JPWO2020026856A1 - 撮像装置および電子機器 - Google Patents

撮像装置および電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2020026856A1
JPWO2020026856A1 JP2020533431A JP2020533431A JPWO2020026856A1 JP WO2020026856 A1 JPWO2020026856 A1 JP WO2020026856A1 JP 2020533431 A JP2020533431 A JP 2020533431A JP 2020533431 A JP2020533431 A JP 2020533431A JP WO2020026856 A1 JPWO2020026856 A1 JP WO2020026856A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trench gate
unit
photoelectric conversion
transfer destination
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020533431A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7341141B2 (ja
JPWO2020026856A5 (ja
Inventor
貴志 町田
貴志 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of JPWO2020026856A1 publication Critical patent/JPWO2020026856A1/ja
Publication of JPWO2020026856A5 publication Critical patent/JPWO2020026856A5/ja
Priority to JP2023133344A priority Critical patent/JP2023155306A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7341141B2 publication Critical patent/JP7341141B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H01L27/14614—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor having a special gate structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14638—Structures specially adapted for transferring the charges across the imager perpendicular to the imaging plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers

Abstract

電荷が光電変換部から転送先へ円滑に転送される撮像装置を提供する。この撮像装置は、表面と、その表面と反対側の裏面とを含む半導体層と、その半導体層に埋設され、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、半導体層の表面から裏面へ向けて光電変換部へ至るまでそれぞれ延在する第１のトレンチゲートおよび第２のトレンチゲートを含み、電荷を光電変換部から第１のトレンチゲートおよび第２のトレンチゲートをそれぞれ介して同一の転送先へ転送する転送部とを備える。第１のトレンチゲートは、表面から光電変換部へ至るまで第１の長さを有し、第２のトレンチゲートは、表面から光電変換部へ至るまで第１の長さよりも短い第２の長さを有する。

Description

本開示は、光電変換を行うことで撮像を行う撮像装置およびその撮像装置を備えた電子機器に関する。
これまでに、半導体層に設けられた光電変換部において生成される信号電荷を、その半導体層に埋設されたゲート電極によりフローティングディフュージョン(floating diffusion)へ転送するようにした固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３−８４７８５号公報
ところで、このような固体撮像装置では、電荷が光電変換部から転送先へ円滑に転送されることが望ましい。
したがって、動作信頼性に優れる撮像装置およびそのような撮像装置を備えた電子機器を提供することが望まれる。
本開示の一実施形態としての撮像装置は、表面と、その表面と反対側の裏面とを含む半導体層と、その半導体層に埋設され、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、半導体層の表面から裏面へ向けて光電変換部へ至るまでそれぞれ延在する第１のトレンチゲートおよび第２のトレンチゲートを含み、電荷を光電変換部から第１のトレンチゲートおよび第２のトレンチゲートをそれぞれ介して同一の転送先へ転送する転送部とを備える。第１のトレンチゲートは、表面から光電変換部へ至るまで第１の長さを有し、第２のトレンチゲートは、表面から光電変換部へ至るまで第１の長さよりも短い第２の長さを有する。
また、本開示の一実施形態としての電子機器は、上記撮像装置を備えたものである。
本開示の一実施形態としての撮像装置および電子機器では、上記の構成により、転送部がオフの状態において、光電変換部にポテンシャルディップが存在していたとしても、転送部がオンの状態ではそのポテンシャルディップが解消される。
本開示の一実施形態としての撮像装置および電子機器によれば、電荷が光電変換部から転送先へ円滑に転送され、優れた撮像性能を実現できる。
なお、本開示の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。
本開示の第１の実施の形態に係る撮像装置の機能の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態の第１の変形例としての撮像装置の機能の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態の第２の変形例としての撮像装置の機能の構成例を示すブロック図である。 図１Ａに示した撮像装置における一のセンサ画素の回路構成を表す回路図である。 図１Ａに示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す平面図である。 図１Ａに示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す断面図、および深さ方向のポテンシャル状態を表す模式図である。 第１の実施の形態の第３の変形例としてのセンサ画素を表す平面図である。 第１の実施の形態の第４の変形例としてのセンサ画素を表す平面図である。 第１の実施の形態の第５の変形例としてのセンサ画素を表す平面図である。 第１の実施の形態の第６の変形例としてのセンサ画素を表す平面図である。 本開示の第２の実施の形態としてのセンサ画素を表す平面図である。 図９Ａに示したセンサ画素の回路構成を表す回路図である。 本開示の第３の実施の形態としてのセンサ画素を表す平面図である。 図１０Ａに示したセンサ画素の回路構成を表す回路図である。 本開示の第４の実施の形態としてのセンサ画素を表す平面図である。 図１１Ａに示したセンサ画素の回路構成を表す回路図である。 図１１Ａに示したセンサ画素の構成を模式的に表す断面図である。 図１１Ａに示したセンサ画素の各駆動信号の波形を表す第１のタイムチャートである。 図１１Ａに示したセンサ画素の各駆動信号の波形を表す第２のタイムチャートである。 図１１Ａに示したセンサ画素の各駆動信号の波形を表す第３のタイムチャートである。 第４の実施の形態の第１の変形例としてのセンサ画素を表す平面図である。 第４の実施の形態の第２の変形例としてのセンサ画素を表す平面図である。 第４の実施の形態の第３の変形例としてのセンサ画素を表す平面図である。 第４の実施の形態の第４の変形例としてのセンサ画素を表す平面図である。 電子機器の全体構成例を表す概略図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
転送部における一の縦型トランジスタが互いに深さの異なる２つのトレンチゲートを有する固体撮像装置の例。
２．第１の実施の形態の変形例
３．第２の実施の形態
電荷の転送先としての電源と、排出トランジスタとをさらに有する固体撮像装置の例。４．第３の実施の形態
電荷保持部をさらに有する固体撮像装置の例。
５．第４の実施の形態
転送部が互いに独立駆動可能な２つの縦型トランジスタを有する固体撮像装置の例。
６．第４の実施の形態の変形例
７．電子機器への適用例
８．移動体への適用例
９．内視鏡手術システムへの応用例
１０．その他の変形例
＜１．第１の実施の形態＞
［固体撮像装置１０１Ａの構成］
図１Ａは、本技術の第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１Ａの機能の構成例を示すブロック図である。
固体撮像装置１０１Ａは、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの、いわゆるグローバルシャッタ方式の裏面照射型イメージセンサである。固体撮像装置１０１Ａは、被写体からの光を受光して光電変換し、画像信号を生成することで画像を撮像するものである。
グローバルシャッタ方式とは、基本的には全画素同時に露光を開始し、全画素同時に露光を終了するグローバル露光を行う方式である。ここで、全画素とは、画像に現れる部分の画素の全てということであり、ダミー画素等は除外される。また、時間差や画像の歪みが問題にならない程度に十分小さければ、全画素同時ではなく、複数行（例えば、数十行）単位でグローバル露光を行いながら、グローバル露光を行う領域を移動する方式もグローバルシャッタ方式に含まれる。また、画像に表れる部分の画素の全てでなく、所定領域の画素に対してグローバル露光を行う方式もグローバルシャッタ方式に含まれる。
裏面照射型イメージセンサとは、被写体からの光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換部が、被写体からの光が入射する受光面と、各画素を駆動させるトランジスタ等の配線が設けられた配線層との間に設けられている構成のイメージセンサをいう。
固体撮像装置１０１Ａは、例えば、画素アレイ部１１１、垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、データ格納部１１９、水平駆動部１１４、システム制御部１１５、および信号処理部１１８を備えている。
固体撮像装置１０１Ａでは、半導体層１１（後出）上に画素アレイ部１１１が形成される。垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、データ格納部１１９、水平駆動部１１４、システム制御部１１５、および信号処理部１１８などの周辺回路は、例えば、画素アレイ部１１１と同じ半導体層１１上に形成される。
画素アレイ部１１１は、被写体から入射した光の量に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部５１（後出）を含むセンサ画素１１０を複数有する。センサ画素１１０は、図１に示したように、横方向（行方向）および縦方向（列方向）のそれぞれに配列される。画素アレイ部１１１では、行方向に一列に配列されたセンサ画素１１０からなる画素行ごとに、画素駆動線１１６が行方向に沿って配線され、列方向に一列に配列されたセンサ画素１１０からなる画素列ごとに、垂直信号線（ＶＳＬ）１１７が列方向に沿って配線されている。
垂直駆動部１１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなる。垂直駆動部１１２は、複数の画素駆動線１１６を介して複数のセンサ画素１１０に対し信号等をそれぞれ供給することにより、画素アレイ部１１１における複数のセンサ画素１１０の全てを同時に駆動させ、または画素行単位で駆動させる。
垂直駆動部１１２は、例えば読み出し走査系と掃き出し走査系との２つの走査系を有する。読み出し走査系は、単位画素から信号を読み出すために、画素アレイ部１１１の単位画素を行単位で順に選択走査する。掃き出し走査系は、読み出し走査系によって読み出し走査が行われる読み出し行に対し、その読み出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃き出し走査を行う。
この掃き出し走査系による掃き出し走査により、読み出し行の単位画素の光電変換部５１から不要な電荷が掃き出される。これをリセットという。そして、この掃き出し走査系による不要電荷の掃き出し、すなわちリセットにより、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換部５１の光電荷を捨てて、新たに露光を開始する、すなわち光電荷の蓄積を新たに開始する動作のことをいう。
読み出し走査系による読み出し動作によって読み出される信号は、その直前の読み出し動作または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応する。直前の読み出し動作による読み出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃き出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素における光電荷の蓄積時間、すなわち露光時間となる。
垂直駆動部１１２によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、垂直信号線１１７の各々を通してカラム信号処理部１１３に供給されるようになっている。カラム信号処理部１１３は、画素アレイ部１１１の画素列ごとに、選択行の各単位画素から垂直信号線１１７を通して出力される信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持するようになっている。
具体的には、カラム信号処理部１１３は、例えばシフトレジスタやアドレスデコーダなどからなり、ノイズ除去処理、相関二重サンプリング処理、アナログ画素信号のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換Ａ／Ｄ変換処理等を行い、ディジタル画素信号を生成する。カラム信号処理部１１３は、生成した画素信号を信号処理部１１８に供給する。
水平駆動部１１４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム信号処理部１１３の画素列に対応する単位回路を順番に選択するようになっている。この水平駆動部１１４による選択走査により、カラム信号処理部１１３において単位回路ごとに信号処理された画素信号が順番に信号処理部１１８に出力されるようになっている。
システム制御部１１５は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等からなる。システム制御部１１５は、タイミングジェネレータで生成されたタイミング信号に基づいて、垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、および水平駆動部１１４の駆動制御を行なうものである。
信号処理部１１８は、必要に応じてデータ格納部１１９にデータを一時的に格納しながら、カラム信号処理部１１３から供給された画素信号に対して演算処理等の信号処理を行ない、各画素信号からなる画像信号を出力するものである。
データ格納部１１９は、信号処理部１１８での信号処理にあたり、その信号処理に必要なデータを一時的に格納するようになっている。
なお、本技術の固体撮像装置は図１Ａに示した固体撮像装置１０１Ａに限定されるものではなく、例えば図１Ｂに示した固体撮像装置１０１Ｂや図１Ｃに示した固体撮像装置１０１Ｃのような構成を有していてもよい。図１Ｂは、本技術の第１の実施の形態に係る第１の変形例としての固体撮像装置１０１Ｂの機能の構成例を示すブロック図である。図１Ｃは、本技術の第１の実施の形態に係る第２の変形例としての固体撮像装置１０１Ｃの機能の構成例を示すブロック図である。
図１Ｂの固体撮像装置１０１Ｂでは、カラム信号処理部１１３と水平駆動部１１４との間にデータ格納部１１９が配設され、カラム信号処理部１１３から出力される画素信号が、データ格納部１１９を経由して信号処理部１１８に供給されるようになっている。
また、図１Ｃの固体撮像装置１０１Ｃは、カラム信号処理部１１３と水平駆動部１１４との間にデータ格納部１１９と信号処理部１１８とを並列に配設するようにしたものである。固体撮像装置１０１Ｃでは、カラム信号処理部１１３が画素アレイ部１１１の列ごと、あるいは画素アレイ部１１１の複数列ごとにアナログ画素信号をディジタル画素信号に変換するＡ／Ｄ変換を行うようになっている。
［センサ画素１１０の構成］
（回路構成例）
次に、図２を参照して、図１Ａの画素アレイ部１１１に設けられたセンサ画素１１０の回路構成例について説明する。図２は、画素アレイ部１１１を構成する複数のセンサ画素１１０のうちの１つのセンサ画素１１０の回路構成例を示している。
図２に示した例では、画素アレイ部１１１におけるセンサ画素１１０は、光電変換部（ＰＤ）５１、転送トランジスタ（ＴＧ）５２、電荷電圧変換部（ＦＤ）５３、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）５４、増幅トランジスタ（ＡＭＰ）５５、および選択トランジスタ（ＳＥＬ）５６を含んでいる。
この例では、ＴＧ５２、ＲＳＴ５４、ＡＭＰ５５、およびＳＥＬ５６は、いずれもＮ型のＭＯＳトランジスタである。これらＴＧ５２、ＲＳＴ５４、ＡＭＰ５５、およびＳＥＬ５６における各ゲート電極には、駆動信号Ｓ５２，Ｓ５４，Ｓ５６がそれぞれシステム制御部１１５の駆動制御に基づき垂直駆動部１１２および水平駆動部１１４により供給される。駆動信号Ｓ５２，Ｓ５４，Ｓ５６は、高レベルの状態がアクティブ状態（オンの状態）となり、低レベルの状態が非アクティブ状態（オフの状態）となるパルス信号である。なお、以下、駆動信号をアクティブ状態にすることを、駆動信号をオンするとも称し、駆動信号を非アクティブ状態にすることを、駆動信号をオフするとも称する。
ＰＤ５１は、例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなる光電変換素子であり、被写体からの光を受光して、その受光量に応じた電荷を光電変換により生成し、蓄積するように構成されている。
ＴＧ５２は、ＰＤ５１とＦＤ５３との間に接続されており、ＴＧ５２のゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５２に応じて、ＰＤ５１に蓄積されている電荷をＦＤ５３に転送するように構成されている。ＴＧ５２は、本開示の「転送部」に対応する一具体例である。
ＲＳＴ５４は、電源ＶＤＤに接続されたドレインと、ＦＤ５３に接続されたソースとを有している。ＲＳＴ５４は、そのゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５４に応じて、ＦＤ５３を初期化、すなわちリセットする。例えば、駆動信号Ｓ５８がオンし、ＲＳＴ５８がオンすると、ＦＤ５３の電位が電源ＶＤＤの電圧レベルにリセットされる。すなわち、ＦＤ５３の初期化が行われる。
ＦＤ５３は、ＴＧ５２を介してＰＤ５１から転送されてきた電荷を電気信号（例えば、電圧信号）に変換して出力する浮遊拡散領域である。ＦＤ５３には、ＲＳＴ５４が接続されるとともに、ＡＭＰ５５およびＳＥＬ５６を介して垂直信号線ＶＳＬが接続されている。
（平面構成例および断面構成例）
次に、図３および図４を参照して、図１Ａの画素アレイ部１１１に設けられたセンサ画素１１０の平面構成例および断面構成例について説明する。図３は、画素アレイ部１１１を構成する複数のセンサ画素１１０のうちの１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。また、図４の（Ａ）は、１つのセンサ画素１１０の断面構成例を示しており、図３に示したＩＶ−ＩＶ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。但し、図４の（Ａ）において、位置Ｐ１から位置Ｐ２の間はＸ軸方向に沿ったＸＺ断面を示し、それ以外はＹ軸方向に沿ったＹＺ断面を示している。
図３および図４の（Ａ）に示した例では、ＰＤ５１がセンサ画素１１０の中央の領域を占めており、その周辺の領域にＲＳＴ５４、ＶＤＤ、ＡＭＰ５５、ＳＥＬ５６、ＦＤ５７、ＶＳＳおよびＶＳＬ１１７が設けられている。ＴＧ５２およびＦＤ５３は、Ｚ軸方向（厚さ方向あるいは深さ方向ともいう。）においてＰＤ５１と重なり合う位置に設けられている。ＦＤ５７はメタル層によりＦＤ５３と接続されている。ＶＳＳはグラウンド端子であり、通常は０Ｖに設定される。
図３および図４の（Ａ）に示したように、センサ画素１１０は、Ｓｉ（シリコン）などの半導体材料により形成された半導体層１１と、ＰＤ５１と、転送部としてのＴＧ５２とを備えている。さらに、ＴＧ５２と半導体層１１およびＰＤ５１との間には、酸化物などからなる絶縁層１３が設けられている。半導体層１１は、表面１１Ｓ１と、その表面１１Ｓ１と反対側の裏面１１Ｓ２とを含んでいる。半導体層１１には、ＰＤ５１を取り囲むように遮光部１２が設けられていてもよい。
ＴＧ５２は、トレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２を含んでいる。ＴＧ５２は、ＰＤ５１において生成されて蓄積された電荷を、ＰＤ５１からトレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２をそれぞれ介して同一の転送先、すなわちＦＤ５３へ転送するようになっている。トレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２は、図４の（Ａ）に示したように、半導体層１１の表面１１Ｓ１から裏面１１Ｓ２へ向けてＰＤ５１へ至るまでそれぞれ延在している。
トレンチゲート５２１は、表面１１Ｓ１からＰＤ５１へ至るまで長さＬ５２１を有している。トレンチゲート５２２は、表面１１Ｓ１からＰＤ５１へ至るまで長さＬ５２１よりも短い長さＬ５２２を有する（Ｌ５２１＞Ｌ５２２）。
さらに、トレンチゲート５２１の径Ｄ５２１およびトレンチゲート５２２の径Ｄ５２２は、それぞれ、表面１１Ｓ１から裏面１１Ｓ２へ向かうほど細くなっている。また、トレンチゲート５２１の径Ｄ５２１の最大値は、トレンチゲート５２２の径Ｄ５２２の最大値よりも大きい。なお、図４の（Ａ）に示した例では、トレンチゲート５２１の径Ｄ５２１およびトレンチゲート５２２の径Ｄ５２２が、いずれも最上部において最大となっている。
（センサ画素１１０の動作）
次に、図２および図４の（Ａ）に加えて、図４の（Ｂ）および図４の（Ｃ）を参照して、センサ画素１１０の動作について説明する。センサ画素１１０では、被写体からの光を受光したＰＤ５１において生成および蓄積された電荷を読み出す際、システム制御部１１５の駆動制御に基づき、ＴＧ５２への駆動信号Ｓ５２をオンにする。これにより、ＰＤ５１に蓄積された電荷は、ＰＤ５１からトレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２を介して、ＦＤ５３へ転送されることとなる。なお、ＰＤ５１における深さ方向（Ｚ軸方向）のポテンシャルは、より深い位置、すなわち裏面１１Ｓ２に近い位置から、より浅い位置、すなわち表面１１Ｓ１に近い位置へと向かうに従い、徐々に高くなるような勾配を有している。
ところで、現実には、ＰＤ５１では、その深さ方向の一部においてポテンシャルディップが発生する場合がある。ポテンシャルディップとは、それ自身の直上のポテンシャルおよび直下のポテンシャルと比較して低いポテンシャルを有する箇所である。特に、ＰＤ５１の深さ方向の寸法を拡大すると、深さ方向におけるポテンシャル勾配が緩やかになり、ポテンシャルディップも生じやすくなる傾向にある。ここで、仮にＴＧ５２が１本のトレンチゲート５２１のみを有しているとすれば、ＰＤ５１における厚さ方向（Ｚ軸方向）のポテンシャル状態は例えば図４の（Ｂ）に示した状態となる。図４の（Ｂ）は、ＴＧ５２が１本のトレンチゲート５２１のみを有していると仮定した場合のＰＤ５１における深さ方向（Ｚ軸方向）のポテンシャル状態を表す模式図であり、図４の（Ａ）の断面に対応する。仮にＴＧ５２が１本のトレンチゲート５２１のみを有するとした場合、図４の（Ｂ）に示したように、ＰＤ５１では、深さ方向の一部にポテンシャルディップ（破線で囲んだ部分）がそのまま残存する場合がある。あるいは、ＴＧ５２が互いに同じ長さのトレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２を有する場合も同様である。
これに対し、本実施の形態のセンサ画素１１０では、ＴＧ５２が、比較的長いトレンチゲート５２１と、比較的短いトレンチゲート５２２とを有するようにしている。このため、深さ方向の途中、すなわち、トレンチゲート５２１のみが存在する領域からトレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２の双方が存在する領域へ移行する際に、ＰＤ５１のポテンシャルがＴＧ５２から受ける変調力が増加することとなる。その結果、ＰＤ５１における厚さ方向（Ｚ軸方向）のポテンシャル状態は例えば図４の（Ｃ）に示した状態となり、深さ方向の一部に存在したポテンシャルディップが解消されることとなる。なお、図４の（Ｃ）は、ＰＤ５１における深さ方向（Ｚ軸方向）のポテンシャル状態を表す模式図であり、図４の（Ａ）の断面に対応する。
［固体撮像装置１０１Ａの効果］
このように、本実施の形態の固体撮像装置１０１Ａでは、ＰＤ５１からの電荷の転送を行うＴＧ５２が、長さＬ５２１を有するトレンチゲート５２１と、長さＬ５２１よりも短い長さＬ５２２を有するトレンチゲート５２２とを有するようにした。このため、ＴＧ５２がオフの状態において、ＰＤ５１に意図しないポテンシャルディップが存在していたとしても、あるいは、飽和電荷量の増加を目的としてＰＤ５１に意図しないポテンシャルディップを発生させたとしても、ＴＧ５２がオンの状態ではそのポテンシャルディップを解消することができる。このため、半導体層１１の厚さを大きくした場合であっても、すなわち、Ｚ軸方向に沿ったポテンシャルの勾配が緩やかになったとしても、ＰＤ５１からＦＤ５３への電荷の転送を円滑に行うことができる。よって、固体撮像装置１０１Ａの動作信頼性の向上が期待できる。
また、本実施の形態の固体撮像装置１０１Ａでは、トレンチゲート５２１の径Ｄ５２１およびトレンチゲート５２２の径Ｄ５２２は、それぞれ、表面１１Ｓ１から裏面１１Ｓ２へ向かうほど細くなっている。また、トレンチゲート５２１の径Ｄ５２１の最大値は、トレンチゲート５２２の径Ｄ５２２の最大値よりも大きい。このため、より大きな長さＬ５２１を有するトレンチゲート５２１と、長さＬ５２１よりも短い長さＬ５２２を有するトレンチゲート５２２とを正確に形成するのに有利な構造となっている。
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
（第３の変形例）
［センサ画素１１０Ａの構成］
図５は、第１の実施の形態の第３の変形例としてのセンサ画素１１０Ａを表す平面図である。なお、図５は第１の実施の形態の図３に対応する。
本変形例としてのセンサ画素１１０Ａは、図５に示したように、電荷の転送先であるＦＤ５３が、トレンチゲート５２１とトレンチゲート５２２との間に位置するようにしたものである。この点を除き、他は上記第１の実施の形態としてのセンサ画素１１０と実質的に同じ構成を有する。
［センサ画素１１０Ａの作用効果］
このように、本変形例としてのセンサ画素１１０Ａによれば、上記第１の実施の形態に係るセンサ画素１１０と比較して、トレンチゲート５２１とトレンチゲート５２２との間に転送先であるＦＤ５３を配置するようにしている。トレンチゲート５２１とトレンチゲート５２２との間の部分においてはバックバイアス効果が無くなり、ＴＧ５２から受ける変調力が最も高くなる。そのため、転送される電荷は必然的にトレンチゲート５２１とトレンチゲート５２２との間を通って表面１１Ｓ１まで転送されることとなる。その表面１１Ｓの近傍に電荷の転送先であるＦＤ５３が存在することにより、ＰＤ５１からＦＤ５３への電荷の転送効率が向上する。
（第４の変形例）
［センサ画素１１０Ｂの構成］
図６は、第１の実施の形態の第４の変形例としてのセンサ画素１１０Ｂを表す平面図である。なお、図６は第１の実施の形態の図３に対応する。
本変形例としてのセンサ画素１１０Ｂは、図６に示したように、ＴＧ５２がトレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２に加えて、第３のトレンチゲートとしてのトレンチゲート５２３をさらに含むようにしたものである。また、トレンチゲート５２１〜５２３は、いずれもＸＹ平面に沿った断面が略正方形をなしている。さらに、ＸＹ面内において、トレンチゲート５２２と転送先であるＦＤ５３との距離は、トレンチゲート５２１とＦＤ５３との距離よりも短く、トレンチゲート５２３とＦＤ５３との距離よりも短い。これらの点を除き、他は上記第１の実施の形態としてのセンサ画素１１０と実質的に同じ構成を有する。
［センサ画素１１０Ｂの作用効果］
このように、本変形例としてのセンサ画素１１０Ｂによれば、トレンチゲート５２３をさらに設けるようにしたので、センサ画素１１０に比べ、トレンチゲートの数が多い。このため、ＰＤ５１のうち水平面内（ＸＹ面内）においてＴＧ５２からより離れた位置にある領域のポテンシャルに対しても変調力を及ぼすことができる。その結果、ＰＤ５１からＦＤ５３への電荷の転送をより円滑に実施できる。
（第５の変形例）
［センサ画素１１０Ｃの構成］
図７は、第１の実施の形態の第５の変形例としてのセンサ画素１１０Ｃを表す平面図である。なお、図７は第１の実施の形態の図３に対応する。
本変形例としてのセンサ画素１１０Ｃは、図７に示したように、ＴＧ５２がトレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２に加えて、第３のトレンチゲートとしてのトレンチゲート５２３をさらに含むようにしたものである。また、トレンチゲート５２１〜５２３は、いずれもＸＹ平面に沿った断面が略正方形をなしている。さらに、ＸＹ面内において、トレンチゲート５２１と転送先であるＦＤ５３との距離は、トレンチゲート５２２とＦＤ５３との距離よりも長く、トレンチゲート５２３とＦＤ５３との距離よりも長い。これらの点を除き、他は上記第１の実施の形態としてのセンサ画素１１０と実質的に同じ構成を有する。
［センサ画素１１０Ｃの作用効果］
このように、本変形例としてのセンサ画素１１０Ｃによれば、トレンチゲート５２３をさらに設けるようにしたので、センサ画素１１０に比べてトレンチゲートの数が多い。このため、ＰＤ５１のうち水平面内（ＸＹ面内）においてＴＧ５２からより離れた位置にある領域のポテンシャルに対しても変調力を及ぼすことができる。その結果、ＰＤ５１からＦＤ５３への電荷の転送をより円滑に実施できる。また、本変形例としてのセンサ画素１１０Ｃでは、３本のトレンチゲートのうちの２本を、電荷の転送先であるＦＤ５３の近傍に配置するようにした。このため、図６に示した第１の実施の形態の第４の変形例としてのセンサ画素１１０Ｂと比較して、ＰＤ５１の電荷をより効率的にＦＤ５３へ転送することができる。より効率的にＰＤ５１の電荷を転送できる良好な転送経路、すなわちトレンチゲート５２２とトレンチゲート５２３との間に挟まれた領域部分がＦＤ５３の近傍に配置されることとなるからである。
（第６の変形例）
［センサ画素１１０Ｄの構成］
図８は、第１の実施の形態の第６の変形例としてのセンサ画素１１０Ｄを表す平面図である。なお、図８は第１の実施の形態の図３に対応する。
本変形例としてのセンサ画素１１０Ｄは、図８に示したように、トレンチゲート５２１，５２２が、いずれもＸＹ平面に沿った断面が略正方形をなしている。この点を除き、他は上記第１の実施の形態としてのセンサ画素１１０と実質的に同じ構成を有する。
［センサ画素１１０Ｄの作用効果］
このように、本変形例としてのセンサ画素１１０Ｄによれば、上記第１の実施の形態に係るセンサ画素１１０と比較して、水平面内（ＸＹ面内）におけるＴＧ５２の占有面積を縮小することができる。よって、水平面内（ＸＹ面内）におけるＰＤ５１の受光可能面積を拡大することができる。
＜３．第２の実施の形態＞
図９Ａは、本技術の第２の実施の形態に係るセンサ画素２１０の平面構成例を示している。また、図９Ｂは、センサ画素２１０の回路構成例を示している。
本実施の形態のセンサ画素２１０は、ＰＤ５１の電荷の転送先として、ＦＤ５３に加えてＶＤＤ２をさらに設けると共に、ＰＤ５１とＶＤＤ２との間に排出トランジスタ（ＯＦＧ）５８をさらに設けるようにしたものである。これらの点を除き、他は上記第１の実施の形態としてのセンサ画素１１０と実質的に同じ構成を有する。
ＯＦＧ５８は、電源ＶＤＤ２に接続されたドレインと、ＴＧ５２とＰＤ５１とを結ぶ配線に接続されたソースとを有している。ＯＦＧ５８は、そのゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５８に応じて、ＰＤ５１を初期化、すなわちリセットする。ＰＤ５１をリセットする、とは、ＰＤ５１を空乏化するという意味である。
また、ＯＦＧ５８は、ＴＧ５２と電源ＶＤＤ２との間にオーバーフローパスを形成し、ＰＤ５１から溢れた電荷を電源ＶＤＤ２に排出するようになっている。このように、本実施の形態のセンサ画素２１０では、ＯＦＧ５８が直接ＰＤ５１をリセットすることができ
、ＦＤ保持型のグローバルシャッタを実現できる。
さらに、本実施の形態では、ＯＦＧ５８においても深さの異なる複数のトレンチゲート、すなわち、トレンチゲート５８１およびトレンチゲート５８２を設けるようにしている。ここで、トレンチゲート５８１の長さとトレンチゲート５８２の長さとが異なっている。このように、本実施の形態のセンサ画素２１０では、ＯＦＧ５８が、深さの異なるトレンチゲート５８１およびトレンチゲート５８２を有するようにしたので、ＰＤ５１から溢れた電荷を電源ＶＤＤ２に排出する際の転送不良を防ぐことができる。
＜４．第３の実施の形態＞
図１０Ａは、本技術の第３の実施の形態に係るセンサ画素３１０の平面構成例を示している。また、図１０Ｂは、センサ画素３１０の回路構成例を示している。
本実施の形態のセンサ画素３１０は、ＰＤ５１とＦＤ５３との間に電荷保持部（ＭＥＭ）５９をさらに設けるようにしたものである。これに伴い、ＴＧ５２の代わりに、第１の転送トランジスタ（ＴＧ）５２Ａと、第２の転送トランジスタ（ＴＧ）５２Ｂとを設けるようにした。ＴＧ５２ＡはＰＤ５１とＭＥＭ５９との間に配置され、ＴＧ５２ＢはＭＥＭ５９とＦＤ５３との間に配置されている。これらの点を除き、他は上記第２の実施の形態としてのセンサ画素２１０と実質的に同じ構成を有する。
本実施の形態のセンサ画素３１０では、ＭＥＭ５９をさらに設けることにより、ＰＤ５１からの電荷がＭＥＭ５９に転送され、メモリ保持型のグローバルシャッタを実現できる。具体的には、センサ画素３１０では、ＴＧ５２Ａのゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５２Ａがオンし、ＴＧ５２Ａがオンすると、ＰＤ５１に蓄積されている電荷が、ＴＧ５２Ａを介してＭＥＭ５９に転送されるようになっている。ＭＥＭ５９は、グローバルシャッタ機能を実現するために、ＰＤ５１に蓄積された電荷を一時的に保持する領域である。ＴＧ５２Ｂは、ＴＧ５２Ｂのゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５２Ｂに応じて、ＭＥＭ５９に保持されている電荷をＦＤ５３に転送するようになっている。例えば、駆動信号Ｓ５２がオフし、ＴＧ５２Ａがオフし、駆動信号Ｓ５２Ｂがオンし、ＴＧ５２Ｂがオンすると、ＭＥＭ５９に保持されている電荷がＴＧ５２Ｂを介して、ＦＤ５３へ転送される。
本実施の形態のセンサ画素３１０では、ＭＥＭ５９が、深さの異なるトレンチゲート５９１およびトレンチゲート５９２を有している。このため、ＰＤ５１における電荷をＭＥＭ５９へ転送する際の転送不良を防ぐことができる。
＜５．第４の実施の形態＞
図１１Ａは、本技術の第４の実施の形態に係るセンサ画素４１０の平面構成例を示している。また、図１１Ｂは、センサ画素４１０の回路構成例を示している。さらに、図１１Ｃは、センサ画素４１０の断面構成例を示している。
図１１Ａ〜図１１Ｃに示したように本実施の形態のセンサ画素４１０では、転送部が、互いに独立駆動可能に構成された第１の転送トランジスタ（ＴＧ）５２Ａおよび第２の転送トランジスタ（ＴＧ）５２Ｂを有する。ＴＧ５２ＡがトレンチゲートＴＧ５２１と含み、ＴＧ５２ＢがトレンチゲートＴＧ５２２を含んでいる。これらの点を除き、他は上記第１の実施の形態としてのセンサ画素１１０と実質的に同じ構成を有する。よって、センサ画素４１０では、センサ画素１１０と同様に、トレンチゲート５２２の長さＬ５２２がトレンチゲート５２１の長さＬ５２１よりも短くなっている（Ｌ５２１＞Ｌ５２２）。
［センサ画素４１０の作用効果］
本実施の形態のセンサ画素４１０では、ＴＧ５２ＡとＴＧ５２Ｂとを独立して駆動できるので、ＴＧ５２Ａにおけるオン・オフの駆動タイミングと、ＴＧ５２Ｂにおけるオン・オフの駆動タイミングとを自由に選択できる。したがって、図１２Ａに示したように、例えばＴＧ５２ＡとＴＧ５２Ｂとを同時に立ち上げたのち、すなわち同時にオフ状態からオン状態としたのち、ＴＧ５２ＡをＴＧ５２Ｂよりも先に立ち下げる（オン状態からオフ状態とする）ことができる。このように、ＴＧ５２ＡをＴＧ５２Ｂよりも先に立ち下げることにより、ＰＤ５１のポテンシャルがＴＧ５２から受ける変調力が、Ｚ軸方向に沿って裏面１１Ｓ２側から表面１１Ｓ１へ至る途中で増加することとなる。その結果、上記第１の実施の形態に係るセンサ画素１１０のように一のＴＧ５２に２つのトレンチゲートＴＧ５２１およびトレンチゲートＴＧ５２２を設けた場合と比較して、ＰＤ５１におけるポテンシャルディップをより効果的に解消することができる。
なお、ＴＧ５２Ａにおけるオン・オフの駆動タイミング、およびＴＧ５２Ｂにおけるオン・オフの駆動タイミングについては、図１２Ａに示した場合に限定されず、例えば図１２Ｂに示したようにしてもよい。図１２Ｂでは、ＴＧ５２ＡをＴＧ５２Ｂよりも先に立ち上げると共にＴＧ５２ＡをＴＧ５２Ｂよりも先に立ち下げるようにした例を表している。すなわち、本実施の形態のセンサ画素４１０では、ＴＧ５２Ａにおけるオン状態の期間とＴＧ５２Ｂにおけるオン状態の期間とが一部重なると共に、ＴＧ５２ＡをＴＧ５２Ｂよりも先に立ち下げるようにすればよい。あるいは、図１２Ｃに示したように、ＴＧ５２Ａの立ち下げを開始するタイミングとＴＧ５２Ｂの立ち下げを開始するタイミングとが一致していても、ＴＧ５２Ａの立ち下げが完了するタイミングがＴＧ５２Ｂの立ち下げが完了するタイミングよりも先となればよい。すなわち、オン状態からオフ状態へ切り替わる速度の勾配を変えることにより、ＴＧ５２Ａにおけるオン状態からオフ状態への切り替え完了のタイミングよりもＴＧ５２Ｂにおけるオン状態からオフ状態への切り替え完了のタイミングが遅くなるようにしてもよい。図１２Ｃに示したパルスのなまりは、垂直駆動部１１２の負荷や水平駆動部１１４の負荷を変えたり、図１１Ｂに示した回路中の配線の容量を変えたりすることにより実現できる。なお、図１２Ａ〜図１２Ｃは、ＲＳＴ５４，ＳＥＬ５６，ＴＧ５２ＡおよびＴＧ５２Ｂに供給される各駆動信号の波形を表すタイムチャートである。
＜６．第４の実施の形態の変形例＞
（第１の変形例）
［センサ画素４１０Ａの構成］
図１３Ａは、第４の実施の形態の第１の変形例としてのセンサ画素４１０Ａを表す平面図である。なお、図１３Ａは第４の実施の形態の図１１Ａに対応する。
本変形例としてのセンサ画素４１０Ａは、図１３Ａに示したように、電荷の転送先であるＦＤ５３が、トレンチゲート５２１とトレンチゲート５２２との間に位置するようにしたものである。この点を除き、他は上記第４の実施の形態としてのセンサ画素４１０と実質的に同じ構成を有する。
［センサ画素４１０Ａの作用効果］
このように、本変形例としてのセンサ画素４１０Ａによれば、上記第４の実施の形態に係るセンサ画素４１０と比較して、トレンチゲート５２１とトレンチゲート５２２との間に転送先であるＦＤ５３を配置するようにしている。トレンチゲート５２１とトレンチゲート５２２との間の部分においてはバックバイアス効果が無くなり、ＴＧ５２ＡおよびＴＧ５２Ｂから受ける変調力が最も高くなる。そのため、転送される電荷は必然的にトレンチゲート５２１とトレンチゲート５２２との間を通って表面１１Ｓ１まで転送されることとなる。その表面１１Ｓの近傍に電荷の転送先であるＦＤ５３が存在することにより、ＰＤ５１からＦＤ５３への電荷の転送効率が向上する。
（第２の変形例）
［センサ画素４１０Ｂの構成］
図１３Ｂは、第４の実施の形態の第２の変形例としてのセンサ画素４１０Ｂを表す平面図である。なお、図１３Ｂは第４の実施の形態の図１１Ａに対応する。
本変形例としてのセンサ画素４１０Ｂは、図１３Ｂに示したように、ＴＧ５２Ａがトレンチゲート５２１およびトレンチゲート５２２の双方を含んでいる。ＴＧ５２Ｂはトレンチゲートを有しておらず、ＴＧ５２Ａと、電荷の転送先であるＦＤ５３との間に位置する。この点を除き、他は上記第４の実施の形態としてのセンサ画素４１０と実質的に同じ構成を有する。
［センサ画素４１０Ｂの作用効果］
このように、本変形例としてのセンサ画素４１０Ｂによれば、トレンチゲートを有しないＴＧ５２Ｂを、２つのトレンチゲート５２１，５２２を有するＴＧ５２ＡとＦＤ５３との間に設けるようにした。このため、ＰＤ５１のポテンシャルがＴＧ５２Ａのトレンチゲート５２１，５２２から受ける変調力を適度の大きさに抑えつつ、ＰＤ５１におけるポテンシャルディップを解消することができる。図１１Ａなどに示したセンサ画素４１０のように、電荷の転送先であるＦＤ５３と近接したＴＧ５２Ｂがトレンチゲートを有する場合、そのトレンチゲートがＰＤ５１のポテンシャルに及ぼす変調力が過度に高くなることがある。そうした場合、ＴＧ５２Ｂをオン状態からオフ状態とした際に、ＦＤ５３から電子がそのトレンチゲートへ向けて移動してしまうことがある。本変形例としてのセンサ画素４１０Ｂによれば、そのような電子の逆流を効果的に防ぐことができる。
（第３の変形例）
［センサ画素４１０Ｃの構成］
図１３Ｃは、第４の実施の形態の第３の変形例としてのセンサ画素４１０Ｃを表す平面図である。なお、図１３Ｃは第４の実施の形態の図１１Ａに対応する。
本変形例としてのセンサ画素４１０Ｃは、図１３Ｃに示したように、転送部として、ＴＧ５２ＡおよびＴＧ５２Ｂに対して独立して駆動可能なＴＧ５２Ｃをさらに有している。ＴＧ５２Ａがトレンチゲート５２１を含み、ＴＧ５２Ｂがトレンチゲート５２２を含み、ＴＧ５２Ｃがトレンチゲート５２３を含んでいる。この点を除き、他は上記第４の実施の形態としてのセンサ画素４１０と実質的に同じ構成を有する。
［センサ画素４１０Ｃの作用効果］
このように、本変形例としてのセンサ画素４１０Ｃによれば、ＴＧ５２Ｃをさらに設けるようにしたので、センサ画素４１０に比べ、水平面内（ＸＹ面内）におけるＰＤ５１からの電荷の転送をより円滑に行うことができる。したがって、例えばＰＤ５１の飽和信号量を増加させやすくなる。
（第４の変形例）
［センサ画素４１０Ｄの構成］
図１３Ｄは、第４の実施の形態の第４の変形例としてのセンサ画素４１０Ｄを表す平面図である。なお、図１３Ｄは第４の実施の形態の図１１Ａに対応する。
本変形例としてのセンサ画素４１０Ｄは、図１３Ｄに示したように、ＴＧ５２Ｃがトレンチゲートを有していない。この点を除き、他は上記第４の実施の形態の第３の変形例としてのセンサ画素４１０Ｃと実質的に同じ構成を有する。
［センサ画素４１０Ｄの作用効果］
このように、本変形例としてのセンサ画素４１０Ｄによれば、トレンチゲートを有しないＴＧ５２Ｃを、トレンチゲート５２１，５２２をそれぞれ有するＴＧ５２Ａ，ＴＧ５２ＢとＦＤ５３との間に設けるようにした。このため、ＰＤ５１のポテンシャルがＴＧ５２Ａのトレンチゲート５２１およびＴＧ５２Ｂのトレンチゲート５２２からそれぞれ受ける変調力を適度の大きさに抑えつつ、ＰＤ５１におけるポテンシャルディップを解消することができる。
＜７．電子機器への適用例＞
図１４は、本技術を適用した電子機器としてのカメラ２０００の構成例を示すブロック図である。
カメラ２０００は、レンズ群などからなる光学部２００１、上述の固体撮像装置１０１など（以下、固体撮像装置１０１等という。）が適用される撮像装置（撮像デバイス）２００２、およびカメラ信号処理回路であるＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路２００３を備える。また、カメラ２０００は、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７、および電源部２００８も備える。ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７および電源部２００８は、バスライン２００９を介して相互に接続されている。
光学部２００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置２００２の撮像面上に結像する。撮像装置２００２は、光学部２００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
表示部２００５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部２００６は、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
操作部２００７は、ユーザによる操作の下に、カメラ２０００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部２００８は、ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６および操作部２００７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
上述したように、撮像装置２００２として、上述した固体撮像装置１０１Ａ等を用いることで、良好な画像の取得が期待できる。
＜８．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図１５は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０
５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１５の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図１６は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１６では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図２２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１などに示した固体撮像装置１０１Ａ等を撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、車両制御システムの優れた動作が期待できる。
＜９．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図１７は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図１７では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ： Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
図１８は、図１７に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、ＣＣＵ１１２０１（の画像処理部１１４１２）等に適用され得る。具体的には、例えば、図１Ａの固体撮像装置１０１Ａは、撮像部１０４０２に適用することができる。撮像部１０４０２に本開示に係る技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
＜１０．その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態等では、グローバルシャッタ方式の裏面照射型イメージセンサを例示して説明したが、本開示の撮像装置はこれに限定されるものではなく他の方式のイメージセンサであってもよい。すなわち、本開示はグローバルシャッタ方式のイメージセンサに限定されるものではなく、ローリングシャッター方式のイメージセンサにも適用可能である。さらに、本開示は、裏面照射型イメージセンサに限定されるものではなく、表面照射型イメージセンサにも適用可能である。また、本開示の技術はＣＭＯＳイメージセンサへの適用に限定されず、単位画素がマトリックス状に２次元配列されているＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像装置全般に適用可能である。
また、本開示の撮像装置は、可視光の光量分布を検出して画像として取得する撮像装置に限定されるものではなく、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として取得する撮像装置であってもよい。
また、本開示の撮像装置は、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされたモジュールの形態をなしていてもよい。
また、上記実施の形態等では、互いに分離された２つまたは３つの転送トランジスタを転送部として有するセンサ画素を例示したが、本開示の撮像装置は、４以上の転送トランジスタを転送部として有するようにしてもよい。
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
表面と、前記表面と反対側の裏面とを含む半導体層と、
前記半導体層に埋設され、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
前記半導体層の前記表面から前記裏面へ向けて前記光電変換部へ至るまでそれぞれ延在する第１のトレンチゲートおよび第２のトレンチゲートを含み、前記電荷を前記光電変換部から前記第１のトレンチゲートおよび前記第２のトレンチゲートをそれぞれ介して同一の転送先へ転送する転送部と
を備え、
前記第１のトレンチゲートは、前記表面から前記光電変換部へ至るまで第１の長さを有し、
前記第２のトレンチゲートは、前記表面から前記光電変換部へ至るまで前記第１の長さよりも短い第２の長さを有する
撮像装置。
（２）
前記転送先は、電荷電圧変換部である
上記（１）に記載の撮像装置。
（３）
前記転送先は、電荷保持部である
上記（１）に記載の撮像装置。
（４）
前記転送先は、電源である
上記（１）に記載の撮像装置。
（５）
前記転送先は、前記第１のトレンチゲートと前記第２のトレンチゲートとの間に位置する
上記（１）に記載の撮像装置。
（６）
前記表面と平行な面内において、
前記第２のトレンチゲートと前記転送先との距離は、前記第１のトレンチゲートと前記転送先との距離よりも短い
上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）
前記転送部は、互いに独立駆動可能に構成された第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有する
上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（８）
前記第１のトランジスタが前記第１のトレンチゲートを含み、
前記第２のトランジスタが前記第２のトレンチゲートを含む
上記（７）記載の撮像装置。
（９）
前記第１のトランジスタが前記第１のトレンチゲートおよび前記第２のトレンチゲートを含み、
前記第２のトランジスタが、前記第１のトランジスタと前記転送先との間に位置する
上記（７）記載の撮像装置。
（１０）
オン状態の前記第１のトランジスタをオフ状態としたのち、オン状態の前記第２のトランジスタをオフ状態とする制御部をさらに有する
上記（７）記載の撮像装置。
（１１）
前記転送部は、一のトランジスタを有し、
前記一のトランジスタは、前記第１のトレンチゲートと、前記第２のトレンチゲートと、第３のトレンチゲートとを含み、
前記表面と平行な面内において、前記第２のトレンチゲートと前記転送先との第２の距離は、前記第１のトレンチゲートと前記転送先との第１の距離よりも短く、前記第３のトレンチゲートと前記転送先との第３の距離は、前記第１の距離よりも短い
上記（１）記載の撮像装置。
（１２）
前記転送部は、一のトランジスタを有し、
前記一のトランジスタは、前記第１のトレンチゲートと、前記第２のトレンチゲートと、第３のトレンチゲートとを含み、
前記表面と平行な面内において、前記第２のトレンチゲートと前記転送先との第２の距離は、前記第１のトレンチゲートと前記転送先との第１の距離よりも短く、前記第３のトレンチゲートと前記転送先との第３の距離は、前記第２の距離よりも長い
上記（１）記載の撮像装置。
（１３）
前記第１のトレンチゲートの最大径は、前記第２のトレンチゲートの最大径よりも大きい
上記（１）から（１２）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１４）
前記第１のトレンチゲートの径および前記第１のトレンチゲートの径は、それぞれ、前記表面から前記裏面へ向かうほど細くなっている部分を有する
上記（１）から（１２）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１５）
撮像装置を備えた電子機器であって、
前記撮像装置は、
表面と、前記表面と反対側の裏面とを含む半導体層と、
前記半導体層に埋設され、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
前記半導体層の前記表面から前記裏面へ向けて前記光電変換部へ至るまでそれぞれ延在する第１のトレンチゲートおよび第２のトレンチゲートを含み、前記電荷を前記光電変換部から前記第１のトレンチゲートおよび前記第２のトレンチゲートをそれぞれ介して同一の転送先へ転送する転送部と
を備え、
前記第１のトレンチゲートは、前記表面から前記光電変換部へ至るまで第１の長さを有し、
前記第２のトレンチゲートは、前記表面から前記光電変換部へ至るまで前記第１の長さよりも短い第２の長さを有する
電子機器。
本出願は、日本国特許庁において２０１８年７月３１日に出願された日本特許出願番号２０１８−１４３４９１号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (15)

  1. 表面と、前記表面と反対側の裏面とを含む半導体層と、
    前記半導体層に埋設され、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
    前記半導体層の前記表面から前記裏面へ向けて前記光電変換部へ至るまでそれぞれ延在する第１のトレンチゲートおよび第２のトレンチゲートを含み、前記電荷を前記光電変換部から前記第１のトレンチゲートおよび前記第２のトレンチゲートをそれぞれ介して同一の転送先へ転送する転送部と
    を備え、
    前記第１のトレンチゲートは、前記表面から前記光電変換部へ至るまで第１の長さを有し、
    前記第２のトレンチゲートは、前記表面から前記光電変換部へ至るまで前記第１の長さよりも短い第２の長さを有する
    撮像装置。
  2. 前記転送先は、電荷電圧変換部である
    請求項１記載の撮像装置。
  3. 前記転送先は、電荷保持部である
    請求項１記載の撮像装置。
  4. 前記転送先は、電源である
    請求項１記載の撮像装置。
  5. 前記転送先は、前記第１のトレンチゲートと前記第２のトレンチゲートとの間に位置する
    請求項１記載の撮像装置。
  6. 前記表面と平行な面内において、
    前記第２のトレンチゲートと前記転送先との距離は、前記第１のトレンチゲートと前記転送先との距離よりも短い
    請求項１記載の撮像装置。
  7. 前記転送部は、互いに独立駆動可能に構成された第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有する
    請求項１記載の撮像装置。
  8. 前記第１のトランジスタが前記第１のトレンチゲートを含み、
    前記第２のトランジスタが前記第２のトレンチゲートを含む
    請求項７記載の撮像装置。
  9. 前記第１のトランジスタが前記第１のトレンチゲートおよび前記第２のトレンチゲートを含み、
    前記第２のトランジスタが、前記第１のトランジスタと前記転送先との間に位置する
    請求項７記載の撮像装置。
  10. オン状態の前記第１のトランジスタをオフ状態としたのち、オン状態の前記第２のトランジスタをオフ状態とする制御部をさらに有する
    請求項７記載の撮像装置。
  11. 前記転送部は、一のトランジスタを有し、
    前記一のトランジスタは、前記第１のトレンチゲートと、前記第２のトレンチゲートと、第３のトレンチゲートとを含み、
    前記表面と平行な面内において、前記第２のトレンチゲートと前記転送先との第２の距離は、前記第１のトレンチゲートと前記転送先との第１の距離よりも短く、前記第３のトレンチゲートと前記転送先との第３の距離は、前記第１の距離よりも短い
    請求項１記載の撮像装置。
  12. 前記転送部は、一のトランジスタを有し、
    前記一のトランジスタは、前記第１のトレンチゲートと、前記第２のトレンチゲートと、第３のトレンチゲートとを含み、
    前記表面と平行な面内において、前記第２のトレンチゲートと前記転送先との第２の距離は、前記第１のトレンチゲートと前記転送先との第１の距離よりも短く、前記第３のトレンチゲートと前記転送先との第３の距離は、前記第２の距離よりも長い
    請求項１記載の撮像装置。
  13. 前記第１のトレンチゲートの最大径は、前記第２のトレンチゲートの最大径よりも大きい
    請求項１記載の撮像装置。
  14. 前記第１のトレンチゲートの径および前記第１のトレンチゲートの径は、それぞれ、前記表面から前記裏面へ向かうほど細くなっている部分を有する
    請求項１記載の撮像装置。
  15. 撮像装置を備えた電子機器であって、
    前記撮像装置は、
    表面と、前記表面と反対側の裏面とを含む半導体層と、
    前記半導体層に埋設され、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
    前記半導体層の前記表面から前記裏面へ向けて前記光電変換部へ至るまでそれぞれ延在する第１のトレンチゲートおよび第２のトレンチゲートを含み、前記電荷を前記光電変換部から前記第１のトレンチゲートおよび前記第２のトレンチゲートをそれぞれ介して同一の転送先へ転送する転送部と
    を備え、
    前記第１のトレンチゲートは、前記表面から前記光電変換部へ至るまで第１の長さを有し、
    前記第２のトレンチゲートは、前記表面から前記光電変換部へ至るまで前記第１の長さよりも短い第２の長さを有する
    電子機器。
JP2020533431A 2018-07-31 2019-07-19 撮像装置および電子機器 Active JP7341141B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023133344A JP2023155306A (ja) 2018-07-31 2023-08-18 撮像装置および電子機器

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018143491 2018-07-31
JP2018143491 2018-07-31
PCT/JP2019/028494 WO2020026856A1 (ja) 2018-07-31 2019-07-19 撮像装置および電子機器

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023133344A Division JP2023155306A (ja) 2018-07-31 2023-08-18 撮像装置および電子機器

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2020026856A1 true JPWO2020026856A1 (ja) 2021-08-12
JPWO2020026856A5 JPWO2020026856A5 (ja) 2022-06-16
JP7341141B2 JP7341141B2 (ja) 2023-09-08

Family

ID=69231737

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020533431A Active JP7341141B2 (ja) 2018-07-31 2019-07-19 撮像装置および電子機器
JP2023133344A Pending JP2023155306A (ja) 2018-07-31 2023-08-18 撮像装置および電子機器

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023133344A Pending JP2023155306A (ja) 2018-07-31 2023-08-18 撮像装置および電子機器

Country Status (7)

Country Link
US (3) US11482550B2 (ja)
EP (2) EP3832726B1 (ja)
JP (2) JP7341141B2 (ja)
KR (1) KR20210033986A (ja)
CN (1) CN112534579A (ja)
DE (1) DE112019003845T5 (ja)
WO (1) WO2020026856A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3832726B1 (en) 2018-07-31 2023-11-01 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device and electronic apparatus
JP2020035916A (ja) * 2018-08-30 2020-03-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置および電子機器
US11527563B2 (en) * 2020-04-20 2022-12-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Photodetector using a buried gate electrode for a transfer transistor and methods of manufacturing the same
WO2021235101A1 (ja) * 2020-05-20 2021-11-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置
JP2023157511A (ja) * 2022-04-15 2023-10-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015053411A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 ソニー株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、および電子機器
JP2015082592A (ja) * 2013-10-23 2015-04-27 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP2016136584A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
WO2017183477A1 (ja) * 2016-04-22 2017-10-26 ソニー株式会社 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8264577B2 (en) * 2007-03-30 2012-09-11 Panasonic Corporation Image pickup device, spatial information detecting apparatus using the same device and method for taking out received-light output from the same device
US8009215B2 (en) * 2008-07-16 2011-08-30 International Business Machines Corporation Pixel sensor cell with frame storage capability
JP2011159756A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2013084785A (ja) 2011-10-11 2013-05-09 Sony Corp 固体撮像装置、撮像装置
US9363451B2 (en) * 2011-12-19 2016-06-07 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP5573978B2 (ja) * 2012-02-09 2014-08-20 株式会社デンソー 固体撮像素子およびその駆動方法
US9659981B2 (en) 2012-04-25 2017-05-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Backside illuminated image sensor with negatively charged layer
KR20140111492A (ko) * 2013-03-11 2014-09-19 삼성전자주식회사 반도체 장치
US11322533B2 (en) * 2013-03-14 2022-05-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid state image sensor tolerant to misalignment and having a high photoelectric conversion efficiency
KR102255183B1 (ko) 2014-02-21 2021-05-24 삼성전자주식회사 수직형 트랜지스터를 갖는 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법
US9245974B2 (en) * 2014-02-24 2016-01-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Performance boost by silicon epitaxy
JP2016009755A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP2016018980A (ja) * 2014-07-11 2016-02-01 ソニー株式会社 固体撮像装置、製造方法、および電子機器
KR20160021473A (ko) 2014-08-18 2016-02-26 삼성전자주식회사 글로벌 셔터 이미지 센서와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
JP2017055050A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
FR3052297A1 (fr) * 2016-06-06 2017-12-08 St Microelectronics Crolles 2 Sas Capteur d'image de type a obturation globale
JP2018143491A (ja) 2017-03-06 2018-09-20 株式会社サンセイアールアンドディ 遊技機
JP2018190797A (ja) 2017-04-28 2018-11-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および電子機器
EP3832726B1 (en) 2018-07-31 2023-11-01 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device and electronic apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015053411A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 ソニー株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、および電子機器
JP2015082592A (ja) * 2013-10-23 2015-04-27 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP2016136584A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
WO2017183477A1 (ja) * 2016-04-22 2017-10-26 ソニー株式会社 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US20240021633A1 (en) 2024-01-18
KR20210033986A (ko) 2021-03-29
US11482550B2 (en) 2022-10-25
US20220375976A1 (en) 2022-11-24
US20210320135A1 (en) 2021-10-14
JP2023155306A (ja) 2023-10-20
WO2020026856A1 (ja) 2020-02-06
US11923387B2 (en) 2024-03-05
EP4246990A3 (en) 2023-10-11
EP3832726A1 (en) 2021-06-09
EP4246990A2 (en) 2023-09-20
TW202017163A (zh) 2020-05-01
EP3832726B1 (en) 2023-11-01
DE112019003845T5 (de) 2021-05-06
JP7341141B2 (ja) 2023-09-08
CN112534579A (zh) 2021-03-19
EP3832726A4 (en) 2021-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7155012B2 (ja) 固体撮像素子および電子機器
JPWO2020175195A1 (ja) 固体撮像装置および電子機器
JP7341141B2 (ja) 撮像装置および電子機器
WO2020008907A1 (ja) 受光素子、測距モジュール、および、電子機器
US11756971B2 (en) Solid-state imaging element and imaging apparatus
WO2021124975A1 (ja) 固体撮像装置および電子機器
JPWO2019155841A1 (ja) 固体撮像素子および撮像装置
JP2021019171A (ja) 固体撮像素子および電子機器
WO2021235101A1 (ja) 固体撮像装置
WO2021106732A1 (ja) 撮像装置および電子機器
US10893224B2 (en) Imaging element and electronic device
US20230005993A1 (en) Solid-state imaging element
WO2021153429A1 (ja) 固体撮像装置及び電子機器
JP2019161520A (ja) 撮像装置駆動回路および撮像装置
WO2022259855A1 (ja) 半導体装置およびその製造方法、並びに電子機器
WO2022102433A1 (ja) 撮像装置
WO2022158170A1 (ja) 光検出素子および電子機器
WO2024057806A1 (ja) 撮像装置および電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220608

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220608

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230829

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7341141

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150