DE112022001031T5 - Fotoelektrisches umwandlungselement und elektronische vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst Folgendes: eine erste Halbleiterschicht, die mit einem Übertragungstransistor versehen ist; eine zweite Halbleiterschicht, die mit einem Pixeltransistor versehen ist; und eine Verdrahtungsschicht, die mit einer Gate-Verdrahtung versehen ist, die mit dem Gate des Übertragungstransistors gekoppelt ist. Der gesamte oder ein Teil des Pixeltransistors ist in der Draufsicht in einem Bereich zwischen einer ersten Gate-Verdrahtung, die mit dem Gate des Übertragungstransistors eines von zwei einander benachbarten Pixeln gekoppelt ist, und einer zweiten Gate-Verdrahtung, die mit dem Gate des Übertragungstransistors des anderen der zwei einander benachbarten Pixel gekoppelt ist, angeordnet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung.
  • Stand der Technik
  • Typischerweise wurde in einer Festkörperbildgebungsvorrichtung mit einer zweidimensionalen Struktur die Fläche eines Pixels durch Einführung eines Miniaturisierungsprozesses und Verbesserung der Montagedichte reduziert. In den letzten Jahren wurde eine Festkörperbildgebungsvorrichtung mit einer dreidimensionalen Struktur entwickelt, um die Festkörperbildgebungsvorrichtung weiter zu miniaturisieren und die Pixeldichte zu erhöhen. Bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung mit dreidimensionaler Struktur sind beispielsweise ein Halbleitersubstrat mit mehreren fotoelektrischen Wandlern und ein Halbleitersubstrat mit einem Verstärkungstransistor übereinander gestapelt. Der Verstärkungstransistor erzeugt ein Signal mit einer Spannung, die einem Ladungspegel entspricht, das an jedem der fotoelektrischen Wandler erhalten wird (siehe beispielsweise PTL 1).
  • Liste der Anführungen
  • Patentliteratur
  • PTL1: Internationale Veröffentlichung Nr. WO2019/131965
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Indes können im Fall einer bestehenden Festkörperbildgebungsvorrichtung mit zunehmender Pixeldichte Signale innerhalb von Pixeln miteinander interferieren, was möglicherweise zu einer Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik führt. Ein solches Problem ist nicht auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung beschränkt, sondern kann auch allgemein in einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung im Allgemeinen. Daher ist es wünschenswert, eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung bereitzustellen, die es ermöglichen, eine Beeinträchtigung einer Rauschcharakteristik zu unterdrücken.
  • Eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine erste Halbleiterschicht, eine auf der ersten Halbleiterschicht gestapelte zweite Halbleiterschicht und eine zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht bereitgestellte Verdrahtungsschicht. In der ersten Halbleiterschicht sind für jedes Pixel ein fotoelektrischer Wandler, ein Ladungsakkumulationsabschnitt und ein Übertragungstransistor bereitgestellt. Der Ladungsakkumulationsabschnitt akkumuliert eine an dem fotoelektrischen Wandler erzeugte Signalladung. Der Übertragungstransistor überträgt die Signalladung von dem fotoelektrischen Wandler zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt. In der zweiten Halbleiterschicht ist für jede Einheit eines oder mehrerer der Pixel ein Pixeltransistor bereitgestellt. Der Pixeltransistor liest die Signalladung aus dem Ladungsakkumulationsabschnitt aus. In der Verdrahtungsschicht sind ein Zwischenschicht-Isolierfilm und eine Gate-Verdrahtungsleitung bereitgestellt. Die Gate-Verdrahtungsleitung ist innerhalb des Zwischenschicht-Isolierfilms bereitgestellt und mit einem Gate des Übertragungstransistors für jedes der Pixel gekoppelt. Der Pixeltransistor ist in der Draufsicht in einem Bereich zwischen einer ersten Gate-Verdrahtungsleitung und einer zweiten Gate-Verdrahtungsleitung angeordnet. Die erste Gate-Verdrahtungsleitung ist mit dem Gate des in einem ersten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt. Die zweite Gate-Verdrahtungsleitung ist mit dem Gate des in einem zweiten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt. Das erste Pixel und das zweite Pixel sind zwei der Pixel und liegen nebeneinander.
  • Eine elektronische Einrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die oben beschriebene fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung.
  • In der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung und der elektronischen Einrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Pixeltransistor in der Draufsicht in dem Bereich zwischen der ersten Gate-Verdrahtungsleitung und der zweiten Gate-Verdrahtungsleitung angeordnet. Dies verringert verglichen mit einem Fall, in dem die erste Gate-Verdrahtungsleitung oder die zweite Gate-Verdrahtungsleitung direkt unter dem Pixeltransistor angeordnet ist, die Möglichkeit, dass ein an die erste Gate-Verdrahtungsleitung oder die zweite Gate-Verdrahtungsleitung angelegtes Signal beispielsweise den Pixeltransistor stört.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • [1] 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [2] 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schaltungskonfiguration eines Sensorpixels und einer Leseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [3] 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration einer Festkörperbildgebungsvorrichtung in 1 veranschaulicht.
    • [4] 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration der des Festkörperbildgebungsvorrichtung in 1 veranschaulicht.
    • [5] 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration bei Sec1 in 3 und 4 veranschaulicht.
    • [6] 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration bei Sec2 in 3 und 4 veranschaulicht.
    • [7A] 7A ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration während eines Herstellungsprozesses der Festkörperbildgebungsvorrichtung in 1 veranschaulicht.
    • [7B] 7B ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7A folgt, veranschaulicht.
    • [7C] 7C ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7B folgt, veranschaulicht.
    • [7D] 7D ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7C folgt, veranschaulicht.
    • [7E] 7E ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7D folgt, veranschaulicht.
    • [7F] 7F ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7E folgt, veranschaulicht.
    • [7G] 7G ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7F folgt, veranschaulicht.
    • [7H] 7H ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7G folgt, veranschaulicht.
    • [7I] 7I ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7H folgt, veranschaulicht.
    • [7J] 7J ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7I folgt, veranschaulicht.
    • [7K] 7K ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration eines Prozesses, der dem in 7J folgt, veranschaulicht.
    • [8] 8 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration der des Festkörperbildgebungsvorrichtung in 1 veranschaulicht.
    • [9] 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration bei Sec1 in 8 veranschaulicht.
    • [10] 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Querschnittskonfiguration bei Sec2 in 8 veranschaulicht.
    • [11] 11 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 5 veranschaulicht.
    • [12] 12 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 6 veranschaulicht.
    • [13] 13 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel einer Verdrahtungsleitung, die mit dem Sensorpixel in 1 gekoppelt ist, veranschaulicht.
    • [14] 14 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Verdrahtungsleitung, die mit dem Sensorpixel in 1 gekoppelt ist, veranschaulicht.
    • [15] 15 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 9 veranschaulicht.
    • [16] 16 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration in 10 veranschaulicht.
    • [17] 17 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel der Schaltungskonfiguration des Sensorpixels und der Leseschaltung in 1 veranschaulicht.
    • [18] 18 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration eines Verstärkungstransistors in 4 veranschaulicht.
    • [19] 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungssystems einschließlich der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen veranschaulicht.
    • [20] 20 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems veranschaulicht.
    • [21] 21 ist ein Hilfsdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels von Installationspositionen eines Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionsabschnitts und eines Bildgebungsabschnitts.
    • [22] 22 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt.
    • [23] 23 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamerasteuereinheit (CCU) darstellt.
  • Ausführungsweisen der Erfindung
  • Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass eine Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    1. 1. Ausführungsform (Festkörperbildgebungsvorrichtung) 1 bis 7
    2. 2. Modifikationsbeispiele (Festkörperbildgebungsvorrichtung) 8 bis 18
    3. 3. Anwendungsbeispiel (Bildgebungssystem) 19
    4. 4. Praktische Anwendungsbeispiele
  • Praktisches Anwendungsbeispiel 1 (Mobiler Körper) 20 und 21
    Praktisches Anwendungsbeispiel 2 (Chirurgisches Operationssystem) 22 und 23
  • <1. Ausführungsform>
  • [Konfiguration]
  • Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben. Bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 handelt es sich beispielsweise um einen rückwärtig belichteten Bildsensor einschließlich eines CMOS-Bildsensors (Complementary Metal Oxide Semiconductor) oder dergleichen. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 empfängt Licht von einem Zielobjekt und führt eine fotoelektrische Umwandlung an diesem durch, um ein Bildsignal zu erzeugen, wodurch ein Bild erfasst wird. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gibt ein Pixelsignal aus, das dem einfallenden Licht entspricht.
  • Der rückwärtig belichtete Bildsensor ist ein Bildsensor, in dem ein fotoelektrischer Wandler zwischen einer Lichtempfangsfläche, in die Licht von einem Zielobj ekt eintritt, und einer Verdrahtungsschicht, in der eine Verdrahtungsleitung für einen Transistor oder dergleichen, der jedes Pixel ansteuert, bereitgestellt ist, bereitgestellt ist. Der fotoelektrische Wandler ist eine Fotodiode oder dergleichen, die Licht von einem Zielobjekt empfängt und es in ein elektrisches Signal umwandelt. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Offenbarung ohne Beschränkung auf den CMOS-Bildsensor angewendet wird.
  • 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 umfasst drei Substrate (ein erstes Substrat 10, ein zweites Substrat 20 und ein drittes Substrat 30). Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 ist eine Bildgebungseinheit mit einer dreidimensionalen Struktur, die derart konfiguriert ist, dass die drei Substrate (das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30) miteinander verbunden sind. Das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 sind in dieser Reihenfolge gestapelt.
  • Das erste Substrat 10 umfasst einen Pixelgebiet 13, in dem mehrere Sensorpixel 12, die eine fotoelektrische Umwandlung durchführen, in einer Matrixform angeordnet sind. Das Pixelgebiet 13 ist in dem Halbleitersubstrat 11 bereitgestellt. Das zweite Substrat 20 umfasst mehrere Leseschaltungen 22, die j eweils ein Pixelsignal basierend auf einer von dem Sensorpixel 12 ausgegebenen Ladung (Signalladung) ausgeben. Es sei angemerkt, dass in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 ein Satz des Sensorpixels 12 und der Leseschaltung 22 mitunter als ein Bildgebungspixel bezeichnet wird. Die mehreren Leseschaltungen 22 sind in dem Halbleitersubstrat 21 bereitgestellt, und beispielsweise ist jede der Leseschaltungen 22 einer entsprechenden Einheit aus mehreren Sensorpixeln 12 zugeordnet, wie in 2 veranschaulicht. In diesem Fall teilen sich mehrere Bildgebungspixel eine Leseschaltung 22.
  • Das zweite Substrat 20 umfasst mehrere Pixelansteuerungsleitungen 23, die sich in Zeilenrichtung erstrecken, und mehrere vertikale Signalleitungen 24, die sich in Spaltenrichtung erstrecken. Das dritte Substrat 30 umfasst eine Logikschaltung 32, die das Pixelsignal verarbeitet. Die Logikschaltung 32 ist in einem Halbleitersubstrat 31 bereitgestellt. Die Logikschaltung 32 umfasst beispielsweise eine Vertikalansteuerungsschaltung 33, eine Spaltensignalverarbeitungsschaltung 34, eine Horizontalansteuerungsschaltung 35 und eine Systemsteuerschaltung 36. Die Logikschaltung 32 (insbesondere die Horizontalansteuerungsschaltung 35) gibt eine Ausgangsspannung Vout für jedes der Sensorpixel 12 nach außen aus.
  • Die Vertikalansteuerungsschaltung 33 wählt die mehreren Sensorpixel 12 beispielsweise zeilenweise nacheinander aus. Die Spaltensignalverarbeitungsschaltung 34 führt beispielsweise einen Prozess der korrelierten Doppelabtastung (CDS) an einem Pixelsignal durch, das von jedem der Sensorpixel 12 in einer durch die Vertikalansteuerungsschaltung 33 ausgewählten Zeile ausgegeben wird. Beispielsweise extrahiert die Spaltensignalverarbeitungsschaltung 34 durch Durchführen des CDS-Prozesses einen Signalpegel des Pixelsignals, um Pixeldaten zu speichern, die der Menge des empfangenen Lichts an jedem der Sensorpixel 12 entsprechen. Die Horizontalansteuerungsschaltung 35 gibt beispielsweise die in der Spaltensignalverarbeitungsschaltung 34 gespeicherten Pixeldaten nacheinander nach außen aus. Die Systemsteuerschaltung 36 steuert beispielsweise das Ansteuern jedes der Blöcke (der Vertikalansteuerungsschaltung 33, der Spaltensignalverarbeitungsschaltung 34 und der Horizontalansteuerungsschaltung 35) in der Logikschaltung 32.
  • 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Sensorpixels 12 und der Leseschaltung 22 veranschaulicht. Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, in dem sich vier Sensorpixel 12 eine Leseschaltung 22 teilen, wie in 2 veranschaulicht. Der Begriff „teilen“ bedeutet hier, dass die Ausgaben der vier Sensorpixel 12 der gemeinsamen Leseschaltung 22 zugeführt werden.
  • Jedes der Sensorpixel 12 umfasst einander entsprechende Komponenten. In 2 sind Identifikationsziffern (1, 2, 3 und 4) an das Ende der Bezugszeichen von Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 angehängt, um die Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 voneinander zu unterscheiden. Im Folgenden werden für den Fall, dass die Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 voneinander unterschieden werden müssen, die Identifikationsnummern an das Ende der Bezugszeichen der Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 angehängt. Gleichzeitig werden für den Fall, dass die Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 nicht voneinander unterschieden werden müssen, die Identifikationsnummern am Ende der Bezugszeichen der Komponenten der jeweiligen Sensorpixel 12 weggelassen.
  • Jedes der Sensorpixel 12 umfasst beispielsweise eine Fotodiode PD, einen Übertragungstransistor TR und eine Floating-Diffusion FD. Der Übertragungstransistor TR ist elektrisch mit der Fotodiode PD gekoppelt. Die Floating-Diffusion FD speichert vorübergehend die von der Fotodiode PD über den Übertragungstransistor TR übertragene Ladung. Die Fotodiode PD entspricht einem speziellen Beispiel für einen „fotoelektrischen Wandler“ der vorliegenden Offenbarung. Die Floating-Diffusion FD entspricht einem spezifischen Beispiel eines „Ladungsakkumulationsabschnitts“ der vorliegenden Offenbarung.
  • Die Fotodiode PD führt eine fotoelektrische Umwandlung durch, um Ladung entsprechend der empfangenen Lichtmenge zu erzeugen. Die Kathode der Fotodiode PD ist elektrisch mit der Source des Übertragungstransistors TR gekoppelt und die Anode der Fotodiode PD ist elektrisch mit einer elektrischen Referenzpotenzialleitung (z. B. Erde) gekoppelt. Der Drain des Übertragungstransistors TR ist elektrisch mit der Floating-Diffusion FD gekoppelt und das Gate des Übertragungstransistors TR ist über Kopplungsverdrahtungsleitungen 57 und 58, die später beschrieben werden, elektrisch mit der Pixelansteuerungsleitung 23 gekoppelt. Der Übertragungstransistor TR ist beispielsweise ein CMOS-Transistor (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • Die Floating-Diffusions FD der jeweiligen Sensorpixel 12, die sich eine Leseschaltung 22 teilen, sind elektrisch miteinander gekoppelt und sind elektrisch mit dem Eingangsende der gemeinsamen Leseschaltung 22 gekoppelt. Die Leseschaltung 22 umfasst beispielsweise einen Rücksetztransistor RST, einen Umwandlungstransistor FDG, einen Auswahltransistor SEL und einen Verstärkungstransistor AMP. Es sei angemerkt, dass der Auswahltransistor SEL, der Umwandlungstransistor FDG oder beide bei Bedarf weggelassen werden können.
  • Die Source des Umwandlungstransistors FDG (das Eingangsende der Leseschaltung 22) ist über Kopplungsverdrahtungsleitungen 54 und 65 elektrisch mit der Floating-Diffusion FD gekoppelt. Der Drain des Umwandlungstransistors FDG ist elektrisch mit der Source des Rücksetztransistors RST gekoppelt. Der Drain des Rücksetztransistors RST ist elektrisch mit einer Stromversorgungsleitung VDD und dem Drain des Verstärkungstransistors AMP gekoppelt. Die Source des Verstärkungstransistors AMP ist elektrisch mit dem Drain des Auswahltransistors SEL gekoppelt. Das Gate des Verstärkungstransistors AMP ist über eine Kopplungsverdrahtungsleitung 55 und die Kopplungsverdrahtungsleitung 65 elektrisch mit der Source des Umwandlungstransistors FDG gekoppelt. Die Source des Auswahltransistors SEL (ein Ausgangsende der Leseschaltung 22) ist elektrisch mit der vertikalen Signalleitung 24 gekoppelt. Die jeweiligen Gates des Umwandlungstransistors FDG, des Rücksetztransistors RST und des Auswahltransistors SEL sind elektrisch mit der Pixelansteuerungsleitung 23 gekoppelt (siehe 1).
  • Wenn der Übertragungstransistor TR eingeschaltet ist, überträgt der Übertragungstransistor TR die Ladung der Fotodiode PD zu der Floating-Diffusion FD. Der Übertragungstransistor TR ist beispielsweise vom planaren Typ mit einem Gate (Transfer-Gate TRG), das auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt ist, wie in 3 veranschaulicht, die später beschrieben wird. Es sei angemerkt, dass der Übertragungstransistor TR vom vertikalen Typ sein kann mit einem Gate (vertikalen Gate), das sich von der Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 bis zu einer vorbestimmten Tiefe erstreckt.
  • Der Umwandlungstransistor FDG wird verwendet, wenn die Umwandlungseffizienz umgeschaltet wird. Normalerweise ist das Pixelsignal gering, wenn ein Bild an einem dunklen Ort aufgenommen wird. Auf Grundlage von Q = CV nimmt mit Zunahme der Kapazität der Floating-Diffusion FD (FD-Kapazität C) zum Zeitpunkt der Durchführung der Ladungs-Spannungs-Umwandlung V zum Zeitpunkt der Umwandlung in Spannung am Verstärkungstransistor AMP ab. An einem hellen Ort hingegen nimmt das Pixelsignal zu. Wenn also die FD-Kapazität C nicht groß ist, ist die Floating-Diffusion FD nicht in der Lage, die Ladung der Fotodiode PD vollständig aufzunehmen. Darüber hinaus muss die FD-Kapazität C groß sein, damit V zum Zeitpunkt der Durchführung der Umwandlung in eine Spannung am Verstärkungstransistor AMP nicht übermäßig groß wird (mit anderen Worten, klein wird). Auf Grundlage des Obigen nimmt beim Einschalten des Umwandlungstransistors FDG die Gate-Kapazität um den Betrag des Umwandlungstransistors FDG zu, was zu einer Erhöhung der FD-Kapazität C insgesamt führt. Wird dagegen der Umwandlungstransistor FDG ausgeschaltet, so verringert sich die FD-Kapazität C insgesamt. Auf diese Weise ermöglicht das Ein- und Ausschalten des Umwandlungstransistors FDG, die FD-Kapazität C zu variieren, um die Umwandlungseffizienz umzuschalten.
  • Der Rücksetztransistor RST setzt ein elektrisches Potenzial der Floating-Diffusion FD auf ein vorbestimmtes elektrisches Potenzial zurück. Wenn der Rücksetztransistor RST eingeschaltet wird, wird das elektrische Potenzial der Floating-Diffusion FD auf das elektrische Potenzial der Stromversorgungsleitung VDD zurückgesetzt. Der Auswahltransistor SEL steuert den Zeitpunkt, zu dem das Pixelsignal von der Leseschaltung 22 ausgegeben wird. Der Verstärkungstransistor AMP erzeugt als ein Pixelsignal ein Signal einer Spannung, die einem Pegel der an der Floating-Diffusion FD gespeicherten Ladung entspricht. Der Verstärkungstransistor AMP bildet einen Verstärker vom Source-Folger-Typ und gibt ein Pixelsignal mit einer Spannung aus, die dem Pegel der an der Fotodiode PD erzeugten Ladung entspricht. Bei Einschalten des Auswahltransistors SEL verstärkt der Verstärkungstransistor AMP das elektrische Potenzial der Floating-Diffusion FD und gibt eine dem verstärkten elektrischen Potenzial entsprechende Spannung über die vertikale Signalleitung 24 an die Spaltensignalverarbeitungsschaltung 34 aus. Der Umwandlungstransistor FDG, der Rücksetztransistor RST, der Verstärkungstransistor AMP und der Auswahltransistor SEL sind beispielsweise CMOS-Transistoren. Der Umwandlungstransistor FDG, der Rücksetztransistor RST, der Verstärkungstransistor AMP und der Auswahltransistor SEL sind beispielsweise jeweils vom planaren Typ mit einem Gate, das auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 bereitgestellt ist.
  • Es sei angemerkt, dass der Auswahltransistor SEL zwischen der Stromversorgungsleitung VDD und dem Verstärkungstransistor AMP bereitgestellt sein kann. In diesem Fall ist der Drain des Rücksetztransistors RST elektrisch mit der Stromversorgungsleitung VDD und dem Drain des Auswahltransistors SEL gekoppelt. Die Source des Auswahltransistors SEL ist elektrisch mit dem Drain des Verstärkungstransistors AMP gekoppelt. Das Gate des Auswahltransistors SEL ist elektrisch mit der Pixelansteuerungsleitung 23 gekoppelt (siehe 1). Die Source des Verstärkungstransistors AMP (das Ausgangsende der Leseschaltung 22) ist elektrisch mit der vertikalen Signalleitung 24 gekoppelt. Das Gate des Verstärkungstransistors AMP ist elektrisch mit der Source des Rücksetztransistors RST gekoppelt.
  • 3 und 4 sind jeweils Diagramme, die ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in vertikaler Richtung der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 veranschaulichen. 3 und 4 veranschaulichen jeweils ein Beispiel der Querschnittskonfiguration an einem Abschnitt der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1, der dem Sensorpixel 12 gegenüberliegt. 3 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration an einem Abschnitt, der einer Linie A-A in 5 entspricht, die später beschrieben wird. 4 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration an einem Abschnitt, der einer Linie A-A in 6 entspricht, die später beschrieben wird. 5 und 6 sind jeweils Diagramme, die ein Beispiel der Querschnittskonfiguration in horizontaler Richtung der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 veranschaulichen. 5 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration bei Sec1 in 3 und 4. Es sei angemerkt, dass in 5 eine Isolierschicht 46 nicht veranschaulicht ist und die Oberflächenkonfiguration des Halbleitersubstrats 11 überlappend veranschaulicht ist. 6 veranschaulicht ein Beispiel der Querschnittskonfiguration bei Sec2 in 3 und 4. Es sei angemerkt, dass in 6 eine Isolierschicht 52 nicht dargestellt ist und die Oberflächenkonfiguration des Halbleitersubstrats 21, der Kopplungsverdrahtungsleitungen 57 und 58, der Gate-Elektrode TRG und eines Vorrichtungsisolationsabschnitts 43 in 5 überlappend veranschaulicht sind.
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 ist derart konfiguriert, dass das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Darüber hinaus umfasst die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 ein Farbfilter 70 und eine Lichtempfangslinse 80 auf einer Rückflächenseite (Seite der Lichteintrittsoberfläche) des ersten Substrats 10. Das Farbfilter 70 und die Lichtempfangslinse 80 sind beispielsweise jeweils für jedes der Sensorpixel 12 bereitgestellt. Anders ausgedrückt handelt es sich bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 um eine von rückwärtig belichtete Bildgebungseinheit.
  • Das erste Substrat 10 ist derart konfiguriert, dass die Isolierschicht 46 auf dem Halbleitersubstrat 11 gestapelt ist. Die Isolierschicht 46 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „Isolierschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die Isolierschicht 46 umfasst beispielsweise ein anorganisches Isoliermaterial wie SiO2 oder SiN. Das erste Substrat 10 umfasst die Isolierschicht 46 als Teil einer Verdrahtungsschicht 51, die später beschrieben wird. Die Isolierschicht 46 ist in einem Raum zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und dem Halbleitersubstrat 21 bereitgestellt. Anders ausgedrückt ist das Halbleitersubstrat 21 auf dem Halbleitersubstrat 11 gestapelt, wobei die Isolierschicht 46 dazwischen angeordnet ist. Das Halbleitersubstrat 11 umfasst ein Siliziumsubstrat. Beispielsweise umfasst das Halbleitersubstrat 11 eine p-Wannen-Schicht 42 an einem Teil der Oberfläche und in deren Nähe und umfasst eine PD 41 eines elektrisch leitenden Typs, der sich von dem der p-Wannen-Schicht 42 unterscheidet, in einem anderen Gebiet (tieferes Gebiet als die p-Wannen-Schicht 42). Die p-Wannen-Schicht 42 umfasst ein p-Halbleitergebiet. Die PD 41 umfasst ein Halbleitergebiet eines elektrisch leitenden Typs (insbesondere eines n-Typs), der sich von dem der p-Wannen-Schicht 42 unterscheidet. Das Halbleitersubstrat 11 umfasst in der p-Wannen-Schicht42 die Floating-Diffusion FD als Halbleitergebiet eines elektrisch leitenden Typs (insbesondere eines n-Typs), der sich von dem der p-Wannen-Schicht 42 unterscheidet.
  • Das erste Substrat 10 (Halbleitersubstrat 11) umfasst die Fotodiode PD, den Übertragungstransistor TR und die Floating-Diffusion FD für jedes der Sensorpixel 12. Das erste Substrat 10 ist derart konfiguriert, dass der Übertragungstransistor TR und die Floating-Diffusion FD an einem Teil auf der Vorderflächenseite (einer Seite, die der Seite der Lichteintrittsoberfläche oder der Seite des zweiten Substrats 20 gegenüberliegt) des Halbleitersubstrat 11 bereitgestellt sind. Das erste Substrat 10 (Halbleitersubstrat 11) umfasst den Vorrichtungsisolationsabschnitt 43, der die einzelnen Sensorpixel 12 isoliert. Der Vorrichtungsisolationsabschnitt 43 ist so bereitgestellt, dass er sich in einer Richtung (Richtung senkrecht zur Oberfläche des Halbleitersubstrats 11) der Normalen zum Halbleitersubstrat 11 erstreckt. Der Vorrichtungsisolationsabschnitt 43 ist zwischen zwei zueinander benachbarten Sensorpixeln 12 bereitgestellt. Der Vorrichtungsisolationsabschnitt 43 isoliert die zueinander benachbarten Sensorpixel 12 elektrisch. Der Vorrichtungsisolationsabschnitt 43 besteht beispielsweise aus Siliziumoxid. Beispielsweise durchdringt der Vorrichtungsisolationsabschnitt 43 das Halbleitersubstrat 11.
  • Das erste Substrat 10 umfasst ferner beispielsweise eine p-Wannen-Schicht 44, die sich auf einer Seitenfläche des Vorrichtungsisolationsabschnitts 43 befindet und mit einer Oberfläche auf einer Seite der Fotodiode PD in Kontakt steht. Die p-Wannen-Schicht 44 umfasst ein Halbleitergebiet eines elektrischen Leitfähigkeitstyps (insbesondere p-Typ), der sich von dem der Fotodiode PD unterscheidet. Das erste Substrat 10 umfasst ferner beispielsweise einen Festladungsfilm 45 in Kontakt mit der Rückseite des Halbleitersubstrats 11. Der Festladungsfilm 45 ist negativ geladen, um das Auftreten eines Dunkelstroms aufgrund eines Grenzflächenzustands auf der Seite der Lichtempfangsoberfläche des Halbleitersubstrats 11 zu unterdrücken. Der Festladungsfilm 45 umfasst beispielsweise einen Isolierfilm mit einer negativen festen Ladung. Das Material einer solchen Isolierschicht ist beispielsweise Hafniumoxid, Zirconiumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Tantaloxid. Durch ein durch den Festladungsfilm 45 induziertes elektrisches Feld wird an einer Grenzfläche des Halbleitersubstrats 11 auf der Seite der Lichtempfangsoberfläche eine Lochakkumulationsschicht gebildet. Diese Lochakkumulationsschicht unterdrückt eine Erzeugung von Elektronen von der Grenzfläche. Das Farbfilter 70 ist auf der Rückflächenseite des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt. Das Farbfilter 70 ist beispielsweise so bereitgestellt, dass es mit dem Festladungsfilm 45 in Kontakt steht, und ist an einer Position bereitgestellt, die dem Sensorpixel 12 gegenüberliegt, wobei der Festladungsfilm 45 dazwischen angeordnet ist. Die Lichtempfangslinse 80 ist beispielsweise so bereitgestellt, dass sie mit dem Farbfilter 70 in Kontakt steht, und ist an einer Position bereitgestellt die dem Sensorpixel 12 gegenüberliegt, wobei das Farbfilter 70 und der Festladungsfilm 45 dazwischen angeordnet sind.
  • Das zweite Substrat 20 ist derart konfiguriert, dass die Isolierschicht 52 auf dem Halbleitersubstrat 21 gestapelt ist. Die Isolierschicht 52 umfasst beispielsweise ein anorganisches Isoliermaterial wie SiO2 oder SiN. Das zweite Substrat 20 umfasst die Isolierschicht 52 als Teil der Verdrahtungsschicht 51. Die Isolierschicht 52 ist in einem Raum zwischen dem Halbleitersubstrat 21 und dem Halbleitersubstrat 31 bereitgestellt. Das Halbleitersubstrat 21 umfasst ein Siliziumsubstrat. Das zweite Substrat 20 (Halbleitersubstrat 21) umfasst beispielsweise eine Leseschaltung 22 für jede Einheit von vier Sensorpixeln 12. Das zweite Substrat 20 ist derart konfiguriert, dass die Leseschaltung 22 an einem Teil des Halbleitersubstrats 21 auf der Vorderflächenseite (Seite des dritten Substrats 30) bereitgestellt ist. Das zweite Substrat 20 ist mit dem ersten Substrat 10 verbunden, wobei die Rückfläche des Halbleitersubstrats 21 zur Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 11 gerichtet ist. Das Halbleitersubstrat 21 weist mehrere Öffnungen auf, die durch das Halbleitersubstrat 21 verlaufen. Die Isolierschicht 52 ist in jede der in dem Halbleitersubstrat 21 bereitgestellten Öffnungen eingebettet, und durch jede der Öffnungen verläuft beispielsweise eine später beschriebene Kopplungsverdrahtungsleitung 54 oder 58 oder dergleichen.
  • Der gestapelte Körper, der das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 umfasst, umfasst die Verdrahtungsschicht 51. Die Verdrahtungsschicht 51 umfasst einen Kopplungsabschnitt 53 und die Kopplungsverdrahtungsleitungen 54 und 55 für jede Einheit mehrerer Sensorpixel 12, die sich die Leseschaltung 22 teilen. Der Kopplungsabschnitt 3 und die Kopplungsverdrahtungsleitungen 54 und 55 umfassen jeweils beispielsweise ein elektrisch leitendes Material wie Polysilizium, Wolfram oder Kupfer. Ein Teil des Kopplungsabschnitts 53 und ein Teil der Kopplungsverdrahtungsleitung 54 sind innerhalb der Isolierschicht 46 der Verdrahtungsschicht 51 bereitgestellt. Ein Teil der Kopplungsverdrahtungsleitung 54 und der Kopplungsverdrahtungsleitung 55 sind innerhalb der Isolierschicht 52 der Verdrahtungsschicht 51 bereitgestellt.
  • Der Kopplungsabschnitt 53 ist elektrisch mit der Floating-Diffusion FD jedes der mehreren Sensorpixel 12, die sich die Leseschaltung 22 teilen, gekoppelt. Die vier Floating-Diffusions FD der jeweiligen vier Sensorpixel 12, die sich die Leseschaltung 22 teilen, sind nahe beieinander angeordnet, wobei der Vorrichtungsisolationsabschnitt 43 dazwischen angeordnet ist. Somit sind die vier Floating-Diffusions FD durch einen Kopplungsabschnitt 53 elektrisch miteinander gekoppelt.
  • Die Kopplungsverdrahtungsleitung 54 ist so bereitgestellt, dass sie durch die Öffnung des Halbleitersubstrats 21 verläuft und erstreckt sich in der Richtung der Normalen zum Halbleitersubstrat 21. Ein Ende der Kopplungsverdrahtungsleitung 54 ist mit dem Kopplungsabschnitt 53 gekoppelt. Das andere Ende der Kopplungsverdrahtungsleitung 54 ist mit der Kopplungsverdrahtungsleitung 65 innerhalb einer Verdrahtungsschicht 61 verbunden, die später beschrieben wird. Das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 sind durch den Kopplungsabschnitt 53 und die Kopplungsverdrahtungsleitungen 54 und 55 elektrisch miteinander gekoppelt. Die Kopplungsverdrahtungsleitung 65 ist mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP und der Source des Umwandlungstransistors FDG gekoppelt. Die Kopplungsverdrahtungsleitung 55 ist so ausgebildet, dass sie die Isolierschicht 52 durchdringt und sich in der Richtung der Normalen zur Isolierschicht 52 erstreckt. Ein Ende der Kopplungsverdrahtungsleitung 55 ist mit dem Gate des Verstärkungstransistors AMP gekoppelt. Ein anderes Ende der Kopplungsverdrahtungsleitung 55 ist mit der Kopplungsverdrahtungsleitung 65 gekoppelt.
  • Die Verdrahtungsschicht 51 umfasst ferner für jedes der Sensorpixel 12 die Kopplungsverdrahtungsleitung 57, die mit dem Gate (Transfer-Gate TRG) des Übertragungstransistors TR gekoppelt ist, und die Kopplungsverdrahtungsleitung 58, die mit der Kopplungsverdrahtungsleitung gekoppelt ist 57. Die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „Gate-Verdrahtungsleitung“ der vorliegenden Offenbarung. Die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 erstreckt sich in einer vorbestimmten Richtung (erste Richtung V), wie beispielsweise in 5 und 6 veranschaulicht. Die Kopplungsverdrahtungsleitungen 57 umfassen jeweils beispielsweise ein elektrisch leitendes Material wie Polysilizium, Wolfram oder Kupfer. Die Kopplungsverdrahtungsleitung 58 ist so ausgebildet, dass sie durch die Öffnung des Halbleitersubstrats 21 verläuft und erstreckt sich in der Richtung der Normalen zum Halbleitersubstrat 21. Ein Ende der Kopplungsverdrahtungsleitung 58 ist mit der Kopplungsverdrahtungsleitung 57 gekoppelt. Ein anderes Ende der Kopplungsverdrahtungsleitung 58 ist über eine Verdrahtungsleitung innerhalb der Isolierschicht 52 elektrisch mit der Pixelansteuerungsleitung 23 verbunden. Die Kopplungsverdrahtungsleitungen 58 umfassen jeweils beispielsweise ein elektrisch leitendes Material wie Polysilizium, Wolfram oder Kupfer.
  • Die Kopplungsverdrahtungsleitung 58 ist beispielsweise in einem Bereich (direkt über dem Vorrichtungsisolationsabschnitt 43) bereitgestellt, der dem Vorrichtungsisolationsabschnitt 43 gegenüberliegt. Die Kopplungsverdrahtungsleitung 58 ist beispielsweise an einem Teil des Vorrichtungsisolationsabschnitts 43 bereitgestellt, der den äußeren Rand der mehreren Sensorpixel 12 bildet, die sich die Leseschaltung 22 teilen. Man betrachte beispielsweise vier Sensorpixel 12 (vier Sensorpixel 12, die in einem ersten Bildgebungspixel enthalten sind), die sich eine Leseschaltung 22 teilen, und außerdem vier Sensorpixel 12, die in einem zweiten Bildgebungspixel enthalten sind, das neben dem ersten Bildgebungspixel in einer zweiten Richtung H angeordnet ist. Die zweite Richtung H ist eine Richtung senkrecht zur ersten Richtung V In diesem Fall ist in einem Bereich (im Folgenden als „Bereich (3“ bezeichnet (siehe 6)) des Vorrichtungsisolationsabschnitts 43, der einem Teil gegenüberliegt, in dem das erste Bildgebungspixel und das zweite Bildgebungspixel voneinander getrennt sind, die Kopplungsverdrahtungsleitung 58 jedes der vier Sensorpixel 12, die in Kontakt mit dem Bereich (3 stehen, bereitgestellt. Anders ausgedrückt sind im Bereich A vier Kopplungsverdrahtungsleitungen 58 nebeneinander in der zweiten Richtung H senkrecht zur ersten Richtung V angeordnet.
  • Zudem betrachte man beispielsweise den in 6 veranschaulichten Bereich α1. Der Bereich α1 ist ein Bereich zwischen einer Kopplungsverdrahtungsleitung 57 (erste Gate-Verdrahtungsleitung) eines Sensorpixels 12 von zwei bestimmten Sensorpixeln 12 und einer Kopplungsverdrahtungsleitung 57 (zweite Gate-Verdrahtungsleitung) eines anderen Sensorpixels 12 davon. Bei den beiden bestimmten Sensorpixeln 12 handelt es sich um zwei in der zweiten Richtung H nebeneinander angeordnete Sensorpixel 12 unter vier Sensorpixeln 12, die sich eine Leseschaltung 22 teilen. In diesem Fall ist der Verstärkungstransistor AMP in der Draufsicht im Bereich α1 angeordnet.
  • Ferner betrachte man beispielsweise einen in 6 veranschaulichten Bereich α2. Der Bereich α2 ist ein Bereich zwischen einer Kopplungsverdrahtungsleitung 57 (erste Gate-Verdrahtungsleitung) eines Sensorpixels 12 unter zwei Sensorpixeln 12, die nebeneinander in der zweiten Richtung H angeordnet sind, und einer Kopplungsverdrahtungsleitung 57 (zweite Gate-Verdrahtungsleitung) eines anderen Sensorpixels 12 davon. In diesem Fall ist der Auswahltransistor SEL in der Draufsicht im Bereich α2 angeordnet.
  • Zudem betrachte man beispielsweise einen in 6 veranschaulichten Bereich α3. Der Bereich α3 ist ein Bereich zwischen einer Kopplungsverdrahtungsleitung 57 (erste Gate-Verdrahtungsleitung) eines Sensorpixels 12 unter zwei Sensorpixeln 12, die nebeneinander in der zweiten Richtung H angeordnet sind, und einer Kopplungsverdrahtungsleitung 57 (zweite Gate-Verdrahtungsleitung) eines anderen Sensorpixels 12 davon. In diesem Fall sind der Rücksetztransistor RST und der Umwandlungstransistor FDG in der Draufsicht im Bereich α3 angeordnet.
  • Das zweite Substrat 20 umfasst ferner die Verdrahtungsschicht 61, die in Kontakt mit der Verdrahtungsschicht 51 (Isolierschicht 52) steht. Die Verdrahtungsschicht 61 steht außerdem in Kontakt mit der Oberfläche des dritten Substrats 30 auf der Seite des zweiten Substrats 20. Die Verdrahtungsschicht 61 umfasst beispielsweise eine Isolierschicht 64 und verschiedene Verdrahtungsleitungen (z. B. die mehreren Pixelansteuerungsleitungen 23, die mehreren vertikalen Signalleitungen 24 und die mehreren Kopplungsverdrahtungsleitungen 65), die innerhalb der Isolierschicht 64 bereitgestellt sind. Die Pixelansteuerungsleitungen 23, die vertikalen Signalleitungen 24 und die Kopplungsverdrahtungsleitungen 65 umfassen jeweils beispielsweise ein elektrisch leitendes Material wie Polysilizium, Wolfram oder Kupfer.
  • Die Verdrahtungsschicht 61 umfasst ferner beispielsweise mehrere Pad-Elektroden 66 innerhalb der Isolierschicht 64. Jede der Pad-Elektroden 66 umfasst beispielsweise Metall wie Cu (Kupfer) oder Al (Aluminium). Jede der Pad-Elektroden 66 liegt an einer Oberfläche der Verdrahtungsschicht 61 frei. Jede der Pad-Elektroden 66 wird verwendet, um das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 elektrisch zu koppeln und um das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 miteinander zu verbinden. Jede der mehreren Pad-Elektroden 66 ist beispielsweise für jede der Pixelansteuerungsleitungen 23 und die vertikalen Signalleitungen 24 bereitgestellt.
  • Das dritte Substrat 30 ist beispielsweise derart konfiguriert, dass die Verdrahtungsschicht 63 auf dem Halbleitersubstrat 31 gestapelt ist. Es sei angemerkt, dass die Oberfläche der Vorderflächenseite des dritten Substrats 30 und die Oberfläche der Vorderflächenseite des zweiten Substrats 20 miteinander verbunden sind. Daher ist in der Beschreibung der Konfiguration innerhalb des dritten Substrats 30 die Erläuterung bezüglich der Aufwärts- und Abwärtsrichtung umgekehrt zu den Aufwärts- und Abwärtsrichtungen in den Zeichnungen. Das Halbleitersubstrat 31 umfasst ein Siliziumsubstrat. Das dritte Substrat 30 ist derart konfiguriert, dass die Logikschaltung 32 an einem Teil des Halbleitersubstrats 31 auf der Seite der Vorderflächenseite bereitgestellt ist. Das dritte Substrat 30 umfasst ferner beispielsweise die Verdrahtungsschicht 62 auf der Verdrahtungsschicht 63. Die Verdrahtungsschicht 62 umfasst beispielsweise eine Isolierschicht 68 und mehrere Pad-Elektroden 67, die innerhalb der Isolierschicht 68 bereitgestellt sind. Die mehreren Pad-Elektroden 67 sind elektrisch mit der Logikschaltung 32 gekoppelt. Die Pad-Elektroden 67 umfassen jeweils beispielsweise Metall wie Cu (Kupfer) oder Al (Aluminium). Jede der Pad-Elektroden 67 liegt an der Oberfläche der Verdrahtungsschicht 62 frei. Jede der Pad-Elektroden 67 wird verwendet, um das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 elektrisch zu koppeln und um das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 miteinander zu verbinden. Darüber hinaus beträgt die Anzahl der Pad-Elektroden 67 nicht unbedingt zwei oder mehr, und sogar eine Pad-Elektrode 67 kann elektrisch mit der Logikschaltung 32 gekoppelt sein. Das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 sind durch die Verbindung der Pad-Elektroden 66 und 67 miteinander elektrisch gekoppelt. Das Gate (Transfer-Gate TG) des Übertragungstransistors TR ist über die Kopplungsverdrahtungsleitung 58 und die Pad-Elektroden 66 und 67 elektrisch mit der Logikschaltung 32 gekoppelt. Das dritte Substrat 30 ist mit dem zweiten Substrat 20 verbunden, wobei die Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 31 zur Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 21 gerichtet ist.
  • Wie in 3 und 4 veranschaulicht, sind das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 durch die Kopplungsverdrahtungsleitungen 54 und 58 elektrisch miteinander gekoppelt. Darüber hinaus sind, wie in den 3 und 4 veranschaulicht, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 30 durch die Verbindung der Pad-Elektroden 66 und 67 miteinander elektrisch miteinander gekoppelt. Hier ist die Leseschaltung 22 in dem zweiten Substrat 20 und die Logikschaltung 32 in dem dritten Substrat 30 gebildet. Dadurch ist es möglich, die Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Anordnung, der Anzahl von Kontakten zum Koppeln oder dergleichen bei der Bereitstellung der Struktur zum elektrischen Koppeln des zweiten Substrats 20 und des dritten Substrats 30 miteinander im Vergleich zu einer Struktur zum elektrischen Koppeln des ersten Substrats 10 und des zweiten Substrats 20 miteinander zu erhöhen. Somit ist es möglich, die Verbindung der Pad-Elektroden 66 und 67 miteinander als Struktur zum elektrischen Koppeln des zweiten Substrats 20 und des dritten Substrats 30 miteinander zu verwenden.
  • [Herstellungsverfahren]
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 beschrieben.
  • Zunächst werden die p-Wannen-Schicht 42, der Vorrichtungsisolationsabschnitt 43 und die p-Wannen-Schicht 44 in dem Halbleitersubstrat 11 gebildet. Danach werden die Fotodiode PD, der Übertragungstransistor TR (Transfer-Gate TRG) und die Floating-Diffusion FD in dem Halbleitersubstrat 11 gebildet (7A). Dadurch wird das Sensorpixel 12 in dem Halbleitersubstrat 11 gebildet. Danach wird eine Isolierschicht 46a auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet (7B). Zu diesem Zeitpunkt wird in der Isolierschicht 46a direkt über der Isolierschicht 46a eine Öffnung H1 gebildet, durch die die Oberfläche der Isolierschicht 46a freiliegt.
  • Anschließend wird die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 in Bezug auf die Oberfläche der Isolierschicht 46a mit der Öffnung H1 gebildet (7C). Anschließend wird eine Isolierschicht 46b gebildet, sodass die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 darin eingebettet ist ( 7D). Dadurch wird die Isolierschicht 46 auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet. Anschließend wird das Halbleitersubstrat 21, in dem die Leseschaltung 22 ausgebildet ist, auf der Oberfläche der Isolierschicht 46 platziert (7E). Danach werden die Öffnungen H2 und H3 an vorbestimmten Stellen des Halbleitersubstrats 21 bereitgestellt (7F). Anschließend wird eine Isolierschicht 52a in Bezug auf eine Oberfläche mit den Öffnungen H2 und H3 gebildet. Danach wird eine durch die Öffnung H3 verlaufende Öffnung H4 an einem Teil der Isolierschicht 52a bereitgestellt, der die Öffnung H3 füllt (7G). Die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 liegt an einer Bodenfläche der Öffnung H4 frei.
  • Anschließend wird die Kopplungsverdrahtungsleitung 58 so geformt, dass die Öffnung H4 (7H) gefüllt wird. Danach wird eine Isolierschicht 52b in Bezug auf eine Oberfläche einschließlich der Kopplungsverdrahtungsleitung 58 gebildet. Dadurch wird die Isolierschicht 52 auf dem Halbleitersubstrat 21 gebildet. Danach wird eine durch die Öffnung H2 verlaufende Öffnung H5 an einem Teil der Isolierschicht 52 bereitgestellt, der die Öffnung H2 füllt (7I). Der Kopplungsabschnitt 53 liegt an einer Bodenfläche der Öffnung H5 frei. Anschließend wird die Kopplungsverdrahtungsleitung 54 so geformt, dass die Öffnung H5 gefüllt wird (7J). Danach wird die Kopplungsverdrahtungsleitung 65, die in Kontakt mit der Kopplungsverdrahtungsleitung 54 steht, auf einer Oberfläche der Isolierschicht 52 gebildet ( 7K). Anschließend wird die Verdrahtungsschicht 61 gebildet und das dritte Substrat 30 wird auf die Verdrahtungsschicht 61 gebondet. Auf diese Weise wird die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 hergestellt.
  • [Wirkungen]
  • Als Nächstes werden die Wirkungen der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Typischerweise wurde in einer Festkörperbildgebungsvorrichtung mit einer zweidimensionalen Struktur die Fläche eines Pixels durch Einführung eines Miniaturisierungsprozesses und Verbesserung der Montagedichte reduziert. In den letzten Jahren wurde eine Festkörperbildgebungsvorrichtung mit einer dreidimensionalen Struktur entwickelt, um die Festkörperbildgebungsvorrichtung weiter zu miniaturisieren und die Pixeldichte zu erhöhen. Bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung mit dreidimensionaler Struktur sind beispielsweise ein Halbleitersubstrat mit mehreren fotoelektrischen Wandlern und ein Halbleitersubstrat mit einem Verstärkungstransistor übereinander gestapelt. Der Verstärkungstransistor erzeugt ein Signal mit einer Spannung, die einem Ladungspegel entspricht, das an jedem der fotoelektrischen Wandler erhalten wird (siehe beispielsweise PTL 1). Indes können im Fall einer bestehenden Festkörperbildgebungsvorrichtung mit zunehmender Pixeldichte Signale innerhalb von Pixeln miteinander interferieren, was möglicherweise zu einer Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik führt. Ein solches Problem ist nicht auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung beschränkt, sondern kann auch allgemein in einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung auftreten.
  • Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Transistor (Pixeltransistor), der die Leseschaltung 22 bildet, in der Draufsicht in einem Bereich (zum Beispiel dem Bereich α1, α2 oder α3) zwischen zwei benachbarten Kopplungsverdrahtungsleitungen 57 (die erste Gate-Verdrahtungsleitung und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung) angeordnet. Dies ermöglicht es, verglichen mit einem Fall, in dem die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 direkt unter dem Pixeltransistor angeordnet ist, die Möglichkeit zu verringern, dass ein an die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 angelegtes Signal beispielsweise den Pixeltransistor stört. Dadurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik des Pixeltransistors zu unterdrücken.
  • Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform der Verstärkungstransistor AMP in einem Bereich des Vorrichtungsisolationsabschnitts 43 bereitgestellt, der einem Teil gegenüberliegt, in dem zwei benachbarte Sensorpixel 12 voneinander getrennt sind. Dadurch kann ausreichend Platz zum Bereitstellen der Leseschaltung 22 in dem Halbleitersubstrat 21 gewährleistet werden.
  • Darüber hinaus erstrecken sich in der vorliegenden Ausführungsform zwei einander benachbarte Kopplungsverdrahtungsleitungen 57 (die erste Gate-Verdrahtungsleitung und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung) in der ersten Richtung V und schneiden die zweite Richtung H, in der sie einander gegenüberliegen, wobei der Verstärkungstransistor AMP dazwischen angeordnet ist. Dies ermöglicht es, verglichen mit einem Fall, in dem die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 direkt unter dem Verstärkungstransistor AMP angeordnet ist, die Möglichkeit zu verringern, dass ein an die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 angelegtes Signal beispielsweise den Verstärkungstransistor AMP stört. Dadurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik des Verstärkungstransistors AMP zu unterdrücken.
  • <2. Modifikationsbeispiele>
  • Im Folgenden werden Modifikationsbeispiele der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
  • [Modifikationsbeispiel A]
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform kann eine leitfähige Schicht 59, wie in 8 , 9 und 10 veranschaulicht, beispielsweise innerhalb der Isolierschicht 46 der Verdrahtungsschicht 51 bereitgestellt sein. Es sei angemerkt, dass 9 ein Beispiel einer horizontalen Querschnittskonfiguration an einem Teil, der Sec1 in 8 entspricht, veranschaulicht. 10 veranschaulicht ein Beispiel einer horizontalen Querschnittskonfiguration an einem Teil, der Sec2 in 8 entspricht. Die leitende Schicht 59 ist in einem Bereich bereitgestellt, der dem Verstärkungstransistor AMP gegenüberliegt (insbesondere einem Kanalgebiet des Verstärkungstransistors AMP). Bezüglich des Verstärkungstransistors AMP ermöglicht dies, die Möglichkeit zu verringern, dass ein Signal von der Seite des Halbleitersubstrats 11 den Verstärkungstransistor AMP stört. Dadurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik des Verstärkungstransistors AMP zu unterdrücken.
  • Darüber hinaus kann in dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die leitende Schicht 59 beispielsweise mit der Kopplungsverdrahtungsleitung 54 gekoppelt sein, wie in 8 veranschaulicht. Im Fall einer solchen Konfiguration ist es möglich, ein elektrisches Potenzial der leitenden Schicht 59 über die Kopplungsverdrahtungsleitung 54 zu steuern. Beispielsweise kann ein elektrisches Potenzial der Kopplungsverdrahtungsleitung 54 ein elektrisches Potenzial der Stromversorgungsleitung VDD oder das Erdungspotenzial sein.
  • [Modifikationsbeispiel B]
  • Man betrachte eine Kopplungsverdrahtungsleitung 57 (erste Gate-Verdrahtungsleitung) von zwei in der zweiten Richtung H benachbarten Kopplungsverdrahtungsleitungen 57. In diesem Fall kann in der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon die erste Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate (Transfer-Gate TRG) des Übertragungstransistors TG jedes der mehreren Sensorpixel 12 gekoppelt sein, einschließlich eines Sensorpixels 12, mit dem die erste Gate-Verdrahtungsleitung gekoppelt ist, wie beispielsweise in 11 und 12 veranschaulicht. Zudem betrachte man eine andere Kopplungsverdrahtungsleitung 57 (zweite Gate-Verdrahtungsleitung) der beiden in der zweiten Richtung H benachbarten Kopplungsverdrahtungsleitungen 57. In diesem Fall kann in der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon die zweite Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate (Transfer-Gate TRG) des Übertragungstransistors TG jedes der mehreren Sensorpixel 12 gekoppelt sein, einschließlich eines Sensorpixels 12, mit dem die zweite erste Gate-Verdrahtungsleitung gekoppelt ist, wie beispielsweise in 11 und 12 veranschaulicht. Dies ermöglicht es, die Anzahl der vertikalen Verdrahtungsleitungen (Kopplungsverdrahtungsleitungen 58), die das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 elektrisch miteinander koppeln, verglichen mit der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon zu reduzieren. Dadurch kann ausreichend Platz zum Bilden der Leseschaltung 22 in dem Halbleitersubstrat 21 gewährleistet werden.
  • [Modifikationsbeispiel C]
  • Das Gate des Übertragungstransistors TR eines Sensorpixels 12, das in einem Bildgebungspixel von zwei zueinander benachbarten Bildgebungspixel enthalten ist, wird als „erstes Gate“ bezeichnet, und das Gate des Übertragungstransistors TR eines Sensorpixels 12, das in einem anderen Bildgebungspixel enthalten ist, wird als „zweites Gate“ bezeichnet. In diesem Fall kann in der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 derart konfiguriert sein, dass sie das erste Gate und das zweite Gate miteinander koppelt, wie beispielsweise in 13 veranschaulicht. Im Fall einer solchen Konfiguration ist es möglich, die Anzahl der Kopplungsverdrahtungsleitungen 57 im Vergleich zu einem Fall, in dem für jedes der Sensorpixel 12 eine Kopplungsverdrahtungsleitung 57 bereitgestellt ist, zu reduzieren. Dadurch kann ausreichend Platz zum Bereitstellen der Leseschaltung 22 in dem Halbleitersubstrat 21 gewährleistet werden.
  • Die Gates der Übertragungstransistoren TR von zwei Sensorpixeln 12, die in einem Bildgebungspixel von zwei benachbarten Bildgebungspixeln enthalten sind, werden jeweils als „drittes Gate“ bezeichnet, und die Gates der Übertragungstransistoren TR von zwei Sensorpixeln 12, die in einem anderen Bildgebungspixel davon enthalten sind, werden jeweils als „viertes Gate“ bezeichnet. In diesem Fall können die oben beschriebene Ausführungsform und die Modifikationsbeispiele davon derart konfiguriert sein, dass zwei Kopplungsverdrahtungsleitungen 57 zwei dritte Gates und zwei vierte Gates miteinander koppeln, wie beispielsweise in 14 veranschaulicht. Im Fall einer solchen Konfiguration ist es möglich, die Anzahl der Kopplungsverdrahtungsleitungen 57 im Vergleich zu dem Fall, in dem für jedes der Sensorpixel 12 eine Kopplungsverdrahtungsleitung 57 bereitgestellt ist, zu reduzieren. Dadurch kann ausreichend Platz zum Bereitstellen der Leseschaltung 22 in dem Halbleitersubstrat 21 gewährleistet werden.
  • [Modifikationsbeispiel D]
  • In dem oben beschriebenen Modifikationsbeispiel D kann die leitende Schicht 59 in einem Bereich bereitgestellt sein, der dem gesamten Verstärkungstransistor AMP gegenüberliegt, wie beispielsweise in 15 veranschaulicht. Im Fall einer solchen Konfiguration wird die Möglichkeit, dass ein Signal von der Seite des Halbleitersubstrats 11 den Verstärkungstransistor AMP stört, weiter verringert. Dadurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik des Verstärkungstransistors AMP weiter zu unterdrücken.
  • [Modifikationsbeispiel E]
  • In dem oben beschriebenen Modifikationsbeispiel D kann die leitende Schicht 59 isoliert und von anderen leitenden Körpern wie der Kopplungsverdrahtungsleitung 54 getrennt sein, wie beispielsweise in 16 veranschaulicht. In diesem Fall kann die leitfähige Schicht 59 floatend sein. In einem solchen Fall wird ebenfalls die Möglichkeit, dass ein Signal von der Seite des Halbleitersubstrats 11 den Verstärkungstransistor AMP stört, verringert. Dadurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik des Verstärkungstransistors AMP zu unterdrücken.
  • [Modifikationsbeispiel E]
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon kann eine Leseschaltung 22 nur mit einem Sensorpixel 12 gekoppelt sein, wie beispielsweise in 17 veranschaulicht. Im Fall einer solchen Konfiguration wird ebenfalls die Möglichkeit, dass ein an die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 angelegtes Signal den Pixeltransistor stört, verringert, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon. Dadurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik des Pixeltransistors zu unterdrücken.
  • [Modifikationsbeispiel F]
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon kann der Verstärkungstransistor AMP als FinFET konfiguriert sein. Der Verstärkungstransistor AMP umfasst ein Kanalgebiet, ein Source-Gebiet und ein Drain-Gebiet innerhalb einer Innenseitenoberfläche einer Öffnung, die durch selektives Ätzen auf dem Halbleitersubstrat 21 bereitgestellt wird, wie beispielsweise in 18 veranschaulicht. Anders ausgedrückt umfasst der Verstärkungstransistor AMP das Kanalgebiet, das Source-Gebiet und das Drain-Gebiet innerhalb einer Oberfläche, die die Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 schneidet. Der Verstärkungstransistor AMP umfasst ferner einen Gate-Isolierfilm 82, der in Kontakt mit dem Kanalgebiet steht, und umfasst außerdem eine Gate-Elektrode 81, die dem Kanalgebiet gegenüberliegt, wobei der Gate-Isolierfilm 82 dazwischen angeordnet ist. In einem Fall, in dem der Verstärkungstransistor AMP auch als FinFET konfiguriert ist, wird die Möglichkeit, dass ein an die Kopplungsverdrahtungsleitung 57 angelegtes Signal den Pixeltransistor stört, verringert, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon. Dadurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Rauschcharakteristik des Pixeltransistors zu unterdrücken.
  • <3. Anwendungsbeispiele>
  • 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Bildgebungssystems einschließlich der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen veranschaulicht.
  • Das Bildgebungssystem 2 ist beispielsweise eine elektronische Einrichtung wie: eine Bildgebungseinrichtung wie eine digitale Fotokamera oder eine Videokamera; oder ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone oder ein Tablet-Endgerät. Das Bildgebungssystem 2 umfasst beispielsweise die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen, ein optisches System 141, eine Verschlussvorrichtung 142, eine Steuerschaltung 143, eine DSP-Schaltung 144, einen Bildspeicher 145, eine Anzeigeeinheit 146, eine Speichereinheit 147, eine Bedieneinheit 148 und eine Stromversorgungseinheit 149. In dem Bildgebungssystem 2, der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon, sind die DSP-Schaltung 144, der Bildspeicher 145, die Anzeigeeinheit 146, die Speichereinheit 147, die Bedieneinheit 148, und die Stromversorgungseinheit 149 über eine Busleitung 150 miteinander gekoppelt.
  • Das optische System 141 ist derart konfiguriert, dass es eine oder mehrere Linsen umfasst und Licht (einfallendes Licht) von einem Zielobjekt zu der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 leitet, um ein Bild auf einer Lichtempfangsoberfläche der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 zu bilden. Die Verschlussvorrichtung 142 ist zwischen dem optischen System 141 und der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 angeordnet und steuert eine Lichtemissionsperiode und eine Lichtabschirmungsperiode für die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 unter Steuerung durch die Steuerschaltung 143. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 sammelt über das optische System 141 und die Verschlussvorrichtung 142 Signalladungen für einen bestimmten Zeitraum gemäß dem Licht des auf der Lichtempfangsfläche erzeugten Bildes. Die in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 akkumulierte Signalladung wird als Pixelsignal (Bilddaten) an die DSP-Schaltung 144 gemäß einem von der Steuerschaltung 143 gelieferten Ansteuersignal (Zeitsignal) übertragen. Anders ausgedrückt empfängt die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 Bildlicht (einfallendes Licht), das durch das optische System 141 und die Verschlussvorrichtung 142 einfällt, und gibt das Pixelsignal, das dem empfangenen Bildlicht (einfallendes Licht) entspricht, an die DSP-Schaltung 144 aus. Die Steuerschaltung 143 gibt ein Ansteuerungssignal aus, das zum Steuern eines Übertragungsvorgangs der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 und eines Verschlussvorgangs der Verschlussvorrichtung 142 verwendet wird, um die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 und die Verschlussvorrichtung 142 anzusteuern.
  • Die DSP-Schaltung 144 ist eine Signalverarbeitungsschaltung, die das von der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 ausgegebene Pixelsignal (Bilddaten) verarbeitet. Der Bildspeicher 145 speichert vorübergehend durch die DSP-Schaltung 144 verarbeitete Bilddaten auf Bildbasis. Die Anzeigeeinheit 146 umfasst beispielsweise eine Panel-Anzeige, wie etwa ein Flüssigkristallpanel oder ein organisches EL(Elektrolumineszenz)-Panel, und zeigt ein bewegtes Bild oder ein Standbild an, das durch die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 erfasst wird. Die Speichereinheit 147 zeichnet Bilddaten bezüglich eines bewegten Bildes oder eines Standbildes, das durch die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 erfasst wird, in einem Aufzeichnungsmedium wie einem Halbleiterspeicher oder einer Festplatte auf. Gemäß einer Bedienung durch einen Benutzer gibt die Bedieneinheit 148 eine Bedienanweisung bezüglich verschiedener Funktionen des Bildgebungssystems 2 aus. Die Stromversorgungseinheit 149 stellt je nach Bedarf verschiedene Arten von Stromversorgung bereit, die als Betriebsstromversorgung für das Festkörperbildgebungsvorrichtung 1, die DSP-Schaltung 144, den Bildspeicher 145, die Anzeigeeinheit 146, die Speichereinheit 147 und die Bedieneinheit 148 für diese Versorgungsziele dienen.
  • In dem vorliegenden Anwendungsbeispiel wird die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen auf das Bildgebungssystem 2 angewendet. Dadurch ist es möglich, die Größe der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 zu verringern oder deren Auflösung zu erhöhen, wodurch es möglich wird, das Bildgebungssystem 2 mit reduzierter Größe oder hoher Auflösung bereitzustellen.
  • <4. Praktische Anwendungsbeispiele>
  • [Anwendungsbeispiele 1]
  • Die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Einrichtung realisiert werden, die an einem mobilen Körper jeglicher Art eines Automobils, eines Elektroautos, eines Hybrid-Elektroautos, eines Motorrads, eines Fahrrads, einer Personal-Mobility-Vorrichtung, eines Flugzeugs, einer Drohne, eines Schiffs, eines Roboters und dergleichen montiert werden kann.
  • 20 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als ein Beispiel für ein Mobilkörpersteuersystem darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. Bei dem in 20 dargestellten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Darüber hinaus werden ein Mikrocomputer 12051, ein Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 und eine Fahrzeugbordnetzschnittstelle (SST) 12053 als eine Funktionskonfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 dargestellt.
  • Die Fahrsystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb von Vorrichtungen mit Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel dient die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft an Räder, einen Lenkmechanismus zum Anpassen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie bereitgestellt sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 dient zum Beispiel als eine Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein Smart-Schlüssel-System, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Lampen, wie etwa einen Scheinwerfer, eine Rückleuchte, ein Bremslicht, ein Fahrtrichtungssignal, ein Nebellicht oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung übertragen werden, als eine Alternative zu einem Schlüssel oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt diese eingegebenen Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Lampen oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs einschließlich des Fahrzeugsteuersystems 12000. Zum Beispiel ist die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 mit einem Bildgebungsabschnitt 12031 verbunden. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 bewirkt, dass der Bildgebungsabschnitt 12031 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs bildlich erfasst, und empfängt das bildlich erfasste Bild. Basierend auf dem empfangenen Bild kann die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts, wie etwa eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Zeichens, eines Symbols auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren einer Entfernung zu diesen durchführen.
  • Der Bildgebungsabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht. Der Bildgebungsabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Informationen über eine gemessene Entfernung ausgeben. Außerdem kann das Licht, das durch den Bildgebungsabschnitt 12031 empfangen wird, sichtbares Licht sein oder kann nichtsichtbares Licht, wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen, sein.
  • Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Informationen über den Innenbereich des Fahrzeugs. Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 ist zum Beispiel mit einem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 verbunden, der den Zustand eines Fahrers detektiert. Der Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer bildlich erfasst. Basierend auf Detektionsinformationen, die von dem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 eingegeben werden, kann die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen, oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuersollwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung basierend auf den Informationen über den Innenbereich oder den Außenbereich des Fahrzeugs berechnen, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erfasst werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die zum Implementieren von Funktionen eines Fahrassistenzsystems (FAS) bereitgestellt ist, dessen Funktionen eine Kollisionsvermeidung oder Stoßabschwächung für das Fahrzeug, eine Folgefahrt basierend auf einer Folgeentfernung, eine Fahrt mit Fahrzeuggeschwindigkeitsbeibehaltung, eine Fahrzeugkollisionswarnung, eine Fahrzeugspurverlassenswarnung oder dergleichen umfassen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, bereitgestellt für automatisiertes Fahren, was bewirkt, dass das Fahrzeug automatisiert ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers fährt, oder dergleichen, indem die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen basierend auf den Informationen über den Außenbereich oder den Innenbereich des Fahrzeugs gesteuert werden, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 basierend auf den Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs ausgeben, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erhalten werden. Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel eine kooperative Steuerung durchführen, die auf das Verhindern einer Blendung abzielt, indem der Scheinwerfer so gesteuert wird, dass er zum Beispiel von einem Fernlicht zu einem Abblendlicht gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeuges oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs wechselt, das durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird.
  • Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 überträgt ein Ausgabesignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die dazu in der Lage ist, visuell oder akustisch Informationen einem Insassen des Fahrzeuges oder dem Außenbereich des Fahrzeugs mitzuteilen. Bei dem Beispiel aus 20 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Armaturenbrett 12063 als die Ausgabevorrichtung veranschaulicht. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann zum Beispiel eine On-Board-Anzeige und/oder eine Head-Up-Anzeige umfassen.
  • 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Installationsposition des Bildgebungsabschnitts 12031 darstellt.
  • In 21 beinhaltet der Bildgebungsabschnitt 12031 Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind zum Beispiel bei Positionen an einem Vorderende, Seitenspiegeln, einem hinteren Stoßfänger und einer Hecktür des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position auf einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Der Bildgebungsabschnitt 12101, der an dem Vorderende bereitgestellt ist, und der Bildgebungsabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs bereitgestellt ist, erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln bereitgestellt sind, erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsabschnitt 12104, der am hinteren Stoßfänger oder an der Hecktür bereitgestellt ist, erhält hauptsächlich ein Bild der Hinterseite des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs bereitgestellt ist, wird hauptsächlich dazu verwendet, ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, ein Signal, ein Verkehrszeichen, eine Fahrbahn oder dergleichen zu detektieren.
  • Indes stellt 21 ein Beispiel für Fotografierbereiche der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 dar. Ein Bildgebungsbereich 12111 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an dem Vorderende bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12101. Die Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren jeweils die Bildgebungsbereiche der Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln bereitgestellt sind. Ein Bildgebungsbereich 12114 repräsentiert den Bildgebungsbereich des Bildgebungsabschnitts 12104, der an dem hinteren Stoßfänger oder der Hecktür bereitgestellt ist. Ein wie von oben gesehenes Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100 wird zum Beispiel durch Überlagern von Bilddaten, die durch die Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 abgebildet werden, erhalten.
  • Wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion des Erhaltens von Entfernungsinformationen aufweisen. Zum Beispiel kann mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 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 eine Entfernung zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Bildgebungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung der Entfernung (relative Geschwindigkeit bezüglich des Fahrzeugs 12100) basierend auf den Entfernungsinformationen, die von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhalten werden, bestimmen und dadurch ein nächstes dreidimensionales Objekt, das insbesondere auf einem Bewegungspfad des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt (zum Beispiel gleich oder größer als 0 km/h) als ein vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen Folgeabstand, der zu dem vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten ist, im Voraus einstellen und kann eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Folgestoppsteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Folgestartsteuerung) oder dergleichen durchführen. Es ist dementsprechend möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die auf das automatisierte Fahren abzielt, das bewirkt, dass das Fahrzeug automatisiert ohne Abhängigkeit von einer Bedienung des Fahrers oder dergleichen fährt.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Standardgröße, eines Fahrzeugs mit großer Größe, eines Fußgängers, eines Strommastes und anderer dreidimensionaler Objekte basierend auf den Entfernungsinformationen, die von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhalten werden, klassifizieren, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objektdaten für eine automatische Vermeidung eines Hindernisses verwenden. Zum Beispiel identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 herum als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennen kann, und Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 schwer visuell erkennen kann. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko für eine Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem oder höher als ein festgelegter Wert ist und es dementsprechend eine Möglichkeit einer Kollision gibt, gibt der Mikrocomputer 12051 eine Warnung an den Fahrer über den Audiolautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 aus und führt eine erzwungene Verlangsamung oder eine Ausweichlenkung über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 durch. Der Mikrocomputer 12051 kann somit das Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob es einen Fußgänger in bildlich erfassten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 gibt. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird zum Beispiel durch eine Prozedur zum Extrahieren von charakteristischen Punkten in den bildlich erfassten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und eine Prozedur zum Bestimmen, ob es der Fußgänger ist oder nicht, durchgeführt, indem eine Musterabgleichverarbeitung an einer Reihe von charakteristischen Punkten, die die Kontur des Objekts repräsentieren, durchgeführt wird. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es in den bildlich erfassten Bildern der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 einen Fußgänger gibt, und dementsprechend den Fußgänger erkennt, steuert der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062 derart, dass eine quadratische Konturlinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie auf dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 kann den Anzeigeabschnitt 12062 auch so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Ein Beispiel für das Mobilkörpersteuersystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, wurde oben beschrieben. Von den oben beschriebenen Konfigurationen ist die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsabschnitt 12031 anwendbar. Insbesondere ist die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und deren Modifikationsbeispielen auf den Bildgebungsabschnitt 12031 anwendbar. Die Anwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsabschnitt 12031 ermöglicht es, eine Verringerung der Effizienzumwandlung des Bildgebungsabschnitts 12031 zu unterdrücken. Somit ist es möglich, ein Mobilkörpersteuersystem mit hoher Bildqualität bereitzustellen.
  • [Praktisches Anwendungsbeispiel 2]
  • 22 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) angewandt werden kann.
  • In 22 ist ein Zustand veranschaulicht, in dem ein Chirurg (Arzt) 11131 ein endoskopisches Chirurgiesystem 11000 verwendet, um eine Operation für einen Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt, beinhaltet das endoskopische Chirurgiesystem 11000 ein Endoskop 11100 und andere chirurgische Werkzeuge 11110, wie etwa einen Pneumoperitoneumschlauch 11111 und eine Energievorrichtung 11112, eine Stützarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 daran stützt, und einen Wagen 11200, auf dem verschiedene Einrichtungen für eine endoskopische Operation montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 beinhaltet einen Linsentubus 11101, der ein Gebiet einer vorbestimmten Länge von einem distalen Ende von diesem aufweist, das in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 einzuführen ist, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem proximalen Ende des Linsentubus 11101 verbunden ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist das Endoskop 11100 dargestellt, das ein starres Endoskop mit einem Linsentubus 11101 des harten Typs beinhaltet. Jedoch kann das Endoskop 11100 ansonsten als ein flexibles Endoskop mit dem Linsentubus 11101 des flexiblen Typs enthalten sein.
  • Der Linsentubus 11101 weist an einem distalen Ende von diesem eine Öffnung auf, in die eine Objektivlinse eingepasst ist. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist so mit dem Endoskop 11100 verbunden, dass Licht, das durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugt wird, einem distalen Ende des Linsentubus 11101 durch einen Lichtleiter zugeführt wird, der sich im Inneren des Linsentubus 11101 erstreckt, und zu einem Beobachtungsziel in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 hin durch die Objektivlinse abgestrahlt wird. Es sei angemerkt, dass das Endoskop 11100 ein Vorwärtssichtendoskop sein kann oder ein Schrägsichtendoskop oder ein Seitensichtendoskop sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind im Inneren des Kamerakopfes 11102 bereitgestellt, so dass von dem Beobachtungsziel reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) durch das optische System auf das Bildaufnahmeelement konzentriert abgebildet wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement fotoelektrisch umgewandelt, um ein elektrisches Signal, das dem Beobachtungslicht entspricht, das heißt ein Bildsignal, das dem Beobachtungsbild entspricht, zu erzeugen. Das Bildsignal wird als RAW-Daten an eine CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert einen Betrieb des Endoskops 11100 und eine Anzeigeeinrichtung 11202 integral. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines Bildes basierend auf dem Bildsignal, wie etwa zum Beispiel einen Entwicklungsprozess (Demosaic-Prozess), durch.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt unter Steuerung der CCU 11201 auf dieser ein Bild basierend auf einem Bildsignal an, für das die Bildprozesse durch die CCU 11201 durchgeführt wurden.
  • Die Lichtquelleneinrichtung 11203 beinhaltet eine Lichtquelle, wie etwa zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED), und liefert Bestrahlungslicht bei einer Bildgebung eines chirurgischen Gebiets an das Endoskop 11100.
  • Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das endoskopische Chirurgiesystem 11000. Ein Benutzer kann das Eingeben verschiedener Arten von Informationen oder Eingeben eines Befehls in das endoskopische Chirurgiesystem 11000 durch die Eingabeeinrichtung 11204 durchführen. Zum Beispiel würde der Benutzer einen Befehl oder dergleichen zum Ändern einer Bildaufnahmebedingung (Typ des Bestrahlungslichts, Vergrößerung, Brennlänge oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 eingeben.
  • Eine Behandlungswerkzeugsteuereinrichtung 11205 steuert eine Ansteuerung der Energievorrichtung 11112 zur Kauterisation oder Inzision von Gewebe, Versiegelung eines Blutgefäßes oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneumeinrichtung 11206 führt Gas durch den Pneumoperitoneumschlauch 11111 in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum aufzublasen, um das Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen. Ein Rekorder 11207 ist eine Einrichtung, die zum Aufzeichnen verschiedener Arten von Informationen bezüglich einer Operation in der Lage ist. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die zum Drucken verschiedener Arten von Informationen bezüglich einer Operation in verschiedenen Formen, wie etwa als ein Text, ein Bild oder ein Graph, in der Lage ist.
  • Es sei angemerkt, dass die Lichtquelleneinrichtung 11203, die Bestrahlungslicht für das Endoskop 11100 bereitstellt, wenn ein Chirurgiegebiet bildlich zu erfassen ist, eine Weißlichtquelle beinhalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination von ihnen beinhalten kann. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination aus roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen beinhaltet, können, weil die Ausgabeintensität und das Ausgabe-Timing mit einem hohen Genauigkeitsgrad für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden können, Anpassungen des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden. Ferner werden in diesem Fall Laserstrahlen von den j eweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitunterteilt auf ein Beobachtungsziel abgestrahlt und werden Ansteuerungen der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit den Bestrahlungszeiten gesteuert. Dann können die Bilder, die einzeln den R-, G- und B-Farben entsprechen, auch zeitunterteilt aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild erhalten werden, selbst wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement bereitgestellt sind.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Intensität von auszugebendem Licht für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch Steuern der Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit dem Timing der Änderung der Intensität von Licht zum zeitunterteilten Erfassen von Bildern und Synthetisieren der Bilder kann ein Bild mit einem hohen Dynamikumfang frei von unterbelichteten blockierten Schatten und überbelichteten Glanzlichtern erzeugt werden.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so konfiguriert sein, dass sie Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbandes bereitstellt, das für eine Speziallichtbeobachtung bereit ist. Bei einer Speziallichtbeobachtung wird zum Beispiel durch Nutzen der Wellenlängenabhängigkeit einer Absorption von Licht in einem Körpergewebe, um Licht eines schmalen Bandes abzustrahlen, im Vergleich zu einer Bestrahlung von Licht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (das heißt Weißlicht) eine Schmalbandbeobachtung (Schmalbandbildgebung) einer Bildgebung eines vorbestimmten Gewebes, wie etwa eines Blutgefäßes eines oberflächlichen Teils der Schleimhaut oder dergleichen, mit einem hohen Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei einer Speziallichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung zum Erhalten eines Bildes aus Fluoreszenzlicht, das durch Abstrahlung eines Anregungslichts erzeugt wird, durchgeführt werden. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durch Abstrahlen von Anregungslicht auf das Körpergewebe durchzuführen (Autofluoreszenzbeobachtung) oder ein Fluoreszenzlichtbild zu erhalten, indem ein Reagens, wie etwa Indocyaningrün (ICG), lokal in ein Körpergewebe injiziert wird und Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagens entspricht, auf das Körpergewebe abgestrahlt wird. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann dazu konfiguriert sein, solches schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht bereitzustellen, das für eine Speziallichtbeobachtung, wie oben beschrieben, geeignet ist.
  • 23 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Funktionskonfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201, die in 22 dargestellt sind, darstellt.
  • Der Kamerakopf 11102 beinhaltet eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Ansteuerungseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopfsteuereinheit 11405. Die CCU 11201 beinhaltet eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind zur Kommunikation durch ein Übertragungskabel 11400 miteinander verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das bei einer Verbindungsstelle zu dem Linsentubus 11101 bereitgestellt ist. Beobachtungslicht, das von einem distalen Ende des Linsentubus 11101 entnommen wird, wird zu dem Kamerakopf 11102 geleitet und in die Linseneinheit 11401 eingeführt. Die Linseneinheit 11401 weist eine Kombination aus mehreren Linsen einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokussierungslinse auf.
  • Die Anzahl an Bildaufnahmeelementen, die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann eins (Einzelplattentyp) oder eine Mehrzahl (Mehrfachplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 zum Beispiel als jene des Mehrfachplattentyps konfiguriert ist, werden Bildsignale, die R, G bzw. B entsprechen, durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt und die Bildsignale können zusammengesetzt werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein Paar von Bildaufnahmeelementen zum Erfassen j eweiliger Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge aufweist, die für eine dreidimensionale (3D) Anzeige bereit sind. Falls eine 3D-Anzeige durchgeführt wird, kann dann die Tiefe eines lebenden Gewebes in einem chirurgischen Gebiet genauer von dem Chirurgen 11131 verstanden werden. Es versteht sich, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als jene eines stereoskopischen Typs konfiguriert ist, mehrere Systeme aus Linseneinheiten 11401 bereitgestellt sind, die den einzelnen Bildaufnahmeelementen entsprechen.
  • Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 11402 möglicherweise nicht notwendigerweise in dem Kamerakopf 11102 bereitgestellt. Zum Beispiel kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Obj ektivlinse im Inneren des Linsentubus 11101 bereitgestellt sein.
  • Die Ansteuerungseinheit 11403 beinhaltet einen Aktor und bewegt die Zoomlinse und die Fokussierungslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse unter der Steuerung der Kamerakopfsteuereinheit 11405. Folglich können die Vergrößerung und der Fokuspunkt eines aufgenommenen Bildes durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 geeignet angepasst werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 beinhaltet eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen an die und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein Bildsignal, das von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erfasst wurde, als RAW-Daten an die CCU 11201 durch das Übertragungskabel 11400.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und liefert das Steuersignal an die Kamerakopfsteuereinheit 11405. Das Steuersignal beinhaltet Informationen hinsichtlich Bildaufnahmebedingungen, wie etwa zum Beispiel Informationen, dass eine Bildwiederholrate eines aufgenommenen Bildes designiert ist, Informationen, dass ein Belichtungswert bei einer Bildaufnahme designiert ist, und/oder Informationen, dass eine Vergrößerung und ein Fokuspunkt eines aufgenommenen Bildes designiert sind.
  • Es sei angemerkt, dass die Bildaufnahmebedingungen, wie etwa die Bildwiederholrate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Fokuspunkt durch den Benutzer designiert werden können oder automatisch durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 basierend auf einem erfassten Bildsignal festgelegt werden können. In dem letzteren Fall sind eine Autobelichtung(AE: Auto Exposure)-Funktion, eine Autofokus(AF)-Funktion und eine Autoweißabgleich(AWB: Auto White Balance)-Funktion in dem Endoskop 11100 eingebunden.
  • Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert die Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 basierend auf einem Steuersignal von der CCU 11201, das durch die Kommunikationseinheit 11404 empfangen wird.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 beinhaltet eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen an den und von dem Kamerakopf 11102. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein Bildsignal, das von dem Kamerakopf 11102 an diese übertragen wird, durch das Übertragungskabel 11400.
  • Ferner überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 an den Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können durch elektrische Kommunikation, optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildverarbeitungsprozesse für ein Bildsignal in der Form von RAW-Daten durch, die von dem Kamerakopf 11102 an diese übertragen werden.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung in Bezug auf die Bildaufnahme eines chirurgischen Gebiets oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und eine Anzeige eines aufgenommenen Bildes durch, das durch die Bildaufnahme des chirurgischen Gebiets oder desgleichen erhalten wird. Zum Beispiel erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 11102.
  • Ferner steuert die Steuereinheit 11413 die Anzeigeeinrichtung 11202 basierend auf einem Bildsignal, für das Bildprozesse durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, dazu, ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, in dem das chirurgische Gebiet oder dergleichen bildlich erfasst ist. Daraufhin kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien erkennen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Werkzeug, wie etwa eine Pinzette, ein spezielles lebendes Körpergebiet, Bluten, Nebel, wenn die Energievorrichtung 11112 verwendet wird, und so weiter erkennen, indem die Form, die Farbe und so weiter von Rändern von Objekten detektiert werden, die in einem aufgenommenen Bild enthalten sind. Die Steuereinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 zum Anzeigen eines aufgenommenen Bildes steuert, bewirken, dass verschiedene Arten von chirurgischen Hilfsinformationen auf eine überlappende Weise mit einem Bild des chirurgischen Gebiets unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung angezeigt werden. Wenn chirurgische Hilfsinformationen auf eine überlappende Weise angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert werden, kann die Belastung des Chirurgen 11131 reduziert werden und kann der Chirurg 11131 die Operation mit Gewissheit fortsetzen.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das zur Kommunikation eines elektrischen Signals bereit ist, eine optische Faser, die zum optischen Kommunizieren bereit ist, oder ein Kompositkabel, das sowohl zur elektrischen als auch optischen Kommunikation bereit ist.
  • Während bei dem dargestellten Beispiel eine Kommunikation durch eine drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, kann hier die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 durch drahtlose Kommunikation durchgeführt werden.
  • Es wurde ein Beispiel des endoskopischen Chirurgiesystem beschrieben, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist. Von den oben beschriebenen Konfigurationen ist die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung vorteilhaft auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 anwendbar, die am Kamerakopf 11102 des Endoskops 11100 bereitgestellt ist. Die Anwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 ermöglicht es, eine Verringerung der Effizienzumwandlung der Bildaufnahmeeinheit 11402 zu unterdrücken. Somit ist es möglich, das Endoskop 11100 mit hoher Bildqualität bereitzustellen.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde oben unter Bezugnahme auf die Ausführungsform, deren Modifikationsbeispiele, die Anwendungsbeispiele und die praktischen Anwendungsbeispiele beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und dergleichen beschränkt und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden. Es sei angemerkt, dass es sich bei den hier beschriebenen Wirkungen lediglich um Beispiele handelt. Die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die hier beschriebenen Wirkungen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann eine beliebige andere Wirkung als die hier beschriebenen Wirkungen haben.
  • Die vorliegende Offenbarung ist beispielsweise nicht auf die Bildgebungsvorrichtung beschränkt und ist beispielsweise auf eine Halbleitervorrichtung anwendbar. Beispielsweise sind die Komponenten der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen davon auf die Halbleitervorrichtung anwendbar.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung die folgenden Konfigurationen verwenden.
    1. (1) Eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
      1. eine erste Halbleiterschicht, in der für jedes von Pixeln ein fotoelektrischer Wandler, ein Ladungsakkumulationsabschnitt und ein Übertragungstransistor bereitgestellt sind, wobei der Ladungsakkumulationsabschnitt an dem fotoelektrischen Wandler erzeugte Signalladung akkumuliert und der Übertragungstransistor die Signalladung von dem fotoelektrischen Wandler zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt überträgt;
      2. eine zweite Halbleiterschicht, in der für jede Einheit eines oder mehrerer Pixel ein Pixeltransistor bereitgestellt ist, wobei der Pixeltransistor die Signalladung aus dem Ladungsakkumulationsabschnitt ausliest, wobei die zweite Halbleiterschicht auf der ersten Halbleiterschicht gestapelt ist; und
      3. eine Verdrahtungsschicht, die zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht bereitgestellt ist und in der eine mit einem Gate des Übertragungstransistors gekoppelte Gate-Verdrahtungsleitung innerhalb einer Isolierschicht für jedes der Pixel bereitgestellt ist, wobei
      4. der Pixeltransistor in der Draufsicht in einem Bereich zwischen einer ersten Gate-Verdrahtungsleitung und einer zweiten Gate-Verdrahtungsleitung in einem ersten Pixel und einem zweiten Pixel angeordnet ist, bei denen es sich um zwei der Pixel handelt und die einander benachbart sind, wobei die erste Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des in dem ersten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt ist und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des in dem zweiten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt ist.
    2. (2) Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach (1), wobei der Pixeltransistor einen Verstärkungstransistor und/oder einen Rücksetztransistor und/oder einen Auswahltransistor und/oder einen Umwandlungstransistor umfasst, wobei der Verstärkungstransistor eine Signalspannung erzeugt, die einem Pegel der Signalladung entspricht, wobei der Rücksetztransistor ein elektrisches Potenzial des Ladungsakkumulationsabschnitts auf ein vorbestimmtes elektrisches Potenzial zurücksetzt, wobei der Auswahltransistor einen Ausgabezeitpunkt der Signalspannung steuert und wobei der Umwandlungstransistor die Empfindlichkeit der Signalspannung in Bezug auf einen Änderungsbetrag der Signalladung steuert.
    3. (3) Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach (1), wobei
      • die erste Halbleiterschicht für j edes der Pixel einen Vorrichtungsisolationsabschnitt umfasst, der den fotoelektrischen Wandler, den Ladungsakkumulationsabschnitt und den Übertragungstransistor isoliert, und
      • der Pixeltransistor der Verstärkungstransistor ist und in einem Bereich des Vorrichtungsisolationsabschnitts bereitgestellt ist, wobei der Bereich einem Teil gegenüberliegt, in dem das erste Pixel und das zweite Pixel voneinander getrennt sind.
    4. (4) Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach (3), wobei sich die erste Gate-Verdrahtungsleitung und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung in einer Richtung erstrecken, die eine Richtung schneidet, in der die erste Gate-Verdrahtungsleitung und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung einander gegenüberliegen, wobei der Pixeltransistor dazwischen angeordnet ist.
    5. (5) Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach (3), wobei die erste Halbleiterschicht ferner eine leitende Schicht in einem Bereich umfasst, der dem Pixeltransistor gegenüberliegt.
    6. (6) Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach (5), wobei
      • die Verdrahtungsschicht eine vertikale Verdrahtungsleitung umfasst, die den Ladungsakkumulationsabschnitt und den Pixeltransistor elektrisch koppelt, und
      • die leitende Schicht mit der vertikalen Verdrahtungsleitung gekoppelt ist.
    7. (7) Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach (5), wobei die leitende Schicht floatend ist.
    8. (8) Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach (4), wobei
      • die erste Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des Übertragungstransistors jedes von zwei oder mehr Pixeln, darunter das erste Pixel, gekoppelt ist und
      • die zweite Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des Übertragungstransistors jedes von zwei oder mehr Pixeln, darunter das zweite Pixel, gekoppelt ist.
    9. (9) Eine elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
        • eine erste Halbleiterschicht, in der für j edes von Pixeln ein fotoelektrischer Wandler, ein Ladungsakkumulationsabschnitt und ein Übertragungstransistor bereitgestellt sind, wobei der Ladungsakkumulationsabschnitt an dem fotoelektrischen Wandler erzeugte Signalladung akkumuliert und der Übertragungstransistor die Signalladung von dem fotoelektrischen Wandler zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt überträgt,
        • eine zweite Halbleiterschicht, in der für jede Einheit eines oder mehrerer Pixel ein Pixeltransistor bereitgestellt ist, wobei der Pixeltransistor die Signalladung aus dem Ladungsakkumulationsabschnitt ausliest, wobei die zweite Halbleiterschicht auf der ersten Halbleiterschicht gestapelt ist, und
        • eine Verdrahtungsschicht, die zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht bereitgestellt ist und in der eine mit einem Gate des Übertragungstransistors gekoppelte Gate-Verdrahtungsleitung innerhalb einer Isolierschicht für jedes der Pixel bereitgestellt ist, wobei
        • der Pixeltransistor in der Draufsicht in einem Bereich zwischen einer ersten Gate-Verdrahtungsleitung und einer zweiten Gate-Verdrahtungsleitung in einem ersten Pixel und einem zweiten Pixel angeordnet ist, bei denen es sich um zwei der Pixel handelt und die einander benachbart sind, wobei die erste Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des in dem ersten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt ist und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des in dem zweiten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt ist.
  • In der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung und der elektronischen Einrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Pixeltransistor in der Draufsicht in dem Bereich zwischen der ersten Gate-Verdrahtungsleitung und der zweiten Gate-Verdrahtungsleitung angeordnet. Dies verringert verglichen mit einem Fall, in dem die erste Gate-Verdrahtungsleitung oder die zweite Gate-Verdrahtungsleitung direkt unter dem Pixeltransistor angeordnet ist, die Möglichkeit, dass ein an die erste Gate-Verdrahtungsleitung oder die zweite Gate-Verdrahtungsleitung angelegtes Signal beispielsweise den Pixeltransistor stört. Dadurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung einer Rauschcharakteristik des Pixeltransistors zu unterdrücken. Es sei angemerkt, dass die Wirkungen der vorliegenden Technologie nicht zwangsweise auf die hier beschriebenen Wirkungen beschränkt sind und jede der hierin beschriebenen Wirkungen sein können.
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf Basis der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2021-020561 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 12. Februar 2021, deren gesamter Inhalt in dieser Anmeldung durch Bezugnahme aufgenommen wird.
  • Fachleute verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Teilkombinationen und Änderungen in Abhängigkeit von Gestaltungsanforderungen und anderen Faktoren erfolgen können, insofern diese innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche oder deren Äquivalente liegen.
  • 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
    • WO 2019/131965 [0003]
    • JP 2021020561 [0124]

Claims (9)

  1. Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Halbleiterschicht, in der für jedes von Pixeln ein fotoelektrischer Wandler, ein Ladungsakkumulationsabschnitt und ein Übertragungstransistor bereitgestellt sind, wobei der Ladungsakkumulationsabschnitt an dem fotoelektrischen Wandler erzeugte Signalladung akkumuliert und der Übertragungstransistor die Signalladung von dem fotoelektrischen Wandler zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt überträgt; eine zweite Halbleiterschicht, in der für jede Einheit eines oder mehrerer Pixel ein Pixeltransistor bereitgestellt ist, wobei der Pixeltransistor die Signalladung aus dem Ladungsakkumulationsabschnitt ausliest, wobei die zweite Halbleiterschicht auf der ersten Halbleiterschicht gestapelt ist; und eine Verdrahtungsschicht, die zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht bereitgestellt ist und in der eine mit einem Gate des Übertragungstransistors gekoppelte Gate-Verdrahtungsleitung innerhalb einer Isolierschicht für jedes der Pixel bereitgestellt ist, wobei der Pixeltransistor in der Draufsicht in einem Bereich zwischen einer ersten Gate-Verdrahtungsleitung und einer zweiten Gate-Verdrahtungsleitung in einem ersten Pixel und einem zweiten Pixel angeordnet ist, bei denen es sich um zwei der Pixel handelt und die einander benachbart sind, wobei die erste Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des in dem ersten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt ist und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des in dem zweiten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt ist.
  2. Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Pixeltransistor einen Verstärkungstransistor und/oder einen Rücksetztransistor und/oder einen Auswahltransistor und/oder einen Umwandlungstransistor umfasst, wobei der Verstärkungstransistor eine Signalspannung erzeugt, die einem Pegel der Signalladung entspricht, wobei der Rücksetztransistor ein elektrisches Potenzial des Ladungsakkumulationsabschnitts auf ein vorbestimmtes elektrisches Potenzial zurücksetzt, wobei der Auswahltransistor einen Ausgabezeitpunkt der Signalspannung steuert und wobei der Umwandlungstransistor die Empfindlichkeit der Signalspannung in Bezug auf einen Änderungsbetrag der Signalladung steuert.
  3. Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Halbleiterschicht für j edes der Pixel einen Vorrichtungsisolationsabschnitt umfasst, der den fotoelektrischen Wandler, den Ladungsakkumulationsabschnitt und den Übertragungstransistor isoliert, und der Pixeltransistor der Verstärkungstransistor ist und in einem Bereich des Vorrichtungsisolationsabschnitts bereitgestellt ist, wobei der Bereich einem Teil gegenüberliegt, in dem das erste Pixel und das zweite Pixel voneinander getrennt sind.
  4. Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei sich die erste Gate-Verdrahtungsleitung und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung in einer Richtung erstrecken, die eine Richtung schneidet, in der die erste Gate-Verdrahtungsleitung und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung einander gegenüberliegen, wobei der Pixeltransistor dazwischen angeordnet ist.
  5. Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste Halbleiterschicht ferner eine leitende Schicht in einem Bereich umfasst, der dem Pixeltransistor gegenüberliegt.
  6. Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Verdrahtungsschicht eine vertikale Verdrahtungsleitung umfasst, die den Ladungsakkumulationsabschnitt und den Pixeltransistor elektrisch koppelt, und die leitende Schicht mit der vertikalen Verdrahtungsleitung gekoppelt ist.
  7. Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die leitende Schicht floatend ist.
  8. Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des Übertragungstransistors jedes von zwei oder mehr Pixeln, darunter das erste Pixel, gekoppelt ist und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des Übertragungstransistors jedes von zwei oder mehr Pixeln, darunter das zweite Pixel, gekoppelt ist.
  9. Elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst: eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Halbleiterschicht, in der für j edes von Pixeln ein fotoelektrischer Wandler, ein Ladungsakkumulationsabschnitt und ein Übertragungstransistor bereitgestellt sind, wobei der Ladungsakkumulationsabschnitt an dem fotoelektrischen Wandler erzeugte Signalladung akkumuliert und der Übertragungstransistor die Signalladung von dem fotoelektrischen Wandler zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt überträgt, eine zweite Halbleiterschicht, in der für jede Einheit eines oder mehrerer Pixel ein Pixeltransistor bereitgestellt ist, wobei der Pixeltransistor die Signalladung aus dem Ladungsakkumulationsabschnitt ausliest, wobei die zweite Halbleiterschicht auf der ersten Halbleiterschicht gestapelt ist, und eine Verdrahtungsschicht, die zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht bereitgestellt ist und in der eine mit einem Gate des Übertragungstransistors gekoppelte Gate-Verdrahtungsleitung innerhalb einer Isolierschicht für jedes der Pixel bereitgestellt ist, wobei der Pixeltransistor in der Draufsicht in einem Bereich zwischen einer ersten Gate-Verdrahtungsleitung und einer zweiten Gate-Verdrahtungsleitung in einem ersten Pixel und einem zweiten Pixel angeordnet ist, bei denen es sich um zwei der Pixel handelt und die einander benachbart sind, wobei die erste Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des in dem ersten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt ist und die zweite Gate-Verdrahtungsleitung mit dem Gate des in dem zweiten Pixel enthaltenen Übertragungstransistors gekoppelt ist.
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