Arbeitsvorgänge verschiedener an der Fahrzeugkarosserie montierter Vorrichtungen gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise wirkt die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 als Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Eintrittssystem, ein Smart-Key-System, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Lampen in der Art eines Frontscheinwerfers, einer Rückleuchte, einer Bremsleuchte, eines Blinkers oder eines Nebelscheinwerfers. In diesem Fall können von einer einen Schlüssel ersetzenden tragbaren Vorrichtung ausgesendete Funkwellen oder Signale von verschiedenen Schaltern in die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 empfängt eine Eingabe dieser Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Leuchte und ähnliche Dinge des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen erfasst Informationen außerhalb des Fahrzeugs, an dem das Fahrzeugsteuersystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist eine Bilderzeugungseinheit 12031 mit der Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen verbunden. Die Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen veranlasst die Bilderzeugungseinheit 12031, ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs zu erfassen, und empfängt das erfasste Bild. Die Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen kann eine Objekterkennungsverarbeitung oder Abstandserkennungsverarbeitung für eine Person, ein Fahrzeug, ein Hindernis, ein Verkehrszeichen, ein Zeichen auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen auf der Grundlage des empfangenen Bilds ausführen.
  • Die Bilderzeugungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein der empfangenen Lichtmenge entsprechendes elektrisches Signal ausgibt. Die Bilderzeugungseinheit 12031 kann das elektrische Signal als Bild oder als Abstandsmessinformationen ausgeben. Ferner kann das von der Bilderzeugungseinheit 12031 empfangene Licht sichtbares Licht oder unsichtbares Licht in der Art von Infrarotstrahlen sein.
  • Die Einheit 12040 zur Erfassung fahrzeuginterner Informationen erfasst fahrzeuginterne Informationen. Beispielsweise ist eine Fahrerzustands-Erkennungseinheit 12041, die einen Zustand eines Fahrers erkennt, mit der Einheit 12040 zur Erfassung fahrzeuginterner Informationen verbunden. Die Fahrerzustands-Erkennungseinheit 12041 weist beispielsweise eine Kamera auf, die den Fahrer aufnimmt, und die Einheit 12040 zur Erfassung fahrzeuginterner Informationen kann den Müdigkeitsgrad oder Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder auf der Grundlage der von der Fahrerzustands-Erfassungseinheit 12041 eingegebenen Informationen feststellen, ob der Fahrer schläfrig ist.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerzielwert der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung auf der Grundlage der Informationen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs, der von der Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen oder der Einheit 12040 zur Erfassung fahrzeuginterner Informationen erfassten Informationen berechnen und einen Steuerbefehl an die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zur Implementation von Funktionen eines hochentwickelten Fahrerassistenzsystems (ADAS) ausführen, einschließlich einer Kollisionsvermeidung oder Aufprallabmilderung des Fahrzeugs, eines verfolgenden Fahrens auf der Grundlage des Abstands von Fahrzeug zu Fahrzeug, eines Fahrens mit beibehaltener Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Fahrzeugkollisionswarnung und einer Fahrzeug-Fahrspurabweichungswarnung.
  • Ferner führt der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung für den Zweck des automatischen Fahrens oder dergleichen, wobei das Fahrzeug autonom fährt, ohne von der Betätigung des Fahrers abzuhängen, durch Steuern der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Grundlage von Informationen um das Fahrzeug aus, wobei die Informationen durch die Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen oder die Einheit 12040 zur Erfassung fahrzeuginterner Informationen erfasst werden.
  • Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl auf der Grundlage der Informationen außerhalb des Fahrzeugs, die von der Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen erfasst werden, an die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Verhindern eines Blendens in der Art eines Schaltens von Fernlicht zu Abblendlicht durch Steuern des Frontscheinwerfers entsprechend der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines sich nähernden Fahrzeugs, die durch die Einheit 12030 zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen erfasst wird, ausführen.
  • Die Sprach-/Bildausgabeeinheit 12052 sendet ein Ausgangssignal von Sprache und/oder Bildern zu einer Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, einem Insassen des Fahrzeugs oder dem Außenbereich des Fahrzeugs sichtbar oder hörbar Informationen zu übermitteln. Beim Beispiel aus 72 sind ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und eine Instrumententafel 12063 als Ausgabevorrichtung dargestellt. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise eine Anzeige im Armaturenbrett und/oder eine Head-up-Anzeige aufweisen.
  • 73 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Installationsposition der Bilderzeugungseinheit 12031 zeigt.
  • In 73 weist ein Fahrzeug 12100 Bilderzeugungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als Bilderzeugungseinheit 12031 auf.
  • Die Bilderzeugungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen in der Art der Fahrzeugfront, eines Seitenspiegels, einer hinteren Stoßstange, einer Hecktür und eines oberen Abschnitts einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs 12100 bereitgestellt. Die an der Fahrzeugfront bereitgestellte Bilderzeugungseinheit 12101 und die am oberen Abschnitt der Windschutzscheibe im Fahrzeuginneren bereitgestellte Bilderzeugungseinheiten 12105 erfassen hauptsächlich Bilder vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bilderzeugungseinheiten 12102 und 12103 erfassen hauptsächlich Bilder der Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder an der Hecktür bereitgestellte Bilderzeugungseinheit 12104 erfasst hauptsächlich Bilder hinter dem Fahrzeug 12100. Die Bilder vor dem Fahrzeug, die von den Bilderzeugungseinheiten 12101 und 12105 erfasst werden, werden hauptsächlich zur Erkennung eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Ampel, eines Verkehrszeichens, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
  • Es sei bemerkt, dass 73 ein Beispiel von Bilderzeugungsbereichen der Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 zeigt. Ein Bilderzeugungsbereich 12111 gibt einen Bilderzeugungsbereich der an der Fahrzeugfront bereitgestellten Bilderzeugungseinheit 12101 an, Bilderzeugungsbereiche 12112 und 12113 geben Bilderzeugungsbereiche der an den jeweiligen Seitenspiegeln bereitgestellten Bilderzeugungseinheiten 12102 bzw. 12103 an, und ein Bilderzeugungsbereich 12114 gibt einen Bilderzeugungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder an der Hecktür bereitgestellten Bilderzeugungseinheit 12104 an. Beispielsweise wird durch Überlagern von den Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 erfasster Bilddaten eine Draufsicht des Fahrzeugs 12100 erhalten.
  • Wenigstens eine der Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erfassen von Abstandsinformationen aufweisen. Beispielsweise kann wenigstens eine der Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die mehrere Bilderzeugungselemente aufweist, und sie kann ein Bilderzeugungselement mit Pixeln zur Phasendifferenzerkennung sein.
  • Beispielsweise extrahiert der Mikrocomputer 12051 als vorausfahrendes Fahrzeug ein dreidimensionales Objekt, das mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (beispielsweise 0 km/h oder mehr) im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt, insbesondere das nächstgelegene dreidimensionale Objekt auf der Fahrstraße des Fahrzeugs 12100, durch Erhalten des Abstands zu jedem dreidimensionalen Objekt in den Bilderzeugungsbereichen 12111 bis 12114 und der zeitlichen Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Grundlage der von den Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen. Überdies kann der Mikrocomputer 12051 einen sicherzustellenden Abstand zwischen Fahrzeugen vorab in Bezug auf das vorausfahrende Fahrzeug festlegen und eine automatische Bremssteuerung (eine Verfolgungs-Stopp-Steuerung ist auch enthalten), eine automatische Beschleunigungssteuerung (eine Verfolgungs-Start-Steuerung ist auch enthalten) und dergleichen ausführen. Wie vorstehend beschrieben, kann eine kooperative Steuerung für den Zweck des automatischen Fahrens oder dergleichen ausgeführt werden, wobei das Fahrzeug autonom fährt, ohne von der Betätigung durch den Fahrer abzuhängen.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 auf der Grundlage der von den Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen dreidimensionale Objektdaten in Bezug auf dreidimensionale Objekte in ein Zweiradfahrzeug, ein gewöhnliches Fahrzeug, ein großes Fahrzeug, einen Fußgänger und andere dreidimensionale Objekte in der Art von Strommasten klassifizieren, die dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und sie zur automatischen Vermeidung von Hindernissen verwenden. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die vom Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkannt werden können, und Hindernisse, die schwer visuell zu erkennen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem der Hindernisse angibt, und er kann eine Fahrtassistenz zur Kollisionsvermeidung durch Ausgeben eines Alarms über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 an den Fahrer ausführen oder eine erzwungene Verzögerungs- oder Vermeidungslenkung durch die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 ausführen, wenn das Kollisionsrisiko größer oder gleich einem Einstellwert ist und die Möglichkeit einer Kollision besteht.
  • Wenigstens eine der Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotstrahlen erfassende Infrarotkamera sein. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Fußgänger erkennen, indem er feststellt, ob der Fußgänger in den von den Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 erfassten Bildern vorhanden ist. Diese Fußgängererkennung wird beispielsweise durch eine Prozedur, bei der Merkmalspunkte in den durch die Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 als Infrarotkamera aufgenommenen Bildern extrahiert werden, und eine Prozedur zur Ausführung einer Mustervergleichsverarbeitung an einer Reihe von Merkmalspunkten, die den Umriss eines Objekts angeben, ausgeführt, um festzustellen, ob das Objekt ein Fußgänger ist. Wenn der Mikrocomputer 12051 feststellt, dass in den durch die Bilderzeugungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern ein Fußgänger vorhanden ist, und den Fußgänger erkennt, veranlasst die Sprach-/Bildausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062, eine quadratische Konturlinie zur Hervorhebung dem erkannten Fußgänger zu überlagern und anzuzeigen. Ferner kann die Sprach-/Bildausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 veranlassen, ein den Fußgänger angebendes Bildzeichen oder dergleichen an einer gewünschten Position anzuzeigen.
  • Ein Beispiel des Systems zum Steuern eines beweglichen Körpers, worauf die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, wurde vorstehend beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den vorstehend beschriebenen Konfigurationen auf die Bilderzeugungseinheit 12031 angewendet werden. Insbesondere kann die Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen davon auf die Bilderzeugungseinheit 12031 angewendet werden. Weil ein mit geringem Rauschen aufgenommenes hochauflösendes Bild durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bilderzeugungseinheit 12031 erhalten werden kann, kann eine Steuerung hoher Genauigkeit unter Verwendung des aufgenommenen Bilds im System zum Steuern eines beweglichen Körpers ausgeführt werden.
  • [6.2.2. Endoskopisches Operationssystem]
  • 74 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Operationssystems zeigt, worauf die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • 74 zeigt einen Zustand, in dem ein Operateur (Arzt) 11131 eine Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 unter Verwendung eines endoskopischen Operationssystems 11000 ausführt. Wie in 74 dargestellt ist, weist das endoskopische Operationssystem 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Werkzeuge 11110 in der Art einer Pneumoperitoneumröhre 11111 und eines Energiebehandlungswerkzeugs 11112, eine Tragarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 trägt, und einen Wagen 11200, an dem verschiedene Vorrichtungen für eine endoskopische Operation angebracht sind, auf.
  • Das Endoskop 11100 weist einen Linsentubus 11101, von dem ein Gebiet mit einer vorgegebenen Länge von einem distalen Ende in einen Körperhohlraum eines Patienten 11132 eingeführt wird, und einen mit dem proximalen Ende des Linsentubus 11101 verbundenen Kamerakopf 11102 auf. Beim dargestellten Beispiel ist das als so genannte starre Sichtvorrichtung mit einem starren Linsentubus 11101 ausgelegte Endoskop 11100 dargestellt, es kann jedoch auch als so genannte flexible Sichtvorrichtung mit einem flexiblen Linsentubus ausgelegt sein.
  • Ein Öffnungsabschnitt, in den eine Objektivlinse eingepasst ist, ist am distalen Ende des Linsentubus 11101 bereitgestellt. Eine Lichtquellenvorrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden, und von der Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugtes Licht wird durch einen Lichtleiter, der sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, zum distalen Ende des Linsentubus geleitet und über die Objektivlinse zu einem Beobachtungsziel im Körperhohlraum des Patienten 11132 emittiert. Es sei bemerkt, dass das Endoskop 11100 ein vorwärts betrachtendes Endoskop, ein schräg betrachtendes Endoskop oder ein seitlich betrachtendes Endoskop sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bilderzeugungselement sind innerhalb des Kamerakopfs 11102 bereitgestellt, und vom Beobachtungsziel reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) wird durch das optische System auf dem Bilderzeugungselement gesammelt. Das Beobachtungslicht wird durch das Bilderzeugungselement photoelektrisch gewandelt, und ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, d. h. ein dem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal, wird erzeugt. Das Bildsignal wird als RAW-Daten zu einer Kamerasteuereinheit (CCU) 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 weist eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) und dergleichen auf und steuert den Betrieb des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202 integral. Überdies empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt beispielsweise verschiedene Bildverarbeitungen zur Anzeige eines Bilds auf der Grundlage des Bildsignals in der Art einer Entwicklungsverarbeitung (Demosaikverarbeitung) am Bildsignal aus.
  • Die Anzeigevorrichtung 11202 zeigt ein Bild auf der Grundlage des der Bildverarbeitung durch die CCU 11201 unterzogenen Bildsignals von der CCU 11201 gesteuert an.
  • Die Lichtquellenvorrichtung 11203 weist beispielsweise eine Lichtquelle in der Art einer Leuchtdiode (LED) auf und führt dem Endoskop 11100 Beleuchtungslicht zur Abbildung einer Operationsstelle oder dergleichen zu.
  • Eine Eingabevorrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das endoskopische Operationssystem 11000. Der Benutzer kann über die Eingabevorrichtung 11204 verschiedene Informationen und Anweisungen in das endoskopische Operationssystem 11000 eingeben. Beispielsweise gibt der Benutzer eine Anweisung oder dergleichen zur Änderung von Abbildungsbedingungen (Typ, Vergrößerung, Brennweite und dergleichen des Beleuchtungslichts) unter Verwendung des Endoskops 11100 ein.
  • Eine Behandlungswerkzeug-Steuervorrichtung 11205 steuert die Versorgung des Energiebehandlungswerkzeugs 11112 für eine Kauterisierung und einen Einschnitt in Gewebe, das Versiegeln eines Blutgefäßes oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneumvorrichtung 11206 führt durch die Pneumoperitoneumröhre 11111 ein Gas in den Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum des Patienten 11132 zum Gewährleisten des Gesichtsfeld des Endoskops 11100 und eines Arbeitsraums für den Operateur zu erweitern. Eine Aufzeichnungsvorrichtung 11207 ist in der Lage, verschiedene Informationen in Bezug auf die Operation aufzuzeichnen. Ein Drucker 11208 ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Informationen in Bezug auf die Operation in verschiedenen Formaten in der Art von Text, Bild oder Graphik zu drucken.
  • Es sei bemerkt, dass die Lichtquellenvorrichtung 11203, die dem Endoskop 11100 bei der Abbildung der Operationsstelle Beleuchtungslicht zuführt, beispielsweise eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine eine Kombination davon aufweisende Weißlichtquelle aufweisen kann. Falls die Weißlichtquelle durch eine Kombination von RGB-Laserlichtquellen gebildet ist, kann, weil die Intensität und der Zeitpunkt der Ausgabe jeder Farbe (Wellenlänge) mit hoher Genauigkeit gesteuert werden können, ein Weißabgleich für das aufgenommene Bild in der Lichtquellenvorrichtung 11203 ausgeführt werden. Ferner kann in diesem Fall durch zeitlich getrenntes Bestrahlen des Beobachtungsziels mit Laserlicht von jeder der RGB-Laserlichtquellen und Steuern des Betriebs des Bilderzeugungselements des Kamerakopfs 11102 synchron mit der Bestrahlungszeit ein jeder der RGB-Farben entsprechendes Bild zeitlich getrennt aufgenommen werden. Gemäß dem Verfahren kann ein Farbbild erhalten werden, ohne ein Farbfilter für das Bilderzeugungselement bereitzustellen.
  • Ferner kann der Betrieb der Lichtquellenvorrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Intensität des zu jeder vorgegebenen Zeit auszugebenden Lichts geändert wird. Durch zeitlich getrenntes Steuern des Betriebs des Bilderzeugungselements des Kamerakopfs 11102 synchron mit der Zeit des Änderns der Intensität des Lichts zur Aufnahme von Bildern und Synthetisieren der Bilder kann ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich ohne so genannte blockierte Schatten und überstrahlte Hochtöne erzeugt werden.
  • Ferner kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 so ausgelegt werden, dass sie in der Lage ist, Licht in einem einer Beobachtung unter speziellem Licht entsprechenden vorgegebenen Wellenlängenband zuzuführen. Bei der Beobachtung unter speziellem Licht wird beispielsweise eine so genannte Schmalband-Lichtbeobachtung (Schmalband-Bilderzeugung) ausgeführt, bei der ein vorgegebenes Gewebe in der Art eines Blutgefäßes in einer Schleimhautmembran-Oberflächenschicht bei einer normalen Beobachtung unter Verwendung der Wellenlängenabhängigkeit der Lichtabsorption in lebendem Gewebe mit hohem Kontrast durch Einstrahlen von Licht in einem schmaleren Band als jenem des Bestrahlungslichts (d. h. Weißlicht) abgebildet wird. Alternativ kann bei der Beobachtung unter speziellem Licht eine Fluoreszenzbeobachtung zum Erhalten eines Bilds unter Verwendung der durch Einstrahlen von Anregungslicht erzeugten Fluoreszenz ausgeführt werden. Bei der Fluoreszenzbeobachtung kann das lebende Gewebe mit Anregungslicht bestrahlt werden, um die Fluoreszenz vom lebenden Gewebe zu beobachten (Autofluoreszenzbeobachtung), oder kann lokal ein Reagens in der Art von Indocyaningrün (ICG) in das lebende Gewebe injiziert werden und das lebende Gewebe mit dem einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagens entsprechenden Anregungslicht bestrahlt werden, um ein Fluoreszenzbild zu erhalten. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann so ausgelegt werden, dass sie in der Lage ist, einer solchen Beobachtung unter speziellem Licht entsprechendes schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht zuzuführen.
  • 75 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel von Funktionskonfigurationen des Kamerakopfs 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 74 dargestellt sind.
  • Der Kamerakopf 11102 weist eine Linseneinheit 11401, eine Bilderzeugungseinheit 11402, eine Ansteuereinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405 auf. Die CCU 11201 weist eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413 auf. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind durch ein Übertragungskabel 11400 kommunikationsfähig miteinander verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein an einem Verbindungsabschnitt mit dem Linsentubus 11101 bereitgestelltes optisches System. Vom distalen Ende des Linsentubus 11101 eintretendes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geleitet und tritt in die Linseneinheit 11401 ein. Die Linseneinheit 11401 ist durch Kombinieren mehrerer Linsen unter Einschluss einer Zoomlinse und einer Fokussierungslinse gebildet.
  • Die Bilderzeugungseinheit 11402 weist ein Bilderzeugungselement auf. Die Anzahl der die Bilderzeugungseinheit 11402 bildenden Bilderzeugungselemente kann eins (so genannter Einzelplattentyp) oder mehrere (so genannter Mehrplattentyp) sein. Falls die Bilderzeugungseinheit 11402 als Mehrplattentyp ausgelegt ist, kann das jeder der RGB-Farben entsprechende Bildsignal beispielsweise durch jedes der Bilderzeugungselemente erzeugt werden und kann ein Farbbild durch Kombinieren der Bildsignale erhalten werden. Alternativ kann die Bilderzeugungseinheit 11402 ein Paar von Bilderzeugungselementen zum Erfassen von Bildsignalen für das rechte Auge und das linke Auge entsprechend einer dreidimensionalen (3D-) Anzeige aufweisen. Durch Ausführen der 3D-Anzeige kann ein Operateur 11131 die Tiefe des lebenden Gewebes an der Operationsstelle genauer erfassen. Es sei bemerkt, dass entsprechend den jeweiligen Bilderzeugungselementen mehrere Linseneinheiten 11401 bereitgestellt sein können, falls die Bilderzeugungseinheit 11402 als Mehrplattentyp ausgelegt ist.
  • Ferner ist die Bilderzeugungseinheit 11402 nicht notwendigerweise im Kamerakopf 11102 bereitgestellt. Beispielsweise kann die Bilderzeugungseinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse innerhalb des Linsentubus 11101 bereitgestellt sein.
  • Die Ansteuereinheit 11403 weist einen Aktuator auf und bewegt die Zoomlinse und die Fokussierungslinse der Linseneinheit 11401 von der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 gesteuert um eine vorgegebene Strecke entlang einer optischen Achse. Dementsprechend können die Vergrößerung und der Brennpunkt des von der Bilderzeugungseinheit 11402 aufgenommenen Bilds geeignet eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 weist eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden verschiedener Informationen zur CCU 11201 und zum Empfangen verschiedener Informationen von dieser auf. Die Kommunikationseinheit 11404 sendet das von der Bilderzeugungseinheit 11402 erhaltene Bildsignal als RAW-Daten über das Übertragungskabel 11400 zur CCU 11201.
  • Ferner empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfs 11102 von der CCU 11201 und führt das Steuersignal der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 zu. Das Steuersignal weist beispielsweise Informationen in Bezug auf Bilderzeugungsbedingungen in der Art von Informationen zum Spezifizieren der Bildwiederholungsrate eines aufgenommenen Bilds, Informationen zum Spezifizieren des Belichtungswerts bei der Abbildung und/oder Informationen zum Spezifizieren der Vergrößerung und des Brennpunkts eines aufgenommenen Bilds auf.
  • Es sei bemerkt, dass die Bilderzeugungsbedingungen in der Art der Bildwiederholungsrate, des Belichtungswerts, der Vergrößerung und des Brennpunkts durch den Benutzer geeignet spezifiziert werden können oder durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 auf der Grundlage des erfassten Bildsignals automatisch festgelegt werden können. Im letztgenannten Fall sind im Endoskop 11100 eine so genannte automatische Belichtungsfunktion (AE-Funktion), eine Autofokus(AF)-Funktion und eine automatische Weißabgleichfunktion (AWB-Funktion) installiert.
  • Die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 steuert den Antrieb des Kamerakopfs 11102 auf der Grundlage des über die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 empfangenen Steuersignals.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 weist eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden verschiedener Informationen zum Kamerakopf 11102 und zum Empfangen verschiedener Informationen von diesem auf. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt das vom Kamerakopf 11102 gesendete Bildsignal über das Übertragungskabel 11400.
  • Ferner sendet die Kommunikationseinheit 11411 das Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfs 11102 zu diesem. Das Bildsignal und das Steuersignal können durch elektrische Kommunikation, optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt am Bildsignal, wobei es sich um die vom Kamerakopf 11102 übertragenen RAW-Daten handelt, verschiedene Bildverarbeitungen aus.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Steuerungen in Bezug auf die Abbildung der Operationsstelle oder dergleichen unter Verwendung des Endoskops 11100 und die Anzeige des durch Abbilden der Operationsstelle erhaltenen aufgenommenen Bilds oder dergleichen aus. Beispielsweise erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfs 11102.
  • Ferner veranlasst die Steuereinheit 11413 die Anzeigevorrichtung 11202, das aufgenommene Bild der Operationsstelle oder dergleichen auf der Grundlage des der Bildverarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 unterzogenen Bildsignals anzuzeigen. Dabei kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Objekte im aufgenommenen Bild unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien erkennen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Werkzeug in der Art einer Pinzette, einen spezifischen Teil eines lebenden Körpers, eine Blutung, Nebel bei der Verwendung des Energiebehandlungswerkzeugs 11112 und dergleichen durch Erfassen der Form, Farbe und dergleichen eines im aufgenommenen Bild enthaltenen Rands des Objekts erkennen. Wenn das aufgenommene Bild auf der Anzeigevorrichtung 11202 angezeigt wird, kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Operationsunterstützungsinformationen auf dem Bild der Operationsstelle unter Verwendung des Erkennungsergebnisses überlagern und anzeigen. Weil die Operationsunterstützungsinformationen überlagert und angezeigt werden und dem Operateur 11131 präsentiert werden, kann die Belastung des Operateurs 11131 verringert werden und kann der Operateur 11131 die Operation zuverlässig ausführen.
  • Das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 verbindende Übertragungskabel 11400 ist ein einer elektrischen Signalkommunikation entsprechendes elektrisches Signalkabel, eine einer optischen Kommunikation entsprechende optische Faser oder ein Verbundkabel davon.
  • Hier geschieht die Kommunikation beim dargestellten Beispiel drahtgestützt unter Verwendung des Übertragungskabels 11400, die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 kann jedoch auch drahtlos erfolgen.
  • Ein Beispiel des endoskopischen Operationssystems, worauf die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, wurde vorstehend beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den vorstehend beschriebenen Konfigurationen geeignet auf die am Kamerakopf 11102 des Endoskops 11100 bereitgestellte Bilderzeugungseinheit 11402 angewendet werden. Weil die Bilderzeugungseinheit 11402 durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bilderzeugungseinheit 11402 verkleinert oder mit einer hohen Auflösung versehen werden kann, kann das Endoskop 11100 mit einer geringen Größe oder einer hohen Auflösung bereitgestellt werden.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde mit Bezug auf die Ausführungsformen, die modifizierten Beispiele, Anwendungsbeispiele und angewendete Beispiele davon beschrieben, sie ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen und dergleichen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden. Es sei bemerkt, dass die in der vorliegenden Patentschrift beschriebenen Wirkungen lediglich Beispiele sind. Die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die in der vorliegenden Patentschrift beschriebenen Wirkungen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann andere Wirkungen aufweisen als die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen.
  • Ferner kann die vorliegende Offenbarung beispielsweise die folgenden Konfigurationen aufweisen.
    • (1) Halbleitervorrichtung, welche Folgendes umfasst:
      • mehrere Substrate, die aufeinander gestapelt sind,
      • ein Halbleiterelement, das in wenigstens einem der mehreren Substrate ausgebildet ist, und
      • ein Schutzelement, das einen PN-Übergang in wenigstens einem der mehreren Substrate aufweist und das Halbleiterelement schützt.
    • (2) Halbleitervorrichtung nach (1), wobei das Schutzelement entsprechend einem Bildungsbereich des in mehreren der Substrate ausgebildeten Halbleiterelements oder einer Anzahl von Elementen in wenigstens einem der mehreren Substrate angeordnet ist.
    • (3) Halbleitervorrichtung nach (1) oder (2), wobei das Schutzelement ein Bipolartransistor-Schutzelement oder ein Thyristor-Schutzelement ist.
    • (4) Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (3), wobei das Schutzelement in horizontaler Richtung des Substrats eine PNPN-Übergangsstruktur oder eine NPNP-Übergangsstruktur aufweist.
    • (5) Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (4), wobei das Schutzelement mehrere durch eine Verdrahtung miteinander verbundene Wannen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist.
    • (6) Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (5), wobei das Schutzelement eine Doppelwannenstruktur aufweist, bei der eine Wanne eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf oder unter einer Wanne des ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet ist.
    • (7) Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (5), wobei das Schutzelement eine Dreifachwannenstruktur eines PNP-Übergangs oder eines NPN-Übergangs aufweist.
    • (8) Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (7), wobei das Halbleiterelement eine Gate-Elektrode aufweist und das Schutzelement dem Abführen in der Gate-Elektrode erzeugter elektrischer Ladungen zum Substrat bei der Plasmaverarbeitung dient.
    • (9) Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (8), wobei das Schutzelement in einem Substrat ausgebildet ist, das vom Substrat verschieden ist, in dem das zu schützende Halbleiterelement ausgebildet ist.
    • (10) Bilderzeugungsvorrichtung, welche Folgendes umfasst:
      • ein erstes Substrat, in dem ein photoelektrisches Wandlungselement und ein Übertragungstransistor, der ein vom photoelektrischen Wandlungselement ausgegebenes elektrisches Signal überträgt, ausgebildet sind,
      • ein zweites Substrat, das auf das erste Substrat gestapelt ist und worin ein das elektrische Signal ausgebender Pixeltransistor ausgebildet ist, und
      • ein Schutzelement, das einen PN-Übergang in wenigstens einem vom ersten Substrat und vom zweiten Substrat aufweist und den Übertragungstransistor oder den Pixeltransistor schützt.
    • (11) Bilderzeugungsvorrichtung nach (10), wobei das Schutzelement im zweiten Substrat und auf einem Gebiet, in dem ein Blindpixel des ersten Substrats ausgebildet ist, ausgebildet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1A
    BILDERZEUGUNGSVORRICHTUNG
    100, 100A
    ERSTES SUBSTRAT
    200, 200A
    ZWEITES SUBSTRAT
    300, 300A
    DRITTES SUBSTRAT
    541A, 541B, 541C, 541D, 5410
    PIXEL
    TR
    ÜBERTRAGUNGSTRANSISTOR
    RST
    RÜCKSETZTRANSISTOR
    AMP
    VERSTÄRKUNGSTRANSISTOR
    SEL
    WÄHLTRANSISTOR
    FDG
    FD-ÜBERTRAGUNGSTRANSISTOR
    FD
    SCHWEBENDE DIFFUSION
    TF, TS
    PID-SCHUTZELEMENT
  • 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 A [0003]

Claims (11)

  1. Halbleitervorrichtung, welche Folgendes umfasst: mehrere Substrate, die aufeinander gestapelt sind, ein Halbleiterelement, das in wenigstens einem der mehreren Substrate ausgebildet ist, und ein Schutzelement, das einen PN-Übergang in wenigstens einem der mehreren Substrate aufweist und das Halbleiterelement schützt.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schutzelement entsprechend einem Bildungsbereich des in mehreren der Substrate ausgebildeten Halbleiterelements oder einer Anzahl von Elementen in wenigstens einem der mehreren Substrate angeordnet ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Schutzelement ein Bipolartransistor-Schutzelement oder ein Thyristor-Schutzelement ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Schutzelement in horizontaler Richtung des Substrats eine PNPN-Übergangsstruktur oder eine NPNP-Übergangsstruktur aufweist.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Schutzelement mehrere durch eine Verdrahtung miteinander verbundene Wannen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Schutzelement eine Doppelwannenstruktur aufweist, bei der eine Wanne eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf oder unter einer Wanne des ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Schutzelement eine Dreifachwannenstruktur eines PNP-Übergangs oder eines NPN-Übergangs aufweist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Halbleiterelement eine Gate-Elektrode aufweist und das Schutzelement dem Abführen in der Gate-Elektrode erzeugter elektrischer Ladungen zum Substrat bei der Plasmaverarbeitung dient.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Schutzelement in einem Substrat ausgebildet ist, das vom Substrat verschieden ist, in dem das zu schützende Halbleiterelement ausgebildet ist.
  10. Bilderzeugungsvorrichtung, welche Folgendes umfasst: ein erstes Substrat, in dem ein photoelektrisches Wandlungselement und ein Übertragungstransistor, der ein vom photoelektrischen Wandlungselement ausgegebenes elektrisches Signal überträgt, ausgebildet sind, ein zweites Substrat, das auf das erste Substrat gestapelt ist und worin ein das elektrische Signal ausgebender Pixeltransistor ausgebildet ist, und ein Schutzelement, das einen PN-Übergang in wenigstens einem vom ersten Substrat und vom zweiten Substrat aufweist und den Übertragungstransistor oder den Pixeltransistor schützt.
  11. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Schutzelement im zweiten Substrat und auf einem Gebiet, in dem ein Blindpixel des ersten Substrats ausgebildet ist, ausgebildet ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220010947A (ko) * 2020-07-20 2022-01-27 에스케이하이닉스 주식회사 보호 소자를 갖는 이미지 센싱 장치
JPWO2023017650A1 (de) * 2021-08-13 2023-02-16

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010245506A (ja) 2009-03-19 2010-10-28 Sony Corp 半導体装置とその製造方法、及び電子機器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501630B1 (en) * 1999-12-17 2002-12-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Bi-directional ESD diode structure
JP2007012864A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 静電放電保護回路
US7755140B2 (en) * 2006-11-03 2010-07-13 Intel Corporation Process charging and electrostatic damage protection in silicon-on-insulator technology
US8080862B2 (en) * 2008-09-09 2011-12-20 Qualcomm Incorporate Systems and methods for enabling ESD protection on 3-D stacked devices
JP5843475B2 (ja) * 2010-06-30 2016-01-13 キヤノン株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
JP5784167B2 (ja) * 2014-03-14 2015-09-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置の製造方法
WO2017038403A1 (ja) * 2015-09-01 2017-03-09 ソニー株式会社 積層体
JP6714825B2 (ja) * 2016-02-23 2020-07-01 セイコーエプソン株式会社 静電気保護回路、半導体集積回路装置、及び、電子機器
WO2017169883A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 固体撮像素子、および電子機器
JP2018064008A (ja) * 2016-10-12 2018-04-19 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法、並びにｐｉｄ保護装置
JP7258533B2 (ja) * 2018-05-01 2023-04-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 静電気保護素子及び電子機器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010245506A (ja) 2009-03-19 2010-10-28 Sony Corp 半導体装置とその製造方法、及び電子機器

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