DE112020003133T5 - Bildgebungsvorrichtung - Google Patents

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Katsunori Hiramatsu
Shintaro Okamoto
Yoshiaki Kitano
Yuya MAEDA
Shinya Sato
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Abstract

Eine Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält Folgendes: ein erstes Halbleitersubstrat (100), das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion zum vorübergehenden Halten einer elektrischen Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wurde, und einem Übertragungstransistor zum Übertragen der elektrischen Ladung, die durch das fotoelektrische Umsetzelement ausgegeben wurde, zur schwebenden Diffusion versehen ist; und ein zweites Halbleitersubstrat (200), das am ersten Halbleitersubstrat (100) mit einer ersten dünnen Isolationszwischenschicht dazwischen vorgesehen ist und das mit einem Leseschaltungsabschnitt zum Lesen der elektrischen Ladung, die durch die schwebende Diffusion gehalten wird, und Ausgeben eines Pixelsignals versehen ist.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung.
  • Hintergrund
  • In herkömmlichen Techniken wurde eine Miniaturisierung im Hinblick auf eine Fläche pro Pixel in einer Bildgebungsvorrichtung, die eine zweidimensionale Struktur besitzt, durch die Einführung eines Mikrofertigungsprozesses und die Erhöhung der Montagedichte realisiert. In den letzten Jahren wurde eine Bildgebungsvorrichtung entwickelt, die eine dreidimensionale Struktur besitzt, um eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung und eine weitere Verdichtung von Pixeln zu realisieren. Eine Bildgebungsvorrichtung, die eine dreidimensionale Struktur besitzt, besitzt eine Konfiguration, in der ein Halbleitersubstrat, das mehrere Sensorpixel enthält, und ein Halbleitersubstrat, das eine Signalverarbeitungsschaltung, die ein Signal verarbeitet, das jeweils durch die Sensorpixel erhalten wird, enthält, aufeinandergestapelt sind.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: JP 2010-245506 A
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Im Übrigen ist es, wenn drei Schichten von Halbleiterchips in einer Bildgebungsvorrichtung, die eine dreidimensionale Struktur besitzt, gestapelt werden, nicht praktikabel, alle Halbleitersubstrate mit ihren Vorderseiten zu verbinden. Bei drei Halbleitersubstraten, die mit unzureichender Rücksicht gestapelt sind, besteht die Möglichkeit einer erhöhten Chipgröße oder einer Behinderung der Miniaturisierung einer Fläche pro Pixel aufgrund einer Struktur des elektrischen Verbindens der Halbleitersubstrate miteinander. In Anbetracht dessen ist es wünschenswert, eine Bildgebungsvorrichtung zu schaffen, die eine Dreischichtstruktur besitzt, die eine Chipgröße, die der aktuellen Chipgröße entspricht, besitzt und die Miniaturisierung einer Fläche pro Pixel nicht behindert. In Anbetracht dessen schlägt die vorliegende Offenbarung eine Bildgebungsvorrichtung vor, die eine Dreischichtstruktur besitzt, die eine Chipgröße, die der aktuellen Chipgröße entspricht, besitzt und die Miniaturisierung einer Fläche pro Pixel nicht behindert.
  • Lösung des Problems
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Bildgebungsvorrichtung geschaffen. Die Bildgebungsvorrichtung enthält Folgendes: ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist; ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist; und eine Substratdurchgangselektrode, die das zweite Halbleitersubstrat und die erste dünne Isolationszwischenschicht von einer Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, durchdringt, wobei sich die Substratdurchgangselektrode zum ersten Halbleitersubstrat erstreckt, um das erste Halbleitersubstrat und das zweite Halbleitersubstrat elektrisch miteinander zu verbinden. In der Bildgebungsvorrichtung ist eine Seitenfläche der Substratdurchgangselektrode in Kontakt mit dem zweiten Halbleitersubstrat.
  • Außerdem wird gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Bildgebungsvorrichtung geschaffen. Die Bildgebungsvorrichtung enthält Folgendes: ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist; ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist; und eine Substratdurchgangselektrode, die die erste dünne Isolationszwischenschicht durchdringt und das erste Halbleitersubstrat und das zweite Halbleitersubstrat elektrisch miteinander verbindet. In der Bildgebungsvorrichtung ist ein abgelegener Endabschnitt der Substratdurchgangselektrode in das erste Halbleitersubstrat eingebettet.
  • Außerdem wird gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Bildgebungsvorrichtung geschaffen. Die Bildgebungsvorrichtung enthält Folgendes: ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist; ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist; eine erste Elektrode, die mit einer Gate-Elektrode des Übertragungstransistors elektrisch verbunden ist; und eine zweite Elektrode mit einer Halbleiterschicht im ersten Halbleitersubstrat elektrisch verbunden ist. In der Bildgebungsvorrichtung sind die erste und/oder die zweite Elektrode an einer Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 2 ist eine schematische Draufsicht, die eine schematische Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 3 ist eine schematische Ansicht, die eine Querschnittkonfiguration, die entlang der Linie III-III', die in 2 veranschaulicht ist, genommen wurde, veranschaulicht.
    • 4 ist ein Ersatzschaltbild einer Einheit zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in 1 veranschaulicht ist.
    • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verbindungsmodus zwischen mehreren Einheiten zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln und mehreren Vertikalsignalleitungen veranschaulicht.
    • 6 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel einer bestimmten Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 7A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils eines ersten Substrats, die in 6 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 7B ist eine schematische Ansicht, die eine ebene Konfiguration eines Anschlussflächenabschnitts gemeinsam mit dem Hauptteil des ersten Substrats, der in 7A veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 8 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines zweiten Substrats (einer Halbleiterschicht), die in 6 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 9 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Pixelschaltung und des ersten Substrats gemeinsam mit einer ersten Verdrahtungsschicht, die in 6 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 10 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht und einer zweiten Verdrahtungsschicht, die in 6 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 11 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht und einer dritten Verdrahtungsschicht, die in 6 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 12 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht und einer vierten Verdrahtungsschicht, die in 6 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 13 ist eine schematische Ansicht, die eine Route eines Eingangssignals zur Bildgebungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 14 ist eine schematische Ansicht, die eine Signalroute eines Pixelsignals der Bildgebungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 15 ist eine schematische Ansicht, die eine Änderung der ebenen Konfiguration des zweiten Substrats (der Halbleiterschicht), die in 8 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 16 ist eine schematische Ansicht, die eine ebene Konfiguration eines Hauptteils der ersten Verdrahtungsschicht und des ersten Substrats gemeinsam mit einer Pixelschaltung, die in 15 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 17 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der ersten Verdrahtungsschicht, die in 16 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 18 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der zweiten Verdrahtungsschicht, die in 17 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 19 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der vierten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der dritten Verdrahtungsschicht, die in 18 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 20 ist eine schematische Ansicht, die eine Änderung der ebenen Konfiguration des ersten Substrats, die in 7A veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 21 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration des zweiten Substrats (der Halbleiterschicht), die auf das erste Substrat, das in 20 veranschaulicht ist, gestapelt ist, veranschaulicht.
    • 22 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der Pixelschaltung, die in 21 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 23 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der ersten Verdrahtungsschicht, die in 22 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 24 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der zweiten Verdrahtungsschicht, die in 23 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 25 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der vierten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der dritten Verdrahtungsschicht, die in 24 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 26 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der ebenen Konfiguration des ersten Substrats, das in 20 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 27 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration des zweiten Substrats (der Halbleiterschicht), die auf das erste Substrat, das in 26 veranschaulicht ist, gestapelt ist, veranschaulicht.
    • 28 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der Pixelschaltung, die in 27 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 29 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der ersten Verdrahtungsschicht, die in 28 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 30 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der zweiten Verdrahtungsschicht, die in 29 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 31 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der vierten Verdrahtungsschicht gemeinsam mit der dritten Verdrahtungsschicht, die in 30 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 32 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein weiteres Beispiel der Bildgebungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 33 ist eine schematische Ansicht, die eine Route eines Eingangssignals zur Bildgebungsvorrichtung, die in 32 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 34 ist eine schematische Ansicht, die eine Signalroute eines Pixelsignals der Bildgebungsvorrichtung, die in 32 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 35 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein weiteres Beispiel der Bildgebungsvorrichtung, die in 6 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 36 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Ersatzschaltung, die in 4 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 37 ist eine schematische Draufsicht, die ein weiteres Beispiel eines Pixelisolationsabschnitts, der in 7A veranschaulicht ist, und dergleichen veranschaulicht.
    • 38 ist eine Querschnittansicht in einer Dickenrichtung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer achten Änderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 39 ist eine Querschnittansicht (Teil 1) in einer Dickenrichtung, die ein Konfigurationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung gemäß der achten Änderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 40 ist eine Querschnittansicht (Teil 2) in einer Dickenrichtung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung gemäß der achten Änderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 41 ist eine Querschnittansicht (Teil 3) in einer Dickenrichtung, die ein Konfigurationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung gemäß der achten Änderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 42 ist eine Querschnittansicht (Teil 1) in einer horizontalen Richtung, die ein Layoutbeispiel mehrerer Pixeleinheiten gemäß der achten Änderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 43 ist eine Querschnittansicht (Teil 2) in der horizontalen Richtung, die ein Layoutbeispiel mehrerer Pixeleinheiten gemäß der achten Änderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 44 ist eine Querschnittansicht (Teil 3) in der horizontalen Richtung, die ein Layoutbeispiel mehrerer Pixeleinheiten gemäß der achten Änderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 45 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 1), die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 46 ist eine Prozessquerschnittansicht, die ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung, die 45 entspricht, veranschaulicht.
    • 47 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 1), die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 48 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 2), die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 49 ist eine Prozessquerschnittansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 48 entspricht, veranschaulicht.
    • 50 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 1), die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Änderung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 51 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 2), die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Änderung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 52 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Änderung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 50 entspricht, veranschaulicht.
    • 53 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer zweiten Änderung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 54 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Änderung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 53 entspricht, veranschaulicht.
    • 55 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 2), die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 56 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 1), die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 57 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 2), die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 58 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 56 entspricht, veranschaulicht.
    • 59 ist eine Prozessquerschnittansicht, die ein weiteres Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 56 entspricht, veranschaulicht.
    • 60 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Änderung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 61 ist eine schematische Ansicht (Teil 1), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der Änderung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 62 ist eine schematische Ansicht (Teil 2), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der Änderung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 63 ist eine Prozessquerschnittansicht, die ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung gemäß der Änderung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 60 entspricht, veranschaulicht.
    • 64 ist eine schematische Querschnittansicht (Teil 3), die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 65 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 66 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 65 entspricht, veranschaulicht.
    • 67 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Änderung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 68 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer zweiten Änderung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 69 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer dritten Änderung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 70 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, die einen technischen Hintergrund einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 71 ist eine schematische Ansicht (Teil 1), die ein Beispiel eines Hauptteils einer ebenen Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, die einen technischen Hintergrund der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 72 ist eine schematische Ansicht (Teil 2), die ein Beispiel eines Hauptteils einer ebenen Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, die den technischen Hintergrund der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 73 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 74 ist eine schematische Ansicht (Teil 1), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 75 ist eine schematische Ansicht (Teil 2), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 76 ist eine schematische Ansicht (Teil 3), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 77 ist eine schematische Ansicht (Teil 1), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Änderung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 78 ist eine schematische Ansicht (Teil 2), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der Änderung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 79 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 80 ist eine schematische Ansicht (Teil 1), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 81 ist eine schematische Ansicht (Teil 2), die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 82 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Änderung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 83 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer zweiten Änderung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 84 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungssystems, das die Bildgebungsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen und ihren Änderungen enthält, veranschaulicht.
    • 85 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Bildgebungsprozedur des Bildgebungssystems, das in 84 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • 86 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems veranschaulicht.
    • 87 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Installationspositionen eines Fahrzeugaußeninformationsdetektors und einer Bildgebungseinheit veranschaulicht.
    • 88 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie veranschaulicht.
    • 89 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration eines Kamerakopfs und einer CCU veranschaulicht.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Unten werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genau beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen werden dieselben Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre wiederholte Beschreibung wird unterlassen.
  • Zusätzlich sind die Zeichnungen, auf die in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird, Zeichnungen zum Veranschaulichen und Ermöglichen des weiteren Verständnisses der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und somit können Formen, Abmessungen, Verhältnisse und dergleichen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, von tatsächlichen der Übersichtlichkeit halber verschieden sein. Darüber hinaus können die Bildgebungsvorrichtung und die Komponenten und dergleichen, die in der Bildgebungsvorrichtung, die in den Zeichnungen veranschaulicht ist, enthalten sind, im Entwurf unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung und bekannter Techniken geeignet geändert werden. Darüber hinaus entspricht in der folgenden Beschreibung die Oben/Unten-Richtung der Stapelstruktur der Bildgebungsvorrichtung einer relativen Richtung in einem Fall, in dem die Bildgebungsvorrichtung derart ausgelegt ist, dass Licht, das auf die Bildgebungsvorrichtung einfällt, von unten nach oben geleitet wird, sofern es nicht anders angegeben ist.
  • Die Beschreibung bestimmter Längen (Zahlenwerte) und Formen in der folgenden Beschreibung bedeutet nicht ausschließlich dieselben Werte wie mathematisch definierte Zahlenwerte oder geometrisch definierte Formen. Speziell enthält die Beschreibung bestimmter Längen (Zahlenwerte) und Formen in der folgenden Beschreibung Abmessungen in einem Fall, in dem eine zulässige Differenz (ein Fehler/eine Verzerrung) in der Bildgebungsvorrichtung, ihrem Herstellungsprozess und ihrer Verwendung/ihres Betriebs vorliegt und enthält eine Form, die ähnlich der Form ist, die hier veranschaulicht ist. Zum Beispiel bedeutet in der folgenden Beschreibung der Ausdruck „Kreisform“, dass die Form nicht auf einen perfekten Kreis beschränkt ist, sondern enthält eine Form, die einem perfekten Kreis ähnlich ist, wie z. B. eine elliptische Form.
  • Darüber hinaus bedeutet in der folgenden Beschreibung von Schaltungen (elektrischen Verbindungen) „elektrisch verbunden“, sofern es nicht anders angegeben ist, dass eine Verbindung hergestellt ist, um ein Leiten eines elektrischen (Signals) durch mehrere Elemente zu ermöglichen. Zusätzlich enthält „elektrisch verbunden“ in der folgenden Beschreibung nicht nur einen Fall eines direkten und elektrischen Verbindens mehrerer Elemente, sondern auch einen Fall eines indirekten und elektrischen Verbindens mehrerer Elemente mittels weiterer Elemente.
  • Zusätzlich bedeutet in der folgenden Beschreibung „gemeinsam vorgesehen“, dass mehrere eines Elements ein weiteres Element gemeinsam verwenden, mit anderen Worten wird das weitere Element durch eine vorgegebene Zahl jedes der einen Elemente gemeinsam verwendet, sofern es nicht anders angegeben ist.
  • Darüber hinaus ist die folgende Beschreibung ein beispielhafter Fall, in dem die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf eine rückseitig belichtete Bildgebungsvorrichtung angewendet werden. Entsprechend fällt Licht von der Rückseite in die Bildgebungsvorrichtung, die unten beschrieben werden soll, ein.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genau beschrieben. Es ist festzuhalten, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
    1. 1. Erste Ausführungsform (Bildgebungsvorrichtung, die eine Stapelstruktur von drei Substraten besitzt)
    2. 2. Erste Änderung (Ebenes Konfigurationsbeispiel 1)
    3. 3. Zweite Änderung (Ebenes Konfigurationsbeispiel 2)
    4. 4. Dritte Änderung (Ebenes Konfigurationsbeispiel 3)
    5. 5. Vierte Änderung (Beispiel, in dem der Kontaktabschnitt zwischen Substraten in einem zentralen Abschnitt der Pixelmatrixeinheit vorgesehen ist)
    6. 6. Fünfte Änderung (Beispiel des Aufnehmens eines ebenen Übertragungstransistors)
    7. 7. Sechste Änderung (Beispiel, in dem ein Pixel mit einer Pixelschaltung verbunden ist)
    8. 8. Siebte Änderung (Konfigurationsbeispiel eines Pixelisolationsabschnitts)
    9. 9. Achte Änderung
    10. 10. Zweite Ausführungsform
    11. 11. Dritte Ausführungsform
    12. 12. Vierte Ausführungsform
    13. 13. Fünfte Ausführungsform
    14. 14. Sechste Ausführungsform
    15. 15. Anwendungsbeispiel (Bildgebungssystem)
    16. 16. Beispiele von Anwendungen auf Produkte
    17. 17. Zusammenfassung
    18. 18. Ergänzende Anmerkungen
  • <1. Erste Ausführungsform>
  • [Funktionskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1]
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung (Bildgebungsvorrichtung 1) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 von 1 enthält z. B. eine Eingangseinheit 510A, eine Zeilenansteuereinheit 520, eine Zeitsteuereinheit 530, eine Pixelmatrixeinheit 540, eine Spaltensignalverarbeitungseinheit 550, eine Bildsignalverarbeitungseinheit 560 und eine Ausgangseinheit 510B.
  • Die Pixelmatrixeinheit 540 enthält Pixel 541, die in einer Matrix wiederholt angeordnet sind. Insbesondere ist eine Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die mehrere Pixel enthält, eine sich wiederholende Einheit und ist in einer Matrix, die in einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung gebildet ist, wiederholt angeordnet. In der vorliegenden Spezifikation wird zweckmäßigerweise die Zeilenrichtung als eine H-Richtung bezeichnet und wird die Spaltenrichtung senkrecht zur Zeilenrichtung in einigen Fällen als eine V-Richtung bezeichnet. Im Beispiel von 1 enthält eine Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln vier Pixel (Pixel 541A, 541B, 541C und 541D). Jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D enthält eine Fotodiode PD (die in 6 und dergleichen, die unten beschrieben sind, veranschaulicht ist). Die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln ist eine Einheit zum gemeinsamen Verwenden einer Pixelschaltung (einer Pixelschaltung 210 in 3, die unten beschrieben ist). Mit anderen Worten verwenden die vier Pixel (Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) eine Pixelschaltung (die Pixelschaltung 210, die unten beschrieben werden soll) gemeinsam. Durch Verursachen, dass die Pixelschaltung im Zeitmultiplex arbeitet, wird ein Pixelsignal jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sequenziell ausgelesen. Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sind z. B. jeweils in 2 Zeilen x 2 Spalten angeordnet. Die Pixelmatrixeinheit 540 enthält mehrere Zeilenansteuersignalleitungen 542 und mehrere Vertikalsignalleitungen (Spaltenausleseleitungen) 543 mit den Pixel 541A, 541B, 541C und 541D gemeinsam. Die Zeilenansteuersignalleitung 542 steuert die Pixel 541 an, die in jeder der mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der Zeilenrichtung in der Pixelmatrixeinheit 540 nebeneinander angeordnet sind, enthalten sind. Pixel, die angesteuert werden sollen, sind Pixel, die in der Zeilenrichtung unter der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln nebeneinander angeordnet sind. Wie unten unter Bezugnahme auf 4 genau beschrieben wird, ist die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln mit mehreren Transistoren versehen. Um jeden der mehreren Transistoren anzusteuern, sind mehrere Zeilenansteuersignalleitungen 542 mit einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln verbunden. Die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln ist mit der Vertikalsignalleitung (der Spaltenausleseleitung) 543 verbunden. Ein Pixelsignal wird aus jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D, die in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten sind, mittels der Vertikalsignalleitung (der Spaltenausleseleitung) 543 ausgelesen.
  • Die Zeilenansteuereinheit 520 enthält z. B. eine Zeile Adresssteuerung Einheit, die bestimmt eine Position einer Zeile für Pixellaufwerk mit anderen Worten eine Zeilendecodereinheit und enthält eine Zeilenansteuerschaltungseinheit, die ein Signal zum Ansteuern der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D erzeugt.
  • Die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 enthält z. B. eine Lastschaltungseinheit, die mit der Vertikalsignalleitung 543 verbunden ist und mit den Pixel 541A, 541B, 541C und 541D (der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln) eine Source-Folgerschaltung bildet. Die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 kann eine Verstärkerschaltungseinheit enthalten, die ein Signal, das aus der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln mittels der Vertikalsignalleitung 543 ausgelesen wurde, verstärkt. Die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 kann eine Rauschverarbeitungseinheit enthalten. Die Rauschverarbeitungseinheit entfernt Rauschpegel eines Systems aus dem Signal, das z. B. als Ergebnis einer fotoelektrischen Umwandlung aus der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln ausgelesen wurde.
  • Die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 enthält z. B. einen Analog/Digital-Umsetzer (ADC). Der Analog/Digital-Umsetzer setzt das Signal, das aus der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln ausgelesen wurde, oder das rauschverarbeitete analoge Signal in ein digitales Signal um. Der ADC enthält z. B. eine Komparatoreinheit und eine Zählereinheit. Die Komparatoreinheit vergleicht ein analoges Signal, das umgewandelt werden soll, mit einem Bezugssignal zum Vergleich. Es wird angenommen, dass die Zählereinheit die Zeit zählt, bis das Vergleichsergebnis in der Komparatoreinheit umgekehrt ist. Die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 kann eine Horizontalabtastschaltungseinheit enthalten, die eine Steuerung durchführt, um die Auslesespalte abzutasten.
  • Die Zeitsteuereinheit 530 liefert ein Signal, das den Zeitablauf steuert, zu der Zeilenansteuereinheit 520 und der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 auf der Grundlage des Bezugstaktsignals und des Zeitablaufsteuersignals, die in die Vorrichtung eingegeben werden.
  • Die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 ist eine Schaltung, die verschiedene Typen einer Signalverarbeitung an Daten, die als Ergebnis einer fotoelektrischen Umwandlung erhalten wurden, mit anderen Worten Daten, die als Ergebnis einer Bildgebungsoperation in der Bildgebungsvorrichtung 1 erhalten wurden, anwendet. Die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 enthält z. B. eine Bildsignalverarbeitungs-Schaltungseinheit und eine Datenhalteeinheit. Die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 kann eine Prozessoreinheit enthalten.
  • Ein Beispiel einer Signalverarbeitung, die in der Bildsignalverarbeitungseinheit 560 ausgeführt wird, ist ein Tonkurvenkorrekturprozess des Erhöhens von Abstufungsniveaus, falls die analog/digital-umgesetzten Bildgebungsdaten Daten sind, die durch Abbilden eines dunklen Gegenstands erhalten wurden, und Verringerns der Abstufungsniveaus, falls die analog/digital-umgesetzten Bildgebungsdaten Daten sind, die durch Abbilden eines hellen Gegenstands erhalten wurden. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Kenndaten der Tonkurve, d. h. welche Tonkurve als Grundlage der Abstufungskorrektur der Bildgebungsdaten verwendet werden soll, in der Datenhalteeinheit der Bildsignalverarbeitungseinheit 560 vorläufig zu speichern.
  • Die Eingangseinheit 510A ist eine Einheit zum Eingeben des oben beschriebenen Bezugstaktsignals, des Zeitsteuersignals, der Kenndaten und dergleichen von außerhalb der Vorrichtung in die Bildgebungsvorrichtung 1. Das Zeitsteuersignal ist z. B. ein Vertikalsynchronisationssignal, ein Horizontalsynchronisationssignal oder dergleichen. Die Kenndaten sind z. B. Daten, die in der Datenhalteeinheit der Bildsignalverarbeitungseinheit 560 gespeichert werden sollen. Die Eingangseinheit 510A enthält z. B. einen Eingangsanschluss 511, eine Eingangsschaltungseinheit 512, eine Eingangsamplitudenänderungseinheit 513, eine Eingangsdatenumsetzschaltungseinheit 514 und eine Stromversorgungseinheit (die nicht veranschaulicht ist).
  • Der Eingangsanschluss 511 ist ein externer Anschluss zum Eingeben von Daten. Die Eingangsschaltungseinheit 512 ist eine Einheit zum Aufnehmen eines Signals, das am Eingangsanschluss 511 in die Bildgebungsvorrichtung 1 eingegeben wird. Die Eingangsamplitudenänderungseinheit 513 ändert die Amplitude des Signals, das durch die Eingangsschaltungseinheit 512 aufgenommen wird, zu einer Amplitude, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 besonders verwendbar ist. Die Eingangsdatenumsetzschaltungseinheit 514 ändert die Anordnung von Datenketten der Eingangsdaten. Die Eingangsdatenumsetzschaltungseinheit 514 ist z. B. mit einer Seriell/Parallel-Umsetzschaltung gebildet. Die Seriell/Parallel-Umsetzschaltung setzt ein serielles Signal, das als Eingangsdaten empfangen wurde, in ein paralleles Signal um. Die Eingangseinheit 510A kann die Eingangsamplitudenänderungseinheit 513 und die Eingangsdatenumsetzschaltungseinheit 514 auslassen. Die Stromversorgungseinheit liefert Strom, der zu verschiedenen Spannungen, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 erforderlich sind, gesetzt ist, auf der Grundlage einer Leistung, die der Bildgebungsvorrichtung 1 von außerhalb zugeführt wird.
  • Wenn die Bildgebungsvorrichtung 1 mit einer externen Speichervorrichtung verbunden ist, kann die Eingangseinheit 510A mit einer Speicherschnittstellenschaltung versehen sein, die Daten von der externen Speichervorrichtung empfängt. Beispiele der externen Speichervorrichtung enthalten ein Flash-Laufwerk, einen SRAM und einen DRAM.
  • Die Ausgangseinheit 510B gibt Bilddaten nach außerhalb der Vorrichtung aus. Beispiele der Bilddaten enthalten Bilddaten, die durch die Bildgebungsvorrichtung 1 aufgenommen wurden, Bilddaten, die einer Signalverarbeitung, die durch die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 durchgeführt wurde, unterzogen wurden und dergleichen. Die Ausgangseinheit 510B enthält z. B. eine Ausgangsdatenumsetzschaltungseinheit 515, eine Ausgangsamplitudenänderungseinheit 516, eine Ausgangsschaltungseinheit 517 und einen Ausgangsanschluss 518.
  • Die Ausgangsdatenumsetzschaltungseinheit 515 ist mit einer Parallel/Seriell-Umsetzschaltung gebildet und somit setzt die Ausgangsdatenumsetzschaltungseinheit 515 ein paralleles Signal, das in der Bildgebungsvorrichtung 1 verwendet wird, in ein serielles Signal um. Die Ausgangsamplitudenänderungseinheit 516 ändert die Amplitude eines Signals, das in der Bildgebungsvorrichtung 1 verwendet wird. Das Signal, dessen Amplitude geändert wird, wird eine hohe Benutzerfreundlichkeit in einer externen Vorrichtung, die mit der mit der Außenseite der Bildgebungsvorrichtung 1 verbunden ist, besitzen. Die Ausgangsschaltungseinheit 517 ist eine Schaltung, die Daten von innerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 nach außerhalb der Vorrichtung ausgibt, und die Ausgangsschaltungseinheit 517 steuert auch die Verdrahtung außerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1, die mit dem Ausgangsanschluss 518 verbunden ist, an. Eine Datenausgabe wird von der Bildgebungsvorrichtung 1 nach außerhalb der Vorrichtung mittels des Ausgangsanschlusses 518 durchgeführt. Die Ausgangseinheit 510B kann die Ausgangsdatenumsetzschaltungseinheit 515 und die Ausgangsamplitudenänderungseinheit 516 auslassen.
  • Wenn die Bildgebungsvorrichtung 1 mit einer externen Speichervorrichtung verbunden ist, kann die Ausgangseinheit 510B mit einer Speicherschnittstellenschaltung, die Daten zur externen Speichervorrichtung ausgibt, versehen sein. Beispiele der externen Speichervorrichtung enthalten ein Flash-Laufwerk, einen SRAM und einen DRAM.
  • [Schematische Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1]
  • 2 und 3 veranschaulichen ein Beispiel einer schematischen Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1. Die Bildgebungsvorrichtung 1 enthält drei Substrate (ein erstes Substrat 100, ein zweites Substrat 200 und ein drittes Substrat 300). 2 veranschaulicht schematisch eine ebene Konfiguration jeweils des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300. 3 veranschaulicht schematisch eine Querschnittkonfiguration des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 aufeinandergestapelt. 3 entspricht der Querschnittkonfiguration, die entlang der Linie III-III', die in 2 veranschaulicht ist, genommen wurde. Die Bildgebungsvorrichtung 1 ist eine Bildgebungsvorrichtung, die eine dreidimensionale Struktur, die durch Verbinden von drei Substraten (des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300) gebildet ist, besitzt. Das erste Substrat 100 enthält eine Halbleiterschicht 100S und eine Verdrahtungsschicht 100T. Das zweite Substrat 200 enthält eine Halbleiterschicht 200S und eine Verdrahtungsschicht 200T. Das dritte Substrat 300 enthält eine Halbleiterschicht 300S und eine Verdrahtungsschicht 300T. Hier wird zweckmäßigerweise eine Kombination der Verdrahtung, die in jedem Substrat des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 enthalten ist, gemeinsam mit einer dünnen Isolationszwischenschicht um die Verdrahtung als Verdrahtungsschicht (100T, 200T und 300T) bezeichnet, die an jedem der Substrate (dem ersten Substrat 100, dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300) vorgesehen ist. Das erste Substrat 100, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 sind in dieser Reihenfolge gestapelt und speziell sind die Schichten in der Reihenfolge der Halbleiterschicht 100S, der Verdrahtungsschicht 100T, der Halbleiterschicht 200S, der Verdrahtungsschicht 200T, der Verdrahtungsschicht 300T und der Halbleiterschicht 300S in einer Stapelrichtung gestapelt. Bestimmte Konfigurationen des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 sind unten beschrieben. Ein Pfeil, der in 3 veranschaulicht ist, gibt eine Einfallsrichtung von Licht L auf die Bildgebungsvorrichtung 1 an. Zweckmäßigerweise kann in den folgenden Querschnittansichten in der vorliegenden Spezifikation die Lichteinfallsseite in der Bildgebungsvorrichtung 1 als „unten“, „Unterseite“ oder „unter“ bezeichnet werden und kann die Seite gegenüber der Lichteinfallsseite als „oben“, „Oberseite“ oder „über“ bezeichnet werden. Zusätzlich kann zweckmäßigerweise in der vorliegenden Spezifikation in einem Substrat, das eine Halbleiterschicht und eine Verdrahtungsschicht enthält, eine Seite der Verdrahtungsschicht als eine Vorderseite bezeichnet werden, während eine Seite der Halbleiterschicht als eine Rückseite bezeichnet werden kann. Die Beschreibung der Spezifikation ist nicht auf die oben beschriebenen Begriffe beschränkt. Die Bildgebungsvorrichtung 1 ist z. B. eine rückseitig belichtete Bildgebungsvorrichtung, in der Licht von der Rückseite des ersten Substrats 100, das eine Fotodiode besitzt, einfällt.
  • Sowohl die Pixelmatrixeinheit 540 als auch die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der Pixelmatrixeinheit 540 enthalten sind, sind sowohl unter Verwendung des ersten Substrats 100 als auch des zweiten Substrats 200 gebildet. Das erste Substrat 100 ist mit den mehreren Pixel 541A, 541B, 541C und 541D, die in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten sind, versehen. Jedes dieser Pixel 541 enthält eine Fotodiode (die Fotodiode PD, die unten beschrieben ist) und einen Übertragungstransistor (den Übertragungstransistor TR, der unten beschrieben ist). Das zweite Substrat 200 ist mit einer Pixelschaltung (einer Pixelschaltung 210, die unten beschrieben werden soll), die in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten ist, versehen. Die Pixelschaltung liest das Pixelsignal, das von der Fotodiode jedes Pixels 541A, 541B, 541C und 541D übertragen wird, mittels des Übertragungstransistors aus oder setzt die Fotodiode zurück. Zusätzlich zu einer derartigen Pixelschaltung enthält das zweite Substrat 200 mehrere Zeilenansteuersignalleitungen 542, die sich in der Zeilenrichtung erstrecken, und mehrere Vertikalsignalleitungen 543, die sich in der Spaltenrichtung erstrecken. Das zweite Substrat 200 enthält ferner eine Stromversorgungsleitung 544, die sich in der Zeilenrichtung erstreckt. Das dritte Substrat 300 enthält z. B. eine Eingangseinheit 510A, eine Zeilenansteuereinheit 520, eine Zeitsteuereinheit 530, eine Spaltensignalverarbeitungseinheit 550, eine Bildsignalverarbeitungseinheit 560 und eine Ausgangseinheit 510B. Ein Bereich, in dem die Zeilenansteuereinheit 520 vorgesehen ist, überlappt z. B. teilweise mit der Pixelmatrixeinheit 540 in der Stapelrichtung des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 (die im Folgenden einfach als die Stapelrichtung bezeichnet wird). Insbesondere ist die Zeilenansteuereinheit 520 in einem Bereich vorgesehen, der mit der Umgebung eines Endes der Pixelmatrixeinheit 540 in der H-Richtung in der Stapelrichtung überlappt (2). Die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 ist z. B. in einem Bereich vorgesehen, der mit der Pixelmatrixeinheit 540 in der Stapelrichtung teilweise überlappt. Insbesondere ist die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 in einem Bereich vorgesehen, der mit der Umgebung des Endes der Pixelmatrixeinheit 540 in der V-Richtung in der Stapelrichtung überlappt (2). Obwohl es nicht veranschaulicht ist, können die Eingangseinheit 510A und die Ausgangseinheit 510B in einem Abschnitt außer dem dritten Substrat 300 angeordnet sein, können z. B. am zweiten Substrat 200 angeordnet sein. Alternativ können die Eingangseinheit 510A und die Ausgangseinheit 510B auf der Rückseite (der Seite der Lichteinfallsoberfläche) des ersten Substrats 100 vorgesehen sein. Im Übrigen kann die Pixelschaltung, die am zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, als alternative Begriffe auch als eine Pixeltransistorschaltung, ein Pixeltransistorgruppe, ein Pixeltransistor, eine Pixelausleseschaltung oder eine Ausleseschaltung bezeichnet werden. In der vorliegenden Spezifikation wird der Begriff „Pixelschaltung“ verwendet.
  • Das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 sind z. B. durch eine Substratdurchgangselektrode (die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E von 6, die unten beschrieben werden sollen) elektrisch verbunden. Das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 sind z. B. mittels Kontaktabschnitten 201, 202, 301 und 302 elektrisch verbunden. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 sind am zweiten Substrat 200 vorgesehen, während die Kontaktabschnitte 301 und 302 am dritten Substrat 300 vorgesehen sind. Der Kontaktabschnitt 201 des zweiten Substrats 200 ist in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 301 des dritten Substrats 300, während der Kontaktabschnitt 202 des zweiten Substrats 200 mit dem Kontaktabschnitt 302 des dritten Substrats 300 in Kontakt ist. Das zweite Substrat 200 weist einen Kontaktbereich 201R, der mehrere der Kontaktabschnitte 201 enthält, und einen Kontaktbereich 202R, der mehrere der Kontaktabschnitte 202 enthält, auf. Das dritte Substrat 300 weist einen Kontaktbereich 301R, der mehrere der Kontaktabschnitte 301 enthält, und einen Kontaktbereich 302R, der mehrere der Kontaktabschnitte 302 enthält, auf. Die Kontaktbereiche 201R und 301R sind in der Stapelrichtung zwischen der Pixelmatrixeinheit 540 und der Zeilenansteuereinheit 520 vorgesehen (3). Mit anderen Worten sind die Kontaktbereiche 201R und 301R z. B. in einem Bereich, in dem die Zeilenansteuereinheit 520 (am dritten Substrat 300) und die Pixelmatrixeinheit 540 (am zweiten Substrat 200) in der Stapelrichtung einander überlappen, oder in einem Bereich in der Nähe davon vorgesehen. Die Kontaktbereiche 201R und 301R sind z. B. bei Enden in der H-Richtung in derartigen Bereichen angeordnet (2). Im dritten Substrat 300 ist z. B. der Kontaktbereich 301R bei einer Position vorgesehen, die mit einem Teil der Zeilenansteuereinheit 520, speziell dem Ende der Zeilenansteuereinheit 520 in der H-Richtung überlappt (2 und 3). Die Kontaktabschnitte 201 und 301 verbinden z. B. die Zeilenansteuereinheit 520, die am dritten Substrat 300 vorgesehen ist, und die Zeilenansteuersignalleitung 542, die am zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, miteinander. Zum Beispiel können die Kontaktabschnitte 201 und 301 verbinden die Eingangseinheit 510A, die am dritten Substrat 300 vorgesehen ist, die Stromversorgungsleitung 544 und eine Bezugspotentialleitung (eine Bezugspotentialleitung VSS, die unten beschrieben ist) miteinander. Die Kontaktbereiche 202R und 302R sind in der Stapelrichtung zwischen der Pixelmatrixeinheit 540 und der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 vorgesehen (3). Mit anderen Worten sind die Kontaktbereiche 202R und 302R z. B. in einem Bereich, in dem die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 (das dritte Substrat 300) und die Pixelmatrixeinheit 540 (das zweite Substrat 200) in der Stapelrichtung einander überlappen, oder in einem Umgebungsbereich davon vorgesehen. Die Kontaktbereiche 202R und 302R sind z. B. bei Enden in der V-Richtung in derartigen Bereichen angeordnet (2). Im dritten Substrat 300 ist z. B. der Kontaktbereich 301R bei einer Position vorgesehen, die mit einem Teil der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550, speziell dem Endabschnitt der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 in der V-Richtung überlappt (2 und 3). Die Kontaktabschnitte 202 und 302 sind zum Verbinden eines Pixelsignals (eines Signals, das der Ladungsmenge, die als Ergebnis einer fotoelektrischen Umwandlung in einer Fotodiode erzeugt wird, entspricht), das von jeder der mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der Pixelmatrixeinheit 540 enthalten sind, zur Spaltensignalverarbeitungseinheit 550, die am dritten Substrat 300 vorgesehen ist, ausgeben wird, vorgesehen. Es wird angenommen, dass das Pixelsignal vom zweiten Substrat 200 zum dritten Substrat 300 gesendet wird.
  • 3 ist ein Beispiel einer Querschnittansicht der Bildgebungsvorrichtung 1, die oben beschrieben ist. Das erste Substrat 100, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 sind mittels der Verdrahtungsschichten 100T, 200T und 300T miteinander elektrisch verbunden. Zum Beispiel enthält die Bildgebungsvorrichtung 1 einen elektrischen Verbindungsabschnitt, der ausgelegt ist, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 miteinander elektrisch zu verbinden. Speziell sind die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 mit Elektroden gebildet, die aus einem Leitermaterial gebildet sind. Das Leitermaterial ist z. B. aus einem Metallmaterial wie z. B. Kupfer (Cu), Aluminium (Al) oder Gold (Au) gebildet. Zum Beispiel durch direktes Verbinden von Verdrahtungsabschnitten, die als Elektroden gebildet sind, verbinden die Kontaktbereiche 201R, 202R, 301R und 302R das zweite Substrat und das dritte Substrat elektrisch miteinander, was eine Signaleingabe und/oder Signalausgabe zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 ermöglicht.
  • Ein elektrischer Verbindungsabschnitt, der das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 elektrisch miteinander verbindet, kann bei einem gewünschten Ort vorgesehen sein. Zum Beispiel können, wie als die Kontaktbereiche 201R, 202R, 301R und 302R in 3 veranschaulicht ist, die Kontaktbereiche in einem Bereich vorgesehen sein, der mit der Pixelmatrixeinheit 540 in der Stapelrichtung überlappt. Alternativ kann der elektrische Verbindungsabschnitt in einem Bereich vorgesehen sein, der mit der Pixelmatrixeinheit 540 in der Stapelrichtung nicht überlappt. Speziell kann er in einem Bereich vorgesehen sein, der mit einem Umfangsabschnitt überlappt, der in der Stapelrichtung außerhalb der Pixelmatrixeinheit 540 angeordnet ist.
  • Das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 sind z. B. mit Verbindungslöchern H1 und H2 versehen. Die Verbindungslöcher H1 und H2 dringen sowohl in das erste Substrat 100 als auch in das zweite Substrat 200 ein (3). Die Verbindungslöcher H1 und H2 sind außerhalb der Pixelmatrixeinheit 540 (oder eines Abschnitts, der mit der Pixelmatrixeinheit 540 überlappt) vorgesehen (2). Zum Beispiel ist das Verbindungsloch H1 in der H-Richtung außerhalb der Pixelmatrixeinheit 540 angeordnet, während das Verbindungsloch H2 in der V-Richtung außerhalb der Pixelmatrixeinheit 540 angeordnet ist. Zum Beispiel erreicht das Verbindungsloch H1 die Eingangseinheit 510A, die im dritten Substrat 300 vorgesehen ist, während das Verbindungsloch H2 die Ausgangseinheit 510B erreicht, die im dritten Substrat 300 vorgesehen ist. Die Verbindungslöcher H1 und H2 können hohl sein oder mindestens teilweise ein Leitermaterial enthalten. Zum Beispiel liegt eine Konfiguration vor, in der ein Kontaktierungsdraht mit einer Elektrode verbunden ist, die als die Eingangseinheit 510A und/oder die Ausgangseinheit 510B gebildet ist. Alternativ liegt eine Konfiguration vor, in der die Elektrode, die als die Eingangseinheit 510A und/oder die Ausgangseinheit 510B gebildet ist, mit dem Leitermaterial verbunden ist, das in den Verbindungslöchern H1 und H2 vorgesehen ist. Das Leitermaterial, das in den Verbindungslöchern H1 und H2 vorgesehen ist, kann in einen Teil der oder alle Verbindungslöcher H1 und H2 eingebettet sein oder alternativ kann das Leitermaterial an Seitenwänden der Verbindungslöcher H1 und H2 gebildet sein.
  • 3 ist ein Fall einer Struktur, in der die Eingangseinheit 510A und die Ausgangseinheit 510B am dritten Substrat 300 vorgesehen sind, und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können durch Senden eines Signals des dritten Substrats 300 zum zweiten Substrat 200 mittels der Verdrahtungsschichten 200T und 300T die Eingangseinheit 510A und/oder die Ausgangseinheit 510B am zweiten Substrat 200 vorgesehen sein. Ähnlich können durch Senden eines Signals des zweiten Substrats 200 zum ersten Substrat 1000 mittels der Verdrahtungsschichten 100T und 200T die Eingangseinheit 510A und/oder die Ausgangseinheit 510B am ersten Substrat 100 vorgesehen sein.
  • 4 ist ein Ersatzschaltbild, das ein Beispiel einer Konfiguration der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln veranschaulicht. Die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthält die mehreren Pixel 541 (4 veranschaulicht vier Pixel 541, nämlich die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D), eine Pixelschaltung 210, die mit den mehreren Pixel 541 verbunden ist, und einer Vertikalsignalleitung 5433, die mit der Pixelschaltung 210 verbunden ist. Die Pixelschaltung 210 enthält vier Transistoren, speziell z. B. einen Verstärkungstransistor AMP, einen Auswahltransistor SEL, einen Rücksetztransistor RST und einen FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FD. Wie oben beschrieben ist, ist durch Betreiben einer Pixelschaltung 210 in einem Zeitmultiplex die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln konfiguriert, die Pixelsignale der vier Pixel 541 (der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D), die in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten sind, zur Vertikalsignalleitung 543 sequenziell auszugeben. Der Modus, in dem eine Pixelschaltung 210 mit den mehreren Pixeln 541 verbunden ist und Pixelsignale der mehreren Pixel 541 durch die eine Pixelschaltung 210 in einem Zeitmultiplex ausgeben werden, wird als ein Modus bezeichnet, in dem „die mehreren Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden“.
  • Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D besitzen gemeinsame Komponenten. Um die Komponenten der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander zu unterscheiden, wird im Folgenden dem Ende des Zeichens der Komponente des Pixels 541A eine Identifizierungsnummer 1 zugewiesen, wird dem Ende des Zeichens der Komponente des Pixels 541B eine Identifizierungsnummer 2 zugewiesen, wird dem Ende des Zeichens der Komponente des Pixels 541C eine Identifizierungsnummer 3 zugewiesen und wird dem Ende des Zeichens der Komponente des Pixels 541D eine Identifizierungsnummer 4 zugewiesen. Wenn kein Bedarf besteht, die Komponenten der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander zu unterscheiden, werden die Identifizierungsnummern bei den Enden der Zeichen der Komponenten der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D unterlassen.
  • Die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D enthalten jeweils z. B. eine Fotodiode PD, einen Übertragungstransistor TR, der mit der Fotodiode PD elektrisch verbunden ist, und einen Knoten einer schwebenden Diffusion FD, der mit dem Übertragungstransistor TR elektrisch verbunden ist. Die Fotodiode PD (PD1, PD2, PD3, PD4) besitzt eine Kathode, die mit der Source des Übertragungstransistors TR elektrisch verbunden ist, und besitzt eine Anode, die mit einer Bezugspotentialleitung (z. B. Masse) elektrisch verbunden ist. Die Fotodiode PD setzt einfallendes Licht fotoelektrisch um und erzeugt eine Ladung, die der Menge aufgenommenen Lichts entspricht. Der Übertragungstransistor TR (die Übertragungstransistoren TR1, TR2, TR3 oder TR4) ist z. B. ein komplementärer Metalloxidhalbleiter-Transistor (CMOS-Transistor) des n-Typs. Der Übertragungstransistor TR besitzt den Drain, der mit der schwebenden Diffusion FD elektrisch verbunden ist, und besitzt das Gate, das mit einer Ansteuersignalleitung elektrisch verbunden ist. Diese Ansteuersignalleitung ist ein Teil der mehreren Zeilenansteuersignalleitungen 542 (siehe 1), die mit einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln verbunden sind. Der Übertragungstransistor TR überträgt die Ladung, die in der Fotodiode PD erzeugt wird, zur schwebenden Diffusion FD. Die schwebende Diffusion FD (die Knoten einer schwebenden Diffusion FD1, FD2, FD3 oder FD4 enthält) ist eine Diffusionsschichtbereich des n-Typs, die in der Halbleiterschicht des p-Typs gebildet ist. Die schwebende Diffusion FD ist ein Ladungshaltemittel zum vorübergehenden Halten der Ladung, die von der Fotodiode PD übertragen wurde, und ist ein Ladungs-/Spannungs-Umsetzmittel zum Erzeugen einer Spannung, die der Ladungsmenge entspricht.
  • Die vier Knoten der schwebenden Diffusion FD (die die Knoten der schwebenden Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4 enthalten), die in einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten sind, sind elektrisch miteinander verbunden und sind mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP und der Source des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG elektrisch verbunden. Der Drain des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG ist mit der Source des Rücksetztransistors RST verbunden und das Gate des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG ist mit einer Ansteuersignalleitung verbunden. Diese Ansteuersignalleitung ist ein Teil der mehreren Zeilenansteuersignalleitungen 542, die mit einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln verbunden sind. Der Drain des Rücksetztransistors RST ist mit der Stromversorgungsleitung VDD verbunden und das Gate des Rücksetztransistors RST ist mit der Ansteuersignalleitung verbunden. Diese Ansteuersignalleitung ist ein Teil der mehreren Zeilenansteuersignalleitungen 542, die mit einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln verbunden sind. Das Gate des Verstärkungstransistors AMP ist mit der schwebenden Diffusion FD verbunden, der Drain des Verstärkungstransistors AMP ist mit der Stromversorgungsleitung VDD verbunden und die Source des Verstärkungstransistors AMP ist mit dem Drain des Auswahltransistors SEL verbunden. Die Source des Auswahltransistors SEL ist mit der Vertikalsignalleitung 543 verbunden, während das Gate des Auswahltransistors SEL mit der Ansteuersignalleitung verbunden ist. Diese Ansteuersignalleitung ist ein Teil der mehreren Zeilenansteuersignalleitungen 542, die mit einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln verbunden sind.
  • Wenn der Übertragungstransistor TR eingeschaltet wird, überträgt der Übertragungstransistor TR die Ladung der Fotodiode PD zur schwebenden Diffusion FD. Ein Gate (ein Übertragungs-Gate TG) des Übertragungstransistors TR enthält eine Elektrode, die als eine vertikale Elektrode bezeichnet wird, und ist derart vorgesehen, dass sie sich von einer Vorderseite einer Halbleiterschicht (einer Halbleiterschicht 100S in 6, die unten beschrieben werden soll) zu einer Tiefe, die die PD erreicht, erstreckt, wie in 6, die unten beschrieben werden soll, veranschaulicht ist. Der Rücksetztransistor RST setzt das Potential der schwebenden Diffusion FD zu einem vorgegebenen Potential zurück. Wenn der Rücksetztransistor RST eingeschaltet wird, wird das Potential der schwebenden Diffusion FD zum Potential der Stromversorgungsleitung VDD zurückgesetzt. Der Auswahltransistor SEL steuert einen Ausgabezeitpunkt des Pixelsignals aus der Pixelschaltung 210. Der Verstärkungstransistor AMP erzeugt ein Signal bei einer Spannung, die dem Pegel der Ladung, die in der schwebenden Diffusion FD gehalten wird, entspricht, als ein Pixelsignal. Der Verstärkungstransistor AMP ist mittels des Auswahltransistors SEL mit der Vertikalsignalleitung 543 verbunden. Der Verstärkungstransistor AMP bildet gemeinsam mit einer Lastschaltungseinheit (siehe 1), die mit der Vertikalsignalleitung 543 in der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 verbunden ist, einen Source-Folger. Wenn der Auswahltransistor SEL eingeschaltet wird, gibt der Verstärkungstransistor AMP die Spannung der schwebenden Diffusion FD mittels der Vertikalsignalleitung 543 zur Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 aus. Der Rücksetztransistor RST, der Verstärkungstransistor AMP und der Auswahltransistor SEL sind z. B. CMOS-Transistoren des n-Typs.
  • Der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG wird verwendet, um die Verstärkung einer Ladungs-/Spannungs-Umsetzung in der schwebenden Diffusion FD zu ändern. Im Allgemeinen ist ein Pixelsignal schwach, während an einem dunklen Ort aufgenommen wird. Auf der Grundlage von Q = CV wird eine große Kapazität (FD-Kapazität C) der schwebenden Diffusion FD während des Durchführens einer Ladungs-/Spannungs-Umsetzung zu einer kleinen V während des Umsetzens in eine Spannung durch den Verstärkungstransistor AMP führen. Dagegen besitzt das Pixelsignal an einer hellen Stelle eine große Stärke und es wäre schwierig, die Ladung der Fotodiode PD bei der schwebenden Diffusion FD zu halten, sofern die FD-Kapazität C nicht groß genug ist. Darüber hinaus muss die FD-Kapazität C groß genug sein, so dass V, wenn sie durch den Verstärkungstransistor AMP in eine Spannung umgesetzt wird, nicht zu hoch wird (mit anderen Worten, dass sie niedrig ist). Im Hinblick darauf nimmt, wenn der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG eingeschaltet wird, die Gate-Kapazität des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG zu, was zu einer Zunahme der gesamten FD-Kapazität C führt. Andererseits nimmt dann, wenn der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG ausgeschaltet wird, die gesamte FD-Kapazität C ab. Auf diese Weise kann ein Ein-/Aus-Schalten des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG eine variable FD-Kapazität C verwirklichen, was ermöglicht, die Umsetzwirkungsgradpegel umzuschalten. Der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG ist z. B. ein CMOS-Transistor des N-Typs.
  • Im Übrigen kann eine Konfiguration ohne den FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG vorliegen. Zum jetzigen Zeitpunkt enthält z. B. die Pixelschaltung 210 drei Transistoren, z. B. einen Verstärkungstransistor AMP, einen Auswahltransistor SEL und einen Rücksetztransistor RST. Die Pixelschaltung 210 enthält z. B. mindestens einen von Pixeltransistoren wie z. B. einen Verstärkungstransistor AMP, einen Auswahltransistor SEL, einen Rücksetztransistor RST und einen FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG.
  • Der Auswahltransistor SEL kann zwischen dem Stromversorgungsleitung VDD und dem Verstärkungstransistor AMP vorgesehen sein. In diesem Fall ist der Drain des Rücksetztransistors RST mit der Stromversorgungsleitung VDD und dem Drain des Auswahltransistors SEL elektrisch verbunden. Die Source des Auswahltransistors SEL ist mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP elektrisch verbunden, während das Gate des Auswahltransistors SEL mit der Zeilenansteuersignalleitung 542 elektrisch verbunden ist (siehe 1). Die Source des Verstärkungstransistors AMP (ein Ausgangsende der Pixelschaltung 210) ist mit der Vertikalsignalleitung 543 elektrisch verbunden, während das Gate des Verstärkungstransistors AMP mit der Source des Rücksetztransistors RST elektrisch verbunden ist. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, kann die Anzahl von Pixeln 541, die eine Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden, eine andere als vier sein. Zum Beispiel können zwei oder acht Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden.
  • 5 veranschaulicht ein Beispiel eines Verbindungsmodus zwischen den mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln und der Vertikalsignalleitung 543. Zum Beispiel sind die vier Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der Spaltenrichtung angeordnet sind, in vier Gruppen unterteilt und ist die Vertikalsignalleitung 543 mit jeder der vier Gruppen verbunden. Zur Vereinfachung veranschaulicht 5 ein Beispiel, in dem jede der vier Gruppen eine Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln besitzt, jedoch können die vier Gruppen jeweils mehrere Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten. Auf diese Weise können in der Bildgebungsvorrichtung 1 die mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der Spaltenrichtung angeordnet sind, in Gruppen unterteilt sein, die eine oder mehrere Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten. Zum Beispiel sind die Vertikalsignalleitung 543 und die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 mit jeder der Gruppen verbunden und können Pixelsignale aus jeder der Gruppen gleichzeitig ausgelesen werden. Alternativ kann in der Bildgebungsvorrichtung 1 eine Vertikalsignalleitung 543 mit den mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der Spaltenrichtung angeordnet sind, verbunden sein. Zum jetzigen Zeitpunkt werden Pixelsignale aus den mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die mit der einen Vertikalsignalleitung 543 verbunden sind, in einem Zeitmultiplex sequenziell ausgelesen.
  • [Spezifische Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1]
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittkonfiguration in einer Richtung senkrecht zu Hauptoberflächen des ersten Substrats 100, des zweiten Substrats 200 und des dritten Substrats 300 der Bildgebungsvorrichtung 1. 6 veranschaulicht schematisch die Positionsbeziehung der Komponenten, um das Verständnis zu erleichtern, und kann vom tatsächlichen Querschnitt verschieden sein. In der Bildgebungsvorrichtung 1 sind das erste Substrat 100, das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 in dieser Reihenfolge gestapelt. Die Bildgebungsvorrichtung 1 enthält ferner eine Lichtaufnahmelinse 401 auf der Rückseite (der Lichteinfallsflächenseite) des ersten Substrats 100. Eine Farbfilterschicht (die nicht veranschaulicht ist) kann zwischen der Lichtaufnahmelinse 401 und dem ersten Substrat 100 vorgesehen sein. Die Lichtaufnahmelinse 401 ist z. B. in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen. Die Bildgebungsvorrichtung 1 ist z. B. eine rückseitig belichtete Bildgebungsvorrichtung. Die Bildgebungsvorrichtung 1 enthält eine Pixelmatrixeinheit 540, die in einem zentralen Abschnitt angeordnet ist, und einen Umfangsabschnitt 540B, der bei einer Außenseite der Pixelmatrixeinheit 540 angeordnet ist.
  • Das erste Substrat 100 enthält eine dünne Isolationsschicht 111, eine dünne Schicht 112 mit fester Ladung, eine Halbleiterschicht 100S und eine Verdrahtungsschicht 100T in dieser Reihenfolge von der Seite der Lichtaufnahmelinse 401. Die Halbleiterschicht 100S ist z. B. aus einem Siliziumsubstrat gebildet. Die Halbleiterschicht 100S enthält z. B. eine p-Wannenschicht 115 in einem Teil der Vorderseite (der Oberfläche auf der Seite der Verdrahtungsschicht 100T) und in der Nähe davon und einen Halbleiterbereich 114 des n-Typs im weiteren Bereich (dem Bereich, der tiefer als die p-Wannenschicht 115 liegt). Zum Beispiel bilden der Halbleiterbereich 114 des n-Typs und die p-Wannenschicht 115 eine Fotodiode PD des pn-Übergangstyps. Die p-Wannenschicht 115 ist ein Halbleiterbereich des p-Typs.
  • 7A veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration des ersten Substrats 100. 7A veranschaulicht hauptsächlich eine ebene Konfiguration eines Pixelisolationsabschnitts 117, eine Fotodiode PD, eine schwebende Diffusion FD, einen VSS-Kontaktbereich 118 und einen Übertragungstransistor TR des ersten Substrats 100. Die Konfiguration des ersten Substrats 100 wird unter Bezugnahme auf 7A gemeinsam mit 6 beschrieben.
  • Die schwebende Diffusion FD und der VSS-Kontaktbereich 118 sind in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Die schwebende Diffusion FD enthält einen Halbleiterbereich des n-Typs, der in der p-Wannenschicht 115 vorgesehen ist. Die Knoten der schwebenden Diffusion FD (der schwebenden Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4) jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D sind z. B. nahe zueinander im zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln vorgesehen (7A). Obwohl Details unten beschrieben werden, sind die vier Knoten der schwebenden Diffusion (schwebende Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4), die in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten sind, mittels eines elektrischen Verbindungsmittels (eines Anschlussflächenabschnitts 120, der unten beschrieben wird) im ersten Substrat 100 (insbesondere in der Verdrahtungsschicht 100T) elektrisch miteinander verbunden.
  • Darüber hinaus ist die schwebende Diffusion FD mittels eines elektrischen Mittels (einer Substratdurchgangselektrode 120E, die unten beschrieben wird) vom ersten Substrat 100 zum zweiten Substrat 200 (insbesondere von der Verdrahtungsschicht 100T zur Verdrahtungsschicht 200T) verbunden. Im zweiten Substrat 200 (insbesondere in der Verdrahtungsschicht 200T) ist die schwebende Diffusion FD mittels dieses elektrischen Mittels mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP und der Source des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG elektrisch verbunden.
  • Der VSS-Kontaktbereich 118 ist ein Bereich, der mit der Bezugspotentialleitung VSS elektrisch verbunden ist und von der schwebenden Diffusion FD beabstandet ist. Zum Beispiel ist in den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D die schwebende Diffusion FD an einem Ende angeordnet und ist der VSS-Kontaktbereich 118 am anderen Ende jedes von Pixeln in der V-Richtung angeordnet (7A). Der VSS-Kontaktbereich 118 enthält z. B. einen Halbleiterbereich des p-Typs. Der VSS-Kontaktbereich 118 ist z. B. mit einem Massepotential (Masse) oder einem festen Potential verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht, dass das Bezugspotential der Halbleiterschicht 100S zugeführt wird.
  • Am ersten Substrat 100 ist der Übertragungstransistor TR gemeinsam mit der Fotodiode PD, der schwebenden Diffusion FD und dem VSS-Kontaktbereich 118 vorgesehen. Die Fotodiode PD, die schwebende Diffusion FD, der VSS-Kontaktbereich 118 und der Übertragungstransistor TR sind in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen. Der Übertragungstransistor TR ist auf der Vorderseite (der Seite des zweiten Substrats 200, die die Seite gegenüber der Lichteinfallsflächenseite ist) der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Der Übertragungstransistor TR besitzt ein Übertragungs-Gate TG. Das Übertragungs-Gate TG enthält z. B. einen horizontalen Abschnitt TGb, der der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist, und einen vertikalen Abschnitt TGa, der in der Halbleiterschicht 100S vorgesehen ist. Der vertikale Abschnitt TGa erstreckt sich in einer Dickenrichtung der Halbleiterschicht 100S. Der vertikale Abschnitt TGa besitzt ein Ende, das mit dem horizontalen Abschnitt TGb in Kontakt ist, und das weitere Ende, das im Halbleiterbereich 114 des n-Typs vorgesehen ist. Mit einer Konfiguration des Übertragungstransistors TR unter Verwendung eines derartigen vertikalen Transistors ist es möglich, ein Auftreten von Übertragungsfehlern des Pixelsignals niederzuhalten und die Ausleseeffizienz des Pixelsignals zu verbessern.
  • Der horizontale Abschnitt TGb des Übertragungs-Gates TG erstreckt sich z. B. von einer Position, die dem vertikalen Abschnitt TGa zugewandt ist, zum zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in der H-Richtung (7A). Mit dieser Konfiguration kann die Position in der H-Richtung der Substratdurchgangselektrode (der Substratdurchgangselektrode TGV, die unten beschrieben werden soll), die das Übertragungs-Gate TG erreicht, in die Nähe der Position in der H-Richtung der Substratdurchgangselektrode (der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E, die unten beschrieben werden sollen), die mit der schwebenden Diffusion FD und dem VSS-Kontaktbereich 118 verbunden sind, gebracht werden. Zum Beispiel besitzen die mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die am ersten Substrat 100 vorgesehen sind, dieselbe Konfiguration (7A).
  • Die Halbleiterschicht 100S besitzt den Pixelisolationsabschnitt 117, der die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander isoliert. Der Pixelisolationsabschnitt 117 ist derart gebildet, dass er sich in der Normalrichtung der Halbleiterschicht 100S (der Richtung senkrecht zur Vorderseite der Halbleiterschicht 100S) erstreckt. Der Pixelisolationsabschnitt 117 ist vorgesehen, um die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D voneinander abzutrennen und besitzt z. B. eine gitterartige ebene Form (7A und 7B). Zum Beispiel isoliert der Pixelisolationsabschnitt 117 die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D elektrisch und optisch voneinander. Der Pixelisolationsabschnitt 117 enthält z. B. eine dünne Lichtabschirmschicht 117A und eine dünne Isolationsschicht 117B. Die dünne Lichtabschirmschicht 117A ist z. B. unter Verwendung von Wolfram (W) oder dergleichen gebildet. Die dünne Isolationsschicht 117B ist zwischen der dünnen Lichtabschirmschicht 117A und der p-Wannenschicht 115 oder dem Halbleiterbereich 114 des n-Typs vorgesehen. Die dünne Isolationsschicht 117B ist z. B. aus Siliziumoxid (SiO) gebildet. Der Pixelisolationsabschnitt 117 besitzt z. B. eine vollständige Grabenisolationsstruktur (FTI-Struktur) und durchdringt die Halbleiterschicht 100S. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, ist der Pixelisolationsabschnitt 117 nicht auf die FTI-Struktur beschränkt, die die Halbleiterschicht 100S durchdringt. Zum Beispiel ist es zulässig, eine tiefe Grabenisolationsstruktur (DTI-Struktur) zu verwenden, die die Halbleiterschicht 100S nicht durchdringt. Der Pixelisolationsabschnitt 117 erstreckt sich in der Normalrichtung der Halbleiterschicht 100S und ist in einem Teilbereich der Halbleiterschicht 100S gebildet.
  • Die Halbleiterschicht 100S enthält z. B. einen ersten Kontaktherstellungsbereich 113 und einen zweiten Kontaktherstellungsbereich 116. Der erste Kontaktherstellungsbereich 113 ist in der Nähe der Rückseite der Halbleiterschicht 100S derart vorgesehen, dass er zwischen dem Halbleiterbereich 114 des n-Typs und der dünnen Schicht 112 mit fester Ladung angeordnet ist. Der zweite Kontaktherstellungsbereich 116 ist an einer Seitenfläche des Pixelisolationsabschnitts 117, speziell zwischen dem Pixelisolationsabschnitt 117 und der p-Wannenschicht 115 oder dem Halbleiterbereich 114 des n-Typs vorgesehen. Der erste Kontaktherstellungsbereich 113 und der zweite Kontaktherstellungsbereich 116 sind z. B. mit einem Halbleiterbereich des p-Typs gebildet.
  • Es ist eine dünne Schicht 112 mit fester Ladung, die eine feste negative Ladung aufweist, zwischen der Halbleiterschicht 100S und der dünnen Isolationsschicht 111 vorgesehen. Durch das elektrische Feld, das durch die dünne Schicht 112 mit fester Ladung induziert wird, ist der erste Kontaktherstellungsbereich 113 einer Löcheransammlungsschicht bei einer Schnittstelle auf der Seite Lichtaufnahmeoberfläche (der Rückseite) der Halbleiterschicht 100S gebildet. Diese Konfiguration unterdrückt die Erzeugung von Dunkelstrom aufgrund des Grenzflächenzustands auf der Lichtaufnahmeoberflächenseite der Halbleiterschicht 100S. Die dünne Schicht 112 mit fester Ladung ist z. B. aus einer dünnen Isolationsschicht gebildet, die eine feste negative Ladung besitzt. Beispiele des Materials der dünnen Isolationsschicht, die eine feste negative Ladung besitzt, enthalten Hafniumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Tantaloxid.
  • Die dünne Lichtabschirmschicht 117A ist zwischen der dünnen Schicht 112 mit fester Ladung und der dünnen Isolationsschicht 111 vorgesehen. Die dünne Lichtabschirmschicht 117A kann kontinuierlich vorgesehen sein, wobei die dünne Lichtabschirmschicht 117A den Pixelisolationsabschnitt 117 bildet. Die dünne Lichtabschirmschicht 117A zwischen der dünnen Schicht 112 mit fester Ladung und der dünnen Isolationsschicht 111 ist wahlweise z. B. bei einer Position vorgesehen, die dem Pixelisolationsabschnitt 117 in der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist. Die dünne Isolationsschicht 111 ist derart vorgesehen, dass sie die dünne Lichtabschirmschicht 117A abdeckt. Die dünne Isolationsschicht 111 ist z. B. aus Siliziumoxid gebildet.
  • Die Verdrahtungsschicht 100T, die zwischen der Halbleiterschicht 100S und dem zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, enthält eine dünne Isolationszwischenschicht 119, Anschlussflächenabschnitte 120 und 121, eine dünne Passivierungsschicht 122, eine dünne Isolationszwischenschicht (eine erste dünne Isolationszwischenschicht) 123 und eine dünne Bindeschicht 124 in dieser Reihenfolge von der Seite der Halbleiterschicht 100S. Der horizontale Abschnitt TGb des Übertragungs-Gates TG ist z. B. in der Verdrahtungsschicht 100T vorgesehen. Die dünne Isolationszwischenschicht 119 ist über der gesamten Vorderseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen und ist in Kontakt mit der Halbleiterschicht 100S. Die dünne Isolationszwischenschicht 119 ist z. B. aus einer dünnen Siliziumoxidschicht gebildet. Es ist festzuhalten, dass die Konfiguration der Verdrahtungsschicht 100T nicht auf die oben beschriebene beschränkt ist und eine beliebige Konfiguration, die eine Verdrahtung und eine dünne Isolationsschicht enthält, zulässig ist.
  • 7B veranschaulicht die Konfiguration des Anschlussflächenabschnitts 120 und 121 gemeinsam mit der ebenen Konfiguration, die in 7A veranschaulicht ist. Die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 sind in einem selektiven Bereich auf der dünnen Isolationszwischenschicht 119 vorgesehen. Der Anschlussflächenabschnitt 120 ist zum Verbinden der Knoten der schwebenden Diffusion FD (schwebende Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4) der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D miteinander vorgesehen. Zum Beispiel ist der Anschlussflächenabschnitt 120 beim zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in Draufsicht für jede der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (7B) angeordnet. Der Anschlussflächenabschnitt 120 ist über dem Pixelisolationsabschnitt 117 vorgesehen und ist derart angeordnet, dass er mindestens mit einem Teil jedes von Knoten der schwebenden Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4 überlappt (6 und 7B). Speziell ist der Anschlussflächenabschnitt 120 in einem Bereich gebildet, der mindestens mit einem Teil jedes der mehreren Knoten der schwebenden Diffusion FD (der schwebenden Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4), die die Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden, und mindestens einem Teil des Pixelisolationsabschnitts 117, der zwischen den mehreren Fotodioden PD (den Fotodioden PD1, PD2, PD3 und PD4), die die Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden, gebildet ist, in einer Richtung senkrecht zur Vorderseite der Halbleiterschicht 100S überlappt. Die dünne Isolationszwischenschicht 119 ist mit einer Verbindungsdurchkontaktierung 120C zum elektrischen Verbinden des Anschlussflächenabschnitts 120 mit Knoten der schwebenden Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4 versehen. Die Verbindungsdurchkontaktierung 120C ist in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen. Zum Beispiel wird durch Einbetten eines Abschnitts des Anschlussflächenabschnitts 120 in die Verbindungsdurchkontaktierung 120C der Anschlussflächenabschnitt 120 mit jedem von Knoten der schwebenden Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4 elektrisch verbunden.
  • Der Anschlussflächenabschnitt 121 ist zum Verbinden der mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 miteinander vorgesehen. Zum Beispiel ist der VSS-Kontaktbereich 118, der in den Pixeln 541C und 541D einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der V-Richtung benachbart sind, vorgesehen ist, mit dem VSS-Kontaktbereich 118, der in den Pixeln 541A und 541B der weiteren Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln vorgesehen ist, durch den Anschlussflächenabschnitt 121 elektrisch verbunden. Der Anschlussflächenabschnitt 121 ist z. B. über dem Pixelisolationsabschnitt 117 vorgesehen und ist derart angeordnet, dass er mit mindestens einem Teil jedes der vier VSS-Kontaktbereiche 118 überlappt. Speziell ist der Anschlussflächenabschnitt 121 in einem Bereich gebildet, der mit mindestens einem Teil jedes der mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 und mindestens einem Teil des Pixelisolationsabschnitts 117, der zwischen den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118 gebildet ist, in einer Richtung senkrecht zur Vorderseite der Halbleiterschicht 100S überlappt. Die dünne Isolationszwischenschicht 119 ist mit einer Verbindungsdurchkontaktierung 121C zum elektrischen Verbinden des Anschlussflächenabschnitts 121 und des VSS-Kontaktbereichs 118 miteinander versehen. Die Verbindungsdurchkontaktierung 121C ist in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen. Zum Beispiel sind der Anschlussflächenabschnitt 121 und der VSS-Kontaktbereich 118 durch Einbetten eines Abschnitts des Anschlussflächenabschnitts 121 in die Verbindungsdurchkontaktierung 121C elektrisch miteinander verbunden. Zum Beispiel sind der Anschlussflächenabschnitt 120 und der Anschlussflächenabschnitt 121 jeder der mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der V-Richtung angeordnet sind, im Wesentlichen bei derselben Position in der H-Richtung angeordnet (7B).
  • Durch Bereitstellen des Anschlussflächenabschnitts 120 ist es möglich, die Anzahl von Verdrahtungsleitungen zum Verbinden jeder schwebenden Diffusion FD mit der Pixelschaltung 210 (z. B. eine Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP) im gesamten Chip zu verringern. Ähnlich ist es durch Bereitstellen des Anschlussflächenabschnitts 121 möglich, die Verdrahtungsleitungen, die jedem VSS-Kontaktbereich 118 ein Potential zuführen im gesamten Chip zu verringern. Dies ermöglicht, die Fläche des gesamten Chips zu verringern, die elektrische Interferenz zwischen den Verdrahtungsleitungen im miniaturisierten Pixel niederzuhalten und/oder durch eine verringerte Anzahl von Komponenten die Kosten zu verringern.
  • Die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 können bei gewünschten Positionen am ersten Substrat 100 und am zweiten Substrat 200 vorgesehen sein. Speziell können die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 entweder in der Verdrahtungsschicht 100T oder einem Isolationsbereich 212 der Halbleiterschicht 200S vorgesehen sein. Wenn sie in der Verdrahtungsschicht 100T vorgesehen sind, können die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 mit der Halbleiterschicht 100S in direkten Kontakt gebracht werden. Speziell können die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 mit mindestens einem Teil jeweils der schwebenden Diffusion FD und/oder des VSS-Kontaktbereichs 118 direkt verbunden sein. Alternativ ist es zulässig, eine Konfiguration zu verwenden, in der die Verbindungsdurchkontaktierungen 120C und 121C von der schwebenden Diffusion FD und/oder dem VSS-Kontaktbereich 118, die mit den Anschlussflächenabschnitten 120 bzw. 121 verbunden sind, vorgesehen sind, und können die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 bei gewünschten Positionen der Verdrahtungsschicht 100T und des Isolationsbereichs 2112 der Halbleiterschicht 200S vorgesehen sein.
  • Insbesondere ist es, falls die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 in der Verdrahtungsschicht 100T vorgesehen sind, möglich, die Anzahl von Verdrahtungsleitungen, die mit der schwebenden Diffusion FD und/oder dem VSS-Kontaktbereich 118 im Isolationsbereich 212 der Halbleiterschicht 200S verbunden sind, zu verringern. Mit dieser Konfiguration ist es im zweiten Substrat 200, das die Pixelschaltung 210 bildet, möglich, die Fläche des Isolationsbereichs 212 zum Bilden der Substratdurchgangsverdrahtung zum Verbinden der schwebenden Diffusion FD mit der Pixelschaltung 210 zu verringern. Dies ermöglicht, eine große Fläche des zweiten Substrats 200, das die Pixelschaltung 210 bildet, sicherzustellen. Durch Sicherstellen der Fläche der Pixelschaltung 210 ist es möglich, einen großen Pixeltransistor zu bilden und durch Rauschreduzierung und dergleichen zu einer Bildqualitätsverbesserung beizutragen.
  • Insbesondere ist es, falls die FTI-Struktur für den Pixelisolationsabschnitt 117 verwendet wird, bevorzugt, die schwebende Diffusion FD und/oder den VSS-Kontaktbereich 118 in jedem Pixel 541 bereitzustellen. Deshalb ist es unter Verwendung der Konfigurationen der Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 möglich, die Verdrahtungsleitungen, die das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander verbinden, stark zu verringern.
  • Darüber hinaus sind, wie z. B. in 7B veranschaulicht ist, der Anschlussflächenabschnitt 120, der mit den mehreren schwebenden Diffusionen FD verbunden ist, und der Anschlussflächenabschnitt 121, der mit den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118 verbunden ist, in der V-Richtung geradlinig abwechselnd angeordnet. Darüber hinaus sind die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 bei Positionen gebildet, die durch die mehreren Fotodioden PD, die mehreren Übertragungs-Gates TG und die mehreren Knoten der schwebenden Diffusion FD umgeben sind. Diese Konfiguration ermöglicht eine flexible Anordnung von Elementen außer der schwebenden Diffusion FD und des VSS-Kontaktbereichs 118 am ersten Substrat 100, das mehrere Elemente bildet, was zu einer höheren Effizienz des Layouts des gesamten Chips führt. Darüber hinaus ist es möglich, eine Symmetrie im Layout der Elemente, die in jeder Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln gebildet sind, zu erreichen und Schwankungen der Eigenschaften jedes Pixels 541 niederzuhalten.
  • Die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 sind z. B. jeweils aus Polysilizium (Poly-Si) und insbesondere dotiertem Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, gebildet. Die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 sind bevorzugt aus einem Leitermaterial, das einen hohen Wärmewiderstand besitzt, wie z. B. Polysilizium, Wolfram (W), Titan (Ti) oder Titannitrid (TiN) gebildet. Mit dieser Konfiguration kann die Pixelschaltung 210 gebildet werden, nachdem die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 mit dem ersten Substrat 100 verbunden worden ist. Im Folgenden wird der Grund dafür beschrieben. Es ist festzuhalten, dass in der folgenden Beschreibung das Verfahren zum Bilden der Pixelschaltung 210 nach dem Verbinden des ersten Substrats 100 mit der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 als ein erstes Herstellungsverfahren bezeichnet wird.
  • Hier existiert ein weiteres denkbares Verfahren zum Bilden der Pixelschaltung 210 am zweiten Substrat 200 und danach Verbindens des zweiten Substrats 200 mit dem ersten Substrat 100 (das im Folgenden als ein zweites Herstellungsverfahren bezeichnet wird). Im zweiten Herstellungsverfahren wird eine Elektrode zum elektrischen Verbinden im Voraus auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 (der Vorderseite der Verdrahtungsschicht 100T) und der Vorderseite des zweiten Substrats 200 (der Vorderseite der Verdrahtungsschicht 200T) einzeln gebildet. Gleichzeitig mit dem Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 miteinander gelangen die elektrischen Verbindungselektroden, die auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 und der Vorderseite des zweiten Substrats 200 gebildet sind, miteinander in Kontakt. Dies bildet eine elektrische Verbindung zwischen der Verdrahtung, die im ersten Substrat 100 enthalten ist, und der Verdrahtung, die im zweiten Substrat 200 enthalten ist. Deshalb kann durch Anwenden der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung des zweiten Herstellungsverfahrens z. B. ein Herstellen unter Verwendung eines geeigneten Prozesses für die Konfiguration jeweils des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durchgeführt werden, was zum Erreichen einer Fertigung einer hochqualitativen und Hochleistungs-Bildgebungsvorrichtung führt.
  • Wenn das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 mit einem derartigen zweiten Herstellungsverfahren miteinander verbunden werden, könnte aufgrund einer Herstellungsvorrichtung zum Verbinden ein Ausrichtungsfehler auftreten. Zusätzlich besteht, wenn das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander verbunden sind, wobei das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 jeweils die Größe von z. B. etwa einigen zehn Zentimetern im Durchmesser besitzen, die Möglichkeit, dass ein Ausdehnen und ein Zusammenziehen der Substrate in mikroskopischen Bereichen des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 auftreten kann. Dieses Ausdehnen und Zusammenziehen der Substrate wird durch eine geringe Verschiebung des Zeitpunkts eines Kontakts zwischen den Substraten verursacht. Aufgrund eines derartigen Ausdehnens und Zusammenziehens des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 könnte ein Fehler der Positionen der elektrischen Verbindungselektroden, die auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 und auf der Vorderseite des zweiten Substrats 200 gebildet sind, auftreten. Im zweiten Herstellungsverfahren ist bevorzugt, Maßnahmen derart zu ergreifen, dass die Elektroden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 selbst bei Auftreten eines derartigen Fehlers in Kontakt miteinander gelangen. Speziell können mindestens eine und bevorzugt beide der Elektroden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Fehlers derart gebildet sein, dass sie eine große Größe besitzen. Deshalb ist unter Verwendung des zweiten Herstellungsverfahrens z. B. die Größe der Elektrode, die auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 oder des zweiten Substrats 200 (die Größe in der Substratebenenrichtung) gebildet ist, größer als die Größe einer internen Elektrode, die sich in der Dickenrichtung von innerhalb des ersten Substrats 100 oder des zweiten Substrats 200 zur Vorderseite erstreckt.
  • Andererseits kann durch Bilden der Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 unter Verwendung eines hitzebeständigen Leitermaterials das erste Herstellungsverfahren angewendet werden. Im ersten Herstellungsverfahren wird das erste Substrat 100, das die Fotodiode PD, den Übertragungstransistor TR und dergleichen enthält, gebildet und werden danach das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 200S) miteinander verbunden. Zum jetzigen Zeitpunkt befindet sich das zweite Substrat 200 in einem Zustand, in dem Muster wie z. B. aktive Elemente und Verdrahtungsschichten, die die Pixelschaltung 210 bilden, noch nicht gebildet sind. Da das zweite Substrat 200 sich in einem Zustand vor einer Musterbildung befindet, selbst wenn ein Fehler in der Verbindungsposition auftritt, wenn das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander verbunden werden, würde dieser Bindefehler keinen Fehler der Ausrichtung zwischen dem Muster des ersten Substrats 100 und dem Muster des zweiten Substrats 200 verursachen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Muster des zweiten Substrats 200 nach dem Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 miteinander gebildet werden soll. Bei der Musterbildung am zweiten Substrat soll das Muster z. B. in einer Belichtungsvorrichtung zur Musterbildung unter Verwendung eines Musters, das am ersten Substrat gebildet ist, als ein Ausrichtungsziel gebildet werden. Aus dem, oben genannten Grund verursacht der Fehler der Verbindungsposition zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 kein Problem beim Herstellen der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens. Aus ähnlichen Gründen würde ein Fehler, der durch ein Ausdehnen und Zusammenziehen des Substrats, das durch das zweite Herstellungsverfahren verursacht wird, kein Problem beim Herstellen der Bildgebungsvorrichtung 1 durch das erste Herstellungsverfahren verursachen.
  • Im ersten Herstellungsverfahren werden, nachdem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 200S) auf diese Weise miteinander verbunden wurden, aktive Elemente am zweiten Substrat 200 gebildet. Danach werden die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und die Substratdurchgangselektrode TGV (6) gebildet. Zum Beispiel werden bei der Bildung der Substratdurchgangselektroden 120E, 121E und TGV Muster der Substratdurchgangselektroden durch eine Reduktionsprojektionsbelichtung unter Verwendung einer Belichtungsvorrichtung von über dem zweiten Substrat 200 gebildet. Da die Reduktionsprojektionsbelichtung verwendet wird, würde selbst dann, wenn ein Fehler in der Ausrichtung zwischen dem zweiten Substrat 200 und der Belichtungsvorrichtung auftritt, die Magnitude des Fehlers so klein wie ein Anteil des Fehlers des zweiten Herstellungsverfahrens (ein Kehrwert der Reduktionsprojektionsbelichtungsvergrößerung) im zweiten Substrat 200 sein. Deshalb ist es durch Anwenden der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens möglich, eine Ausrichtung von Elementen, die am ersten Substrat 100 und am zweiten Substrat 200 gebildet sind, aufeinander zu erleichtern, was zum Erreichen einer Fertigung einer hochqualitativen und Hochleistungs-Bildgebungsvorrichtung führt.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1, die unter Verwendung eines derartigen ersten Herstellungsverfahrens hergestellt wurde, besitzt Merkmale, die vom Fall der Bildgebungsvorrichtung, die durch das zweite Herstellungsverfahren hergestellt wurde, verschieden sind. Speziell besitzen in der Bildgebungsvorrichtung 1, die durch das erste Herstellungsverfahren hergestellt wurde, die Substratdurchgangselektroden 120E, 121E und TGV z. B. im Wesentlichen konstante Dicken (Größen in der Substratebenenrichtung) vom zweiten Substrat 200 zum ersten Substrat 100. Wenn alternativ die Substratdurchgangselektroden 120E, 121E und TGV sich verjüngende Formen besitzen, besitzen sie sich verjüngende Formen mit einer konstanten Neigung. Die Bildgebungsvorrichtung 1, die derartige Substratdurchgangselektroden 120E, 121E und TGV enthält, besitzt eine hohe Anwendbarkeit bei einer Miniaturisierung des Pixels 541.
  • Hier würde, wenn die Bildgebungsvorrichtung 1 durch das erste Herstellungsverfahren hergestellt wird, da das aktive Element am zweiten Substrat 200 gebildet wird, nachdem das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 (die Halbleiterschicht 200S) miteinander verbunden wurden, das erste Substrat 100 auch durch die Heizbehandlung, die zum Bilden des aktiven Elements nötig ist, beeinflusst. Deshalb ist es, wie oben beschrieben ist, bevorzugt, ein Leitermaterial zu verwenden, das einen hohen Wärmewiderstand für die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121, die am ersten Substrat 100 vorgesehen sind, besitzt. Zum Beispiel sind die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 bevorzugt aus einem Material gebildet, das einen höheren Schmelzpunkt (d. h. einen höheren Wärmewiderstand) als mindestens ein Teil des Verdrahtungselements, das in der Verdrahtungsschicht 200T des zweiten Substrats 200 enthalten ist, besitzt. Zum Beispiel sind die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 aus einem Leitermaterial, das einen hohen Wärmewiderstand besitzt, wie z. B. dotiertem Polysilizium, Wolfram, Titan und Titannitrid gebildet. Mit dieser Konfiguration kann die Bildgebungsvorrichtung 1 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens, das oben beschrieben ist, hergestellt werden.
  • Die dünne Passivierungsschicht 122 ist über der gesamten Vorderseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen, z. B., um die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 abzudecken (6). Die dünne Passivierungsschicht 122 ist z. B. aus einer dünnen Siliziumnitridschicht (SiN-Schicht) gebildet. Die dünne Isolationszwischenschicht 123 deckt die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 ab, wobei die dünne Passivierungsschicht 122 dazwischen angeordnet ist. Die dünne Isolationszwischenschicht 123 ist z. B. über der gesamten Vorderseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Die dünne Isolationszwischenschicht 123 ist z. B. aus einer dünnen Siliziumoxidschicht (SiO-Schicht) gebildet. Die dünne Bindeschicht 124 ist an einer Bindeoberfläche zwischen dem ersten Substrat 100 (speziell der Verdrahtungsschicht 100T) und dem zweiten Substrat 200 vorgesehen. Das heißt, die dünne Bindeschicht 124 ist in Kontakt mit dem zweiten Substrat 200. Die dünne Bindeschicht 124 ist über der gesamten Hauptoberfläche des ersten Substrats 100 vorgesehen. Die dünne Bindeschicht 124 ist z. B. aus einer dünnen Siliziumnitridschicht gebildet.
  • Die Lichtaufnahmelinse 401 ist z. B. der Halbleiterschicht 100S zugewandt, wobei die dünne Schicht 112 mit fester Ladung und die dünne Isolationsschicht 111 dazwischen angeordnet sind (6). Die Lichtaufnahmelinse 401 ist z. B. bei einer Position vorgesehen, die der Fotodiode PD jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D zugewandt ist.
  • Das zweite Substrat 200 enthält die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 200T in dieser Reihenfolge von der Seite des ersten Substrats 100. Die Halbleiterschicht 200S ist aus einem Siliziumsubstrat gebildet. In der Halbleiterschicht 200S ist ein Wannenbereich 211 über die Dickenrichtung vorgesehen. Der Wannenbereich 211 ist z. B. ein Halbleiterbereich des p-Typs. Das zweite Substrat 200 ist mit der Pixelschaltung 210 versehen, die für jede der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln angeordnet ist. Die Pixelschaltung 210 ist z. B. auf der Vorderseite (der Seite der Verdrahtungsschicht 200T) der Halbleiterschicht 200S vorgesehen. In der Bildgebungsvorrichtung 1 ist das zweite Substrat 200 derart mit dem ersten Substrat 100 verbunden, dass die Rückseite (die Seite der Halbleiterschicht 200S) des zweiten Substrats 200 der Vorderseite (der Seite der Verdrahtungsschicht 100T) des ersten Substrats 100 zugewandt ist. Das heißt, das zweite Substrat 200 ist mit dem ersten Substrat 100 in einer Vorderseiten-zu-Rückseiten-Anordnung verbunden.
  • 8 bis 12 veranschaulichen schematisch ein Beispiel einer ebenen Konfiguration des zweiten Substrats 200. 8 veranschaulicht eine Konfiguration der Pixelschaltung 210, die in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist. 9 veranschaulicht schematisch eine Konfiguration jeweils von Abschnitten der Verdrahtungsschicht 200T (speziell eine erste Verdrahtungsschicht W1, die unten beschrieben werden soll), der Halbleiterschicht 200S, die mit der Verdrahtungsschicht 200T verbunden ist, und das erste Substrat 100. 10 bis 12 veranschaulichen ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der Verdrahtungsschicht 200T. Im Folgenden wird die Konfiguration des zweiten Substrats 200 unter Bezugnahme auf 8 bis 12 gemeinsam mit 6 beschrieben. In 8 und 9 ist die Außenform der Fotodiode PD (die Grenze zwischen dem Pixelisolationsabschnitt 117 und der Fotodiode PD) durch eine gestrichelte Linie angegeben und ist eine Grenze zwischen der Halbleiterschicht 200S und einem Elementisolationsbereich 213 oder dem Isolationsbereich 214 in einem Abschnitt, der mit der Gate-Elektrode jedes von Transistoren, die die Pixelschaltung 210 bilden, überlappt, durch eine gepunktete Linie angegeben. Ein Abschnitt, der mit der Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors AMP überlappt, enthält die Grenze zwischen der Halbleiterschicht 200S und dem Elementisolationsbereich 213 und einer Grenze zwischen dem Elementisolationsbereich 213 und dem Isolationsbereich 212 auf einer Seite in einer Kanalbreitenrichtung.
  • Das zweite Substrat 200 enthält Folgendes: den Isolationsbereich 212, der die Halbleiterschicht 200S unterteilt; und den Elementisolationsbereich 213, der in einem Teil der Halbleiterschicht 200S in der Dickenrichtung vorgesehen ist (6). Zum Beispiel sind die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und die Substratdurchgangselektroden TGV (die Substratdurchgangselektrode TGV1, TGV2, TGV3 und TGV4) der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die mit zwei Pixelschaltungen 210, die in der H-Richtung benachbart sind, verbunden sind, in dem Isolationsbereich 212 angeordnet, der zwischen den zwei Pixelschaltungen 210 vorgesehen ist (9).
  • Der Isolationsbereich 212 besitzt eine Dicke, die im Wesentlichen gleich der Dicke der Halbleiterschicht 200S ist (6). Die Halbleiterschicht 200S ist durch den Isolationsbereich 212 unterteilt. Die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und die Substratdurchgangselektrode TGV sind im Isolationsbereich 212 angeordnet. Der Isolationsbereich 212 ist z. B. aus Siliziumoxid gebildet.
  • Die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E sind derart vorgesehen, dass sie den Isolationsbereich 212 in der Dickenrichtung durchdringen. Die oberen Enden der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E sind mit einer Verdrahtung (einer ersten Verdrahtungsschicht W1, einer zweiten Verdrahtungsschicht W2, einer dritten Verdrahtungsschicht W3 und einer vierten Verdrahtungsschicht W4, die unten beschrieben werden sollen) der Verdrahtungsschicht 200T verbunden. Die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E sind derart vorgesehen, dass sie den Isolationsbereich 212, die dünne Bindeschicht 124, die dünne Isolationszwischenschicht 123 und die dünne Passivierungsschicht 122 durchdringen, und die unteren Enden der Elektroden sind mit den Anschlussflächenabschnitten 120 bzw. 121 verbunden (6). Die Substratdurchgangselektrode 120E ist zum elektrischen Verbinden der Anschlussflächenabschnitt 120 und der Pixelschaltung 210 miteinander vorgesehen. Das heißt, die schwebende Diffusion FD des ersten Substrats 100 ist mit der Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 durch die Substratdurchgangselektrode 120E elektrisch verbunden. Die Substratdurchgangselektrode 121E ist zum elektrischen Verbinden des Anschlussflächenabschnitts 121 und der Bezugspotentialleitung VSS der Verdrahtungsschicht 200T miteinander vorgesehen. Das heißt, der VSS-Kontaktbereich 118 des ersten Substrats 100 ist mit der Bezugspotentialleitung VSS des zweiten Substrats 200 durch die Substratdurchgangselektrode 121E elektrisch verbunden.
  • Die Substratdurchgangselektrode TGV ist derart vorgesehen, dass sie den Isolationsbereich 212 in der Dickenrichtung durchdringt. Das, obere Ende der Substratdurchgangselektrode TGV ist mit der Verdrahtung der Verdrahtungsschicht 200T verbunden. Die Substratdurchgangselektrode TGV ist derart vorgesehen, dass sie den Isolationsbereich 212, die dünne Bindeschicht 124, die dünne Isolationszwischenschicht 123, die dünne Passivierungsschicht 122 und die dünne Isolationszwischenschicht 119 durchdringt und ihr unteres Ende ist mit dem Übertragungs-Gate TG verbunden (6). Eine derartige Substratdurchgangselektrode TGV ist zum elektrischen Verbinden des Übertragungs-Gates TG (des Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4) jedes der entsprechenden Pixel 541A, 541B, 541C und 541D mit der Verdrahtung der Verdrahtungsschicht 200T (einem Teil der Zeilenansteuersignalleitung 542, speziell den Verdrahtungsleitungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 in 11, die unten beschrieben werden sollen) vorgesehen. Das heißt, das Übertragungs-Gate TG des ersten Substrats 100 ist durch die Substratdurchgangselektrode TGV mit der Verdrahtung TRG des zweiten Substrats 200 elektrisch verbunden und ein Ansteuersignal wird zu jedem der Übertragungstransistoren TR (den Übertragungstransistoren TR1, TR2, TR3 und TR4) gesendet.
  • Der Isolationsbereich 212 ist ein Bereich zum Isolieren der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und der Substratdurchgangselektrode TGV aus der Halbleiterschicht 200S, um das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 elektrisch miteinander zu verbinden. Zum Beispiel sind die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und die Substratdurchgangselektrode TGV (die Substratdurchgangselektrode TGV1, TGV2, TGV3 und TGV4), die mit zwei Pixelschaltungen 210 (der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln), die in der H-Richtung benachbart sind, verbunden sind, im Isolationsbereich 212, der zwischen den zwei Pixelschaltungen 210 vorgesehen ist, angeordnet. Der Isolationsbereich 212 ist z. B. derart vorgesehen, dass er sich in der V-Richtung erstreckt (8 und 9). Hier ist durch geeignet Anordnen des horizontalen Abschnitts TGb des Übertragungs-Gates TG die Substratdurchgangselektrode TGV derart angeordnet, dass die Position der Substratdurchgangselektrode TGV in der H-Richtung sich den Positionen der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E in der H-Richtung im Vergleich zur Position des vertikalen Abschnitts TGa nähert (7A und 9). Zum Beispiel ist die Substratdurchgangselektrode TGV im Wesentlichen bei derselben Position wie die Substratdurchgangselektroden 120E und 120E in der H-Richtung angeordnet. Mit dieser Konfiguration können die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und die Substratdurchgangselektrode TGV im Isolationsbereich 212, der sich in der V-Richtung erstreckt, gemeinsam angeordnet sein. Als ein weiteres Anordnungsbeispiel ist es auch denkbar, den horizontalen Abschnitt TGb lediglich in einem Bereich bereitzustellen, der mit dem vertikalen Abschnitt TGa überlappt. In diesem Fall würde die Substratdurchgangselektrode TGV im Wesentlichen unmittelbar über dem vertikalen Abschnitt TGa gebildet werden und z. B. ist die Substratdurchgangselektrode TGV im Wesentlichen beim zentralen Abschnitt in der H-Richtung und der V-Richtung jedes Pixels 541 angeordnet. Zum jetzigen Zeitpunkt würde die Position der Substratdurchgangselektrode TGV in der H-Richtung stark von den Positionen der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E in der H-Richtung abweichen. Zum Beispiel ist der Isolationsbereich 212 um die Substratdurchgangselektrode TGV und die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E vorgesehen, um diese Substratdurchgangselektroden von der benachbarten Halbleiterschicht 200S elektrisch zu isolieren. Wenn die Position der Substratdurchgangselektrode TGV in der H-Richtung und der Positionen der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E in der H-Richtung stark voneinander getrennt sind, wäre es nötig, den Isolationsbereich 212 unabhängig um jede der Substratdurchgangselektroden 120E, 121E und TGV bereitzustellen. Diese Konfiguration würde die Halbleiterschicht 200S in eine große Zahl von Stücken unterteilen. Im Vergleich kann das Layout, in dem die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und die Substratdurchgangselektrode TGV in dem Isolationsbereich 212, der sich in der V-Richtung erstreckt, gemeinsam angeordnet sind, eine ausreichend große Größe der Halbleiterschicht 200S in der H-Richtung erreichen. Dies ermöglicht, eine große Fläche des Halbleiterelementbildungsbereichs in der Halbleiterschicht 200S sicherzustellen. Diese Konfiguration ermöglicht z. B., die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen und Rauschen niederzuhalten.
  • Wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben ist, besitzt die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln eine Struktur, in der die schwebende Diffusion FD, die in jedem der mehreren Pixel 541 vorgesehen ist, elektrisch verbunden ist, und die mehreren Pixel 541 verwenden gemeinsam eine Pixelschaltung 210. Die schwebende Diffusion FD ist durch den Anschlussflächenabschnitt 120, der am ersten Substrat 100 vorgesehen ist, elektrisch miteinander verbunden (6 und 7B). Der elektrische Verbindungsabschnitt (der Anschlussflächenabschnitt 120), der am ersten Substrat 100 vorgesehen ist, und die Pixelschaltung 210, die am zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, sind mittels einer Substratdurchgangselektrode 120E elektrisch verbunden. In einem weiteren denkbaren Strukturbeispiel kann ein elektrischer Verbindungsabschnitt zwischen den schwebenden Diffusionen FD am zweiten Substrat 200 vorgesehen sein. In diesem Fall ist die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln mit vier Substratdurchgangselektroden versehen, die mit den schwebenden Diffusionen FD1, FD2, FD3 bzw. FD4 verbunden sind. Dies würde im zweiten Substrat 200 in der erhöhten Anzahl von Substratdurchgangselektroden, die die Halbleiterschicht 200S durchdringen, und einer Vergrößerung des Isolationsbereichs 212, der die Umgebung dieser Substratdurchgangselektroden isoliert, resultieren. Im Vergleich ist es in der Struktur, in der der Anschlussflächenabschnitt 120 am ersten Substrat 100 vorgesehen ist (6 und 7B), möglich, eine Verringerung der Anzahl von Substratdurchgangselektroden und ein Verkleinern des Isolationsbereichs 212 zu erreichen. Dies ermöglicht, eine große Fläche des Halbleiterelementbildungsbereich in der Halbleiterschicht 200S sicherzustellen. Diese Konfiguration ermöglicht z. B., die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen und Rauschen niederzuhalten.
  • Der Elementisolationsbereich 213 ist auf der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S vorgesehen. Der Elementisolationsbereich 213 besitzt eine flache Grabenisolationsstruktur (STI-Struktur). Im Elementisolationsbereich 213 ist die Halbleiterschicht 200S in der Dickenrichtung (der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des zweiten Substrats 200) eingraviert und ist eine dünne Isolationsschicht in den eingravierten Abschnitt eingebettet. Diese dünne Isolationsschicht ist z. B. aus Siliziumoxid gebildet. Der Elementisolationsbereich 213 isoliert die mehreren Elemente, nämlich Transistoren, die die Pixelschaltung 210 bilden, in Übereinstimmung mit dem Layout der Pixelschaltung 210 voneinander. Die Halbleiterschicht 200S (speziell der Wannenbereich 211) erstreckt sich unter dem Elementisolationsbereich 213 (tiefer Abschnitt der Halbleiterschicht 200S).
  • Hier wird unter Bezugnahme auf 7A, 7B und 8, eine Differenz zwischen der Außenform (der Außenform in der Substratebenenrichtung) der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln am ersten Substrat 100 und der Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln am zweiten Substrat 200 beschrieben.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 ist die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln sowohl im ersten Substrat 100 als auch im zweiten Substrat 200 vorgesehen. Zum Beispiel ist die Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die am ersten Substrat 100 vorgesehen ist, von der Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die am zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, verschieden.
  • In 7A und 7B ist der Umriss der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D durch eine strichpunktierte Linie mit einem Punkt repräsentiert und ist die Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln durch eine dicke Linie repräsentiert. Zum Beispiel ist die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 mit zwei Pixeln 541 (Pixel 541A und 541B), die in der H-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind, und zwei Pixeln 541 (Pixel 541C und 541D), die in der V-Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, gebildet. Das heißt, die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 enthält vier Pixel 541 in benachbarten 2 Zeilen x 2 Spalten, was der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 eine im Wesentlichen quadratische Außenform verleiht. In der Pixelmatrixeinheit 540 sind derartige Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in einem Zweipixelabstand (einem Abstand, der zwei Pixeln 541 entspricht) in der H-Richtung und einem Zweipixelabstand (einem Abstand, der zwei Pixeln 541 entspricht) in der V-Richtung benachbart zueinander angeordnet.
  • In 8 und 9 ist der Umriss der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D durch eine strichpunktierte Linie mit einem Punkt repräsentiert und ist die Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln durch eine dicke Linie repräsentiert. Zum Beispiel ist die Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 kleiner als die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 in der H-Richtung und größer als die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 in der V-Richtung. Zum Beispiel ist die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 in der H-Richtung in einer Größe (einem Bereich) gebildet, die einem Pixel entspricht, und ist in der V-Richtung in einer Größe gebildet, die vier Pixeln entspricht. Das heißt, die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 ist in einer Größe gebildet, die den Pixeln entspricht, die in benachbarten 1 Zeile x 4 Spalten angeordnet sind, was der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 eine im Wesentlichen rechteckige Außenform verleiht.
  • Zum Beispiel sind in jeder der Pixelschaltungen 210 der Auswahltransistor SEL, der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST und der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG in der V-Richtung in dieser Reihenfolge angeordnet (8). Durch Vorsehen der Außenform jeder Pixelschaltung 210 in einer im Wesentlichen rechteckigen Form, wie oben beschrieben ist, ist es möglich, vier Transistoren (den Auswahltransistor SEL, den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG) in einer Richtung (der V-Richtung in 8) nebeneinander anzuordnen. Mit dieser Konfiguration können der Drain des Verstärkungstransistors AMP und der Drain des Rücksetztransistors RST durch einen Diffusionsbereich (einen Diffusionsbereich, der mit der Stromversorgungsleitung VDD verbunden ist) gemeinsam verwendet werden. Zum Beispiel kann der Bildungsbereich jeder der Pixelschaltungen 210 in einer im Wesentlichen quadratischen Form vorgesehen sein (siehe 21, die unten beschrieben ist). In diesem Fall sind zwei Transistoren in einer Richtung angeordnet, was es erschwert, den Drain des Verstärkungstransistors AMP und den Drain des Rücksetztransistors RST in einem Diffusionsbereich gemeinsam zu verwenden. Deshalb erleichtert der Bildungsbereich der Pixelschaltung 210, die in einer im Wesentlichen rechteckigen Form vorgesehen ist, die Anordnung der vier Transistoren derart, dass sie sich nahe zueinander befinden, was ermöglicht, den Bildungsbereich der Pixelschaltung 210 zu verkleinern. Dies führt zu einer Miniaturisierung der Pixel. Darüber hinaus kann, wenn kein Bedarf besteht, den Bildungsbereich der Pixelschaltung 210 zu verringern, der Bildungsbereich des Verstärkungstransistors AMP erhöht werden, um Rauschen niederzuhalten.
  • Zum Beispiel ist in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S ein VSS-Kontaktbereich 218, der mit der Bezugspotentialleitung VSS verbunden ist, zusätzlich zu dem Auswahltransistor SEL, dem Verstärkungstransistor AMP, dem Rücksetztransistor RST und dem FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG vorgesehen. Der VSS-Kontaktbereich 218 ist z. B. mit einem Halbleiterbereich des p-Typs gebildet. Der VSS-Kontaktbereich 218 ist mit dem VSS-Kontaktbereich 118 des ersten Substrats 100 (der Halbleiterschicht 100S) mittels der Verdrahtung der Verdrahtungsschicht 200T und der Substratdurchgangselektrode 121E elektrisch verbunden. Der VSS-Kontaktbereich 218 ist z. B. bei einer Position, die zur Source des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG benachbart ist, vorgesehen, wobei der Elementisolationsbereich 213 dazwischen angeordnet ist (8).
  • Dann wird eine Positionsbeziehung zwischen der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die am ersten Substrat 100 vorgesehen ist, und der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die am zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, unter Bezugnahme auf 7B und 8 beschrieben. Zum Beispiel ist eine Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. eine auf der Oberseite von 7B) aus den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der V-Richtung am ersten Substrat 100 angeordnet sind, mit einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. eine auf der linken Seite von 8) aus den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung am zweiten Substrat 200 angeordnet sind, verbunden. Zum Beispiel ist die weitere Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. eine auf der Unterseite von 7B) aus den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der V-Richtung am ersten Substrat 100 angeordnet sind, mit der weiteren Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. eine auf der rechten Seite von 8) aus den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung am zweiten Substrat 200 angeordnet sind, verbunden.
  • Zum Beispiel ist in den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, das interne Layout (die Anordnung von Transistoren und dergleichen) einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln im Wesentlichen gleich dem Layout, das durch Invertieren des internen Layouts der weiteren Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in der V-Richtung und der H-Richtung erhalten wird. Im Folgenden werden Wirkungen, die durch dieses Layout erhalten werden, beschrieben.
  • In den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der V-Richtung des ersten Substrats 100 angeordnet sind, ist jeder der Anschlussflächenabschnitte 120 beim zentralen Abschnitt der Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, d. h. beim zentralen Abschnitt in der V-Richtung und der H-Richtung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, angeordnet (7B). Andererseits besitzt die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 eine im Wesentlichen rechteckige Außenform, die in der V-Richtung lang ist, wie oben beschrieben ist, und somit ist der Verstärkungstransistor AMP, der mit dem Anschlussflächenabschnitt 120 verbunden ist, z. B. bei einer Position angeordnet, die in der Zeichnung vom Zentrum der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in der V-Richtung nach oben verschoben ist. Zum Beispiel wird, wenn die zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, dasselbe interne Layout besitzen, die Entfernung zwischen dem Verstärkungstransistor AMP einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln und dem Anschlussflächenabschnitt 120 (z. B. dem Anschlussflächenabschnitt 120 der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln auf der Oberseite von 7) relativ kurz. Allerdings wird die Entfernung zwischen dem Verstärkungstransistor AMP der weiteren Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln und dem Anschlussflächenabschnitt 120 (z. B. dem Anschlussflächenabschnitt 120 der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln auf der Unterseite von 7) lang. Dies erhöht die Fläche der Verdrahtung, die zum Verbinden des Verstärkungstransistors AMP und des Anschlussflächenabschnitts 120 erforderlich ist, was zu einer Sorge einer Erschwernis des Verdrahtungslayouts der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln führt. Dies kann eine Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 beeinträchtigen.
  • Dagegen ist es durch Invertieren des internen Layouts der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, mindestens in der V-Richtung möglich, die Entfernung zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Anschlussflächenabschnitt 120 von beiden der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln zu verkürzen. Dies vereinfacht im Vergleich zu der Konfiguration, in der die zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, dasselbe interne Layout besitzen, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren. Obwohl das ebene Layout jeder der mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 in dem Bereich, der in 8 veranschaulicht ist, bilateral symmetrisch ist, ist das Layout bilateral asymmetrisch, wenn es das Layout der ersten Verdrahtungsschicht W1, das in 9, die unten beschrieben werden soll, veranschaulicht ist, enthält.
  • Darüber hinaus ist bevorzugt, dass die internen Layouts der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, auch in der H-Richtung umgekehrt sind. Im Folgenden wird der Grund dafür beschrieben. Wie in 9 veranschaulicht ist, ist jede der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung am zweiten Substrat 200 angeordnet sind, mit jedem der Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 des ersten Substrats 100 verbunden. Zum Beispiel sind die Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 beim zentralen Abschnitt in der H-Richtung (zwischen den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung angeordnet sind) der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung am zweiten Substrat 200 angeordnet sind, angeordnet. Deshalb ist es durch Invertieren der internen Layouts der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, auch in der H-Richtung möglich, die Entfernung zwischen jeder der mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 und jedem der Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 zu verringern. Dies vereinfacht ferner, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren.
  • Darüber hinaus muss die Position des Umrisses der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 nicht auf die Position irgendeines der Umrisse der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 ausgerichtet sein. Zum Beispiel ist in einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. einer auf der linken Seite von 9) aus den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung am zweiten Substrat 200 angeordnet sind, ein Umriss (z. B. einer auf der Oberseite von 9) in der V-Richtung außerhalb des Umrisses eines Umrisses in der V-Richtung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. eines auf der Oberseite von 7B) des entsprechenden ersten Substrats 100 angeordnet. Darüber hinaus ist in der weiteren Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. der einen auf der rechten Seite von 9) aus den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung am zweiten Substrat 200 angeordnet sind, der weitere Umriss (z. B. einer auf der Unterseite von 9) in der V-Richtung außerhalb des Umrisses des weiteren Umrisses in der V-Richtung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. einer auf der Unterseite von 7B) des entsprechenden ersten Substrats 100 angeordnet. Auf diese Weise ist es durch Anordnen der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 und der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 derart, dass sie einander entsprechen, möglich, die Entfernung zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Anschlussflächenabschnitt 120 zu verkürzen. Dies vereinfacht, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren.
  • Darüber hinaus müssen die Positionen der Umrisse der mehreren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 nicht ausgerichtet sein. Zum Beispiel sind die zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung des zweiten Substrats 200 angeordnet sind, derart angeordnet, dass ihre Umrisspositionen in der V-Richtung zueinander verschoben sind. Diese Konfiguration ermöglicht, die Entfernung zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und dem Anschlussflächenabschnitt 120 zu verkürzen. Dies vereinfacht, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren.
  • Die wiederholte Anordnung der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in der Pixelmatrixeinheit 540 wird unter Bezugnahme auf 7B und 9 beschrieben. Die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 besitzt die Größe von zwei Pixeln 541 in der H-Richtung und der Größe von zwei Pixeln 541 in der V-Richtung (7B). Zum Beispiel ist in der Pixelmatrixeinheit 540 des ersten Substrats 100 die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die die Größe besitzt, die den vier Pixeln 541 entspricht, in einem Abstand von zwei Pixeln in der H-Richtung (einem Abstand, der zwei Pixeln 541 entspricht) und in einem Abstand von zwei Pixeln in der V-Richtung (einem Abstand, der zwei Pixeln 541 entspricht) zueinander benachbart wiederholt angeordnet. Alternativ kann die Pixelmatrixeinheit 540 des ersten Substrats 100 ein Paar von Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten, wobei zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in der V-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind. In der Pixelmatrixeinheit 540 des ersten Substrats 100 ist z. B. das Paar von Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in einem Abstand von zwei Pixeln in der H-Richtung (einem Abstand, der zwei Pixeln 541 entspricht) und in einem Abstand von vier Pixeln in der V-Richtung (einem Abstand, der vier Pixeln 541 entspricht) zueinander benachbart wiederholt angeordnet. Die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 besitzt die Größe eines Pixels 541 in der H-Richtung und der Größe von vier Pixeln 541 in der V-Richtung (9). Zum Beispiel enthält die Pixelmatrixeinheit 540 des zweiten Substrats 200 ein Paar von Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten, die eine Größe besitzen, die den vier Pixeln 541 entspricht. Die Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln sind in der H-Richtung zueinander benachbart angeordnet und sind derart angeordnet, dass sie in der V-Richtung zueinander verschoben sind. In der Pixelmatrixeinheit 540 des zweiten Substrats 200 ist z. B. das Paar von Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in einem Abstand von zwei Pixeln in der H-Richtung (einem Abstand, der zwei Pixeln 541 entspricht) und in einem Abstand von vier Pixeln in der V-Richtung (einem Abstand, der vier Pixeln 541 entspricht) ohne eine Lücke benachbart zueinander wiederholt angeordnet. Eine derartige wiederholte Anordnung der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln ermöglicht, dass die Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln ohne jegliche Lücke angeordnet werden. Dies vereinfacht, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu miniaturisieren.
  • Der Verstärkungstransistor AMP besitzt bevorzugt eine dreidimensionale Struktur wie z. B. einen lamellenförmigen Transistor (6). Dies erhöht die wirksame Gate-Breite, was ermöglicht, Rauschen niederzuhalten. Der Auswahltransistor SEL, der Rücksetztransistor RST und der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG besitzen z. B. eine ebene Struktur. Der Verstärkungstransistor AMP kann eine ebene Struktur besitzen. Alternativ kann der Auswahltransistor SEL, der Rücksetztransistor RST oder der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG eine dreidimensionale Struktur besitzen.
  • Die Verdrahtungsschicht 200T enthält z. B. eine dünne Passivierungsschicht 221, eine dünne Isolationszwischenschicht 222 und mehrere Verdrahtungsschichten (eine erste Verdrahtungsschicht W1, eine zweite Verdrahtungsschicht W2, eine dritte Verdrahtungsschicht W3 und eine vierte Verdrahtungsschicht W4). Zum Beispiel ist die dünne Passivierungsschicht 221 in Kontakt mit der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S und deckt die gesamte Vorderseite der Halbleiterschicht 200S ab. Die dünne Passivierungsschicht 221 deckt die Gate-Elektroden des Auswahltransistors SEL, des Verstärkungstransistors AMP, des Rücksetztransistors RST und des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG einzeln ab. Die dünne Isolationszwischenschicht 222 ist zwischen der dünnen Passivierungsschicht 221 und dem dritten Substrat 300 vorgesehen. Die dünne Isolationszwischenschicht 222 isoliert die mehreren Verdrahtungsschichten (die erste Verdrahtungsschicht W1, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die dritte Verdrahtungsschicht W3 und die vierte Verdrahtungsschicht W4) voneinander. Die dünne Isolationszwischenschicht 222 ist z. B. aus Siliziumoxid gebildet.
  • Die Verdrahtungsschicht 200T enthält von der Seite der Halbleiterschicht 200S eine erste Verdrahtungsschicht W1, eine zweite Verdrahtungsschicht W2, eine dritte Verdrahtungsschicht W3, eine vierte Verdrahtungsschicht W4 und die Kontaktabschnitte 201 und 202 in dieser Reihenfolge und diese Abschnitte sind durch die dünne Isolationszwischenschicht 222 voneinander isoliert. Die dünne Isolationszwischenschicht 222 enthält mehrere Verbindungsabschnitte, die die erste Verdrahtungsschicht W1, die zweite Verdrahtungsschicht W2, die dritte Verdrahtungsschicht W3 oder die vierte Verdrahtungsschicht W4 mit ihren niedrigeren Schichten verbinden. Der Verbindungsabschnitt ist ein Abschnitt, der durch Einbetten eines Leitermaterials in ein Verbindungsloch, das in der dünnen Isolationszwischenschicht 222 vorgesehen ist, erhalten wird. Zum Beispiel enthält die dünne Isolationszwischenschicht 222 einen Verbindungsabschnitt 218V, der die erste Verdrahtungsschicht W1 und den VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S verbindet. Zum Beispiel ist der Lochdurchmesser des Verbindungsabschnitts, der die Elemente des zweiten Substrats 200 verbindet, vom Lochdurchmesser der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und der Substratdurchgangselektrode TGV verschieden. Speziell ist der Lochdurchmesser des Verbindungslochs, das die Elemente des zweiten Substrats 200 verbindet, bevorzugt kleiner als die Lochdurchmesser der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und der Substratdurchgangselektrode TGV. Im Folgenden wird der Grund dafür beschrieben. Die Tiefe des Verbindungsabschnitts, der in der Verdrahtungsschicht 200T vorgesehen ist, (der Verbindungsabschnitt 218V oder dergleichen) ist kleiner als die Tiefen der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und der Substratdurchgangselektrode TGV. Deshalb kann der Verbindungsabschnitt das Verbindungsloch mit dem Leitermaterial im Vergleich zu den Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und der Substratdurchgangselektrode TGV einfach füllen. Durch Bilden des Lochdurchmessers des Verbindungsabschnitts kleiner als die Lochdurchmesser der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E und der Substratdurchgangselektrode TGV ist es möglich, eine Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 zu erleichtern.
  • Zum Beispiel ist die Substratdurchgangselektrode 120E mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP und der Source des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG (speziell einem Verbindungsloch, das die Source des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG erreicht) durch die erste Verdrahtungsschicht W1 verbunden. Die erste Verdrahtungsschicht W1 verbindet z. B. die Substratdurchgangselektrode 121E und den Verbindungsabschnitt 218V miteinander, was eine elektrische Verbindung zwischen dem VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S und dem VSS-Kontaktbereich 118 der Halbleiterschicht 100S ermöglicht.
  • Dann wird eine ebene Konfiguration der Verdrahtungsschicht 200T unter Bezugnahme auf 10 bis 12 beschrieben. 10 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2. 11 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3. 12 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4.
  • Zum Beispiel enthält die dritte Verdrahtungsschicht W3 Verdrahtungsleitungen TRG1, TRG2, TRG3, TRG4, SELL, RSTL und FDGL, die sich in der H-Richtung (der Zeilenrichtung) erstrecken (11). Diese Verdrahtungsleitungen entsprechen den mehreren Zeilenansteuersignalleitungen 542, die unter Bezugnahme auf 4 beschrieben sind. Die Verdrahtungsleitungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 sind zum Senden von Ansteuersignalen zu den Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 bzw. TG4 vorgesehen. Die Verdrahtungsleitungen TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 sind mittels der zweiten Verdrahtungsschicht W2, der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der Substratdurchgangselektrode 120E mit den Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 bzw.TG4 verbunden. Die Verdrahtungsleitung SELL ist zum Senden eines Ansteuersignals zum Gate des Auswahltransistors SEL vorgesehen, die Verdrahtungsleitung RSTL ist zum Senden eines Ansteuersignals zum Gate des Rücksetztransistors RST vorgesehen und die Verdrahtungsleitung FDGL ist zum Senden eines Ansteuersignals zum Gate des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG vorgesehen. Die Verdrahtungsleitungen SELL, RSTL und FDGL sind mittels der zweiten Verdrahtungsschicht W2, der ersten Verdrahtungsschicht W1 und des Verbindungsabschnitts mit den Gates des Auswahltransistors SEL, des Rücksetztransistors RST bzw. des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG verbunden.
  • Zum Beispiel enthält die vierte Verdrahtungsschicht W4 eine Stromversorgungsleitung VDD, eine Bezugspotentialleitung VSS und eine Vertikalsignalleitung 543, die sich in der V-Richtung (der Spaltenrichtung) erstreckt (12). Die Stromversorgungsleitung VDD ist mittels der dritten Verdrahtungsschicht W3, der zweiten Verdrahtungsschicht W2, der ersten Verdrahtungsschicht W1 und des Verbindungsabschnitts mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP und dem Drain des Rücksetztransistors RST verbunden. Die Bezugspotentialleitung VSS ist mittels der dritten Verdrahtungsschicht W3, der zweiten Verdrahtungsschicht W2, der ersten Verdrahtungsschicht W1 und des Verbindungsabschnitts 218V mit dem VSS-Kontaktbereich 218 verbunden. Zusätzlich ist die Bezugspotentialleitung VSS mittels der dritten Verdrahtungsschicht W3, der zweiten Verdrahtungsschicht W2, der ersten Verdrahtungsschicht W1, der Substratdurchgangselektrode 121E und des Anschlussflächenabschnitts 121 mit dem VSS-Kontaktbereich 118 des ersten Substrats 100 verbunden. Die Vertikalsignalleitung 543 ist mittels der dritten Verdrahtungsschicht W3, der zweiten Verdrahtungsschicht W2, der ersten Verdrahtungsschicht W1 und des Verbindungsabschnitts mit der Source (Vout) des Auswahltransistors SEL verbunden.
  • Die Kontaktabschnitte 201 und 202 können bei einer Position vorgesehen sein, die mit der Pixelmatrixeinheit 540 in einer Draufsicht überlappt, (z. B. 3) oder können in dem Umfangsabschnitt 540B außerhalb der Pixelmatrixeinheit 540 vorgesehen sein (z. B. 6). Die Kontaktabschnitte 201 und 202 sind auf der Vorderseite (der Oberfläche auf der der Seite der Verdrahtungsschicht 200T) des zweiten Substrats 200 vorgesehen. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 sind z. B. aus Metall wie z. B. Kupfer (Cu) und Aluminium (Al) gebildet. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 sind auf der Vorderseite (der Oberfläche auf der Seite des dritten Substrats 300) der Verdrahtungsschicht 200T freigelegt. Die Kontaktabschnitte 201 und 202 werden zur elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 und Verbinden zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 verwendet.
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel, in dem eine Umfangsschaltung im Umfangsabschnitt 540B des zweiten Substrats 200 vorgesehen ist. Diese Umfangsschaltung kann einen Teil der Zeilenansteuereinheit 520, einen Teil der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und dergleichen enthalten. Darüber hinaus können, wie in 3 veranschaulicht ist, die Verbindungslöcher H1 und H2 in der Nähe der Pixelmatrixeinheit 540 angeordnet sein, statt die Umfangsschaltung im Umfangsabschnitt 540B des zweiten Substrats 200 anzuordnen.
  • Das dritte Substrat 300 enthält z. B. die Verdrahtungsschicht 300T und die Halbleiterschicht 300S in dieser Reihenfolge von der Seite des zweiten Substrats 200. Zum Beispiel ist die Vorderseite der Halbleiterschicht 300S auf der Seite des zweiten Substrats 200 vorgesehen. Die Halbleiterschicht 300S ist mit einem Siliziumsubstrat gebildet. Die Halbleiterschicht 300S enthält eine Schaltung, die bei ihrem Abschnitt auf der Vorderseite vorgesehen ist. Speziell enthält z. B. der Abschnitt auf der Vorderseite der Halbleiterschicht 300S mindestens einen Teil der Eingangseinheit 510A, der Zeilenansteuereinheit 520, der Zeitsteuereinheit 530, der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550, der Bildsignalverarbeitungseinheit 560 und der Ausgangseinheit 510B. Die Verdrahtungsschicht 300T, die zwischen der Halbleiterschicht 300S und dem zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, enthält eine dünne Isolationszwischenschicht, mehrere Verdrahtungsschichten, die durch die dünne Isolationszwischenschicht isoliert sind, und die Kontaktabschnitte 301 und 302. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 sind auf der Vorderseite (der Oberfläche auf der Seite des zweiten Substrats 200) der Verdrahtungsschicht 300T freigelegt, wobei einzeln der Kontaktabschnitt 301 mit dem Kontaktabschnitt 201 des zweiten Substrats 200 in Kontakt ist und der Kontaktabschnitt 302 mit dem Kontaktabschnitt 202 des zweiten Substrats 200 in Kontakt ist. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 sind mit einer Schaltung (z. B. der Eingangseinheit 510A und/oder der Zeilenansteuereinheit 520 und/oder der Zeitsteuereinheit 530 und/oder der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und/oder der Bildsignalverarbeitungseinheit 560 und/oder der Ausgangseinheit 510B), die in der Halbleiterschicht 300S gebildet ist, elektrisch verbunden. Die Kontaktabschnitte 301 und 302 sind z. B. aus Metall wie z. B. Kupfer (Cu) und Aluminium (Al) gebildet. Zum Beispiel ist ein externer Anschluss TA mittels des Verbindungslochs H1 mit der Eingangseinheit 510A verbunden, während ein externer Anschluss TB mittels des Verbindungslochs H2 mit der Ausgangseinheit 510B verbunden ist.
  • Hier werden Merkmale der Bildgebungsvorrichtung 1 beschrieben.
  • Typischerweise enthält eine Bildgebungsvorrichtung eine Fotodiode und eine Pixelschaltung als Hauptkomponenten. Hier wird ein Erhöhen der Fläche der Fotodiode die Ladung, die als Ergebnis einer fotoelektrischen Umwandlung erzeugt wird, erhöhen. Als Ergebnis wird das Signal/Rausch-Verhältnis (S/N-Verhältnis) des Pixelsignals verbessert und kann die Bildgebungsvorrichtung bessere Bilddaten (Bildinformationen) ausgeben. Dagegen wird ein Erhöhen der Größe des Transistors (insbesondere der Größe des Verstärkungstransistors), der in der Pixelschaltung enthalten ist, das Rauschen, das in der Pixelschaltung erzeugt wird, verringern. Als Ergebnis wird das S/N-Verhältnis des Bildgebungssignals verbessert, was der Bildgebungsvorrichtung ermöglicht, bessere Bilddaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Allerdings könnte in einer Bildgebungsvorrichtung, in der eine Fotodiode und eine Pixelschaltung am selben Halbleitersubstrat vorgesehen sind, ein Erhöhen der Fläche der Fotodiode in einer eingeschränkten Fläche des Halbleitersubstrats die Größe eines Transistors, der in der Pixelschaltung enthalten ist, verringern. Darüber hinaus könnte ein Erhöhen der Größe des Transistors, der in der Pixelschaltung enthalten ist, die Fläche der Fotodiode verringern.
  • Um diese Probleme zu lösen, verwendet z. B. die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur, in der mehrere Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden und die gemeinsam verwendete Pixelschaltung 210 derart angeordnet ist, dass sie mit der Fotodiode PD überlappt. Diese Konfiguration ermöglicht, eine Maximierung der Fläche der Fotodiode PD und Maximierung der Größe des Transistors, der in der Pixelschaltung 210 enthalten ist, in der eingeschränkten Fläche des Halbleitersubstrats zu realisieren. Diese Konfiguration ermöglicht, das S/N-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, was der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht, bessere Bilddaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Beim Implementieren einer Struktur, in der die mehreren Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden und die gemeinsam verwendete Pixelschaltung 210 derart angeordnet ist, dass sie mit der Fotodiode PD überlappt, erstrecken sich mehrere Verdrahtungsleitungen, die mit einer Pixelschaltung 210 verbunden sind, von der schwebenden Diffusion FD jedes der mehreren Pixel 541. Um eine große Fläche des Halbleitersubstrats 200, das die mehreren Pixelschaltungen 210 bildet, sicherzustellen, können mehrere sich erstreckende Verdrahtungsleitungen wechselseitig verbunden sein, um eine integrierte verbundene Verdrahtung zu bilden. Ähnlich ist es möglich, dass die mehreren Verdrahtungsleitungen, die sich vom VSS-Kontaktbereich 118 erstrecken, die mehreren sich erstreckenden Verdrahtungsleitungen wechselseitig verbinden, um die integrierte verbundene Verdrahtung zu bilden.
  • Ein Bilden einer verbundenen Verdrahtung, die mehrere Verdrahtungsleitungen, die sich von der schwebenden Diffusion FD jedes der mehreren Pixel 541 in dem Halbleitersubstrat 200, in dem die Pixelschaltung 210 gebildet werden soll, erstrecken, wechselseitig verbindet, würde allerdings zu einer denkbaren Sorge des Verringerns einer Fläche zum Bilden von Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, führen. Ähnlich würde ein Bilden einer integrierten verbundenen Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden mehrerer Verdrahtungsleitungen, die sich vom VSS-Kontaktbereich 118 jedes der mehreren Pixel 541 in dem Halbleitersubstrat 200, in dem die Pixelschaltung 210 gebildet werden soll, erstrecken, zu einer denkbaren Sorge des Verringerns der Fläche zum Bilden der Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, führen.
  • Um diese Probleme zu lösen, kann z. B. die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur verwenden, in der mehrere Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden, und die gemeinsam verwendete Pixelschaltung 210 ist derart angeordnet, dass sie mit der Fotodiode PD überlappt, wobei die Struktur eine Struktur ist, in der eine integrierte verbundene Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der schwebenden Diffusionen FD jedes der mehreren Pixel 541 und eine integrierte verbundene Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der VSS-Kontaktbereiche 118, die in jedem der mehreren Pixel 541 enthalten ist, am ersten Substrat 100 vorgesehen sind.
  • Hier ist es unter Verwendung des zweiten Herstellungsverfahrens, das oben beschrieben ist, als das Herstellungsverfahren zum Bereitstellen am ersten Substrat 100 der integrierten verbundenen Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der schwebenden Diffusion FD jedes der mehreren Pixel 541 und der integrierten verbundenen Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden des VSS-Kontaktbereichs 118 jedes der mehreren Pixel 541, möglich, ein Herstellen unter Verwendung eines geeigneten Prozesses gemäß der Konfiguration jeweils des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 zu erreichen, was zum Herstellen einer Bildgebungsvorrichtung mit hoher Qualität und hoher Leistungsfähigkeit führt. Zusätzlich kann die verbundene Verdrahtung des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch einen erleichterten Prozess gebildet werden. Speziell sind im Falle des Verwendens des zweiten Herstellungsverfahrens eine Elektrode, die mit der schwebenden Diffusion FD verbunden ist, und eine Elektrode, die mit dem VSS-Kontaktbereich 118 verbunden ist, jeweils auf der Vorderseite des ersten Substrats 100 und der Vorderseite des zweiten Substrats 200, die die Verbindungsgrenzflächen zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 sind, vorgesehen. Darüber hinaus ist bevorzugt, die Elektroden, die an den Vorderseiten der zwei Substrate, nämlich des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 gebildet sind, zu vergrößern, derart, dass die Elektroden, die an den Vorderseiten der zwei Substrate gebildet sind, miteinander in Kontakt gelangen, selbst wenn eine Fehlausrichtung zwischen den Elektroden, die auf den Vorderseiten der zwei Substrate vorgesehen sind, auftritt, wenn die zwei Substrate miteinander verbunden werden. In diesem Fall liegt allerdings eine denkbare Sorge einer Schwierigkeit beim Anordnen der Elektroden in einer eingeschränkten Fläche von einzelnen Pixeln, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 enthalten sind, vor.
  • Um das Problem einer Erfordernis einer großen Elektrode an der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 zu lösen, kann die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform z. B. das erste Herstellungsverfahren, das oben beschrieben ist, als das Herstellungsverfahren verwenden, wobei die mehreren Pixel 541 eine Pixelschaltung 210 gemeinsam verwenden und die gemeinsam verwendete Pixelschaltung 210 derart angeordnet ist, dass sie mit der Fotodiode PD überlappt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Ausrichtung von Elementen, die an dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 gebildet sind, aufeinander zu erleichtern, was zum Erreichen eines Herstellens einer Hochqualitäts- und Hochleistungs-Bildgebungsvorrichtung führt. Darüber hinaus kann eine eindeutige Struktur, die unter Verwendung dieses Herstellungsverfahrens erzeugt wird, bereitgestellt werden. Das heißt, die Bildgebungsvorrichtung enthält eine Struktur, in der die Halbleiterschicht 100S, 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, in der das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 in einer Vorderseiten-zu-Rückseiten-Anordnung gestapelt sind, und die Vorrichtung ist mit den Substratdurchgangselektroden 120E und 121E, die von der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 durch die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 100T des ersten Substrats 100 dringen, um die Vorderseite der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 zu erreichen, versehen ist.
  • Hinsichtlich dieser Struktur würde allerdings ein Bereitstellen der integrierten verbundenen Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der schwebenden Diffusion FD jedes der mehreren Pixel 541 und der integrierten verbundenen Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden des VSS-Kontaktbereichs 118 jedes der mehreren Pixel 541, am ersten Substrat 100, ein Stapeln dieser Struktur und des zweiten Substrats 200 unter Verwendung des ersten Herstellungsverfahrens und dann ein Bilden der Pixelschaltung 210 am zweiten Substrat 200 zu einer Möglichkeit führen, dass der Heizprozess, der beim Bilden der aktiven Elemente, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, nötig ist, die verbundene Verdrahtung, die am ersten Substrat 100 gebildet wurde, beeinträchtigen könnte.
  • Deshalb ist es, um das Problem zu lösen, dass die verbundene Verdrahtung durch den Heizprozess beim Bilden von aktiven Elementen beeinflusst wird, wünschenswert, dass die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Leitermaterial, das einen hohen Wärmewiderstand besitzt, für die integrierte verbundene Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der schwebenden Diffusion FD jedes der mehreren Pixel 541 und die integrierte verbundene Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der VSS-Kontaktbereiche 118 jedes der mehreren Pixel 541 verwendet. Speziell ist es möglich, als das Leitermaterial, das einen hohen Wärmewiderstand besitzt, ein Material zu verwenden, das ein Schmelzpunkt besitzt, der höher als der mindestens eines Teils des Verdrahtungsmaterials, das in der Verdrahtungsschicht 200T des zweiten Substrats 200 enthalten ist, ist.
  • Auf diese Weise enthält die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform z. B. Folgendes: (1) eine Struktur, in der das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 in einer Vorderseiten-zu-Rückseiten-Anordnung gestapelt sind (speziell eine Struktur, in 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); (2) eine Struktur, in der die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E von der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 durch die Halbleiterschicht 200S und die Verdrahtungsschicht 100T des ersten Substrats 100 dringend derart vorgesehen sind, dass sie die Vorderseite der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 erreichen; und (3) eine Struktur, in der die integrierte verbundene Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der schwebenden Diffusion FD, die in jedem der mehreren Pixel 541 enthalten ist, und die integrierte verbundene Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der VSS-Kontaktbereiche 118, die in jedem der mehreren Pixel 541 enthalten ist, aus einem Leitermaterial gebildet sind, das einen hohen Wärmewiderstand besitzt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die integrierte verbundene Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der schwebenden Diffusion FD, die in jedem der mehreren Pixel 541 enthalten ist, und die integrierte verbundene Verdrahtung zum wechselseitigen Verbinden der VSS-Kontaktbereiche 118, die in jedem der mehreren Pixel 541 enthalten ist, am ersten Substrat 100 zu bilden, ohne eine große Elektrode bei der Grenzfläche zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 zu bilden.
  • [Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1]
  • Dann wird der Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschrieben. 13 und 14 sind Diagramme, die Pfeile besitzen, die Routen einzelner Signale, die zu 3 hinzugefügt wurden, repräsentieren. In 13 sind Routen eines Eingangssignals, das in die Bildgebungsvorrichtung 1 von außerhalb eingegeben wird, und Routen eines Stromversorgungspotentials und eines Bezugspotentials durch Pfeile angegeben. In 14 ist eine Signalroute hinsichtlich eines Pixelsignals, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 nach außen ausgegeben wird, durch Pfeile angegeben. Zum Beispiel wird ein Eingangssignal (z. B. ein Pixeltakt- und ein Synchronisationssignal), das mittels der Eingangseinheit 510A in die Bildgebungsvorrichtung 1 eingegeben wird, zur Zeilenansteuereinheit 520 des dritten Substrats 300 gesendet, um der Zeilenansteuereinheit 520 zu ermöglichen, ein Zeilenansteuersignal zu erzeugen. Das Zeilenansteuersignal wird mittels der Kontaktabschnitte 301 und 201 zum zweiten Substrat 200 gesendet. Darüber hinaus erreicht das Zeilenansteuersignal jede der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln der Pixelmatrixeinheit 540 mittels der Zeilenansteuersignalleitung 542 in der Verdrahtungsschicht 200T. Unter den Zeilenansteuersignalen, die die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 erreichen, werden Ansteuersignale außer denen für das Übertragungs-Gate TG in die Pixelschaltung 210 eingegeben, um zu jede von Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, ansteuern. Das Ansteuersignal für das Übertragungs-Gate TG wird mittels der Substratdurchgangselektrode TGV in die Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 des ersten Substrats 100 eingegeben, um die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D anzusteuern (13). Darüber hinaus werden das Stromversorgungspotential und das Bezugspotential, die von außerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 der Eingangseinheit 510A (dem Eingangsanschluss 511) des dritten Substrats 300 zugeführt werden, mittels der Kontaktabschnitte 301 und 201 zum zweiten Substrat 200 gesendet und der Pixelschaltung 210 jeder der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln mittels der Verdrahtung in der Verdrahtungsschicht 200T zugeführt. Das Bezugspotential wird ferner den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 mittels der Substratdurchgangselektrode 121E zugeführt. Andererseits wird das Pixelsignal, das durch die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 fotoelektrisch umgesetzt wurde, für jede der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln mittels der Substratdurchgangselektrode 120E zur Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 gesendet. Das Pixelsignal auf der Grundlage dieses Pixelsignals wird mittels der Vertikalsignalleitung 543 und der Kontaktabschnitte 202 und 302 von der Pixelschaltung 210 zum dritten Substrat 300 gesendet. Dieses Pixelsignal wird durch die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 des dritten Substrats 300 verarbeitet und dann mittels der Ausgangseinheit 510B nach außen ausgeben.
  • [Wirkungen]
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D (die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln) und die Pixelschaltung 210 an wechselseitig verschiedenen Substraten (dem ersten Substrat 100 bzw. dem zweiten Substrat 200) vorgesehen. Mit dieser Konfiguration können die Flächen der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und der Pixelschaltung 210 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und die Pixelschaltung 210 am selben Substrat gebildet sind, vergrößert werden. Als Ergebnis kann die Menge von Pixelsignalen, die durch eine fotoelektrische Umwandlung erhalten werden, erhöht werden und kann ein Transistorrauschen der Pixelschaltung 210 verringert werden. Dies ermöglicht, das Signal/Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, was der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht, bessere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben. Zusätzlich ist es möglich, eine Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 (mit anderen Worten, eine Verringerung der Pixelgröße und ein Verkleinern der Bildgebungsvorrichtung 1) zu erreichen. Durch Verringern der Pixelgröße kann die Bildgebungsvorrichtung 1 die Anzahl von Pixeln pro Flächeneinheit erhöhen und kann ein Hochqualitätsbild ausgeben.
  • Darüber hinaus sind in der Bildgebungsvorrichtung 1 das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 durch die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E, die im Isolationsbereich 212 vorgesehen sind, elektrisch miteinander verbunden. Zum Beispiel existiert ein denkbares Verfahren zum Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch Verbinden von Anschlussflächenelektroden miteinander oder ein Verfahren zum Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 durch eine Substratdurchgangsverdrahtung (z. B. durch Si mittels (TSV)), die die Halbleiterschicht durchdringt. Im Vergleich zu einem derartigen Verfahren ist es durch Schaffen der Substratdurchgangselektroden 120E und 121E im Isolationsbereich 212 möglich, die Fläche, die zum Verbinden des ersten Substrats 100 und des zweiten Substrats 200 miteinander erforderlich ist, zu verringern. Diese Konfiguration ermöglicht, die Pixelgröße zu verringern und die Bildgebungsvorrichtung 1 weiter zu verkleinern. Darüber hinaus führt eine weitere Miniaturisierung der Fläche pro Pixel zum Erreichen einer höheren Auflösung. Wenn kein Bedarf besteht, die Chipgröße zu verringern, können der Bildungsbereich der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D und die Pixelschaltung 210 vergrößert werden. Als Ergebnis kann die Menge von Pixelsignalen, die durch fotoelektrische Umwandlung erhalten werden, mit einer Verringerung des Rauschens des Transistors, der in der Pixelschaltung 210 enthalten ist, erhöht werden. Dies ermöglicht, das Signal/Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, was der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht, bessere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Darüber hinaus ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Pixelschaltung 210 an einem Substrat (dem zweiten Substrat 200) vorgesehen, das von dem Substrat (dem dritten Substrat 300) an dem die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 vorgesehen sind, verschieden ist. Mit dieser Konfiguration können die Fläche der Pixelschaltung 210 und die Flächen der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und der Bildsignalverarbeitungseinheit 560 im Vergleich zu dem Fall, in dem die Pixelschaltung 210 am selben Substrat wie die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 gebildet ist, vergrößert werden. Dies ermöglicht, das Rauschen, das in der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 erzeugt wird, zu verringern, was ermöglicht, dass eine weiter verbesserte Bildverarbeitungsschaltung unter Verwendung der Bildsignalverarbeitungseinheit 560 montiert wird. Dies führt zu einer Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses des Pixelsignals, was ermöglicht, dass die Bildgebungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgibt.
  • Darüber hinaus ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Pixelmatrixeinheit 540 an dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 vorgesehen und sind die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 an dem dritten Substrat 300 vorgesehen. Zusätzlich sind die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302, die das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 verbinden, über der Pixelmatrixeinheit 540 gebildet. Dies ermöglicht ein flexibles Layout der Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302, ohne eine Layoutstörung von verschiedenen Verdrahtungsleitungen, die in der Pixelanordnung vorgesehen sind, zu empfangen. Entsprechend können die Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 für eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Substrat 200 und dem dritten Substrat 300 angewendet werden. Durch Anwendung z. B. der Kontaktabschnitte 201, 202, 301, 302 besitzen die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 einen höheren Freiheitsgrad des Layouts. Dies ermöglicht, das Rauschen, das in der Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 erzeugt wird, zu verringern, was ermöglicht, dass eine weiter verbesserte Bildverarbeitungsschaltung unter Verwendung der Bildsignalverarbeitungseinheit 560 montiert wird. Dies führt zu einer Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses des Pixelsignals, was ermöglicht, dass die Bildgebungsvorrichtung 1 bessere Pixeldaten (Bildinformationen) ausgibt.
  • Darüber hinaus durchdringt in der Bildgebungsvorrichtung 1 der Pixelisolationsabschnitt 117 die Halbleiterschicht 100S. Mit dieser Konfiguration ist es selbst dann, wenn die Entfernung zwischen benachbarten Pixeln (den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D) aufgrund einer Miniaturisierung der Fläche pro Pixel verringert wird, möglich, ein Farbmischen zwischen den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D niederzuhalten. Dies ermöglicht, das Signal/Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, was der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht, bessere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Darüber hinaus enthält die Bildgebungsvorrichtung 1 die Pixelschaltung 210 für jede der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln. Mit dieser Konfiguration ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem die Pixelschaltung 210 in jedem der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D vorgesehen ist, möglich, den Bildungsbereich der Transistoren (des Verstärkungstransistors AMP, des Rücksetztransistors RST, des Auswahltransistors SEL, des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG), die die Pixelschaltung 210 bilden, zu erhöhen. Zum Beispiel kann ein Erhöhen des Bildungsbereichs des Verstärkungstransistors AMP Rauschen niederhalten. Dies ermöglicht, das Signal/Rausch-Verhältnis des Pixelsignals zu verbessern, was der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht, bessere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Darüber hinaus ist in der Bildgebungsvorrichtung 1 der Anschlussflächenabschnitt 120, der die schwebende Diffusion FD (die schwebende Diffusion FD1, FD2, FD3 und FD4) der vier Pixel (der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D) elektrisch verbindet, am ersten Substrat 100 vorgesehen. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Anzahl von Substratdurchgangselektroden (Substratdurchgangselektroden 120E), die das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander verbinden, im Vergleich zu dem Fall, in dem der Anschlussflächenabschnitt 120 am zweiten Substrat 200 vorgesehen ist, zu verringern. Dies ermöglicht, die Größe des Isolationsbereichs 212 zu verringern und eine ausreichende Größe des Transistorbildungsbereichs (der Halbleiterschicht 200S), der die Pixelschaltung 210 bildet, sicherzustellen. Dies ermöglicht, das Rauschen des Transistors, der in der Pixelschaltung 210 enthalten ist, zu verringern, was zu einer Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses des Pixelsignals führt, was der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht, bessere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Im Folgenden werden Änderungen der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben. In den folgenden Änderungen erhalten dieselben Konfigurationen wie die der oben beschriebenen Ausführungsform dieselben Bezugszeichen.
  • <2. Erste Änderung>
  • 15 bis 19 veranschaulichen eine Änderung der ebenen Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. 15 veranschaulicht schematisch eine ebene Konfiguration in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 und entspricht 8, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 16 veranschaulicht schematisch eine Konfiguration jedes von Abschnitten der ersten Verdrahtungsschicht W1, der Halbleiterschicht 200S, die mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbunden ist, und des ersten Substrats 100 und entspricht 9, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 17 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und entspricht 10, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 18 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 und entspricht 11, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 19 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 und entspricht 12, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist.
  • Wie in 16 veranschaulicht ist, besitzt die vorliegende Änderung eine Konfiguration, in der das interne Layout einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. eine auf der rechten Seite in der Zeichnung) zwischen den zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung am zweiten Substrat 200 angeordnet sind, durch Invertieren des internen Layouts der weiteren Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (z. B. eine auf der linken Seite in der Zeichnung) lediglich in der H-Richtung erhalten wird. Zusätzlich ist die Verschiebung in der V-Richtung zwischen dem Umriss einer Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln und dem Umriss der weiteren Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln größer als die Verschiebung, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist, (9). Auf diese Weise ist es mit einer größeren Verschiebung in der V-Richtung möglich, die Entfernung zwischen dem Verstärkungstransistor AMP der weiteren Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln und dem verbundenen Anschlussflächenabschnitt 120 (dem Anschlussflächenabschnitt 120 der weiteren Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (einer auf der Unterseite der Zeichnung) der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der V-Richtung angeordnet sind, der in 7 veranschaulicht ist) zu verkürzen. Mit einem derartigen Layout kann die erste Änderung der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 15 bis 19 veranschaulicht ist, die gleiche Fläche des ebenen Layouts der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, die in der H-Richtung angeordnet sind, wie die Fläche der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200, das in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben wird, erreichen, ohne das ebene Layout der zwei Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in der V-Richtung wechselseitig zu invertieren. Es ist festzuhalten, dass das ebene Layout der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 dasselbe ist wie das ebene Layout, das in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist (7A und 7B). Deshalb kann die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Änderung die Wirkungen erzielen, die ähnlich denen der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist, sind. Die Anordnung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die Anordnung beschränkt, die in der oben beschriebenen Ausführungsform und der vorliegenden Änderung beschrieben ist.
  • <3. Zweite Änderung>
  • 20 bis 25 veranschaulichen eine Änderung der ebenen Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. 20 veranschaulicht schematisch eine ebene Konfiguration des ersten Substrats 100 und entspricht 7A, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 21 veranschaulicht schematisch eine ebene Konfiguration in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 und entspricht 8, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 22 veranschaulicht schematisch eine Konfiguration jedes von Abschnitten der ersten Verdrahtungsschicht W1, der Halbleiterschicht 200S, die mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbunden ist, und des ersten Substrats 100 und entspricht 9, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 23 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und entspricht 10, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 24 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 und entspricht 11, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 25 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 und entspricht 12, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist.
  • In der vorliegenden Änderung, besitzt die Außenform jeder der Pixelschaltungen 210 eine im Wesentlichen quadratische ebene Form (21 und dergleichen). In dieser Hinsicht ist die ebene Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Änderung von der ebenen Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist, verschieden.
  • Zum Beispiel ist die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 über einen Pixelbereich von 2 Zeilen x 2 Spalten gebildet und besitzt eine im Wesentlichen quadratische ebene Form (20), ähnlich der Beschreibung in der oben beschriebenen Ausführungsform. Zum Beispiel erstrecken sich in jeder der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln die horizontalen Abschnitte TGb der Übertragungs-Gates TG1 und TG3 der jeweiligen Pixel 541A und des Pixels 541C einer Pixelspalte in der Richtung von einer Position, die mit dem vertikalen Abschnitt TGa überlappt, in der H-Richtung (insbesondere einer Richtung zu den Außenkanten der Pixel 541A und 541C und einer Richtung zum zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln) zum zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, während die horizontalen Abschnitte TGb der Übertragungs-Gates TG2 und TG4 der jeweiligen Pixel 541B und des Pixels 541D der weiteren Pixelspalte sich in der Richtung von einer Position, die mit dem vertikalen Abschnitt TGa überlappt, zur Außenseite der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in der H-Richtung (insbesondere einer Richtung zu den Außenkanten der Pixel 541B und 541D und einer Richtung zur Außenseite der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln) erstrecken. Der Anschlussflächenabschnitt 120, der mit der schwebenden Diffusion FD verbunden ist, ist bei einem zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (einem zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln in der H-Richtung und der V-Richtung) vorgesehen, während der Anschlussflächenabschnitt 121, der mit dem VSS-Kontaktbereich 118 verbunden ist, bei einem Ende der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln mindestens in der H-Richtung (in der H-Richtung und der V-Richtung in 20) vorgesehen ist.
  • Als ein weiteres Anordnungsbeispiel ist es auch denkbar, die horizontalen Abschnitte TGb der Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 lediglich in einem Bereich bereitzustellen, der dem vertikalen Abschnitt TGa zugewandt ist. Zum jetzigen Zeitpunkt ist es wahrscheinlich, dass die Halbleiterschicht 200S ähnlich der Beschreibung in der oben beschriebenen Ausführungsform in eine große Anzahl von Stücken unterteilt wird. Dies würde es schwierig gestalten, die Transistoren der Pixelschaltung 210 zu vergrößern. Andererseits kann, wenn die horizontalen Abschnitte TGb der Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 sich wie in der oben beschriebenen Änderung in der H-Richtung von der Position, die mit dem vertikalen Abschnitt TGa überlappt, erstreckt, die Breite der Halbleiterschicht 200S erhöht werden, wie ähnlich der Beschreibung in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben wird. Speziell können die Positionen in der H-Richtung der Substratdurchgangselektroden TGV1 und TGV3, die mit den Übertragungs-Gates TG1 bzw. TG3 verbunden sind, in der Nähe der Position in der H-Richtung der Substratdurchgangselektrode 120E angeordnet sein, während die Positionen in der H-Richtung der Substratdurchgangselektroden TGV2 und TGV4, die mit den Übertragungs-Gates TG2 bzw. TG4 verbunden sind, in der Nähe der Position in der H-Richtung der Substratdurchgangselektrode 121E angeordnet sein können (22). Diese Konfiguration kann die Breite (die Größe in der H-Richtung) der Halbleiterschicht 200S, die sich in der V-Richtung erstreckt, ähnlich der Beschreibung in der oben beschriebenen Ausführungsform erhöhen. Dies ermöglicht, die Größe der Transistoren der Pixelschaltung 210, insbesondere die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen. Als Ergebnis kann das Signal/Rausch-Verhältnis des Pixelsignals verbessert werden, was der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht, bessere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • Die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 besitzt z. B. im Wesentlichen dieselbe Größe wie die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 in der H-Richtung und der V-Richtung und ist z. B. über einem Bereich vorgesehen, der einem Pixelbereich von annähernd 2 Zeilen x 2 Spalten entspricht. Zum Beispiel sind in jeder der Pixelschaltungen 210 der Auswahltransistor SEL und der Verstärkungstransistor AMP in der V-Richtung in einer Halbleiterschicht 200S, die sich in der V-Richtung erstreckt, nebeneinander angeordnet, während der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG und der Rücksetztransistor RST in der V-Richtung in einer Halbleiterschicht 200S, die sich in der V-Richtung erstreckt, nebeneinander angeordnet sind. Die eine Halbleiterschicht 200S, die den Auswahltransistor SEL und den Verstärkungstransistor AMP enthält, und die eine Halbleiterschicht 200S, die den FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG und den Rücksetztransistor RST enthält, sind in der H-Richtung mittels des Isolationsbereichs 212 angeordnet. Der Isolationsbereich 212 erstreckt sich in der V-Richtung (21).
  • Hier wird die Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 unter Bezugnahme auf 21 und 22 beschrieben. Zum Beispiel ist die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100, die in 20 veranschaulicht ist, mit dem Verstärkungstransistor AMP und dem Auswahltransistor SEL, die auf einer Seite des Anschlussflächenabschnitts 120 in der H-Richtung (der linken Seite von 22) vorgesehen sind, verbunden und mit dem FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG und dem Rücksetztransistor RST, die auf der anderen Seite des Anschlussflächenabschnitts 120 in der H-Richtung (der rechten Seite von 22) vorgesehen sind, verbunden. Die Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200, die den Verstärkungstransistor AMP, den Auswahltransistor SEL, den FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG und den Rücksetztransistor RST enthält, ist durch die folgenden vier Außenkanten begrenzt.
  • Eine erste Außenkante ist eine Außenkante eines Endes in der V-Richtung der Halbleiterschicht 200S, die den Auswahltransistor SEL und den Verstärkungstransistor AMP enthält (das Ende auf der Oberseite von 22). Die erste Außenkante ist zwischen dem Verstärkungstransistor AMP, der in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten ist, und dem Auswahltransistor SEL, der in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten ist, benachbart zu einer Seite in der V-Richtung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (der Oberseite von 22) vorgesehen. Insbesondere ist die erste Außenkante beim zentralen Abschnitt in der V-Richtung des Elementisolationsbereichs 213 zwischen dem Verstärkungstransistor AMP und der Auswahltransistor SEL vorgesehen. Eine zweite Außenkante ist eine Außenkante des weiteren Endes in der V-Richtung der Halbleiterschicht 200S, die den Auswahltransistor SEL und den Verstärkungstransistor AMP enthält (des unteren Endes von 22). Die zweite Außenkante ist zwischen dem Auswahltransistor SEL, der in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten ist, und dem Verstärkungstransistor AMP, der in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten ist, benachbart zur weiteren Seite in der V-Richtung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (der Unterseite von 22) vorgesehen. Insbesondere ist die zweite Außenkante beim zentralen Abschnitt in der V-Richtung des Elementisolationsbereichs 213 zwischen dem Auswahltransistor SEL und dem Verstärkungstransistor AMP vorgesehen. Eine dritte Außenkante ist eine Außenkante des weiteren Endes in der V-Richtung (des unteren Endes von 22) der Halbleiterschicht 200S, die den Rücksetztransistor RST und den FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG enthält. Die dritte Außenkante ist zwischen dem FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG, der in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten ist, und dem Rücksetztransistor RST, der in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten ist, benachbart zur weiteren Seite in der V-Richtung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (der Unterseite von 22) vorgesehen. Insbesondere ist die dritte Außenkante beim zentralen Abschnitt in der V-Richtung des Elementisolationsbereichs 213 zwischen dem FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG und dem Rücksetztransistor RST vorgesehen. Eine vierte Außenkante ist eine Außenkante eines Endes in der V-Richtung der Halbleiterschicht 200S, die den Rücksetztransistor RST und den FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG enthält (des Endes auf der Oberseite von 22). Die vierte Außenkante ist zwischen dem Rücksetztransistor RST, der in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten ist, und dem FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG (der nicht veranschaulicht ist), die in der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln enthalten sind, benachbart zu einer Seite der V-Richtung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln (einer auf der Oberseite von 22) vorgesehen. Insbesondere ist die vierte Außenkante beim zentralen Abschnitt in der V-Richtung des Elementisolationsbereichs 213 (der nicht veranschaulicht ist) zwischen dem Rücksetztransistor RST und dem FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG vorgesehen.
  • In der Außenform der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200, das eine derartige erste, zweite, dritte und vierte Außenkante enthält, sind die dritte und die vierte Außenkante derart angeordnet, dass sie in Bezug auf die erste und die zweite Außenkante zu einer Seite in der V-Richtung verschoben (mit anderen Worten zu einer Seite in der V-Richtung versetzt) sind. Unter Verwendung eines derartigen Layouts kann sowohl das Gate des Verstärkungstransistors AMP als auch die Source des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG so nahe wie möglich am Anschlussflächenabschnitt 120 angeordnet sein. Dies ermöglicht, die Fläche der Verdrahtung, die sie verbindet, zu verringern, was eine Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht. Es ist festzuhalten, dass der VSS-Kontaktbereich 218 zwischen der Halbleiterschicht 200S, die den Auswahltransistor SEL und den Verstärkungstransistor AMP enthält, und der Halbleiterschicht 200S, die den Rücksetztransistor RST und den FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG enthält, vorgesehen ist. Zum Beispiel besitzen die mehreren Pixelschaltungen 210 dieselbe Anordnung.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1, die ein derartiges zweites Substrat 200 enthält, kann auch die Wirkungen ähnlich denen, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben sind, erreichen. Die Anordnung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die Anordnung beschränkt, die in der oben beschriebenen Ausführungsform und der vorliegenden Änderung beschrieben ist.
  • <4. Dritte Änderung>
  • 26 bis 31 veranschaulichen eine Änderung der ebenen Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. 26 veranschaulicht schematisch eine ebene Konfiguration des ersten Substrats 100 und entspricht 7B, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 27 veranschaulicht schematisch eine ebene Konfiguration in der Nähe der Vorderseite der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 und entspricht 8, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 28 veranschaulicht schematisch eine Konfiguration jedes von Abschnitten der ersten Verdrahtungsschicht W1, der Halbleiterschicht 200S, die mit der ersten Verdrahtungsschicht W1 verbunden ist, und des ersten Substrats 100 und entspricht 9, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 29 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der ersten Verdrahtungsschicht W1 und der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und entspricht 10, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 30 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der zweiten Verdrahtungsschicht W2 und der dritten Verdrahtungsschicht W3 und entspricht 11, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. 31 veranschaulicht ein Beispiel einer ebenen Konfiguration der dritten Verdrahtungsschicht W3 und der vierten Verdrahtungsschicht W4 und entspricht 12, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist.
  • In der vorliegenden Änderung erstreckt sich die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 in der H-Richtung (28). Das heißt, diese Konfiguration entspricht im Wesentlichen der Konfiguration, in der die ebene Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 in 21 veranschaulicht ist, und dieselbe ist um 90 Grad gedreht.
  • Zum Beispiel ist ähnlich der Beschreibung in der oben beschriebenen Ausführungsform die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des ersten Substrats 100 über einen Pixelbereich von 2 Zeilen x 2 Spalten gebildet und besitzt eine im Wesentlichen quadratische ebene Form (26). Zum Beispiel erstrecken sich in jeder der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln die Übertragungs-Gates TG1 und TG2 der jeweiligen Pixel 541A und des Pixels 541B einer Pixelzeile in der V-Richtung zum zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln, während die Übertragungs-Gates TG3 und TG4 der jeweiligen Pixel 541C und des Pixels 541D der weiteren Pixelzeile sich in der V-Richtung in der Außenrichtung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln erstrecken. Der Anschlussflächenabschnitt 120, der mit der schwebenden Diffusion FD verbunden ist, ist bei einem zentralen Abschnitt der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln vorgesehen, während der Anschlussflächenabschnitt 121, der mit dem VSS-Kontaktbereich 118 verbunden ist, bei einem Ende der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln mindestens in der V-Richtung (in der V-Richtung und die H-Richtung in 26) vorgesehen ist. Zum jetzigen Zeitpunkt sind die Positionen in der V-Richtung der Substratdurchgangselektroden TGV1 und TGV2 der Übertragungs-Gates TG1 und TG2 näher bei den Positionen in der V-Richtung der Substratdurchgangselektrode 120E und sind die Positionen in der V-Richtung der Substratdurchgangselektroden TGV3 und TGV4 der Übertragungs-Gates TG3 und TG4 näher bei den Positionen in der V-Richtung der Substratdurchgangselektrode 121E (28). Deshalb kann die Breite (die Größe in der V-Richtung) der Halbleiterschicht 200S, die sich in der H-Richtung erstreckt, aus einem zur Beschreibung in der oben beschriebenen Ausführungsform ähnlichen Grund erhöht werden. Dies ermöglicht, die Größe des Verstärkungstransistors AMP zu erhöhen und Rauschen niederzuhalten.
  • In jedes der Pixelschaltungen 210 sind der Auswahltransistor SEL und der Verstärkungstransistor AMP in der H-Richtung nebeneinander angeordnet, während der Rücksetztransistor RST bei einer Position, die in der V-Richtung benachbart ist, angeordnet ist, wobei der Auswahltransistor SEL und der Isolationsbereich 212 dazwischen angeordnet sind (27). Der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG ist in der H-Richtung mit dem Rücksetztransistor RST nebeneinander angeordnet. Der VSS-Kontaktbereich 218 ist in einer Inselform im Isolationsbereich 212 vorgesehen. Zum Beispiel erstreckt sich die dritte Verdrahtungsschicht W3 in der H-Richtung (30) und erstreckt sich die vierte Verdrahtungsschicht W4 in der V-Richtung (31).
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1, die ein derartiges zweites Substrat 200 enthält, kann auch die Wirkungen ähnlich denen, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben sind, erreichen. Die Anordnung der Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 ist nicht auf die Anordnung beschränkt, die in der oben beschriebenen Ausführungsform und der vorliegenden Änderung beschrieben ist. Zum Beispiel kann die Halbleiterschicht 200S, die in der oben beschriebenen Ausführungsform und der Änderung 1 beschrieben ist, sich in der H-Richtung erstrecken.
  • <5. Vierte Änderung>
  • 32 veranschaulicht schematisch eine Änderung der Querschnittkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform. 32 entspricht 3, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. In der vorliegenden Änderung enthält die Bildgebungsvorrichtung 1 zusätzlich zu den Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 Kontaktabschnitte 203, 204, 303 und 304 bei zugewandten Positionen beim zentralen Abschnitt der Pixelmatrixeinheit 540. In dieser Hinsicht ist die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Änderung von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist, verschieden.
  • Die Kontaktabschnitte 203 und 204 sind am zweiten Substrat 200 vorgesehen und sind an einer Bindeoberfläche mit dem dritten Substrat 300 freigelegt. Die Kontaktabschnitte 303 und 304 sind am dritten Substrat 300 vorgesehen und sind an einer Bindeoberfläche mit dem zweiten Substrat 200 freigelegt. Der Kontaktabschnitt 203 ist in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 303, während der Kontaktabschnitt 204 mit dem Kontaktabschnitt 304 in Kontakt ist. Das heißt, in der Bildgebungsvorrichtung 1 sind das zweite Substrat 200 und das dritte Substrat 300 durch die Kontaktabschnitte 203, 204, 303 und 304 zusätzlich zu den Kontaktabschnitte 201, 202, 301 und 302 verbunden.
  • Dann wird der Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf 33 und 34 beschrieben. In 33 sind Routen einer Eingangssignaleingabe zur Bildgebungsvorrichtung 1 von außerhalb und Routen eines Stromversorgungspotentials und eines Bezugspotentials durch Pfeile angegeben. In 34 ist eine Signalroute hinsichtlich eines Pixelsignals, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 nach außen ausgegeben wird, durch Pfeile angegeben. Zum Beispiel wird ein Eingangssignal, das in die Bildgebungsvorrichtung 1 mittels der Eingangseinheit 510A eingegeben wird, zur Zeilenansteuereinheit 520 des dritten Substrats 300 gesendet, um zu ermöglichen, dass die Zeilenansteuereinheit 520 ein Zeilenansteuersignal erzeugt. Das Zeilenansteuersignal wird mittels der Kontaktabschnitte 303 und 203 zum zweiten Substrat 200 gesendet. Darüber hinaus erreicht das Zeilenansteuersignal jede der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln der Pixelmatrixeinheit 540 mittels der Zeilenansteuersignalleitung 542 in der Verdrahtungsschicht 200T. Unter den Zeilenansteuersignalen, die die Einheit 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln des zweiten Substrats 200 erreichen, werden Ansteuersignale außer denen für das Übertragungs-Gate TG in die Pixelschaltung 210 eingegeben, um jeden von Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, anzusteuern. Das Ansteuersignal für das Übertragungs-Gate TG wird in die Übertragungs-Gates TG1, TG2, TG3 und TG4 des ersten Substrats 100 mittels der Substratdurchgangselektrode TGV eingegeben, um die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D anzusteuern. Darüber hinaus werden das Stromversorgungspotential und das Bezugspotential, die der Eingangseinheit 510A (dem Eingangsanschluss 511) des dritten Substrats 300 von außerhalb der Bildgebungsvorrichtung 1 zugeführt werden, mittels der Kontaktabschnitte 303 und 203 zum zweiten Substrat 200 gesendet und mittels der Verdrahtung in der Verdrahtungsschicht 200T der Pixelschaltung 210 jeder der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln zugeführt. Das Bezugspotential wird ferner mittels der Substratdurchgangselektrode 121E den Pixeln 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 zugeführt. Andererseits wird das Pixelsignal, das durch die Pixel 541A, 541B, 541C und 541D des ersten Substrats 100 fotoelektrisch umgesetzt wird, für jede der Einheiten 539 zum gemeinsamen Verwenden von Pixeln zur Pixelschaltung 210 des zweiten Substrats 200 gesendet. Das Pixelsignal auf der Grundlage dieses Pixelsignals wird von der Pixelschaltung 210 mittels der Vertikalsignalleitung 543 und der Kontaktabschnitte 204 und 304 zum dritten Substrat 300 gesendet. Dieses Pixelsignal wird durch die Spaltensignalverarbeitungseinheit 550 und die Bildsignalverarbeitungseinheit 560 des dritten Substrats 300 verarbeitet und dann mittels der Ausgangseinheit 510B nach außen ausgeben.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1, die derartige Kontaktabschnitte 203, 204, 303 und 304 enthält, kann auch die Wirkungen ähnlich denen, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben sind, erreichen. Die Position, die Zahl und dergleichen der Kontaktabschnitte können gemäß dem Entwurf der Schaltung und dergleichen des dritten Substrats 300, mit dem die Verdrahtungsleitungen mittels der Kontaktabschnitte 303 und 304 verbunden werden sollen, geändert werden.
  • <6. Fünfte Änderung>
  • 35 veranschaulicht eine Änderung der Querschnittkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 35 entspricht 6, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. In der vorliegenden Änderung ist der Übertragungstransistor TR, der eine ebene Struktur besitzt, am ersten Substrat 100 vorgesehen. In dieser Hinsicht ist die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Änderung von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist, verschieden.
  • Im Übertragungstransistor TR ist das Übertragungs-Gate TG lediglich durch den horizontalen Abschnitt TGb konfiguriert. Mit anderen Worten besitzt das Übertragungs-Gate TG keinen vertikalen Abschnitt TGa und ist derart vorgesehen, dass es der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1, die den Übertragungstransistor TR, der eine derartige ebene Struktur besitzt, enthält, kann auch die Wirkungen ähnlich denen, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben sind, erreichen. Darüber hinaus ist es auch denkbar, die Fotodiode PD im Vergleich zu dem Fall, in dem das vertikale Übertragungs-Gate TG am ersten Substrat 100 vorgesehen ist, näher an der Vorderseite der Halbleiterschicht 100S zu bilden, indem das ebene Übertragungs-Gate TG am ersten Substrat 100 bereitgestellt wird, wodurch ein Sättigungssignalbetrag (Qs) erhöht wird. Zusätzlich kann das Verfahren zum Bilden des ebenen Übertragungs-Gates TG am ersten Substrat 100 derart betrachtet werden, dass es eine kleinere Zahl von Herstellungsschritten als das Verfahren zum Bilden des vertikalen Übertragungs-Gates TG am ersten Substrat 100 mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit des Auftretens nachteiliger Wirkungen aufgrund der Herstellungsschritte an der Fotodiode PD besitzt.
  • <7. Sechste Änderung>
  • 36 veranschaulicht eine Änderung der Pixelschaltung der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 36 entspricht 4, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. In der vorliegenden Änderung ist die Pixelschaltung 210 für jedes Pixel (Pixel 541A) vorgesehen. Das heißt, die Pixelschaltung 210 wird nicht durch mehrere Pixel gemeinsam verwendet. In dieser Hinsicht ist die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Änderung von der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist, verschieden.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Änderung ist gleich der Bildgebungsvorrichtung 1, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist, dahingehend, dass das Pixel 541A und die Pixelschaltung 210 an verschiedenen Substraten (dem ersten Substrat 100 bzw. dem zweiten Substrat 200) vorgesehen sind. Deshalb kann die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Änderung auch die Wirkungen ähnlich denen, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben sind, erreichen.
  • <8. Siebte Änderung>
  • 37 veranschaulicht eine Änderung der ebenen Konfiguration des Pixelisolationsabschnitts 117, der in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist. Der Pixelisolationsabschnitt 117, der jedes der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D umgibt, kann Lücken aufweisen. Das heißt, der gesamte Umfang der Pixel 541A, 541B, 541C und 541D muss nicht durch den Pixelisolationsabschnitt 117 umgeben sein. Zum Beispiel sind die Lücken des Pixelisolationsabschnitts 117 in der Nähe der Anschlussflächenabschnitte 120 und 121 vorgesehen (siehe 7B).
  • Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform ein Beispiel ist, in dem der Pixelisolationsabschnitt 117 die FTI-Struktur besitzt, die die Halbleiterschicht 100S durchdringt (siehe 6), kann der Pixelisolationsabschnitt 117 eine Konfiguration außer der FTI-Struktur besitzen. Zum Beispiel muss der Pixelisolationsabschnitt 117 die Halbleiterschicht 100S nicht vollständig durchdringen und kann eine Struktur besitzen, die als eine tiefe Grabenisolationsstruktur (DTI-Struktur) bezeichnet wird.
  • <9. Achte Änderung>
  • Währenddessen wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen angenommen, dass die Pixelschaltung 210, die den Verstärkungstransistor AMP, den Rücksetztransistor RST und den Auswahltransistor SEL enthält, am zweiten Substrat 200 vorgesehen ist. Mit anderen Worten sind in den oben beschriebenen Ausführungsformen der Verstärkungstransistor AMP, der Rücksetztransistor RST und der Auswahltransistor SEL am selben Substrat 200 gebildet. Allerdings ist es in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung z. B. zulässig, zwei gestapelte Substrate statt eines zweiten Substrats 200 zu verwenden. In diesem Fall kann mindestens ein Transistor unter den Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, an einem Substrat der gestapelten Substrate vorgesehen sein, während die verbleibenden Transistoren am weiteren Substrat vorgesehen sein können. Speziell ist es z. B. zulässig, gestapelte Substrate, nämlich ein unteres Substrat 2100 und ein oberes Substrat 2200 (siehe 38) statt des einen zweiten Substrats 200 zu verwenden. In diesem Fall wird eine Bildung einer dünnen Isolationszwischenschicht 53 und einer Verdrahtung am unteren Substrat 2100 durchgeführt und dann wird ferner das obere Substrat 2200 auf das untere Substrat 2100 gestapelt. Das obere Substrat 2200 ist auf die Seite des unteren Substrats 2100 gegenüber der Oberfläche, die dem Halbleitersubstrat 11 zugewandt ist, gestapelt, was ermöglicht, gewünschte Transistoren bereitzustellen. Als Beispiel kann der Verstärkungstransistor AMP am unteren Substrat 2100 gebildet sein, während der Rücksetztransistor RST und/oder der Auswahltransistor SEL am oberen Substrat 2200 gebildet sein können.
  • In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es zulässig, drei oder mehr gestapelte Substrate statt eines zweiten Substrats 200 zu verwenden. Zusätzlich kann ein gewünschter Transistor unter den mehreren Transistoren, die in der Pixelschaltung 210 enthalten sind, an jedem der gestapelten Substrate vorgesehen sein. In diesem Fall ist der Typ der Transistoren, die an den gestapelten Substraten vorgesehen sind, nicht beschränkt.
  • Auf diese Weise kann unter Verwendung mehrerer gestapelter Substrate statt eines zweiten Substrats 200 die Fläche, die für die Pixelschaltung 210 verwendet wird, verringert werden. Darüber hinaus kann auch durch Verringern der Fläche der Pixelschaltung 210 und Miniaturisieren einzelner Transistoren die Fläche der Chips, die die Bildgebungsvorrichtung 1 bilden, verringert werden. In einem solchen Fall ist es auch zulässig, die Fläche lediglich eines gewünschten Transistors unter dem Verstärkungstransistor AMP, dem Rücksetztransistor RST und dem Auswahltransistor SEL, die die Pixelschaltung 210 bilden können, zu erhöhen. Zum Beispiel führt ein Erhöhen der Fläche des Verstärkungstransistors AMP zu einer Verringerung von Rauschen.
  • Eine achte Änderung, in der zwei gestapelte Substrate statt eines zweiten Substrats 200 verwendet werden, wird unter Bezugnahme auf 38 bis 44 beschrieben. 38 bis 41 sind Querschnittansichten in der Dickenrichtung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung 1B gemäß der achten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. 42 bis 44 sind Querschnittansichten in einer horizontalen Richtung, die beispielhafte Layouts mehrerer Pixeleinheiten PU gemäß der achten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. Es ist festzuhalten, dass die Querschnittansichten, die in 38 bis 41 veranschaulicht sind, lediglich schematische Ansichten sind und keine Ansichten sind, die vorgesehen sind, um eine tatsächliche Struktur mit strenger Korrektheit zu veranschaulichen. In den Querschnittansichten, die in 38 bis 41 veranschaulicht sind, sind Positionen der Transistoren und Verunreinigungsdiffusionsschichten in der horizontalen Richtung absichtlich in Positionen sec1 bis sec3 geändert, um ein Veranschaulichen der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1B in den Zeichnungen zu erleichtern.
  • Speziell ist in der Pixeleinheit PU der Bildgebungsvorrichtung 1B, die in 38 veranschaulicht ist, der Querschnitt bei der Position sec1 ein Querschnitt von 42, der entlang der Linie A1-A1' geschnitten wurde, ist der Querschnitt bei der Position sec2 ein Querschnitt von 43, der entlang der Linie B1-B1' geschnitten wurde, und ist der Querschnitt bei der Position sec3 ein Querschnitt von 44, der entlang der Linie C1-C1' geschnitten wurde. Ähnlich ist in der Bildgebungsvorrichtung 1B, die in 39 veranschaulicht ist, der Querschnitt bei der Position sec1 ein Querschnitt von 42, der entlang der Linie A2-A2' geschnitten wurde, ist der Querschnitt bei der Position sec2 ein Querschnitt von 43, der entlang der Linie B2-B2' geschnitten wurde, und ist der Querschnitt bei der Position sec3 ein Querschnitt von 44, der entlang der Linie C2-C2' geschnitten wurde. In einer Bildgebungsvorrichtung 1B, die in 40 veranschaulicht ist, ist der Querschnitt bei der Position sec1 ein Querschnitt von 42, der entlang der Linie A3-A3' geschnitten wurde, ist der Querschnitt bei der Position sec2 ein Querschnitt von 43, der entlang der Linie B3-B3' geschnitten wurde, und ist der Querschnitt bei der Position sec3 ein Querschnitt von 44, der entlang der Linie C3-C3' geschnitten wurde.
  • Wie in 39 und 44 veranschaulicht ist, enthält die Bildgebungsvorrichtung 1B eine gemeinsame Anschlusselektrode 1020, die über die mehreren Pixel 541 angeordnet ist, und eine Verdrahtungsleitung L2, die auf der gemeinsamen Anschlusselektrode 1020 vorgesehen ist, als gemeinsam verwendete Abschnitte. Zum Beispiel enthält die Bildgebungsvorrichtung 1B einen Bereich, in dem Knoten der schwebenden Diffusion FD1 bis FD4 der vier Pixel 541 mittels einer Elementisolationsschicht 16 in einer Draufsicht zueinander benachbart sind. Die gemeinsame Anschlusselektrode 1020 ist in diesem Bereich vorgesehen. Die gemeinsame Anschlusselektrode 1020 ist über die vier Knoten der schwebenden Diffusion FD1 bis FD4 angeordnet und ist mit den vier Knoten der schwebenden Diffusion FD1 bis FD4 jeweils elektrisch verbunden. Die gemeinsame Anschlusselektrode 1020 ist z. B. aus einer dünnen Polysiliziumschicht, die mit einer Verunreinigung des n-Typs oder einer Verunreinigung des p-Typs dotiert ist, gebildet.
  • Im zentralen Abschnitt der gemeinsamen Anschlusselektrode 1020 ist eine Verdrahtungsleitung L2 (d. h. ein Kontakt einer schwebenden Diffusion) vorgesehen. Wie in 39 und 42 bis 44 veranschaulicht ist, erstreckt sich die Verdrahtungsleitung L2, die im zentralen Abschnitt der gemeinsamen Anschlusselektrode 1020 vorgesehen ist, vom ersten Substratabschnitt 10 über das untere Substrat 2100 eines zweiten Substratabschnitts 20, um das obere Substrat 2200 des zweiten Substratabschnitts 20 zu erreichen, und ist ferner mittels einer Verdrahtung und dergleichen, die im oberen Substrat 2200 vorgesehen ist, mit der Gate-Elektrode AG des Verstärkungstransistors AMP verbunden.
  • Darüber hinaus enthält, wie in 38 und 44 veranschaulicht ist, die Bildgebungsvorrichtung 1B Folgendes: eine gemeinsame Anschlusselektrode 1100, die über die mehreren Pixel 541 angeordnet ist; und eine Verdrahtungsleitung L10, die an der gemeinsamen Anschlusselektrode 1100 vorgesehen ist, als gemeinsam verwendete Abschnitte. Zum Beispiel enthält die Bildgebungsvorrichtung 1B einen Bereich, in dem Wannenschichten WE der vier Pixel 541 in einer Draufsicht zueinander benachbart sind, wobei die Elementisolationsschicht 16 dazwischen angeordnet ist. Die gemeinsame Anschlusselektrode 1100 ist in diesem Bereich vorgesehen. Die gemeinsame Anschlusselektrode 1100 ist über sämtliche Wannenschichten WE der vier Pixel 541 angeordnet und ist sämtlichen Wannenschichten WE der vier Pixel 541 elektrisch verbunden. Als Beispiel ist die gemeinsame Anschlusselektrode 1100 zwischen einer gemeinsamen Anschlusselektrode 1020 und weiteren gemeinsamen Anschlusselektroden 1020, die in einer Zeile in einer y-Achsenrichtung sind, angeordnet. In der y-Achsenrichtung sind die gemeinsamen Anschlusselektroden 1020 und 1100 abwechselnd angeordnet. Die gemeinsame Anschlusselektrode 1100 ist z. B. aus einer dünnen Polysiliziumschicht, die mit einer Verunreinigung des n-Typs oder einer Verunreinigung des p-Typs ist, gebildet.
  • Die eine Verdrahtungsleitung L10 (d. h. ein Wannenkontakt) ist am zentralen Abschnitt der gemeinsamen Anschlusselektrode 1100 vorgesehen. Wie in 38, 40 und 42 bis 44 veranschaulicht ist, erstreckt sich die Verdrahtungsleitung L10, die im zentralen Abschnitt der gemeinsamen Anschlusselektrode 1100 vorgesehen ist, vom ersten Substratabschnitt 10 über das untere Substrat 2100 des zweiten Substratabschnitts 20, um das obere Substrat 2200 des zweiten Substratabschnitts 20 zu erreichen, und ist ferner mit einer Bezugspotentialleitung verbunden, die ein Bezugspotential (z. B. ein Massepotential: 0 V) über eine Verdrahtung oder dergleichen, die im oberen Substrat 2200 vorgesehen ist, liefert.
  • Die Verdrahtungsleitung L10, die im zentralen Abschnitt der gemeinsamen Anschlusselektrode 1100 vorgesehen ist, ist mit der Oberseite der gemeinsamen Anschlusselektrode 1100, der Innenoberfläche eines Durchgangslochs, das im unteren Substrat 2100 vorgesehen ist, und der Innenoberfläche eines Durchgangslochs, das im oberen Substrat 2200 vorgesehen ist, einzeln elektrisch verbunden. Mit dieser Konfiguration sind die Wannenschicht WE des Halbleitersubstrats 11 des ersten Substratabschnitts 10, die Wannenschicht des unteren Substrats 2100 des zweiten Substratabschnitts 20 und die Wannenschicht des oberen Substrats 2200 mit dem Bezugspotential (z. B. dem Massepotential: 0 V) verbunden.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1B gemäß der vorliegenden Änderung besitzt Wirkungen ähnlich dem Fall der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die oben beschrieben ist. Darüber hinaus enthält die Bildgebungsvorrichtung 1B ferner gemeinsame Anschlusselektroden 1020 und 1100, die auf der Vorderseite 11a des Halbleitersubstrats 11, die den ersten Substratabschnitt 10 bildet, derart vorgesehen sind, dass sie über mehrere (z. B. vier) Pixel 541, die zueinander benachbart sind, angeordnet sind. Die gemeinsame Anschlusselektrode 1020 ist mit den Knoten der schwebenden Diffusion FD der vier Pixel 541 elektrisch verbunden. Die gemeinsame Anschlusselektrode 1100 ist mit der Wannenschichten WE der vier Pixel 541 elektrisch verbunden. Mit dieser Konfiguration kann die Verdrahtungsleitung L2, die mit der schwebenden Diffusion FD verbunden ist, durch eine Einheit von vier Pixeln 541 gemeinsam verwendet werden. Dies ermöglicht, dass die Verdrahtungsleitung L10, die mit der Wannenschicht WE verbunden ist, durch die Einheit von vier Pixeln 541 gemeinsam verwendet wird. Dies ermöglicht eine Verringerung der Anzahl von Verdrahtungsleitungen L2 und L10, was zu einer Abnahme der Fläche des Pixels 541 und einer Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1B führt.
  • Im Übrigen kann die Bildgebungsvorrichtung 1B gemäß der vorliegenden Änderung eine Konfiguration besitzen, die in 41 veranschaulicht ist. Speziell kann die Verdrahtungsleitung L10 derart vorgesehen sein, dass sie die dünnen Isolationsschichten 215 und 225 durchdringt.
  • <10. Zweite Ausführungsform>
  • Dann werden Details einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die vorliegenden Erfinder setzten intensive Studien fort, um eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, zu erreichen, und haben eine Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entwickelt. Im Folgenden werden Details des Erreichens der Techniken der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die durch die vorliegenden Erfinder entwickelt wurden, unter Bezugnahme auf 45 bis 47 beschrieben. 45 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht. 46 ist eine Prozessquerschnittansicht, die ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1, die 45 entspricht, veranschaulicht. Darüber hinaus ist 47 eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulichen 45 bis 47 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die zweite Ausführungsform und unterlassen Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 muss den VSS-Kontaktbereich 118 der Halbleiterschicht 100S und den VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S elektrisch miteinander verbinden, derart, dass sie dasselbe Potential (z. B. ein Stromversorgungspotential oder dergleichen) aufweisen. Speziell schafft, wie in 45 veranschaulicht ist, die Bildgebungsvorrichtung 1 eine elektrische Verbindung zwischen der Substratdurchgangselektrode 121E, die mit dem VSS-Kontaktbereich 118 elektrisch verbunden ist, und dem Verbindungsabschnitt 218V, der durch die erste Verdrahtungsschicht W1 mit dem VSS-Kontaktbereich 218 elektrisch verbunden ist, wodurch die VSS-Kontaktbereiche 118 und 218 auf dasselbe Potential gesetzt werden.
  • Darüber hinaus kann die Konfiguration, die in 45 veranschaulicht ist, durch das Herstellungsverfahren, das in 46 veranschaulicht ist, gebildet werden. Zunächst wird, wie in der Zeichnung oben links in 46 veranschaulicht ist, das erste Substrat 100, in dem der VSS-Kontaktbereich 118, der Pixelisolationsabschnitt 117, der Anschlussflächenabschnitt 121 und dergleichen gebildet sind, mittels der dünnen Isolationszwischenschicht 123 mit dem zweiten Substrat 200 verbunden und wird ferner ein Prozess des Ausdünnens des zweiten Substrats 200 durchgeführt. Dann wird, wie in der Zeichnung oben rechts in 46 veranschaulicht ist, die Halbleiterschicht 200S durch Lithografie und Trockenätzen teilweise entfernt und wird dann eine dünne Isolationsschicht in den entfernten Abschnitt eingebettet, wodurch der Isolationsbereich 212 gebildet wird, den die Substratdurchgangselektrode 121E und dergleichen durchdringen sollen.
  • Anschließend werden, wie in der Zeichnung unten links in 46 veranschaulicht ist, der VSS-Kontaktbereich 218 und der Elementisolationsbereich 213 in der Halbleiterschicht 200S gebildet und wird dann die dünne Isolationszwischenschicht 222 an der Halbleiterschicht 200S gebildet. Darüber hinaus wird eine Bildung eines Durchgangslochs (das nicht veranschaulicht ist), das die dünne Isolationszwischenschicht 222, den Isolationsbereich 212 und die dünne Isolationszwischenschicht 123 durchdringt, durchgeführt und wird dann ein Leitermaterial in das Durchgangsloch eingebettet, um die Substratdurchgangselektrode 121E zu bilden. Anschließend wird die erste Verdrahtungsschicht W1 derart gebildet, dass sie mit der Substratdurchgangselektrode 121E elektrisch verbunden ist, wodurch eine Konfiguration erhalten wird, die in der Zeichnung unten rechts in 46 veranschaulicht ist.
  • Wie oben beschrieben ist, wird in dem Herstellungsverfahren, das in 46 veranschaulicht ist, die Halbleiterschicht 200S teilweise entfernt, um die Substratdurchgangselektrode 121E und den Isolationsbereich 212 zum Isolieren der Substratdurchgangselektrode 121E und der Halbleiterschicht 200S voneinander zu bilden. Deshalb ist in der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 45 veranschaulicht ist, ein Bereich an der Halbleiterschicht 200S, in dem Elemente wie z. B. Transistoren gebildet werden sollen, durch die Menge des Entfernens der Halbleiterschicht 200S beschränkt. Als Ergebnis weist die Bildgebungsvorrichtung 1, die in 45 veranschaulicht ist, eine Beschränkung des Bildungsbereichs des Elements auf, was zu einem geringeren Freiheitsgrad im Layout von Elementen führt, was es in einigen Fällen schwierig gestaltet, eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 zu erreichen. Darüber hinaus führt in der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 45 veranschaulicht ist, die Einschränkung hinsichtlich des Bereichs, in dem das Element an der Halbleiterschicht 200S gebildet werden soll, auch zu einer Dimensionsbeschränkung der Elemente, was ein Auftreten einer Beschränkung eines Versuchs, die Eigenschaften der Elemente weiter zu verbessern, verursacht. Obwohl die Beschreibung oben ein Beispiel ist, in dem die VSS-Kontaktbereiche 118 und 218 mit der Stromversorgungsleitung VSS elektrisch verbunden sind, ist die oben beschriebene Situation nicht auf die VSS-Kontaktbereiche 118 und 218 beschränkt. Das heißt, die oben beschriebene Situation ist auf weitere Abschnitte der Bildgebungsvorrichtung 1, die mit demselben Potential verbunden ist, ähnlich anwendbar.
  • Im Hinblick auf die oben beschriebene Situation haben die vorliegenden Erfinder die zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entwickelt. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die durch die vorliegenden Erfinder entwickelt wurde, enthält eine Substratdurchgangselektrode 121E, wie in 47 veranschaulicht ist. Die Substratdurchgangselektrode 121E dringt von der Oberfläche der Halbleiterschicht (des zweiten Halbleitersubstrats) 200S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht (dem ersten Halbleitersubstrat) 100S zugewandt ist, durch die Halbleiterschicht 200S und die dünne Isolationszwischenschicht (die erste dünne Isolationszwischenschicht) 123, um sich zur Halbleiterschicht 100S zu erstrecken, um die Halbleiterschicht 100S und die Halbleiterschicht 200S elektrisch miteinander zu verbinden. Darüber hinaus ermöglicht das Durchdringen der Substratdurchgangselektrode 121E durch die Halbleiterschicht 200S der Seitenfläche der Substratdurchgangselektrode 121E, mit der Halbleiterschicht 200S teilweise in Kontakt zu sein. Durch Anwenden einer derartigen Konfiguration werden die Substratdurchgangselektrode 121E und die Halbleiterschicht 200S teilweise an der Seitenfläche elektrisch miteinander verbunden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist es durch Anwenden der Konfiguration der Substratdurchgangselektrode 121E, die oben beschrieben ist, möglich, auszukommen, ohne die Halbleiterschicht 200S teilweise zu entfernen, um die Substratdurchgangselektrode 121E und den Isolationsbereich 212, der die dünne Isolationsschicht (die nicht veranschaulicht ist) besitzt, derart zu bilden, dass sie die Seitenwände der Substratdurchgangselektrode 121E abdecken. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Bereich an der Halbleiterschicht 200S, der zur Bildung von Elementen verwendbar ist, zu vergrößern, was zu einem höheren Freiheitsgrad des Layouts von Elementen führt, was eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht. Zusätzlich ermöglicht gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Vergrößerung des Bereichs, der zur Bildung der Elemente an der Halbleiterschicht 200S verwendbar ist, jedes der Elemente zu vergrößern, was eine Verbesserung der Eigenschaften des Elements ermöglicht. Im Folgenden werden Details der vorliegenden Ausführungsform ähnlich diesem sequenziell beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von Punkten, die mit der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, wird unterlassen.
  • [Konfiguration]
  • Zunächst wird eine genaue Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 48 beschrieben. 48 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulicht 48 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • Speziell dringt, wie in 48 veranschaulicht ist, die Substratdurchgangselektrode 121E von der Oberfläche der Halbleiterschicht 200S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist, durch die Halbleiterschicht 200S und die dünne Isolationszwischenschicht 123, um sich zur Halbleiterschicht 100S zu erstrecken, um die Halbleiterschichten 100S und 200S elektrisch miteinander zu verbinden. Darüber hinaus ermöglicht das Durchdringen der Substratdurchgangselektrode 121E durch die Halbleiterschicht 200S der Seitenfläche der Substratdurchgangselektrode 121E, teilweise mit der Halbleiterschicht 200S in Kontakt zu sein, derart, dass die Substratdurchgangselektrode 121E und die Halbleiterschicht 200S teilweise an der Seitenfläche elektrisch miteinander verbunden sind. Insbesondere dringt die Substratdurchgangselektrode 121E durch den VSS-Kontaktbereich (den zweiten Bereich) 218, der in der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist, und erstreckt sich zu einer Oberfläche des VSS-Kontaktbereichs (des ersten Bereichs) 118, der in der Halbleiterschicht 100S, die der Halbleiterschicht 200S zugewandt ist, vorgesehen ist. Darüber hinaus ermöglicht ein Durchdringen der Substratdurchgangselektrode 121E durch den VSS-Kontaktbereich 218 der Seitenfläche der Substratdurchgangselektrode 121E, teilweise mit dem VSS-Kontaktbereich 218 in Kontakt zu sein, was der Substratdurchgangselektrode 121E und dem VSS-Kontaktbereich 218 ermöglicht, elektrisch miteinander verbunden zu sein. Zusätzlich ist, da die Substratdurchgangselektrode 121E sich zu der Oberfläche des VSS-Kontaktbereichs 118, die der Halbleiterschicht 200S zugewandt ist, erstreckt, die Substratdurchgangselektrode 121E mit dem VSS-Kontaktbereich 118 elektrisch verbunden. Deshalb kann die Substratdurchgangselektrode 121E den VSS-Kontaktbereich 118 und den VSS-Kontaktbereich 218 elektrisch miteinander verbinden, derart, dass sie dasselbe Potential besitzen. In der vorliegenden Ausführungsform soll sich der VSS-Kontaktbereich 218 in der Dickenrichtung der Halbleiterschicht 200S erstrecken, wie in 48 veranschaulicht ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Material der Substratdurchgangselektrode 121E nicht besonders beschränkt, jedoch ist es bevorzugt, ein Material zu verwenden, das ein hitzebeständiges Metall wie z. B. Kupfer (Cu), Wolfram (W) oder Aluminium (Al) ist. Darüber hinaus ist es in der vorliegenden Ausführungsform zulässig, eine dünne Sperrmetallschicht (die nicht veranschaulicht ist) zwischen der Substratdurchgangselektrode 121E und eine dünne Isolationsschicht, die den Außenumfang der Substratdurchgangselektrode 121E umgibt, zu schaffen. Die dünne Sperrmetallschicht kann aus einem Material wie z. B. Titannitrid (TiN), Wolframnitrid (WN), Titan (Ti), Tantal (TaN), Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Ruthenium (Ru) und Kobalt (Co) allein oder in Schichten gebildet sein. Insbesondere kann in der vorliegenden Ausführungsform die Substratdurchgangselektrode 121E z. B. durch eine Kombination von Ti/TiN/W oder dergleichen gebildet sein. Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform die Querschnittform und Größe der Substratdurchgangselektrode 121E in der horizontalen Richtung nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel ist in der vorliegenden Ausführungsform der Durchmesser der Substratdurchgangselektrode 121E, wenn er eine kreisförmige Querschnittform besitzt, bevorzugt kleiner als die Größe des Pixels 541 oder der Abstand zwischen den Pixeln 541 wie z. B. einige 10 nm zu hunderten und einigen 10 nm.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die VSS-Kontaktbereiche 118 und 218 Halbleiterbereiche eines identischen Leitwerttyps und können insbesondere als Halbleiterbereiche des p-Typs gebildet sein. Allerdings sind in der vorliegenden Ausführungsform die VSS-Kontaktbereiche 118 und 218 nicht auf die Halbleiterbereiche des p-Typs beschränkt und können Halbleiterbereiche des n-Typs sein und sind nicht besonders beschränkt.
  • Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform die Abschnitte, die durch die Substratdurchgangselektrode 121E elektrisch verbunden sind, nicht auf die VSS-Kontaktbereiche 118 und 218 beschränkt und sind nicht besonders beschränkt, solange die Abschnitte in der Bildgebungsvorrichtung 1 dasselbe Potential besitzen müssen.
  • Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform das zweite Substrat 200 mehrere gestapelte Halbleitersubstrate (die nicht veranschaulicht sind) enthalten, ähnlich zur achten Änderung, die unter Bezugnahme auf 38 bis 44 beschrieben ist. In einem solchen Fall können die Substratdurchgangselektroden 120E und 121E derart vorgesehen sein, dass sie z. B. mehrere Halbleitersubstrate oder Elementisolationsbereiche (die nicht veranschaulicht sind), die aus dünnen Isolationsschichten, die an den mehreren Halbleitersubstraten vorgesehen sind, gebildet sind, durchdringen.
  • [Herstellungsverfahren]
  • Dann wird ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 49 beschrieben. 49 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die 48 entspricht, veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulicht 49 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • Zunächst wird, wie in der Zeichnung oben links in 49 veranschaulicht ist, das zweite Substrat 200 mittels der dünnen Isolationszwischenschicht 123 mit dem ersten Substrat 100, an dem Elemente (z. B. die Fotodiode PD, die schwebende Diffusion FD, das Übertragungs-Gate TG, der Pixelisolationsabschnitt 117, der VSS-Kontaktbereich 118 und dergleichen) gebildet sind, verbunden und dann wird das zweite Substrat 200 unter Verwendung eines Schleifers, eines chemischen mechanischen Polierens (CMP) oder dergleichen verschmälert.
  • Dann wird, wie oben in der Mitte von 49 veranschaulicht ist, die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 unter Verwendung von Lithografie, Trockenätzen oder dergleichen teilweise entfernt. Darüber hinaus wird durch Einbetten einer dünnen Isolationsschicht (z. B. SiO) in den Abschnitt, von dem die Halbleiterschicht 200S entfernt wurde, ein Bilden des Isolationsbereichs 212, den die Substratdurchgangselektroden TGV, 120E und 121E durchdringen werden, durchgeführt.
  • Anschließend wird, wie in der Zeichnung oben rechts in 49 veranschaulicht ist, der VSS-Kontaktbereich 218 unter Verwendung von Lithografie, Ionenimplantation oder dergleichen in der Halbleiterschicht 200S gebildet.
  • Darüber hinaus wird, wie in der Zeichnung unten links in 49 veranschaulicht ist, eine dünne Isolationsschicht (z. B. SiO) an der Halbleiterschicht 200S durch chemische Dampfabscheidung (CVD) oder dergleichen abgeschieden, um die dünne Isolationszwischenschicht 222 zu bilden.
  • Dann werden, wie in der Zeichnung unten in der Mitte von 49 veranschaulicht ist, die dünne Isolationszwischenschicht 222, die Halbleiterschicht 200S und die dünne Isolationszwischenschicht 123 unter Verwendung von Lithografie, Trockenätzen oder dergleichen geätzt, wodurch ein Durchgangsloch CH, das sie durchdringt, gebildet wird.
  • Anschließend wird ein Sperrschichtmetall durch ein physikalisches Dampfabscheidungserfahren (PVD-Verfahren), ein chemisches Dampfabscheidungserfahren (CVD-Verfahren) oder ein Atomlagenabscheidungsverfahren (ALD-Verfahren) oder dergleichen aufgebracht, um durch Abscheidung die Innenwand des Durchgangslochs CH abzudecken. Darüber hinaus wird z. B., nachdem das Sperrschichtmetall geätzt worden ist, eine dünne Metallschicht oder dergleichen durch ein Plattierungsverfahren, ein CVD-Verfahren, ein PVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren gebildet, um das Durchgangsloch CH zu füllen. Darüber hinaus wird eine überschüssige dünne Metallschicht oder dergleichen, die aus dem Durchgangsloch CH vorsteht, unter Verwendung von CMP, Trockenätzen oder dergleichen entfernt. Mit dieser Prozedur ist es möglich, in der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration zu erhalten, die in der Zeichnung unten rechts in 49 veranschaulicht ist.
  • [Wirkungen]
  • In der vorliegenden Ausführungsform besitzt die Substratdurchgangselektrode 121E, die die Halbleiterschichten 100S und 200S elektrisch miteinander verbindet, eine Konfiguration, die oben beschrieben ist, d. h. eine Konfiguration, in der beide VSS-Kontaktbereiche 118 und 218 eine Substratdurchgangselektrode 121E gemeinsam verwenden. Mit anderen Worten ist in der vorliegenden Ausführungsform die Substratdurchgangselektrode 121E durch Durchdringen des VSS-Kontaktbereichs 218, während sie mit dem VSS-Kontaktbereich 118 elektrisch verbunden ist, teilweise an der Seitenfläche der Substratdurchgangselektrode 121E mit dem VSS-Kontaktbereich 218 elektrisch verbunden. Mit einer derartigen Konfiguration können die VSS-Kontaktbereiche 118 und 218 durch die Substratdurchgangselektrode 121E elektrisch miteinander verbunden sein, derart, dass sie dasselbe Potential besitzen. Darüber hinaus besteht in der vorliegenden Ausführungsform durch Anwenden einer derartigen Konfiguration kein Bedarf, den Isolationsbereich 212, der die Substratdurchgangselektrode 121E und die Halbleiterschicht 200S elektrisch voneinander isoliert, um die Substratdurchgangselektrode 121E zu bilden. Entsprechend ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, ohne ein Durchführen einer Teilbeseitigung der Halbleiterschicht 200S auszukommen, um den Isolationsbereich 212, der die Substratdurchgangselektrode 121E und die Seitenwände der Substratdurchgangselektrode 121E abdeckt, zu bilden. Als Ergebnis wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Nicht-Durchführen einer Teilbeseitigung der Halbleiterschicht 200S den Bereich, der zur Bildung von Elementen an der Halbleiterschicht 200S verwendbar ist, vergrößern, was zu einem erhöhten Freiheitsgrad des Layouts der Elemente führt, was eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht.
  • Zusätzlich ermöglicht gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Vergrößerung des Bereichs, der zur Bildung von Elementen an der Halbleiterschicht 200S verwendbar ist, das Element selbst zu vergrößern, was eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Elements ermöglicht. Zum Beispiel ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, an der Halbleiterschicht 200S ausreichend große Bildungsbereiche für verschiedene Typen von Transistoren, die die Pixelschaltung 210 bilden, sicherzustellen. Entsprechend ermöglicht ein Sicherstellen einer ausreichend großen Fläche zum Bilden der Transistoren, das Rauschen des Transistors, der in der Pixelschaltung 210 enthalten ist, zu verringern, was zu einer Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses des Pixelsignals führt, was der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht, bessere Pixeldaten (Bildinformationen) auszugeben.
  • [Erste Änderung]
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1 liegt ein Fall vor, in dem mehrere VSS-Kontaktbereiche 118 in der Halbleiterschicht 100S vorgesehen sind und in dem es erforderlich ist, dass die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 und der VSS-Kontaktbereich 218 in der Halbleiterschicht 200S elektrisch verbunden sind, derart, dass sie dasselbe Potential besitzen. In einem solchen Fall ist es durch Bereitstellen eines Anschlussflächenabschnitts 121, wie unten beschrieben ist, möglich, eine Zunahme der Anzahl der Substratdurchgangselektroden 121E, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 gebildet sind, niederzuhalten, was ermöglicht, eine Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 weiter zu erleichtern. Eine derartige erste Änderung der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 50 bis 53 beschrieben. 50 und 52 sind schematische Querschnittansichten, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. 53 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Änderung der vorliegenden Ausführungsform, die 50 entspricht, veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulichen 50 bis 53 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Änderung und unterlassen Veranschaulichungen der weiteren Teile. Hier werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von mit der zweiten Ausführungsform gemeinsamen Punkten, wird unterlassen.
  • In der vorliegenden Änderung sind, wie in 50 veranschaulicht ist, mehrere VSS-Kontaktbereiche 118 in der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Darüber hinaus ist in der vorliegenden Änderung ein Anschlussflächenabschnitt (ein erster Kontaktabschnitt) 121 an einer Oberfläche des VSS-Kontaktbereichs 118 der Halbleiterschicht 100S, die der Halbleiterschicht 200S zugewandt ist, vorgesehen. Insbesondere ist der Anschlussflächenabschnitt 121 über die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118, die oben beschrieben sind, vorgesehen, um die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 elektrisch miteinander zu verbinden. Zusätzlich durchdringt in der vorliegenden Änderung die Substratdurchgangselektrode 121E den VSS-Kontaktbereich 218, der in der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist, und erstreckt sich zur Oberseite des Anschlussflächenabschnitts 121, der über die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist die Substratdurchgangselektrode 121E mit der Anschlussflächenabschnitt 121 auf der Oberseite des Anschlussflächenabschnitts 121 elektrisch verbunden. Deshalb kann in der vorliegenden Änderung die Substratdurchgangselektrode 121E den VSS-Kontaktbereich 218 und die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 derart elektrisch miteinander verbinden, dass der VSS-Kontaktbereich 218 und die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 dasselbe Potential besitzen. Der Anschlussflächenabschnitt 121 kann z. B. aus einem Leitermaterial wie z. B. Metall oder dotiertem Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, gebildet sein.
  • Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Änderung das zweite Substrat 200 mehrere gestapelte Halbleitersubstrate (die nicht veranschaulicht sind) enthalten, ähnlich zur achten Änderung, die unter Bezugnahme auf 38 bis 44 beschrieben ist. In einem solchen Fall kann die Seitenfläche der Substratdurchgangselektrode 121E mit den mehreren Halbleitersubstraten teilweise in Kontakt sein.
  • Darüber hinaus ist eine Konfiguration, die in 51 veranschaulicht ist, in der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Änderung anwendbar. Speziell ist, wie in 51 veranschaulicht ist, der Elementisolationsbereich 213, der eine STI-Struktur besitzt, am VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S vorgesehen. Die Substratdurchgangselektrode 121E ist derart vorgesehen, dass sie den Elementisolationsbereich 213 durchdringt, um mit dem VSS-Kontaktbereich 218 in Kontakt zu sein. Auf diese Weise kann in der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Änderung die Substratdurchgangselektrode 121E derart vorgesehen sein, dass sie den Elementisolationsbereich 213 durchdringt, was ermöglicht, den Bereich zu vergrößern, der verwendbar ist, die Substratdurchgangselektrode 121E und den Elementisolationsbereich 213 anzuordnen, was ein Erreichen eines höheren Freiheitsgrads des Layouts von Elementen in der Halbleiterschicht 200S ermöglicht. Dies resultiert im Erreichen einer weiteren Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1. In einer derartigen Konfiguration kann, wie in 51 veranschaulicht ist, ähnlich zur achten Änderung, die unter Bezugnahme auf 38 bis 44 beschrieben ist, das zweite Substrat 200 mit mehreren gestapelten Halbleitersubstraten (die nicht veranschaulicht sind) gebildet sein.
  • Dann wird ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Änderung unter Bezugnahme auf 52 beschrieben. Zunächst wird in der vorliegenden Änderung, wie in der Zeichnung oben links in 52 veranschaulicht ist, der Anschlussflächenabschnitt 121, der sich über die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 erstreckt, an der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 gebildet. Darüber hinaus werden das oben beschriebene erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 mittels der dünnen Isolationszwischenschicht 123 miteinander verbunden und wird dann ein Ausdünnungsprozess auf das zweite Substrat 200 angewendet. Die nachfolgenden Schritte sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform und somit wird ihre Beschreibung hier unterlassen.
  • Gemäß der vorliegenden Änderung ist es durch Bereitstellen des Anschlussflächenabschnitts 121, der die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 in der Halbleiterschicht 100S elektrisch verbindet, möglich, eine Zunahme der Anzahl von Substratdurchgangselektroden 121E, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 gebildet sind, niederzuhalten, was eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht.
  • [Zweite Änderung]
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1, müssen mehrere Elemente (z. B. der Verstärkungstransistor AMP und der FD-Umsetzverstärkungsschalttransistor FDG), die an der Halbleiterschicht 200S und der schwebenden Diffusion FD, die in der Halbleiterschicht 100S vorgesehen ist, gebildet sind, elektrisch miteinander verbunden werden, derart, dass sie dasselbe Potential besitzen. In einem solchen Fall ist ein Anschlussflächenabschnitt 220, der unten beschrieben ist, an der Halbleiterschicht 200S vorgesehen und sind die mehreren Elemente durch den Anschlussflächenabschnitt 220 elektrisch miteinander verbunden. Darüber hinaus können in einem solchen Fall durch elektrisches Verbinden der Substratdurchgangselektrode 121E und des Anschlussflächenabschnitts 220 miteinander die mehreren Elemente und die schwebende Diffusion FD elektrisch miteinander verbunden sein, derart, dass sie dasselbe Potential besitzen. Als Ergebnis ist es möglich, eine Zunahme der Anzahl von Substratdurchgangselektroden 120E, Verdrahtungsleitungen (die nicht veranschaulicht sind) und dergleichen, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 gebildet sind, niederzuhalten, was eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht.
  • Eine derartige zweite Änderung der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 53 und 54 beschrieben. 53 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Darüber hinaus ist 54 eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Änderung der vorliegenden Ausführungsform, die 53 entspricht, veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulichen 53 und 54 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Änderung und unterlassen Veranschaulichungen der weiteren Teile. Hier werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von mit der zweiten Ausführungsform gemeinsamen Punkten wird unterlassen.
  • Speziell ist in der vorliegenden Änderung, wie in 53 veranschaulicht ist, ein Anschlussflächenabschnitt 220, der aus einem Leitermaterial gebildet ist, an der Halbleiterschicht 200S vorgesehen. Der Anschlussflächenabschnitt 220 kann Elemente, die an der Halbleiterschicht 200S gebildet sind, z. B. ein Gate (das nicht veranschaulicht ist) des Verstärkungstransistors AMP und eine Source (die speziell in der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist) des FD-Umsetzverstärkungsschalttransistors FDG elektrisch miteinander verbinden. In der vorliegenden Änderung ist die Substratdurchgangselektrode 120E mit dem Anschlussflächenabschnitt 220 elektrisch verbunden und erstreckt sich ferner zur Oberseite des Anschlussflächenabschnitts 120, der an der schwebenden Diffusion FD vorgesehen ist. Entsprechend können aufgrund der elektrischen Verbindung zwischen der Substratdurchgangselektrode 120E und dem Anschlussflächenabschnitt 120, der mit der schwebenden Diffusion FD elektrisch verbunden ist, die Elemente, die an der Halbleiterschicht 200S gebildet sind und die schwebende Diffusion FD elektrisch miteinander verbunden sein. Ähnlich zum Anschlussflächenabschnitt 121, der oben beschrieben ist, kann der Anschlussflächenabschnitt 220 z. B. aus einem Leitermaterial wie z. B. Metall oder dotiertem Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, gebildet sein.
  • Dann wird ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Änderung unter Bezugnahme auf 54 beschrieben. Erst wird, wie in der Zeichnung oben links in 54 veranschaulicht ist, das zweite Substrat 200 mit dem ersten Substrat 100, an dem Elemente gebildet sind, mittels der dünnen Isolationszwischenschicht 123 verbunden und dann wird ein Ausdünnungsprozess auf das zweite Substrat 200 angewendet.
  • Dann wird, wie in der Zeichnung oben in der Mitte von 54 veranschaulicht ist, die Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 teilweise entfernt und eine dünne Isolationsschicht wird in einen Abschnitt eingebettet, in dem die Halbleiterschicht 200S entfernt wurde, wodurch ein Isolationsbereich 212 gebildet wird, den die Substratdurchgangselektroden TGV, 120E und 121E durchdringen.
  • Anschließend werden der VSS-Kontaktbereich 218 und der Anschlussflächenabschnitt 220 an der Halbleiterschicht 200S gebildet, was zur Erfassung einer Konfiguration, die in der Zeichnung oben rechts in 54 veranschaulicht ist, führt. Die nachfolgenden Schritte sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform und somit wird ihre Beschreibung hier unterlassen.
  • In der vorliegenden Änderung wird der Anschlussflächenabschnitt 220 zum elektrischen Verbinden verschiedener Elemente, die an der Halbleiterschicht 200S gebildet sind, an der Halbleiterschicht 200S vorgesehen und dann werden der Anschlussflächenabschnitt 220 und die Substratdurchgangselektrode 120E elektrisch miteinander verbunden. Deshalb ermöglicht gemäß der vorliegenden Änderung das Vorliegen des Anschlussflächenabschnitts 220, verschiedene Elemente elektrisch zu verbinden, während sie auskommt, ohne für jedes der Elemente eine Substratdurchgangselektrode einzeln bereitzustellen. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Änderung möglich, eine Zunahme der Anzahl der Substratdurchgangselektroden 120E, Verdrahtungsleitungen (die nicht veranschaulicht sind) und dergleichen, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 gebildet werden sollen, niederzuhalten, was eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht.
  • <11. Dritte Ausführungsform>
  • Dann werden Details einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die vorliegenden Erfinder setzten fort, die Arten, eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, zu erreichen, ernsthaft zu untersuchen, und haben eine Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entwickelt. Im Folgenden werden Details des Erreichens der Techniken der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die durch die vorliegenden Erfinder entwickelt wurden, unter Bezugnahme auf 55 beschrieben. 55 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulicht 55 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die dritte Ausführungsform und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 55 veranschaulicht ist, ist die Substratdurchgangselektrode 121E mittels des Anschlussflächenabschnitts 121 mit den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118 die in der Halbleiterschicht 100S vorgesehen sind, elektrisch verbunden. Speziell ist die Substratdurchgangselektrode 121E mittels des Anschlussflächenabschnitts 121 mit den Oberflächen der mehreren VSS-Kontaktbereiche 118 in der Halbleiterschicht 100S elektrisch verbunden. Deshalb könnte es in der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 55 veranschaulicht ist, erforderlich sein, die Fläche des Anschlussflächenabschnitts 121 zu erhöhen, um eine gegenseitige elektrische Verbindung zwischen den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118, die benachbart zueinander vorgesehen sind, wobei der Pixelisolationsabschnitt 117 in der Halbleiterschicht 100S dazwischen angeordnet ist, zu erreichen. Deshalb existierte wegen der großen Fläche des Anschlussflächenabschnitts 121, die in der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 55 veranschaulicht ist, belegt ist, ein Fall, der Schwierigkeit beim Erreichen einer weiteren Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 aufweist.
  • Im Hinblick auf die oben beschriebene Situation haben die vorliegenden Erfinder die dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entwickelt. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die durch die vorliegenden Erfinder entwickelt wurde, besitzt eine Konfiguration, in der ein abgelegener Endabschnitt 121F der Substratdurchgangselektrode 121E in die Halbleiterschicht (das erste Halbleitersubstrat) 100S eingebettet ist (siehe 56). Mit einer derartigen Substratdurchgangselektrode 121E ist es möglich, eine elektrische Verbindung an der Seitenwand des abgelegenen Endabschnitts 121F der Substratdurchgangselektrode 121E zur Halbleiterschicht 100S (speziell die mehreren VSS-Kontaktbereiche 118, die in der Halbleiterschicht 100S vorgesehen sind) aufzuweisen, was ermöglicht, auszukommen, ohne den Anschlussflächenabschnitt 121, der eine große Fläche zum elektrischen Verbinden zur Halbleiterschicht 100S besitzt, bereitzustellen. Als Ergebnis ist es möglich, auszukommen, ohne den Anschlussflächenabschnitt 121, der eine große Fläche besitzt, bereitzustellen, was eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht. Zum Beispiel können in der vorliegenden Ausführungsform, da es möglich ist, auszukommen, ohne den Anschlussflächenabschnitt 121, der eine breite Fläche besitzt, bereitzustellen, die Abmessungen der Fotodiode PD und dergleichen vergrößert werden, was zu einem Erreichen einer Zunahme der Ladung, die in der Fotodiode PD erzeugt wird, und einer Verbesserung der Empfindlichkeit der Bildgebungsvorrichtung 1 führt. Zusätzlich ist es möglich, auszukommen, ohne eine Struktur, die eine Ecke besitzt, wie z. B. der Anschlussflächenabschnitt 121 zu bilden, was zu einem Niederhalten der Konzentration des elektrischen Feldes in der Substratdurchgangselektrode 121E führt. Als Ergebnis ist es möglich, Fehler der Bildgebungsvorrichtung 1 aufgrund einer Konzentration des elektrischen Feldes in der Substratdurchgangselektrode 121E niederzuhalten. Details der vorliegenden Ausführungsform werden unten sequenziell beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von Punkten, die mit der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, wird unterlassen.
  • [Konfiguration]
  • Details der vorliegenden Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf 56 und 57 beschrieben. 56 und 57 sind schematische Querschnittansichten, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. Aus Gründen der Klarheit veranschaulichen 56 und 57 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform und unterlassen Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • Speziell besitzt, wie in 56 veranschaulicht ist, die Substratdurchgangselektrode 121E den abgelegenen Endabschnitt 121F und ist der abgelegene Endabschnitt 121F in den Pixelisolationsabschnitt (den Elementisolationsabschnitt) 117 in der Halbleiterschicht 100S eingebettet. Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform, da der abgelegene Endabschnitt 121F in den Pixelisolationsabschnitt 117 eingebettet ist, die Seitenwand des abgelegenen Endabschnitts 121F in Kontakt mit den mehreren VSS-Kontaktbereichen (den ersten Bereichen) 118, die zum Pixelisolationsabschnitt 117 benachbart vorgesehen sind. Mit anderen Worten ist die Seitenwand des abgelegenen Endabschnitts 121F mit den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118, die in der Halbleiterschicht 100S vorgesehen sind, elektrisch verbunden. Im Übrigen kann der abgelegene Endabschnitt 121F z. B. aus einem Leitermaterials wie z. B. Metall oder dotiertem Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, gebildet sein. Zusätzlich können Abschnitte der Substratdurchgangselektrode 121E außer des abgelegenen Endabschnitts 121F aus einem Leitermaterial wie z. B. verschiedenen Metallen (Cu, W oder Al) oder dotiertem Polysilizium (des p-Typs), das mit Verunreinigungen dotiert ist, gebildet sein.
  • Die vorliegende Ausführungsform kann geändert werden, wie in 57 veranschaulicht ist. Speziell ist es, während 56 eine Konfiguration ist, in der lediglich die Substratdurchgangselektrode 121E den abgelegenen Endabschnitt 121F besitzt, in der vorliegenden Änderung zulässig, dass, wie in 57 veranschaulicht ist, auch die Substratdurchgangselektrode 120E einen abgelegenen Endabschnitt 120F besitzt. Der abgelegene Endabschnitt 120F ist in Kontakt mit der FD, die in der Halbleiterschicht 100S vorgesehen ist, und ist mit der FD elektrisch verbunden. Der abgelegene Endabschnitt 120F kann z. B. aus einem Leitermaterial wie z. B. Metall oder dotiertem Polysilizium (des n-Typs), das mit Verunreinigungen dotiert ist, gebildet sein. Auf diese Weise ist es durch Bereitstellen des abgelegenen Endabschnitts 120F, der in die Halbleiterschicht 200S eingebettet ist, möglich, ohne Bereitstellen eines Anschlussflächenabschnitts, der eine große Fläche zum elektrischen Verbinden der Substratdurchgangselektrode 120E und der FD miteinander besitzt, auszukommen, was als Ergebnis ermöglicht, die Fläche der FD zu verringern und die Fläche des PD zu erhöhen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Konfiguration nicht auf den Fall, der in 57 veranschaulicht ist, in dem beide Substratdurchgangselektroden 120E und 121E die abgelegenen Endabschnitte 120F bzw. 121F besitzen, beschränkt. Jede der Substratdurchgangselektroden 120E oder 121E kann die abgelegenen Endabschnitte 120F oder 121F besitzen.
  • [Herstellungsverfahren]
  • Dann wird ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 58 und 59 beschrieben. 58 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die 56 entspricht, veranschaulicht. 59 ist eine Prozessquerschnittansicht, die ein weiteres Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die 56 entspricht, veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulichen 58 und 50 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform und unterlassen Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • Zunächst werden, wie in der Zeichnung oben links in 58 veranschaulicht ist, Lithografie, Ionenimplantation und dergleichen verwendet, um die Fotodiode PD, die schwebende Diffusion FD, den VSS-Kontaktbereich 118 und dergleichen in der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 zu bilden. Darüber hinaus wird unter Verwendung von Lithografie, Trockenätzen oder dergleichen ein Graben, der der Pixelisolationsabschnitt 117 sein soll, in der Halbleiterschicht 100S gebildet und wird dann eine dünne Isolationsschicht (z. B. SiO) in den Graben, der gebildet wurde, eingebettet. Anschließend werden an der Halbleiterschicht 100S durch Verfahren wie z. B. PVD, ein CVD-Verfahren, Lithografie, Trockenätzen oder dergleichen ein Übertragungs-Gate TG und dergleichen gebildet.
  • Dann wird, wie in der Zeichnung oben rechts in 58 veranschaulicht ist, ein Verfahren wie z. B. Ätzen oder dergleichen verwendet, um eine dünne Isolationsschicht in dem Pixelisolationsabschnitt 117 (speziell eine dünne Isolationsschicht in dem oberen Abschnitt des Pixelisolationsabschnitts 117 in der Zeichnung) zu entfernen.
  • Darüber hinaus wird z. B., wie in der Zeichnung unten links in 58 veranschaulicht ist, ein Material wie z. B. Polysilizium in den Pixelisolationsabschnitt 117, in dem die dünne Isolationsschicht unter Verwendung eines Verfahrens von PVD, CVD oder dergleichen entfernt wurde, eingebettet. Der Abschnitt, der auf diese Weise eingebettet wurde, wird der abgelegene Endabschnitt 121F der Substratdurchgangselektrode 121E. Zum jetzigen Zeitpunkt werden unter Verwendung von Ionenimplantation oder dergleichen Verunreinigungen in das eingebettete Polysilizium gegeben, um ein Polysilizium mit einer Leitfähigkeit des p-Typs zu erstellen, und wird dann eine Wärmebehandlung durchgeführt, um die Dotierung zu zerstreuen. Dies ermöglicht in der vorliegenden Ausführungsform, die elektrische Verbindung zwischen dem abgelegenen Endabschnitt 121F und dem VSS-Kontaktbereich 118 zuverlässig aufzubauen.
  • Danach wird das zweite Substrat 200 mit dem ersten Substrat 100 verbunden, um Abschnitte der Substratdurchgangselektrode 121E außer dem abgelegenen Endabschnitt 121F zu bilden. Zum Beispiel die können Abschnitte der Substratdurchgangselektrode 121E außer dem abgelegenen Endabschnitt 121F gebildet werden wie folgt. Zum Beispiel wird ein Verfahren wie Lithografie, Trockenätzen oder dergleichen verwendet, um ein Durchgangsloch (das nicht veranschaulicht ist) zu bilden, das die dünne Isolationszwischenschicht 222, den Isolationsbereich 212 und die dünne Isolationszwischenschicht 123 durchdringt, und wird dann eine dünne Metallschicht oder dergleichen unter Verwendung von PVD, CVD oder dergleichen in das Durchgangsloch eingebettet. Darüber hinaus ist es durch Bilden der Substratdurchgangselektrode 120E, der Verdrahtungsschicht W1 und dergleichen unter Verwendung von PVD, CVD, Lithografie, Trockenätzen und dergleichen möglich, die Konfiguration, die in der Zeichnung unten rechts in 58 veranschaulicht ist, zu erhalten.
  • Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung eines Herstellungsverfahrens, das in 59 veranschaulicht ist, gebildet werden.
  • Zunächst werden, ähnlich dem Herstellungsverfahren, das in 58 veranschaulicht ist, wie in der Zeichnung oben links in 59 veranschaulicht ist, die Fotodiode PD, die schwebende Diffusion FD, der VSS-Kontaktbereich 118 und dergleichen in der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 gebildet. Darüber hinaus wird ein Graben (der nicht veranschaulicht ist), der der Pixelisolationsabschnitt 117 sein soll, in der Halbleiterschicht 100S gebildet und wird eine dünne Isolationsschicht in den gebildeten Graben eingebettet. Anschließend werden ein Übertragungs-Gate TG und dergleichen an der Halbleiterschicht 100S gebildet.
  • Dann werden das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 mittels der dünnen Isolationszwischenschicht 123 miteinander verbunden und wird ein Ausdünnungsprozess auf das zweite Substrat 200 angewendet. Darüber hinaus werden ein Element (z. B. ein Verstärkungstransistor AMP oder dergleichen), ein Elementisolationsbereich 213, eine dünne Isolationszwischenschicht 222 und dergleichen am zweiten Substrat 200 gebildet. Anschließend wird, wie in der Zeichnung oben rechts in 59 veranschaulicht ist, ein Durchgangsloch CH derart gebildet, dass es durch die dünne Isolationszwischenschicht 222, den Elementisolationsbereich 213 und die dünne Isolationszwischenschicht 123 dringt, um den oberen Abschnitt des Pixelisolationsabschnitts 117 zu erreichen.
  • Dann wird, wie links in der unteren Zeichnung von 59 veranschaulicht ist, Polysilizium unter Verwendung eines Verfahrens wie z. B. PVD, CVD oder dergleichen in das Durchgangsloch eingebettet. Der Abschnitt, der auf diese Weise eingebettet wird, wird die Substratdurchgangselektrode 121E. Das heißt, im Gegensatz zu dem Herstellungsverfahren, das in 58 veranschaulicht ist, bildet das Herstellungsverfahren, das in 59 veranschaulicht ist, die Substratdurchgangselektrode 121E einteilig in einem Prozess, statt sie durch Unterteilen der Substratdurchgangselektrode 121E in den abgelegenen Endabschnitt 121F und Abschnitte außer dem abgelegenen Endabschnitt 121F in zwei Prozessen zu bilden.
  • Darüber hinaus werden die Substratdurchgangselektrode 120E, die Verdrahtungsschicht W1 und dergleichen gebildet, um eine Konfiguration, die in der Zeichnung unten rechts in 59 veranschaulicht ist, zu erhalten.
  • [Wirkungen]
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der abgelegene Endabschnitt 121F der Substratdurchgangselektrode 121E, der in den Pixelisolationsabschnitt 117 der Halbleiterschicht 100S eingebettet ist, in Kontakt mit den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118, die benachbart zueinander mit dem Pixelisolationsabschnitt 117 dazwischen angeordnet vorgesehen sind, um mit den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118 elektrisch verbunden zu sein. Deshalb ist es in der vorliegenden Ausführungsform, da die Substratdurchgangselektrode 121E mit den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118 an der Seitenwand des abgelegenen Endabschnitts 121F elektrisch verbunden ist, möglich, auszukommen, ohne den Anschlussflächenabschnitt 121, der eine große Fläche besitzt, bereitzustellen, um eine elektrische Verbindung zu den mehreren VSS-Kontaktbereichen 118 zu erreichen. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, auszukommen, ohne den Anschlussflächenabschnitt 121, der eine große Fläche besitzt, bereitzustellen, was eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht. Zum Beispiel kann in der vorliegenden Ausführungsform, da es möglich ist, auszukommen, ohne den Anschlussflächenabschnitt 121, der eine breite Fläche besitzt, bereitzustellen, die Größe der Fotodiode PD und dergleichen vergrößert werden, was zu einem Erreichen einer Zunahme der Ladung, die in der Fotodiode PD erzeugt wird, und einer Verbesserung der Empfindlichkeit der Bildgebungsvorrichtung 1 führt. Zusätzlich ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, ohne ein Bilden einer Struktur, die eine Ecke besitzt, wie z. B. der Anschlussflächenabschnitt 121 auszukommen, was zu einem Niederhalten einer Konzentration des elektrischen Feldes in der Substratdurchgangselektrode 121E führt. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, Fehler der Bildgebungsvorrichtung 1 aufgrund einer Konzentration des elektrischen Feldes in der Substratdurchgangselektrode 121E niederzuhalten.
  • [Änderungen]
  • Aufgrund einer Verarbeitung im Herstellungsschritt können Fälle in der Bildgebungsvorrichtung 1 vorliegen, in denen vielen Fehlerniveaus an einer Schnittstelle in der Nähe des Pixelisolationsabschnitts 117 verteilt sind, und eine derartige Verteilung könnte eine Erzeugung unnötiger Elektronen verursachen und könnte ein Auftreten von weißen Stellen in der Fotodiode PD in der Nähe des Pixelisolationsabschnitts 117 erhöhen. In Anbetracht dessen schlägt ähnlich zur dritten Ausführungsform eine Änderung der vorliegenden Ausführungsform, die unten beschrieben ist, eine Substratdurchgangselektrode 121E vor, die das Auftreten der weißen Stellen niederhalten kann, während sie eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht. Im Folgenden wird die Änderung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 60 bis 63 beschrieben. 60 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 61 und 62 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils der Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen und sind speziell schematische Ansichten, die eine Querschnittkonfiguration veranschaulichen, die entlang der Linie IV-IV', die in 60 veranschaulicht ist, genommen wurde. 63 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der Änderung der vorliegenden Ausführungsform, die 60 entspricht, veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulichen 60 bis 63 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Änderung und unterlassen Veranschaulichungen der weiteren Teile. Hier werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen dritten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von Punkten, die mit der dritten Ausführungsform gemeinsam sind, wird unterlassen.
  • Speziell besitzt, wie in 60 veranschaulicht ist, ähnlich zur vorliegenden Ausführungsform, die oben beschrieben ist, die Substratdurchgangselektrode 121E einen abgelegenen Endabschnitt 121F. Darüber hinaus enthält der abgelegene Endabschnitt 121F Folgendes: einen Seitenkontaktabschnitt 121F-1, der mit dem VSS-Kontaktbereich 118 elektrisch verbunden ist; und einen durchdringenden Abschnitt 121F-2, der den Pixelisolationsabschnitt 117 durchdringt. Der Seitenkontaktabschnitt 121F-1 ist ähnlich dem abgelegenen Endabschnitt 121F der vorliegenden Ausführungsform, die oben beschriebenen ist. Darüber hinaus durchdringt der durchdringende Abschnitt 121F-2 den Pixelisolationsabschnitt 117 (die Halbleiterschicht 100S) von einer Oberfläche der Halbleiterschicht 100S, die der Halbleiterschicht 200S zugewandt ist, zu einer Oberfläche (einer Einfallsfläche) gegenüber der Stirnfläche. Im Übrigen ist der Außenumfang des durchdringenden Abschnitts 121F-2 mit einer dünnen Isolationsschicht (die nicht veranschaulicht ist) abgedeckt. Außerdem kann in der vorliegenden Änderung ähnlich der oben beschriebenen Ausführungsform der Seitenkontaktabschnitt 121F-1 z. B. aus einem Leitermaterial wie z. B. Metall oder dotiertem Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, gebildet sein. Zusätzlich kann der durchdringende Abschnitt 121F-2 aus einem Leitermaterial wie z. B. Metall gebildet sein.
  • In der vorliegenden Änderung induziert z. B. ein elektrisches Verbinden der Substratdurchgangselektrode 121E mit der Masse ein elektrisches Feld um die Substratdurchgangselektrode 121E, was ermöglicht, Löcher um den abgelegenen Endabschnitt 121F der Substratdurchgangselektrode 121E anzusammeln. In der vorliegenden Änderung können die kumulierten Löcher eine Erzeugung von unnötigen Elektronen verhindern, was ermöglicht, die Erzeugung von weißen Stellen in der Fotodiode PD in der Nähe der Pixelisolationsabschnitt 117 niederzuhalten.
  • Im Übrigen kann der abgelegene Endabschnitt 121F entlang des Pixelisolationsabschnitts 117 vollständig eingebettet sein, wie in 61 veranschaulicht ist. In diesem Fall kann z. B. die Breite des abgelegenen Endabschnitts 121F, die in den Pixelisolationsabschnitt 117 eingebettet ist, in der ebenen Konfiguration etwa im Bereich von 50 nm bis 250 nm liegen. Darüber hinaus ist es, wie in 62 veranschaulicht ist, zulässig, einen Kontaktabschnitt 125 am abgelegenen Endabschnitt 121F in der vertikalen Richtung der Bildgebungsvorrichtung 1 zu bilden. Zum Beispiel ist der Kontaktabschnitt 125 vorgesehen, um eine zuverlässigere elektrische Verbindung zwischen dem abgelegenen Endabschnitt 121F und dem Abschnitt der Substratdurchgangselektrode 121E, die sich über dem abgelegenen Endabschnitt 121F, d. h. auf der Seite des zweiten Substrats 200, befindet, zu erreichen. Speziell wird in der Herstellungsstufe der abgelegene Endabschnitt 121F im Pixelisolationsabschnitt 117 gebildet und wird dann ein Durchgangsloch (das nicht veranschaulicht ist), das den Isolationsbereich 212 und die dünne Isolationszwischenschicht 123 durchdringt, gebildet, um eine Verbindung zum abgelegenen Endabschnitt 121F zu erreichen. Zum jetzigen Zeitpunkt könnte eine Schwierigkeit in der Ausrichtung des abgelegenen Endabschnitts 121F und des Durchgangslochs bestehen. Deshalb ist es, um selbst bei einem Auftreten einer Fehlausrichtung des Durchgangslochs eine zuverlässigere elektrische Verbindung zwischen dem abgelegenen Endabschnitt 121F und dem Abschnitt der Substratdurchgangselektrode 121E, der sich auf der Seite des zweiten Substrats 200 befindet, zu erreichen, z. B. zulässig, den Kontaktabschnitt 125, der aus einem Leitermaterial gebildet ist, zu bilden.
  • Dann wird ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Änderung unter Bezugnahme auf 63 beschrieben.
  • Zunächst werden ähnlich zur vorliegenden Ausführungsform die Fotodiode PD, die schwebende Diffusion FD, der VSS-Kontaktbereich 118 und dergleichen in der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 gebildet. Anschließend werden mehrere Gräben (die nicht veranschaulicht sind) in der Halbleiterschicht 100S gebildet und dann wird eine dünne Isolationsschicht (z. B. SiO) in einen Teil der mehreren Gräben (speziell den Graben, der der Pixelisolationsabschnitt 117 sein soll) eingebettet, während dotiertes Polysilizium oder dergleichen in die verbleibenden Gräben (speziell den Graben für den abgelegenen Endabschnitt 121F der Substratdurchgangselektrode 121E) eingebettet wird. Auf diese Weise kann eine Konfiguration, die im oberen linken Diagramm von 63 veranschaulicht ist, erhalten werden.
  • Dann wird, wie in der Zeichnung oben rechts in 63 veranschaulicht ist, unter Verwendung von Ätzen oder dergleichen ein oberer Abschnitt (ein Abschnitt auf der Seite des zweiten Substrats 200) des Polysiliziums, das in die verbleibenden Gräben (speziell den Graben für den abgelegenen Endabschnitt 121F der Substratdurchgangselektrode 121E) eingebettet ist, entfernt. Zum Beispiel entspricht der entfernte Abschnitt dem Seitenkontaktabschnitt 121F-1 des abgelegenen Endabschnitts 121F, der oben beschrieben ist.
  • Darüber hinaus wird, wie in der Zeichnung unten links in 63 veranschaulicht ist, unter Verwendung eines Verfahrens wie z. B. PVD, CVD-Verfahren oder dergleichen, dotiertes Polysilizium in den Abschnitt, in dem Polysilizium in den verbleibenden Gräben (speziell den Graben für den abgelegenen Endabschnitt 121F der Substratdurchgangselektrode 121E) entfernt wurde, eingebettet. Der Abschnitt, der auf diese Weise eingebettet wird, wird der Seitenkontaktabschnitt 121F-1 des abgelegenen Endabschnitts 121F. Die nachfolgenden Schritte sind ähnlich denen im Herstellungsverfahren der vorliegenden veranschaulichten Ausführungsform in 58 und somit wird ihre Beschreibung hier unterlassen.
  • Gemäß der vorliegenden Änderung ist es, ähnlich zur vorliegenden Ausführungsform, die oben beschrieben ist, möglich, auszukommen, ohne den Anschlussflächenabschnitt 121, der oben beschrieben ist, bereitzustellen, was eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 ermöglicht. Darüber hinaus dringt in der vorliegenden Änderung der abgelegene Endabschnitt 121F der Substratdurchgangselektrode 121E von der Oberfläche der Halbleiterschicht 100S, die der Halbleiterschicht 200S zugewandt ist, zu der Oberfläche (der Einfallsfläche) gegenüber der Stirnfläche durch. In der vorliegenden Änderung ist es durch elektrisches Verbinden einer derartigen Substratdurchgangselektrode 121E mit der Masse möglich, die Masse um die Fotodiode PD zu stärken, was eine Unterdrückung des Auftretens weißer Stellen in der Fotodiode PD in der Nähe der Pixelisolationsabschnitt 117 ermöglicht.
  • <12. Vierte Ausführungsform>
  • Nun wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung genau beschrieben. Die vorliegenden Erfinder setzten fort, ernsthaft zu untersuchen, ob eine weitere Miniaturisierung für die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform erreicht werden kann, und haben eine Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entwickelt. Im Folgenden werden Details des Erreichens der Techniken der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die durch die vorliegenden Erfinder entwickelt wurden, unter Bezugnahme auf 64 beschrieben. 64 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 3 veranschaulicht ist, veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulicht 64 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vierte Ausführungsform und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • Wie in 64 veranschaulicht ist, sind in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Substratdurchgangselektroden 120E, 121E und TGV an der Oberfläche der Halbleiterschicht 200S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist, vorgesehen. Deshalb existierte aufgrund der Bildung der Substratdurchgangselektroden 120E, 121E und TGV an der Halbleiterschicht 200S in der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 64 veranschaulicht ist, eine Einschränkung der Fläche des Bereichs, in dem Elemente an der Halbleiterschicht 200S flexibel gebildet werden können. Mit anderen Worten existierte in der Bildgebungsvorrichtung 1, die in 64 veranschaulicht ist, aufgrund der Anordnung der mehreren Substratdurchgangselektroden 120E, 121E und TGV an der Oberfläche der Halbleiterschicht 200S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist, eine Einschränkung der Freiheit des Layouts von Elementen wie z. B. Transistoren an der Halbleiterschicht 200S. Zum Beispiel hat in der Bildgebungsvorrichtung 1, die in
    64 veranschaulicht ist, eine Einschränkung der Fläche eines Gates 250 des Verstärkungstransistors AMP, der an der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist, manchmal ein Rauschen des Verstärkungstransistors AMP erhöht.
  • Im Hinblick auf die oben beschriebene Situation haben die vorliegenden Erfinder die vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entwickelt. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die durch die vorliegenden Erfinder entwickelt wurde, ist konfiguriert, mindestens einen von Kontakten 104 oder 106 an der Oberfläche (der Einfallsfläche) der Halbleiterschicht 100S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht 200S zugewandt ist, bereitzustellen, statt die Substratdurchgangselektroden 121E und TGV bereitzustellen. Speziell ist der Kontakt (die zweite Elektrode) 104 mit einem Wannenbereich 102 der Halbleiterschicht (dem ersten Halbleitersubstrat) 100S elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist der Kontakt (die erste Elektrode) 106 mit dem Gate (der Gate-Elektrode) TG des Übertragungstransistors TR elektrisch verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist es durch Anordnen mindestens eines der Kontakte 104 oder 106, wie oben beschrieben sind, auf der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S statt des Anordnens mindestens einer der Substratdurchgangselektroden 121E oder TGV möglich, die Anzahl von Substratdurchgangselektroden, die an der Oberfläche der Halbleiterschicht 200S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist, gebildet sind, zu verringern. Zum Beispiel ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Fläche des Bereichs, in dem das Element an der Halbleiterschicht 200S flexibel gebildet sein kann, zu erweitern. Insbesondere ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Fläche des Gates 250 des Verstärkungstransistors AMP, der an der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist, zu erweitern, was eine Unterdrückung einer Zunahme des Rauschen des Verstärkungstransistors AMP ermöglicht.
  • Zusätzlich ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, das Durchführen des Layouts zu erleichtern, um die Entfernung von der schwebenden Diffusion FD zum Gate 250 des Verstärkungstransistors AMP zu verkürzen. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Verschlechterung des Umsetzwirkungsgrad aufgrund einer Zunahme einer parasitären Kapazität der Verdrahtung, die die schwebende Diffusion FD mit dem Gate 250 elektrisch verbindet, zu vermeiden. Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform erleichtert die verringerte Einschränkung des Bildungsbereichs des Elements eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 und erleichtert eine Verbesserung der Eigenschaften von Elementen. Details der vorliegenden Ausführungsform werden unten sequenziell beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von Punkten, die mit der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, wird unterlassen.
  • [Konfiguration]
  • Zunächst werden Details der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 65 beschrieben. 65 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulicht 65 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • Speziell ist in dem Beispiel, das in 65 veranschaulicht ist, statt der Substratdurchgangselektrode 121E der Kontakt 104, der mit dem Wannenbereich 102 der Halbleiterschicht 100S elektrisch verbunden ist, auf der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Der Kontakt 104 ist bevorzugt in der Nähe des Pixelisolationsabschnitts 117 vorgesehen, um eine Blockierung von Licht, das auf die Einfallsfläche fällt, zu verhindern.
  • Zusätzlich kann der Kontakt 104 aus einem Leitermaterial wie z. B. Metall gebildet sein, ist jedoch bevorzugt aus einem durchsichtigen Leitermaterials wie z. B. Indiumzinnoxid (ITO) gebildet, um eine Blockierung von Licht, das auf die Einfallsfläche einfällt, zu verhindern. Zum Beispiel können Beispiele des durchsichtigen Leitermaterials ein durchsichtiges Leitermaterial enthalten, das Licht weiterleiten kann, wie z. B. eine dünne Schicht aus Indiumzinnoxid (ITO, kristallines ITO und amorphes ITO). Allerdings ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf ITO, das oben beschrieben ist, beschränkt und weitere Materialien können verwendet werden. Beispiele des durchsichtigen Leitermaterials enthalten Zinnoxid, Antimonzinnoxid (SnO2 ist mit Sb als Dotierstoff dotiert und ein Beispiel davon ist ATO) und Fluorzinnoxid (SnO2 ist mit F als ein Dotierstoff dotiert und ein Beispiel davon ist FTO) als das zinnoxidbasierte Material. Beispiele des zinkoxidbasierten Materials enthalten aluminiumdotiertes Zinkoxid (ZnO ist mit Al als ein Dotierstoff dotiert und ein Beispiel davon ist AZO), galliumdotiertes Zinkoxid (ZnO ist mit Ga als ein Dotierstoff dotiert und ein Beispiel davon ist GZO), indiumdotiertes Zinkoxid (ZnO ist mit In als ein Dotierstoff dotiert und ein Beispiel davon ist IZO), indiumgalliumdotiertes Zinkoxid (Zn04 ist mit In und Ga als Dotierstoffe dotiert und ein Beispiel davon ist IGZO) und indiumzinndotiertes Zinkoxid (ZnO ist mit In und Sn als Dotierstoffe dotiert und ein Beispiel davon ist ITZO). Weitere Beispiele enthalten indiumdotiertes Galliumoxid (Ga2O3, das mit In dotiert ist, und ein Beispiel davon ist IGO), CuInO2, MgIn2O4, CuI, InSbO4, ZnMgO, CdO, ZnSnO3 und Graphen.
  • [Herstellungsverfahren]
  • Dann wird ein Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 66 beschrieben. 66 ist eine Prozessquerschnittansicht, die das Herstellungsverfahren der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 65 entspricht, veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulicht 66 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile.
  • Zunächst wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Zeichnung oben links in 66 veranschaulicht ist, die Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 von der Vorderseite (der Oberfläche gegenüber der Einfallsfläche) verarbeitet. Speziell werden unter Verwendung von Lithografie, Ionenimplantation und dergleichen die Fotodiode PD, die schwebende Diffusion FD und dergleichen in der Halbleiterschicht 100S gebildet. Darüber hinaus wird der Pixelisolationsabschnitt 117 durch ein Verfahren wie z. B. Lithografie, Trockenätzen, PVD und ein CVD-Verfahren in der Halbleiterschicht 100S gebildet.
  • Dann werden, wie in der Zeichnung oben rechts in 66 veranschaulicht ist, das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 mittels der dünnen Isolationszwischenschicht 123 miteinander verbunden und dann werden Elemente, eine Verdrahtung und dergleichen an der Halbleiterschicht 200S des zweiten Substrats 200 gebildet. Zum jetzigen Zeitpunkt wird z. B. eine Bildung der Substratdurchgangselektrode TGV und dergleichen, die die Halbleiterschicht 200S durchdringen, durchgeführt.
  • Anschließend wird, wie in dem Diagramm unten links in 66 veranschaulicht ist, die dünne Isolationszwischenschicht 222 an der Halbleiterschicht 200S durch CVD oder dergleichen gebildet und wird das dritte Substrat 300 ferner auf der dünnen Isolationszwischenschicht 222 verbunden.
  • Dann wird die Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S des ersten Substrats 100 durch CMP oder dergleichen planarisiert, um ein Durchgangsloch zu bilden, in dem der Kontakt 104 gebildet wird. Darüber hinaus ist, wie in der Zeichnung unten rechts in 66 veranschaulicht ist, Polysilizium, Metall oder dergleichen unter Verwendung von PVD, CVD oder dergleichen in das Durchgangsloch eingebettet. Danach werden ein Farbfilter und eine Lichtaufnahmelinse auf der Einfallsflächenseite gebildet.
  • [Wirkungen]
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist statt der Substratdurchgangselektrode 121E der Kontakt 104, der mit dem Wannenbereich 102 der Halbleiterschicht 100S elektrisch verbunden ist, auf der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Deshalb ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, da die Substratdurchgangselektrode 121E nicht vorgesehen ist, die Anzahl von Substratdurchgangselektroden, die an der Oberfläche der Halbleiterschicht 200S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist, vorgesehen sind, zu verringern. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Fläche des Bereichs, in dem das Element flexibel gebildet werden kann, an der Halbleiterschicht 200S zu erweitern. Zum Beispiel ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Fläche des Gates 250 des Verstärkungstransistors AMP, der an der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist, zu erweitern, was ein Niederhalten einer Zunahme des Rauschens des Verstärkungstransistors AMP ermöglicht.
  • Zusätzlich ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, ein Durchführen eines Layouts zu erleichtern, um die Entfernung von der schwebenden Diffusion FD zum Gate 250 des Verstärkungstransistors AMP zu verkürzen. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Verschlechterung des Umsetzwirkungsgrads aufgrund einer Zunahme einer parasitären Kapazität der Verdrahtung, die die schwebende Diffusion FD mit dem Gate 250 elektrisch verbindet, zu vermeiden. Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform erleichtert die verringerte Einschränkung des Bildungsbereichs von Elementen eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 und erleichtert eine Verbesserung der Eigenschaften von Elementen.
  • [Erste Änderung]
  • In der vorliegenden Ausführungsform, die oben beschrieben ist, ist der Kontakt 104 bevorzugt in der Nähe des Pixelisolationsabschnitts 117 vorgesehen, um eine Blockierung von Licht, das auf die Einfallsfläche fällt, zu verhindern. Entsprechend ist in der vorliegenden Änderung, wie in 67 veranschaulicht ist, der Kontakt 104 im Außenumfangsabschnitt der Einfallsfläche, d. h. im Pixelisolationsabschnitt 117, der sich im Außenumfangsabschnitt der Einfallsfläche befindet, vorgesehen, um ferner eine Blockierung des Lichteinfalls zu verhindern. Im Folgenden wird eine erste Änderung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 67 beschrieben. 67 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulicht 67 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Änderung und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile. Hier werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen vierten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von Punkten, die mit der vierten Ausführungsform gemeinsam sind, wird unterlassen.
  • Wie in 67 veranschaulicht ist, ist der Kontakt 104 im Pixelisolationsabschnitt 117 vorgesehen. Speziell ist der Kontakt 104 entlang der Seitenwand der Halbleiterschicht 100S im Pixelisolationsabschnitt 117 vorgesehen und ist mit dem Wannenbereich 102 der Halbleiterschicht 100S elektrisch verbunden. Zum Beispiel kann der Kontakt 104 aus einem Metall oder einem dotierten Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, oder dergleichen gebildet sein. Darüber hinaus kann der Kontakt 104, falls der Kontakt 104 aus einem Metallmaterial gebildet ist, eine Funktion ähnlich der dünnen Lichtabschirmschicht 117A, die Licht von den benachbarten Pixeln 541 abschirmt, besitzen.
  • Wie oben beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Änderung durch Bereitstellen des Kontakts 104 entlang der Seitenwand der Halbleiterschicht 100S im Pixelisolationsabschnitt 117 möglich, ferner eine Blockierung eines Lichteinfalls auf die Einfallsfläche, die durch den Kontakt 104 verursacht wird, zu verhindern.
  • [Zweite Änderung]
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann der Kontakt 106, der mit dem Gate TG des Übertragungstransistors TR elektrisch verbunden ist, an der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen sein. Im Folgenden wird eine zweite Änderung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 68 beschrieben. 68 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit veranschaulicht 68 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Änderung und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile. Hier werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen vierten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von Punkten, die mit der vierten Ausführungsform gemeinsam sind, wird unterlassen.
  • Speziell ist in der vorliegenden Änderung, wie in 68 veranschaulicht ist, der Übertragungstransistor TR ein vertikaler Transistor, der eine Konfiguration besitzt, in der das Gate (die Gate-Elektrode) TG des Übertragungstransistors TR in die Halbleiterschicht (das erste Halbleitersubstrat) 100S eingebettet ist. Mit anderen Worten ist in der vorliegenden Änderung das Gate TG des Übertragungstransistors TR derart vorgesehen, dass es aus der Halbleiterschicht 100S ausgehoben ist. In der vorliegenden Änderung ist das Gate TG bevorzugt von der Bestrahlungsoberfläche zur Vorderseite tief gebildet, solange das Gate TG nicht so tief ist, dass es die Dicke der Halbleiterschicht 100S durchdringt. Zusätzlich ist in der vorliegenden Änderung statt der Substratdurchgangselektrode TGV der Kontakt 106, der mit dem Gate TG elektrisch verbunden ist, an der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen.
  • Ähnlich zur oben beschriebenen Ausführungsform ist bevorzugt der Kontakt 106 so weit wie möglich an der Seitenwandseite der Halbleiterschicht 100S, d. h. in der Nähe des Pixelisolationsabschnitts 117, vorgesehen, um den Einfall von Licht auf die Einfallsfläche nicht zu blockieren.
  • In der vorliegenden Änderung ist statt der Substratdurchgangselektrode TGV der Kontakt 106, der mit dem Gate TG elektrisch verbunden ist, auf der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen. Deshalb ist es gemäß der vorliegenden Änderung möglich, da die Substratdurchgangselektrode TGV nicht vorgesehen ist, die Anzahl von Substratdurchgangselektroden, die an der Oberfläche der Halbleiterschicht 200S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist, vorgesehen sind, zu verringern. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Änderung möglich, die Fläche des Bereichs, in dem das Element an der Halbleiterschicht 200S flexibel gebildet sein kann, zu erweitern. Zum Beispiel ist es gemäß der vorliegenden Änderung möglich, die Fläche des Gates 250 des Verstärkungstransistors AMP, der an der Halbleiterschicht 200S vorgesehen ist, zu erweitern, was ein Niederhalten einer Zunahme des Rauschens des Verstärkungstransistors AMP ermöglicht.
  • Zusätzlich ist es gemäß der vorliegenden Änderung auch möglich, das Durchführen eines Layouts zu erleichtern, um die Entfernung von der schwebenden Diffusion FD zum Gate 250 des Verstärkungstransistors AMP weiter zu verkürzen. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Änderung möglich, eine Verschlechterung des Umsetzwirkungsgrads aufgrund einer Zunahme einer parasitären Kapazität der Verdrahtung, die die schwebende Diffusion FD mit dem Gate 250 elektrisch verbindet, zu vermeiden. Das heißt, gemäß der vorliegenden Änderung erleichtert die verringerte Einschränkung des Bildungsbereichs von Elementen eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 und erleichtert eine Verbesserung der Eigenschaften der Elemente.
  • [Dritte Änderung]
  • Darüber hinaus können in der vorliegenden Ausführungsform beide der Kontakte 104 und 106, die oben beschrieben sind, an der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen sein. Im Folgenden wird eine dritte Änderung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 69 beschrieben. 69 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der dritten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Aus Gründen der Klarheit, veranschaulicht 69 lediglich den Hauptteil der Bildgebungsvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Änderung und unterlässt Veranschaulichungen der weiteren Teile. Hier werden lediglich Punkte, die von der oben beschriebenen vierten Ausführungsform verschieden sind, beschrieben und eine Beschreibung von Punkten, die mit der vierten Ausführungsform gemeinsam sind, wird unterlassen.
  • Speziell sind, wie in 69 veranschaulicht ist, in der vorliegenden Änderung statt der Substratdurchgangselektroden 121E und TGV beide der Kontakte 104 und 106 auf der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S vorgesehen.
  • In der vorliegenden Änderung ist es durch Schaffen beider der Kontakte 104 und 106 statt der Substratdurchgangselektroden 121E und TGV auf der Einfallsflächenseite der Halbleiterschicht 100S möglich, die Anzahl von Substratdurchgangselektroden, die an der Oberfläche der Halbleiterschicht 200S gegenüber der Oberfläche, die der Halbleiterschicht 100S zugewandt ist, vorgesehen sind, ähnlich der Beschreibung oben weiter zu verringern. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Änderung möglich, die Fläche des Bereichs, in dem die Elemente an der Halbleiterschicht 200S flexibel gebildet werden können, weiter zu erweitern.
  • <13. Fünfte Ausführungsform>
  • Zunächst wird der technische Hintergrund, der zu entwickelten Techniken einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung führt, unter Bezugnahme auf 70 bis 72 beschrieben. 70 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, die einen technischen Hintergrund der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 71 und 72 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel eines Hauptteils einer ebenen Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung zum Beschreiben eines technischen Hintergrunds der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Speziell veranschaulicht 71 eine ebene Konfiguration bei einer Position sec21, die in 70 veranschaulicht ist, und veranschaulicht 72 eine ebene Konfiguration bei einer Position sec22, die in 70 veranschaulicht ist.
  • Wie in 70 bis 72 veranschaulicht ist, sind in der Bildgebungsvorrichtung 1 der VSS-Kontaktbereich 118 der Halbleiterschicht 100S und der VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S mittels der Substratdurchgangselektrode 121E und der ersten Verdrahtungsschicht W1 derart elektrisch miteinander verbunden, dass der VSS-Kontaktbereich 118 und der VSS-Kontaktbereich 218 dasselbe Potential (z. B. ein Stromversorgungspotential, ein Massepotential oder dergleichen) aufweisen. Allerdings beschränkt, wie aus 72 ersichtlich ist, das Vorliegen der Substratdurchgangselektrode 121E einen Bereich, in dem verschiedenen Transistoren (z. B. ein Verstärkungstransistor AMP oder dergleichen) an der Halbleiterschicht 200S angeordnet sein können. Das heißt, das Vorliegen der Substratdurchgangselektrode 121E verringert den Freiheitsgrad der Anordnung der Transistoren, was den Wirkungsgrad der Nutzung der ebenen Konfiguration der Halbleiterschicht 200S absenkt. Dies gestaltet es schwierig, eine weitere Miniaturisierung der Bildgebungsvorrichtung 1 zu erreichen.
  • In Anbetracht dessen haben die vorliegenden Erfinder die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entwickelt, die den Freiheitsgrad der Anordnung der Transistoren und den Wirkungsgrad bei der Nutzung der ebenen Konfiguration der Halbleiterschicht 200S erhöhen kann. Im Folgenden werden Details der fünften Ausführungsform, die durch die vorliegenden Erfinder entwickelt wurde, unter Bezugnahme auf 73 bis 76 beschrieben. 73 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 74 bis 76 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. Speziell veranschaulicht 74 eine ebene Konfiguration bei der Position sec21, die in 73 veranschaulicht ist, und veranschaulicht 75 eine ebene Konfiguration bei der Position sec22, die in 73 veranschaulicht ist. 76 veranschaulicht schematisch die Pixelmatrixeinheit 540 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
  • Zunächst ist, wie in 73 bis 75 veranschaulicht ist, die Substratdurchgangselektrode 121E in der vorliegenden Ausführungsform nicht vorgesehen. Zusätzlich ist statt der Substratdurchgangselektrode 121E eine Verdrahtungsleitung 350, die vom Umfangsabschnitt 540B, der sich am Außenumfang der Pixelmatrixeinheit 540 befindet, geleitet wird, in der Verdrahtungsschicht 100T vorgesehen. Darüber hinaus ist die Verdrahtungsleitung 350 mittels des abgelegenen Endabschnitts 121F, der in die Halbleiterschicht 100S eingebettet ist, mit dem VSS-Kontaktbereich 118 elektrisch verbunden. Zum Beispiel kann die Verdrahtungsleitung 350 aus einer dünnen Metallschicht oder einer dünnen Polysiliziumschicht, die mit einer Verunreinigung des p-Typs dotiert ist, gebildet sein. Darüber hinaus wird ein Vorbelastungspotential (ein Stromversorgungspotential (ein positives Potential oder ein negatives Potential), ein Massepotential oder dergleichen) von einer Schaltung, die sich im Umfangsabschnitt 540B oder dergleichen befindet, an die Verdrahtungsleitung 350 angelegt. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform wird ein Vorbelastungspotential an den VSS-Kontaktbereich 118 der Halbleiterschicht 100S und den VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S getrennt angelegt.
  • Wie in 76 veranschaulicht ist, kann sich in der vorliegenden Ausführungsform die Verdrahtungsleitung 350 in der Pixelmatrixeinheit 540 in der Spaltenrichtung V erstrecken (siehe 2) und können die mehreren Verdrahtungsleitungen 350 in der Pixelmatrixeinheit 640 derart angeordnet sein, dass sie in der Zeilenrichtung H ausgerichtet sind (siehe 2). Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl von Verdrahtungsleitungen 350, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 vorgesehen sind, nicht auf die Zahl beschränkt, die in 76 veranschaulicht ist, und mehrere Verdrahtungsleitungen können vorgesehen sein.
  • Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform die Verdrahtungsleitung 350 nicht auf eine Verdrahtungsleitung beschränkt, die sich in der Spaltenrichtung V in der Pixelmatrixeinheit 540 erstreckt, wie in 76 veranschaulicht ist, und kann z. B. eine Verdrahtungsleitung sein, die sich in der Zeilenrichtung H erstreckt (siehe 2).
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Einsatz einer derartigen Konfiguration die Substratdurchgangselektrode 121E auslassen, was zu einem höheren Freiheitsgrad der Anordnung des Transistors führt, was einen verbesserten Wirkungsgrad bei der Nutzung der ebenen Konfiguration der Halbleiterschicht 200S ermöglicht.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Ausführungsform geändert werden wie folgt. Im Folgenden wird eine Änderung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 77 und 78 beschrieben. 77 und 78 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. Speziell veranschaulicht 77 eine ebene Konfiguration, die 74 entspricht, und veranschaulicht 78 schematisch die Pixelmatrixeinheit 540 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
  • Wie in 77 und 78 veranschaulicht ist, kann in der vorliegenden Änderung die Verdrahtungsleitung 350 eine gitterartige Form besitzen, die durch Kombinieren mehrerer Verdrahtungsleitungen gebildet ist, die sich in der Pixelmatrixeinheit 540 in der Spaltenrichtung V (siehe 2) und der Zeilenrichtung H (siehe 2) erstrecken. Darüber hinaus ist in der vorliegenden Änderung die Anzahl von Rastern der Verdrahtungsleitung 350, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 vorgesehen ist, nicht auf die Zahl beschränkt, die in 78 veranschaulicht ist, und mehrere Raster können vorgesehen sein.
  • In der vorliegenden Änderung ist es durch Bilden der Verdrahtungsleitungen 350 in einer gitterartigen Form z. B. möglich, die Masse der Halbleiterschicht 100S weiter zu verstärken. Darüber hinaus fällt in der Bildgebungsvorrichtung 1 Licht von der Unterseite von 73 auf die Bildgebungsvorrichtung 1. In diesem Fall ist aufgrund der gitterartigen Form der Verdrahtungsleitungen 350 die Anordnung der Verdrahtungsleitungen 350 in einer beliebigen Richtung aus der Einfallsrichtung des Lichts gesehen symmetrisch, was zu einer gleichförmigen Lichtreflexion führt, die durch die Verdrahtungsleitungen 350 erhalten wird. Deshalb kann die Fotodiode PD bei einer beliebigen Position Licht gleichförmig absorbieren und ein Signal erzeugen, das ermöglicht, eine Verschlechterung eines Bildes niederzuhalten.
  • <14. Sechste Ausführungsform>
  • Zusätzlich haben ähnlich zur fünften Ausführungsform, die oben beschrieben ist, um den Freiheitsgrad der Anordnung der Transistoren zu erhöhen und den Wirkungsgrad unter Verwendung der ebenen Konfiguration der Halbleiterschicht 200S zu verbessern, die vorliegenden Erfinder eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entwickelt. Im Folgenden werden Details der sechsten Ausführungsform, die durch die vorliegenden Erfinder entwickelt wurde, unter Bezugnahme auf 79 bis 81 beschrieben. 79 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 80 und 81 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils der Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. Speziell veranschaulicht 80 eine ebene Konfiguration bei der Position sec21, die in 79 veranschaulicht ist, und veranschaulicht 81 eine ebene Konfiguration bei der Position sec22, die in 79 veranschaulicht ist.
  • Zunächst ist, wie in 79 bis 81 veranschaulicht ist, die Substratdurchgangselektrode 121E in der vorliegenden Ausführungsform nicht vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Teil des Pixelisolationsabschnitts 117 nicht vorhanden. Statt der Substratdurchgangselektrode 121E und des Teils des Pixelisolationsabschnitts 117 wird eine Substratdurchgangselektrode 360 bereitgestellt, die die Halbleiterschicht 100S durchdringt. Zum Beispiel kann die Substratdurchgangselektrode 360 aus einer dünnen Metallschicht oder einer dünnen Polysiliziumschicht, die mit einer Verunreinigung des p-Typs dotiert ist, gebildet sein. Zusätzlich ist die Substratdurchgangselektrode 360 mit einer Schaltung, die in dem Umfangsabschnitt 540B, der sich am Außenumfang der Pixelmatrixeinheit 540 befindet, positioniert ist, elektrisch verbunden und wird ein Vorbelastungspotential (ein Stromversorgungspotential (ein positives Potential oder ein negatives Potential), ein Massepotential oder dergleichen) von der Schaltung an die Substratdurchgangselektrode 360 angelegt. Darüber hinaus ist die Substratdurchgangselektrode 360 mittels eines Kontaktabschnitts 360C, der auf der Vorderseite der Seite der Verdrahtungsschicht 100T der Halbleiterschicht 100S vorgesehen ist, mit dem VSS-Kontaktbereich 118 elektrisch verbunden. Es ist festzuhalten, dass der Kontaktabschnitt 360C z. B. aus einer dünnen Metallschicht oder einer dünnen Polysiliziumschicht, die mit einer Verunreinigung des p-Typs dotiert ist, gebildet sein kann. Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Vorbelastungspotential auf den VSS-Kontaktbereich 118 der Halbleiterschicht 100S und den VSS-Kontaktbereich 218 der Halbleiterschicht 200S getrennt aufgebracht.
  • Wie in 80 veranschaulicht ist, kann ähnlich zur fünften Ausführungsform, die in 76 veranschaulicht ist, die Substratdurchgangselektrode 360 in der vorliegenden Ausführungsform in einer Nut vorgesehen sein, die sich in der Spaltenrichtung V (siehe 2), die in der Halbleiterschicht 100S der Pixelmatrixeinheit 540 vorgesehen ist, erstreckt. Darüber hinaus können in der vorliegenden Ausführungsform die Substratdurchgangselektroden 360 in der Halbleiterschicht 100S der Pixelmatrixeinheit 640 mehrfach vorgesehen sein, derart, dass sie in der Zeilenrichtung H angeordnet sind (siehe 2). In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl der Substratdurchgangselektroden 360, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 vorgesehen sind, nicht besonders beschränkt.
  • Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform die Substratdurchgangselektrode 360 nicht darauf beschränkt, derart vorgesehen zu sein, dass sie sich in der Spaltenrichtung V in der Pixelmatrixeinheit 540 erstreckt, wie in 80 veranschaulicht ist, und kann z. B. derart vorgesehen sein, dass sie sich in der Zeilenrichtung H erstreckt (siehe 2).
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Einsatz einer derartigen Konfiguration die Substratdurchgangselektrode 121E auslassen, was zu einem höheren Freiheitsgrad der Anordnung des Transistors führt, was ermöglicht, den Wirkungsgrad bei der Nutzung der ebenen Konfiguration der Halbleiterschicht 200S zu verbessern.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Ausführungsform geändert werden wie folgt. Im Folgenden wird eine erste Änderung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 82 beschrieben. 82 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer ebenen Konfiguration eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht und veranschaulicht speziell eine ebene Konfiguration, die 80 entspricht.
  • Wie in 82 veranschaulicht ist, kann in der vorliegenden Änderung die Substratdurchgangselektrode 360 eine gitterartige Substratdurchgangselektrode sein, die in mehrere Nuten, die sich in der Halbleiterschicht 100S der Pixelmatrixeinheit 540 in der Spaltenrichtung V (siehe 2) und der Zeilenrichtung H (siehe 2) erstrecken, eingebettet ist. In der vorliegenden Änderung ist die Anzahl von Rastern der Substratdurchgangselektroden 360, die in der Bildgebungsvorrichtung 1 vorgesehen sind, nicht besonders beschränkt.
  • In der vorliegenden Änderung ist es durch Bilden der Substratdurchgangselektrode 360 in einer gitterartigen Form möglich, die Masse der Halbleiterschicht 100S weiter zu verstärken. Darüber hinaus fällt in der Bildgebungsvorrichtung 1 Licht von der Unterseite von 79 auf die Bildgebungsvorrichtung 1. In diesem Fall ist aufgrund der gitterartigen Form der Substratdurchgangselektrode 360 die Anordnung von Substratdurchgangselektrode 360 in einer beliebigen Richtung aus der Einfallsrichtung des Lichts gesehen symmetrisch, was zu einer gleichförmigen Lichtreflexion, die durch die Substratdurchgangselektrode 360 erhalten wird, führt. Deshalb kann die Fotodiode PD bei einer beliebigen Position Licht gleichförmig absorbieren und ein Signal erzeugen, das ermöglicht, eine Verschlechterung eines Bildes niederzuhalten.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Ausführungsform geändert werden wie folgt. Im Folgenden wird eine erste Änderung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 83 beschrieben. 83 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Hauptteils einer Konfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Änderung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
  • In der vorliegenden Änderung kann, wie in 83 veranschaulicht ist, statt der Substratdurchgangselektrode 360, die die Halbleiterschicht 100S durchdringt, eine eingebettete Elektrode 360a, die die Halbleiterschicht 100S halb durchdringt, verwendet werden. In diesem Fall wird ein Pixelisolationsabschnitt 117b auf der Seite einer Lichtaufnahmelinse 401 einer Nut 362, in der die eingebettete Elektrode 360a angeordnet ist, bereitgestellt. Die eingebettete Elektrode 360a kann z. B. aus einer dünnen Metallschicht oder einer dünnen Polysiliziumschicht, die mit einer Verunreinigung des p-Typs dotiert ist, gebildet sein. Darüber hinaus fällt Licht auf die Bildgebungsvorrichtung 1 in einer Richtung, die durch einen Pfeil in 83 angegeben wird, und der Pixelisolationsabschnitt 117b ist bevorzugt aus einem Material, das eine Lichtabsorption aufweist, z. B. Siliziumoxid oder dergleichen, gebildet. Zum Beispiel ist das Verhältnis der Längen der eingebetteten Elektrode 360a und des Pixelisolationsabschnitts 117b in einer Dickenrichtung der dünnen Schicht der Halbleiterschicht 100S nicht besonders beschränkt. Dennoch ist bevorzugt, einzustellen, dass eingebettete Elektrode 360a : Pixelisolationsabschnitt 117b = etwa 3 : 7. Mit diesem Verhältnis ist es möglich, die Lichtabsorption durch die eingebettete Elektrode 360a niederzuhalten und einen Lichtsammelwirkungsgrad zur Fotodiode PD zu verbessern.
  • Im Übrigen können in der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Änderung die Substratdurchgangselektrode 360 und die eingebettete Elektrode 360a in dem Pixelisolationsabschnitt 117 gebildet sein, der sich unter einem Anschlussflächenabschnitt 120A befindet, der die schwebende Diffusion FD und die Substratdurchgangselektrode 120E elektrisch verbindet. In diesem Fall sind der abgelegene Endabschnitt der Substratdurchgangselektrode 360 und die eingebettete Elektrode 360a auf der Seite der Verdrahtungsschicht 100T bevorzugt mit einer dünnen Isolationsschicht abgedeckt, um mit dem Anschlussflächenabschnitt 120A oder der schwebenden Diffusion FD nicht elektrisch verbunden zu sein. In einem solchen Fall ist, wenn die eingebettete Elektrode 360a gebildet wurde, der Pixelisolationsabschnitt 117b auf der Seite der Lichtaufnahmelinse 401 der eingebetteten Elektrode 360a vorgesehen.
  • <15. Anwendungsbeispiele>
  • 84 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungssystems 7, das die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen und ihren Änderungen enthält, veranschaulicht.
  • Das Bildgebungssystem 7 ist eine elektronische Vorrichtung, die durch eine Bildgebungsvorrichtung wie z. B. eine digitale Stehbildkamera oder eine Videokamera oder ein tragbares Endgerät wie z. B. ein Smartphone oder ein Tablet-Endgerät veranschaulicht ist. Das Bildgebungssystem 7 enthält z. B. die Bildgebungsvorrichtung 1, eine DSP-Schaltung 243, einen Rahmenpufferspeicher 244, eine Anzeigeeinheit 245, eine Speichereinheit 246, eine Betätigungseinheit 247 und eine Stromversorgungseinheit 248 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen. Im Bildgebungssystem 7 sind die Bildgebungsvorrichtung 1, die DSP-Schaltung 243, der Rahmenpufferspeicher 244, die Anzeigeeinheit 245, die Speichereinheit 246, die Betätigungseinheit 247 und die Stromversorgungseinheit 248 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen mittels einer Busleitung 249 miteinander verbunden.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen gibt Bilddaten aus, die einfallendem Licht entsprechen. Die DSP-Schaltung 243 ist eine Signalverarbeitungsschaltung, die ein Signal (Bilddaten) verarbeitet, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen ausgegeben wird. Der Rahmenpufferspeicher 244 hält vorübergehend in Einheiten von Rahmen die Bilddaten, die durch die DSP-Schaltung 243 verarbeitet werden. Die Anzeigeeinheit 245 enthält z. B. eine Anzeigevorrichtung des Feldtyps wie z. B. eine Flüssigkristalltafel oder eine organische Elektrolumineszenztafel (EL-Tafel) und zeigt ein Bewegtbild oder ein Standbild, das durch die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen aufgenommen wurde, an. Die Speichereinheit 246 zeichnet Bilddaten eines Bewegtbilds oder eines Standbilds auf, die durch die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen in einem Aufzeichnungsmedium wie z. B. einer Halbleiterspeichervorrichtung oder einer Festplatte aufgenommen wurden. Die Betätigungseinheit 247 stellt Betätigungsanweisungen für verschiedenen Funktionen des Bildgebungssystems 7 in Übereinstimmung mit einer Operation durch den Anwender aus. Die Stromversorgungseinheit 248 liefert geeignet verschiedene Typen von Leistung als Betriebsleistung der Bildgebungsvorrichtung 1, der DSP-Schaltung 243, des Rahmenpufferspeichers 244, der Anzeigeeinheit 245, der Speichereinheit 246 und der Betätigungseinheit 247 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen zu diesen Versorgungszielen.
  • Dann wird eine Bildgebungsprozedur im Bildgebungssystem 7 beschrieben.
  • 85 veranschaulicht ein Beispiel eines Ablaufplans einer Bildgebungsoperation im Bildgebungssystem 7. Ein Anwender gibt einen Befehl beim Start des Abbildens durch Betätigen der Betätigungseinheit 247 (Schritt S101). In Reaktion darauf sendet die Betätigungseinheit 247 eine Bildgebungsanweisung zur Bildgebungsvorrichtung 1 (Schritt S102). Nachdem sie die Bildgebungsanweisung empfangen hat, führt die Bildgebungsvorrichtung 1 (speziell eine Systemsteuerschaltung 36) ein Abbilden durch ein vorgegebenes Bildgebungsverfahren aus (Schritt S103).
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gibt Bilddaten, die durch das Abbilden erhalten wurden, zur DSP-Schaltung 243 aus. Hier repräsentieren die Bilddaten Daten für alle Pixel des Pixelsignals, die auf der Grundlage der Ladung, die vorübergehend in der schwebenden Diffusion FD gehalten wird, erzeugt werden. Die DSP-Schaltung 243 führt eine vorgegebene Signalverarbeitung (z. B. Rauschreduktionsverarbeitung) auf der Grundlage der Bilddaten, die von der Bildgebungsvorrichtung 1 eingegeben werden, durch (Schritt S104). Die DSP-Schaltung 243 veranlasst den Rahmenpufferspeicher 244 die Bilddaten, die der vorgegebenen Signalverarbeitung unterzogen wurden, zu halten, und dann veranlasst der Rahmenpufferspeicher 244 die Speichereinheit 246, die Bilddaten zu speichern (Schritt S105). Auf diese Weise wird ein Abbilden im Bildgebungssystem 7 durchgeführt.
  • Im vorliegenden Anwendungsbeispiel wird die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen auf das Bildgebungssystem 7 angewendet. Entsprechend kann ein Verkleinern oder eine hohe Auflösung der Bildgebungsvorrichtung 1 erreicht werden, was ermöglicht, das verkleinerte oder hochauflösende Bildgebungssystem 7 zu schaffen.
  • <16. Beispiele von Anwendungen auf Produkte>
  • [Beispiele von Anwendungen auf Produkte 1]
  • Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf Vorrichtungen angewendet werden, die an beliebigen sich bewegenden Objekten wie z. B. Personenkraftwägen, Elektrofahrzeugen, hybriden Elektrofahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern, persönlicher Mobilität, Flugzeugen, Drohnen, Schiffen und Robotern montiert sind.
  • 86 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuersystems, das ein Beispiel eines Steuersystems für sich bewegende Körper ist, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, veranschaulicht.
  • Ein Fahrzeugsteuersystem 12000 enthält mehrere elektronische Steuereinheiten, die mittels eines Kommunikationsnetzes 12001 verbunden sind. In dem Beispiel, das in 86 veranschaulicht ist, enthält das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenrauminformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Darüber hinaus sind als eine Funktionskonfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Audiobildausgabeeinheit 12052 und eine fahrzeuginterne Netzschnittstelle (eine Schnittstelle) 12053 veranschaulicht.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb der Vorrichtung in Bezug auf das Ansteuersystem des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit verschiedenen Programmen. Zum Beispiel wirkt die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung einer Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, die eine Antriebskraft eines Fahrzeugs erzeugt, wie z. B. eine Brennkraftmaschine oder ein Antriebsmotor, ein Antriebskraftübertragungsmechanismus, der eine Antriebskraft zu den Rädern überträgt, ein Lenkmechanismus, der den Lenkwinkel des Fahrzeugs anpasst, eine Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt, oder dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb von verschiedenen Vorrichtungen, die an der Fahrzeugkarosserie montiert sind, in Übereinstimmung mit verschiedenen Programmen. Zum Beispiel wirkt die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein intelligentes Schlüsselsystem, eine Fensterhebevorrichtung oder verschiedene Lampen wie z. B. einen Scheinwerfer, ein Rücklicht, eine Bremsleuchte, einen Blinker oder einen Nebelscheinwerfer. In diesem Fall kann die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 Eingaben von Funkwellen, die von einer tragbaren Vorrichtung, die den Schlüssel ersetzt, oder Signale von verschiedenen Schaltern gesendet werden, empfangen. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt die Eingabe dieser Funkwellen oder Signale und steuert die Türschlossvorrichtung, die Fensterhebevorrichtung, die Lampe und dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 detektiert Informationen außerhalb des Fahrzeugs, das mit dem Fahrzeugsteuersystem 12000 ausgestattet ist. Zum Beispiel ist eine Bildgebungseinheit 12031 mit der Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 verbunden. Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 veranlasst die Bildgebungseinheit 12031, ein Bild der Außenseite des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 kann auf der Grundlage des empfangenen Bilds einen Objektdetektionsprozess oder einen Entfernungsdetektionsprozess von Personen, Fahrzeugen, Hindernissen, Schildern oder Zeichen auf der Fahrbahnoberfläche durchführen.
  • Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht aufnimmt und ein elektrisches Signal, das der Menge empfangenen Lichts entspricht, ausgibt. Die Bildgebungseinheit 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild und auch als Entfernungsmessinformationen ausgeben. Darüber hinaus kann das Licht, das durch die Bildgebungseinheit 12031 empfangen wurde, sichtbares Licht oder unsichtbares Licht wie z. B. Infrarotlicht sein.
  • Die Fahrzeuginnenrauminformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Fahrzeuginneninformationen. Die Fahrzeuginnenrauminformationsdetektionseinheit 12040 ist z. B. mit einem Fahrerzustandsdetektor 12041 verbunden, der den Zustand des Fahrers detektiert. Der Fahrerzustandsdetektor 12041 kann z. B. eine Kamera enthalten, die den Fahrer abbildet. Die Fahrzeuginnenrauminformationsdetektionseinheit 12040 kann auf der Grundlage der Detektionsinformationen, die vom Fahrerzustandsdetektor 12041 eingegeben werden, den Müdigkeitsgrad oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer einschläft.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann auf der Grundlage von Fahrzeug-Außen-/Innenraum-Informationen, die durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenrauminformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, einen Steuerzielwert der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung berechnen und kann eine Steueranweisung zur Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Zweck des Erreichens einer Funktion eines fortschrittlichen Fahrerunterstützungssystems (ADAS), das eine Kollisionsvermeidung oder Aufprallmilderung von Fahrzeugen, ein Nachfolgefahren auf der Grundlage eines Abstands zwischen Fahrzeugen, einen Tempomaten, eine Fahrzeugkollisionswarnung, eine Fahrzeugspurverlassenswarnung oder dergleichen enthält, durchführen.
  • Darüber hinaus ist zulässig, dass der Mikrocomputer 12051 die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Grundlage der Informationen hinsichtlich der Umgebung des Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenrauminformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, steuert, wodurch eine kooperative Steuerung zum Zweck des autonomen Fahrens oder dergleichen durchgeführt wird, wobei das Fahrzeug ein autonomes Fahren durchführt, ohne von der Betätigung des Fahrers abzuhängen.
  • Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 auf der Grundlage der Fahrzeugaußeninformationen, die durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 erfasst werden, eine Steueranweisung zur Karosseriesystemsteuereinheit 12020 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 den Scheinwerfer in Übereinstimmung mit der Position des vorausfahrenden Fahrzeugs oder des entgegenkommenden Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 erfasst wird, steuern und kann dadurch eine kooperative Steuerung, die auf einen Blendschutz wie z. B. ein Schalten des Fernlichts zum Abblendlicht abzielt, durchführen.
  • Die Audiobildausgabeeinheit 12052 sendet ein Ausgangssignal in Form von Audio und/oder Bild zu einer Ausgabevorrichtung, die den Insassen des Fahrzeugs oder die Außenseite des Fahrzeugs über Informationen optisch oder akustisch Benachrichtigen kann. Im Beispiel von 63 sind ein Audiolautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und eine Instrumententafel 12063 als beispielhafte Ausgabevorrichtungen veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann z. B. eine fahrzeuginterne Anzeige und/oder eine Frontscheibenanzeige enthalten.
  • 87 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungseinheit 12031 veranschaulicht.
  • In 87 besitzt ein Fahrzeug 12100 Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Bildgebungseinheiten 12031.
  • Zum Beispiel sind die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 bei Positionen an einem Fahrzeug 12100 installiert, die eine Stirnnase, einen Seitenspiegel, einen Heckstoßfänger, eine Hintertür, einen oberen Abschnitt der Windschutzscheibe in einem Fahrzeuginnenraum oder dergleichen enthalten. Die Bildgebungseinheit 12101, die an der Stirnnase vorgesehen ist, und die Bildgebungseinheit 12105, die im oberen Abschnitt der Windschutzscheibe im Fahrzeuginnenraum vorgesehen ist, erfassen hauptsächlich ein Bild vor dem Fahrzeug 12100. Die Bildgebungseinheiten 12102 und 12103, die in den Seitenspiegeln vorgesehen sind, erfassen hauptsächlich Bilder der Seite des Fahrzeugs 12100. Die Bildgebungseinheit 12104, die am Heckstoßfänger oder der Hintertür vorgesehen ist, erfasst hauptsächlich ein Bild hinter dem Fahrzeug 12100. Die Bilder vorne, die durch die Bildgebungseinheiten 12101 und 12105 erfasst werden, werden hauptsächlich zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Ampel, eines Verkehrszeichens, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
  • Es ist festzuhalten, dass 87 ein Beispiel des Bildgebungsbereichs der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 veranschaulicht. Ein Bildgebungsbereich 12111 gibt einen Bildgebungsbereich der Bildgebungseinheit 12101, die an der Stirnnase vorgesehen ist, an, die Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 geben Bildgebungsbereiche der Bildgebungseinheiten 12102 und 12103, die jeweils an den Seitenspiegeln vorgesehen sind, an und ein Bildgebungsbereich 12114 gibt einen Bildgebungsbereich der Bildgebungseinheit 12104, die am Heckstoßfänger oder der Hintertür vorgesehen ist, an. Zum Beispiel ist es durch Überlagern von Stücken von Bilddaten, die durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommen wurden, möglich, ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100 von oben gesehen zu erhalten.
  • Mindestens eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann die Funktion des Erfassens von Entfernungsinformationen besitzen. Zum Beispiel kann mindestens eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die mehrere Bildgebungselemente oder ein Bildgebungselement, das Pixel zur Phasendifferenzdetektion enthält, enthält.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine Entfernung zu jedem dreidimensionalen Objekten in den Bildgebungsbereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung (eine Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) der Entfernung auf der Grundlage der Entfernungsinformationen, die von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhalten wurden, berechnen und kann dadurch ein dreidimensionales Objekt, das bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit (z. B. 0 km/h oder mehr) in im Wesentlichen dieselbe Richtung wie das Fahrzeug 12100, das das nächste dreidimensionale Objekt auf dem Fahrpfad des Fahrzeugs 12100 ist, fährt, als ein vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren. Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zwischen Fahrzeugen, der vor dem vorausfahrenden Fahrzeug sichergestellt werden soll, im Voraus einstellen und kann eine automatische Bremssteuerung (die eine Nachfolgestoppsteuerung enthält), eine automatische Beschleunigungssteuerung (die eine Nachfolgestartsteuerung enthält) oder dergleichen durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung zum Zweck des autonomen Fahrens oder dergleichen durchzuführen, wobei das Fahrzeug sich autonom bewegt, ohne von der Betätigung des Fahrers abzuhängen.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 auf der Grundlage der Entfernungsinformationen, die von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhalten wurden, dreidimensionale Objektdaten hinsichtlich des dreidimensionalen Objekts mit Klassifizierung in dreidimensionalen Objekte wie z. B. ein Zweiradfahrzeug, ein reguläres Fahrzeug, ein großes Fahrzeug, ein Fußgänger und weitere dreidimensionale Objekte wie z. B. ein Strommast extrahieren und kann die Daten zum automatischen Ausweichen von Hindernissen verwenden. Zum Beispiel unterscheidet der Mikrocomputer 12051 Hindernisse in der Nähe des Fahrzeugs 12100 als Hindernisse, die eine hohe Sichtbarkeit für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 aufweisen, und Hindernisse, die eine geringe Sichtbarkeit für den Fahrer aufweisen. Anschließend bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das das Kollisionsrisiko mit jedem der Hindernisse angibt. Wenn die Kollisionsrisiko ein Sollwert oder mehr ist und die Möglichkeit einer Kollision besteht, kann der Mikrocomputer 12051 mittels des Audiolautsprechers 12061 und der Anzeigeeinheit 12062 einen Alarm zum Fahrer ausgeben und kann eine erzwungene Verzögerung und ein Ausweichlenken mittels der Antriebssystemsteuereinheit 12010 durchführen, wodurch eine Fahrunterstützung zur Kollisionsvermeidung erreicht wird.
  • Mindestens eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger durch Bestimmen davon erkennen, ob in den von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern ein Fußgänger vorhanden ist. Eine derartige Fußgängererkennung wird z. B. durch eine Prozedur des Extrahierens von Merkmalspunkte in einem von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 als eine Infrarotkamera aufgenommenen Bild und durch eine Prozedur des Durchführens einer Musterabgleichverarbeitung an einer Reihe von Merkmalspunkten, die die Kontur des Objekts angeben, um zu unterscheiden, ob es ein Fußgänger ist oder nicht, durchgeführt. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in den von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern vorhanden ist und einen Fußgänger erkennt, veranlasst die Audiobildausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062, ein Überlagern einer Anzeige einer rechteckigen Umrisslinie zur Hervorhebung auf den erkannten Fußgänger durchzuführen. Darüber hinaus kann die Audiobildausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 veranlassen, ein Symbol, das einen Fußgänger angibt, oder dergleichen bei einer gewünschten Position anzuzeigen.
  • Im Vorhergehenden wurde ein Beispiel des Steuersystems für sich bewegende Körper, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, beschrieben. Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann z. B. auf die Bildgebungseinheit 12031 unter den Konfigurationen, die oben beschrieben sind, geeignet angewendet werden. Speziell ist die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Änderungen auf die Bildgebungseinheit 12031 anwendbar. Durch Anwenden der Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildgebungseinheit 12031 ist es möglich, ein hochaufgelöstes fotographisches Bild mit geringem Rauschen zu erhalten, was zum Erreichen einer hochgenauen Steuerung unter Verwendung des fotographischen Bildes im Steuersystem für sich bewegende Körper führt.
  • [Beispiele von Anwendungen auf Produkte 2]
  • 88 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie, auf das die Technik (die vorliegende Technik) gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, veranschaulicht.
  • 88 veranschaulicht eine Szene, in der ein Chirurg (ein Arzt) 11131 eine Operation an einem Patienten 11132 auf einer Patientenliege 11133 unter Verwendung eines Systems für endoskopische Chirurgie 11000 durchführt. Wie veranschaulicht ist, enthält das System 11000 für endoskopische Chirurgie ein Endoskop 11100, weitere chirurgische Werkzeuge 11110 wie z. B. ein Lufteinblasrohr 11111 und ein Energiebehandlungswerkzeug 11112, eine Trägerarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 trägt, und einen Wagen 11200, der mit verschiedenen Vorrichtungen für endoskopische Operationen ausgestattet ist.
  • Das Endoskop 11100 enthält Folgendes: einen Objektivtubus 11101, wovon ein Bereich einer vorgegebenen Länge von einem abgelegenen Ende in den Körperhohlraum des Patienten 11132 eingesetzt werden soll; und einen Kamerakopf 11102, der mit einem nahegelegenen Ende des Objektivtubus 11101 verbunden ist. Das Beispiel in der Figur veranschaulicht das Endoskop 11100 als ein starres Endoskop, das den Objektivtubus 11101 eines starren Typs besitzt. Allerdings kann das Endoskop 11100 ein flexibles Endoskop sein, das einen flexiblen Objektivtubus besitzt.
  • Das abgelegene Ende des Objektivtubus 11101 besitzt eine Öffnung, in die eine Objektivlinse eingepasst ist. Das Endoskop 11100 ist mit einer Lichtquellenvorrichtung 11203 verbunden. Das Licht, das durch die Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugt wird, wird durch einen Lichtleiter, der sich im Innenraum des Objektivtubus 11101 erstreckt, zum abgelegenen End des Objektivtubus geführt und das geführte Licht wird durch die Objektivlinse zu einem Beobachtungsziel im Körperhohlraum des Patienten 11132 abgestrahlt. Das Endoskop 11100 kann ein Vorwärtsblickendoskop, ein Vorwärtsschrägblickendoskop oder ein Seitenblickendoskop sein.
  • Ein optisches System und ein Bildgebungselement sind im Kamerakopf 11102 vorgesehen. Vom Beobachtungsziel reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) wird durch das optische System auf das Bildgebungselement fokussiert. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildgebungselement fotoelektrisch umgesetzt, um ein elektrisches Signal, das dem Beobachtungslicht entspricht, d. h. ein Bildsignal, das dem Beobachtungsbild entspricht, zu erzeugen. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer Kamerasteuereinheit (CCU) 11201 gesendet.
  • Die CCU 11201 ist mit einer Zentraleinheit (CPU), einer Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen gebildet und steuert einteilig Operationen des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202. Darüber hinaus empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt verschiedene Bildverarbeitung am Bildsignal zum Anzeigen eines Bilds auf der Grundlage des Bildsignals wie z. B. eine Entwicklungsverarbeitung (ein Entfernen von Mosaikfehlern) durch.
  • Unter der Steuerung der CCU 11201 zeigt die Anzeigevorrichtung 11202 ein Bild auf der Grundlage des Bildsignals, das einer Bildverarbeitung durch die CCU 11201 unterzogen wurde, an.
  • Die Lichtquellenvorrichtung 11203 enthält z. B. eine Lichtquelle wie z. B. eine Leuchtdiode (LED) und liefert das Bestrahlungslicht zum Abbilden der Operationsstelle oder dergleichen zum Endoskop 11100.
  • Eine Eingangsvorrichtung 11204 ist eine Eingangsschnittstelle zum System 11000 für endoskopische Chirurgie. Der Anwender kann mittels der Eingangsvorrichtung 11204 verschiedene Typen von Informationen und Eingangsbefehlen in das System 11000 für endoskopische Chirurgie eingeben. Zum Beispiel gibt der Anwender einen Befehl ein, die Bildgebungsbedingungen (den Typ des Bestrahlungslichts, die Vergrößerung, die Brennweite und dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern.
  • Eine Behandlungswerkzeugsteuervorrichtung 11205 steuert das Ansteuern des Energiebehandlungswerkzeugs 11112 zur Abtragung oder Sezierung von Gewebe, Versiegeln von Blutgefäßen oder dergleichen. Um den Körperhohlraum des Patienten 11132 aufzublasen, um ein Sichtfeld für das Endoskop 11100 sicherzustellen und einen Arbeitsraum des Chirurgen sicherzustellen, pumpt ein Insufflator 11206 über ein Lufteinblasrohr 11111 Gas in den Körperhohlraum. Ein Rekorder 11207 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Typen von Informationen, die der Operation zugeordnet sind, aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Typen von Informationen, die Operation zugeordnet sind, in verschiedenen Formen wie z. B. Text, Bilder und Graphen Drucken kann.
  • Die Lichtquellenvorrichtung 11203, die dem Endoskop 11100 Bestrahlungslicht zuführt, wenn es einen chirurgischen Ort abbildet, kann z. B. mit einer LED, einer Laserlichtquelle oder eine Quelle weißen Lichts mit einer Kombination davon gebildet werden. Falls die Quelle weißen Lichts mit der Kombination der RGB-Laserlichtquellen gebildet ist, ist es möglich, die Ausgabeintensität und den Ausgabezeitpunkt von einzelnen Farben (einzelnen Wellenlängen) mit hoher Genauigkeit zu steuern. Entsprechend ist es möglich, einen Weißabgleich des aufgenommenen Bildes an der Lichtquellenvorrichtung 11203 durchzuführen. Darüber hinaus ist es in diesem Fall durch Abstrahlen des Laserlichts jeder der RGB-Laserlichtquellen zu einem Beobachtungsziel auf der Zeitmultiplexgrundlage und durch Steuern des Ansteuerns des Bildgebungselements des Kamerakopfs 11102 synchron mit dem Lichtemissionszeitpunkt auch möglich, das Bild, das jeder von RGB-Farben entspricht, auf der Zeitmultiplexgrundlage aufzunehmen. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild erhalten werden, ohne ein Farbfilter am Bildgebungselement bereitzustellen.
  • Darüber hinaus kann das Ansteuern der Lichtquellenvorrichtung 11203 gesteuert werden, um die Intensität des Ausgangslichts in vorgegebenen Zeitintervallen zu ändern. Mit der Steuerung des Ansteuerns des Bildgebungselements des Kamerakopfs 11102 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Intensität des Lichts, um Bilder auf der Zeitmultiplexgrundlage zu erhalten und kombinieren der Bilder ist es möglich, ein Bild mit großem Dynamikbereich ohne sogenannte Verdunklungsschatten oder ausgelöschte hellste Bildteile (Überbelichtung) zu erzeugen.
  • Darüber hinaus kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 derart konfiguriert sein, dass sie in der Lage ist, Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenband, das einer Beobachtung speziellen Lichts entspricht, zuzuführen. Die Beobachtung speziellen Lichts wird verwendet, um eine schmalbandige Lichtbeobachtung (eine Schmalbandbildgebung) durchzuführen. Die schmalbandige Lichtbeobachtung verwendet die Wellenlängenabhängigkeit der Lichtabsorption im Körpergewebe und strahlt Licht in einem schmaleren Band im Vergleich zum Bestrahlungslicht (d. h. weißem Licht) bei normaler Beobachtung ab, wodurch ein vorgegebenes Gewebe wie z. B. ein Blutgefäß der Schleimhautoberflächenschicht mit hohem Kontrast abgebildet wird. Alternativ kann die Beobachtung speziellen Lichts Fluoreszenzbeobachtung enthalten, um ein Bild durch Fluoreszenz, die durch eine Emission von Erregungslicht erzeugt wird, zu erhalten. Eine Fluoreszenzbeobachtung kann durchgeführt werden, um Fluoreszenz zu betrachten, die von einem Körpergewebe, auf das Erregungslicht aufgebracht wird, abgestrahlt wird (Autofluoreszenzbeobachtung), und kann mit einer topischen Verabreichung eines Reagenz wie z. B. Indocyaningrün (ICG) zum Körpergewebe durchgeführt werden, und gemeinsam damit wird Erregungslicht, das der Fluoreszenzwellenlänge des Reagenz entspricht, zum Körpergewebe abgestrahlt, um ein Fluoreszenzbild oder dergleichen zu erhalten. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann derart konfiguriert sein, dass sie in der Lage ist, Schmalbandlicht und/oder Erregungslicht zuzuführen, das einer derartigen Beobachtung speziellen Lichts entspricht.
  • 89 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Funktionskonfiguration des Kamerakopfs 11102 und der CCU 11201, die in 88 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
  • Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildgebungseinheit 11402, eine Ansteuereinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopfsteuereinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind durch ein Übertragungskabel 11400 kommunikationstechnisch miteinander verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das bei einem Verbindungsabschnitt mit dem Objektivtubus 11101 vorgesehen ist. Das Beobachtungslicht, das vom abgelegenen Ende des Objektivtubus 11101 aufgenommen wird, wird zum Kamerakopf 11102 geführt, um auf die Linseneinheit 11401 einzufallen. Die Linseneinheit 11401 ist durch eine Kombination mehrerer Linsen, die eine Zoomlinse und eine Fokuslinse enthalten, gebildet.
  • Die Bildgebungseinheit 11402 ist mit einem Bildgebungselement gebildet. Die Anzahl von Bildgebungselementen, die die Bildgebungseinheit 11402 bilden, kann eins (Einzelplattentyp) oder mehr (Mehrplattentyp) sein. Wenn die Bildgebungseinheit 11402 z. B. einen Mehrplattentyp besitzt, können alle Bildgebungselemente ein Bildsignal erzeugen, das einer Farbe von RGB entspricht, und kann durch Kombinieren dieser einzelnen Farbbildsignale ein Farbbild erhalten werden. Alternativ kann die Bildgebungseinheit 11402 ein Paar Bildgebungselemente zum einzelnen Erfassen von Bildsignalen für das rechte Auge und das linke Auge entsprechend einer dreidimensionalen (3D) Anzeige enthalten. Die 3D-Anzeige ermöglicht einem Chirurgen 11131, die Tiefe des lebenden Gewebes am chirurgischen Ort genauer zu erfassen. Wenn die Bildgebungseinheit 11402 einen Mehrplattentyp besitzt, können mehrere der Linseneinheit 11401 entsprechend jedem Bildgebungselement vorgesehen sein.
  • Darüber hinaus muss die Bildgebungseinheit 11402 nicht notwendigerweise am Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Zum Beispiel kann die Bildgebungseinheit 11402 im Objektivtubus 11101 unmittelbar hinter der Objektivlinse vorgesehen sein.
  • Die Ansteuereinheit 11403 enthält einen Aktor und bewegt die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 unter der Steuerung der Kamerakopfsteuereinheit 11405 um eine vorgegebene Entfernung entlang der optischen Achse. Mit dieser Operation können die Vergrößerung und der Fokus des Bildes, das durch die Bildgebungseinheit 11402 aufgenommen wurde, geeignet eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 enthält eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen von verschiedenen Typen von Informationen zu und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 sendet das Bildsignal, das von der Bildgebungseinheit 11402 erhalten wurde, mittels des Übertragungskabels 11400 als Rohdaten zur CCU 11201.
  • Darüber hinaus empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern des Ansteuerns des Kamerakopfs 11102 von der CCU 11201 und liefert das Steuersignal zur Kamerakopfsteuereinheit 11405. Das Steuersignal enthält Informationen, die Bildgebungsbedingungen zugeordnet sind, wie z. B. Informationen, die eine Bildrate eines aufgenommenen Bildes festlegen, Informationen, die einen Belichtungswert während des Abbildens festlegen, und/oder Informationen, die die Vergrößerung und den Brennpunkt des aufgenommenen Bilds festlegen.
  • Es ist festzuhalten, dass die Bildgebungsbedingungen wie z. B. die Bildrate, der Belichtungswert, die Vergrößerung und der Fokus durch den Anwender geeignet festgelegt werden können oder durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 auf der Grundlage des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall sollen eine Belichtungsautomatikfunktion (AE-Funktion), ein Autofokusfunktion (AF-Funktion) und eine automatische Weißabgleichfunktion (AWB-Funktion) im Endoskop 11100 installiert sein.
  • Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert das Ansteuern des Kamerakopfs 11102 auf der Grundlage des Steuersignals von der CCU 11201, das mittels der Kommunikationseinheit 11404 empfangen wurde.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 enthält eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen von verschiedenen Typen von Informationen zum und vom Kamerakopf 11102. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein Bildsignal, das vom Kamerakopf 11102 gesendet wurde, mittels des Übertragungskabels 11400.
  • Darüber hinaus sendet die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern des Ansteuerns des Kamerakopfs 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können durch elektrische Kommunikation, optische Kommunikation oder dergleichen gesendet werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildverarbeitungen am Bildsignal, das die Rohdaten, die vom Kamerakopf 11102 gesendet wurden, ist, durch.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Steuerungen in Bezug auf das Abbilden des chirurgischen Orts oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und in Bezug auf die Anzeigevorrichtung des aufgenommenen Bilds, das durch das Abbilden des chirurgischen Orts oder dergleichen erhalten wurde, durch. Zum Beispiel erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern des Ansteuerns des Kamerakopfs 11102.
  • Darüber hinaus steuert die Steuereinheit 11413 die Anzeigevorrichtung 11202, das aufgenommene Bild, das ein Bild eines chirurgischen Orts oder dergleichen enthält, auf der Grundlage des Bildsignals, das einer Bildverarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 unterzogen wurde, anzuzeigen. Zum jetzigen Zeitpunkt kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Objekte im aufgenommenen Bild unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechniken erkennen. Zum Beispiel detektiert die Steuereinheit 11413 die Form, die Farbe oder dergleichen einer Kante eines Objekts, die im aufgenommenen Bild enthalten sind, was ermöglicht, ein chirurgisches Werkzeug wie z. B. eine Pinzette, eine bestimmte Stelle eines lebenden Körpers, eine Blutung, einen Dunst während der Verwendung des Energiebehandlungswerkzeugs 11112 oder dergleichen zu erkennen. Wenn das aufgenommene Bild an der Anzeigevorrichtung 11202 angezeigt wird, kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Unterstützungsinformationen für chirurgische Eingriffe dem Bild des chirurgischen Orts unter Verwendung des Erkennungsergebnisses überlagern und anzeigen. Durch Anzeigen der Unterstützungsinformationen für chirurgische Eingriffe in einer überlagerten Weise, um dem Chirurgen 11131 präsentiert zu werden, ist es möglich, die Belastung des Chirurgen 11131 zu verringern und dem Chirurgen 11131 zu ermöglichen, mit der Operation mit höherer Zuverlässigkeit fortzufahren.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das eine elektrische Signalkommunikation unterstützt, eine optische Faser, die einen optische Kommunikation unterstützt, oder ein Verbundkabel davon.
  • Hier kann, während ein Beispiel veranschaulicht ist, in dem eine drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 drahtlos durchgeführt werden.
  • Oben wurde ein Beispiel des Systems für endoskopische Chirurgie, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, beschrieben. Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann an der Bildgebungseinheit 11402, die im Kamerakopf 11102 des Endoskops 11100 vorgesehen ist, unter den Konfigurationen, die oben beschrieben sind, geeignet angebracht werden. Ein Anwenden der Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildgebungseinheit 11402 kann ein Verkleinern und eine hohe Auflösung der Bildgebungseinheit 11402 erreichen, was ermöglicht, das Endoskop 11100 zu schaffen, wobei ein Verkleinern oder eine hohe Auflösung erreicht wurde.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen, ihre Änderungen, Anwendungsbeispiele und Beispiele der Anwendung auf verschiedene Produkte beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen und dergleichen beschränkt und verschiedenen Änderungen können vorgenommen werden. Es ist festzuhalten, dass die Wirkungen, die in der vorliegenden Spezifikation beschrieben sind, lediglich Beispiele sind. Die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die Wirkungen beschränkt, die hier beschrieben sind. Die vorliegende Offenbarung kann Wirkungen außer den hier beschriebenen besitzen.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung z. B. die folgenden Konfigurationen besitzen.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen, ihre Änderungen, Anwendungsbeispiele und Beispiele der Anwendung auf verschiedene Produkte beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und dergleichen beschränkt und verschiedenen Änderungen können vorgenommen werden. Es ist festzuhalten, dass die Wirkungen, die in der vorliegenden Spezifikation beschrieben sind, lediglich Beispiele sind. Die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die Wirkungen beschränkt, die hier beschrieben sind. Die vorliegende Offenbarung kann Wirkungen außer den hier beschriebenen besitzen.
  • <17. Zusammenfassung>
  • Wie oben beschrieben ist, ist es gemäß den Ausführungsformen und ihrer Änderung der vorliegenden Offenbarung möglich, die Bildgebungsvorrichtung 1 zu schaffen, die eine Dreischichtstruktur, die eine Miniaturisierung einer Fläche pro Pixel nicht behindert, mit einer Chipgröße, die der aktuellen Größe entspricht, besitzt.
  • Es ist festzuhalten, dass in der Ausführungsform und der Änderung der vorliegenden Offenbarung, die oben beschrieben ist, der Leitwerttyp jedes Halbleiterbereichs, der oben beschrieben ist, umgekehrt werden kann und z. B. die vorliegende Ausführungsform und die Änderung auf eine Bildgebungsvorrichtung unter Verwendung von Löchern als Signalladungen angewendet werden können.
  • Darüber hinaus muss in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die oben beschrieben ist, das Halbleitersubstrat nicht notwendigerweise ein Siliziumsubstrat sein und kann ein weiteres Substrat (z. B. ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat), ein SiGe-Substrat oder dergleichen) sein. Das Halbleitersubstrat kann eine Halbleiterstruktur oder dergleichen besitzen, die an derartigen verschiedenen Substraten gebildet ist.
  • Darüber hinaus sind die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform und die Änderung der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf eine Bildgebungsvorrichtung beschränkt, die ein Bild als ein Bild als Ergebnis einer Detektion einer Verteilung der Menge von einfallendem Licht von sichtbarem Licht aufnimmt. Zum Beispiel können die vorliegende Ausführungsform und die Änderung auf ein Festkörperbildgebungselement, das eine Verteilung von Einfallsbeträgen von Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen, Partikeln oder dergleichen als ein Bild aufnimmt, oder ein Festkörperbildgebungselement (einen Detektor für Verteilungen physikalischer Größen), das eine Verteilung weiterer physikalischer Größen wie z. B. Druck und Kapazität detektiert und dadurch ein Bild bildet, wie z. B. einen Fingerabdruckdetektionssensor angewendet werden.
  • In den Ausführungsformen und Änderungen der vorliegenden Offenbarung enthalten Beispiele eines Verfahrens zum Bilden von einzelnen Schichten, dünnen Schichten, Elementen und dergleichen, die oben beschrieben sind, ein physikalisches Dampfabscheidungserfahren (PVD-Verfahren), ein CVD-Verfahren und dergleichen. Beispiele des PVD-Verfahrens enthalten ein Unterdruckdampfabscheidungsverfahren unter Verwendung von Widerstandserzitzen oder Hochfrequenzerhitzen, ein Elektronenstrahl-Dampfabscheidungsverfahren (EB-Dampfabscheidungsverfahren), verschiedene Sputterverfahren (ein Magnetronsputterverfahren, ein HFgleichstromgekoppeltes Vorbelastungssputterverfahren, ein Elektronenzyklotronresonanz-Sputterverfahren (ECR-Sputterverfahren), ein Sputterverfahren mit zugewandten Zielen, ein Hochfrequenzsputterverfahren und dergleichen), ein Ionenplattierungsverfahren, ein Laserabtragungsverfahren und ein Molekularstrahlepitaxie-Verfahren (MBE-Verfahren), ein Laserübertragungsverfahren und dergleichen. Beispiele des CVD-Verfahrens enthalten ein Plasmin-CVD-Verfahren, ein thermisches CVD-Verfahren, ein MOCVD-Verfahren und ein optisches CVD-Verfahren. Darüber hinaus enthalten weitere Verfahren ein Elektrolytplattierungsverfahren, eine stromloses Abscheidungsverfahren und ein Rotationsbeschichtungsverfahren; ein Eintauchverfahren; ein Gussverfahren; ein Mikrokontaktdrucken; ein Tropfgussverfahren; verschiedene Druckverfahren wie z. B. ein Siebdruckverfahren, ein Tintenstrahldruckverfahren, ein Versatzdruckverfahren, ein Gravurdruckverfahren und ein flexographisches Druckverfahren; ein Stanzverfahren; ein Sprühnebelverfahren; und verschiedene Beschichtungsverfahren wie z. B. eine Luftschaberbeschichterverfahren, ein Klingenbeschichterverfahren, ein Stabbeschichterverfahren, ein Messerbeschichterverfahren, ein Quetschbeschichterverfahren, ein Umkehrwalzenbeschichterverfahren, eine Übertragungswalzenbeschichterverfahren, ein Gravurbeschichterverfahren, ein Kussbeschichterverfahren, ein Gussbeschichterverfahren, ein Sprühnebelbeschichterverfahren, eine Schlitzmündungsbeschichterverfahren und ein Kalandrierbeschichterverfahren. Beispiele eines Musterbildungsverfahrens von einzelnen Schichten enthalten Folgendes: chemisches Ätzen wie z. B. Schattenmaske, Laserübertragung und Fotolitographie; und physisches Ätzen unter Verwendung von ultravioletten Strahlen, Laser und dergleichen. Zusätzlich Beispiele der Planarisierungstechnik enthalten ein CMP-Verfahren, ein Laserplanarisierungsverfahren und ein Rückflussverfahren. Das heißt, die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen und ihren Änderungen der vorliegenden Offenbarung kann unter Verwendung eines vorhandenen Halbleitervorrichtungsherstellungsprozesses einfach und kostengünstig hergestellt werden.
  • Darüber hinaus müssen einzelne Schritte im Herstellungsverfahren gemäß den Ausführungsformen und ihren Änderungen der vorliegenden Offenbarung, die oben beschrieben sind, nicht notwendigerweise in der beschriebenen Reihenfolge verarbeitet werden. Zum Beispiel können die einzelnen Schritte in einer geeignet geänderten Reihenfolge verarbeitet werden. Darüber hinaus muss das Verfahren, das in einzelnen Schritten verwendet wird, nicht notwendigerweise mit dem beschriebenen Verfahren durchgeführt werden und kann durch weitere Verfahren durchgeführt werden.
  • <18. Ergänzende Anmerkungen>
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden oben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genau beschrieben. Allerdings ist der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf derartige Beispiele beschränkt. Für Fachleute im Gebiet der vorliegenden Offenbarung ist offensichtlich, dass verschiedenen Änderungen und Änderungen im Umfang des technischen Gedankens, der in den Ansprüchen beschrieben ist, konzipiert werden können und natürlich in den technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
  • Darüber hinaus sind die Wirkungen, die in der vorliegenden Spezifikation beschrieben sind, lediglich veranschaulichend oder beispielhaft und sind nicht beschränkt. Das heißt, die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann weitere Wirkungen aufweisen, die für Fachleute aus der Beschreibung der vorliegenden Spezifikation zusätzlich zu oder statt den oben beschriebenen Wirkungen offensichtlich sind.
  • Es ist festzuhalten, dass die vorliegende Technik auch die folgenden Konfigurationen besitzen kann.
    1. (1) Eine Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist;
      • ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist; und
      • eine Substratdurchgangselektrode, die das zweite Halbleitersubstrat und die erste dünne Isolationszwischenschicht von einer Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, durchdringt, wobei die Substratdurchgangselektrode sich zum ersten Halbleitersubstrat erstreckt, um das erste Halbleitersubstrat und das zweite Halbleitersubstrat elektrisch miteinander zu verbinden, wobei
      • eine Seitenfläche der Substratdurchgangselektrode mit dem zweiten Halbleitersubstrat in Kontakt ist.
    2. (2) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (1), wobei die Substratdurchgangselektrode einen zweiten Bereich im zweiten Halbleitersubstrat und die erste dünne Isolationszwischenschicht von einer Oberfläche im zweiten Bereich des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, durchdringt, wobei die Substratdurchgangselektrode sich zu einer Oberfläche in einem ersten Bereich des ersten Halbleitersubstrats, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, erstreckt.
    3. (3) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (1), wobei die Substratdurchgangselektrode einen zweiten Bereich im zweiten Halbleitersubstrat und die erste dünne Isolationszwischenschicht von einer Oberfläche im zweiten Bereich des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, durchdringt, wobei die Substratdurchgangselektrode sich zu einem ersten Kontakt erstreckt, der an einer Oberfläche in einem ersten Bereich des ersten Halbleitersubstrats, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist.
    4. (4) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (3), wobei das erste Halbleitersubstrat mehrere erste Bereiche enthält und der erste Kontakt über die mehreren ersten Bereiche vorgesehen ist und die mehreren ersten Bereiche elektrisch miteinander verbindet.
    5. (5) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (2) bis (4), wobei der erste Bereich und der zweite Bereich einen identischen Leitwerttyp besitzen.
    6. (6) Eine Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist; ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist; und eine Substratdurchgangselektrode, die die erste dünne Isolationszwischenschicht durchdringt und das erste Halbleitersubstrat und das zweite Halbleitersubstrat elektrisch miteinander verbindet, wobei ein abgelegener Endabschnitt der Substratdurchgangselektrode in das erste Halbleitersubstrat eingebettet ist.
    7. (7) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (6), wobei eine Seitenwand des abgelegenen Endabschnitts der Substratdurchgangselektrode mit einem ersten Bereich im ersten Halbleitersubstrat in Kontakt ist.
    8. (8) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (7), wobei im ersten Halbleitersubstrat mehrere erste Bereiche vorgesehen sind und die Seitenwand des abgelegenen Endabschnitts der Substratdurchgangselektrode mit den mehreren ersten Bereichen in Kontakt ist.
    9. (9) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (6) bis (8), wobei das erste Halbleitersubstrat mit einem Elementisolationsabschnitt versehen ist, der Pixel, die das fotoelektrische Umsetzelement und die schwebende Diffusion enthalten, abteilt, und der abgelegene Endabschnitt in den Elementisolationsabschnitt eingebettet ist.
    10. (10) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (9), wobei der abgelegene Endabschnitt das erste Halbleitersubstrat von einer Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, zu einer Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüber der zugewandten Oberfläche durchdringt.
    11. (11) Eine Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist;
      • ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist;
      • eine erste Elektrode, die mit einer Gate-Elektrode des Übertragungstransistors elektrisch verbunden ist; und
      • eine zweite Elektrode, die mit einer Halbleiterschicht im ersten Halbleitersubstrat elektrisch verbunden ist, wobei
      • die erste und/oder die zweite Elektrode an einer Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen sind.
    12. (12) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (11), wobei die Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüber der Oberfläche, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, eine Einfallsfläche von Licht zum fotoelektrischen Umsetzelement ist.
    13. (13) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (12), wobei die erste Elektrode an der Einfallsflächenseite vorgesehen ist und der Übertragungstransistor ein vertikaler Transistor ist, der eine Konfiguration besitzt, in der die Gate-Elektrode des Übertragungstransistors in das erste Halbleitersubstrat eingebettet ist.
    14. (14) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (12), wobei die zweite Elektrode auf der Einfallsflächenseite vorgesehen ist und die zweite Elektrode aus einer dünnen durchsichtigen leitenden Schicht gebildet ist.
    15. (15) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (12), wobei das erste Halbleitersubstrat einen Elementisolationsabschnitt enthält, der Pixel, die das fotoelektrische Umsetzelement, die schwebende Diffusion und den Übertragungstransistor enthalten, abteilt, wobei der Elementisolationsabschnitt um die Einfallsfläche vorgesehen ist, und die zweite Elektrode im Elementisolationsabschnitt auf der Einfallsflächenseite vorgesehen ist.
    16. (16) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (15), wobei die zweite Elektrode entlang einer Seitenwand einer Halbleiterschicht im ersten Halbleitersubstrat vorgesehen ist.
    17. (17) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (16), die ferner Folgendes umfasst:
      • ein drittes Halbleitersubstrat, das eine Logikschaltung, die das Pixelsignal verarbeitet, enthält, wobei das dritte Halbleitersubstrat auf einer einer Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, gegenüberliegenden Seite verortet ist.
    18. (18) Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (17), die ferner Folgendes umfasst:
      • eine zweite dünne Isolationszwischenschicht, die an einer Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber der Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist;
      • eine erste Metallanschlussfläche, die aus einem Kupfermaterial gebildet ist und an einer Oberfläche der zweiten dünnen Isolationszwischenschicht gegenüber der Oberfläche, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist;
      • eine dritte dünne Isolationszwischenschicht, die an einer Oberfläche des dritten Halbleitersubstrats, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist; und
      • eine zweite Metallanschlussfläche, die aus einem Kupfermaterial gebildet ist und an einer Oberfläche der dritten dünnen Isolationszwischenschicht, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist, wobei
      • die erste Metallanschlussfläche und die zweite Metallanschlussfläche miteinander verbunden sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1B
    BILDGEBUNGSVORRICHTUNG
    7
    BILDGEBUNGSSYSTEM
    10
    ERSTER SUBSTRATABSCHNITT (UNTERSTE SUBSTRAT)
    10a, 11a, 221a
    VORDERSEITE
    11, 3010
    HALBLEITERSUBSTRAT
    15, 117B, 215, 217, 225, 3040
    DÜNNE ISOLATIONSSCHICHT
    16, 223, 2130
    ELEMENTISOLATIONSSCHICHT
    17
    VERUNREINIGUNGSDIFFUSIONSSCHICHT
    20
    ZWEITER SUBSTRATABSCHNITT
    30
    DRITTER SUBSTRATABSCHNITT
    51, 53, 119, 123, 222
    DÜNNE ISOLATIONSZWISCHENSCHICHT
    100, 200, 300
    SUBSTRAT
    100S, 200S, 300S
    HALBLEITERSCHICHT
    100T, 200T, 300T
    VERDRAHTUNGSSCHICHT
    102, 211
    WANNENBEREICH
    104, 106
    KONTAKT
    111
    DÜNNE ISOLATIONSSCHICHT
    112
    DÜNNE SCHICHT MIT FESTER LADUNG
    113, 116
    HAFTBEREICH
    114
    HALBLEITERBEREICH DES n-TYPS
    115
    p-WANNENSCHICHT
    117, 117b
    PIXELISOLATIONSABSCHNITT
    117A
    DÜNNE LICHTABSCHIRMSCHICHT
    118, 218
    VSS-KONTAKTBEREICH
    120, 120A, 121, 220
    ANSCHLUSSFLÄCHENABSCHNITT
    120C, 121C
    VERBINDUNGSDURCHKONTAKTIERUNG
    120E, 121E, 360, TGV, TGV1, TGV2, TGV3, TGV4
    SUBSTRATDURCHGANGSELEKTRODE
    120F, 121F
    ABGELEGENER ENDABSCHNITT
    121F-1
    SEITENKONTAKTABSCHNITT
    121F-2
    DURCHDRINGENDER ABSCHNITT
    122, 221
    DÜNNE PASSIVIERUNGSSCHICHT
    124
    DÜNNE BINDESCHICHT
    125, 201, 202, 203, 204, 218C, 301, 302, 303, 304, 360C
    KONTAKTABSCHNITT
    210
    PIXELSCHALTUNG
    211b, 221b
    RÜCKSEITE
    212
    ISOLATIONSBEREICH
    213
    ELEMENTISOLATIONSBEREICH
    218V
    VERBINDUNGSABSCHNITT
    227, 305
    ANSCHLUSSELEKTRODE
    243
    DSP-SCHALTUNG
    244
    RAHMENPUFFERSPEICHER
    245
    ANZEIGEEINHEIT
    246
    SPEICHEREINHEIT
    247
    BETÄTIGUNGSEINHEIT
    248
    STROMVERSORGUNGSEINHEIT
    249
    BUSLEITUNG
    250
    GATE
    350, FDGL, L1 bis L10, L30, RSTL, SELL, TRG1, TRG2, TRG3, TRG4
    VERDRAHTUNGSLEITUNG
    360a
    EINGEBETTETE ELEKTRODE
    362
    NUT
    370
    FARBFILTER
    401
    LICHTAUFNAHMELINSE
    510A
    EINGANGSEINHEIT
    510B
    AUSGANGSEINHEIT
    511
    EINGANGSANSCHLUSS
    512
    EINGANGSSCHALTUNGSEINHEIT
    513
    EINGANGSAMPLITUDENÄNDERUNGSEINHEIT
    514
    EINGANGSDATENUMSETZSCHALTUNGSEINHEIT
    515
    AUSGANGSDATENUMSETZSCHALTUNGSEINHEIT
    516
    AUSGANGSAMPLITUDENÄNDERUNGSEINHEIT
    517
    AUSGANGSSCHALTUNGSEINHEIT
    518
    AUSGANGSANSCHLUSS
    520
    ZEILENANSTEUEREINHEIT
    530
    ZEITSTEUEREINHEIT
    539
    EINHEIT ZUM GEMEINSAMEN VERWENDEN VON PIXELN
    540
    PIXELMATRIXEINHEIT
    540B
    UMFANGSABSCHNITT
    541, 541A, 541B, 541C, 541D
    PIXEL
    542
    ZEILENANSTEUERSIGNALLEITUNG
    543
    VERTIKALSIGNALLEITUNG
    544
    STROMVERSORGUNGSLEITUNG
    550
    SPALTENSIGNALVERARBEITUNGSEINHEIT
    560
    BILDSIGNALVERARBEITUNGSEINHEIT
    1100, 1020
    GEMEINSAME ANSCHLUSSELEKTRODE
    2100
    UNTERES SUBSTRAT (MITTLERES SUBSTRAT)
    2110
    ERSTES HALBLEITERSUBSTRAT
    2200
    OBERES SUBSTRAT (OBERSTES SUBSTRAT)
    2210
    ZWEITE HALBLEITERSUBSTRATE
    AG,
    RG UND SG GATE-ELEKTRODE
    AMP
    VERSTÄRKUNGSTRANSISTOR
    CH
    DURCHGANGSLOCH
    FD, FD1, FD2, FD3, FD4
    SCHWEBENDE DIFFUSION
    FDG
    FD UMSETZUNGSVERSTÄRKUNGSSCHALTTRANSISTOR
    H1, H2
    VERBINDUNGSLOCH
    L
    LICHT
    PD, PD1, PD2, PD3, PD4
    FOTODIODE
    PU
    PIXELEINHEIT
    RST
    RÜCKSETZTRANSISTOR
    SEL
    AUSWAHLTRANSISTOR
    TA, TB
    EXTERNER ANSCHLUSS
    TG, TG1, TG2, TG3, TG4
    ÜBERTRAGUNGS-GATE
    TGa
    VERTIKALER ABSCHNITT
    TGb
    HORIZONTALER ABSCHNITT
    TR
    ÜBERTRAGUNGSTRANSISTOR
    VSS,
    VDD POWER VERSORGUNGSLEITUNG
    W1, W2, W3, W4
    VERDRAHTUNGSSCHICHT
    WE
    WANNENSCHICHT
    sec1, sec2, sec3, sec21, sec22
    POSITIONEN
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010245506 A [0003]

Claims (18)

  1. Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist; ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist; und eine Substratdurchgangselektrode, die das zweite Halbleitersubstrat und die erste dünne Isolationszwischenschicht von einer Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, durchdringt, wobei die Substratdurchgangselektrode sich zum ersten Halbleitersubstrat erstreckt, um das erste Halbleitersubstrat und das zweite Halbleitersubstrat elektrisch miteinander zu verbinden, wobei eine Seitenfläche der Substratdurchgangselektrode mit dem zweiten Halbleitersubstrat in Kontakt ist.
  2. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Substratdurchgangselektrode einen zweiten Bereich im zweiten Halbleitersubstrat und die erste dünne Isolationszwischenschicht von einer Oberfläche im zweiten Bereich des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, durchdringt, wobei die Substratdurchgangselektrode sich zu einer Oberfläche in einem ersten Bereich des ersten Halbleitersubstrats, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, erstreckt.
  3. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Substratdurchgangselektrode einen zweiten Bereich im zweiten Halbleitersubstrat und die erste dünne Isolationszwischenschicht von einer Oberfläche im zweiten Bereich des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, durchdringt, wobei die Substratdurchgangselektrode sich zu einem ersten Kontakt erstreckt, der an einer Oberfläche in einem ersten Bereich des ersten Halbleitersubstrats, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist.
  4. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das erste Halbleitersubstrat mehrere erste Bereiche enthält und der erste Kontakt über die mehreren ersten Bereiche vorgesehen ist und die mehreren ersten Bereiche elektrisch miteinander verbindet.
  5. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich einen identischen Leitwerttyp besitzen.
  6. Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist; ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist; und eine Substratdurchgangselektrode, die die erste dünne Isolationszwischenschicht durchdringt und das erste Halbleitersubstrat und das zweite Halbleitersubstrat elektrisch miteinander verbindet, wobei ein abgelegener Endabschnitt der Substratdurchgangselektrode in das erste Halbleitersubstrat eingebettet ist.
  7. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Seitenwand des abgelegenen Endabschnitts der Substratdurchgangselektrode mit einem ersten Bereich im ersten Halbleitersubstrat in Kontakt ist.
  8. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei im ersten Halbleitersubstrat mehrere erste Bereiche vorgesehen sind und die Seitenwand des abgelegenen Endabschnitts der Substratdurchgangselektrode mit den mehreren ersten Bereichen in Kontakt ist.
  9. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste Halbleitersubstrat mit einem Elementisolationsabschnitt versehen ist, der Pixel, die das fotoelektrische Umsetzelement und die schwebende Diffusion enthalten, abteilt, und der abgelegene Endabschnitt in den Elementisolationsabschnitt eingebettet ist.
  10. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der abgelegene Endabschnitt das erste Halbleitersubstrat von einer Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, zu einer Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüber der zugewandten Oberfläche durchdringt.
  11. Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein erstes Halbleitersubstrat, das mit einem fotoelektrischen Umsetzelement, einer schwebenden Diffusion, die eine Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, vorübergehend hält, und einem Übertragungstransistor, der die Ladung, die vom fotoelektrischen Umsetzelement ausgegeben wird, zur schwebenden Diffusion überträgt, versehen ist; ein zweites Halbleitersubstrat, das am ersten Halbleitersubstrat über eine erste dünne Isolationszwischenschicht vorgesehen ist und mit einer Ausleseschaltungseinheit, die die Ladung, die in der schwebenden Diffusion gehalten wird, ausliest und ein Pixelsignal ausgibt, versehen ist; eine erste Elektrode, die mit einer Gate-Elektrode des Übertragungstransistors elektrisch verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die mit einer Halbleiterschicht im ersten Halbleitersubstrat elektrisch verbunden ist, wobei die erste und/oder die zweite Elektrode an einer Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüber einer Oberfläche, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen sind.
  12. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats gegenüber der Oberfläche, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, eine Einfallsfläche von Licht zum fotoelektrischen Umsetzelement ist.
  13. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Elektrode an der Einfallsflächenseite vorgesehen ist und der Übertragungstransistor ein vertikaler Transistor ist, der eine Konfiguration besitzt, in der die Gate-Elektrode des Übertragungstransistors in das erste Halbleitersubstrat eingebettet ist.
  14. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die zweite Elektrode auf der Einfallsflächenseite vorgesehen ist und die zweite Elektrode aus einer dünnen durchsichtigen leitenden Schicht gebildet ist.
  15. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das erste Halbleitersubstrat einen Elementisolationsabschnitt enthält, der Pixel, die das fotoelektrische Umsetzelement, die schwebende Diffusion und den Übertragungstransistor enthalten, abteilt, wobei der Elementisolationsabschnitt um die Einfallsfläche vorgesehen ist, und die zweite Elektrode im Elementisolationsabschnitt auf der Einfallsflächenseite vorgesehen ist.
  16. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die zweite Elektrode entlang einer Seitenwand einer Halbleiterschicht im ersten Halbleitersubstrat vorgesehen ist.
  17. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: ein drittes Halbleitersubstrat, das eine Logikschaltung, die das Pixelsignal verarbeitet, enthält, wobei das dritte Halbleitersubstrat auf einer einer Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, gegenüberliegenden Seite verortet ist.
  18. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 17, die ferner Folgendes umfasst: eine zweite dünne Isolationszwischenschicht, die an einer Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats gegenüber der Oberfläche, die dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist; eine erste Metallanschlussfläche, die aus einem Kupfermaterial gebildet ist und an einer Oberfläche der zweiten dünnen Isolationszwischenschicht gegenüber der Oberfläche, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist; eine dritte dünne Isolationszwischenschicht, die an einer Oberfläche des dritten Halbleitersubstrats, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist; und eine zweite Metallanschlussfläche, die aus einem Kupfermaterial gebildet ist und an einer Oberfläche der dritten dünnen Isolationszwischenschicht, die dem zweiten Halbleitersubstrat zugewandt ist, vorgesehen ist, wobei die erste Metallanschlussfläche und die zweite Metallanschlussfläche miteinander verbunden sind.
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