KR102515681B1 - 고체 촬상 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

본 기술은, 리드 노이즈를 억제할 수 있도록 하는 고체 촬상 장치 및 전자 기기에 관한 것이다. 본 기술의 제1의 측면인 고체 촬상 장치는, 입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부(11)와, V-NW Tr.(Vertical Nano Wire 트랜지스터)로 이루어지고, 상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부(22)와, 상기 V-NW Tr.로 이루어지는 상기 전송부의 드레인에 접속된 배선층으로 이루어지고, 상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부(23)를 구비한다. 본 기술은 예를 들면, CMOS 이미지 센서에 적용할 수 있다.

Description

고체 촬상 장치 및 전자 기기
본 기술은, 고체 촬상 장치 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, V-NW(Vertical Nano Wire)를 이용하여 Tr.(트랜지스터)를 형성하도록 한 고체 촬상 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
현재, CMOS 이미지 센서의 개발 분야에서는, 예를 들면, 미약한 광을 포톤(photon) 단위로 검출하는 포토 카운팅을 실현하기 위해 다양한 노이즈 저감 기술이 제안되어 있다. 이하, 포토 카운팅 등을 행하는 경우의 장애가 되는 리드 노이즈에 관해 설명한다.
도 1은, CMOS 이미지 센서의 구조로서 주류로 되어 있는 4Tr.형 CIS(CMOS Image Sensor)의 일반적인 구성례를 도시하는 등가회로도이다. 동 도면에 도시되는 바와 같이, 4Tr.형 CIS는, 광전변환부로서의 PD(포토 다이오드)(11), 전송 게이트 Tr.(12), 전하 축적부(13), 앰프 Tr.(14), 선택 Tr.(15) 및 리셋 Tr.(17)를 갖고 있다.
도 2는, 도 1에 도시된 4Tr.형 CIS의 4종류의 Tr.를, Si 기판에 대해 평면상에 형성한 평면 Tr.로 한 경우의 단면도를 도시하고 있다.
동 도면인 경우, 전하 축적부(13)는, 부유 확산층(이하, FD(플로팅 디퓨전)라고 칭한다)에 의해 형성되어 있다. 이하, 전하 축적부(13)를, FD(13)라고도 칭한다. 또한, 앰프 Tr.(14)의 드레인과 선택 Tr.(15)의 소스는, n형 확산층(16)을 통하여 접속되어 있다.
그런데, 도 1 및 도 2의 4Tr.형 CIS에서 발생할 수 있는 리드 노이즈는, FD(13)나 각 Tr.의 주변의 용량이 요인으로 되어 있는 것이 알려져 있다. 특히 FD(13) 주변의 용량이 리드 노이즈에 크게 기여하고 있고, FD(13) 주변의 용량을 삭감함에 의해 리드 노이즈를 억제할 수 있는 것이 알려져 있다(비특허 문헌 1 참조).
FD(13) 주변의 용량에 관해서는, FD(13)를 형성하는 PN 접합부의 용량이, FD(13) 주변의 용량의 40% 정도를 차지하여 버리는 경우가 있는 것을 알고 있다(예를 들면, 비특허 문헌 2 참조).
상술한 바와 같이, FD(13) 주변의 용량의 대부분을, FD(13)를 형성하는 PN 접합부의 용량이 차지하고 있기 때문에, 그 PN 접합부의 용량을 삭감하면, 4Tr.형 CIS에서의 리드 노이즈를 억제할 수 있다. 그렇지만, FD(13)는 Si 기판에 PN 접합부를 형성함에 의해 성립하고 있기 때문에, 그 삭감에는 한계가 있다. 따라서, 리드 노이즈의 억제에도 한계가 있다.
또한, FD(13)가 PN 접합부에 의해 형성되어 있음에 의해, PN 접합부의 P형 영역과 N형 영역의 사이에서의 리크 전류를 없앨 수가 없어서, 암전류 발생의 요인도 되어 있다.
또한, 상술한 과제는, 4Tr.형 CIS로 한하지 않고, FD를 갖는 CIS에 공통된 것이다.
본 기술은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, FD에 기인하는 리드 노이즈를 억제할 수 있도록 하는 것이다.
본 개시의 제1의 측면인 고체 촬상 장치는, 입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와, V-NW Tr.로 이루어지고, 상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와, 상기 V-NW Tr.로 이루어지는 상기 전송부의 드레인에 접속된 배선층으로 이루어지고, 상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부를 구비한다.
상기 축적부는, PN 접합부를 갖지 않는 상기 배선층으로 이루어지도록 할 수 있다.
본 개시의 제1의 측면인 고체 촬상 장치는, 상기 축적부에 축적된 상기 전하를 리셋하는 리셋부와, 상기 축적부에 축적된 상기 전하를 전기 신호로 변환하는 변환부와, 상기 변환부에 의해 변환된 상기 전기 신호를 선택적으로 후단에 출력하는 선택부를 또한 구비할 수 있고, 상기 리셋부, 상기 변환부, 또는 상기 선택부 중의 적어도 하나는, V-NW Tr.로 이루어지도록 할 수 있다.
본 개시의 제1의 측면인 고체 촬상 장치는, 상기 광전변환부와 상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 게이트 사이에 형성된 절연막을 또한 구비할 수 있다.
상기 광전변환부와 상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 게이트 사이에 형성된 상기 절연막은, 불순물 함유 절연막으로 할 수 있다.
상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 상기 광전변환부에 접속되어 있는 소스의 표면은, 상기 불순물 함유 절연막으로부터 확산한 불순물에 의해 페르미 준위가 피닝되어 있도록 할 수 있다.
상기 V-NW Tr.는, 기판에 대해 수직방향으로 직경 50[㎚] 이하의 반도체 기둥(柱)을 형성하고, 상기 반도체 기둥의 일단을 소스, 타단을 드레인으로 하고, 상기 반도체 기둥의 외주에 도통 상태를 제어하는 게이트를 형성한 것으로 할 수 있다.
본 개시의 제2의 측면인 전자 기기는, 고체 촬상 장치가 탑재된 전자 기기에 있어서, 상기 고체 촬상 장치가, 입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와, V-NW Tr.로 이루어지고, 상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와, 상기 V-NW Tr.로 이루어지는 상기 전송부의 드레인에 접속된 배선층으로 이루어지고, 상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부를 구비한다.
상기 V-NW Tr.는, 기판에 대해 수직방향으로 직경 50[㎚] 이하의 반도체 기둥을 형성하고, 상기 반도체 기둥의 일단을 소스, 타단을 드레인으로 하고, 상기 반도체 기둥의 외주에 도통 상태를 제어하는 게이트를 형성한 것으로 할 수 있다.
본 개시의 제3의 측면인 고체 촬상 장치는, 입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와, 상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와, 상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부와, 상기 축적부에 축적된 상기 전하를 리셋하는 리셋부와, 상기 축적부에 축적된 상기 전하를 전기 신호로 변환하는 변환부와, 상기 변환부에 의해 변환된 상기 전기 신호를 선택적으로 후단에 출력하는 선택부를 구비하고, 상기 전송부, 상기 리셋부, 상기 변환부, 또는 상기 선택부 중, 적어도 하나는, V-NW Tr.로 이루어진다.
본 개시의 제4의 측면인 고체 촬상 장치는, 기판 내에 형성되는 광전변환부와, 상기 광전변환부에서 발생한 전하를 전송하는 트랜지스터와, 상기 기판상에 형성되고, 상기 트랜지스터에 접속된 배선층을 구비하고, 상기 트랜지스터는, 상기 기판에 대해 수직방향으로 늘어나는 반도체 영역과, 상기 반도체 영역을 둘러싸서 형성되는 절연막과, 상기 반도체 영역에 대해 상기 절연막을 통하여 형성되는 게이트를 갖는다.
상기 반도체 영역은 기둥형상으로 형성되고, 상기 반도체 영역의 일방은 상기 배선층에 접속되고, 상기 반도체 영역의 타방 상기 광전변환부에 접속되어 있도록 할 수 있다.
상기 배선층과 상기 기판으로 형성되는 용량에 상기 전하를 축적하도록 할 수 있다.
본 기술에 의하면, 리드 노이즈를 억제할 수 있다.
본 기술에 의하면, 고체 촬상 장치에서의 광전변환부의 면적률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 4Tr.형 CIS의 일반적인 구성례를 도시하는 등가회로도.
도 2는 평면 Tr.에 의해 4Tr.형 CIS를 형성한 경우의 수직방향 단면도.
도 3은 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 수직방향 단면도.
도 4는 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 상면도.
도 5는 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 제조 공정을 도시하는 수직방향 단면도.
도 6은 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 제조 공정을 도시하는 수직방향 단면도.
도 7은 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 제조 공정을 도시하는 수직방향 단면도.
도 8은 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 제조 공정을 도시하는 수직방향 단면도.
도 9는 고체 촬상 장치의 제1의 변형례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 10은 고체 촬상 장치의 제2의 변형례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 11은 반도체 기둥과 게이트 전극이 채용할 수 있는 형상의 예를 도시하는 도면.
도 12는 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 13은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 14는 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 최선의 형태(이하, 본 실시의 형태라고 칭한다)에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
<본 실시의 형태인 고체 촬상 장치의 구성례>
본 실시의 형태인 고체 촬상 장치는, 도 1에 도시된 4Tr.형 CIS의 각 Tr.를, Si 기판에 대해 수직방향으로 형성한 V-NW Tr.에 의해 실현한 것이고, 도 3은, 그 고체 촬상 장치의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도, 도 4는 그 고체 촬상 장치의 구성례를 나타내는 상면도이다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시하는 본 실시의 형태인 고체 촬상 장치의 등가회로에 관해서는, 도 1에 도시된 것과 공통이다. 또한, 본 실시의 형태인 고체 촬상 장치는, 4Tr.형이지만, 본 기술은 4Tr.형 이외의 고체 촬상 장치에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태인 고체 촬상 장치는, 정면 조사형 또는 이면 조사형의 어느 것이라도 좋다.
여기서, V-NW Tr.란, 기판에 대해 수직방향으로 직경 50[㎚] 이하, 바람직하게는 30[㎚] 이하의 반도체 기둥을 형성하고, 수직방향으로 늘어난 반도체 기둥의 일단을 Tr.의 소스(S), 타단을 드레인(D)으로 하고, 반도체 기둥의 외주에 도통 상태를 제어하는 게이트(G)를 형성한 것이다. 또한, 하나의 Tr.는, 1개의 V-NW로 형성하여도 좋고, 병렬하여 형성한 복수의 V-NW에 의해 형성하여도 좋다.
즉, 도 3에 도시되어 있는 V-NW Tr.로 이루어지는 전송 게이트 Tr.(TRG)(22), 앰프 Tr.(AMP)(24), 선택 Tr.(SEL)(25) 및 리셋 Tr.(RST)(27)는, 각각, 도 1의 등가회로에서의 전송 게이트 Tr.(12), 앰프 Tr.(14), 선택 Tr.(15) 및 리셋 Tr.(17)에 대응한다.
V-NW Tr.로 이루어지는 전송 게이트 Tr.(22)는, 그 반도체 기둥의 일단인 소스가 Si 기판에 형성되어 있는 PD(11)에 접속되고, 그 반도체 기둥의 타단인 드레인이 n형 확산 영역(n+)로 이루어지는 콘택트를 통하여 전하 축적부(23)에 접속되어 있다. 전송 게이트 Tr.(22)의 반도체 기둥 게이트의 외주에는, 게이트 절연막(52)(도 7)을 통하여, 게이트 전극(53)(도 7)이 형성되어 있다. 게이트 전극(53)과 PD(11)와의 사이에는, 절연막(32)이 형성되어 있다. 절연막(32)으로는, 예를 들면, 붕소 함유 실리콘 산화막(BSG : Boro-Silicate Glass)이 적용될 수 있다.
전하 축적부(23)는, 도 1에 도시된 등가회로에서의 전하 축적부(13)에 상당한다. 단, 도 2에 도시된 종래의 구성에서는, 전하 축적부(13)는 FD였는데, 그 고체 촬상 장치에서는, 전하 축적부(23)는 Top Plate의 배선층에 의해 형성된다. 배선층으로 이루어지는 전하 축적부(23)에는, V-NW Tr.인 전송 게이트 Tr.(22)의 드레인과 V-NW Tr.인 리셋 Tr.(27)의 소스가 접속되어 있다. 또한, 배선층으로 이루어지는 전하 축적부(23)는, V-NW Tr.인 앰프 Tr.(24)의 게이트 전극에 접속되어 있다.
V-NW Tr.인 리셋 Tr.(27)는, 그 소스가 전하 축적부(23)에 접속되고, 드레인이 Si 기판 내에 형성되어 있는 n형 확산층(VDD(n+18))을 통하여 전원(VDD)(부도시)에 접속되어 있다.
V-NW Tr.인 앰프 Tr.(24)는, 그 드레인이 Top Plate의 배선층(26)을 통하여 선택 Tr.(25)의 소스에 접속되어 있다. V-NW Tr.인 선택 Tr.(25)는, 그 드레인이 Si 기판에 형성되어 있는 n형 확산층(VSL(n+))(19)을 통하여 수직 신호선(VSL)(부도시)에 접속되어 있다.
앰프 Tr.(24) 및 리셋 Tr.(27)의 각 게이트 전극과 n형 확산층(18) 사이 및, 선택 Tr.(25)의 게이트 전극과 n형 확산층(19) 사이에는, 절연막(31)이 형성되어 있다. 절연막(31)으로는, 예를 들면, 실리콘 산화막(NSG : No doped Silicate Glass)이 적용될 수 있다.
도 3에 도시된 본 실시의 형태인 고체 촬상 장치에서는, 전하 축적부(23)를, PN 접합부를 갖는 FD가 아니라, PN 접합부를 갖지 않는 배선층에 의해 형성하도록 하였다. 이에 의해, 전하 축적부(13)를 FD에 의해 형성하고 있던 종래의 경우에 비교하여, 리드 노이즈의 요인이 되는 FD나 각 Tr.의 주변의 용량을 대폭적으로 줄일 수 있기 때문에, 리드 노이즈를 억제할 수 있다. 또한, PN 접합부에서의 리크 전류가 생기지 않기 때문에, 암전류 발생을 억제할 수 있다.
또한, 각 Tr.를 V-NW Tr.에 의해 형성함에 의해, 각 Tr.를 평면 Tr.에 의해 형성하고 있던 종래의 경우에 비교하여, 각 Tr.의 전유 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 앰프 Tr.(24)의 드레인과 선택 Tr.(25)의 소스를, 배선층(26)을 이용하여 접속함에 의해, 앰프 Tr.(24) 및 선택 Tr.(25)를 컴팩트하게 배치할 수 있다. 이와 같이, 각 Tr.의 소형화나 배치의 궁리에 의해, 고체 촬상 장치에서의 PD(11)의 면적률을 향상시킬 수 있고, PD(11)의 수광 감도 및 포화 전자수를 향상시킬 수 있다.
<본 실시의 형태인 고체 촬상 장치의 제조 방법>
다음에, 그 고체 촬상 장치의 제조 방법에 관해, 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 도 5 내지 도 8은, 그 고체 촬상 장치의 제조 공정을 도시하는 수직방향 단면도이다.
처음에, 도 5에 도시되는 바와 같이, Si 기판상에 PD(11)가 형성되고, 또한, 전원(VDD)에 접속된 n형 확산층(18)과, 수직 신호선(VSL)에 접속된 n형 확산층(19)이 형성된다. 이 후, PD(11)의 위에, 절연막(32)로서, 예를 들면 BSG가 형성된다. 또한, n형 확산층(18 및 19)의 위에, 절연막(31)로서, 예를 들면 NSG가 형성된다. PD(11)의 위의 절연막(32)은, BSG 대신에 NSG를 형성하여도 좋다. 또한, 절연막(31 및 32)의 각 V-NW Tr.를 형성하는 위치에 개구부(41)가 형성된다.
다음에, 도 6에 도시되는 바와 같이, 절연막(31 및 32)에 형성된 개구부(41)로부터, 선택 에피택셜 성장에 의해 V-NW를 이루는 반도체 기둥(51)이 형성된다.
또한, V-NW의 구체적인 형성 방법에 관해서는 임의이지만, 예를 들면, "Vertical Silicon Nano Wire Field Effect Transistors with nanoscale Gate-All-Around" [Ref. 3 : Nanoscale Research Letters 2016 11 : 210]에 기재되어 있는 방법을 적용할 수 있다. 또는, 예를 들면, "Realization of a Silicon Nano Wire Vertical Surround-Gate Field Effect Transistors" [Ref. 4 : small 2006, 2, No. 1 pp85-88]에 기재되어 있는 Au 등을 사용한 선택 에피택셜 성장을 이용하여도 좋다.
전송 게이트(22)가 되는 V-NW를 이루는 반도체 기둥(51)의 하부분에 관해서는, PD(11)로부터의 전하 전송이 용이해지도록 농도 구배를 갖게 하여도 좋다.
각 반도체 기둥(51)의 윗부분에는, 배선층인 전하 축적부(23)나 배선층(26)과 접속하기 위한 콘택트로서 n형 확산 영역(61)이 형성된다.
다음에, 도 7에 도시되는 바와 같이, 각 반도체 기둥(51)의 외주에 게이트 절연막(52)이 형성된 후, 그 외주에 게이트 전극(53)이 형성됨에 의해, V-NW Tr.로서의 전송 게이트 Tr.(22), 앰프 Tr.(24), 선택 Tr.(25) 및 리셋 Tr.(27)가 형성된다.
최후에, 반도체 기둥(51)의 윗부분에 형성된 n형 확산 영역(61)의 위에 막 사이 절연막(부도시)이 형성된 후, 도 8에 도시되는 바와 같이, 배선층인 전하 축적부(23) 및 배선층(26)이 형성된다.
또한, PD(11)의 위의 절연막(32)을 BSG로 한 경우, BSG(32)로부터 B(붕소)가 확산되기 때문에, 전송 게이트 Tr.(22)의 소스(반도체 기둥(51)의 하부)의 표면의 페르미 준위를 피닝할 수 있고, 피닝된 영역부터의 암전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, V-NW Tr.의 형성에서는, 종래의 평면 Tr.를 형성하는 공정에서 필요하였던 Si 기판에 대한 불순물의 도핑이 행하여지지 않기 때문에, 도핑한 불순물의 요동이 요인의 하나로 되어 있는 RTN(Random Telegraph Noise)을 저감시킬 수 있다.
<변형례>
도 9는, 본 실시의 형태인 고체 촬상 장치의 제1의 변형례를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제1의 변형례는, 고체 촬상 장치를 복수의 반도체 기판을 적층하여 구성하는 적층형으로서, 일방의 기판에는 PD(11) 및 전송 게이트 Tr.(22)를 형성하고, 그것에 적층하는 타방의 기판에는, 기타의 Tr.(앰프 Tr.(24), 선택 Tr.(25) 및 리셋 Tr.(26))를 형성한다. 또한, 배선층으로 이루어지는 전하 축적부(23)를 전하 축적부(23-1와 23-2)로 분할하고, 각각을 적층하는 다른 기판에 형성한다. 그리고, 다른 기판에 형성된 전하 축적부(23-1)와 전하 축적부(23-2)가 대향하는 각각의 면에, 예를 들면 Cu로 이루어지는 콘택트를 형성하여, 양 콘택트를 접합하여 양 기판을 전기적으로 접속한다. 또한, 그 콘택트는, Cu로 한정하는 것이 아니고 임의의 메탈을 채용할 수 있다.
그 제1의 변형례에 의하면, 상술한 본 실시의 형태인 고체 촬상 장치의 효과에 더하여, 기판을 적층함에 의해, 고체 촬상 장치를 소형화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 10은, 본 실시의 형태인 고체 촬상 장치의 제2의 변형례를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제2의 변형례는, 고체 촬상 장치를 복수의 반도체 기판을 적층하여 구성하는 적층형으로 하고, 화소 Tr.의 구조에 V-NW Tr.와 종래의 평면 Tr.를 병용한 것이다.
즉, 일방의 기판에는, PD(11)와, V-NW Tr.로 이루어지는 전송 게이트 Tr.(22) 및 리셋 Tr.(27)와, 전하 축적부(23)를 형성하고, 전하 축적부(23)는, 예를 들면 Cu로 이루어지는 콘택트를 형성한다. 그것에 적층하는 타방의 기판에는, 평면 Tr.로 이루어지는 앰프 Tr.(14)와 선택 Tr.(15)를 형성한다. 또한, 앰프 Tr.(14)의 드레인에 배선층(26)을 형성하고, 배선층(26)에는, 예를 들면 Cu로 이루어지는 콘택트를 형성한다. 그리고, 전하 축적부(23)의 콘택트와, 배선층(26)의 콘택트를 접합하여, 양 기판을 전기적으로 접속한다. 또한, 그 콘택트는, Cu로 한정하는 것이 아니고 임의의 메탈을 채용할 수 있다.
그 제2의 변형례에 의하면, 상술한 본 실시의 형태인 고체 촬상 장치와 제1의 변형 예의 효과에 더하여, 종래형의 평면 Tr.를 병용할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
도 11은, V-NW Tr.를 형성하는 반도체 기둥(51)과 게이트 전극(53)이 채용할 수 있는 형상의 예를 도시하고 있다.
동 도 A는, 반도체 기둥(51)이 원주형상이고, 반도체 기둥(51)의 외주에 절연막(52)을 통하여 게이트 전극(53)이 원환형상으로 형성되어 있는 예를 도시한다. 동 도 B는, 반도체 기둥(51)이 원주형상이고, 반도체 기둥(51)의 외주에 절연막(52)을 통하여 게이트 전극(53)이 원환의 1/2 이상을 차지하고 1개소를 결여한 형상으로 형성되어 있는 예를 도시한다. 동 도 C는, 반도체 기둥(51)이 원주형상이고, 반도체 기둥(51)의 외주에 절연막(52)을 통하여 게이트 전극(53)이 원환의 1/2 이상을 차지하고 2개소를 결여한 형상으로 형성되어 있는 예를 도시한다.
동 도 D는, 반도체 기둥(51)이 사각형 기둥의 모서리를 둥글게 한 개략 사각형 기둥형상이고, 반도체 기둥(51)의 외주에 절연막(52)을 통하여 게이트 전극(53)이 사각형 환형상으로 형성되어 있는 예를 도시한다. 동 도 E는, 반도체 기둥(51)이 개략 사각형 기둥형상이고, 반도체 기둥(51)의 외주에 절연막(52)을 통하여 게이트 전극(53)이 사각형 환형상의 1/2 이상을 차지하고 1개소를 결여한 형상으로 형성되어 있는 예를 도시한다. 동 도 F는, 반도체 기둥(51)이 개략 사각형 기둥형상이고, 반도체 기둥(51)의 외주에 절연막(52)을 통하여 게이트 전극(53)이 사각형 환형상의 1/2 이상을 차지하고 2개소을 결여한 형상으로 형성되어 있는 예를 도시한다. 동 도 G는, 반도체 기둥(51)이 개략 사각형 기둥형상이고, 반도체 기둥(51)의 외주에 절연막(52)을 통하여 게이트 전극(53)이 사각형 환형상의 1/2 이상을 차지하고 4모서리를 결여한 형상으로 형성되어 있는 예를 도시한다.
또한, 반도체 기둥(51) 및 게이트 전극(53)이 채용할 수 있는 형상은, 동 도시한 예로 한정하는 것이 아니고, 타원 기둥, 삼각형 이상의 다각형 기둥이나 그 모서리를 둥글게 한 개략 다각형이라도 좋다.
<체내 정보 취득 시스템에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.
도 12는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는, 캡슐형 내시경을 이용한 환자의 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
체내 정보 취득 시스템(10001)은, 캡슐형 내시경(10100)과, 외부 제어 장치(10200)로 구성된다.
캡슐형 내시경(10100)은, 검사시에, 환자에 의해 삼켜진다. 캡슐형 내시경(10100)은, 촬상 기능 및 무선 통신 기능을 가지며, 환자로부터 자연 배출될 때까지의 사이, 위나 장 등의 장기의 내부를 연동 운동 등에 의해 이동하면서, 당해 장기의 내부의 화상(이하, 체내 화상이라고도 한다)을 소정의 간격으로 순차적으로 촬상하고, 그 체내 화상에 관한 정보를 체외의 외부 제어 장치(10200)에 순차적으로 무선 송신한다.
외부 제어 장치(10200)는, 체내 정보 취득 시스템(10001)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)으로부터 송신되어 오는 체내 화상에 관한 정보를 수신하고, 수신한 체내 화상에 관한 정보에 의거하여, 표시 장치(도시 생략)에 당해 체내 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다.
체내 정보 취득 시스템(10001)에서는, 이와 같이 하여, 캡슐형 내시경(10100)이 삼켜지고나서 배출될 때까지의 사이, 환자의 체내의 양상을 촬상한 체내 화상을 수시로 얻을 수 있다.
캡슐형 내시경(10100)과 외부 제어 장치(10200)의 구성 및 기능에 관해 보다 상세히 설명한다.
캡슐형 내시경(10100)은, 캡슐형의 몸체(10101)를 가지며, 그 몸체(10101) 내에는, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 급전부(10115), 전원부(10116) 및 제어부(10117)가 수납되어 있다.
광원부(10111)는, 예를 들면 LED(light emitting diode) 등의 광원으로 구성되고, 촬상부(10112)의 촬상 시야에 대해 광을 조사한다.
촬상부(10112)는, 촬상 소자 및 당해 촬상 소자의 전단에 마련된 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계로 구성된다. 관찰 대상인 체조직에 조사된 광의 반사광(이하, 관찰광이라고 한다)는, 당해 광학계에 의해 집광되고, 당해 촬상 소자에 입사한다. 촬상부(10112)에서는, 촬상 소자에서, 그곳에 입사한 관찰광이 광전변환되고, 그 관찰광에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호는, 화상 처리부(10113)에 제공된다.
화상 처리부(10113)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등의 프로세서에 의해 구성되고, 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호에 대해 각종의 신호 처리를 행한다. 화상 처리부(10113)는, 신호 처리를 시행한 화상 신호를 RAW 데이터로서 무선 통신부(10114)에 제공한다.
무선 통신부(10114)는, 화상 처리부(10113)에 의해 신호 처리가 시행된 화상 신호에 대해 변조 처리 등의 소정의 처리를 행하고, 그 화상 신호를, 안테나(10114A)를 통하여 외부 제어 장치(10200)에 송신한다. 또한, 무선 통신부(10114)는, 외부 제어 장치(10200)로부터, 캡슐형 내시경(10100)의 구동 제어에 관한 제어 신호를, 안테나 안테나(10114A)를 통하여 수신한다. 무선 통신부(10114)는, 외부 제어 장치(10200)로부터 수신한 제어 신호를 제어부(10117)에 제공한다.
급전부(10115)는, 수전용의 안테나 코일, 당해 안테나 코일에 발생한 전류로부터 전력을 재생하는 전력 재생 회로 및 승압 회로 등으로 구성된다. 급전부(10115)에서는, 이른바 비접촉 충전의 원리를 이용하여 전력이 생성된다.
전원부(10116)는, 2차 전지에 의해 구성되고, 급전부(10115)에 의해 생성된 전력을 축전한다. 도 12에서는, 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위해, 전원부(10116)로부터의 전력의 공급처를 나타내는 화살표 등의 도시를 생략하고 있지만, 전원부(10116)에 축전된 전력은, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114) 및 제어부(10117)에 공급되고, 이들의 구동에 이용될 수 있다.
제어부(10117)는, CPU 등의 프로세서에 의해 구성되고, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114) 및, 급전부(10115)의 구동을, 외부 제어 장치(10200)로부터 송신되는 제어 신호에 따라 적절히 제어한다.
외부 제어 장치(10200)는, CPU, GPU 등의 프로세서, 또는 프로세서와 메모리 등의 기억 소자가 혼재된 마이크로 컴퓨터 또는 제어 기판 등으로 구성된다. 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)의 제어부(10117)에 대해 제어 신호를, 안테나(10200A)를 통하여 송신함에 의해, 캡슐형 내시경(10100)의 동작을 제어한다. 캡슐형 내시경(10100)에서는, 예를 들면, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 광원부(10111)에서의 관찰 대상에 대한 광의 조사 조건이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 촬상 조건(예를 들면, 촬상부(10112)에서의 프레임 레이트, 노출치 등)이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 화상 처리부(10113)에서의 처리의 내용이나, 무선 통신부(10114)가 화상 신호를 송신하는 조건(예를 들면, 송신 간격, 송신 화상수 등)이 변경되어도 좋다.
또한, 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)으로부터 송신되는 화상 신호에 대해, 각종의 화상 처리를 시행하고, 촬상된 체내 화상을 표시 장치에 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다. 당해 화상 처리로서는, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리), 고화질화 처리(대역 강조 처리, 초해상 처리, NR(Noise reduction) 처리 및/또는 손떨림 보정 처리 등) 및/또는 확대 처리(전자 줌 처리) 등, 각종의 신호 처리를 행할 수가 있다. 외부 제어 장치(10200)는, 표시 장치의 구동을 제어하고, 생성한 화상 데이터에 의거하여 촬상된 체내 화상을 표시시킨다. 또는, 외부 제어 장치(10200)는, 생성한 화상 데이터를 기록 장치(도시 생략)에 기록시키거나, 인쇄 장치(도시 생략)에 인쇄 출력시켜도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 체내 정보 취득 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(10112)에 적용될 수 있다.
<이동체에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재된 장치로서 실현되어도 좋다.
도 13은, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 13에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040) 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052) 및 거재 네트워크 I/F(Interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광한 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)으로는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별하여도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득된 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현(防眩)을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 13의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 14는, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 14에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실내의 프론트유리의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 차실내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 14에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)로 촬상된 화상 데이터가 맞겹쳐짐에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와 내차와의 사이에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 기타의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물에 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하거나, 구동계 제어 유닛(12010)을 이용하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다.
또한, 본 기술의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.
본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와,
V-NW Tr.(Vertical Nano Wire 트랜지스터)로 이루어지고, 상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와,
상기 V-NW Tr.로 이루어지는 상기 전송부의 드레인에 접속된 배선층으로 이루어지고, 상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부를 구비하는 고체 촬상 장치.
(2) 상기 축적부는, PN 접합부를 갖지 않는 상기 배선층으로 이루어지는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3) 상기 축적부에 축적된 상기 전하를 리셋하는 리셋부와,
상기 축적부에 축적된 상기 전하를 전기 신호로 변환하는 변환부와,
상기 변환부에 의해 변환된 상기 전기 신호를 선택적으로 후단에 출력하는 선택부를 더 구비하고,
상기 리셋부, 상기 변환부, 또는 상기 선택부 중의 적어도 하나는, V-NW Tr.로 이루어지는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4) 상기 광전변환부와 상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 게이트 사이에 형성된 절연막을 더 구비하는 상기 (1)부터 (3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(5) 상기 광전변환부와 상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 게이트 사이에 형성된 상기 절연막은, 불순물 함유 절연막인 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.
(6) 상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 상기 광전변환부에 접속되어 있는 소스의 표면은, 상기 불순물 함유 절연막으로부터 확산한 불순물에 의해 페르미 준위가 피닝되어 있는 상기 (5)에 기재된 고체 촬상 장치.
(7) 상기 V-NW Tr.는, 기판에 대해 수직방향으로 직경 50[㎚] 이하의 반도체 기둥을 형성하고, 상기 반도체 기둥의 일단을 소스, 타단을 드레인으로 하고, 상기 반도체 기둥의 외주에 도통 상태를 제어하는 게이트를 형성하는 것인 상기 (1)부터 (6)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(8) 고체 촬상 장치가 탑재된 전자 기기에 있어서,
상기 고체 촬상 장치는,
입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와,
V-NW Tr.(Vertical Nano Wire 트랜지스터)로 이루어지고, 상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와,
상기 V-NW Tr.로 이루어지는 상기 전송부의 드레인에 접속된 배선층으로 이루어지고, 상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부를 구비하는 전자 기기.
(9) 상기 V-NW Tr.는, 기판에 대해 수직방향으로 직경 50[㎚] 이하의 반도체 기둥을 형성하고, 상기 반도체 기둥의 일단을 소스, 타단을 드레인으로 하고, 상기 반도체 기둥의 외주에 도통 상태를 제어하는 게이트를 형성한 것인 상기 (8)에 기재된 전자 기기.
(10) 입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와,
상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와,
상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부와,
상기 축적부에 축적된 상기 전하를 리셋하는 리셋부와,
상기 축적부에 축적된 상기 전하를 전기 신호로 변환하는 변환부와,
상기 변환부에 의해 변환된 상기 전기 신호를 선택적으로 후단에 출력하는 선택부를 구비하고,
상기 전송부, 상기 리셋부, 상기 변환부, 또는 상기 선택부 중, 적어도 하나는, V-NW Tr.(Vertical Nano Wire 트랜지스터)로 이루어지는 고체 촬상 장치.
(11) 기판 내에 형성되는 광전변환부와,
상기 광전변환부에서 발생한 전하를 전송하는 트랜지스터와,
상기 기판상에 형성되고, 상기 트랜지스터에 접속된 배선층을 구비하고,
상기 트랜지스터는, 상기 기판에 대해 수직방향으로 늘어나는 반도체 영역과, 상기 반도체 영역을 둘러싸서 형성되는 절연막과, 상기 반도체 영역에 대해 상기 절연막을 통하여 형성되는 게이트를 갖는 고체 촬상 장치.
(12) 상기 반도체 영역은 기둥형상으로 형성되고,
상기 반도체 영역의 일방은 상기 배선층에 접속되고, 상기 반도체 영역의 타방 상기 광전변환부에 접속되는 상기 (11)에 기재된 고체 촬상 장치.
(13) 상기 배선층과 상기 기판으로 형성되는 용량에 상기 전하를 축적하는 상기 (11) 또는 (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
11 : PD 12 : 전송 게이트 Tr.
13 : FD 14 : 앰프 Tr.
15 : 선택 Tr. 16 : n형 확산 영역
17 : 리셋 Tr. 18 : n+형 확산층
19 : n+형 확산층 22 : 판독 Tr.
23 : 전하 축적부 24 : 앰프 Tr.
25 : 선택 Tr. 26 : 배선층
27 : 리셋 Tr. 31 : 절연막
32 : 절연막 41 : 개구부
51 : 반도체 기둥 52 : 절연막
53 : 게이트 전극 61 : n형 확산 영역

Claims (13)

  1. 입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와,
    V-NW Tr.(Vertical Nano Wire 트랜지스터)로 이루어지고 상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와,
    상기 V-NW Tr.로 이루어지는 상기 전송부의 드레인에 접속된 배선층으로 이루어지고, 상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부를 구비하며,
    상기 축적부는 PN 접합부를 갖지 않는 상기 배선층으로 이루어지며,
    상기 축적부에 축적된 상기 전하를 리셋하는 리셋부와,
    상기 축적부에 축적된 상기 전하를 전기 신호로 변환하는 변환부와,
    상기 변환부에 의해 변환된 상기 전기 신호를 선택적으로 후단에 출력하는 선택부를 더 구비하고,
    상기 리셋부, 상기 변환부 또는 상기 선택부 중의 적어도 하나는 V-NW Tr.로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광전변환부와 상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 게이트 사이에 형성된 절연막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광전변환부와 상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 게이트 사이에 형성된 상기 절연막은, 불순물 함유 절연막인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전송부를 이루는 상기 V-NW Tr.의 상기 광전변환부에 접속되어 있는 소스의 표면은, 상기 불순물 함유 절연막으로부터 확산한 불순물에 의해 페르미 준위가 피닝되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 V-NW Tr.는, 기판에 대해 수직방향으로 직경 50[㎚] 이하의 반도체 기둥을 형성하고, 상기 반도체 기둥의 일단을 소스, 타단을 드레인으로 하고, 상기 반도체 기둥의 외주에 도통 상태를 제어하는 게이트를 형성한 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 고체 촬상 장치가 탑재된 전자 기기에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치는,
    입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와,
    V-NW Tr.(Vertical Nano Wire 트랜지스터)로 이루어지고 상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와,
    상기 V-NW Tr.로 이루어지는 상기 전송부의 드레인에 접속된 배선층으로 이루어지고 상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부를 구비하며,
    상기 축적부는 PN 접합부를 갖지 않는 상기 배선층으로 이루어지며,
    상기 축적부에 축적된 상기 전하를 리셋하는 리셋부와,
    상기 축적부에 축적된 상기 전하를 전기 신호로 변환하는 변환부와,
    상기 변환부에 의해 변환된 상기 전기 신호를 선택적으로 후단에 출력하는 선택부를 더 구비하고,
    상기 리셋부, 상기 변환부 또는 상기 선택부 중의 적어도 하나는 V-NW Tr.로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 V-NW Tr.는, 기판에 대해 수직방향으로 직경 50[㎚] 이하의 반도체 기둥을 형성하고, 상기 반도체 기둥의 일단을 소스, 타단을 드레인으로 하고, 상기 반도체 기둥의 외주에 도통 상태를 제어하는 게이트를 형성한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  10. 입사광에 응하여 전하를 발생, 유지하는 광전변환부와,
    상기 광전변환부에 유지되어 있는 상기 전하를 전송하는 전송부와,
    상기 전송부에 의해 전송된 상기 전하를 축적하는 축적부와,
    상기 축적부에 축적된 상기 전하를 리셋하는 리셋부와,
    상기 축적부에 축적된 상기 전하를 전기 신호로 변환하는 변환부와,
    상기 변환부에 의해 변환된 상기 전기 신호를 선택적으로 후단에 출력하는 선택부를 구비하고,
    상기 전송부, 상기 리셋부, 상기 변환부 또는 상기 선택부 중 적어도 하나는 V-NW Tr.(Vertical Nano Wire 트랜지스터)로 이루어지며,
    상기 축적부는 PN 접합부를 갖지 않는 배선층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 기판 내에 형성되는 광전변환부와,
    상기 광전변환부에서 발생한 전하를 전송하는 트랜지스터와,
    상기 기판상에 형성되고, 상기 트랜지스터에 접속된 배선층을 구비하고,
    상기 트랜지스터는 상기 기판에 대해 수직방향으로 늘어나는 반도체 영역과, 상기 반도체 영역을 둘러싸서 형성되는 절연막과, 상기 반도체 영역에 대해 상기 절연막을 통하여 형성되는 게이트를 가지며,
    상기 배선층과 상기 기판으로 형성되는 용량에 상기 전하를 축적하는 축적부를 구비하며,
    상기 축적부는 PN 접합부를 갖지 않는 상기 배선층으로 이루어지며,
    상기 축적부에 축적된 상기 전하를 리셋하는 리셋부와,
    상기 축적부에 축적된 상기 전하를 전기 신호로 변환하는 변환부와,
    상기 변환부에 의해 변환된 상기 전기 신호를 선택적으로 후단에 출력하는 선택부를 더 구비하고,
    상기 리셋부, 상기 변환부 또는 상기 선택부 중의 적어도 하나는 V-NW Tr.로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반도체 영역은 기둥형상으로 형성되고,
    상기 반도체 영역의 일방은 상기 배선층에 접속되고, 상기 반도체 영역의 타방은 상기 광전변환부에 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 삭제
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