DE112021001693T5

DE112021001693T5 - Bildgebungsvorrichtung und elektronische einrichtung

Info

Publication number: DE112021001693T5
Application number: DE112021001693.8T
Authority: DE
Inventors: Ryoji Hasumi
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2023-02-16
Also published as: CN115602695B; CN117410301A; CN115602696A; CN115602695A; JPWO2021186911A1; WO2021186911A1; CN115280502A; US20230170360A1; CN115602696B

Abstract

Es werden eine Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung mit hoher Ladungsübertragungseffizienz bereitgestellt. Die Bildgebungsvorrichtung ist mit einem Halbleitersubstrat und einem auf dem Halbleitersubstrat bereitgestellten vertikalen Transistor versehen. Das Halbleitersubstrat weist einen Lochabschnitt auf, der sich auf einer ersten Hauptoberflächenseite öffnet. Der vertikale Transistor umfasst eine in dem Lochabschnitt bereitgestellte erste Gate-Elektrode und einen zwischen einer Innenwand des Lochabschnitts und der ersten Gate-Elektrode bereitgestellten Gate-Isolierfilm. Ein in einer Ebene parallel zu der ersten Hauptoberfläche genommener Querschnitt der ersten Gate-Elektrode hat eine dünne und lange Form in einer <100>-Kristallorientierungsrichtung des Halbleitersubstrats.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Bildgebungseinrichtung und eine elektronische Vorrichtung.
[Stand der Technik]
Bei Festkörperbildgebungselementen mit einer Fotodiode und einem Transistor, der eine durch die Fotodiode fotoelektrisch umgewandelte elektrische Ladung liest, ist eine Konfiguration bekannt, bei der ein Übertragungstransistor zum Übertragen der elektrischen Ladung vertikal angeordnet ist, um eine durch das Element belegte Fläche zu reduzieren und einen Lichtempfangsbereich der Fotodiode zu vergrößern (siehe beispielsweise PTL 1). Der vertikale Transistor umfasst Folgendes: einen Lochabschnitt, der in einem Halbleitersubstrat gebildet ist; einen Gate-Isolierfilm, der so gebildet ist, dass er eine Innenwand des Lochabschnitts bedeckt; und eine Gate-Elektrode, die so gebildet ist, dass sie das Innere des Lochabschnitts über den Gate-Isolierfilm füllt.
[Liste bekannter Schriften]
[Patentliteratur]
[PTL 1]
JP 2011-14751 A
[Kurzdarstellung]
[Technisches Problem]
Die Innenwand des innerhalb des Halbleitersubstrats gebildeten Lochabschnitts weist verschiedene kristallografische Ebenen auf. Repräsentative kristallografische Ebenen eines Halbleitermaterials (zum Beispiel Si) umfassen eine (110)-Ebene und eine (100)-Ebene, die relativ zu der (110)-Ebene um 45 Grad geneigt sind. Da sich die (110)-Ebene und die (100)-Ebene hinsichtlich der Raten der thermischen Oxidation voneinander unterscheiden, wird eine Differenz der Filmdicke gemäß den kristallografischen Ebenen in dem an der Innenwand des Lochabschnitts gebildeten Gate-Isolierfilm erzeugt. Die Differenz der Filmdicke kann möglicherweise als Potenzialbarriere wirken und die Übertragung einer elektrischen Ladung verhindern.
Die vorliegende Offenbarung erfolgt in Anbetracht solcher Umstände, und eine ihrer Aufgaben besteht darin, eine Bildgebungseinrichtung und eine elektronische Vorrichtung mit besserer Übertragungseffizienz elektrischer Ladung bereitzustellen.
[Lösung des Problems]
Eine Bildgebungseinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst Folgendes: ein Halbleitersubstrat; und einen auf dem Halbleitersubstrat bereitgestellten vertikalen Transistor, wobei das Halbleitersubstrat mit einem Lochabschnitt versehen ist, der sich auf einer Seite einer ersten Hauptebene öffnet, der vertikale Transistor eine innerhalb des Lochabschnitts bereitgestellte erste Gate-Elektrode und einen zwischen einer Innenwand des Lochabschnitts und der ersten Gate-Elektrode bereitgestellten ersten Gate-Isolierfilm aufweist und ein Querschnitt der ersten Gate-Elektrode entlang einer Ebene parallel zu der ersten Hauptebene weist eine Form auf, die in einer Richtung einer kristallografischen Orientierung <100> des Halbleitersubstrats längserstreckt ist.
Dementsprechend ist eine (110)-Ebene, auf der der erste Gate-Isolierfilm dick an der Innenwand des Lochabschnitts gebildet ist, nahe einem Ende in einer Längsachsenrichtung eines entlang einer Ebene parallel zu der ersten Hauptebene genommenen Querschnitts der ersten Gate-Elektrode angeordnet. Außerdem ist aufgrund der thermischen Oxidation der (110)-Ebene ein Dickfilmabschnitt des ersten Gate-Isolierfilms nahe einem Ende in der Längsachsenrichtung gebildet. Indem ein Gebiet (ein Dickfilmgebiet) in Kontakt mit dem Dickfilmabschnitt in dem Halbleitersubstrat jeweils an einem jeweils Source-Anschluss und einem Drain-Anschluss des vertikalen Transistors angeordnet wird, kann die in dem Dickfilmgebiet erzeugte Potenzialbarriere versetzt um jeden Potenzialgradienten, der an dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss erzeugt wird, reduziert werden. Dementsprechend kann eine Übertragungseffizienz einer elektrischen Ladung e^- des vertikalen Transistors verbessert werden.
Eine elektronische Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst Folgendes: eine optische Komponente; eine Bildgebungseinrichtung, in die durch die optische Komponente übertragenes Licht einfällt; und eine Signalverarbeitungsschaltung, ausgelegt zum Verarbeiten einer Signalausgabe von der Bildgebungseinrichtung, wobei die Bildgebungseinrichtung Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat; und einen in dem Halbleitersubstrat bereitgestellten vertikalen Transistor, wobei das Halbleitersubstrat mit einem Lochabschnitt versehen ist, der sich auf einer Seite einer ersten Hauptebene öffnet, der vertikale Transistor eine innerhalb des Lochabschnitts bereitgestellte erste Gate-Elektrode und einen zwischen einer Innenwand des Lochabschnitts und der ersten Gate-Elektrode bereitgestellten ersten Gate-Isolierfilm aufweist und ein Querschnitt der ersten Gate-Elektrode entlang einer Ebene parallel zu der ersten Hauptebene weist eine Form auf, die in einer Richtung einer kristallografischen Orientierung <100> des Halbleitersubstrats längserstreckt ist. Dementsprechend kann eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt werden, die eine Bildgebungseinrichtung mit besserer Übertragungseffizienz elektrischer Ladung umfasst.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[2] 2 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Pixelteilungsstruktur einer Bildgebungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[3] 3 ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Pixels gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[4] 4 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Pixels gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[5] 5 ist eine Schnittansicht, die ein erstes Konfigurationsbeispiel einer ersten Gate-Elektrode und eines ersten Gate-Isolierfilms gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[6] 6 ist eine Schnittansicht, die ein zweites Konfigurationsbeispiel der ersten Gate-Elektrode und des ersten Gate-Isolierfilms gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[7] 7 ist ein Graph, der schematisch eine Potenzialverteilung eines Halbleitersubstrats in einer Peripherie der ersten Gate-Elektrode gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[8] 8 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration einer ersten Gate-Elektrode und eines ersten Gate-Isolierfilms gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[9] 9 ist ein Graph, der schematisch eine Potenzialverteilung eines Halbleitersubstrats in einer Peripherie der ersten Gate-Elektrode gemäß dem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[10] 10 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[11] 11 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[12] 12 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[13] 13 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels gemäß einer vierten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[14] 14 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels gemäß einer fünften Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[15] 15 ist ein konzeptionelles Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) auf eine elektronische Vorrichtung angewendet wird.
[16] 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems zeigt, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) angewendet werden kann.
[17] 17 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration eines Kamerakopfs und einer CCU zeigt, die in 16 gezeigt sind.
[18] 18 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel für ein Fahrzeugsteuersystem zeigt, das ein Beispiel für ein Mobilobjektsteuersystem ist, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
[19] 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition eines Bildgebungsabschnitts zeigt.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In Beschreibungen der Zeichnungen, auf die in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird, werden gleiche oder ähnliche Teile mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Es sei jedoch angemerkt, dass die Zeichnungen schematisch sind und Beziehungen zwischen Dicken und planaren Abmessungen, Verhältnissen von Dicken jeweiliger Schichten und dergleichen von tatsächlichen abweichen. Dementsprechend sollten spezifische Dicken und Abmessungen unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung bestimmt werden. Außerdem versteht es sich, dass die Zeichnungen auch Teile enthalten, die voneinander unterschiedliche Abmessungsbeziehungen und -verhältnisse aufweisen.
Außerdem versteht es sich, dass Definitionen von Richtungen wie aufwärts und abwärts in der folgenden Beschreibung lediglich Definitionen sind, die der Kürze halber bereitgestellt werden, und die technischen Ideen der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen. Beispielsweise ist es offensichtlich, dass, wenn ein Objekt betrachtet wird, nachdem es um 90 Grad gedreht wurde, oben-unten zu links-rechts umgewandelt ist und als solches interpretiert wird, und wenn ein Objekt betrachtet wird, nachdem es um 180 Grad gedreht wurde, oben-unten als umgedreht interpretiert wird.
Ferner bedeutet in der folgenden Beschreibung eine „Draufsicht“ eine Ansicht in einer senkrechten Richtung einer Oberfläche 111a eines später zu beschreibenden Halbleitersubstrats 111.
<Ausführungsform>
(Gesamtkonfigurationsbeispiel)
1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungseinrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die in 1 gezeigte Bildgebungseinrichtung 100 ist beispielsweise eine CMOS-Festkörperbildgebungseinrichtung. Wie in 1 gezeigt, ist die Bildgebungseinrichtung 100 so ausgelegt, dass sie ein Pixelgebiet (ein sogenanntes Bildgebungsgebiet) 103, in dem Pixel 102, einschließlich mehrerer fotoelektrischer Wandlerelemente, regelmäßig zweidimensional angeordnet sind, und einen peripheren Schaltungsabschnitt auf einem Halbleitersubstrat 111 (beispielsweise einem Siliziumsubstrat) aufweist. Das Pixel 102 ist so ausgelegt, dass es eine als fotoelektrisches Umwandlungselement dienende Fotodiode und mehrere Pixeltransistoren (sogenannte MOS-Transistoren) aufweist. Die mehreren Pixeltransistoren können aus drei Transistoren bestehen, die einen Übertragungstransistor, einen Rücksetztransistor und einen Verstärkungstransistor umfassen. Die mehreren Pixeltransistoren können auch aus vier Transistoren bestehen, indem ein selektiver Transistor zu den obigen drei Transistoren hinzugefügt wird. Da eine Ersatzschaltung eines Einheitspixels die gleiche wie gewöhnlich ist, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Das Pixel 102 kann auch eine gemeinsam genutzte Pixelstruktur aufweisen. Die gemeinsam genutzte Pixelstruktur besteht aus mehreren Fotodioden, mehreren Übertragungstransistoren, einer gemeinsam genutzten floatenden Diffusion und jeweils einem der anderen gemeinsam genutzten Pixeltransistoren. Mit anderen Worten, in der gemeinsam genutzten Pixelstruktur sind Fotodioden und Übertragungstransistoren, die mehrere Einheitspixel bilden, so ausgelegt, dass sie sich jeweils einen der anderen Pixeltransistoren mit Ausnahme der Übertragungstransistoren teilen.
Der periphere Schaltungsabschnitt umfasst eine Vertikalansteuerungsschaltung 104, Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105, eine Horizontalansteuerungsschaltung 106, eine Ausgabeschaltung 107, eine Steuerschaltung 108 und dergleichen.
Die Steuerschaltung 108 empfängt Eingangstakte und Daten, die einen Betriebsmodus und dergleichen anweisen, und gibt Daten wie etwa interne Informationen der Bildgebungseinrichtung aus. Das heißt, die Steuerschaltung 108 erzeugt Taktsignale und Steuersignale, die als Referenzen für Operationen der Vertikalansteuerungsschaltung 104, der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105, der Horizontalansteuerungsschaltung 106 und dergleichen dienen, auf Grundlage von Vertikalsynchronisationssignalen, Horizontalsynchronisationssignalen und Master-Takten. Darüber hinaus gibt die Steuerschaltung 108 diese Signale in die Vertikalansteuerungsschaltung 104, die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105, die Horizontalansteuerungsschaltung 106 und dergleichen ein.
Die Vertikalansteuerungsschaltung 104 besteht beispielsweise aus einem Schieberegister, wählt eine Pixelansteuerungsverschaltung aus, liefert Impulse zum Ansteuern von Pixeln an die ausgewählte Pixelansteuerungsverschaltung und steuert die Pixel für jede Zeile an. Das heißt, die Vertikalansteuerungsschaltung 104 wählt nacheinander die jeweiligen Pixel 102 in dem Pixelgebiet 103 in der vertikalen Richtung für jede Zeile aus und tastet sie ab und liefert Pixelsignale basierend auf Signalladungen, die gemäß einer in dem fotoelektrischen Umwandlungselement empfangenen Lichtmenge jedes der Pixel 102 erzeugt werden, durch vertikale Signalleitungen 109 an die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105.
Die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105 sind zum Beispiel für jede Spalte der Pixel 102 angeordnet und führen eine Signalverarbeitung wie etwa eine Rauschunterdrückung von Signalen, die von den Pixeln 102 in einer Zeile für jede Pixelzeile ausgegeben werden, durch. Das heißt, die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105 führen eine Signalverarbeitung wie etwa CDS zum Entfernen von Festmusterrauschen, das für die Pixel 102 spezifisch ist, Signalverstärkung und AD-Umwandlung durch. Horizontalauswahlschalter (nicht gezeigt) sind an Ausgangsstufen der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105 bereitgestellt, um zwischen die Ausgangsstufen und die horizontale Signalleitung 110 geschaltet zu werden.
Die Horizontalansteuerungsschaltung 106 besteht beispielsweise aus einem Schieberegister, wählt nacheinander jede der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105 durch sequenzielles Ausgeben von Horizontalabtastimpulsen aus und gibt Pixelsignale von jeder der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105 an die horizontale Signalleitung 110 aus.
Die Ausgabeschaltung 107 führt eine Signalverarbeitung am den Signalen durch, die nacheinander von jeder der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 105 durch die horizontale Signalleitung 110 geliefert werden, und gibt die verarbeiteten Signale aus. Beispielsweise kann die Ausgabeschaltung 107 nur eine Pufferung durchführen oder kann eine Schwarzwertanpassung, eine Spaltenvariationskorrektur, verschiedene Arten von digitaler Signalverarbeitung und dergleichen durchführen. Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 112 tauschen Signale mit der äußeren Umgebung aus.
(Konfigurationsbeispiel eines Pixels)
2 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Pixelteilungsstruktur der Bildgebungseinrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie in 2 gezeigt, bilden in der Bildgebungseinrichtung 100 insgesamt vier Pixel 102 einschließlich beispielsweise zwei in einer vertikalen Richtung angeordnete Pixel 102 und zwei in einer horizontalen Richtung angeordnete Pixel 102 eine gemeinsam genutzte Pixelstruktur. Eine gemeinsam genutzte Pixelstruktur umfasst vier Fotodioden PD (ein Beispiel des „fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts“ gemäß der vorliegenden Offenbarung), vier Ubertragungstransistoren Tr (ein Beispiel der „vertikalen Transistoren“ gemäß der vorliegenden Offenbarung), eine gemeinsam genutzte floatende Diffusion FD (ein Beispiel des „Elektrofeld-Halteabschnitts“ gemäß der vorliegenden Offenbarung), einen gemeinsam genutzten selektiver Transistor (nicht dargestellt), einen gemeinsam genutzten Rücksetztransistor (nicht dargestellt) und einen gemeinsam genutzten Verstärkungstransistor (nicht dargestellt).
Die floatende Diffusion FD ist in einem mittleren Abschnitt der vier Pixel 102 angeordnet, die eine gemeinsam genutzte Pixelstruktur bilden. Eine Gate-Elektrode GE des Ubertragungstransistors Tr ist in der Nähe der floatenden Diffusion FD angeordnet. Jede Gate-Elektrode GE der vier Pixel 102 ist so angeordnet, dass sie in einer Draufsicht eine floatende Diffusion FD umgibt. Ein Pixeltrennabschnitt 120 ist in einem Außenumfang jedes Pixels 102 bereitgestellt. Der Pixeltrennabschnitt 120 besteht beispielsweise aus einer Fremdstoffdiffusionsschicht eines anderen Leitfähigkeitstyps als das Halbleitersubstrat 111, einer Tiefgrabenisolation oder dergleichen.
In 2 stellt nach oben in einer Richtung senkrecht zu einer Blattebene eine Seite einer Oberfläche 101a des Halbleitersubstrats 111 dar, die mit einer Mehrschicht-Verschaltungsschicht versehen ist, die aus mehreren Verschaltungsschichten und mehreren Zwischenschicht-Isolierfilmen (beide nicht dargestellt) besteht. Dagegen stellt nach unten in der Richtung senkrecht zur Blattebene in 2 eine hintere Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 111 dar, die eine Lichteinfallsoberfläche ist, auf die Licht einfällt und die mit einer On-Chip-Linse, einem Farbfilter oder dergleichen (beide nicht dargestellt) versehen ist. Die Bildgebungseinrichtung 100 ist ein CMOS-Bildsensor mit Rückseitenbeleuchtung, der Licht, das von der hinteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 111 einfällt, fotoelektrisch umwandelt.
3 ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel des Pixels 102 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 4 ist eine Schnittansicht, die das Konfigurationsbeispiel des Pixels 102 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt entlang der Linie A3-A'3 in 3. Das Halbleitersubstrat 111 ist beispielsweise ein Einkristall-Siliziumsubstrat oder eine Einkristall-Siliziumschicht, gebildet durch ein Epitaxiewachstumsverfahren auf einem Substrat (nicht dargestellt). Wie in 4 gezeigt, ist ein Leitfähigkeitstyp des Halbleitersubstrats 111 beispielsweise der P-Typ.
Wie in 3 und 4 gezeigt, ist die Fotodiode PD in einem P-Typ-Halbleitersubstrat 111 bereitgestellt. Die Fotodiode PD besteht beispielsweise aus einer N-Typ-Fremdstoffdiffusionsschicht. Die Fotodiode PD wandelt einfallendes Licht, das von der hinteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 111 einfällt, fotoelektrisch um und akkumuliert eine erhaltene elektrische Ladung e.
Der Übertragungstransistor Tr ist von der Innenseite des Halbleitersubstrats 111 bis zu einer Position auf der Oberseite der Oberfläche 111a (ein Beispiel der „ersten Hauptebene“ gemäß der vorliegenden Offenbarung) bereitgestellt. Der Übertragungstransistor Tr ist beispielsweise ein vertikaler N-Typ-Transistor, der eine Gate-Elektrode GE und einen Gate-Isolierfilm 1, der zwischen der Gate-Elektrode GE und dem Halbleitersubstrat 111 bereitgestellt ist und der die Fotodiode PD als Source und die floatende Diffusion FD als Drain verwendet, aufweist. Der Übertragungstransistor Tr überträgt die elektrische Ladung e^- von der Fotodiode PD zu der floatenden Diffusion FD.
Die floatende Diffusion FD ist auf der Seite der Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111 bereitgestellt und besteht beispielsweise aus einer N-Typ-Fremdstoffdiffusionsschicht. Die floatende Diffusion FD hält eine von dem Übertragungstransistor Tr übertragene elektrische Ladung e.
Eine Struktur des Übertragungstransistors Tr wird nun detaillierter beschrieben. Das Halbleitersubstrat 111 ist mit einem Lochabschnitt H1 versehen, der sich zu der Seite der Oberfläche 111a öffnet und der benachbart zu der Fotodiode PD ist. Die Gate-Elektrode GE weist eine erste Gate-Elektrode VG, die über den ersten Gate-Isolierfilm 11 in dem Lochabschnitt H 1 angeordnet ist und die so bereitgestellt ist, dass sie sich in einer Längsrichtung (mit anderen Worten einer Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 111) erstreckt und eine zweite Gate-Elektrode TG, die auf einem zweiten Gate-Isolierfilm 12 bereitgestellt ist und die mit der ersten Gate-Elektrode VG verbunden ist, auf. Die erste Gate-Elektrode VG und die zweite Gate-Elektrode TG bestehen beispielsweise aus einem mit Fremdstoffen dotierten Polysiliziumfilm. Alternativ können die erste Gate-Elektrode VG und die zweite Gate-Elektrode TG aus einem Metall oder dergleichen bestehen. Die erste Gate-Elektrode VG und die zweite Gate-Elektrode TG sind einstückig ausgebildet.
Der Gate-Isolierfilm 1 weist einen ersten Gate-Isolierfilm 11, der zwischen einer Innenwand des Lochabschnitts H1 und der ersten Gate-Elektrode VG bereitgestellt ist, und einen zweiten Gate-Isolierfilm 12, der auf einer Seite der Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111 bereitgestellt ist und mit dem ersten Gate-Isolierfilm 11 in Kontakt steht, auf. Der zweite Gate-Isolierfilm 12 ist zwischen der Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111 und der zweiten Gate-Elektrode TG positioniert. Der erste Gate-Isolierfilm 11 und der zweite Gate-Isolierfilm 12 sind beispielsweise ein Siliziumdioxidfilm, der durch thermisches Oxidieren des Halbleitersubstrats 111 gebildet wird. Der erste Gate-Isolierfilm 11 und der zweite Gate-Isolierfilm 12 sind einstückig ausgebildet.
Die elektrische Ladung e^-, die aufgrund der fotoelektrischen Umwandlung durch die Fotodiode PD erzeugt wird, wird in einer Längsrichtung (zum Beispiel einer Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 111) entlang der ersten Gate-Elektrode VG des Übertragungstransistors Tr übertragen, anschließend in einer horizontalen Richtung (zum Beispiel eine Richtung horizontal zu der Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111) entlang der zweiten Gate-Elektrode TG übertragen und erreicht die floatende Diffusion FD. Wenn die elektrische Ladung e^- von der Fotodiode PD zu der floatenden Diffusion FD übertragen wird, bewegt sich die elektrische Ladung e^- entlang einer Seitenfläche der ersten Gate-Elektrode VG, um die erste Gate-Elektrode VG zu umgehen.
Obgleich dies nicht dargestellt ist, kann ein Gebiet, das der ersten Gate-Elektrode VG über dem ersten Gate-Isolierfilm 11 in dem Halbleitersubstrat 111 gegenüberliegt, mit einem Übertragungskanal für elektrische Ladung versehen sein. Außerdem kann auch ein Gebiet, das der zweiten Gate-Elektrode TG über dem zweiten Gate-Isolierfilm 12 in dem Halbleitersubstrat 111 gegenüberliegt, mit einem Übertragungskanal für elektrische Ladung versehen sein. Beispielsweise besteht ein Übertragungskanal für elektrische Ladung aus einer P-Typ-Fremdstoffdiffusionsschicht. Das Bereitstellen von Übertragungskanälen für elektrische Ladung in den oben beschriebenen Gebieten ermöglicht, dass verschiedene Eigenschaften (zum Beispiel eine Schwellenspannung und eine Durchbruchspannung im Sperrzustand) eines Übertragungstransistors auf gewünschte Werte angepasst werden.
(Kristallografische Orientierung)
Das in 2 bis 4 gezeigte Halbleitersubstrat 111 ist beispielsweise ein Siliziumsubstrat. Die Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111 ist eine Oberfläche, deren kristallografische Ebene die (100)-Ebene oder eine Ebene, die der (100)-Ebene entspricht, ist. Zu Beispielen für Ebenen, die der (100)-Ebene entsprechen, gehören eine (010)-Ebene, eine (001)-Ebene, eine (-100)-Ebene, eine (0-10)-Ebene und eine (00-1)-Ebene. In der vorliegenden Beschreibung wird der Zweckdienlichkeit halber eine Ebene, die der (100)-Ebene entspricht, einfach als die (100)-Ebene bezeichnet.
Eine Normalenrichtung einer kristallografischen Ebene ist eine kristallografische Orientierung. Die kristallografische Orientierung der (100)-Ebene ist eine <100>-Richtung. In der vorliegenden Beschreibung wird der Zweckdienlichkeit halber nicht nur die kristallografische Orientierung der (100)-Ebene, sondern auch eine kristallografische Orientierung einer Ebene, die der (100)-Ebene entspricht, einfach als die <100>-Richtung bezeichnet.
Die <110>-Richtung der kristallografischen Orientierung schneidet die <100>-Richtung in einem Winkel von 45 Grad. In der vorliegenden Beschreibung wird der Zweckdienlichkeit halber nicht nur die kristallografische Orientierung der <110>-Richtung, sondern auch eine der <110>-Richtung entsprechenden kristallografischen Orientierung einfach als die <110>-Richtung bezeichnet.
(Konfigurationsbeispiel der ersten Gate-Elektrode)
5 ist eine Schnittansicht, die ein erstes Konfigurationsbeispiel der ersten Gate-Elektrode VG und des ersten Gate-Isolierfilms 11 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 5 zeigt Querschnitte der ersten Gate-Elektrode VG und des ersten Gate-Isolierfilms 11 entlang einer Ebene (im Folgenden auch als horizontale Ebene bezeichnet), die parallel zu der Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111 ist. Wie in 5 gezeigt, weist der Querschnitt (im Folgenden auch als VG-Querschnitt bezeichnet) der ersten Gate-Elektrode VG entlang der horizontalen Ebene eine Form auf, die in der <100>-Richtung der kristallografischen Orientierung des Halbleitersubstrats 111 länglich ist. Beispielsweise weist der VG-Querschnitt eine achteckige Form auf, die in einer Draufsicht in der <100>-Richtung länglich ist. Ein Ende in einer Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts der ersten Gate-Elektrode VG ist auf einer Seite der Fotodiode PD positioniert und ein anderes Ende in der Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts ist auf einer Seite der floatenden Diffusion FD positioniert. Darüber hinaus sind das eine Ende in der Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts der ersten Gate-Elektrode VG und das andere Ende in der Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts jeweils unter der zweiten Gate-Elektrode TG positioniert.
Ein Außenumfang des Querschnitts (im Folgenden auch als Isolierfilmquerschnitt bezeichnet) des ersten Gate-Isolierfilms 11, der in dem Umfangsrand der ersten Gate-Elektrode VG angeordnet ist, der entlang der horizontalen Ebene geschnitten ist, weist ebenfalls eine achteckige Form auf, die in einer Draufsicht in der <100>-Richtung länglich ist.
6 ist eine Schnittansicht, die ein zweites Konfigurationsbeispiel der ersten Gate-Elektrode VG und des ersten Gate-Isolierfilms 11 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 6 zeigt Querschnitte der ersten Gate-Elektrode VG und des ersten Gate-Isolierfilms 11 entlang einer horizontalen Ebene, die parallel zu der Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111 ist. In der vorliegenden Ausführungsform muss der Querschnitt (der VG-Querschnitt) der ersten Gate-Elektrode VG entlang einer horizontalen Ebene nur in der <100>-Richtung in einer Draufsicht länglich sein. Obgleich der VG-Querschnitt in 5 einen Fall darstellt, in dem jede Seite des Achtecks, das in der <100>-Richtung länglich ist, eine lineare Form aufweist, ist die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Wie in 6 gezeigt, kann in dem VG-Querschnitt zumindest ein Teil einer Seite, die der <110>-Richtung zugewandt ist, so gekrümmt sein, dass er in einer Draufsicht nach innen zurückgesetzt ist. Darüber hinaus ist die Form des VG-Querschnitts nicht auf ein Achteck beschränkt.
Ein Außenumfang eines Querschnitts (eines Isolierfilmquerschnitts) des ersten Gate-Isolierfilms 11, der entlang einer horizontalen Ebene um die erste Gate-Elektrode VG angeordnet ist, muss in einer Draufsicht auch nur in der <100>-Richtung länglich sein und ist es nicht auf ein Achteck beschränkt. Wie in 6 gezeigt, kann der Außenumfang des Isolierfilmquerschnitts eine Form einer Ellipse aufweisen, die in einer Draufsicht in der <100>-Richtung länglich ist.
Sowohl in dem in 5 gezeigten ersten Konfigurationsbeispiel und in dem in 6 gezeigten zweiten Konfigurationsbeispiel ist der erste Gate-Isolierfilm 11 durch thermisches Oxidieren der Innenwand des Lochabschnitts H1 (siehe 4) des Halbleitersubstrats 111 gebildet. Die Innenwand des Lochabschnitts H1 weist eine erste Innenwand IW1, deren kristallografische Ebene die (100)-Ebene ist, und eine zweite Innenwand IW2, deren kristallografische Ebene die (110)-Ebene ist, auf. Der erste Gate-Isolierfilm 11 weist einen ersten Teil 21, der zwischen der ersten Innenwand IW1 und der ersten Gate-Elektrode VG positioniert ist, und einen zweiten Teil 22, der zwischen der zweiten Innenwand IW2 und der ersten Gate-Elektrode VG positioniert ist, auf. Der erste Teil 21 ist durch thermisches Oxidieren der ersten Innenwand IW1, deren kristallografische Ebene die (100)-Ebene ist, gebildet. Der zweite Teil 22 wird durch thermisches Oxidieren der zweiten Innenwand IW2, deren kristallografische Ebene die (110)-Ebene ist, gebildet.
Der zweite Teil 22 weist eine größere Filmdicke als der erste Teil 21 auf. Der Unterschied der Filmdicke ist auf einen Unterschied der kristallografischen Ebenen der Innenwände zurückzuführen, die eine Grundlage für die thermische Oxidation bilden. Die (110)-Ebene lässt sich leichter thermisch oxidieren als die (100)-Ebene, und ein dickerer oxidierter Film lässt sich leichter bilden. Beispielsweise ist die Filmdicke des zweiten Teils 22 1,1-mal oder mehr und 2,0-mal oder weniger dicker als die Filmdicke des ersten Teils 21. In beiden 5 und 6 ist der zweite Teil 22 jeweils an beiden Enden in einer Längsachsenrichtung des Querschnitts (VG-Querschnitt) der ersten Gate-Elektrode VG positioniert.
7 ist ein Graph, der schematisch eine Potenzialverteilung des Halbleitersubstrats 111 in einer Peripherie der ersten Gate-Elektrode VG gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. In 7 bedeutet Tr_on das Vorliegen eines Zustands, in dem eine Spannung gleich oder höher als eine Schwellenspannung an die erste Gate-Elektrode VG angelegt wird und der Übertragungstransistor Tr eingeschaltet ist. Tr_off bedeutet das Vorliegen eines Zustands, in dem die Spannung nicht an die erste Gate-Elektrode VG angelegt wird und der Übertragungstransistor Tr ausgeschaltet ist. Außerdem gibt E1 in 7 ein Ende (einen Source-Anschluss) auf einer Seite der Fotodiode PD eines entlang der ersten Gate-Elektrode VG gebildeten Kanalgebiets an. In 7 gibt E2 ein Ende (einen Drain-Anschluss) auf einer Seite der floatenden Diffusion FD des entlang der ersten Gate-Elektrode VG gebildeten Kanalgebiets an.
In einem Gebiet (im Folgenden auch als Dickfilmgebiet bezeichnet) in Kontakt mit dem zweiten Teil 22 in dem Halbleitersubstrat 111 ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Inversionsschicht aufgrund von Tr_on gebildet wird, und es wird leichter eine Potenzialbarriere erzeugt als in einem Gebiet (im Folgenden auch als Dünnfilmgebiet bezeichnet) in Kontakt mit dem ersten Teil 21 in dem Halbleitersubstrat. Folglich fließt eine elektrische Ladung e^- in dem Dickfilmgebiet weniger leicht als in dem Dünnfilmgebiet. Dagegen wird leichter ein Potenzialgradient gebildet und eine elektrische Ladung e^- fließt leichter am Source-Anschluss E1 und am Drain-Anschluss E2.
In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ermöglicht das Bereitstellen des VG-Querschnitts mit einer länglichen Form in der <100>-Richtung, dass ein Dickfilmgebiet an jeder Position des Source-Anschlusses E1 und des Drain-Anschlusses E2 angeordnet wird. Dementsprechend kann der Übertragungstransistor Tr die in dem Dickfilmgebiet erzeugte Potenzialbarriere durch den Potenzialgradienten am Source-Anschluss E1 und am Drain-Anschluss E2 ausgleichen und verringern. Dementsprechend kann der Übertragungstransistor Tr die Übertragungseffizienz der elektrischen Ladung e^-verbessern.
In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind vorzugsweise ein Mittelteil FDC der floatenden Diffusion FD, ein Mittelteil VGC des VG-Querschnitts der ersten Gate-Elektrode VG entlang einer horizontalen Ebene und ein Mittelteil PDC der Fotodiode PD bei Betrachtung in einer Normalenrichtung der Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111 (in einer Draufsicht) auf einer Geraden ausgerichtet oder ungefähr ausgerichtet. Da die Potenzialenergie der Fotodiode PD im Mittelteil PDC der Fotodiode PD ihr Maximum erreicht, kann die Übertragungseffizienz der elektrischen Ladung e^- pro Lichtintensitätseinheit erhöht werden.
Außerdem ist die Gerade, die die oben beschriebenen jeweiligen Mittelteile FDC, VGC und PDC verbindet, vorzugsweise parallel oder annähernd parallel zu der Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts. Dementsprechend kann ein Verhältnis des Dünnfilmgebiets in einem Übertragungspfad der elektrischen Ladung e^- erhöht werden. Daher kann der Übertragungstransistor Tr die Übertragungseffizienz der elektrischen Ladung e^- weiter erhöhen.
(Vergleichsbeispiel)
8 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration einer ersten Gate-Elektrode VG' und eines ersten Gate-Isolierfilms 11' gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. 5 zeigt Querschnitte der ersten Gate-Elektrode VG' und des ersten Gate-Isolierfilms 11 entlang einer horizontalen Ebene, die parallel zu einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats 111' ist. Wie in 8 gezeigt, weist der Querschnitt der ersten Gate-Elektrode VG' entlang einer horizontalen Ebene eine Form ähnlich einem Achteck mit verringertem Bias in einer Richtung auf. Darüber hinaus weist ein Außenumfang eines Querschnitts des ersten Gate-Isolierfilms 11', der entlang einer horizontalen Ebene um die erste Gate-Elektrode VG' angeordnet ist, eine Form auf, die einem perfekten Kreis ähnlich ist.
Bei dem in 8 gezeigten Vergleichsbeispiel wird der erste Gate-Isolierfilm 11' durch thermisches Oxidieren einer Innenwand eines Lochabschnitts H1' des Halbleitersubstrats 111' gebildet. Die Innenwand des Lochabschnitts H1' weist eine erste Innenwand IW1', deren kristallografische Ebene die (100)-Ebene ist, und eine zweite Innenwand IW2', deren kristallografische Ebene die (110)-Ebene ist, auf. Der erste Gate-Isolierfilm 11' weist einen ersten Teil 21', der zwischen der ersten Innenwand IW1' und der ersten Gate-Elektrode VG positioniert ist, und einen zweiten Teil 22', der zwischen der zweiten Innenwand IW2' und der ersten Gate-Elektrode VG' positioniert ist, auf. Eine Filmdicke des zweiten Teils 22' ist größer als die des ersten Teils 21'. Der Unterschied der Filmdicke ist auf einen Unterschied der kristallografischen Ebenen der Innenwände zurückzuführen, die eine Grundlage für die thermische Oxidation bilden. Die (110)-Ebene lässt sich leichter thermisch oxidieren als die (100)-Ebene, und ein dickerer oxidierter Film lässt sich leichter bilden.
9 ist ein Graph, der schematisch eine Potenzialverteilung des Halbleitersubstrats 111' in einer Peripherie der ersten Gate-Elektrode VG gemäß dem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. In 9 bedeutet Tr'_on das Vorliegen eines Zustands, in dem eine Spannung gleich oder höher als eine Schwellenspannung an die erste Gate-Elektrode VG' angelegt wird und ein Übertragungstransistor eingeschaltet ist. Tr'_off bedeutet das Vorliegen eines Zustands, in dem die Spannung nicht an die erste Gate-Elektrode VG' angelegt wird und der Übertragungstransistor ausgeschaltet ist. Außerdem gibt E1' in 9 ein Ende (mit anderen Worten einen Source-Anschluss) auf einer Seite einer Fotodiode PD' eines entlang der ersten Gate-Elektrode VG' gebildeten Kanalgebiets an. In 9 gibt E2 ein Ende (mit anderen Worten einen Drain-Anschluss) auf einer Seite einer floatenden Diffusion FD' des entlang der ersten Gate-Elektrode VG' gebildeten Kanalgebiets an.
In einem Halbleitergebiet (einem Dickfilmgebiet) in Kontakt mit dem zweiten Teil 22' ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Inversionsschicht aufgrund von Tr'_on gebildet wird, als in einem Halbleitergebiet (einem Dünnfilmgebiet) in Kontakt mit dem ersten Teil 21'. Wie in 9 gezeigt, sind in dem Vergleichsbeispiel der Source-Anschluss E1' und der Drain-Anschluss E2', wo ein Potenzialgradient leichter gebildet wird, und das Dickfilmgebiet an Positionen angeordnet, die sich voneinander unterscheiden. In dem in 9 gezeigten Fall fließt, da eine in dem Dickfilmgebiet erzeugte Potenzialbarriere nicht durch die Potenzialgradienten am Source-Anschluss E1' und am Drain-Anschluss E2' ausgeglichen werden kann, eine elektrische Ladung e^- weniger leicht als in dem in 7 gezeigten Fall.
(Vorteilhafte Wirkung der Ausführungsform)
Wie bisher beschrieben, umfasst die Bildgebungseinrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das Halbleitersubstrat 111 und den Vertikalübertragungstransistor Tr, der auf dem Halbleitersubstrat 111 bereitgestellt ist. Das Halbleitersubstrat 111 ist mit dem Lochabschnitt H1 versehen, der sich zu einer Seite der Oberfläche 111a öffnet. Der Übertragungstransistor Tr weist die erste Gate-Elektrode VG, die in dem Lochabschnitt H1 bereitgestellt ist, und einen ersten Gate-Isolierfilm 11, der zwischen der Innenwand des Lochabschnitts H1 und der ersten Gate-Elektrode VG bereitgestellt ist, auf. Ein Querschnitt der ersten Gate-Elektrode VG entlang einer horizontalen Ebene, die parallel zu der Oberfläche 111a des Halbleitersubstrats 111 ist, weist eine Form auf, die in der <100>-Richtung der kristallografischen Orientierung des Halbleitersubstrats 111 länglich ist.
Dementsprechend ist die (110)-Ebene, auf der der erste Gate-Isolierfilm 11 dick an der Innenwand des Lochabschnitts H 1 gebildet ist, nahe einem Ende in der Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts angeordnet. Außerdem ist aufgrund der thermischen Oxidation der (110)-Ebene der zweite Teil 22, der ein Dickfilmabschnitt des ersten Gate-Isolierfilms 11 ist, nahe dem Ende in der Längsachsenrichtung gebildet. In dem Halbleitersubstrat 111 ist ein Gebiet (ein Dickfilmgebiet), das mit dem zweiten Teil 22 in Kontakt kommt, jeweils an dem Source-Anschluss E1 und dem Drain-Anschluss E2 des Übertragungstransistors Tr angeordnet. Dementsprechend kann eine in dem Dickfilmgebiet erzeugte Potenzialbarriere durch jeden der am Source-Anschluss E1 und am Drain-Anschluss E2 erzeugten Potenzialgradienten ausgeglichen und verringert werden. Als Ergebnis kann die Übertragungseffizienz einer elektrischen Ladung e^- durch den Übertragungstransistor Tr verbessert werden.
(Erste Modifikation)
10 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels 102A gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie in 10 gezeigt, kann in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Ende auf der Seite der Fotodiode PD unter beiden Enden in der Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts der ersten Gate-Elektrode VG von unter der zweiten Gate-Elektrode TG zu der Seite der Fotodiode PD vorstehen. In diesem Fall ist ein Übertragungsweg der elektrischen Ladung e^- direkt von der Fotodiode PD mit dem Dünnfilmgebiet des Übertragungstransistors Tr verbunden, ohne durch das Dickfilmgebiet zu verlaufen. Der Source-Anschluss E1 des Übertragungstransistors Tr ist in dem Dünnfilmgebiet angeordnet, und das Dickfilmgebiet auf einer Seite der Source (der Seite der Fotodiode PD) weicht von dem Übertragungsweg der elektrischen Ladung e^- ab. Selbst bei einer solchen Konfiguration ist der Übertragungstransistor Tr in der Lage, die Übertragungseffizienz der elektrischen Ladung e^- zu verbessern.
(Zweite Modifikation)
11 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels 102B gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie in 11 gezeigt, kann in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Ende auf der Seite der floatenden Diffusion FD unter beiden Enden in der Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts der ersten Gate-Elektrode VG von unter der zweiten Gate-Elektrode TG zu der Seite der floatenden Diffusion FD vorstehen. In diesem Fall ist ein Übertragungsweg der elektrischen Ladung e^- direkt von dem Dünnfilmgebiet des Übertragungstransistors Tr mit der floatenden Diffusion FD verbunden, ohne durch das Dickfilmgebiet zu verlaufen. Der Drain-Anschluss E2 des Übertragungstransistors Tr ist in dem Dünnfilmgebiet angeordnet, und das Dickfilmgebiet auf einer Seite des Drains (der Seite der floatenden Diffusion FD) weicht von dem Übertragungsweg der elektrischen Ladung e^- ab. Selbst bei einer solchen Konfiguration ist der Übertragungstransistor Tr in der Lage, die Übertragungseffizienz der elektrischen Ladung e- zu verbessern.
(Dritte Modifikation)
12 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels 102C gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie in 12 gezeigt, können in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beide Enden in der Längsachsenrichtung des VG-Querschnitts der ersten Gate-Elektrode VG jeweils von unter der zweiten Gate-Elektrode TG vorstehen. Das Ende auf der Seite der Fotodiode PD des VG-Querschnitts kann von unter der zweiten Gate-Elektrode TG zu der Seite der Fotodiode PD vorstehen und das Ende auf der Seite der floatenden Diffusion FD des VG-Querschnitts kann von unter der zweiten Gate-Elektrode TG zu der Seite der floatenden Diffusion FD vorstehen.
In diesem Fall ist ein Übertragungsweg der elektrischen Ladung e^- direkt von der Fotodiode PD mit dem Dünnfilmgebiet des Übertragungstransistors Tr verbunden, ohne durch das Dickfilmgebiet zu verlaufen, und ist direkt von dem Dünnfilmgebiet mit der floatenden Diffusion FD verbunden, ohne durch das Dickfilmgebiet zu verlaufen. Der Source-Anschluss E1 des Übertragungstransistors Tr ist in dem Dünnfilmgebiet angeordnet, und das Dickfilmgebiet auf einer Seite der Source (der Seite der Fotodiode PD) weicht von dem Übertragungsweg der elektrischen Ladung e- ab. Der Drain-Anschluss E2 des Übertragungstransistors Tr ist in dem Dünnfilmgebiet angeordnet, und das Dickfilmgebiet auf einer Seite des Drains (der Seite der floatenden Diffusion FD) weicht von dem Übertragungsweg der elektrischen Ladung e- ab. Selbst bei einer solchen Konfiguration ist der Übertragungstransistor Tr in der Lage, die Übertragungseffizienz der elektrischen Ladung e- zu verbessern.
(Vierte und fünfte Modifikation)
13 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels 102D gemäß einer vierten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 14 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Pixels 102E gemäß einer fünften Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. In 13 und 14 ist die zweite Gate-Elektrode TG nicht dargestellt. Wie in 13 und 14 gezeigt, kann in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Pixel 102D mit einer Anzahl von N (wobei N eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist) von ersten Gate-Elektroden VG versehen sein. Die N ersten Gate-Elektroden VG sind in Intervallen in einer Kurzachsenrichtung des VG-Querschnitts aufgereiht angeordnet. Die Kurzachsenrichtung bezieht sich auf eine Richtung senkrecht zu der Längsachsenrichtung in einer Draufsicht. 13 stellt einen Fall dar, in dem N = 2 gilt, und 14 stellt einen Fall dar, in dem N = 3 gilt. Bei einer solchen Konfiguration kann, da die Anzahl der Übertragungswege für elektrische Ladung e zunimmt, je größer die Zahl N ist, ein Einschaltwiderstand des Übertragungstransistors Tr verringert werden.
<Andere Ausführungsformen>
Während die vorliegende Offenbarung auf Grundlage der oben beschriebenen Ausführungsform und Modifikationen beschrieben wurde, sind die Beschreibungen und Figuren, die Teile der vorliegenden Offenbarung bilden, nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung zu verstehen. Verschiedene alternative Ausführungsformen, Beispiele und Betriebstechniken werden Fachleuten aus der vorliegenden Offenbarung ersichtlich sein. Es versteht sich, dass die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) verschiedene Ausführungsformen und dergleichen umfasst, die hierin nicht beschrieben wurden.
Obwohl beispielsweise beschrieben wurde, dass vier Pixel 102 eine gemeinsam genutzte Pixelstruktur in der oben präsentierten Ausführungsform bilden, ist die vorliegende Technik nicht darauf beschränkt. Bei der vorliegenden Technik müssen die Pixel 102 keine gemeinsam genutzte Pixelstruktur bilden. Insbesondere kann ein Pixel 102 aus einer Fotodiode, einem Übertragungstransistor, einer floatenden Diffusion, einem Rücksetztransistor und einem Verstärkungstransistor bestehen, oder ein Pixel 102 kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Elementen aus einem selektiven Transistor bestehen. Auf ähnliche Weise muss nicht jedes der Pixel 102A, 102B, 102C, 102D und 102E eine gemeinsam genutzte Pixelstruktur bilden. Wie oben beschrieben, ermöglicht die vorliegende Technik, dass mindestens eine von verschiedenen Auslassungen, Ersetzungen und Modifikationen von Bestandteilen durchgeführt wird, ohne von der Idee der oben beschriebenen Ausführungsform abzuweichen. Darüber hinaus sind die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen vorteilhaften Wirkungen lediglich beispielhaft und nicht als Einschränkung gedacht, und andere vorteilhafte Wirkungen können erzeugt werden.
<Anwendung auf elektronische Vorrichtung>
Beispielsweise kann die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) auf verschiedene elektronische Vorrichtungen angewendet werden, einschließlich eines Bildgebungssystems wie etwa einer digitalen Standbildkamera, einer digitalen Videokamera oder dergleichen (im Folgenden gemeinsam als eine Kamera bezeichnet), eine mobile Vorrichtung wie ein Mobiltelefon mit Bildgebungsfunktion oder andere Vorrichtungen mit Bildgebungsfunktion.
15 ist ein konzeptionelles Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) auf eine elektronische Vorrichtung 300 angewendet wird. Wie in 15 ist die elektronische Vorrichtung 300 zum Beispiel eine Kamera und weist eine Festkörperbildgebungseinrichtung 201, eine optische Linse 210, eine Verschlusseinrichtung 211, eine Ansteuerungsschaltung 212 und eine Signalverarbeitungsschaltung 213 auf. Die optische Linse 210 ist ein Beispiel der „optischen Komponente“ der vorliegenden Offenbarung.
Licht, das durch die optische Linse 210 übertragen wird, fällt auf die Festkörperbildgebungseinrichtung 201 ein. Beispielsweise bildet die optische Linse 210 ein Bild aus Bildlicht (einfallendem Licht) von einem Objekt auf einer Bildgebungsoberfläche der Festkörperbildgebungseinrichtung 201. Somit werden Signalladungen in der Festkörperbildgebungseinrichtung 201 für eine bestimmte Zeitdauer akkumuliert. Die Verschlusseinrichtung 211 steuert eine Lichtabstrahlungsperiode und eine Lichtblockierungsperiode für die Festkörperbildgebungseinrichtung 201. Die Ansteuerungsschaltung 212 liefert ein Ansteuerungssignal zum Steuern eines Übertragungsvorgangs oder dergleichen der Festkörperbildgebungseinrichtung 201 und eines Verschlussvorgangs der Verschlusseinrichtung 211. Die Signalübertragung der Festkörperbildgebungseinrichtung 201 wird gemäß dem von der Ansteuerungsschaltung 212 gelieferten Ansteuerungssignal (Zeitsignal) durchgeführt. Die Signalverarbeitungsschaltung 213 führt verschiedene Arten von Signalverarbeitung durch. Beispielsweise verarbeitet die Signalverarbeitungsschaltung 213 ein von der Festkörperbildgebungseinrichtung 201 ausgegebenes Signal. Ein Videosignal, das einer Signalverarbeitung unterzogen wurde, wird in einem Speichermedium wie etwa einem Speicher gespeichert oder an einen Monitor ausgegeben.
Es sei angemerkt, dass der Verschlussvorgang in der elektronischen Vorrichtung 300 anstatt eines mechanischen Verschlusses durch einen durch die Festkörperbildgebungseinrichtung 201 betriebenen elektronischen Verschluss (beispielsweise einen globalen Verschluss) realisiert werden kann. Wird der Verschlussvorgang in der elektronischen Vorrichtung 300 durch den elektronischen Verschluss realisiert, so kann auf die in 15 gezeigte Verschlusseinrichtung 211 verzichtet werden.
In der elektronischen Vorrichtung 300 wird die oben beschriebene Bildgebungseinrichtung 100 auf die Festkörperbildgebungseinrichtung 201 angewendet. Somit kann die elektronische Vorrichtung 300 mit verbesserter Leistungsfähigkeit erhalten werden. Es sei angemerkt, dass die elektronische Vorrichtung 300 nicht auf eine Kamera beschränkt ist. Die elektronische Vorrichtung 300 kann eine mobile Vorrichtung wie etwa ein Mobiltelefon mit einer Bildgebungsfunktion oder eine andere Vorrichtungen mit einer Bildgebungsfunktion sein.
<Anwendung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem>
Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) kann auf verschiedene Produkte angewendet werden. Zum Beispiel kann die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem angewendet werden.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems zeigt, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) angewendet wird.
16 zeigt einen Zustand, in dem ein Bediener (Arzt) 11131 ein endoskopisches Chirurgiesystem 11000 verwendet, um eine chirurgische Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt, besteht das endoskopische Chirurgiesystem 11000 aus einem Endoskop 11100, einem anderen chirurgischen Instrument 11110 wie etwa einem Pneumoperitoneum-Tubus 11111 oder einem Elektrochirurgiewerkzeug 11112, einer Stützarmeinrichtung 11120, die das Endoskop 11100 stützt, und einem Wagen 11200, an dem verschiedene Einrichtungen für die endoskopische Chirurgie montiert sind.
Das Endoskop 11100 umfasst einen Objektivtubus 11101, wobei ein Bereich davon mit einer vorbestimmten Länge von einem distalen Ende in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt wird, und einen Kamerakopf 11102, der mit einer Basis des Objektivtubus 11101 verbunden ist. Obgleich das dargestellte Beispiel das Endoskop 11100 als ein sogenanntes starres Endoskop mit einem starren Objektivtubus 11101 ausgelegt zeigt, kann das Endoskop 11100 alternativ als ein sogenanntes flexibles Endoskop mit einem flexiblen Objektivtubus ausgelegt sein.
Das distale Ende des Objektivtubus 11101 ist mit einer Öffnung versehen, in die eine Objektivlinse eingepasst ist. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden, Licht, das durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugt wird, wird durch einen Lichtleiter, der sich zum Inneren des Objektivtubus 11101 erstreckt, zu dem distalen Ende des Objektivtubus 11101 geleitet und das Licht wird durch die Objektivlinse zu einem Beobachtungsziel in der Körperhöhle des Patienten 11132 abgestrahlt. Das Endoskop 11100 ein Direktsichtendoskop, ein Schrägsichtendoskop oder ein Seitensichtendoskop sein.
Ein optisches System und ein Bildgebungselement sind innerhalb des Kamerakopfes 11102 bereitgestellt und von dem Beobachtungsziel reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) wird durch das optische System auf das Bildgebungselement gebündelt. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildgebungselement fotoelektrisch umgewandelt und ein elektrisches Signal, das dem Beobachtungslicht entspricht, das heißt ein Bildsignal, das einem Beobachtungsbild entspricht, wird erzeugt. Das Bildsignal wird als RAW-Daten an eine Kamerasteuereinheit (CCU: Camera Control Unit) 11201 übertragen.
Die CCU 11201 besteht aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einer Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert Operationen des Endoskops 11100 und einer Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 das Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt verschiedene Arten einer Bildverarbeitung zum Anzeigen eines Bildes basierend auf dem Bildsignal, zum Beispiel eine Entwicklungsverarbeitung (Demosaic-Verarbeitung) und dergleichen, an dem Bildsignal durch.
Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt ein Bild basierend auf einem Bildsignal, das einer Bildverarbeitung durch die CCU 11201 unterzogen wurde, unter der Steuerung der CCU 11201 an.
Die Lichtquelleneinrichtung 11203 besteht beispielsweise aus einer Lichtquelle wie einer LED (Leuchtdiode) und versorgt das Endoskop 11100 mit Bestrahlungslicht, wenn eine Operationsstelle oder dergleichen fotografiert wird.
Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das endoskopische Chirurgiesystem 11000. Ein Benutzer kann über die Eingabevorrichtung 11204 verschiedene Arten von Informationen oder Anweisungen in das endoskopische Chirurgiesystem 11000 eingeben. Zum Beispiel gibt der Benutzer eine Anweisung oder dergleichen zum Ändern von Bildgebungsbedingungen (eine Art des Bestrahlungslichts, eine Vergrößerung, eine Brennweite und dergleichen) für das Endoskop 11100 ein.
Eine Behandlungswerkzeugsteuereinrichtung 11205 steuert eine Ansteuerung des Elektrochirurgiewerkzeugs 11112 zur Kauterisation oder Inzision von Gewebe, Versiegelung von Blutgefäßen oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneum-Einrichtung 11206 leitet über den Pneumoperitoneum-Tubus 11111 ein Gas in die Körperhöhle des Patienten 11132 ein, um die Körperhöhle aufzublasen, um ein Sichtfeld für das Endoskop 11100 und einen Arbeitsraum des Bedieners sicherzustellen. Ein Aufzeichnungsgerät 11207 ist eine Einrichtung, die zum Aufzeichnen verschiedener Arten von Informationen bezüglich einer chirurgischen Operation in der Lage ist. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen bezüglich einer chirurgischen Operation in verschiedenen Formen zu drucken, darunter Text, Bilder und Graphen.
Die Lichtquelleneinrichtung 11203, die das Endoskop 11100 beim Fotografieren einer Operationsstelle mit Bestrahlungslicht versorgt, kann beispielsweise aus einer LED, einer Laserlichtquelle oder einer Weißlichtquelle, die aus einer Kombination davon besteht, bestehen. Besteht die Weißlichtquelle aus einer Kombination von RGB-Laserlichtquellen, so kann die Lichtquelleneinrichtung 11203, da eine Ausgabeintensität und ein Ausgabetiming jeder Farbe (jeder Wellenlänge) mit hoher Genauigkeit gesteuert werden können, den Weißabgleich eines aufgenommenen Bilds anpassen. Darüber hinaus ist es in diesem Fall durch zeitgeteiltes Bestrahlen eines Beobachtungsziels mit Laserlicht von jeder der RGB-Laserlichtquellen und Steuern des Ansteuerns des Bildgebungselements des Kamerakopfs 11102 synchron mit dem Bestrahlungstiming auch möglich, Bilder, die jeweils RGB entsprechen, zeitgeteilt zu erfassen. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, ein Farbbild selbst dann zu erhalten, wenn keine Farbfilter in dem Bildgebungselement bereitgestellt sind.
Das Ansteuern der Lichtquelleneinrichtung 11203 kann so gesteuert werden, dass die Intensität von auszugebendem Licht zu jeder vorbestimmten Zeit geändert wird. Durch Steuern des Ansteuerns des Bildgebungselements des Kamerakopfs 11102 synchron mit einem Änderungstiming der Intensität des Lichts, zeitgeteiltes Erfassen von Bildern und Kombinieren der Bilder ist es möglich, ein Bild mit einem hohen Dynamikumfang zu erzeugen, in dem es keine sogenannten absaufenden Schatten und ausgefressene Lichter gibt.
Darüber hinaus kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so ausgelegt sein, dass sie dazu in der Lage ist, Licht mit einem vorbestimmten Wellenlängenband, das einer Speziallichtbeobachtung entspricht, bereitzustellen. Bei einer Speziallichtbeobachtung wird zum Beispiel durch Emittieren von Licht in einem Band, das schmaler als jenes von Bestrahlungslicht (das heißt Weißlicht) während einer normalen Beobachtung ist, unter Verwendung einer Wellenlängenabhängigkeit einer Lichtabsorption in einem Körpergewebe eine sogenannte Schmalbandlichtbeobachtung (Schmalbandbildgebung) durchgeführt, bei der ein vorbestimmtes Gewebe, wie etwa ein Blutgefäß in der Schleimhautoberflächenschicht, mit hohem Kontrast bildlich erfasst wird. Alternativ dazu kann bei einer Speziallichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung durchgeführt werden, bei der ein Bild durch Fluoreszenz erhalten wird, die durch Emittieren von Anregungslicht erzeugt wird. Die Fluoreszenzbeobachtung kann durch Emittieren von Anregungslicht in Richtung eines Körpergewebes und Beobachten einer Fluoreszenz von dem Körpergewebe (Autofluoreszenzbeobachtung) oder lokales Injizieren eines Reagenzes, wie etwa Indocyaningrün (ICG), in ein Körpergewebe und Emittieren von Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagenzes entspricht, auf das Körpergewebe, um ein Fluoreszenzlichtbild zu erhalten, durchgeführt werden. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann so ausgelegt sein, dass sie zum Bereitstellen von Schmalbandlicht und/oder Anregungslicht, das einer solchen Speziallichtbeobachtung entspricht, in der Lage ist.
17 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für funktionale Konfigurationen des Kamerakopfs 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 16 gezeigt sind.
Der Kamerakopf 11102 weist eine Linseneinheit 11401, einen Bildgebungsteil 11402, einen Ansteuerungsteil 11403, einen Kommunikationsteil 11404 und einen Kamerakopfsteuerteil 11405 auf. Die CCU 11201 umfasst einen Kommunikationsteil 11411, einen Bildverarbeitungsteil 11412 und einen Steuerteil 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind so verbunden, dass sie dazu in der Lage sind, über ein Übertragungskabel 11400 miteinander zu kommunizieren.
Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das in einem Verbindungsteil mit dem Objektivtubus 11101 bereitgestellt ist. Beobachtungslicht, das von dem distalen Ende des Objektivtubus 11101 empfangen wird, wird zu dem Kamerakopf 11102 geleitet und fällt auf die Linseneinheit 11401 ein. Die Linseneinheit 11401 besteht aus einer Kombination mehrerer Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
Der Bildgebungsteil 11402 besteht aus einem Bildgebungselement. Bei dem Bildgebungselement, das den Bildgebungsteil 11402 bildet, kann es sich um ein Element (ein sogenanntes Einzelplattenelement) oder mehrere Elemente (ein sogenanntes Mehrplattenelement) handeln. Besteht der Bildgebungsteil 11402 beispielsweise aus einem Mehrplattenelement, so wird ein Bildsignal, das jedem von RGB entspricht, durch jedes der Bildgebungselemente erzeugt, und ein Farbbild kann durch Kombinieren der Bildsignale erhalten werden. Alternativ kann der Abbildungsteil 11402 so ausgelegt sein, dass er ein Paar von Bildgebungselementen zum jeweiligen Erfassen von Bildsignalen für das rechte Auge und das linke Auge, die einer dreidimensionalen (3D-) Anzeige entsprechen, umfasst. Durch Durchführen einer 3D-Anzeige kann der Bediener 11131 eine Tiefe von biologischem Gewebe an einer Operationsstelle genauer bestimmen. Besteht der Bildgebungsteil 11402 aus einem Mehrplattenelement, so können mehrere Linseneinheiten 11401 bereitgestellt sein, um den jeweiligen Bildgebungselementen zu entsprechen.
Der Bildgebungsteil 11402 muss nicht unbedingt in dem Kamerakopf 11102 bereitgestellt sein. Zum Beispiel kann der Bildgebungsteil 11402 unmittelbar nach der Objektivlinse innerhalb des Objektivtubus 11101 bereitgestellt sein.
Der Ansteuerungsteil 11403 besteht aus einem Aktuator, und die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 werden unter der Steuerung des Kamerakopfsteuerteils 11405 um eine vorbestimmte Distanz entlang einer optischen Achse bewegt. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vergrößerung und einen Fokus eines aufgenommenen Bildes durch den Bildgebungsteil 11402 geeignet anzupassen.
Der Kommunikationsteil 11404 besteht aus einer Kommunikationseinrichtung zum Ubertragen oder Empfangen verschiedener Informationen an die oder von der CCU 11201. Der Kommunikationsteil 11404 überträgt ein von dem Bildgebungsteil 11402 erhaltenes Bildsignal als Rohdaten über das Übertragungskabel 11400 an die CCU 11201.
Der Kommunikationsteil 11404 empfängt ein Steuersignal zum Steuern des Ansteuerns des Kamerakopfs 11102 von der CCU 11201 und versorgt den Kamerakopfsteuerteil 11405 mit dem Steuersignal. Das Steuersignal umfasst zum Beispiel Informationen bezüglich Bildgebungsbedingungen, wie etwa Informationen, die eine Festlegung einer Bildfrequenz eines erfassten Bilds angeben, Informationen, die eine Festlegung eines Belichtungswerts zu der Zeit der Bildgebung angeben, und/oder Informationen, die eine Festlegung einer Vergrößerung und eines Fokus des erfassten Bilds angeben.
Bildgebungsbedingungen, wie etwa die vorherige Bildfrequenz, der Belichtungswert, die Vergrößerung und der Fokus, können geeignet durch den Benutzer festgelegt werden oder können automatisch durch den Steuerteil 11413 der CCU 11201 basierend auf dem erfassten Bildsignal eingestellt werden. Im letzteren Fall ist das Endoskop 11100 mit einer sogenannten AE(Belichtungsautomatik)-Funktion, AF(Autofokus)-Funktion und AWB(Autoweißabgleich)-Funktion auszustatten.
Der Kamerakopfsteuerteil 11405 steuert das Ansteuern des Kamerakopfs 11102 auf Grundlage des Steuersignals von der CCU 11201, das über den Kommunikationsteil 11404 empfangen wird.
Der Kommunikationsteil 11411 besteht aus einer Kommunikationseinrichtung, die verschiedene Arten von Informationen an und von dem Kamerakopf 11102 überträgt und empfängt. Der Kommunikationsteil 11411 empfängt ein Bildsignal, das von dem Kamerakopf 11102 über das Übertragungskabel 11400 übertragen wird.
Darüber hinaus überträgt der Kommunikationsteil 11411 ein Steuersignal zum Steuern des Ansteuerns des Kamerakopfs 11102 an den Kamerakopf 11102. Das Bildsignal oder das Steuersignal können durch elektrische Kommunikation, optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
Der Bildverarbeitungsteil 11412 wendet verschiedene Arten von Bildverarbeitung auf das Bildsignal an, bei dem es sich um von dem Kamerakopf 11102 übertragene Rohdaten handelt.
Der Steuerteil 11413 führt bei bildlicher Erfassung einer Operationsstelle durch das Endoskop 11100, Anzeige eines aufgenommenes Bilds, das durch bildliches Erfassen einer Operationsstelle erhalten wird, oder dergleichen verschiedene Arten von Steuerung durch. Zum Beispiel erzeugt der Steuerteil 11413 ein Steuersignal zum Steuern des Ansteuerns des Kamerakopfs 11102.
Darüber hinaus bewirkt der Steuerteil 11413, dass die Anzeigeeinrichtung 11202 ein aufgenommenes Bild, das eine Operationsstelle oder dergleichen zeigt, basierend auf einem Bildsignal, das der Bildverarbeitung durch den Bildverarbeitungsteil 11412 unterzogen wurde, anzeigt. Dadurch kann der Steuerteil 11413 verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechniken erkennen. Beispielsweise kann der Steuerteil 11413 ein chirurgisches Instrument wie eine Pinzette, eine bestimmte biologische Stelle, Blutungen, Nebel oder dergleichen zum Zeitpunkt der Verwendung des Elektrochirurgiewerkzeugs 11112 oder dergleichen erkennen, indem er eine Form, eine Farbe, oder dergleichen einer Kante eines Objekts, das in dem aufgenommenen Bild enthalten ist, detektiert. Wird bewirkt, dass die Anzeigeeinrichtung 11202 ein aufgenommenes Bild anzeigt, so kann der Steuerteil 11413 verschiedene Arten von Chirurgiehilfsinformationen auf einem Bild der Operationsstelle zur Anzeige unter Verwendung eines Erkennungsergebnisses des aufgenommenen Bilds überlagern. Durch Überlagern und Anzeigen der Chirurgiehilfsinformationen und Präsentieren der Chirurgiehilfsinformationen für den Bediener 11131 ist es möglich, eine Last für den Bediener 11131 zu reduzieren oder zu ermöglichen, dass der Bediener 11131 eine Operation zuverlässig durchführt.
Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das elektrische Signalkommunikation unterstützt, eine optische Faser, die optische Kommunikation unterstützt, oder ein Kompositkabel daraus.
Obgleich hier in dem dargestellten Beispiel eine drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 alternativ drahtlos durchgeführt werden.
Oben wurde ein Beispiel für das endoskopische Chirurgiesystem beschrieben, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise auf das Endoskop 11100, den Bildgebungsteil 11402 des Kamerakopfs 11102, den Bildverarbeitungsteil 11412 der CCU 11201 und dergleichen unter den oben beschriebenen Komponenten angewendet werden. Insbesondere kann die zuvor beschriebene Bildgebungseinrichtung 100 auf den Bildgebungsteil 10402 angewendet werden. Da das Anwenden der Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf das Endoskop 11100, den Bildgebungsteil 11402 des Kamerakopfs 11102, den Bildverarbeitungsteil 11412 der CCU 11201 und dergleichen ermöglicht, ein klareres Bild einer Operationsstelle zu erhalten, kann ein Bediener kann die Operationsstelle zuverlässig bestätigen. Da das Anwenden der Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf das Endoskop 11100, den Bildgebungsteil 11402 des Kamerakopfs 11102, den Bildverarbeitungsteil 11412 der CCU 11201 und dergleichen ferner ermöglicht, ein Bild der Operationsstelle mit geringerer Latenz zu erhalten, ist es möglich, einen Eingriff mit dem gleichen Gefühl durchzuführen, wie wenn der Bediener die Operationsstelle durch Berührung wahrnimmt.
Obgleich das endoskopische Chirurgiesystem hier als Beispiel beschrieben wurde, kann die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung ansonsten auf ein mikroskopisches Chirurgiesystem oder dergleichen angewendet werden.
<Anwendung auf mobiles Objekt>
Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) kann auf verschiedene Produkte angewendet werden. Beispielsweise kann die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Einrichtung implementiert sein, die an irgendeiner Art von mobilem Objekt montiert ist, wie etwa einem Automobil, einem Elektroauto, einem Hybrid-Elektroauto, einem Motorrad, einem Fahrrad, einem Elektrokleinstfahrzeug, einem Flugzeug, einer Drohne, ein Schiff und ein Roboter.
18 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel für ein Fahrzeugsteuersystem zeigt, das ein Beispiel für ein Steuersystem für sich bewegende Körper ist, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
Ein Fahrzeugsteuersystem 12000 umfasst mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 18 gezeigten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Darüber hinaus sind in der Zeichnung als funktionale Komponenten der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Audio-/Bildausgabeeinheit 12052 und eine fahrzeugmontierte Netz-I/F (-Schnittstelle) 12053 gezeigt.
Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert einen Betrieb einer Einrichtungen bezüglich eines Antriebssystems eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als ein Antriebskraftgenerator zum Erzeugen einer Antriebskraft eines Fahrzeugs, wie etwa ein Verbrennungsmotor oder ein Antriebsmotor, ein Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft auf die Räder, ein Lenkmechanismus zum Justieren eines Lenkwinkels eines Fahrzeugs und eine Steuereinrichtung, wie etwa eine Bremseinrichtung, die eine Bremskraft eines Fahrzeug erzeugt.
Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert Operationen verschiedener Einrichtungen, mit denen eine Fahrzeugkarosserie ausgestattet ist, gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuereinrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines Smart-Schlüssel-Systems oder einer elektrischen Fensterhebereinrichtung oder verschiedener Leuchten, wie etwa eines Scheinwerfers, einer Rückleuchte, eines Bremslichts, eines Fahrtrichtungsanzeigers oder eines Nebellichts. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer tragbaren Vorrichtung übertragen werden, die einen Schlüssel ersetzt, oder Signale verschiedener Schalter in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt Eingaben dieser Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungseinrichtung, eine elektrische Fensterhebereinrichtung, eine Leuchte oder dergleichen des Fahrzeugs.
Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs, an dem das Fahrzeugsteuersystem 12000 montiert ist. Zum Beispiel ist ein Bildgebungsteil 12031 mit der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 verbunden. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 bewirkt, dass der Bildgebungsteil 12031 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs aufnimmt, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 kann auf Grundlage des empfangenen Bilds eine Objektdetektionsverarbeitung oder eine Entfernungsdetektionsverarbeitung für Personen, Autos, Hindernisse, Schilder oder Buchstaben auf einer Straße durchführen.
Der Bildgebungsteil 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal gemäß einer Menge an empfangenem Licht ausgibt. Der Bildgebungsteil 12031 kann außerdem das elektrische Signal als ein Bild ausgeben oder das elektrische Signal als Entfernungsmessinformationen ausgeben. Darüber hinaus kann das durch den Bildgebungsteil 12031 empfangene Licht sichtbares Licht oder nichtsichtbares Licht wie Infrarotlicht sein.
Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Informationen über den Innenbereich des Fahrzeugs. Beispielsweise ist ein Fahrerzustandsdetektionsteil 12041, der einen Zustand eines Fahrers detektiert, mit der Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 verbunden. Der Fahrerzustandsdetektionsteil 12041 umfasst zum Beispiel eine Kamera, die ein Bild des Fahrers aufnimmt, und die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 kann auf Grundlage von Detektionsinformationen, die von der Fahrerzustandsdetektionseinheit 12041 eingegeben werden, einen Ermüdungs- oder Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder bestimmen, ob der Fahrer döst oder nicht.
Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerzielwert der Antriebskrafterzeugungseinrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremseinrichtung auf Grundlage der Informationen über den Innenbereich oder den Außenbereich des Fahrzeugs berechnen, die durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erfasst werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Zweck des Realisierens von Funktionen eines FAS (Fahrerassistenzsystems) durchführen, einschließlich Vermeidung von Fahrzeugkollisionen, Aufprallabschwächung, Folgefahrt basierend auf dem Abstand zwischen Fahrzeugen, Fahrt mit Aufrechterhaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugkollisionswarnung, Spurverlassenswarnung und dergleichen.
Ferner kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Zweck des automatisierten Fahrens oder dergleichen durchführen, wobei eine automatisierte Fahrt ohne Abhängigkeit von Bedienungen des Fahrers durch Steuern des Antriebskraftgenerators, des Lenkmechanismus, der Bremseinrichtung oder dergleichen auf Grundlage von Informationen bezüglich der Umgebung des Fahrzeug, erfasst durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040, durchgeführt wird.
Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 basierend auf den durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erfassten Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Zweck des Verhinderns von Blendung durch Steuern des Scheinwerfers gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird, durchführen, um von Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten oder dergleichen.
Der Audio-/Bildausgabeteil 12052 überträgt ein Audio- und/oder Bildausgabesignal an eine Ausgabeeinrichtung, die in der Lage ist, einen Insassen in dem Fahrzeug visuell oder akustisch über Informationen zu benachrichtigen oder den Außenbereich des Fahrzeugs über Informationen zu benachrichtigen. Bei dem in 18 gezeigten Beispiel sind als eine solche Ausgabeeinrichtung ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeteil 12062 und ein Armaturenbrett 12063 gezeigt. Der Anzeigeteil 12062 kann zum Beispiel eine Bordanzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition des Bildgebungsteils 12031 zeigt.
In 19 umfasst ein Fahrzeug 12100 Bildgebungsteile 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als den Bildgebungsteil 12031.
Die Bildgebungsteile 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen wie einem Frontbereich, Seitenspiegeln, einem hinteren Stoßfänger, einer Hecktür und einem oberen Teil einer Windschutzscheibe in einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 12100 bereitgestellt. Der Bildgebungsteil 12101, der an dem Frontbereich bereitgestellt ist, und der Bildgebungsteil 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrzeuginnenraum bereitgestellt ist, erfassen hauptsächlich Bilder des vorderen Bereichs des Fahrzeugs 12100. Die Bildgebungsteile 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln bereitgestellt sind, erfassen hauptsächlich Bilder einer lateralen Seite des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsteil 12104, der an dem hinteren Stoßfänger oder der Hecktür bereitgestellt ist, erfasst hauptsächlich Bilder des hinteren Bereichs des Fahrzeugs 12100. Durch die Bildgebungsteile 12101 und 12105 erfasste Vorderansichtsbilder werden hauptsächlich zur Detektion von vorausfahrenden Fahrzeugen, Fußgängern, Hindernissen, Ampeln, Verkehrszeichen, Fahrspuren und dergleichen verwendet.
Außerdem zeigt 19 ein Beispiel für Bildgebungsbereiche der Bildgebungsteile 12101 bis 12104. Ein Bildgebungsbereich 12111 gibt einen Bildgebungsbereich des Bildgebungsteil 12101 an, der an dem Frontbereich bereitgestellt ist, Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 geben Bildgebungsbereiche der an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bildgebungsteile 12102 bzw. 12103 an und ein Bildgebungsbereich 12114 gibt einen Bildgebungsbereich des an dem hinteren Stoßfänger oder der Hecktür bereitgestellten Bildgebungsteils 12104 an. Beispielsweise kann ein Vogelperspektivenbild des von oben betrachteten Fahrzeugs 12100 durch Überlagern durch die Bildgebungsteile 12101 bis 12104 erfasster Bilddaten erhalten werden.
Mindestens einer der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erfassen von Entfernungsinformationen aufweisen. Beispielsweise kann mindestens einer der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus mehreren Bildgebungselementen besteht, oder kann ein Bildgebungselement mit Pixeln zur Phasendifferenzdetektion sein.
Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 insbesondere ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt auf einem Weg, auf dem das Fahrzeug 12100 fährt, bei dem es sich um ein dreidimensionales Objekt handelt, das sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 0 km/h oder höher) im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fortbewegt, als ein vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren, indem ein Abstand zu jedem der dreidimensionalen Objekte in den Bildgebungsbereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (eine relative Geschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf Grundlage von Abstandsinformationen, die von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 erhalten werden, erfasst werden. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 eine vor einem vorausfahrenden Fahrzeug im Voraus sicherzustellende Entfernung zwischen Fahrzeugen einstellen und kann eine automatisierte Bremssteuerung (einschließlich einer Folgestoppsteuerung), eine automatisierte Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Folgestartsteuerung) oder dergleichen durchführen. Somit ist es möglich, eine kooperative Steuerung beispielsweise zum Zweck des automatisierten Fahrens durchzuführen, bei dem das Fahrzeug automatisiert fährt, ohne dass der Fahrer Bedienvorgänge ausführen muss.
Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 dreidimensionale Daten bezüglich dreidimensionaler Objekte basierend auf von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen in zweirädrige Fahrzeuge, normale Fahrzeuge, große Fahrzeuge, Fußgänger und andere dreidimensionale Objekte wie Strommasten klassifizieren und extrahieren und die dreidimensionalen Daten zur Durchführung einer automatisierten Vermeidung von Hindernissen verwenden. Beispielsweise unterscheidet der Mikrocomputer 12051 Hindernisse in der Umgebung des Fahrzeugs 12100 in Hindernisse, die von dem Fahrer des Fahrzeugs 12100 gesehen werden können, und Hindernisse, die schwer zu sehen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das den Grad des Kollisionsrisikos mit jedem Hindernis angibt, und wenn das Kollisionsrisiko gleich oder höher als ein eingestellter Wert ist und eine Kollisionsmöglichkeit besteht, wird über den Audiolautsprecher 12061 oder den Anzeigeteil 12062 ein Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben, über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 eine erzwungene Verzögerung oder Ausweichlenkung durchgeführt, und somit kann eine Fahrunterstützung zur Kollisionsvermeidung durchgeführt werden.
Mindestens einer der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist. Eine solche Fußgängererkennung wird zum Beispiel durch eine Prozedur, bei der Merkmalspunkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 als Infrarotkameras extrahiert werden, und eine Prozedur, bei der eine Musterabgleichverarbeitung an einer Reihe von Merkmalspunkten durchgeführt wird, die einen Umriss eines Objekts angeben, um zu bestimmen, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, durchgeführt. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist und der Fußgänger erkannt wird, steuert der Audio-/Bildausgabeteil 12052 den Anzeigeteil 12062 derart, dass eine quadratische Konturlinie zur Hervorhebung überlagert und mit dem erkannten Fußgänger angezeigt wird. Darüber hinaus kann der Audio-/Bildausgabeteil 12052 den Anzeigeteil 12062 derart steuern, dass ein Symbol, das einen Fußgänger oder dergleichen angibt, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
Ein Beispiel für das Fahrzeugsteuersystem, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den oben beschriebenen Konfigurationen auf den Bildgebungsteil 12031 und dergleichen angewendet werden. Insbesondere kann die zuvor beschriebene Bildgebungseinrichtung 100 auf den Bildgebungsteil 12031 angewendet werden. Durch Anwenden der Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsteil 12031 kann ein klareres aufgenommenes Bild erhalten werden, und somit ist es möglich, die Ermüdung eines Fahrers zu reduzieren.
Die vorliegende Offenbarung kann auch wie folgt ausgelegt sein.

(1) Eine Bildgebungseinrichtung, die Folgendes umfasst:
- ein Halbleitersubstrat; und
- einen vertikalen Transistor, der auf dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist, wobei das Halbleitersubstrat mit einem Lochabschnitt versehen ist, der sich auf einer Seite einer ersten Hauptebene öffnet,
- der vertikale Transistor Folgendes aufweist:
  - eine erste Gate-Elektrode, die in dem Lochabschnitt bereitgestellt ist; und
  - einen ersten Gate-Isolierfilm, der zwischen einer Innenwand des Lochabschnitts und der ersten Gate-Elektrode bereitgestellt ist, und
  - ein Querschnitt der ersten Gate-Elektrode entlang einer Ebene parallel zu der ersten
  - Hauptebene eine Form aufweist, die in einer Richtung einer kristallografischen Orientierung <100> des Halbleitersubstrats länglich ist.
- (2) Die Bildgebungseinrichtung nach (1), wobei die Innenwand Folgendes aufweist:
  - eine erste Innenwand, deren kristallografische Ebene eine (100)-Ebene ist; und
  - eine zweite Innenwand, deren kristallografische Ebene eine (110)-Ebene ist,
  - der erste Gate-Isolierfilm Folgendes aufweist:
    - einen ersten Teil, der zwischen der ersten Innenwand und der ersten Gate-Elektrode positioniert ist; und
    - einen zweiten Teil, der zwischen der zweiten Innenwand und der ersten Gate-Elektrode positioniert ist, und
    - eine Filmdicke des zweiten Teils dicker als die des ersten Teils ist.
- (3) Die Bildgebungseinrichtung nach (2), wobei der zweite Teil an einem Ende in einer Längsachsenrichtung des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode positioniert ist.
- (4) Die Bildgebungseinrichtung nach (2) oder (3), wobei die Filmdicke des zweiten Teils 1,1-mal oder mehr und 2,0-mal oder weniger dicker als die Filmdicke des ersten Teils ist.
- (5) Die Bildgebungseinrichtung nach einem von (1) bis (4), wobei der vertikale Transistor ferner Folgendes aufweist:
  - einen zweiten Gate-Isolierfilm, der auf einer Seite der ersten Hauptebene des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und
  - eine zweite Gate-Elektrode, die auf dem zweiten Gate-Isolierfilm bereitgestellt ist und die in Kontakt mit der ersten Gate-Elektrode steht.
- (6) Die Bildgebungseinrichtung nach einem von (1) bis (5), die ferner Folgendes umfasst: einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist; und einen Halteabschnitt für elektrische Ladung, der auf einer Seite der ersten Hauptebene des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und der dazu ausgelegt ist, eine durch den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeugte elektrische Ladung zu halten, wobei ein Ende in der Längsachsenrichtung des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode auf einer Seite des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts positioniert ist und ein anderes Ende in der Längsachsenrichtung auf einer Seite des Halteabschnitts für elektrische Ladung positioniert ist, und der vertikale Transistor dazu ausgelegt ist, eine in dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeugte elektrische Ladung zu dem Halteabschnitt für elektrische Ladung zu übertragen.
- (7) Die Bildgebungseinrichtung nach (6), wobei in einer Draufsicht in einer Normalenrichtung der ersten Hauptebene des Halbleitersubstrats, ein mittlerer Teil des Halteabschnitts für elektrische Ladung, ein mittlerer Teil des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode und ein mittlerer Teil des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts in einer geraden Linie ausgerichtet oder annähernd ausgerichtet sind.
- (8) Die Bildgebungseinrichtung nach (5), wobei beide Enden in der Längsachsenrichtung des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode unter der zweiten Gate-Elektrode positioniert sind.
- (9) Die Bildgebungseinrichtung nach (5), wobei mindestens eines der beiden Enden in der Längsachsenrichtung des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode unter der zweiten Gate-Elektrode vorsteht.
- (10) Die Bildgebungseinrichtung nach einem von (1) bis (9), wobei der vertikale Transistor mehrere der ersten Gate-Elektroden aufweist, und die mehreren der ersten Gate-Elektroden in Intervallen in einer Kurzachsenrichtung des Querschnitts aufgereiht angeordnet sind.
- (11) Die Bildgebungseinrichtung nach einem von (1) bis (10), wobei die erste Hauptebene eine Ebene ist, deren kristallografische Ebene eine (100)-Ebene ist oder einer (100)-Ebene entspricht.
- (12) Eine elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst:
  - eine optische Komponente;
  - eine Bildgebungseinrichtung, in die durch die optische Komponente übertragenes Licht einfällt; und
  - eine Signalverarbeitungsschaltung, ausgelegt zum Verarbeiten eines von der Bildgebungseinrichtung ausgegebenen Signals,
  wobei die Bildgebungseinrichtung Folgendes umfasst:
  - ein Halbleitersubstrat; und
  - einen vertikalen Transistor, der auf dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist,
  - das Halbleitersubstrat mit einem Lochabschnitt versehen ist, der sich auf einer Seite einer ersten Hauptebene öffnet,
  - der vertikale Transistor Folgendes aufweist:
    - eine erste Gate-Elektrode, die in dem Lochabschnitt bereitgestellt ist; und
    - einen ersten Gate-Isolierfilm, der zwischen einer Innenwand des Lochabschnitts und der ersten Gate-Elektrode bereitgestellt ist, und
    - ein Querschnitt entlang einer Ebene parallel zu der ersten Hauptebene eine Form aufweist, die in einer Richtung einer kristallografischen Orientierung <100> des Halbleitersubstrats länglich ist.

Bezugszeichenliste

1: Gate-Isolationsfilm
11, 11': Erster Gate-Isolierfilm
12: Zweiter Gate-Isolierfilm
21, 21': Erster Teil
22, 22': Zweiter Teil
100: Bildgebungseinrichtung
101a, 111a: Oberfläche
102, 102A, 102B, 102C, 102D, 102E: Pixel
103: Pixelgebiet (Bildgebungsgebiet)
104: Vertikalansteuerungsschaltung
105: Spaltensignalverarbeitungsschaltung
106: Horizontalansteuerungsschaltung
107: Ausgabeschaltung
108: Steuerschaltung
109: Vertikalsignalleitung
110: Horizontalsignalleitung
111, 111': Halbleitersubstrat
112: Eingangs-/Ausgangsanschluss
120: Pixeltrennabschnitt
201: Festkörperbildgebungseinrichtung
210: Optische Linse
211: Verschlusseinrichtung
212: Ansteuerungsschaltung
213: Signalverarbeitungsschaltung
300: Elektronische Vorrichtung
10402: Bildgebungsteil
11000: Endoskopisches Operationssystem
11100: Endoskop
11101: Objektivtubus
11102: Kamerakopf
11110: Chirurgisches Instrument
11111: Pneumoperitoneum-Tubus
11112: Elektrochirurgiewerkzeug
11120: Stützarmeinrichtung
11131: Bediener (Arzt)
11131: Bediener
11132: Patient
11133: Patientenbett
11200: Wagen
11201: Kamerasteuereinheit (CCU)
11202: Anzeigeeinrichtung
11203: Lichtquelleneinrichtung
11204: Eingabeeinrichtung
11205: Behandlungswerkzeugsteuereinrichtung
11206: Pneumoperitoneum-Einrichtung
11207: Aufzeichnungsgerät
11208: Drucker
11400: Übertragungskabel
11401: Linseneinheit
11402: Bildgebungsteil
11403: Ansteuerungsteil
11404: Kommunikationsteil
11405: Kamerakopfsteuerteil
11411: Kommunikationsteil
11412: Bildverarbeitungsteil
11413: Steuerteil
12000: Fahrzeugsteuersystem
12001: Kommunikationsnetz
12010: Antriebssystemsteuereinheit
12020: Karosseriesteuereinheit
12030: Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit
12031: Bildgebungsteil
12040: Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit
12041: Fahrerzustandsdetektionsteil
12050: Integrierte Steuereinheit
12051: Mikrocomputer
12052: Audio-/Bildausgabeteil
12061: Audiolautsprecher
12062: Anzeigeteil
12063: Armaturenbrett
12100: Fahrzeug
12101: Bildgebungsteil
12102: Bildgebungsteil
12103: Bildgebungsteil
12104: Bildgebungsteil
12105: Bildgebungsteil
12111: Bildgebungsbereich
12112: Bildgebungsbereich
12113: Bildgebungsbereich
12114: Bildgebungsbereich
CCU 11201: Bildgebungsteil
CCU 11201: Kamerakopf
E1, E1': Source-Anschluss
E2, E2': Drain-Anschluss
FD: Floatende Diffusion
FDC, PDC, VGC: Mittelteil
GE: Gate-Elektrode
H1, H1': Lochabschnitt
I: Fahrbordnetz
IW1, IW1': Erste Innenwand
IW2, IW2': Zweite Innenwand
PD: Fotodiode
TG, TG': Zweite Gate-Elektrode
Tr: Übertragungstransistor
VG, VG': Erste Gate-Elektrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201114751 A [0003]

Claims

Bildgebungseinrichtung, die Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat; und einen vertikalen Transistor, der auf dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist, wobei das Halbleitersubstrat mit einem Lochabschnitt versehen ist, der sich auf einer Seite einer ersten Hauptebene öffnet, der vertikale Transistor Folgendes aufweist: eine erste Gate-Elektrode, die in dem Lochabschnitt bereitgestellt ist; und einen ersten Gate-Isolierfilm, der zwischen einer Innenwand des Lochabschnitts und der ersten Gate-Elektrode bereitgestellt ist, und ein Querschnitt der ersten Gate-Elektrode entlang einer Ebene parallel zu der ersten Hauptebene eine Form aufweist, die in einer Richtung einer kristallografischen Orientierung <100> des Halbleitersubstrats länglich ist.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Innenwand Folgendes aufweist: eine erste Innenwand, deren kristallografische Ebene eine (100)-Ebene ist; und eine zweite Innenwand, deren kristallografische Ebene eine (110)-Ebene ist, der erste Gate-Isolierfilm Folgendes aufweist: einen ersten Teil, der zwischen der ersten Innenwand und der ersten Gate-Elektrode positioniert ist; und einen zweiten Teil, der zwischen der zweiten Innenwand und der ersten Gate-Elektrode positioniert ist, und eine Filmdicke des zweiten Teils dicker als die des ersten Teils ist.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei der zweite Teil an einem Ende in einer Längsachsenrichtung des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode positioniert ist.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Filmdicke des zweiten Teils 1,1-mal oder mehr und 2,0-mal oder weniger dicker als die Filmdicke des ersten Teils ist.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der vertikale Transistor ferner Folgendes aufweist: einen zweiten Gate-Isolierfilm, der auf einer Seite der ersten Hauptebene des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und eine zweite Gate-Elektrode, die auf dem zweiten Gate-Isolierfilm bereitgestellt ist und die in Kontakt mit der ersten Gate-Elektrode steht.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist; und einen Halteabschnitt für elektrische Ladung, der auf einer Seite der ersten Hauptebene des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und der dazu ausgelegt ist, eine durch den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeugte elektrische Ladung zu halten, wobei ein Ende in der Längsachsenrichtung des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode auf einer Seite des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts positioniert ist und ein anderes Ende in der Längsachsenrichtung auf einer Seite des Halteabschnitts für elektrische Ladung positioniert ist, und der vertikale Transistor dazu ausgelegt ist, eine in dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeugte elektrische Ladung zu dem Halteabschnitt für elektrische Ladung zu übertragen.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei in einer Draufsicht in einer Normalenrichtung der ersten Hauptebene des Halbleitersubstrats, ein mittlerer Teil des Halteabschnitts für elektrische Ladung, ein mittlerer Teil des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode und ein mittlerer Teil des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts in einer geraden Linie ausgerichtet oder annähernd ausgerichtet sind.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei beide Enden in der Längsachsenrichtung des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode unter der zweiten Gate-Elektrode positioniert sind.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei mindestens eines der beiden Enden in der Längsachsenrichtung des Querschnitts der ersten Gate-Elektrode unter der zweiten Gate-Elektrode vorsteht.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der vertikale Transistor mehrere der ersten Gate-Elektroden aufweist, und die mehreren der ersten Gate-Elektroden in Intervallen in einer Kurzachsenrichtung des Querschnitts aufgereiht angeordnet sind.
Bildgebungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Hauptebene eine Ebene ist, deren kristallografische Ebene eine (100)-Ebene ist oder einer (100)-Ebene entspricht.
Elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine optische Komponente; eine Bildgebungseinrichtung, in die durch die optische Komponente übertragenes Licht einfällt; und eine Signalverarbeitungsschaltung, ausgelegt zum Verarbeiten eines von der Bildgebungseinrichtung ausgegebenen Signals, wobei die Bildgebungseinrichtung Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat; und einen vertikalen Transistor, der auf dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist, wobei das Halbleitersubstrat mit einem Lochabschnitt versehen ist, der sich auf einer Seite einer ersten Hauptebene öffnet, wobei der vertikale Transistor Folgendes aufweist: eine erste Gate-Elektrode, die in dem Lochabschnitt bereitgestellt ist; und einen ersten Gate-Isolierfilm, der zwischen einer Innenwand des Lochabschnitts und der ersten Gate-Elektrode bereitgestellt ist, und wobei ein Querschnitt entlang einer Ebene parallel zu der ersten Hauptebene eine Form aufweist, die in einer Richtung einer kristallografischen Orientierung <100> des Halbleitersubstrats länglich ist.