DE112022003027T5 - Halbleitervorrichtung, verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung und elektronische ausrüstung - Google Patents

Halbleitervorrichtung, verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung und elektronische ausrüstung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung und eine elektronische Ausrüstung, die es ermöglichen, eine Ladung an einer tiefen Position in einem Substrat einfach zu transferieren.Eine Halbleitervorrichtung beinhaltet einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der eine Ladung gemäß einer empfangenen Lichtmenge erzeugt, und einen Transfertransistor, der die Ladung des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert. Der Transfertransistor weist eine vertikale Gate-Elektrode einschließlich eines eingebetteten Elektrodenteils auf, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist. Der eingebettete Elektrodenteil beinhaltet eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist. Die vorliegende Offenbarung kann auf zum Beispiel ein Festkörperbildgebungselement angewandt werden, das in jedem Pixel einen Transfertransistor beinhaltet, der eine

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung und eine elektronische Ausrüstung und betrifft insbesondere eine Halbleitervorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung und eine elektronische Ausrüstung, die es ermöglichen, eine Ladung an einer tiefen Position in einem Substrat einfach zu transferieren.
  • [Stand der Technik]
  • Es gibt eine Technologie, die es ermöglicht, eine Ladung aus einem Fotodiodenabschnitt auszulesen, der an einer tiefen Position in einem Halbleitersubstrat gebildet ist, wenn die Ladung von dem Fotodiodenabschnitt zu einem FD(Floating-Diffusion)-Abschnitt in einem CMOS-Bildsensor transferiert werden soll, indem ein Potentialgradient in der vertikalen Richtung mit der Verwendung einer vertikalen Gate-Elektrode gegeben wird. Da jedoch die vertikale Gate-Elektrode selbst das gleiche Potential aufweist, wird es, falls die Länge der vertikalen Gate-Elektrode (die Länge in der Substrattiefenrichtung) erweitert wird, schwierig, einen Potentialgradienten in der Tiefenrichtung zu erzeugen, und wird es schwer, die Ladung auszulesen.
  • In Anbetracht davon schlägt PTL 1 zum Beispiel eine Technologie zum Bereitstellen eines Potentialgradienten in der vertikalen Richtung durch Bilden mehrerer vertikaler Gate-Elektroden mit unterschiedlichen Durchmessern in der Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats vor, um dadurch eine Ladung eines Fotodiodenabschnitts effizient an einen FD-Abschnitt zu transferieren.
  • Außerdem schlägt PTL 2 zum Beispiel eine Technologie zum Bereitstellen eines Potentialgradienten in der vertikalen Richtung durch Bilden eines Gate-Isolationsfilms vor, so dass seine Filmdicke graduell zu dem Transferziel einer Ladung hin abnimmt, um dadurch eine Ladung eines Fotodiodenabschnitts effizient an einen FD-Abschnitt zu transferieren.
  • [Zitatliste]
  • [Patentliteratur]
    • [PTL 1] JP 2016-162788A
    • [PTL 2] JP 2018-148039A
  • [Kurzdarstellung]
  • [Technisches Problem]
  • Gemäß der in PTL 1 und PTL 2 vorgeschlagenen Technologien ist es möglich, einen Potentialgradienten in der Substrattiefenrichtung bereitzustellen. Zu dieser Zeit ist es hinsichtlich des Transfers einer Ladung an einer tieferen Position in einem Substrat wünschenswert, dass eine Modulation an einem distalen Elektrodenende stark ist. Jedoch ist es mit herkömmlichen vertikalen Gate-Elektrodenstrukturen nicht möglich, eine Modulation an dem distalen Ende lokal zu erhöhen. Entsprechend wird es umso schwieriger, die Ladung zu transferieren, je tiefer die Position ist, von der eine Ladung transferiert wird.
  • Die vorliegende Offenbarung erfolgte in Anbetracht einer solchen Situation und ermöglicht es, eine Ladung an einer tiefen Position in einem Substrat einfach zu transferieren.
  • [Lösung des Problems]
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der eine Ladung gemäß einer empfangenen Lichtmenge erzeugt, und einen Transfertransistor, der die Ladung des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert. Der Transfertransistor weist eine vertikale Gate-Elektrode einschließlich eines eingebetteten Elektrodenteils auf, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist. Der eingebettete Elektrodenteil beinhaltet eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Bilden eines eingebetteten Elektrodenteils, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist, als eine vertikale Gate-Elektrode eines Transfertransistors, der eine Ladung, die gemäß einer empfangenen Lichtmenge durch einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeugt wird, zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert. Der eingebettete Elektrodenteil beinhaltet eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
  • Eine elektronische Ausrüstung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Halbleitervorrichtung, die einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der eine Ladung gemäß einer empfangenen Lichtmenge erzeugt, und einen Transfertransistor, der die Ladung des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert, beinhaltet. Der Transfertransistor weist eine vertikale Gate-Elektrode einschließlich eines eingebetteten Elektrodenteils auf, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist. Der eingebettete Elektrodenteil beinhaltet eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
  • Bei dem ersten bis dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der eingebettete Elektrodenteil, der in dem Halbleitersubstrat eingebettet ist, als die vertikale Gate-Elektrode des Transfertransistors bereitgestellt, der eine Ladung des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts, der die Ladung gemäß der empfangenen Lichtmenge erzeugt, zu dem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert, und beinhaltet der eingebettete Elektrodenteil die eingebettete obere Elektrode und die eingebettete untere Elektrode, die auf der Seite des tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie die Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als die Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
  • Die Halbleitervorrichtung und die elektronische Ausrüstung können diskrete Vorrichtungen sein oder können Module sein, die in andere Vorrichtungen eingebunden werden sollen.
  • [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
    • [1] 1 stellt Ansichten der Basisstruktur einer vertikalen Gate-Elektrode gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
    • [2] 2 stellt Ansichten der Struktur einer vertikalen Gate-Elektrode als ein Vergleichsbeispiel dar, das durch Vergleich mit der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 zu erklären ist.
    • [3] 3 stellt Ansichten des Potentials jeder der vertikalen Gate-Elektroden aus 1 und 2 dar.
    • [4] 4 stellt Ansichten eines spezielleren ersten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [5] 5 stellt Ansichten eines spezielleren zweiten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [6] 6 stellt Ansichten eines spezielleren dritten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [7] 7 stellt Ansichten eines spezielleren vierten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [8] 8 stellt Ansichten zum Erklären eines Verfahrens zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [9] 9 stellt Ansichten eines ersten Layoutbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [10] 10 stellt Ansichten eines zweiten Layoutbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [11] 11 stellt Ansichten eines dritten Layoutbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [12] 12 stellt Ansichten eines vierten Layoutbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 1 dar.
    • [13] 13 stellt Ansichten der Basisstruktur einer vertikalen Gate-Elektrode gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
    • [14] 14 stellt Ansichten eines spezielleren ersten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 13 dar.
    • [15] 15 ist eine Ansicht zum Erklären einer geeigneten Fremdstoffkonzentration eines Fremdstoffgebiets um einen eingebetteten Elektrodenteil herum.
    • [16] 16 stellt ein Simulationsergebnis eines elektrischen Feldes, das durch die vertikale Gate-Elektrode gebildet wird, gemäß der ersten Ausführungsform dar.
    • [17] 17 stellt ein Simulationsergebnis eines elektrischen Feldes, das durch die vertikale Gate-Elektrode gebildet wird, gemäß der zweiten Ausführungsform dar.
    • [18] 18 stellt Ansichten zum Erklären eines Verfahrens zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode aus 14 dar.
    • [19] 19 stellt Ansichten eines spezielleren zweiten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 13 dar.
    • [20] 20 stellt Ansichten eines spezielleren dritten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 13 dar.
    • [21] 21 stellt Ansichten eines spezielleren vierten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode aus 13 dar.
    • [22] 22 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration eines Festkörperbildgebungselements darstellt, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird.
    • [23] 23 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungseinrichtung als eine elektronische Ausrüstung darstellt, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird.
    • [24] 24 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt.
    • [25] 25 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamerasteuereinheit (CCU) darstellt.
    • [26] 26 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
    • [27] 27 ist ein Diagramm zur Unterstützung der Erklärung eines Beispiels für Installationspositionen eines Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionsabschnitts und eines Bildgebungsabschnitts.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen]
  • Nachfolgend werden Weisen zum Ausführen der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (nachfolgend als Ausführungsformen bezeichnet) unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren erklärt. Die Erklärung wird in der folgenden Reihenfolge gegeben.
    1. 1. Basisstruktur der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung
    2. 2. Erstes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform
    3. 3. Zweites Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform
    4. 4. Drittes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform
    5. 5. Viertes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform
    6. 6. Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform
    7. 7. Layoutbeispiele des Vertikaltransistors
    8. 8. Modifikationsbeispiele der vertikalen Gate-Elektrode
    9. 9. Basisstruktur der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung
    10. 10. Erstes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform
    11. 11. Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform
    12. 12. Zweites Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform
    13. 13. Drittes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform
    14. 14. Viertes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform
    15. 15. Zusammenfassung der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform
    16. 16. Beispiel einer Anwendung auf ein Festkörperbildgebungselement
    17. 17. Beispiel einer Anwendung auf eine elektronische Ausrüstung
    18. 18. Beispiel einer Anwendung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem
    19. 19. Beispiel einer Anwendung auf einen mobilen Körper
  • Es wird angemerkt, dass identischen oder ähnlichen Teilen in den Figuren, auf die in der folgenden Erklärung verwiesen wird, identische oder ähnliche Bezugszeichen gegeben werden, und sich überschneidende Erklärungen werden gegebenenfalls ausgelassen. Die Figuren sind schematische Figuren und die Beziehungen zwischen Dicken und Ebenenabmessungen, die Verhältnisse der Dicken jeweiliger Schichten und dergleichen unterscheiden sich von tatsächlichen. Außerdem beinhalten unterschiedliche Figuren Teile, die in manchen Fällen als verschiedene gemeinsame Abmessungsbeziehungen oder -verhältnisse aufweisend dargestellt sind.
  • Außerdem sind Definition von Richtungen, wie etwa die Oben-Unten-Richtung, in der folgenden Erklärung, Definitionen, die lediglich zur einfachen Erklärung verwendet werden, und beschränken die technische Idee der vorliegenden Offenbarung nicht. Falls zum Beispiel ein Subjektobjekt beobachtet wird, nachdem es um 90° gedreht wurde, wird die Oben-Unten-Richtung, die in einer Erklärung des Subjektobjekts erwähnt ist, mit der Bedeutung der Links-Rechts-Richtung interpretiert und, falls das Subjektobjekt beobachtet wird, nachdem es um 180° gedreht wurde, wird die Oben-Unten-Richtung, die in der Erklärung erwähnt ist, mit der Bedeutung einer umgekehrten Richtung interpretiert.
  • <1. Basisstruktur der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung>
  • 1 stellt Ansichten der Basisstruktur einer vertikalen Gate-Elektrode gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
  • A aus 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtstruktur der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, und B aus 1 ist eine Querschnittsansicht der vertikalen Gate-Elektrode entlang einer Linie X-X' in A aus 1. C aus 1 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode entlang einer Linie Y-Y' in B aus 1 und D aus 1 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode entlang einer Linie Z-Z' in B aus 1.
  • Eine vertikale Gate-Elektrode 1 aus 1 ist eine Gate-Elektrode eines Vertikaltransistors, die in einem MOS-Transistor (MOS-FET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor - Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) zusammen mit einer Drain-Elektrode und einer Source-Elektrode enthalten ist, die nicht dargestellt sind.
  • Wie in A aus 1 dargestellt, ist die vertikale Gate-Elektrode 1 in einem Si-Substrat (Siliciumsubstrat) 2 gebildet, das ein Halbleitersubstrat ist, das Silicium (Si) als einen Halbleiter verwendet. Zum Beispiel liest der Vertikaltransistor einschließlich der vertikalen Gate-Elektrode 1 eine Ladung aus einem Fotodiodenabschnitt aus, der unterhalb der vertikalen Gate-Elektrode 1 in dem Si-Substrat 2 gebildet ist, und transferiert die Ladung zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt.
  • Wie in B aus 1 dargestellt, weist die vertikale Gate-Elektrode 1 einen Planarelektrodenteil 11, der an einer Position höher als eine Oberfläche des Si-Substrats 2 (nachfolgend auch als eine Substratoberfläche bezeichnet) angeordnet ist, und einen eingebetteten Elektrodenteil 12 auf, der innerhalb des Si-Substrats 2 eingebettet ist (nachfolgend wird dies auch als „in dem Substrat befindlich“ beschrieben). Die vertikale Gate-Elektrode 1 mit dem eingebetteten Elektrodenteil 12 ist so konfiguriert, dass sie eine Ladung von einem Fotodiodenabschnitt, der an einer tieferen Position in dem Substrat gebildet ist, einfach auslesen kann.
  • Der eingebettete Elektrodenteil 12 beinhaltet zwei separate Elektroden, d. h. eine eingebettete untere Elektrode 12A auf der Seite des tieferen Substratteils relativ zu einer gestrichelten Linie in B aus 1 und eine eingebettete obere Elektrode 12B auf der Substratoberflächenseite relativ zu der gestrichelten Linie. Die eingebettete untere Elektrode 12A ist eine rechteckige Röhre mit einem hohlen Inneren, wie in A bis C aus 1 dargestellt. Wie in A bis D aus 1 dargestellt, beinhaltet die eingebettete obere Elektrode 12B zwei Plattenelektroden, die einander zugewandt sind, und verbindet den Planarelektrodenteil 11 auf einer oberen Substratoberfläche und die eingebettete untere Elektrode 12A bei einem tiefen Substratteil.
  • 2 stellt Ansichten der Struktur einer vertikalen Gate-Elektrode als ein Vergleichsbeispiel zum Erklären von Vorteilen der vertikalen Gate-Elektrode 1 aus 1 durch einen Vergleich dar.
  • A aus 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtstruktur der vertikalen Gate-Elektrode gemäß dem Vergleichsbeispiel darstellt, und B aus 2 ist eine Querschnittsansicht der vertikalen Gate-Elektrode entlang einer Linie X-X' in A aus 2. C aus 2 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode entlang einer Linie Z-Z' in B aus 2.
  • Wie in B aus 2 dargestellt, weist eine vertikale Gate-Elektrode 21 aus 2 einen Planarelektrodenteil 22, der an einer Position höher als die Substratoberfläche des Si-Substrats 2 angeordnet ist, und einen eingebetteten Elektrodenteil 23 auf, der in dem Substrat eingebettet ist.
  • Wie in A bis C aus 2 dargestellt, beinhaltet der eingebettete Elektrodenteil 23 zwei Plattenelektroden, die einander zugewandt sind, und erstreckt sich von dem Planarelektrodenteil 11 zu der Seite des tiefen Substratteils hin. Obgleich der eingebettete Elektrodenteil 23 aus 2 die zwei Plattenelektroden aufweist, die einander zugewandt sind, weist zum Vergleich mit der vertikalen Gate-Elektrode 1 aus 1 der eingebettete Elektrodenteil 23 in manchen Fällen eine Plattenelektrode auf.
  • Wie aus dem Vergleich mit der vertikalen Gate-Elektrode 21 aus 2 ersichtlich ist, unterscheidet sich die vertikale Gate-Elektrode 1 aus 1 von der vertikalen Gate-Elektrode 21 aus 2 darin, dass sie die eingebettete untere Elektrode 12A aufweist, die als eine rechteckige Röhre gebildet ist. Mit der eingebetteten unteren Elektrode 12A weist die vertikale Gate-Elektrode 1 eine Struktur auf, in der die röhrenförmige eingebettete untere Elektrode 12A eine Halbleiterschicht des Si-Substrats 2 bei dem distalen Endteil des eingebetteten Elektrodenteils 12 umgibt. Entsprechend wird eine Modulation auf der Halbleiterschicht von den vier Oberflächen der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A bewirkt und kann eine Modulation bei dem distalen Endteil des eingebetteten Elektrodenteils 23 lokal erhöht werden.
  • 3 stellt Graphen dar, die das Potential an Substrattiefenpositionen sowohl der vertikalen Gate-Elektrode 1 aus 1 als auch der vertikalen Gate-Elektrode 21 aus 2 darstellen.
  • A aus 3 ist ein Graph, der das Potential der vertikalen Gate-Elektrode 21 aus 2 in Bezug auf Substrattiefenpositionen des Si-Substrats 2 darstellt, und B aus 3 ist ein Graph, der das Potential der vertikalen Gate-Elektrode 1 aus 1 in Bezug auf Substrattiefenpositionen des Si-Substrats 2 darstellt.
  • Die horizontalen Achsen der Graphen in A und B aus 3 repräsentieren Positionen in den Substrattiefenrichtungen (Substrattiefenpositionen) relativ zu Substratoberflächen, die Referenzoberflächen (0.0) sind, und die vertikalen Achsen repräsentieren das Potential. Außerdem stellen A und B aus 3 in den Graphen die Tiefen der eingebetteten Elektrodenteile 12 und 23 in Simulationen des Potentials dar.
  • Es wird auf Teile geachtet, die durch gestrichelte Kreise in A und B aus 3 umgeben sind, das heißt, Änderungen des Potentials nahe den Unterseiten der eingebetteten Elektrodenteile 12 und 23. In der vertikalen Gate-Elektrode 21 aus 2 als das Vergleichsbeispiel, wie in A aus 3 dargestellt, sinkt das Potential an Positionen unterhalb der Unterseite des eingebetteten Elektrodenteils 23 rasch ab. Andererseits ändert sich in der vertikalen Gate-Elektrode 1 aus 1, wie in B aus 3 dargestellt, das Potential langsam und wird ein rasches Absinken des Potentials selbst an Positionen unterhalb der Unterseite des eingebetteten Elektrodenteils 12 unterdrückt. Mit anderen Worten wird im Vergleich zu der vertikalen Gate-Elektrode 21 aus 2 das elektrische Feld, das nahe der Unterseite des eingebetteten Elektrodenteils 12 gebildet wird, verstärkt.
  • Auf eine solche Weise kann die vertikale Gate-Elektrode 1 aus 1, die die eingebettete untere Elektrode 12A aufweist, die als eine rechteckige Röhre an dem distalen Endteil der Gate-Elektrode am nächsten zu dem Fotodiodenabschnitt gebildet ist, der an einer tiefen Position in dem Substrat gebildet ist, den Grad einer Modulation bei dem distalen Endteil erhöhen. Daher ist es möglich, den Transfer einer Ladung von dem Fotodiodenabschnitt zu ermöglichen, der an einer tiefen Position in dem Substrat gebildet ist.
  • <2. Erstes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform>
  • 4 stellt ein spezielleres erstes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform in 1 dar.
  • A aus 4 ist eine perspektivische Ansicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel, B aus 4 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Y-Y' in 1 und C aus 4 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Z-Z` in 1.
  • Das erste Konfigurationsbeispiel ist ein Beispiel, bei dem die vertikale Gate-Elektrode 1 in einem Si(100)-Substrat gebildet ist, das als das Si-Substrat 2 verwendet wird. Entsprechend beinhaltet eine Substratoberfläche 42 des Si-Substrats 2 eine (100)-Orientierung.
  • Außerdem beinhalten bei dem ersten Konfigurationsbeispiel in 4, wie in B und C aus 4 dargestellt, die Orientierungen von Oberflächen des Si-Substrats 2, die eine erste Oberfläche 43 und eine zweite Oberfläche 44 des eingebetteten Elektrodenteils 12 kontaktieren, (110)-Orientierungen. Hier ist die erste Oberfläche 43 des eingebetteten Elektrodenteils 12 äquivalent zu einer Seitenoberfläche einer längeren Seite des Rechtecks der eingebetteten oberen Elektrode 12B in C aus 4. Andererseits ist die zweite Oberfläche 44 des eingebetteten Elektrodenteils 12 äquivalent zu einer Seitenoberfläche einer kürzeren Seite orthogonal zu der ersten Oberfläche 43.
  • <3. Zweites Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform>
  • 5 stellt ein spezielleres zweites Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform in 1 dar.
  • A aus 5 ist eine perspektivische Ansicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel, B aus 5 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Y-Y' in 1 und C aus 5 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Z-Z` in 1.
  • Das zweite Konfigurationsbeispiel ist auch ein Beispiel, bei dem, ähnlich dem ersten Konfigurationsbeispiel, die vertikale Gate-Elektrode 1 durch Verwenden eines Si(100)-Substrats als das Si-Substrat 2 gebildet wird. Entsprechend beinhaltet die Substratoberfläche 42 des Si-Substrats 2 eine (100)-Orientierung.
  • Andererseits unterscheidet sich das zweite Konfigurationsbeispiel von dem ersten Konfigurationsbeispiel hinsichtlich der Orientierungen der Oberflächen des Si-Substrats 2, die die erste Oberfläche 43 und die zweite Oberfläche 44 des eingebetteten Elektrodenteils 12 kontaktieren. Insbesondere beinhalten bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel die Orientierungen der Oberflächen des Si-Substrats 2, die die erste Oberfläche 43 und die zweite Oberfläche 44 der eingebetteten unteren Elektrode 12A und der eingebetteten oberen Elektrode 12B kontaktieren, (100)-Orientierungen. Da es möglich ist, den Grenzflächenzustand im Vergleich zu dem ersten Konfigurationsbeispiel unter Verwendung des identischen Si(100)-Substrats zu reduzieren, ist das zweite Konfigurationsbeispiel besonders bevorzugt.
  • <4. Drittes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform>
  • 6 stellt ein spezielleres drittes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform in 1 dar.
  • A aus 6 ist eine perspektivische Ansicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem dritten Konfigurationsbeispiel, B aus 6 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem dritten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Y-Y' in 1 und C aus 6 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem dritten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Z-Z` in 1.
  • Das dritte Konfigurationsbeispiel ist ein Beispiel, bei dem die vertikale Gate-Elektrode 1 in einem Si(111)-Substrat gebildet ist, das als das Si-Substrat 2 verwendet wird. Entsprechend beinhaltet die Substratoberfläche 42 des Si-Substrats 2 eine (111)-Orientierung.
  • Ferner beinhaltet bei dem dritten Konfigurationsbeispiel die Orientierung der Oberfläche des Si-Substrats 2, die die erste Oberfläche 43 des eingebetteten Elektrodenteils 12 kontaktiert, eine (112)-Orientierung und beinhaltet die Orientierung der Oberfläche des Si-Substrats 2, die die zweite Oberfläche 44 kontaktiert, eine (110)-Orientierung.
  • <5. Viertes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform>
  • 7 stellt ein spezielleres viertes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform in 1 dar.
  • A aus 7 ist eine perspektivische Ansicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem vierten Konfigurationsbeispiel, B aus 7 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem vierten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Y-Y' in 1 und C aus 7 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem vierten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Z-Z` in 1.
  • Das vierte Konfigurationsbeispiel ist auch ein Beispiel, bei dem, ähnlich dem dritten Konfigurationsbeispiel, die vertikale Gate-Elektrode 1 durch Verwenden eines Si(111)-Substrats als das Si-Substrat 2 gebildet wird. Entsprechend beinhaltet die Substratoberfläche 42 des Si-Substrats 2 eine (111)-Orientierung.
  • Andererseits sind bei dem vierten Konfigurationsbeispiel die Orientierungen der Oberflächen des Si-Substrats 2, die die erste Oberfläche 43 und die zweite Oberfläche 44 des eingebetteten Elektrodenteils 12 kontaktieren, entgegengesetzt zu jenen bei dem dritten Konfigurationsbeispiel. Das heißt, die Orientierung der Oberfläche des Si-Substrats 2, die die erste Oberfläche 43 des eingebetteten Elektrodenteils 12 kontaktiert, ist eine (110)-Orientierung und die Orientierung der Oberfläche des Si-Substrats 2, die die zweite Oberfläche 44 kontaktiert, ist eine (112)-Orientierung. Da es möglich ist, den Grenzflächenzustand im Vergleich zu dem dritten Konfigurationsbeispiel unter Verwendung des identischen Si(111)-Substrats zu reduzieren, ist das vierte Konfigurationsbeispiel besonders bevorzugt.
  • <6. Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der ersten Ausführungsform>
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 erklärt. In 8 sind Querschnittsansichten der vertikalen Gate-Elektrode 1 zur Zeit einer Bildung auf der linken Seite dargestellt, sind Draufsichten äquivalent zu dem Teil der eingebetteten unteren Elektrode 12A in der Mitte dargestellt und sind Draufsichten äquivalent zu dem Teil der eingebetteten oberen Elektrode 12B auf der rechten Seite dargestellt.
  • Zuerst wird, wie in A aus 8 dargestellt, eine Öffnung 61A durch Ätzen, bis zu einer vorbestimmten Tiefe, eines Gebiets eines Si-Substrats 2A gebildet, in dem die eingebettete untere Elektrode 12A gebildet werden soll. Die planare Form der Öffnung 61A ist eine rechteckige Röhre.
  • Als Nächstes wird, wie in B aus 8 dargestellt, ein Pinning-Gebiet 62, in dem ein Ladungstransferkanal gebildet werden soll, in einem Gebiet bis zu einer vorbestimmten Tiefe (Dicke) von einer Seitenwand und unteren Oberfläche der Öffnung 61A, die in dem Si-Substrat 2A gebildet ist, durch Implantieren von p-Typ-Ionen, wie etwa Bor, auf der Seitenwand und unteren Oberfläche der Öffnung 61A gebildet.
  • Als Nächstes wird, wie in C aus 8 dargestellt, ein Siliciumoxid (SiO2) 63 oder dergleichen in der Öffnung 61A eingebettet, die in dem Si-Substrat 2A gebildet ist. Es wird angemerkt, dass ein Material, das in der Öffnung 61 eingebettet ist, nicht auf das Siliciumoxid 63 beschränkt ist, und ein anderes Material verwendet werden kann.
  • Als Nächstes wird, wie in D aus 8 dargestellt, eine Siliciumschicht 2B durch epitaktisches Wachstum zusätzlich auf einer oberen Oberfläche des Si-Substrats 2A gestapelt, in dem das Siliciumoxid 63 eingebettet wird. Das in 1 dargestellte Si-Substrat 2 entspricht einem Stapel des Si-Substrats 2A und der Siliciumschicht 2B. Eine gestrichelte Linie, die in der Querschnittsansicht in D aus 8 dargestellt ist, ist eine Grenze zwischen dem Si-Substrat 2A und der Siliciumschicht 2B und entspricht der Grenze zwischen der eingebetteten unteren Elektrode 12A und der eingebetteten oberen Elektrode 12B, die durch die gestrichelte Linie in B aus 1 repräsentiert ist.
  • Als Nächstes werden, wie in E aus 8 dargestellt, Öffnungen 61B durch Ätzen von Gebieten in der Siliciumschicht 2B, in denen die eingebettete obere Elektrode 12B gebildet werden soll, bis zum Freilegen des Siliciumoxids 63 gebildet. Die Gebiete, in denen die Öffnungen 61B gebildet werden, sind Gebiete äquivalent zu zwei gegenüberliegenden Seiten der rechteckigen Öffnung 61A, die in dem Si-Substrat 2A gebildet sind.
  • Als Nächstes wird, wie in F aus 8 dargestellt, das Siliciumoxid 63, das in der Öffnung 61A des Si-Substrats 2A eingebettet ist, zum Beispiel durch einen HF-Prozess entfernt. Die Öffnung 61A, die in dem Si-Substrat 2A gebildet ist, und die Öffnungen 61B, die in der Siliciumschicht 2B gebildet sind, werden gemeinsam als Öffnungen 61 bezeichnet.
  • Als Nächstes werden, wie in G aus 8 dargestellt, die Pinning-Gebiete 62 wieder in Gebieten bis zu vorbestimmten Tiefen (Dicken) von Seitenwänden und unteren Oberflächen der Öffnungen 61 durch Implantieren von p-Typ-Ionen, wie etwa Bor, auf den Seitenwänden und unteren Oberflächen der Öffnungen 61 gebildet.
  • Als Nächstes wird, nachdem Gate-Isolationsfilme (nicht dargestellt) auf den Seitenwänden und unteren Oberflächen der Öffnungen 61 und der oberen Substratoberfläche des Si-Substrats 2 gebildet wurden, wie in H aus 8 dargestellt, die vertikale Gate-Elektrode 1 durch Einbetten eines elektrisch leitfähigen Materials 65, wie etwa Metall oder Polysilicium, in den Öffnungen 61 und auf der oberen Substratoberfläche des Si-Substrats 2 abgeschlossen.
  • In den Fällen des ersten und zweiten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode 1, die zuvor erwähnt wurden, wird in dem Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode 1, die zuvor erwähnt wurde, die Substratoberfläche des Si-Substrats 2 so gebildet, dass sie eine (100)-Orientierung aufweist. Dann wird die vertikale Gate-Elektrode 1 mit einer Anordnung gebildet, in der die Orientierungen der Oberflächen des Si-Substrats 2, die die erste Oberfläche 43 und die zweite Oberfläche 44 des eingebetteten Elektrodenteils 12 kontaktieren, (110)-Orientierungen bei dem ersten Konfigurationsbeispiel und (100)-Orientierungen bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel sind.
  • Andererseits wird in den Fällen des dritten und vierten Konfigurationsbeispiels der vertikalen Gate-Elektrode 1, die zuvor erwähnt wurden, die Substratoberfläche des Si-Substrats 2 so gebildet, dass sie eine (111)-Orientierung aufweist. Dann wird die vertikale Gate-Elektrode 1 mit einer Anordnung gebildet, in der die Orientierung der Oberfläche des Si-Substrats 2, die die erste Oberfläche 43 des eingebetteten Elektrodenteils 12 kontaktiert, eine (112)-Orientierung bei dem dritten Konfigurationsbeispiel und eine (110)-Orientierung bei dem vierten Konfigurationsbeispiel ist. Zu dieser Zeit ist die Orientierung der Oberfläche des Si-Substrats 2, die die zweite Oberfläche 44 des eingebetteten Elektrodenteils 12 kontaktiert, eine (110)-Orientierung bei dem dritten Konfigurationsbeispiel und eine (112)-Orientierung bei dem vierten
  • Konfigurationsbeispiel.
  • In dem Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode 1, die zuvor erwähnt wurde, wird, nachdem die Öffnung 61A, die der eingebetteten unteren Elektrode 12A entspricht, in dem Si-Substrat 2A gebildet wurde, die Siliciumschicht 2B durch epitaktisches Wachstum gebildet und werden die Öffnungen 61B, die der eingebetteten oberen Elektrode 12B entsprechen, in der gebildeten Siliciumschicht 2B gebildet. Durch das Bilden der Öffnungen 61 des eingebetteten Elektrodenteils 12 in zwei Schritten als die Öffnung 61A und die Öffnung 61B auf eine solche Weise können Variationen der Tiefenrichtung des eingebetteten Elektrodenteils 12 unterdrückt werden.
  • <7. Layoutbeispiele des Vertikaltransistors>
  • Layoutbeispiele des Vertikaltransistors unter Verwendung der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf 9 bis 12 erklärt. In jeder von 9 bis 12 stellt A auf der linken Seite eine perspektivische Ansicht dar und stellt B auf der rechten Seite eine Draufsicht dar.
  • 9 stellt ein erstes Layoutbeispiel des Vertikaltransistors unter Verwendung der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform dar.
  • Bei dem ersten Layoutbeispiel in 9 wird ein Fotodiodenabschnitt 71 auf der unteren Seite der vertikalen Gate-Elektrode 1 (in der Tiefenrichtung des Si-Substrats 2) gebildet. Der Fotodiodenabschnitt 71 erzeugt und akkumuliert eine Ladung gemäß der empfangenen Lichtmenge von einfallendem Licht, das von der Rückseite des Si-Substrats 2 eingeführt wird, die eine Oberfläche gegenüberliegend zu einer Oberfläche ist, bei der die vertikale Gate-Elektrode 1 gebildet ist. Außerdem wird ein Ladungsakkumulationsabschnitt 72, der das Transferziel der durch den Fotodiodenabschnitt 71 erzeugten Ladung ist, an einer Position angrenzend an die vertikale Gate-Elektrode 1 in der Ebenenrichtung angeordnet. Zum Beispiel beinhaltet der Ladungsakkumulationsabschnitt 72 ein n-Typ-Fremdstoffgebiet mit hoher Konzentration. Falls eine vorbestimmte EIN-Spannung an die vertikale Gate-Elektrode 1 angelegt wird und der Vertikaltransistor der vertikalen Gate-Elektrode 1 eingeschaltet wird, wird die in dem Fotodiodenabschnitt 71 akkumulierte Ladung zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt 72 transferiert.
  • Falls zum Beispiel der Vertikaltransistor mit dem ersten Layout für einen Pixelschaltkreis eines CMOS-Bildsensors verwendet wird, kann der Vertikaltransistor unter Verwendung der vertikalen Gate-Elektrode 1 auf einen Transfertransistor angewandt werden, die die Ladung des Fotodiodenabschnitts 71 ausliest, und kann der Ladungsakkumulationsabschnitt 72 als eine FD (Floating-Diffusion) verwendet werden.
  • 10 stellt ein zweites Layoutbeispiel des Vertikaltransistors unter Verwendung der vertikalen Gate-Elektrode 1 dar.
  • Bei dem zweiten Layoutbeispiel in 10 ist der Fotodiodenabschnitt 71 auf der unteren Seite der vertikalen Gate-Elektrode 1 (in der Tiefenrichtung des Si-Substrats 2) angeordnet und eine Gate-Elektrode 73 eines anderen Transistors (nachfolgend als ein angrenzender Transistor bezeichnet) ist an einer Position angrenzend an die vertikale Gate-Elektrode 1 in der Ebenenrichtung angeordnet. Der angrenzende Transistor beinhaltet einen Planartransistor mit der Gate-Elektrode 73, die nur auf der Substratoberfläche gebildet ist. Ferner wird ein Ladungsakkumulationsabschnitt 74, der eine von dem Fotodiodenabschnitt 71 transferierte Ladung akkumuliert, in dem Si-Substrat 2 zwischen der vertikalen Gate-Elektrode 1 und der Gate-Elektrode 73 gebildet.
  • Falls eine vorbestimmte EIN-Spannung an die vertikale Gate-Elektrode 1 angelegt wird und der Vertikaltransistor der vertikalen Gate-Elektrode 1 eingeschaltet wird, wird die in dem Fotodiodenabschnitt 71 akkumulierte Ladung zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt 74 transferiert und in diesem gehalten. Danach wird, falls eine vorbestimmte EIN-Spannung an die Gate-Elektrode 73 angelegt wird und der angrenzende Transistor eingeschaltet wird, die in dem Ladungsableitungsabschnitt 74 gehaltene Ladung zu einen Ladungsableitungsabschnitt transferiert, der nicht dargestellt ist.
  • Falls zum Beispiel der Vertikaltransistor mit dem zweiten Layout für einen Pixelschaltkreis eines CMOS-Bildsensors verwendet wird, kann der Vertikaltransistor auf einen Pixelschaltkreis vom globalen Verschlusstyp angewandt werden. Insbesondere kann der Vertikaltransistor unter Verwendung der vertikalen Gate-Elektrode 1 auf einen Transfertransistor angewandt werden, der die Ladung des Fotodiodenabschnitts 71 ausliest, und kann der Ladungsakkumulationsabschnitt 74 als ein Speicherabschnitt verwendet werden, der die Ladung temporär akkumuliert.
  • 11 stellt ein drittes Layoutbeispiel des Vertikaltransistors unter Verwendung der vertikalen Gate-Elektrode 1 dar.
  • Bei dem dritten Layoutbeispiel in 11 wird der Ladungsakkumulationsabschnitt 74 auf der unteren Seite des Planarelektrodenteils 11 der vertikalen Gate-Elektrode 1 und zwischen den zwei Plattenelektroden gebildet, die in der eingebetteten oberen Elektrode 12B enthalten sind. Ferner ist der Fotodiodenabschnitt 71 auf der unteren Seite der eingebetteten unteren Elektrode 12A angeordnet.
  • Außerdem ist eine Gate-Elektrode 75 eines ersten angrenzenden Transistors auf einer Seite angrenzend an die vertikale Gate-Elektrode 1 in der Ebenenrichtung angeordnet und ist eine Gate-Elektrode 76 eines zweiten angrenzenden Transistors auf der anderen Seite angeordnet, die entgegengesetzt zu der einen Seite ist, auf der die Gate-Elektrode 75 angeordnet ist. Der erste angrenzende Transistor und der zweite angrenzende Transistor beinhalten Planartransistoren mit den Gate-Elektroden, die nur auf der Substratoberfläche gebildet sind.
  • Falls eine vorbestimmte EIN-Spannung an die vertikale Gate-Elektrode 1 angelegt wird und der Vertikaltransistor der vertikalen Gate-Elektrode 1 eingeschaltet wird, wird die in dem Fotodiodenabschnitt 71 akkumulierte Ladung zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt 74 transferiert und in diesem gehalten. Danach wird, falls eine vorbestimmte EIN-Spannung an die Gate-Elektrode 75 des ersten angrenzenden Transistors angelegt wird und der erste angrenzende Transistor eingeschaltet wird, die in dem Ladungsakkumulationsabschnitt 74 gehaltene Ladung zu einen Ladungsableitungsabschnitt (nicht dargestellt) auf der Seite des ersten angrenzenden Transistors transferiert. Andererseits wird, falls eine vorbestimmte EIN-Spannung an die Gate-Elektrode 76 des zweiten angrenzenden Transistors angelegt wird und der zweite angrenzende Transistor eingeschaltet wird, die in dem Ladungsakkumulationsabschnitt 74 gehaltene Ladung zu einen Ladungsableitungsabschnitt (nicht dargestellt) des zweiten angrenzenden Transistors transferiert.
  • Falls zum Beispiel der Vertikaltransistor mit dem dritten Layout für einen Pixelschaltkreis eines CMOS-Bildsensors verwendet wird, kann der Vertikaltransistor auf einen Pixelschaltkreis vom globalen Verschlusstyp angewandt werden und kann auf eine Pixelstruktur angewandt werden, in der ein Transferpfad zum Transferieren der Ladung des Fotodiodenabschnitts 71 in Abhängigkeit davon umgeschaltet wird, ob es eine Auslesezeit oder eine Rücksetzzeit ist.
  • 12 stellt ein viertes Layoutbeispiel des Vertikaltransistors unter Verwendung der vertikalen Gate-Elektrode 1 dar.
  • Bei dem vierten Layoutbeispiel in 12 ist der Fotodiodenabschnitt 71 auf der unteren Seite der vertikalen Gate-Elektrode 1 angeordnet und ist eine Gate-Elektrode 77 des ersten angrenzenden Transistors an einer Position angrenzend an die vertikale Gate-Elektrode 1 in der Ebenenrichtung angeordnet. Außerdem ist eine Gate-Elektrode 78 des zweiten angrenzenden Transistors ferner neben der Gate-Elektrode 77 des ersten angrenzenden Transistors angeordnet. Anders gesagt sind die Gate-Elektrode 77 und die Gate-Elektrode 78 nebeneinander in einer Linie auf derselben Seite der vertikalen Gate-Elektrode 1 angeordnet. Der erste angrenzende Transistor und der zweite angrenzende Transistor beinhalten Planartransistoren mit den Gate-Elektroden, die nur auf der Substratoberfläche gebildet sind. Ferner wird der Ladungsakkumulationsabschnitt 74, der eine von dem Fotodiodenabschnitt 71 transferierte Ladung akkumuliert, in dem Si-Substrat 2 zwischen der Gate-Elektrode 77 und der Gate-Elektrode 78 gebildet.
  • Falls eine vorbestimmte EIN-Spannung an die vertikale Gate-Elektrode 1 und die Gate-Elektrode 77 angelegt wird und sowohl der Vertikaltransistor als auch der erste angrenzende Transistor eingeschaltet werden, wird die in dem Fotodiodenabschnitt 71 akkumulierte Ladung zu dem Ladungsakkumulationsabschnitt 74 transferiert und wird die Ladung in dem Ladungsakkumulationsabschnitt 74 gehalten, wenn der erste angrenzende Transistor ausgeschaltet ist. Danach wird, falls eine vorbestimmte EIN-Spannung an die Gate-Elektrode 78 des zweiten angrenzenden Transistors angelegt wird und der zweite angrenzende Transistor eingeschaltet wird, die in dem Ladungsakkumulationsabschnitt 74 gehaltene Ladung zu einen Ladungsableitungsabschnitt (nicht dargestellt) des zweiten angrenzenden Transistors transferiert.
  • Falls zum Beispiel der Vertikaltransistor mit dem vierten Layout für einen Pixelschaltkreis eines CMOS-Bildsensors verwendet wird, kann, ähnlich dem zweiten Layout in 10, der Vertikaltransistor auf einen Pixelschaltkreis vom globalen Verschlusstyp angewandt werden. Der Vertikaltransistor unter Verwendung der vertikalen Gate-Elektrode 1 kann auf einen Transfertransistor angewandt werden, der die Ladung des Fotodiodenabschnitts 71 ausliest, und kann der Ladungsakkumulationsabschnitt 74 als ein Speicherabschnitt verwendet werden, der die Ladung temporär akkumuliert. Im Vergleich zu dem zweiten Layout kann das vierte Layout ferner einen Gegenfluss der in dem Ladungsakkumulationsabschnitt 74 akkumulierten Ladung verhindern.
  • Auch in den zuvor erwähnten Vertikaltransistoren mit dem ersten bis vierten Layout, die die zuvor erwähnte vertikale Gate-Elektrode 1 aufweisen, ist es möglich, den Transfer einer Ladung von einem Fotodiodenabschnitt zu ermöglichen, der an einer tiefen Position in dem Substrat gebildet ist.
  • <8. Modifikationsbeispiele der vertikalen Gate-Elektrode>
  • Bei dem zuvor erwähnten Beispiel beinhaltet die vertikale Gate-Elektrode 1 den Planarelektrodenteil 11 und den eingebetteten Elektrodenteil 12 und beinhaltet der eingebettete Elektrodenteil 12 die eingebettete obere Elektrode 12B, die die zwei Plattenelektroden beinhaltet, die einander zugewandt sind und sich von der Substratoberfläche des Si-Substrats 2 zu einer vorbestimmten Tiefe erstrecken, und die eingebettete untere Elektrode 12A, die eine rechteckige Röhre mit einem hohlen Inneren ist.
  • Jedoch sind die Strukturen der eingebetteten oberen Elektrode 12B und der eingebetteten unteren Elektrode 12A nicht auf jene beschränkt, die zuvor beschrieben wurden. Zum Beispiel weist die eingebettete obere Elektrode 12B möglicherweise nicht zwei Plattenelektroden auf, sondern weist eine Plattenelektrode oder drei oder vier Plattenelektroden auf. Außerdem muss die planare Form der eingebetteten unteren Elektrode 12A keine rechteckige Röhre sein und kann zum Beispiel vier separate L-förmige Ecken eines Rechtecks beinhalten. Das heißt, es reicht aus, falls die Struktur derart angeordnet ist, dass ein Modulationsgrad der eingebetteten unteren Elektrode 12A über den Modulationsgrad der eingebetteten oberen Elektrode 12B erhöht wird, und es reicht aus, falls die eingebettete untere Elektrode 12A so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße in einer Draufsicht aufweist, die größer als die Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode 12B ist. Entsprechend wird der Modulationsgrad der eingebetteten unteren Elektrode 12A erhöht und es ist möglich, den Transfer einer Ladung von einem Fotodiodenabschnitt zu ermöglichen, der an einer tiefen Position in dem Substrat gebildet ist.
  • <9. Basisstruktur der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung>
  • Als Nächstes wird eine vertikale Gate-Elektrode gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erklärt. Es wird an gemerkt, dass Teilen bei der nachfolgend erklärten zweiten Ausführungsform, die mit den Teilen bei der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform gemein sind, identische Bezugszeichen gegeben werden und Erklärungen dieser Teile gegebenenfalls ausgelassen werden.
  • 13 stellt Ansichten der Basisstruktur der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
  • A aus 13 ist eine Querschnittsansicht der vertikalen Gate-Elektrode, B aus 13 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode entlang einer Linie Y-Y' in A aus 13 und C aus 13 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode entlang einer Linie Z-Z` in A aus 13. Obwohl die perspektivische Ansicht der vertikalen Gate-Elektrode, die in A aus 1 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt ist, in 13 weggelassen ist, ist die Querschnittsansicht in A aus 13 eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X' in A aus 1, ähnlich jener, die in B aus 1 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt ist.
  • Die vertikale Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform weist den Planarelektrodenteil 11, der an einer Position höher als die Substratoberfläche angeordnet ist, und den eingebettete Elektrodenteil 12 auf, der in dem Substrat eingebettet ist. Der eingebettete Elektrodenteil 12 beinhaltet zwei separate Elektroden, d. h. die eingebettete untere Elektrode 12A auf der Seite des tieferen Substratteils relativ zu der gestrichelten Linie und die eingebettete obere Elektrode 12B auf der Substratoberflächenseite relativ zu der gestrichelten Linie. Die eingebettete untere Elektrode 12A wird als eine rechteckige Röhre mit einem hohlen Inneren in einer Draufsicht gebildet und die eingebettete obere Elektrode 12B weist zwei Plattenelektroden auf, die einander zugewandt sind.
  • Entsprechend sind die Strukturen des Planarelektrodenteils 11 und des eingebetteten Elektrodenteils 12 der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform gleich jenen gemäß der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform. Andererseits unterscheidet sich die vertikale Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform von jener der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform darin, dass ein Fremdstoffgebiet eines vorbestimmten Leitfähigkeitstyps ferner auf einer Halbleiterschicht (Si-Substrat 2) um den eingebetteten Elektrodenteil 12 herum gebildet ist. Insbesondere wird bei der zweiten Ausführungsform, wie in A bis C aus 13 dargestellt, ein Fremdstoffgebiet 301 eines ersten Leitfähigkeitstyps innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 in einer Draufsicht gebildet und wird auch ein Fremdstoffgebiet 302 eines zweiten Leitfähigkeitstyps außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 in der Draufsicht gebildet, wobei der zweite Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem Leitfähigkeitstyp des inneren Fremdstoffgebiets 301 ist. Wie in B und C aus 13 dargestellt, wird das Fremdstoffgebiet 302 so gebildet, dass es die Außenperipherie des rechteckigen eingebetteten Elektrodenteils 12 in einer Draufsicht umgibt. Die Fremdstoffkonzentration des Fremdstoffgebiets 301 innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 wird höher als die Fremdstoffkonzentration des Fremdstoffgebiets 302 außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 gemacht. Außerdem nimmt die Fremdstoffkonzentration des Fremdstoffgebiets 301 innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 zu, wenn die Entfernung zu der Substratoberfläche abnimmt, d. h., wenn die Substrattiefe abnimmt.
  • <10. Erstes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform>
  • 14 stellt ein spezielleres erstes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform in 13 dar.
  • A aus 14 ist eine Querschnittsansicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel, B aus 14 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Y-Y' in 13 und C aus 14 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Z-Z` in 13.
  • Die vertikale Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel repräsentiert ein Konfigurationsbeispiel, falls eine Signalladung Elektronen ist.
  • Falls eine Signalladung Elektronen ist, ist das Fremdstoffgebiet 301 innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 ein n-Typ-Fremdstoffgebiet 301N und ist das Fremdstoffgebiet 302 außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 ein p-Typ-Fremdstoffgebiet 302P.
  • Das n-Typ-Fremdstoffgebiet 301N ist in einer Tiefe gebildet, die im Wesentlichen gleich der Tiefe des eingebetteten Elektrodenteils 12 ist, und kann tiefer als der eingebettete Elektrodenteil 12 gebildet werden oder kann flacher als der eingebettete Elektrodenteil 12 gebildet werden. Die Fremdstoffkonzentration des Fremdstoffgebiets 301N nimmt zu, wenn die Entfernung zu der Substratoberfläche abnimmt, d. h., wenn die Substrattiefe abnimmt.
  • Das untere Ende des p-Typ-Fremdstoffgebiets 302P wird auf eine Tiefe eingestellt, die nicht tiefer als jene des eingebetteten Elektrodenteils 12 ist, und das obere Ende des Fremdstoffgebiets 302P wird auf eine Position eingestellt, die höher als (näher an der Substratoberfläche als) das obere Ende der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A, die durch eine gestrichpunktete Linie repräsentiert wird, aber niedriger (tiefer) als das obere Ende des Fremdstoffgebiets 301N ist. Zum Beispiel wird das obere Ende des Fremdstoffgebiets 302P auf eine Position niedriger (tiefer) als eine Zwischenposition der eingebetteten oberen Elektrode 12B in der Tiefenrichtung eingestellt, die durch eine doppelt gepunktete Linie repräsentiert ist. Die Pinning-Gebiete 62 einschließlich der p-Typ-Fremdstoffgebiete werden in Gebieten bis zu vorbestimmten Tiefen (Dicken) von den Seitenwänden und unteren Oberflächen des eingebetteten Elektrodenteils 12 gebildet, ähnlich der ersten Ausführungsform.
  • 15 ist eine Ansicht zum Erklären einer geeigneten Fremdstoffkonzentration sowohl des n-Typ-Fremdstoffgebiets 301N als auch des p-Typ-Fremdstoffgebiets 302P.
  • Eine Position, die sich in einem Gebiet innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 befindet und niedriger (tiefer) als die untere Oberfläche der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A ist, ist als eine Position X definiert, eine Position, die sich in dem Gebiet innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 befindet und nahe dem oberen Ende der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A, d. h. nahe dem Verbindungspunkt zwischen der eingebetteten unteren Elektrode 12A und der eingebetteten oberen Elektrode 12B, ist, ist als eine Position Y definiert, eine Position, die sich in dem Gebiet innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 befindet und nahe der Substratoberfläche ist, ist als eine Position Z definiert, und eine Position, die sich in der gleichen Tiefe wie die Position Y befindet und außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 ist, ist als eine Position Y' definiert.
  • Unter Verwendung der Fremdstoffkonzentration an der Position X nahe der unteren Oberfläche der eingebetteten unteren Elektrode 12A als eine Referenzkonzentration wird die Fremdstoffkonzentration an der Position Y bevorzugt näherungsweise doppelt so hoch wie die Fremdstoffkonzentration an der Position X gemacht und wird die Fremdstoffkonzentration an der Position Z bevorzugt näherungsweise fünfmal so hoch wie die Fremdstoffkonzentration an der Position X (näherungsweise 2,5-mal so hoch wie die Fremdstoffkonzentration an der Position Y) gemacht. Außerdem wird die Fremdstoffkonzentration an der Position Y' bevorzugt im Wesentlichen gleich der Fremdstoffkonzentration an der Position X gemacht. Anders gesagt wird die Fremdstoffkonzentration an der Position Y bevorzugt näherungsweise doppelt so hoch wie die Fremdstoffkonzentration an der Position Y' gemacht. Zum Beispiel beträgt, falls die Fremdstoffkonzentration an der Position X auf 1,5E16 [/cm3] eingestellt wird, die Fremdstoffkonzentration an der Position Y' 1,5E16 [/cm3], beträgt die Fremdstoffkonzentration an der Position Y 3,0E16 [/cm3] und beträgt die Fremdstoffkonzentration an der Position Z 7,5E16 [/cm3].
  • 16 und 17 sind Ansichten, die Simulationsergebnisse elektrischer Felder darstellen, die durch die vertikale Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform gebildet werden.
  • 16 stellt ein Ergebnis einer Simulation mit der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform dar und 17 stellt ein Ergebnis einer Simulation mit der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform dar.
  • Sowohl in 16 als auch 17 stellt die Querschnittsansicht in B in der Mitte Äquipotentiallinien (Äquipotentialflächen) um den eingebetteten Elektrodenteil 12 herum dar und stellt die Draufsicht in A auf der linken Seite mit einer gestrichelten Linie eine Querschnittslinie der Querschnittsansicht in B in der Mitte dar. Der Graph C auf der rechten Seite stellt das Potential an Positionen (Substrattiefenpositionen) in der Substrattiefenrichtung relativ zu der Substratoberfläche dar, die eine Referenzoberfläche (0.0) ist.
  • Der Potentialgraph bei der ersten Ausführungsform, der in C aus 16 dargestellt ist, ist identisch mit dem Potentialgraphen, der in B aus 3 dargestellt ist.
  • Es werden elektrische Felder der Gebiete innerhalb der eingebetteten Elektrodenteile 12 beachtet, die durch ovale gestrichelte Linien in Äquipotentiallinien in B aus 16 und B aus 17 repräsentiert sind. Äquipotentiallinien 311 in B aus 16 und B aus 17 repräsentieren ein identisches Potential. Gemäß einem Vergleich elektrischer Felder in den Gebieten, die durch die ovalen gestrichelten Linien repräsentiert werden, kann es im Vergleich zu der ersten Ausführungsform in B aus 16 drei weitere Äquipotentiallinien bei der zweiten Ausführungsform in B aus 17 geben. Abstände zwischen den drei Äquipotentiallinien sind beinahe konstante Abstände. Dieser Unterschied zwischen den elektrischen Feldern kann auch im Vergleich der Potentialgraphen in C aus 16 und C aus 17 gesehen werden. Obwohl das Potential nahe der unteren Seite des eingebetteten Elektrodenteils 12 in dem Potentialgraphen gemäß der ersten Ausführungsform in C aus 16 beinahe konstant (horizontal) ist, ändert sich das Potential von einem oberen Teil (Substratoberfläche) des eingebetteten Elektrodenteils 12 zu der unteren Seite mit einer konstanten Neigung in dem Potentialgraphen gemäß der zweiten Ausführungsform in C aus 17.
  • Wie zuvor erwähnt, kann in der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform mit den Fremdstoffgebieten 301 und 302 (dem Fremdstoffgebiet 301N und dem Fremdstoffgebiet 302P), die entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen aufweisen und innerhalb und außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 gebildet sind, dem elektrischen Feld innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 ein derartiger Potentialgradient gegeben werden, der den Transfer einer Signalladung ermöglicht. Daher ist es möglich, den Transfer einer Signalladung von einem Fotodiodenabschnitt zu verbessern, der an einer tiefen Position in dem Substrat gebildet ist.
  • <11. Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform>
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 18 erklärt. 18 dient dem Erklären eines Verfahrens zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem in 14 dargestellten ersten Konfigurationsbeispiel. Ähnlich zu 8 sind 18 Querschnittsansichten der vertikalen Gate-Elektrode 1 zur Zeit einer Bildung auf der linken Seite dargestellt, sind Draufsichten äquivalent zu dem Teil der eingebetteten unteren Elektrode 12A in der Mitte dargestellt und sind Draufsichten äquivalent zu dem Teil der eingebetteten oberen Elektrode 12B auf der rechten Seite dargestellt.
  • Das Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist bis zu einem Zwischenschritt identisch mit dem Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der unter Bezugnahme auf 8 erklärten ersten Ausführungsform. Da es insbesondere gleich dem Verfahren zum Herstellen der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform von dem Schritt in A aus 8 bis zu dem Schritt in G aus 8 ist, ist der Zustand, der gleich der Querschnittsansicht und den Draufsichten in G aus 8 ist, durch die Querschnittsansicht und Draufsichten in A aus 18 repräsentiert und Erklärungen identischer Schritte werden weggelassen. Infolge der Schritte bis zu A aus 18 wurden die Öffnungen 61 in dem Si-Substrat 2 gebildet und wurden die Pinning-Gebiete 62 in Gebieten bis zu vorbestimmten Tiefen (Dicken) von den Seitenwänden und unteren Oberflächen der Öffnungen 61 durch Implantieren von p-Typ-Ionen, wie etwa Bor, auf den Seitenwänden und unteren Oberflächen der Öffnungen 61 gebildet.
  • Gate-Isolationsfilme (nicht dargestellt) werden auf den Seitenwänden und unteren Oberflächen der Öffnungen 61 nach dem Schritt in A aus 18 gebildet und dann wird, wie in B aus 18 dargestellt, der eingebettete Elektrodenteil 12 durch Einbetten eines elektrisch leitfähigen Materials, wie etwa Metall oder Polysilicium, in den Öffnungen 61 gebildet.
  • Als Nächstes wird, wie in C aus 18 dargestellt, das n-Typ-Fremdstoffgebiet 301N durch Implantieren von n-Typ-Ionen, wie etwa Phosphor, in das Si-Substrat 2 (Halbleiterschicht) innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 gebildet. Außerdem wird das p-Typ-Fremdstoffgebiet 302P durch Implantieren von p-Typ-Ionen, wie etwa Bor, bis zu einer vorbestimmten Tiefe in dem Si-Substrat 2 bei dem Außenperipherieteil des eingebetteten Elektrodenteils 12 gebildet. Ein beliebiges des Fremdstoffgebiets 301N und des Fremdstoffgebiets 302P kann früher gebildet werden.
  • Als Nächstes wird, nachdem ein Gate-Isolationsfilm (nicht dargestellt) auf der oberen Substratoberfläche des Si-Substrats 2 außer dem eingebetteten Elektrodenteil 12 gebildet wurde, wie in D aus 18 dargestellt, der Planarelektrodenteil 11 durch Strukturieren eines elektrisch leitfähigen Materials, das das gleiche wie der eingebettete Elektrodenteil 12 ist, auf der oberen Substratoberfläche des Si-Substrats 2 gebildet und wird die vertikale Gate-Elektrode 1 aus 13 abgeschlossen.
  • <12. Zweites Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform>
  • 19 stellt ein spezielleres zweites Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform in 13 dar.
  • A aus 19 ist eine Querschnittsansicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel, B aus 19 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Y-Y' in 13 und C aus 19 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Z-Z` in 13.
  • Die vertikale Gate-Elektrode 1 bei dem zweiten Konfigurationsbeispiel repräsentiert ein Konfigurationsbeispiel, falls eine Signalladung Löcher ist.
  • Falls eine Signalladung Löcher ist, ist das Fremdstoffgebiet 301 innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 ein p-Typ-Fremdstoffgebiet 301P und ist das Fremdstoffgebiet 302 außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 ein n-Typ-Fremdstoffgebiet 302N.
  • Das np-Typ-Fremdstoffgebiet 301P ist in einer Tiefe gebildet, die im Wesentlichen gleich der Tiefe des eingebetteten Elektrodenteils 12 ist, und kann tiefer als der eingebettete Elektrodenteil 12 gebildet werden oder kann flacher als der eingebettete Elektrodenteil 12 gebildet werden. Die Fremdstoffkonzentration des Fremdstoffgebiets 301P nimmt zu, wenn die Entfernung zu der Substratoberfläche abnimmt, d. h., wenn die Substrattiefe abnimmt.
  • Das untere Ende des n-Typ-Fremdstoffgebiets 302N wird auf eine Tiefe eingestellt, die nicht tiefer als der eingebettete Elektrodenteil 12 ist, und das obere Ende des Fremdstoffgebiets 302N wird auf eine Position eingestellt, die höher als (näher an der Substratoberfläche als) das obere Ende der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A, die durch eine gestrichpunktete Linie repräsentiert wird, aber niedriger (tiefer) als das obere Ende des Fremdstoffgebiets 301P ist. Zum Beispiel wird das obere Ende des Fremdstoffgebiets 302N auf eine Position niedriger (tiefer) als eine Zwischenposition der eingebetteten oberen Elektrode 12B in der Tiefenrichtung eingestellt, die durch eine doppelt gepunktete Linie repräsentiert ist. Die jeweiligen geeigneten Fremdstoffkonzentrationen des p-Typ-Fremdstoffgebiets 301P und des n-Typ-Fremdstoffgebiets 302N sind jenen bei dem ersten Konfigurationsbeispiel ähnlich, das unter Bezugnahme auf 15 erklärt wurde. Obwohl die Pinning-Gebiete 62, ähnlich der ersten Ausführungsform, in Gebieten bis zu vorbestimmten Tiefen (Dicken) von den Seitenwänden und unteren Oberflächen des eingebetteten Elektrodenteils 12 gebildet werden, werden die Pinning-Gebiete 62 durch Verwenden von n-Typ-Fremdstoffgebieten gebildet, falls eine Signalladung Löcher ist.
  • <13. Drittes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform>
  • 20 stellt ein spezielleres drittes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform in 13 dar.
  • A aus 20 ist eine Querschnittsansicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem dritten Konfigurationsbeispiel, B aus 20 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem dritten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Y-Y' in 13 und C aus 20 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem dritten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Z-Z` in 13.
  • Im Vergleich zu der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel, das in 14 dargestellt ist, weist die vertikale Gate-Elektrode 1 bei dem dritten Konfigurationsbeispiel eine andere planare Form der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A auf. Obwohl die planare Form der eingebetteten unteren Elektrode 12A bei dem ersten Konfigurationsbeispiel in 14 ein Rechteck ist, wird sie insbesondere bei dem dritten Konfigurationsbeispiel in 20 in einem Kreis gebildet. Die planare Form der eingebetteten oberen Elektrode 12B, die die röhrenartige eingebettete untere Elektrode 12A und den Planarelektrodenteil 11 verbindet, wird zu einem Rechteck mit einem kleineren Aspektverhältnis als jenes bei dem ersten Konfigurationsbeispiel in 14 geändert, so dass sie mit der kreisförmigen planaren Form der eingebetteten unteren Elektrode 12A zusammenpasst. In anderer Hinsicht ist das dritte Konfigurationsbeispiel dem ersten Konfigurationsbeispiel ähnlich, das in 14 dargestellt ist.
  • Obwohl die planare Form der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A bei dem Beispiel in 20 ein Kreis ist, kann sie ein Oval sein.
  • <14. Viertes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform>
  • 21 stellt ein spezielleres viertes Konfigurationsbeispiel der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform in 13 dar.
  • A aus 21 ist eine Querschnittsansicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem vierten Konfigurationsbeispiel, B aus 21 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem vierten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Y-Y' in 13 und C aus 21 ist eine Draufsicht der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem vierten Konfigurationsbeispiel entlang der Linie Z-Z` in 13.
  • Im Vergleich zu der vertikalen Gate-Elektrode 1 bei dem ersten Konfigurationsbeispiel, das in 14 dargestellt ist, weist die vertikale Gate-Elektrode 1 bei dem vierten Konfigurationsbeispiel eine andere planare Form der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A auf. Obwohl die planare Form der eingebetteten unteren Elektrode 12A bei dem ersten Konfigurationsbeispiel in 14 ein Rechteck ist, wird sie insbesondere bei dem vierten Konfigurationsbeispiel in 21 in einem Oktagon gebildet. Die planare Form der eingebetteten oberen Elektrode 12B, die die röhrenartige eingebettete untere Elektrode 12A und den Planarelektrodenteil 11 verbindet, wird zu einem Rechteck mit einem kleineren Aspektverhältnis als jenes bei dem ersten Konfigurationsbeispiel in 14 geändert, so dass sie mit der oktagonalen planaren Form der eingebetteten unteren Elektrode 12A zusammenpasst. In anderer Hinsicht ist das vierte Konfigurationsbeispiel dem ersten Konfigurationsbeispiel ähnlich, das in 14 dargestellt ist.
  • Obwohl die planare Form der röhrenförmigen eingebetteten unteren Elektrode 12A bei dem Beispiel in 21 ein Oktagon ist, kann sie ein Polygon außer einem Oktagon sein.
  • <15. Zusammenfassung der vertikalen Gate-Elektrode gemäß der zweiten Ausführungsform>
  • Die vertikale Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform, die zuvor erwähnt wurde, beinhaltet den Planarelektrodenteil 11 und den eingebetteten Elektrodenteil 12 und beinhaltet das Fremdstoffgebiet (erstes Fremdstoffgebiet) 301 eines ersten Leitfähigkeitstyps, das innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 in einer Draufsicht gebildet ist, und das Fremdstoffgebiet (zweites Fremdstoffgebiet) 302 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 in der Draufsicht gebildet ist, wobei der zweite Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist. Die Fremdstoffkonzentration des Fremdstoffgebiets 301 innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 wird höher als die Fremdstoffkonzentration des Fremdstoffgebiets 302 außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 gemacht. Außerdem nimmt die Fremdstoffkonzentration des Fremdstoffgebiets 301 innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 zu, wenn die Entfernung zu der Substratoberfläche abnimmt, d. h., wenn die Substrattiefe abnimmt.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform kann dem elektrische Feld innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils 12 ein solcher Potentialgradient gegeben werden, der ferner den Transfer einer Signalladung ermöglicht, wodurch der Transfer einer Signalladung von einem Fotodiodenabschnitt, der an einer tiefen Position in dem Substrat gebildet ist, weiter verbessert wird als in dem Fall bei der ersten Ausführungsform.
  • Die vertikale Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine Struktur ähnlich der Struktur der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der ersten Ausführungsform auf, aber weist zusätzlich das Fremdstoffgebiet 301 des ersten Leitfähigkeitstyps und das Fremdstoffgebiet 302 des zweiten Leitfähigkeitstyps auf. Entsprechend können die Konfiguration des Si-Substrats 2 und die Konfigurationen der Orientierungen der Substratoberfläche 42 des Si-Substrats 2 und der ersten Oberfläche 43 und der zweiten Oberfläche 44 des eingebetteten Elektrodenteils 12, die bei der ersten Ausführungsform erklärt wurden, auf die vertikale Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform angewandt werden. Außerdem kann auch bei der vertikalen Gate-Elektrode 1 gemäß der zweiten Ausführungsform jedes Layout des vertikalen Transistors, das unter Bezugnahme auf 9 bis 12 erklärt wurde, angewandt werden.
  • <16. Beispiel einer Anwendung auf ein Festkörperbildgebungselement>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf Halbleitervorrichtungen im Allgemeinen mit einem integrierten Halbleiterschaltkreis unter Verwendung eines Vertikaltransistors angewandt werden. Zum Beispiel beinhalten Beispiele für Halbleitervorrichtungen, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, ein Festkörperbildgebungselement, das wenigstens in jedem Pixel einen Fotodiodenabschnitt als einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt und einen Transistor beinhaltet, der eine durch den Fotodiodenabschnitt erzeugte Ladung transferiert.
  • 22 stellt die schematische Konfiguration eines Festkörperbildgebungselements dar, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird.
  • Ein Festkörperbildgebungselement 100, das in 22 dargestellt ist, weist einen Pixelarrayabschnitt 103 mit zweidimensional angeordneten Pixel 102 und einen Peripherieschaltkreisabschnitt um den Pixelarrayabschnitt 103 herum auf einem Halbleitersubstrat 112 unter Verwendung von zum Beispiel Silicium (Si) als ein Halbleiter auf. Der Peripherieschaltkreisabschnitt beinhaltet einen Vertikalansteuerungsschaltkreis 104, Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 105, einen Horizontalansteuerungsschaltkreis 106, einen Ausgabeschaltkreis 107, einen Steuerschaltkreis 108 und dergleichen.
  • Zum Beispiel weist jedes Pixel 102 in dem Pixelarrayabschnitt 103 einen Fotodiodenabschnitt als einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, eine Floating-Diffusion (Floating-Diffusion-Gebiet) und mehrere Pixeltransistoren auf. Zum Beispiel beinhalten die mehreren Pixeltransistoren vier MOS-Transistoren, d. h. einen Transfertransistor, einen Auswahltransistor, einen Rücksetztransistor und einen Verstärkungstransistor. Als der Transfertransistor, der in jedem Pixel 102 angeordnet ist, kann der zuvor erwähnte Vertikaltransistor mit der vertikalen Gate-Elektrode 1 genutzt werden.
  • Die Pixel 102 können auch eine gemeinsam genutzte Pixelstruktur aufweisen. Die gemeinsam genutzte Pixelstruktur beinhaltet mehrere Fotodiodenabschnitte, mehrere Transfertransistoren, eine gemeinsam genutzte Floating-Diffusion (Floating-Diffusion-Gebiet) und jeweils einen von anderen gemeinsam genutzten Pixeltransistoren. Das heißt, in der gemeinsam genutzten Pixelstruktur nutzen die Fotodioden und Transfertransistoren, die in mehreren Einheitspixeln enthalten sind, jeweils einen der anderen Pixeltransistoren gemeinsam. Auch in diesem Fall können als die Transfertransistoren, der in den Einheitspixeln angeordnet sind, die Vertikaltransistoren mit jeweils der zuvor erwähnten vertikalen Gate-Elektrode 1 genutzt werden.
  • Der Steuerschaltkreis 108 empfängt einen Eingabetakt und Daten, die ein Befehl für einen Betriebsmodus oder dergleichen sind, und gibt Daten, wie etwa interne Informationen bezüglich des Festkörperbildgebungselements 100, aus. Das heißt, der Steuerschaltkreis 108 erzeugt ein Referenztaktsignal oder ein Steuersignal für eine Operation des Vertikalansteuerungsschaltkreises 104, der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 105, des Horizontalansteuerungsschaltkreises 106 und dergleichen basierend auf einem Vertikalsynchronisationssignal, einem Horizontalsynchronisationssignal und einem Master-Taktsignal. Dann gibt der Steuerschaltkreis 108 das erzeugte Taktsignal oder Steuersignal an den Vertikalansteuerungsschaltkreis 104, die Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 105 und den Horizontalansteuerungsschaltkreis 106 und dergleichen aus.
  • Zum Beispiel beinhaltet der Vertikalansteuerungsschaltkreis 104 ein Schieberegister, wählt einen vorbestimmten Pixelansteuerungsdraht 110 aus, liefert Impulse zum Ansteuern von Pixeln 102 an den ausgewählten Pixelansteuerungsdraht 110 und steuert die Pixel 102 in Einheiten von Zeilen an. Das heißt, der Vertikalansteuerungsschaltkreis 104 wählt und scannt jedes Pixel 102 in dem Pixelarrayabschnitt 103 sequentiell in Einheiten von Zeilen in der vertikalen Richtung und liefert ein Pixelsignal basierend auf einer Signalladung, die gemäß einer empfangenen Lichtmenge bei dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts jedes Pixels 102 erzeugt wird, durch eine Vertikalsignalleitung 109 an einen Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 105.
  • Jeder Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 105 ist für eine Spalte von Pixeln 102 angeordnet und führt eine Signalverarbeitung zur Rauschentfernung und dergleichen für jede Pixelspalte an Signalen durch, die von Pixeln 102 in einer Zeile ausgegeben werden. Zum Beispiel führt jeder Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 105 eine Signalverarbeitung, wie etwa CDS (Correlated Double Sampling - korrelierte Doppelabtastung) zum Entfernen von Rauschen mit festem Muster, das einzigartig für Pixel ist, oder eine AD-Umwandlung, durch.
  • Zum Beispiel beinhaltet der Horizontalansteuerungsschaltkreis 106 ein Schieberegister, wählt jeden der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 105 sequentiell durch sequentielles Ausgeben von Horizontalscanimpulsen aus und veranlasst jeden der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 105 zum Ausgeben von Pixelsignalen an eine Horizontalsignalleitung 111.
  • Der Ausgabeschaltkreis 107 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung an Pixelsignalen durch, die sequentiell durch die Horizontalsignalleitung 111 von jedem der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 105 bereitgestellt werden, und gibt die Pixelsignale aus. Zum Beispiel führt der Ausgabeschaltkreis 107 in manchen Fällen nur eine Pufferung durch oder führt in manchen Fällen verschiedene Arten einer digitalen Signalverarbeitung, wie etwa Schwarzpegelanpassung oder spaltenweise Variationskorrektur, und dergleichen durch. Ein Eingabe/Ausgabe-Anschluss 113 tauscht Signale mit dem Außenbereich aus.
  • Das Festkörperbildgebungselement 100, das wie zuvor beschrieben konfiguriert ist, ist ein Bildsensor, der als ein Spalten-AD-Schema-CMOS-Bildsensor bezeichnet wird, in dem ein Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 105, der einen CDS-Prozess und einen AD-Umwandlungsprozess durchführt, für jede Pixelspalte angeordnet ist. Außerdem ist es ein rückseitig belichteter CMOS-Bildsensor, in dem einfallendes Licht von der Rückseite eingeführt wird, die einer Oberfläche gegenüberliegt, in der Pixeltransistoren des Halbleitersubstrats 112 gebildet sind.
  • Der Vertikaltransistor mit der zuvor erwähnten vertikalen Gate-Elektrode 1 kann als ein Transfertransistor des Pixels 102 eines solchen Festkörperbildgebungselements 100 genutzt werden. Daher kann eine Modulation des distalen Endteils der vertikalen Gate-Elektrode 1 lokal erhöht werden, und es ist möglich, den Transfer einer Ladung bei einem tieferen Teil in dem Halbleitersubstrat 112 zu ermöglichen.
  • <17. Beispiel einer Anwendung auf eine elektronische Ausrüstung>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf eine elektronische Ausrüstung im Allgemeinen angewandt werden, die ein Festkörperbildgebungselement für einen Bilderfassungsabschnitt (fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt) verwendet. Beispiele für die elektronische Ausrüstung beinhalten eine Bildgebungseinrichtung, wie etwa eine digitale Fotokamera oder eine Videokamera, eine Mobilendgeräteinrichtung mit einer Bildgebungsfunktion und einen Kopierer, der ein Festkörperbildgebungselement für einen Bildleseabschnitt verwendet. Das Festkörperbildgebungselement kann eine Form haben, die als ein Chip gebildet ist, oder kann eine modulare Form mit einer Bildgebungsfunktion haben, in der ein Bildgebungsabschnitt und ein Signalverarbeitungsabschnitt oder ein optisches System zusammen gekapselt sind.
  • 23 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungseinrichtung als die elektronische Ausrüstung darstellt, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird.
  • Eine Bildgebungseinrichtung 200 in 23 beinhaltet einen Optikabschnitt 201 einschließlich einer Linsengruppe oder dergleichen, ein Festkörperbildgebungselement (Bildgebungsvorrichtung) 202, für das die Konfiguration des Festkörperbildgebungselements 100 in 22 genutzt wird, und einen DSP(Digitalsignalprozessor)-Schaltkreis 203, der ein Kamerasignalverarbeitungsschaltkreis ist. Außerdem beinhaltet die Bildgebungseinrichtung 200 auch einen Einzelbildspeicher 204, einen Anzeigeabschnitt 205, einen Aufzeichnungsabschnitt 206, einen Bedienungsabschnitt 207 und einen Leistungsversorgungsabschnitt 208. Der DSP-Schaltkreis 203, der Einzelbildspeicher 204, der Anzeigeabschnitt 205, der Aufzeichnungsabschnitt 206, der Bedienungsabschnitt 207 und der Leistungsversorgungsabschnitt 208 sind über eine Busleitung 209 miteinander verbunden.
  • Der Optikabschnitt 201 nimmt einfallendes Licht (Bildlicht) von einem Subjekt auf und bildet ein Bild des Lichts auf einer Bildgebungsoberfläche des Festkörperbildgebungselements 202. Das Festkörperbildgebungselement 202 wandelt Lichtmengen des einfallenden Lichts, dessen Bild durch den Optikabschnitt 201 auf der Bildgebungsoberfläche gebildet wird, in elektrische Signale in Einheiten von Pixeln um und gibt die elektrischen Signal als Pixelsignale aus. Es ist möglich, als dieses Festkörperbildgebungselement 202 das Festkörperbildgebungselement 100 in 22, das heißt das Festkörperbildgebungselement mit den Pixeln 102, für die der Vertikaltransistor mit der vertikalen Gate-Elektrode 1 als der Transfertransistor genutzt wird, zu verwenden.
  • Zum Beispiel beinhaltet der Anzeigeabschnitt 205 eine Anzeigevorrichtung vom Paneltyp, wie etwa ein Flüssigkristallpanel oder ein organisches EL(Elektrolumineszenz)-Panel, und zeigt ein Video oder Standbilder an, die mit dem Festkörperbildgebungselement 202 erfasst werden. Der Aufzeichnungsabschnitt 206 zeichnet das Video oder die Standbilder, die mit dem Festkörperbildgebungselement 202 erfasst werden, auf einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einer Festplatte oder einem Halbleiterspeicher, auf.
  • Gemäß einer Bedienung, die durch einen Benutzer vorgenommen wird, gibt der Bedienungsabschnitt 207 Bedienungsbefehle bezüglich verschiedener Funktionen der Bildgebungseinrichtung 200 aus. Der Leistungsversorgungsabschnitt 208 dient nach Bedarf als verschiedene Arten von Leistungsversorgung für Operationsleistungsversorgungen von Versorgungszielen, die der DSP-Schaltkreis 203, der Einzelbildspeicher 204, der Anzeigeabschnitt 205, der Aufzeichnungsabschnitt 206 und der Bedienungsabschnitt 207 sind.
  • Wie zuvor erwähnt, ist es möglich, den Transfer einer Ladung von einem Fotodiodenabschnitt, der an einer tiefen Position in dem Substrat gebildet ist, durch Verwenden des Festkörperbildgebungselements 100 einschließlich des Transfertransistors mit der zuvor erwähnten vertikalen Gate-Elektrode 1 in jedem Pixel als das Festkörperbildgebungselement 202 zu ermöglichen. Entsprechend ist es in der Bildgebungseinrichtung 200, wie etwa einer Videokamera, einer digitalen Fotokamera oder einem Kameramodul für ein Mobiltelefon oder eine andere Mobilausrüstung, möglich, eine Zunahme der Bildqualität erfasster Bilder zu versuchen.
  • Außerdem kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht nur auf Festkörperbildgebungselemente, die die Verteilung von Einfallslichtmengen von sichtbarem Licht detektieren und ein Bild des sichtbaren Lichts bilden, sondern auch auf Festkörperbildgebungselemente, die ein Bild basierend auf der Verteilung von Mengen eines Einfalls von Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen, Teilchen oder dergleichen bilden, und Festkörperbildgebungselemente (Vorrichtungen für eine Detektion von physikalischen Größenverteilungen) im Allgemeinen, wie etwa einen Fingerabdruckdetektionssensor, der die Verteilung einer anderen physikalischen Größe, wie etwa Druck oder elektrostatische Kapazität, detektiert und ein Bild bildet, in einem breiten Sinn angewandt werden.
  • <18. Beispiel einer Anwendung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem angewandt werden.
  • 24 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegenden Technologie) angewandt werden kann.
  • In 24 ist ein Zustand veranschaulicht, in dem ein Chirurg (Arzt) 11131 ein endoskopisches Chirurgiesystem 11000 verwendet, um eine Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt, beinhaltet das endoskopische Chirurgiesystem 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Werkzeuge 11110, wie etwa einen Pneumoperitoneumschlauch 11111 und eine Energievorrichtung 11112, eine Stützarmeinrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf stützt, und einen Wagen 11200, auf dem verschiedene Einrichtungen zur endoskopischen Chirurgie montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 beinhaltet einen Objektivtubus 11101 mit einem Gebiet einer vorbestimmten Länge von einem distalen Ende davon entfernt, das in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 einzuführen ist, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem proximalen Ende des Objektivtubus 11101 verbunden ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist das Endoskop 11100 dargestellt, das ein starres Endoskop mit dem Objektivtubus 11101 des harten Typs beinhaltet. Das Endoskop 11100 kann jedoch andernfalls als ein flexibles Endoskop mit dem Objektivtubus 11101 des flexiblen Typs enthalten sein.
  • Der Objektivtubus 11101 weist an einem distalen Ende von diesem eine Öffnung auf, in die eine Objektivlinse eingesetzt wird. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist derart mit dem Endoskop 11100 verbunden, dass durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugtes Licht durch einen Lichtleiter, der sich im Inneren des Objektivtubus 11101 erstreckt, in ein distales Ende des Objektivtubus 11101 eingeführt wird und durch die Objektivlinse zu einem Beobachtungsziel in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 hin abgestrahlt wird. Es ist anzumerken, dass das Endoskop 11100 ein Vorwärtsbetrachtungsendoskop sein kann oder ein Schrägbetrachtungsendoskop oder ein Seitenbetrachtungsendoskop sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind im Inneren des Kamerakopfes 11102 bereitgestellt, so dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) von dem Beobachtungsziel durch das optische System auf das Bildaufnahmeelement gebündelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement fotoelektrisch umgewandelt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem Beobachtungslicht entspricht, nämlich ein Bildsignal, das einem Beobachtungsbild entspricht. Das Bildsignal wird als RAW-Daten an eine CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 beinhaltet eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert integral eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines Bildes basierend auf dem Bildsignal, wie etwa zum Beispiel einen Entwicklungsprozess (Demosaic-Prozess), für das Bildsignal durch.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt darauf ein Bild basierend auf einem Bildsignal an, für das die Bildprozesse durch die CCU 11201 unter der Steuerung der CCU 11201 durchgeführt wurden.
  • Die Lichtquelleneinrichtung 11203 beinhaltet eine Lichtquelle, wie etwa zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED), und liefert Bestrahlungslicht bei einer Bildgebung eines Operationsgebiets 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 eine Anweisungseingabe in das endoskopische Chirurgiesystem 11000 durch die Eingabeeinrichtung 11204 durchführen. Zum Beispiel würde der Benutzer eine Anweisung oder dergleichen zum Ändern einer Bildaufnahmebedingung (Art des Bestrahlungslichts, Vergrößerung, Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 eingeben.
  • Eine Behandlungswerkzeugsteuereinrichtung 11205 steuert die Ansteuerung der Energievorrichtung 11112 zur Kauterisation oder Inzision eines Gewebes, zum Versiegeln 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 Aufzeichnungsgerät 11207 ist eine Einrichtung, die zum Aufzeichnen verschiedener Arten von Informationen bezüglich der Chirurgie in der Lage ist. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die zum Drucken verschiedener Arten von Informationen bezüglich der Chirurgie in verschiedenen Formen, wie etwa eines Textes, eines Bildes oder eines Graphen, in der Lage ist.
  • Es ist anzumerken, dass die Lichtquelleneinrichtung 11203, die Bestrahlungslicht, wenn ein Operationsgebiet bildlich zu erfassen ist, an das Endoskop 11100 liefert, eine Weißlichtquelle beinhalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination aus ihnen beinhaltet. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination aus roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen beinhaltet, kann eine Anpassung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden, da die Ausgabeintensität und das Ausgabetiming mit einem hohen Genauigkeitsgrad für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden können. Ferner werden in diesem Fall Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitlich aufgeteilt auf ein Beobachtungsziel gestrahlt und wird eine Ansteuerung der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit den Bestrahlungstimings gesteuert. Dann können Bilder, die einzeln der R-, G- und B-Farbe entsprechen, auch zeitlich aufgeteilt aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild selbst dann erhalten werden, wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement bereitgestellt werden.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 derart gesteuert werden, dass die Intensität von auszugebendem Licht für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch das Steuern der Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit dem Timing der Änderung der Intensität von Licht, um Bilder zeitlich aufgeteilt zu erlangen, und Synthetisieren der Bilder kann ein Bild mit hohem Dynamikumfang ohne unterbelichtetes Absaufen und ausgefressene Lichter erzeugt werden.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 zum Bereitstellen von Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbandes konfiguriert werden, das für eine Speziallichtbeobachtung bereit ist. Bei einer Speziallichtbeobachtung wird zum Beispiel durch Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit einer Absorption von Licht in einem Körpergewebe von Bestrahlungslicht eines schmalen Bande im Vergleich zu Bestrahlungslicht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (nämlich Weißlicht) eine Schmalbandbeobachtung (Schmalbandbildgebung) zur Bildgebung eines vorbestimmten Gewebes, wie etwa eines Blutgefäßes eines oberflächlichen Teils der Schleimhaut oder dergleichen, mit einem hohem Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei einer Speziallichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung zum Erhalten eines Bildes aus Fluoreszenzlicht durchgeführt werden, das durch Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durch Strahlen von Anregungslicht auf das Körpergewebe (Autofluoreszenzbeobachtung) durchzuführen oder ein Fluoreszenzlichtbild durch lokales Injizieren eines Reagenzes, wie etwa Indocyaningrün (LCG), in ein Körpergewebe und Strahlen von Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagenzes entspricht, auf das Körpergewebe zu erhalten. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann zum Bereitstellen eines solchen Schmalbandlichts und/oder Anregungslichts konfiguriert sein, das für eine Speziallichtbeobachtung, wie oben beschrieben, geeignet ist.
  • 25 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201, die in 24 dargestellt sind, darstellt.
  • Der Kamerakopf 11102 beinhaltet eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Antriebseinheit 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 miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle zu dem Objektivtubus 11101 bereitgestellt ist. Beobachtungslicht, das von einem distalen Ende des Objektivtubus 11101 einfällt, wird zu dem Kamerakopf 11102 geleitet und in die Linseneinheit 11401 eingeführt. Die Linseneinheit 11401 beinhaltet eine Kombination aus mehreren Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokussierungslinse.
  • Die Anzahl an Bildaufnahmeelementen, die die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann eine (Einzelplattentyp) oder mehrere (Mehrfachplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als jene des Mehrfachplattentyps konfiguriert ist, werden zum Beispiel Bildsignale, die R, G bzw. B entsprechen, durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt und die Bildsignale können synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein Paar Bildaufnahmeelemente zum Erlangen jeweiliger Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge aufweist, die für eine dreidimensionale (3D-) Anzeige bereit sind. Falls eine 3D-Anzeige durchgeführt wird, dann kann die Tiefe eines lebenden Körpergewebes in einem Operationsgebiet genauer von dem Chirurgen 11131 erfasst werden. Es ist anzumerken, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als jene vom stereoskopischen Typ konfiguriert ist, mehrere Systeme aus Linseneinheiten 11401 bereitgestellt sind, die den einzelnen Bildaufnahmeelementen entsprechen.
  • Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 11402 möglicherweise nicht zwingend in dem Kamerakopf 11102 bereitgestellt. Zum Beispiel kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse im Inneren des Objektivtubus 11101 bereitgestellt sein.
  • Die Antriebseinheit 11403 beinhaltet einen Aktor und bewegt die Zoomlinse und die Fokussierungslinse der Linseneinheit 11401 um eine vorbestimmte Entfernung entlang einer optischen Achse unter der Steuerung der Kamerakopfsteuereinheit 11405. Folglich können die Vergrößerung und der Brennpunkt eines durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 aufgenommenen Bildes 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 von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erlangtes Bildsignal durch das Übertragungskabel 11400 als RAW-Daten an die CCU 11201.
  • 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 bezüglich Bildaufnahmebedingungen, wie etwa zum Beispiel Informationen, dass eine Bildwiederholrate eines aufgenommenen Bildes designiert wird, Informationen, dass ein Belichtungswert bei der Bildaufnahme designiert wird, und/oder Informationen, dass eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes designiert werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Bildaufnahmebedingungen, wie etwa die Bildwiederholrate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Brennpunkt, durch den Benutzer designiert werden können oder automatisch durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 basierend auf einem erlangten Bildsignal eingestellt werden können. Im letzteren Fall werden eine Autobelichtung(AE)-Funktion, eine Autofokus(AF)-Funktion und eine Autoweißabgleich(AWB)-Funktion in das Endoskop 11100 eingebunden.
  • Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert eine 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 durch das Übertragungskabel 11400 an diese übertragen wird.
  • 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 Bildprozesse für ein von dem Kamerakopf 11102 an diese übertragenes Bildsignal in der Form von RAW-Daten durch.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich der Bildaufnahme eines Operationsgebiets oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und eine Anzeige eines aufgenommenen Bildes, das durch Bildaufnahme des Operationsgebiets oder dergleichen erhalten wird, durch. 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, zum Anzeigen eines aufgenommenen Bildes, in dem das Operationsgebiet oder dergleichen bildlich erfasst wird. 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 Zange, ein spezielles lebendes Körpergebiet, eine Blutung, Nebel, wenn die Energievorrichtung 11112 verwendet wird, und so weiter durch Detektieren der Form, Farbe und so weiter von Kanten von Objekte, die in dem aufgenommenen Bild enthaltenen sind, erkennen. Die Steuereinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 zum Anzeigen eines aufgenommenen Bildes steuert, bewirken, dass verschiedene Arten von Chirurgiehilfsinformationen auf eine überlappende Weise mit einem Bild des Operationsgebiets unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung angezeigt werden. Wenn Chirurgiehilfsinformationen auf eine überlappende Weise angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert werden, kann die Last für den Chirurgen 11131 reduziert werden und kann der Chirurg 11131 mit Sicherheit mit der Chirurgie fortfahren.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein Elektrisches-Signal-Kabel, das zur Kommunikation eines elektrischen Signals bereit ist, eine optische Faser, die zur optischen Kommunikation bereit ist, oder ein Kompositkabel, das sowohl für elektrische als auch optische Kommunikation bereit ist.
  • Obwohl bei dem dargestellten Beispiel eine Kommunikation durch eine drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 hier durch Drahtloskommunikation durchgeführt werden.
  • Ein Beispiel für ein endoskopisches Chirurgiesystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wurde bisher erklärt. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 des Kamerakopfes 11102 in der zuvor erklärten Konfigurationen angewandt werden. Insbesondere kann ein Festkörperbildgebungselement mit Pixeln, die als Transfertransistoren Vertikaltransistor mit jeweils der vertikalen Gate-Elektrode 1 nutzen, als die Bildaufnahmeeinheit 11402 angewandt werden. Durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 können klarere Bilder von chirurgischen Gebieten erhalten werden, während die Größe des Kamerakopfes 11102 reduziert wird.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl ein endoskopisches Chirurgiesystem hier als ein Beispiel erklärt wurde, die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf anderes, wie etwa zum Beispiel ein mikroskopisches Chirurgiesystem, angewandt werden kann.
  • <19. Beispiel einer Anwendung auf einen mobilen Körper>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Einrichtung realisiert werden, die an einer beliebigen Art eines mobilen Körpers montiert werden soll, wie etwa einem Automobil, einem Elektroautomobil, einem Hybridelektroautomobil, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Personal-Mobility-Vorrichtung, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff oder einem Roboter.
  • 26 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 26 dargestellten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind ein Mikrocomputer 12051, ein Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 und eine Fahrzeugmontiertes-Netz-Schnittstelle (SST) 12053 als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 veranschaulicht.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert die Operation von Vorrichtungen bezüglich des Antriebssystems des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel fungiert 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 auf die Räder, einen Lenkmechanismus zum Anpassen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die für eine Fahrzeugkarosserie bereitgestellt sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein intelligentes Schlüsselsystem, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten, wie etwa einen Frontscheinwerfer, ein Rückfahrlicht, ein Bremslicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger, einen Nebelscheinwerfer oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer Mobilvorrichtung als eine Alternative zu einem Schlüssel übertragen werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt diese Eingabefunkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Leuchten 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 aufnimmt, und empfängt das aufgenommene 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 Schildes, eines Symbols auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen, oder eine Verarbeitung zum Detektieren einer Entfernung dazu durchführen.
  • Der Bildgebungsabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht. Der Bildgebungsabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Informationen über eine gemessene Entfernung ausgeben. Außerdem kann das durch den Bildgebungsabschnitt 12031 empfangene Licht 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 beinhaltet zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Basierend auf Detektionsinformationen, die von dem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 eingegeben werden, kann die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 einen Müdigkeitsgrad 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 diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die Funktionen eines Fahrerassistenzsystems (ADAS: Advanced Driver Assistance System) implementieren soll, wobei diese Funktionen eine Kollisionsvermeidung oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Folgefahrt basierend auf einer Folgeentfernung, eine Fahrt mit Geschwindigkeitsbeibehaltung, eine Warnung bezüglich einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung, dass das Fahrzeug eine Spur verlässt, oder dergleichen beinhalten.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die für automatisiertes Fahren beabsichtigt ist, was das Fahrzeug automatisiert ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen fahren lässt, indem die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen basierend auf den Informationen über den Außenbereich oder den Innenbereich des Fahrzeugs gesteuert werden, wobei diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuerungseinheit 12020 basierend auf den Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs ausgeben, wobei diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erhalten werden. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die ein Blenden verhindern soll, indem der Frontscheinwerfer so gesteuert wird, dass zum Beispiel von einem Fernlicht auf ein Abblendlicht gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs gewechselt wird, welche durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird.
  • Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 überträgt ein Ausgabesignal von Ton und/oder Bild an eine Ausgabevorrichtung, die zum visuellen oder akustischen Mitteilen von Informationen an einen Insassen des Fahrzeugs oder den Außenbereich des Fahrzeugs in der Lage ist. Bei dem Beispiel aus 26 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Armaturenbrett 12063 als die Ausgabevorrichtung veranschaulicht. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann zum Beispiel eine Onboard-Anzeige und/oder eine Head-Up-Anzeige beinhalten.
  • 27 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Installationsposition des Bildgebungsabschnitts 12031 darstellt.
  • In 27 beinhaltet der Bildgebungsabschnitt 12031 Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind zum Beispiel an Positionen an einer Frontnase, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktüre des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position auf einem oberen Teil einer Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs angeordnet. Der an der Frontnase bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12101 und der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12105 erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103 erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktüre bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12104 erhält hauptsächlich ein Bild der Rückseite des Fahrzeugs 12100. Der auf dem oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12105 wird hauptsächlich zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, eines Signals, eines Verkehrsschildes, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
  • Übrigens stellt 27 ein Beispiel für Fotografierbereiche der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 dar. Ein Bildgebungsbereich 12111 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an der Frontnase bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12101. Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Bildgebungsbereiche der an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bildgebungsabschnitte 12102 bzw. 12103. Ein Bildgebungsbereich 12114 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an der hinteren Stoßstange oder der Hecktüre bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12104. Ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100 wie bei Betrachtung von oberhalb wird zum Beispiel durch Überlagern von Bilddaten erhalten, die durch die Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 erhalten werden.
  • Wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Entfernungsinformationen haben. Zum Beispiel kann wenigstens 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 mit Bezug auf das Fahrzeug 12100) basierend auf den von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen bestimmen und dadurch als ein vorausfahrendes Fahrzeug insbesondere ein nächstes dreidimensionales Objekt extrahieren, das in einem Bewegungspfad des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das sich in im Wesentlichen derselben Richtung wie das Fahrzeug 12100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich oder größer als 0 km/h) bewegt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 eine Folgeentfernung, die zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorweg einzuhalten ist, im Voraus einstellen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich Folgestoppsteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich Folgestartsteuerung) und dergleichen durchführen. Es ist dementsprechend möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die für eine automatisierte Fahrt beabsichtigt ist, die es ermöglicht, dass das Fahrzeug automatisiert ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen fährt.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 Dreidimensionales-Objekt-Daten über dreidimensionale Objekte in Dreidimensionales-Objekt-Daten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Standardgröße, eines Fahrzeugs mit großer Größe, eines Fußgängers, eines Strommasten und anderer dreidimensionaler Objekte basierend auf den von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen klassifizieren, die klassifizierten Dreidimensionales-Objekt-Daten extrahieren und die extrahierten Dreidimensionales-Objekt-Daten zur automatischen 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 für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 schwer visuell zu erkennen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich oder höher als ein eingestellter Wert ist und dementsprechend eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 eine Warnung an den Fahrer über den Audiolautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 aus und führt eine erzwungene Verlangsamung oder Ausweichlenkung über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch das Fahren zum Vermeiden einer Kollision unterstützen.
  • 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 aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 gibt oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird zum Beispiel durch eine Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und eine Prozedur zum Bestimmen, ob es einen Fußgänger gibt oder nicht, indem eine Musterabgleichverarbeitung an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die den Umriss des Objekts repräsentieren, durchgeführt werden. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es einen Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 gibt, und dementsprechend den Fußgänger erkennt, steuert der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062 derart, dass eine quadratische Umrisslinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie auf dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 kann auch den Anzeigeabschnitt 12062 derart steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Ein Beispiel für ein Fahrzeugsteuersystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wurde bisher erklärt. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf den Bildgebungsabschnitt 12031 bei der zuvor beschriebenen Konfigurationen angewandt werden.
  • Insbesondere kann ein Festkörperbildgebungselement mit Pixeln, die als Transfertransistoren Vertikaltransistor mit jeweils der vertikalen Gate-Elektrode 1 nutzen, als der Bildgebungsabschnitt 12031 angewandt werden. Durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsabschnitt 12031 können erfasste Bilder erhalten werden, die besser zu sehen sind, und können Entfernungsinformationen erlangt werden, während eine Größenreduzierung erzielt wird. Außerdem wird es durch Verwenden der erhaltenen erfassten Bilder oder Entfernungsinformationen möglich, eine Ermüdung, die ein Fahrer fühlt, abzuschwächen und den Sicherheitsgrad eines Fahrers oder eines Fahrzeugs zu verbessern.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die zuvor erwähnten Ausführungsformen beschränkt und können auf verschiedene Arten innerhalb des Schutzumfangs geändert werden, ohne von dem Wesen der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Obwohl die Halbleitervorrichtung, in der Elektronen als Signalladungen behandelt werden, bei den zuvor erwähnten Beispielen erklärt wurde, kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auch auf Halbleitervorrichtungen angewandt werden, in denen Löcher als eine Signalladung behandelt werden. In diesem Fall ist der Leitfähigkeitstyp jedes Halbleitergebiets in einem Halbleitersubstrat der entgegengesetzte Leitfähigkeitstyp.
  • Vorteile, die in der vorliegenden Schrift beschrieben sind, werden lediglich zu Veranschaulichungszwecken präsentiert, aber nicht zum Beschränken der Vorteile. Es kann Vorteile außer jenen geben, die in der vorliegenden Schrift beschrieben sind.
  • Es ist anzumerken, dass die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auch die folgenden Konfigurationen annehmen kann.
    • (1) Eine Halbleitervorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der eine Ladung gemäß einer empfangenen Lichtmenge erzeugt; und
      • einen Transfertransistor, der die Ladung des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert, wobei
      • der Transfertransistor eine vertikale Gate-Elektrode einschließlich eines eingebetteten Elektrodenteils aufweist, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist, und
      • der eingebettete Elektrodenteil eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode beinhaltet, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
    • (2) Die Halbleitervorrichtung nach (1) oben, wobei die eingebettete untere Elektrode als eine rechteckige Röhre gebildet ist.
    • (3) Die Halbleitervorrichtung nach (1) oder (2) oben, wobei die eingebettete obere Elektrode als zwei Platten gebildet ist, die einander zugewandt sind.
    • (4) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (3) oben, wobei das Halbleitersubstrat ein Si(100)-Substrat ist, und eine Orientierung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, die eine Seitenoberfläche des eingebetteten Elektrodenteils kontaktiert, eine (110)-Orientierung beinhaltet.
    • (5) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (3) oben, wobei das Halbleitersubstrat ein Si(100)-Substrat ist, und eine Orientierung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, die eine Seitenoberfläche des eingebetteten Elektrodenteils kontaktiert, eine (100)-Orientierung beinhaltet.
    • (6) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (3) oben, wobei das Halbleitersubstrat ein Si(111)-Substrat ist, und eine Orientierung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, die eine Seitenoberfläche der längeren Seite des eingebetteten Elektrodenteils in einer Draufsicht kontaktiert, eine (112)-Orientierung beinhaltet.
    • (7) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (3) oben, wobei das Halbleitersubstrat ein Si(111)-Substrat ist, und eine Orientierung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, die eine Seitenoberfläche der längeren Seite des eingebetteten Elektrodenteils in einer Draufsicht kontaktiert, eine (110)-Orientierung beinhaltet.
    • (8) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (7) oben, wobei der vorbestimmte Ladungsakkumulationsabschnitt ein Fremdstoffgebiet mit hoher Konzentration beinhaltet.
    • (9) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (7) oben, die ferner Folgendes beinhaltet:
      • einen anderen Transistor, der an einer Position angrenzend an den Transfertransistor in einer Ebenenrichtung angeordnet ist, wobei
      • der vorbestimmte Ladungsakkumulationsabschnitt zwischen dem Transfertransistor und dem anderen Transistor gebildet ist.
    • (10) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (7) oben, die ferner Folgendes beinhaltet:
      • einen ersten angrenzenden Transistor, der an einer Position angrenzend an den Transfertransistor in einer ersten Richtung angeordnet ist; und
      • einen zweiten angrenzenden Transistor, der an einer Position angrenzend an den Transfertransistor in einer zweiten Richtung angeordnet ist, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, wobei
      • eine Ladung des vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitts durch den ersten angrenzenden Transistor transferiert wird oder durch den zweiten angrenzenden Transistor transferiert wird.
    • (11) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (7) oben, die ferner Folgendes beinhaltet:
      • einen ersten angrenzenden Transistor, der an einer Position angrenzend an den Transfertransistor in einer ersten Richtung angeordnet ist; und
      • einen zweiten angrenzenden Transistor, der an einer Position angrenzend an den ersten angrenzenden Transistor in der ersten Richtung angeordnet ist, wobei
      • der vorbestimmte Ladungsakkumulationsabschnitt zwischen dem ersten angrenzenden Transistor und dem zweiten angrenzenden Transistor gebildet ist.
    • (12) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (11) oben, wobei die Halbleitervorrichtung ein Festkörperbildgebungselement beinhaltet; und jedes Pixel des Festkörperbildgebungselements den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt und den Transfertransistor beinhaltet.
    • (13) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (11) oben, wobei der Transfertransistor ein erstes Fremdstoffgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils in einer Draufsicht gebildet ist, und ein zweites Fremdstoffgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils in der Draufsicht gebildet ist, beinhaltet, wobei der zweite Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist.
    • (14) Die Halbleitervorrichtung nach (13) oben, wobei einer des ersten Leitfähigkeitstyp und des zweiten Leitfähigkeitstyp ein p-Typ ist und der andere ein n-Typ ist.
    • (15) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (14) oben, wobei eine planare Form der eingebetteten unteren Elektrode ein Kreis oder ein Oval ist.
    • (16) Die Halbleitervorrichtung nach einem von (1) bis (14) oben, wobei eine planare Form der eingebetteten unteren Elektrode ein Polygon ist.
    • (17) Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das Folgendes beinhaltet:
      • Bilden eines eingebetteten Elektrodenteils, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist, als eine vertikale Gate-Elektrode eines Transfertransistors, der eine Ladung, die gemäß einer empfangenen Lichtmenge durch einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeugt wird, zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert, wobei
      • der eingebettete Elektrodenteil eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode beinhaltet, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
    • (18) Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach (17) oben, das ferner Folgendes beinhaltet:
      • Bilden einer Öffnung für die eingebettete untere Elektrode in dem Halbleitersubstrat;
      • Bilden einer Öffnung für die eingebettete obere Elektrode in einer Halbleiterschicht, die ferner auf dem Halbleitersubstrat durch epitaktisches Wachstum gebildet wird; und
      • Bilden des eingebetteten Elektrodenteils durch Einbetten eines elektrisch leitfähigen Materials in die Öffnungen für die eingebettete obere Elektrode und die eingebettete untere Elektrode.
    • (19) Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach (17) oben, das ferner Folgendes beinhaltet:
      • Bilden einer Öffnung für die eingebettete untere Elektrode in dem Halbleitersubstrat;
      • Bilden einer Öffnung für die eingebettete obere Elektrode in einer Halbleiterschicht, die ferner auf dem Halbleitersubstrat durch epitaktisches Wachstum gebildet wird; Bilden des eingebetteten Elektrodenteils durch Einbetten eines elektrisch leitfähigen Materials in die Öffnungen für die eingebettete obere Elektrode und die eingebettete untere Elektrode; und
      • Bilden eines ersten Fremdstoffgebiets eines ersten Leitfähigkeitstyps innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils in einer Draufsicht und Bilden eines zweiten Fremdstoffgebiets einer zweiten Leitfähigkeit außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils in der Draufsicht, wobei der zweite Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist.
    • (20) Eine elektronische Ausrüstung, die Folgendes beinhaltet:
      • eine Halbleitervorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
        • einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der eine Ladung gemäß einer empfangenen Lichtmenge erzeugt, und
        • einen Transfertransistor, der die Ladung des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert,
        • wobei der Transfertransistor eine vertikale Gate-Elektrode einschließlich eines eingebetteten Elektrodenteils aufweist, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist, und
        • wobei der eingebettete Elektrodenteil eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode beinhaltet, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
  • [Bezugszeichenliste]
    • 1
    Vertikale Gate-Elektrode
    2
    Si-Substrat
    2A
    Si-Substrat
    2B
    Siliciumschicht
    11
    Planarelektrodenteil
    12
    Eingebetteter Elektrodenteil
    12A
    Eingebettete untere Elektrode
    12B
    Eingebettete obere Elektrode
    21
    Vertikale Gate-Elektrode
    22
    Planarelektrodenteil
    23
    Eingebetteter Elektrodenteil
    42
    Substratoberfläche
    43
    Erste Oberfläche
    44
    Zweite Oberfläche
    61, 61A, 61B
    Öffnung
    62
    Pinning-Gebiet
    63
    Siliciumoxid
    65
    Elektrisch leitfähiges Material
    71
    Fotodiodenabschnitt
    72
    Ladungsakkumulationsabschnitt
    73
    Gate-Elektrode
    74
    Ladungsakkumulationsabschnitt
    75 bis 78
    Gate-Elektrode
    100
    Festkörperbildgebungselement
    102
    Pixel
    200
    Bildgebungseinrichtung
    202
    Festkörperbildgebungselement
    301, 301N, 301P
    Fremdstoffgebiet
    302, 302N, 302P
    Fremdstoffgebiet
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2016162788 A [0004]

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der eine Ladung gemäß einer empfangenen Lichtmenge erzeugt; und einen Transfertransistor, der die Ladung des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert, wobei der Transfertransistor eine vertikale Gate-Elektrode einschließlich eines eingebetteten Elektrodenteils aufweist, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist, und der eingebettete Elektrodenteil eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode beinhaltet, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eingebettete untere Elektrode als eine rechteckige Röhre gebildet ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eingebettete obere Elektrode als zwei Platten gebildet ist, die einander zugewandt sind.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ein Si(100)-Substrat ist, und eine Orientierung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, die eine Seitenoberfläche des eingebetteten Elektrodenteils kontaktiert, eine (110)-Orientierung beinhaltet.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ein Si(100)-Substrat ist, und eine Orientierung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, die eine Seitenoberfläche des eingebetteten Elektrodenteils kontaktiert, eine (100)-Orientierung beinhaltet.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ein Si(111)-Substrat ist, und eine Orientierung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, die eine Seitenoberfläche der längeren Seite des eingebetteten Elektrodenteils in einer Draufsicht kontaktiert, eine (112)-Orientierung beinhaltet.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ein Si(111)-Substrat ist, und eine Orientierung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, die eine Seitenoberfläche der längeren Seite des eingebetteten Elektrodenteils in einer Draufsicht kontaktiert, eine (110)-Orientierung beinhaltet.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Ladungsakkumulationsabschnitt ein Fremdstoffgebiet mit hoher Konzentration beinhaltet.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen anderen Transistor, der an einer Position angrenzend an den Transfertransistor in einer Ebenenrichtung angeordnet ist, wobei der vorbestimmte Ladungsakkumulationsabschnitt zwischen dem Transfertransistor und dem anderen Transistor gebildet ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen ersten angrenzenden Transistor, der an einer Position angrenzend an den Transfertransistor in einer ersten Richtung angeordnet ist; und einen zweiten angrenzenden Transistor, der an einer Position angrenzend an den Transfertransistor in einer zweiten Richtung angeordnet ist, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, wobei eine Ladung des vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitts durch den ersten angrenzenden Transistor transferiert wird oder durch den zweiten angrenzenden Transistor transferiert wird.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen ersten angrenzenden Transistor, der an einer Position angrenzend an den Transfertransistor in einer ersten Richtung angeordnet ist; und einen zweiten angrenzenden Transistor, der an einer Position angrenzend an den ersten angrenzenden Transistor in der ersten Richtung angeordnet ist, wobei der vorbestimmte Ladungsakkumulationsabschnitt zwischen dem ersten angrenzenden Transistor und dem zweiten angrenzenden Transistor gebildet ist.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleitervorrichtung ein Festkörperbildgebungselement beinhaltet; und jedes Pixel des Festkörperbildgebungselements den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt und den Transfertransistor beinhaltet.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Transfertransistor ein erstes Fremdstoffgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils in einer Draufsicht gebildet ist, und ein zweites Fremdstoffgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils in der Draufsicht gebildet ist, beinhaltet, wobei der zweite Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei einer des ersten Leitfähigkeitstyp und des zweiten Leitfähigkeitstyp ein p-Typ ist und der andere ein n-Typ ist.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine planare Form der eingebetteten unteren Elektrode ein Kreis oder ein Oval ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine planare Form der eingebetteten unteren Elektrode ein Polygon ist.
  17. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das Folgendes umfasst: Bilden eines eingebetteten Elektrodenteils, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist, als eine vertikale Gate-Elektrode eines Transfertransistors, der eine Ladung, die gemäß einer empfangenen Lichtmenge durch einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeugt wird, zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert, wobei der eingebettete Elektrodenteil eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode beinhaltet, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
  18. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst: Bilden einer Öffnung für die eingebettete untere Elektrode in dem Halbleitersubstrat; Bilden einer Öffnung für die eingebettete obere Elektrode in einer Halbleiterschicht, die ferner auf dem Halbleitersubstrat durch epitaktisches Wachstum gebildet wird; und Bilden des eingebetteten Elektrodenteils durch Einbetten eines elektrisch leitfähigen Materials in die Öffnungen für die eingebettete obere Elektrode und die eingebettete untere Elektrode.
  19. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst: Bilden einer Öffnung für die eingebettete untere Elektrode in dem Halbleitersubstrat; Bilden einer Öffnung für die eingebettete obere Elektrode in einer Halbleiterschicht, die ferner auf dem Halbleitersubstrat durch epitaktisches Wachstum gebildet wird; Bilden des eingebetteten Elektrodenteils durch Einbetten eines elektrisch leitfähigen Materials in die Öffnungen für die eingebettete obere Elektrode und die eingebettete untere Elektrode; und Bilden eines ersten Fremdstoffgebiets eines ersten Leitfähigkeitstyps innerhalb des eingebetteten Elektrodenteils in einer Draufsicht und Bilden eines zweiten Fremdstoffgebiets eines zweiten Leitfähigkeitstyps außerhalb des eingebetteten Elektrodenteils in der Draufsicht, wobei der zweite Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist.
  20. Elektronische Ausrüstung, die Folgendes umfasst: eine Halbleitervorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der eine Ladung gemäß einer empfangenen Lichtmenge erzeugt, und einen Transfertransistor, der die Ladung des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu einem vorbestimmten Ladungsakkumulationsabschnitt transferiert, wobei der Transfertransistor eine vertikale Gate-Elektrode einschließlich eines eingebetteten Elektrodenteils aufweist, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist, und wobei der eingebettete Elektrodenteil eine eingebettete obere Elektrode und eine eingebettete untere Elektrode beinhaltet, die auf einer Seite eines tiefen Substratteils relativ zu der eingebetteten oberen Elektrode angeordnet ist und die so gebildet ist, dass sie eine Elektrodenflächengröße aufweist, die in einer Draufsicht größer als eine Elektrodenflächengröße der eingebetteten oberen Elektrode ist.
DE112022003027.5T 2021-06-11 2022-05-24 Halbleitervorrichtung, verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung und elektronische ausrüstung Pending DE112022003027T5 (de)

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