TW202422861A - 攝像元件及攝像裝置 - Google Patents
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Abstract
本揭示之一實施形態之攝像元件包含:第1半導體基板,其具有對向之第1面及第2面,且於面內方向陣列狀配置複數個像素,於第1面就複數個像素之每一者設置有複數個凸狀部;複數個光電轉換部,其等就每一像素埋入形成於第1半導體基板,產生與受光量相應之電荷;複數個電荷保持部,其等分別設置於複數個凸狀部之上表面,保持在複數個光電轉換部中產生之電荷;第2半導體基板,其積層於第1半導體基板之第1面側,且設置有基於由複數個光電轉換部各者產生之電荷而產生像素信號之1個或複數個像素電路;及傳送電晶體之閘極,其設置於複數個凸狀部之周圍,將保持於電荷保持部之電荷傳送至像素電路。
Description
本揭示例如係關於一種具有三維構造之攝像元件及攝像裝置。
近年來,為了實現攝像裝置之進一步小型化及像素之高密度化,而業界曾開發三維構造之攝像元件。例如,於專利文獻1中,曾揭示積層有具有進行光電轉換之感測器像素之第1基板、與具有讀出電路之第2基板之攝像元件。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2019/131965號
且說,於如上述般具有三維構造之攝像元件中,要求減少暗電流之發生。
較理想為提供一種能夠減少暗電流之發生之攝像元件及攝像裝置。
本揭示之一實施形態之攝像元件包含:第1半導體基板,其具有對向之第1面及第2面,且於面內方向陣列狀配置複數個像素,於第1面將複數個凸狀部就複數個像素之每一者設置;複數個光電轉換部,其等就每一像素埋入形成於第1半導體基板,產生與受光量相應之電荷;複數個電荷保持部,其等分別設置於複數個凸狀部之上表面,保持在複數個光電轉換部中產生之電荷;第2半導體基板,其積層於第1半導體基板之第1面側,且設置有基於由複數個光電轉換部各者產生之電荷而產生像素信號之1個或複數個像素電路;及傳送電晶體之閘極,其設置於複數個凸狀部之周圍,將保持於電荷保持部之電荷傳送至像素電路。
本揭示之一實施形態之攝像裝置係具備上述一實施形態之攝像元件者。
於本揭示之一實施形態之攝像元件及一實施形態之攝像裝置中,於具有對向之第1面及第2面,且於面內方向陣列狀配置複數個像素,於第1面將複數個凸狀部就複數個像素之每一者設置的第1半導體基板中,將保持在就每一像素埋入形成之複數個光電轉換部中產生之電荷之複數個電荷保持部分別設置於複數個凸狀部之上表面,且於複數個凸狀部之周圍設置將保持於電荷保持部之電荷傳送至像素電路之傳送電晶體之閘極。藉此,於高度方向確保電荷保持部與傳送閘極之距離。
以下,針對本揭示之一實施形態,參照圖式詳細地說明。以下之說明係本發明之一具體例,本揭示不限定於以下之態樣。又,本揭示關於各圖所示之各構成要件之配置或尺寸、尺寸比等,亦不限定於其等。此外,說明之順序係如下述般。
1.第1實施形態(於半導體基板之凸狀部設置有FD、於凸狀部之周圍在較FD為低之位置設置有傳送閘極之攝像裝置之例)
2.變化例
2-1.變化例1(攝像裝置之構成之另一例)
2-2.變化例2(攝像裝置之構成之又一例)
3.第2實施形態(於半導體基板之凸狀部設置有FD、於凸狀部之周圍在較FD為高之位置設置有傳送閘極之攝像裝置之例)
4.變化例
4-1.變化例3(攝像裝置之構成之再一例)
4-2.變化例4(攝像裝置之構成之又再一例)
4-3.變化例5(攝像裝置之構成之又再一例)
5.第3實施形態(於相位差像素中在半導體基板之凸狀部設置有FD、在凸狀部之周圍設置有傳送閘極之攝像裝置之例)
6.變化例
6-1.變化例6(攝像裝置之構成之又再一例)
6-2.變化例7(攝像裝置之構成之又再一例)
6-3.變化例8(攝像裝置之構成之又再一例)
6-4.變化例9(攝像裝置之構成之又再一例)
6-5.變化例10(攝像裝置之構成之又再一例)
6-6.變化例11(攝像裝置之構成之又再一例)
7.第4實施形態(於傳送閘極之上表面與下表面之間設置有FD之攝像裝置之例)
8.變化例
8-1.變化例12(攝像裝置之構成之又再一例)
8-2.變化例13(攝像裝置之構成之又再一例)
9.第5實施形態(於全面相位差像素中在相鄰之像素間共有FD、在其周圍設置有各像素之傳送閘極之攝像裝置之例)
10.變化例14(攝像裝置之構成之又再一例)
11.適用例(攝像系統)
12.應用例
<1.第1實施形態>
[攝像裝置之功能構成]
圖1係顯示本揭示之第1實施形態之攝像裝置(攝像裝置1)之功能構成之一例之方塊圖。
圖1之攝像裝置1例如包含:輸入部510A、列驅動部520、時序控制部530、像素陣列部540、行信號處理部550、圖像信號處理部560及輸出部510B。
於像素陣列部540陣列狀重複配置像素541。更具體而言,包含複數個像素之單位胞元539成為重複單位,其重複配置為包含列方向及行方向之陣列狀。此外,於本說明書中,有時方便上將列方向稱為H方向,將與列方向正交之行方向稱為V方向。於圖1之例中,1個單位胞元539包含例如4個像素(像素541A、541B、541C、541D)。
於像素陣列部540,與像素541A、541B、541C、541D一起設置複數條列驅動信號線542及複數條垂直信號線(行讀出線)543。列驅動信號線542驅動在像素陣列部540中在列方向並排排列之複數個單位胞元539各者中所含之像素541。驅動單位胞元539中在列方向並排排列之各像素。之後參照圖4詳細地說明,於單位胞元539設置有複數個電晶體。為了分別驅動該等複數個電晶體,而於1個單位胞元539連接有複數條列驅動信號線542。於垂直信號線(行讀出線)543連接有單位胞元539。自單位胞元539中所含之像素541A、541B、541C、541D各者,經由垂直信號線(行讀出線)543讀出像素信號。
列驅動部520例如包含決定用於進行像素驅動之列之位置之列位址控制部、換言之列解碼器部、及產生用於驅動像素541A、541B、541C、541D之信號之列驅動電路部。
行信號處理部550例如具備連接於垂直信號線543且與像素541A、541B、541C、541D(單位胞元539)形成源極隨耦器電路之負載電路部。行信號處理部550可具有將經由垂直信號線543自單位胞元539讀出之信號放大之放大電路部。行信號處理部550可具有雜訊處理部。於雜訊處理部中,例如,自作為光電轉換之結果而自單位胞元539讀出之信號,去除系統之雜訊位準。
行信號處理部550例如具有類比數位轉換器(ADC)。於類比數位轉換器中,自單位胞元539讀出之信號或經上述雜訊處理之類比信號被轉換為數位信號。ADC例如包含比較器部及計數器部。於比較器部中,將成為轉換對象之類比信號、跟與其成為比較對象之參考信號進行比較。於計數器部中,計測直至在比較器部之比較結果反轉為止之時間。行信號處理部550可包含進行掃描讀出行之控制之水平掃描電路部。
時序控制部530基於向裝置輸入之基準時脈信號及時序控制信號,向列驅動部520及行信號處理部550供給控制時序之信號。
圖像信號處理部560係對光電轉換之結果所獲得之資料、換言之攝像裝置1之攝像動作之結果所獲得之資料,施以各種信號處理之電路。圖像信號處理部560例如包含圖像信號處理電路部及資料保持部。圖像信號處理部560可包含處理器部。
於圖像信號處理部560中所執行之信號處理之一例係在經AD轉換之攝像資料為拍攝到較暗之被攝體之資料之情形下維持較多灰階,在為拍攝到較亮之被攝體之資料之情形下減少灰階之色調曲線修正處理。該情形下,較理想為使基於何種色調曲線修正攝像資料之灰階、或色調曲線之特性資料預先記憶於圖像信號處理部560之資料保持部。
輸入部510A例如係用於將上述基準時脈信號、時序控制信號及特性資料等自裝置外部輸入至攝像裝置1者。時序控制信號例如係垂直同步信號及水平同步信號等。特性資料例如係用於向圖像信號處理部560之資料保持部記憶者。輸入部510A例如包含:輸入端子511、輸入電路部512、輸入振幅變更部513、輸入資料轉換電路部514及電源供給部(未圖示)。
輸入端子511係用於輸入資料之外部端子。輸入電路部512係用於將向輸入端子511輸入之信號向攝像裝置1之內部擷取入者。於輸入振幅變更部513中,由輸入電路部512擷取入之信號之振幅變更為在攝像裝置1之內部容易利用之振幅。於輸入資料轉換電路部514中,輸入資料之資料行之排列被變更。輸入資料轉換電路部514係由例如串並聯轉換電路構成。於該串並聯轉換電路中,作為輸入資料而接收到之串列信號轉換為並列信號。此外,於輸入部510A中,輸入振幅變更部513及輸入資料轉換電路部514可省略。電源供給部基於自外部向攝像裝置1供給之電源,供給設定為成為在攝像裝置1之內部所需之各種電壓之電源。
於攝像裝置1與外部之記憶體器件連接時,可在輸入部510A設置用於接收來自外部之記憶體器件之資料之記憶體介面電路。外部之記憶體器件為例如快閃記憶體、SRAM及DRAM等。
輸出部510B向裝置外部輸出圖像資料。該圖像資料為例如由攝像裝置1拍攝到之圖像資料、及由圖像信號處理部560予以信號處理之圖像資料等。輸出部510B例如包含:輸出資料轉換電路部515、輸出振幅變更部516、輸出電路部517及輸出端子518。
輸出資料轉換電路部515係由例如並串聯轉換電路構成,於輸出資料轉換電路部515中,於攝像裝置1內部使用之並列信號轉換為串列信號。輸出振幅變更部516變更在攝像裝置1之內部使用之信號之振幅。經變更之振幅之信號變得容易在連接於攝像裝置1之外部之外部器件中利用。輸出電路部517係自攝像裝置1之內部向裝置外部輸出資料之電路,藉由輸出電路部517,而連接於輸出端子518之攝像裝置1外部之配線被驅動。於輸出端子518中,自攝像裝置1向裝置外部輸出資料。於輸出部510B中,輸出資料轉換電路部515及輸出振幅變更部516可被省略。
於攝像裝置1與外部之記憶體器件連接時,可在輸出部510B設置向外部之記憶體器件輸出資料之記憶體介面電路。外部之記憶體器件為例如快閃記憶體、SRAM及DRAM等。
[攝像裝置之概略構成]
圖2及圖3係顯示攝像裝置1之概略構成之一例者。攝像裝置1具備3個基板(第1基板100、第2基板200、第3基板300)。圖2係示意性顯示第1基板100、第2基板200、第3基板300各者之平面構成者,圖3示意性顯示相互積層之第1基板100、第2基板200及第3基板300之剖面構成。圖3對應於沿圖2所示之I-I’線之剖面構成。攝像裝置1係將3個基板(第1基板100、第2基板200及第3基板300)貼合而構成之三維構造之攝像裝置。第1基板100包含半導體層100S及配線層100T。第2基板200包含半導體層200S及配線層200T。第3基板300包含半導體層300S及配線層300T。此處,將使第1基板100、第2基板200及第3基板300之各基板中所含之配線與其周圍之層間絕緣膜組合而成者方便上稱為設置於各個基板(第1基板100、第2基板200及第3基板300)之配線層(100T、200T、300T)。第1基板100、第2基板200及第3基板300依序積層,沿積層方向依序配置半導體層100S、配線層100T、半導體層200S、配線層200T、配線層300T及半導體層300S。關於第1基板100、第2基板200及第3基板300之具體的構成於後文敘述。圖3所示之箭頭表示光L向攝像裝置1之入射方向。於本說明書中,有時方便上,在以後之剖視圖中,將攝像裝置1之光入射側稱為「下」「下側」「下方」,將與光入射側為相反側稱為「上」「上側」「上方」。又,於本說明書中,有時方便上,關於具備半導體層及配線層之基板,將配線層之側稱為正面,將半導體層之側稱為背面。此外,說明書之記載不限定於上述之稱呼方式。攝像裝置1例如為自具有光電二極體之第1基板100之背面側入射光之背面照射型攝像裝置。
像素陣列部540及像素陣列部540中所含之單位胞元539均使用第1基板100及第2基板200兩者而構成。於第1基板100設置有單位胞元539所具有之複數個像素541A、541B、541C、541D。該等像素541各者具有光電二極體(後述之光電二極體PD)及傳送電晶體(後述之傳送電晶體TR)。於第2基板200設置有單位胞元539所具有之像素電路(後述之像素電路210)。像素電路讀出自像素541A、541B、541C、541D各者之光電二極體經由傳送電晶體傳送之像素信號、或將光電二極體重置。該第2基板200除具有此像素電路以外,還具有沿列方向延伸之複數條列驅動信號線542及沿行方向延伸之複數條垂直信號線543。第2基板200進一步具有沿列方向延伸之電源線544。第3基板300例如具有輸入部510A、列驅動部520、時序控制部530、行信號處理部550、圖像信號處理部560及輸出部510B。列驅動部520例如於第1基板100、第2基板200及第3基板300之積層方向(以下簡稱為積層方向)上,一部分設置於重疊於像素陣列部540重疊之區域。更具體而言,列驅動部520於積層方向上,設置於重疊於像素陣列部540之H方向之端部附近之區域(圖2)。行信號處理部550例如於積層方向上,一部分設置於重疊於像素陣列部540之區域。更具體而言,行信號處理部550於積層方向上設置於重疊於像素陣列部540之V方向之端部附近之區域(圖2)。雖然圖示省略,但輸入部510A及輸出部510B可配置於第3基板300以外之部分,例如可配置於第2基板200。或,可於第1基板100之背面(光入射面)側設置輸入部510A及輸出部510B。此外,設置於上述第2基板200之像素電路作為其他之稱呼,亦有時稱為像素電晶體電路、像素電晶體群、像素電晶體、像素讀出電路或讀出電路。於本說明書中,使用像素電路之稱呼。
第1基板100與第2基板200例如藉由接點部(例如後述之圖5之接點電極122、222)及貫通電極(例如後述之圖11之貫通電極223、224、225)而電性連接。第2基板200與第3基板300例如經由接點部201、202、301、302而電性連接。於第2基板200設置有接點部201、202,於第3基板300設置有接點部301、302。第2基板200之接點部201與第3基板300之接點部301相接,第2基板200之接點部202與第3基板300之接點部302相接。第2基板200具有:設置有複數個接點部201之接點區域201R、及設置有複數個接點部202之接點區域202R。第3基板300具有:設置有複數個接點部301之接點區域301R、及設置有複數個接點部302之接點區域302R。接點區域201R及301R於積層方向上設置於像素陣列部540與列驅動部520之間(圖3)。換言之,接點區域201R及301R例如設置於列驅動部520(第3基板300)與像素陣列部540(第2基板200)於積層方向重疊之區域、或其附近區域。接點區域201R及301R例如配置於此區域中H方向之端部(圖2)。於第3基板300中,例如,於列驅動部520之一部分、具體而言在與列驅動部520之H方向之端部重疊之位置設置有接點區域301R(圖2、圖3)。接點部201及301例如係連接設置於第3基板300之列驅動部520、與設置於第2基板200之列驅動信號線542者。接點部201及301例如可連接設置於第3基板300之輸入部510A與電源線544及基準電位線(後述之基準電位線VSS)。接點區域202R、302R於積層方向上設置於像素陣列部540與行信號處理部550之間(圖3)。換言之,接點區域202R及302R例如設置於行信號處理部550(第3基板300)與像素陣列部540(第2基板200)於積層方向重疊之區域、或其附近區域。接點區域202R及302R例如配置於此區域中V方向之端部(圖2)。於第3基板300中,例如,在行信號處理部550之一部分、具體而言在重疊於行信號處理部550之V方向之端部之位置設置有接點區域301R(圖2、圖3)。接點部202及302例如係用於將自像素陣列部540所具有之複數個單位胞元539各者輸出之像素信號(與在光電二極體之光電轉換之結果所產生之電荷之量對應之信號)向設置於第3基板300之行信號處理部550連接者。像素信號自第2基板200送至第3基板300。
圖3如上述般係攝像裝置1之剖視圖之一例。第1基板100、第2基板200、第3基板300經由配線層100T、200T、300T而電性連接。例如,攝像裝置1具有電性連接第2基板200與第3基板300之電性連接部。具體而言,以由導電材料形成之電極形成接點部201、202、301、302。導電材料例如由銅(Cu)、鋁(Al)、金(Au)等金屬材料形成。接點區域201R、202R、301R、302R藉由將作為例如電極而形成之配線彼此直接接合,而將第2基板與第3基板電性連接,可進行第2基板200與第3基板300之信號之輸入及/或輸出。
電性連接第2基板200與第3基板300之電性連接部可設置於所期望之部位。例如,如於圖3中描述為接點區域201R、202R、301R、302R般,可設置於與像素陣列部540在積層方向重疊之區域。又,可將電性連接部設置於與像素陣列部540在積層方向不重疊之區域。具體而言,可設置於與配置於像素陣列部540之外側之周邊部於積層方向重疊之區域。
於第1基板100及第2基板200設置有例如連接孔部H1、H2。連接孔部H1、H2貫通第1基板100及第2基板200(圖3)。連接孔部H1、H2設置於像素陣列部540(或重疊於像素陣列部540之部分)之外側(圖2)。例如,連接孔部H1配置於在H方向上較像素陣列部540為外側,連接孔部H2配置於在V方向上較像素陣列部540為外側。例如,連接孔部H1到達設置於第3基板300之輸入部510A,連接孔部H2到達設置於第3基板300之輸出部510B。連接孔部H1及H2可為空腔,亦可在至少一部包含導電材料。例如,有在作為輸入部510A及/或輸出部510B而形成之電極連接接合線之構成。或,有連接作為輸入部510A及/或輸出部510B而形成之電極、與設置於連接孔部H1及H2之導電材料之構成。設置於連接孔部H1及H2之導電材料可埋入連接孔部H1及H2之一部分或全部,亦可將導電材料形成於連接孔部H1及H2之側壁。
此外,於圖3中採用在第3基板300設置輸入部510A及輸出部510B之構造,但不限定於此。例如,藉由經由配線層200T及300T向第2基板200給送第3基板300之信號,亦可將輸入部510A及/或輸出部510B設置於第2基板200。同樣,藉由經由配線層100T、200T將第2基板200之信號送往第1基板1000,亦可將輸入部510A及/或輸出部510B設置於第1基板100。
像素541A、541B、541C、541D具有相互共通之構成要素。以後,為了將像素541A、541B、541C、541D之構成要素相互區別,而在像素541A之構成要素之符號之末尾賦予辨別編號1,在像素541B之構成要素之符號之末尾賦予辨別編號2,在像素541C之構成要素之符號之末尾賦予辨別編號3,在像素541D之構成要素之符號之末尾賦予辨別編號4。在無須將像素541A、541B、541C、541D之構成要素相互區別時,省略像素541A、541B、541C、541D之構成要素之符號之末尾之辨別編號。
圖4係顯示單位胞元539之構成之一例之等效電路圖。單位胞元539包含複數個像素541(於圖4中,像素541A、541B、541C、541D之4個)、連接於該複數個像素541之1個像素電路210、及連接於像素電路210之垂直信號線543。像素電路210例如包含4個電晶體,具體而言包含放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL、重置電晶體RST及FD轉換增益切換電晶體FDG。如上述般,單位胞元539藉由使1個像素電路210分時動作,而將設置於相鄰之2個像素之4個像素541(像素541A、541B、541C、541D)各者之像素信號依次輸出至垂直信號線543。將於複數個像素541連接有1個像素電路210、該複數個像素541之像素信號由1個像素電路210分時輸出之態樣,稱為「複數個像素541共有1個像素電路210」。
像素541A、541B、541C、541D具有相互共通之構成要素。
像素541A、541B、541C、541D例如具有:光電二極體PD、電性連接於光電二極體PD之傳送電晶體TR、及電性連接於傳送電晶體TR之浮動擴散部FD。於光電二極體PD中,陰極電性連接於傳送電晶體TR之源極,陽極電性連接於基準電位線(例如大地)。光電二極體PD對所入射之光進行光電轉換,產生與該受光量相應之電荷。傳送電晶體TR例如係n型之CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補式金屬氧化物半導體)電晶體。於傳送電晶體TR中,汲極電性連接於浮動擴散部FD,閘極電性連接於驅動信號線。該驅動信號線係連接於1個單位胞元539之複數條列驅動信號線542(參照圖1)中之一部分。傳送電晶體TR將由光電二極體PD產生之電荷傳送至浮動擴散部FD。浮動擴散部FD係形成於p型半導體層中之n型擴散層區域。浮動擴散部FD係暫時保持自光電二極體PD傳送之電荷之電荷保持機構,且係產生與該電荷量相應之電壓之電荷-電壓轉換機構。
1個單位胞元539中所含之4個浮動擴散部FD(浮動擴散部FD1、FD2、FD3、FD4)相互電性連接,且電性連接於放大電晶體AMP之閘極及FD轉換增益切換電晶體FDG之源極。FD轉換增益切換電晶體FDG之汲極連接於重置電晶體RST之源極,FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極連接於驅動信號線。該驅動信號線係連接於1個單位胞元539之複數條列驅動信號線542中之一部分。重置電晶體RST之汲極連接於電源線VDD,重置電晶體RST之閘極連接於驅動信號線。該驅動信號線係連接於1個單位胞元539之複數條列驅動信號線542中之一部分。放大電晶體AMP之閘極連接於浮動擴散部FD,放大電晶體AMP之汲極連接於電源線VDD,放大電晶體AMP之源極連接於選擇電晶體SEL之汲極。選擇電晶體SEL之源極連接於垂直信號線543,選擇電晶體SEL之閘極連接於驅動信號線。該驅動信號線係連接於1個單位胞元539之複數條列驅動信號線542中之一部分。
傳送電晶體TR於傳送電晶體TR成為導通狀態時,將光電二極體PD之電荷傳送至浮動擴散部FD。傳送電晶體TR之閘極(傳送閘極TG)例如細節於後文描述,設置於在半導體層100S之正面(面100S1)側設置之於上表面形成有浮動擴散部FD(FD 114)之柱狀之凸狀部100X之周圍。重置電晶體RST將浮動擴散部FD之電位重置為規定之電位。於重置電晶體RST成為導通狀態時,將浮動擴散部FD之電位重置為電源線VDD之電位。選擇電晶體SEL控制像素信號自像素電路210之輸出時序。放大電晶體AMP產生與保持於浮動擴散部FD之電荷之位準相應之電壓之信號,作為像素信號。放大電晶體AMP經由選擇電晶體SEL連接於垂直信號線543。該放大電晶體AMP於行信號處理部550中與連接於垂直信號線543之負載電路部(參照圖1)一起構成源極隨耦器。放大電晶體AMP於選擇電晶體SEL成為導通狀態時,將浮動擴散部FD之電壓經由垂直信號線543輸出至行信號處理部550。重置電晶體RST、放大電晶體AMP及選擇電晶體SEL例如係N型之CMOS電晶體。
FD轉換增益切換電晶體FDG係於變更在浮動擴散部FD之電荷-電壓轉換之增益時使用。一般而言,於在較暗之場所之攝影時,像素信號較小。於基於Q=CV進行電荷電壓轉換時,若浮動擴散部FD之電容(FD電容C)大,則於放大電晶體AMP轉換為電壓時之V變小。另一方面,於較亮之場所中,由於像素信號變大,故若FD電容C不大,則於浮動擴散部FD不會完全接收光電二極體PD之電荷。進而,FD電容C必須變大,以使在放大電晶體AMP轉換為電壓時之V不會變得過大(換言之變小)。基於其等,於將FD轉換增益切換電晶體FDG設為導通時,由於增加FD轉換增益切換電晶體FDG之量之閘極電容,故整體之FD電容C變大。另一方面,在將FD轉換增益切換電晶體FDG設為關斷時,整體之FD電容C變小。如此,藉由將FD轉換增益切換電晶體FDG進行導通關斷切換,而將FD電容C設為可變,可切換轉換效率。FD轉換增益切換電晶體FDG例如係N型之CMOS電晶體。
此外,亦可為未設置FD轉換增益切換電晶體FDG之構成。此時,例如,像素電路210係由例如放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL及重置電晶體RST之3個電晶體構成。像素電路210例如具有放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL、重置電晶體RST及FD轉換增益切換電晶體FDG等像素電晶體之至少一者。
選擇電晶體SEL可設置於電源線VDD與放大電晶體AMP之間。該情形下,重置電晶體RST之汲極電性連接於電源線VDD及選擇電晶體SEL之汲極。選擇電晶體SEL之源極電性連接於放大電晶體AMP之汲極,選擇電晶體SEL之閘極電性連接於列驅動信號線542(參照圖1)。放大電晶體AMP之源極(像素電路210之輸出端)電性連接於垂直信號線543,放大電晶體AMP之閘極電性連接於重置電晶體RST之源極。此外,雖然圖示省略,但共有1個像素電路210之像素541之數目可為4以外。例如,可2個或8個像素541共有1個像素電路210。
[攝像裝置之剖面構成]
圖5係顯示攝像裝置1之相對於第1基板100、第2基板200及第3基板300之主面垂直之方向之剖面構成之一例者。圖5係為了易於理解構成要素之位置關係而示意性顯示者,可與實際之剖面不同。於攝像裝置1中,依序積層第1基板100、第2基板200及第3基板300。攝像裝置1進一步於第1基板100之背面側(光入射面側)具有受光透鏡414。於受光透鏡414與第1基板100之間,例如設置有遮光膜411、保護層412及彩色濾光器層413。受光透鏡414例如設置於像素541A、541B、541C、541D各者。攝像裝置1例如係背面照射型攝像裝置。攝像裝置1具有:配置於中央部之像素陣列部540、及配置於像素陣列部540之外側之周邊部(未圖示)。
第1基板100具有半導體層100S及配線層100T。半導體層100S係由例如矽基板構成。半導體層100S具有對向之一對面(正面(面100S1)及背面(面100S2))。半導體層100S於面100S1之一部分及其附近具有p井層112,於其以外之區域(較p井層112為深之區域)具有n型半導體區域111。例如,由該n型半導體區域111及p井層112構成pn接面型光電二極體PD。p井層112係p型半導體區域。
於半導體層100S之正面附近設置有FD 114及接點層117。FD 114係由設置於p井層112內之n型半導體區域構成。FD 114係就每一像素541設置。就每一像素541設置之FD 114如例如圖6所示般設置於像素541之大致中央部。細節於後文描述,分別設置於構成單位胞元539之4個像素541A、541B、541C、541D之FD 114(FD1、FD2、FD3、FD4)於第1基板100內(更具體而言配線層100T之內)經由電性連接機構(配線層100T內之配線)而相互電性連接。進而,FD 114自第1基板100向第2基板200(更具體而言,自配線層100T向配線層200T)經由電性機構(例如接點部122、222等)而連接。於第2基板200(更具體而言配線層200T之內部)中,藉由該電性機構,將FD 114電性連接於構成像素電路210之放大電晶體AMP之閘極及FD轉換增益切換電晶體FDG之源極。
接點層117係電性連接於基準電位線VSS之區域,與FD 114分開而配置。接點層117設置於在例如V方向(Z軸方向)相鄰之單位胞元539之間。接點層117連接於例如接地電位或固定電位。藉此,對半導體層100S供給基準電位。接點層117例如由多晶矽(Poly Si)、更具體而言添加有雜質之摻雜多晶矽構成。
於第1基板100,與光電二極體PD、FD 114及接點層117一起設置有傳送電晶體TR。傳送電晶體TR例如就每一像素541設置。傳送電晶體TR具有傳送閘極TG。傳送閘極TG之細節於後文描述,例如可就每一像素541設置於FD 114之周圍,亦可如例如圖6所示,例如,於在X軸方向相鄰之單位胞元539間,於在X軸方向相鄰之2個像素541連續設置。藉此,可削減配線數。
於半導體層100S設置有將相鄰之像素541間相互分離之分離部115。分離部115沿半導體層100S之法線方向(Y軸方向)延伸而形成。分離部115係以將相鄰之單位胞元539之間及構成單位胞元539之4個像素541(像素541A、541B、541C、541D)相互分隔之方式設置,具有例如格子狀之平面形狀。分離部115例如將相鄰之像素541之間相互電性分離。分離部115例如具有FTI(Full Trench Isolation,全溝渠隔離)構造,貫通半導體層100S之面100S1與面100S2之間。又,分離部115例如可為不貫通半導體層100S之DTI(Deep Trench Isolation,深溝渠隔離)構造。分離部115係藉由在設置於半導體層100S之溝渠(例如開口H1(參照圖7B))埋入例如氧化矽(SiO)等之絕緣膜而形成。此外,分離部115可於絕緣膜之內側埋入鎢(W)等具有遮光性之金屬材料。藉此,可將相鄰之像素541之間相互電性且光學性分離。
於本實施形態中,半導體層100S於面100S1具有凹凸構造。具體而言,半導體層100S於面100S1就每一像素541具有複數個凸狀部100X,FD 114如圖5所示般形成於複數個凸狀部100X各者之上部。於複數個凸狀部100X之下部,形成有例如成為溢流路徑之雜質濃度較p井層112為高之p型半導體層113。亦即,於複數個凸狀部100X,分別自n型半導體區域111側依序積層形成有p型半導體層113、p井層112及FD 114。傳送閘極TG設置於複數個凸狀部100X之周圍,其上表面形成為位於較FD 114為下方。具體而言,傳送閘極TG之上表面形成為位於例如積層於Y軸方向之p型半導體層113、p井層112及FD 114中之p井層112之側面。藉此,可於高度方向(Y軸方向)確保FD 114與傳送閘極TG之距離。
接點層117於分離部115之上方埋入半導體層100S之面100S1,於其側面中與半導體層100S電性連接。更詳細而言,埋入有接點層117之半導體層100S之面100S1為凹部100Y。藉此,可於高度方向(Y軸方向)確保FD 114與接點層117之距離。
於半導體層100S之面100S1及設置有分離部115之半導體層100S之側面,例如形成有包含p型之半導體區域之釘紮區域116。又,雖未圖示,但於半導體層100S之面100S2亦可設置釘紮區域。藉此,可減少因半導體層100S之界面能階引起之暗電流之發生。
設置於半導體層100S與第2基板200之間之配線層100T具有層間絕緣層121、上述之傳送閘極TG及複數個接點部122。層間絕緣層121遍設於半導體層100S之全面,將半導體層100S之正面(面100S1)之凹凸埋設。於層間絕緣層121內進一步形成有1條或複數條配線,在與第2基板200對向之表面埋入複數個接點部122。層間絕緣層121係由例如氧化矽膜構成。此外,配線層100T之構成不限於上述,只要為具有配線及絕緣膜之構成即可。
複數個接點部122露出於配線層100T之正面。一部分之接點部122例如連接於就每一像素541設置之FD 114,經由設置於第2基板200側之接點部222向像素電路210(例如放大電晶體AMP之閘極)連接。又,一部分之接點部122連接於接點層117,經由設置於第2基板200側之接點部222等連接於例如設置於第3基板300之基準電位線VSS。複數個接點部122係用於與第2基板200之貼合。複數個接點部122例如由Cu(銅)及Al(鋁)等金屬構成。
第2基板200具有:半導體層200S、設置於半導體層200S之正面(面200S1)側之配線層200T-1、及設置於半導體層200S之背面(面200S2)側之配線層200T-2。半導體層200S係由矽基板構成。於半導體層200S中,遍及厚度方向地設置有井區域211。井區域211例如係p型半導體區域。於第2基板200,設置有就單位胞元539之於例如V方向相鄰之每2個像素配置之像素電路210。該像素電路210例如設置於半導體層200S之正面(面200S1)側(配線層200T-1側)。於攝像裝置1中,以第2基板200之正面(半導體層200S之面200S1側)與第1基板100之正面側(配線層100T側)相向之方式,將第2基板200貼合於第1基板100。即,第2基板200面對面地貼合於第1基板100。
於第2基板200進一步具有將半導體層200S分斷之絕緣區域212。絕緣區域212具有與半導體層200S之厚度大致相同之厚度,半導體層200S係由該絕緣區域212分斷。絕緣區域212係由例如氧化矽構成。
配線層200T-1具有:層間絕緣層221、構成像素電路210之各種電晶體(選擇電晶體SEL、放大電晶體AMP、重置電晶體RST及FD轉換增益切換電晶體FDG)之閘極及複數個接點部222。層間絕緣層221遍設於半導體層200S之全面。於層間絕緣層221內進一步形成有1條或複數條配線。在與第1基板100對向之配線層200T-1之正面,複數個接點部222露出。複數個接點部222係用於與第1基板100之貼合。層間絕緣層221係由例如氧化矽膜構成。複數個接點部222例如由Cu(銅)及Al(鋁)等金屬構成。此外,配線層200T-1之構成不限於上述,只要為具有配線及絕緣膜之構成即可。
配線層200T-2具有層間絕緣層231及複數個接點部232。層間絕緣層231遍設於半導體層200S之全面。於層間絕緣層231內進一步形成有1條或複數條配線。在與第3基板300對向之配線層200T-2之正面,複數個接點部232露出。複數個接點部232係用於與第3基板300之貼合。層間絕緣層231係由例如氧化矽膜構成。複數個接點部232例如由Cu(銅)及Al(鋁)等金屬構成。此外,配線層200T-2之構成不限於上述,只要為具有配線及絕緣膜之構成即可。
第3基板300例如自第2基板200側依序具有配線層300T及半導體層300S。例如,半導體層300S之正面設置於第2基板200側。半導體層300S由矽基板構成。於該半導體層300S之正面側之部分設置有電路。具體而言,於半導體層300S之正面側之部分例如設置有輸入部510A、列驅動部520、時序控制部530、行信號處理部550、圖像信號處理部560及輸出部510B中之至少一部分。設置於半導體層300S與第2基板200之間之配線層300T例如具有層間絕緣層321及複數個接點部332。複數個接點部322露出於配線層200T之正面,複數個接點部322電性連接於形成於半導體層300S之電路(例如輸入部510A、列驅動部520、時序控制部530、行信號處理部550、圖像信號處理部560及輸出部510B之至少任一者)。複數個接點部322係用於與第2基板200貼合。複數個接點部322例如由Cu(銅)及鋁(Al)等金屬構成。
[攝像裝置之製造方法]
圖7A~圖7L係顯示圖1所示之攝像裝置1(尤其是第1基板100)之製造方法之一例者。
首先,如圖7A所示,於半導體層100S之面100S1側形成p型半導體層113、p井層112及成為FD 114之n型半導體區域。繼而,如圖7B所示,於半導體層100S之面100S1形成遮罩601,藉由光微影術及蝕刻,形成例如貫通半導體層100S之開口H1。
其次,如圖7C所示,例如,於藉由共形摻雜而在開口H1之側面形成p型之釘紮區域116之後,例如,藉由CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沈積)於開口H1內成膜成為分離部115之例如SiO膜。之後,例如,藉由CMP(Chemical Mechanical Polishing,化學機械研磨),研削成膜於半導體層100S之面100S1之SiO膜。藉此,形成分離部115。
繼而,如圖7D所示,於對分離部115進行回蝕而形成成為凹部100Y之開口H2之後,在半導體層100S之面100S1及露出之半導體層100S之側面,例如使用ALD(Atomic Layer Deposition,原子層沈積)法,依序成膜蝕刻速率互不相同之絕緣膜602、603。
其次,如圖7E所示,於藉由各向同性蝕刻,去除成膜於分離部115上之絕緣膜602之後,如圖7F所示,成膜成為接點層117之多晶矽膜。繼而,如圖7G所示,藉由回蝕去除絕緣膜602、603,藉此,於分離部115上形成接點層117。
其次,如圖7H所示,例如,藉由CVD於接點層117上成膜成為層間絕緣層121之例如SiO膜,並埋設開口H2。繼而,如圖7I所示,於在半導體層100S之規定位置形成遮罩640之後,藉由光微影術及蝕刻形成凸狀部100X。之後,藉由共形摻雜,於自遮罩604露出之半導體層100S之面100S1形成p型之釘紮區域116。
其次,如圖7J所示,於去除遮罩604之後,如圖7K所示,將成為傳送閘極TG之多晶矽膜以覆蓋包含凸狀部100X之半導體層100S之面100S1之方式成膜。繼而,如圖7L所示,例如藉由光微影術及蝕刻以及CMP對多晶矽膜進行加工,形成傳送閘極TG。之後,形成成為層間絕緣層121之例如SiO膜及配線及接點部122,而形成配線層100T。根據以上步驟,圖5所示之第1基板100完成。
[攝像裝置之動作]
其次,使用圖8及圖9關於攝像裝置1之動作進行說明。圖8及圖9係在圖3中新增表示各信號之路徑之箭頭者。圖8係以箭頭表示自外部向攝像裝置1輸入之輸入信號、與電源電位及基準電位之路徑者。圖9以箭頭表示自攝像裝置1向外部輸出之像素信號之信號路徑。例如,經由輸入部510A輸入至攝像裝置1之輸入信號(例如像素時脈及同步信號)向第3基板300之列驅動部520傳送,且由列驅動部520製作列驅動信號。該列驅動信號經由接點部301、201送至第2基板200。進而,該列驅動信號經由配線層200T內之列驅動信號線542,到達像素陣列部540之單位胞元539各者。到達第2基板200之單位胞元539之列驅動信號中之傳送閘極TG以外之驅動信號輸入至像素電路210,將像素電路210中所含之各電晶體驅動。傳送閘極TG之驅動信號輸入至第1基板100之傳送閘極TG,將像素541驅動(圖8)。又,自攝像裝置1之外部供給至第3基板300之輸入部510A(輸入端子511)之電源電位及基準電位經由接點部301、201送至第2基板200,且經由配線層200T內之配線供給至單位胞元539各者之像素電路210。基準電位亦供給至第1基板100之像素541。另一方面,以第1基板100之像素541進行光電轉換後之像素信號就每一單位胞元539送至第2基板200之像素電路210。基於該像素信號之像素信號自像素電路210經由垂直信號線543及接點部202、302送至第3基板300。該像素信號在由第3基板300之行信號處理部550及圖像信號處理部560進行處理後,經由輸出部510B輸出至外部。
[效果]
本實施形態之攝像裝置1於具有對向之一對面(面100S1及面100S2)之半導體層100S中,於面100S1設置複數個凸狀部100X,於其上部設置FD 114,且於複數個凸狀部100X之周圍、且較FD 114為下方設置傳送閘極TG。藉此,可於高度方向確保FD 114與傳送閘極TG之距離。以下,關於其進行說明。
如前述般,近年來,為了實現攝像裝置之進一步小型化及像素之高密度化,業界曾開發三維構造之攝像元件。於三維構造之攝像元件中,例如,於第1基板設置有進行光電轉換之感測器像素,於積層於第1基板之第2基板設置有讀出電路。於第1基板中,作為感測器像素,將FD 1014、傳送電晶體(傳送閘極TG)及井接點(接點層1017)如例如圖10A所示般佈局。
且說,於如例如像素節距為0.5 μm以下之細微之像素構造中,有效像素區域變窄,例如,與圖10A所示之II-II’對應之剖面如圖10B所示般,FD 1014、傳送閘極TG及接點層1017間之距離變近,電場強度變高。因而,於三維構造之攝像元件中,有因電場導致之暗電流成分增加之問題。
針對於此,於本實施形態中,如上述般,於具有對向之一對面(面100S1及面100S2)之半導體層100S中,於面100S1設置複數個凸狀部100X,於其上部設置FD 114,且於複數個凸狀部100X之周圍、且較FD 114為下方設置傳送閘極TG。藉此,於高度方向確保FD 114與傳送閘極TG之距離,緩和FD 114與傳送閘極TG之間之電場。
根據以上,於本實施形態之攝像裝置1中,可實現可減少暗電流之發生之具有三維構造之攝像裝置。又,可提高電荷之傳送效率。
又,於本實施形態中,由於將接點層117形成於半導體層100S之凹部100Y,故除FD 114與傳送閘極TG之距離外,於高度方向亦確保與接點層117之距離。因而,可緩和傳送閘極TG與接點層117之間之電場,進一步減少暗電流之發生。
以下,關於第2實施形態及變化例1~5以及適用例及應用例進行說明。以下,關於與上述第1實施形態同樣之構成要素賦予同一符號,且適宜地省略其說明。
<2.變化例>
(2-1.變化例1)
圖11係顯示本揭示之變化例1之攝像裝置(攝像裝置1A)之剖面構成之一例者。圖12係示意性顯示圖11所示之攝像裝置1A之第1基板100及第2基板200之平面佈局之一例。
於上述第1實施形態中,顯示了將設置有構成像素電路210之各種電晶體(選擇電晶體SEL、放大電晶體AMP、重置電晶體RST及FD轉換增益切換電晶體FDG)之半導體層200S之正面(面200S1)與第1基板100以相向之方式面對面地貼合之例,但不限定於此。例如,如圖11所示之攝像裝置1A所示,於將構成像素電路210之各種電晶體(選擇電晶體SEL、放大電晶體AMP、重置電晶體RST及FD轉換增益切換電晶體FDG)設為Fin-FET等三維構造置情形下,可以第2基板200之背面側(半導體層200S之面200S2)朝向第1基板100之正面側(配線層100T側)之方式,將第2基板200貼合於第1基板100。即,第2基板200可面對背地貼合於第1基板100。
如此,於將第1基板100與第2基板200面對背地貼合之攝像裝置1A中,例如,設置於第1基板100之FD 114與設置於第2基板200之放大電晶體AMP之閘極、及設置於第1基板之傳送閘極TG與設置於第3基板300之基準電位線VSS例如可經由貫通電極223、224而電性連接。
於此構成中,可獲得與上述第1實施形態同樣之效果。
(2-2.變化例2)
圖13A係示意性顯示本揭示之變化例2之攝像裝置之像素排列之一例者。圖13B係示意性顯示本揭示之變化例2之攝像裝置之像素排列之另一例者。於上述第1實施形態及變化例1中說明之元件構造例如亦可應用於具有圖13A所示之拜耳排列、或圖13B所示之四倍拜耳排列之攝像裝置。此外,如為四倍拜耳排列,則同色像素之FD 114彼此藉由例如Cu配線等相互連接。
<3.第2實施形態>
圖14係顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置(攝像裝置2)之相對於第1基板100、第2基板200及第3基板300之主面垂直之方向之剖面構成之一例者。圖15係顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置2之相對於與圖14不同之位置之第1基板100、第2基板200及第3基板300之主面垂直之方向之剖面構成之一例者。圖16係示意性顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置2之平面佈局之一例者,圖14及圖15分別對應於沿圖16所示之III-III’線及IV-IV’線之剖面。
[攝像裝置之剖面構成]
於攝像裝置2中,與上述第1實施形態同樣,依序積層有第1基板100、第2基板200及第3基板300。攝像裝置2進一步於第1基板100之背面側(光入射面側)具有受光透鏡414。於受光透鏡414與第1基板100之間,例如設置有遮光膜411、保護層412及彩色濾光器層413。受光透鏡414例如設置於像素541A、541B、541C、541D各者。攝像裝置2例如係背面照射型攝像裝置。攝像裝置2具有:配置於中央部之像素陣列部540、及配置於像素陣列部540之外側之周邊部(未圖示)。
第1基板100具有半導體層100S及配線層100T。半導體層100S係由例如矽基板構成。半導體層100S具有對向之一對面(正面(面100S1)及背面(面100S2))。半導體層100S於面100S1之一部分及其附近具有p井層112,於其以外之區域(較p井層112為深之區域)具有n型半導體區域111。例如,由該n型半導體區域111及p井層112構成pn接面型光電二極體PD。p井層112係p型半導體區域。
於半導體層100S之正面附近設置有FD 114及接點區域118。FD 114係由設置於p井層112內之n型半導體區域構成。FD 114係就每一像素541設置。就每一像素541設置之FD 114如例如圖16所示般設置於像素541之大致中央部。細節於後文描述,分別設置於構成單位胞元539之4個像素541A、541B、541C、541D之FD 114(FD1、FD2、FD3、FD4)於第1基板100內(更具體而言配線層100T之內)經由電性連接機構(配線層100T內之配線)而相互電性連接。進而,FD 114自第1基板100向第2基板200(更具體而言,自配線層100T向配線層200T)經由電性機構(例如接點部122、222等)而連接。於第2基板200(更具體而言配線層200T之內部)中,藉由該電性機構,將FD 114電性連接於構成像素電路210之放大電晶體AMP之閘極及FD轉換增益切換電晶體FDG之源極。
接點區域118係電性連接於基準電位線VSS之區域,與FD 114分開而配置。接點區域118設置於在例如V方向(Z軸方向)相鄰之單位胞元539之間。接點區域118例如由p型半導體區域構成。接點區域118連接於例如接地電位或固定電位。藉此,對半導體層100S供給基準電位。接點區域118例如由p型之半導體區域構成。
於第1基板100,與光電二極體PD、FD 114及接點區域118一起設置有傳送電晶體TR。傳送電晶體TR係就每一像素541設置。傳送電晶體TR具有傳送閘極TG。傳送閘極TG之細節於後文描述,如例如圖16所示,可就每一像素541設置於FD 114之周圍,亦可如例如圖22所示,例如,於在X軸方向相鄰之單位胞元539間,於在X軸方向相鄰之2個像素541連續設置。藉此,可削減沿積層方向(Y軸方向)延伸之配線數(例如貫通電極224之個數)。
於半導體層100S設置有將相鄰之像素541間相互分離之分離部115。分離部115沿半導體層100S之法線方向(Y軸方向)延伸而形成。分離部115係以將相鄰之單位胞元539之間及構成單位胞元539之4個像素541(像素541A、541B、541C、541D)相互分隔之方式設置,具有例如格子狀之平面形狀。分離部115例如將相鄰之像素541之間相互電性分離。分離部115可與上述第1實施形態同樣地例如具有FTI構造,亦可如例如圖14及圖15所示般採用以下構造,即:將不貫通半導體層100S之STI(Shallow Trench Isolation,淺溝渠隔離)構造與DTI構造組合,貫通半導體層100S之面100S1與面100S2之間。分離部115係藉由將例如氧化矽(SiO)等之絕緣膜埋入設置於半導體層10之溝渠而形成。此外,分離部115可於絕緣膜之內側埋入鎢(W)等具有遮光性之金屬材料。藉此,可將相鄰之像素541之間相互電性且光學性分離。於半導體層100S,進一步於分離部115之側面設置有p型擴散區域119。
於本實施形態中,半導體層100S於面100S1具有凹凸構造。具體而言,半導體層100S於面100S1具有複數個凸狀部100X,FD 114如圖14及圖15所示般形成於複數個凸狀部100X各者之上表面。於複數個凸狀部100X之下部,分別形成有例如成為溢流路徑之雜質濃度較p井層112為高之p型半導體層113。亦即,於複數個凸狀部100X,分別自n型半導體區域111側依序積層形成有p型半導體層113、p井層112及FD 114。傳送閘極TG設置於複數個凸狀部100X之周圍,其上表面形成為位於較FD 114為上方。於突出至較凸狀部100X為上方之傳送閘極TG之側面設置有側壁123。藉此,可於高度方向(Z軸方向)確保FD 114與傳送閘極TG之距離。
接點區域118於分離部115之上方形成於半導體層100S之面100S1,與半導體層100S電性連接。
設置於半導體層100S與第2基板200之間之配線層100T具有:層間絕緣層121、上述之傳送閘極TG、複數個接點部122及接點區域118。層間絕緣層121遍設於半導體層100S之全面,將半導體層100S之正面(面100S1)之凹凸埋設。於層間絕緣層121內進一步形成有1條或複數條配線,在與第2基板200對向之表面埋入複數個接點部122。層間絕緣層121係由例如氧化矽膜構成。接點層124例如由多晶矽(Poly Si)、更具體而言添加有雜質之摻雜多晶矽構成。此外,配線層100T之構成不限於上述,只要為具有配線及絕緣膜之構成即可。
複數個接點部122露出於配線層100T之正面。一部分之接點部122例如連接於就每一像素541設置之FD 114,經由設置於第2基板200側之接點部222向像素電路210(例如放大電晶體AMP之閘極)連接。又,一部分之接點部122連接於接點區域118,經由設置於第2基板200側之接點部222等連接於例如設置於第3基板300之基準電位線VSS。複數個接點部122係用於與第2基板200之貼合。複數個接點部122例如由Cu(銅)及Al(鋁)等金屬構成。
第2基板200具有:半導體層200S、及設置於半導體層200S之正面(面200S1)側之配線層200T。半導體層200S係由矽基板構成。於半導體層200S中,遍及厚度方向地設置有井區域211。井區域211例如係p型半導體區域。於第2基板200,設置有就單位胞元539之於例如V方向相鄰之每2個像素配置之像素電路210。該像素電路210例如設置於半導體層200S之正面(面200S1)側(配線層200T側)。於攝像裝置2中,以第2基板200之背面(半導體層200S之面200S2側)與第1基板100之正面側(配線層100T側)相向之方式,將第2基板200貼合於第1基板100。即,第2基板200面對背地貼合於第1基板100。
於第2基板200進一步具有將半導體層200S分斷之絕緣區域212。絕緣區域212具有與半導體層200S之厚度大致相同之厚度,半導體層200S係由該絕緣區域212分斷。絕緣區域212係由例如氧化矽構成。
配線層200T具有:層間絕緣層221、構成像素電路210之各種電晶體(選擇電晶體SEL、放大電晶體AMP、重置電晶體RST及FD轉換增益切換電晶體FDG)之閘極及複數個接點部222。層間絕緣層221遍設於半導體層200S之全面。於層間絕緣層221內進一步形成有1條或複數條配線。在與第1基板100對向之配線層200T之正面,複數個接點部222露出。複數個接點部222係用於與第3基板300之貼合。層間絕緣層221係由例如氧化矽膜構成。複數個接點部222例如由Cu(銅)及Al(鋁)等金屬構成。此外,配線層200T之構成不限於上述,只要為具有配線及絕緣膜之構成即可。
於絕緣區域212例如配置有貫通電極223、224、225。貫通電極223、224、225於厚度方向貫通絕緣區域212而設置。貫通電極223、224、225之上端連接於配線層200T之配線。該貫通電極223、224、225貫通絕緣區域212、層間絕緣層121而設置,其下端分別連接於傳送閘極TG、FD 114及接點層124。
貫通電極223係用於電性連接傳送閘極TG與配線層200T之配線(列驅動信號線542之一部分)者。亦即,藉由貫通電極223,將第1基板100之傳送閘極TG電性連接於第2基板200之配線TRG,將驅動信號送至傳送電晶體TR各者。貫通電極2224係用於電性連接FD 114與像素電路210者。亦即,藉由貫通電極224,將第1基板100之FD 114電性連接於第2基板200之像素電路210。貫通電極225係用於電性連接接點層124與第3基板300之基準電位線VSS者。亦即,藉由貫通電極225,將第1基板100之接點層124電性連接於第3基板300之基準電位線VSS。
第3基板300例如自第2基板200側依序具有配線層300T及半導體層300S。例如,半導體層300S之正面設置於第2基板200側。半導體層300S係由矽基板構成。於該半導體層300S之正面側之部分設置有電路。具體而言,於半導體層300S之正面側之部分例如設置有輸入部510A、列驅動部520、時序控制部530、行信號處理部550、圖像信號處理部560及輸出部510B中之至少一部分。設置於半導體層300S與第2基板200之間之配線層300T例如具有層間絕緣層321及複數個接點部332。複數個接點部322露出於配線層200T之正面,複數個接點部322電性連接於形成於半導體層300S之電路(例如輸入部510A、列驅動部520、時序控制部530、行信號處理部550、圖像信號處理部560及輸出部510B之至少任一者)。複數個接點部322係用於與第2基板200之貼合。複數個接點部322例如由Cu(銅)及鋁(Al)等金屬構成。
[攝像裝置之製造方法]
圖17A~圖17G係顯示圖14等所示之攝像裝置2(尤其是第1基板100)之製造方法之一例者。
首先,如圖17A所示,例如,於在半導體層100S之面100S1側形成具有STI構造之分離部115A之後,自半導體層100S之面100S2側形成具有DTI構造之分離部115B,且於其側面形成p型擴散區域119。
其次,如圖17B所示,於在半導體層100S之面100S1形成遮罩605之後,如圖17C所示,藉由光微影術及蝕刻,對例如半導體層100S進行加工而形成凸狀部100X。之後,將成為傳送閘極TG之多晶矽膜以覆蓋包含凸狀部100X之半導體層100S之面100S1之方式成膜。
繼而,如圖17D所示,於多晶矽膜上形成遮罩606。其次,如圖17E所示,於藉由光微影術及蝕刻對多晶矽膜進行加工之後,進行導體化處理。其次,如圖17F所示,於凸狀部100C之底部形成p型半導體層113。
繼而,如圖17G所示,於自凸狀部100X突出之傳送閘極TG之側面形成側壁123之後,於凸狀部100X之上表面自對準地形成成為FD 114之n型半導體區域。之後,形成成為層間絕緣層121之例如SiO膜及配線及接點部122,而形成配線層100T。根據以上步驟,圖14等所示之第1基板100完成。
[效果]
本實施形態之攝像裝置2於具有對向之一對面(面100S1及面100S2)之半導體層100S中,於面100S1設置複數個凸狀部100X,於其上表面設置FD 114,且設置傳送閘極TG,該傳送閘極TG之上表面較複數個凸狀部100X之周圍、且較設置有FD 114之凸狀部100X更突出。藉此,於高度方向確保FD 114與傳送閘極TG之距離,緩和FD 114與傳送閘極TG之間之電場。
根據以上,於本實施形態之攝像裝置2中,可實現可減少暗電流之發生之具有三維構造之攝像裝置。又,可提高電荷之傳送效率。
<4.變化例>
(4-1.變化例3)
圖18係顯示本揭示之變化例3之攝像裝置(攝像裝置2A)之相對於第1基板100、第2基板200及第3基板300之主面垂直之方向之剖面構成之一例者。圖19係顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置2A之相對於與圖18不同之位置之第1基板100、第2基板200及第3基板300之主面垂直之方向之剖面構成之一例者。圖18及圖19分別對應於沿圖16所示之III-III’線及IV-IV’線之剖面。
設置於突出至較凸狀部100X為上方之傳送閘極TG之側面之側壁123可如圖18及圖19所示般沿凸狀部100X之側面埋入傳送閘極TG。
藉此,除上述第2實施形態之效果外,亦發揮可一面維持電場之緩和,一面實現像素尺寸之縮小的效果。
(4-2.變化例4)
圖20係顯示本揭示之變化例4之攝像裝置(攝像裝置2B)之相對於第1基板100、第2基板200及第3基板300之主面垂直之方向之剖面構成之一例者。圖21係顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置2B之相對於與圖20不同之位置之第1基板100、第2基板200及第3基板300之主面垂直之方向之剖面構成之一例者。圖20及圖21分別對應於沿圖16所示之III-III’線及IV-IV’線之剖面。
形成於凸狀部100X之周圍之傳送閘極TG可如圖20及圖21所示般將一部埋入半導體層100S。換言之,可將傳送閘極TG設為縱型閘極。進而,可於埋入半導體層100S之傳送閘極TG之間進一步設置n型半導體區域111X。
藉此,除上述第2實施形態之效果外,亦發揮可一面維持電場之緩和,一面實現像素尺寸之縮小的效果。
(4-3.變化例5)
圖22係示意性顯示本揭示之變化例5之攝像裝置之平面佈局之一例者。傳送閘極TG例如可於在X軸方向相鄰之單位胞元539間,於在X軸方向相鄰之2個像素541連續設置。藉此,可削減貫通電極2254之個數,可提高面積效率。
<5.第3實施形態>
圖23係示意性顯示本揭示之第3實施形態之攝像裝置(攝像裝置3)之像素541之平面構成之一例者。圖24係示意性顯示與圖23所示之V-V’線對應之剖面構成之一例者。
[攝像裝置之構成]
於攝像裝置3中,與上述第1實施形態同樣,依序積層有第1基板100、第2基板200及第3基板300。攝像裝置3進一步於第1基板100之背面側(光入射面側)具有受光透鏡414。於受光透鏡414與第1基板100之間,例如設置有遮光膜411、保護層412及彩色濾光器層413。受光透鏡414例如係就每一像素541設置。攝像裝置3例如係背面照射型攝像裝置。攝像裝置3具有:配置於中央部之像素陣列部540、及配置於像素陣列部540之外側之周邊部。
圖25係示意性顯示攝像裝置3之像素陣列部540之平面構成之一例者。於像素陣列部540,與上述第1實施形態之攝像裝置1同樣地陣列狀重複配置像素541。於本實施形態之攝像裝置3中,構成像素陣列部540之所有像素541為成像面相位差像素。成像面相位差像素對攝像透鏡之光瞳區域進行分割,將來自經分割之光瞳區域之被攝體像進行光電轉換而產生相位差檢測用之信號。
於構成像素陣列部540之各像素541,如圖25所示,分別各配置1個受光透鏡414(A),且例如配置有將紅色頻帶之波長選擇性地透過之彩色濾光器413R、將綠色頻帶之波長選擇性地透過之彩色濾光器413G及將藍色頻帶之波長選擇性地透過之彩色濾光器413B之任一者(B)。此外,彩色濾光器413R、413G、413B不限定於圖25之(B)所示之拜耳排列,例如可採用四倍拜耳排列等各種態樣。
各像素541如例如圖25之(A)所示般具有沿X軸方向並排之右像素541R及左像素541L。於右像素541R及左像素541L,分別而言,例如如圖23及圖24所示,分別設置有構成光電二極體PD之n型半導體區域111、FD 114、及傳送電晶體TR。於右像素541R及左像素541L進一步分別設置有連接於接點層117之接點區域117X。
於半導體層100S之正面(面100S1),在右像素541R及左像素541L各者形成有柱狀之凸狀部100X。FD 114設置於凸狀部100X之上表面。進而,於凸狀部100X之周圍形成有傳送電晶體TR之閘極(傳送閘極TG)。傳送閘極TG例如設置於較設置有FD 114之凸狀部100X為下方。形成於右像素541R及左像素541L各者之凸狀部100X較佳為如圖23所示,在俯視下形成於構成光電二極體PD之n型半導體區域111之大致中心。藉此,可將藉由光電轉換產生之電荷高效率地傳送至FD 114。
[作用、效果]
於相位差檢測用之像素(成像面相位差像素)中,藉由在右像素及左像素個別地讀出以左右之像素進行光電轉換後之電荷,而取得相位差資訊。因而,左像素與右像素之傳送閘極必須相互獨立地驅動。
且說,於如前述之如例如像素節距為0.5 μm以下之細微之像素構造中,1像素內之佈局之自由度受制約。若於細微之像素構造中使用一般性平面型電晶體,則無法充分確保電晶體之形成面積,故而傳送效率惡化,引起例如低照度下之畫質之劣化。
出於改善傳送效率之目的,業界不斷推行三維地擴大傳送閘極之埋入閘極之引入。然而,平面型電晶體之埋入閘極由於電荷傳送之通道容易受到光電二極體及用於元件分離之雜質等之影響,細微化越推進,其影響越強,故設計難易度變高,難以確保電晶體之特性。
針對於此,於本實施形態中,於構成像素陣列部540之像素541全部由成像面相位差像素構成之攝像裝置3中,於半導體層100S之面100S1,於右像素541R及左像素541L各者設置凸狀部100X,於其上表面設置FD 114,且於複數個凸狀部100X之周圍、且較設置有FD 114之凸狀部100X為下方設置傳送閘極TG。藉此,於高度方向確保FD 114與傳送閘極TG之距離,緩和FD 114與傳送閘極TG之間之電場。此外,可保護傳送通道免受外部之雜質之害。
根據以上,於本實施形態之攝像裝置3中,可實現可減少暗電流之發生之具有三維構造之攝像裝置。又,於構成像素陣列部540之像素541全部由成像面相位差像素構成之攝像裝置(攝像裝置3)中,可提高電荷之傳送效率。
又,於本實施形態中,將形成於右像素541R及左像素541L各者之凸狀部100X於俯視下形成於構成光電二極體PD之n型半導體區域111之大致中心。藉此,可進一步提高電荷之傳送效率。
此外,於本實施形態中,顯示了於形成於半導體層100S之面100S1之凸狀部100X之上表面設置FD 114,將其周圍以傳送閘極TG包圍之例,但於如圖26所示般未設置凸狀部100X、於平坦之面100S1設置FD 114、於其周圍埋入傳送閘極TG之一部分的攝像裝置中,亦可提高電荷之傳送效率。
<6.變化例>
(6-1.變化例6)
圖27係顯示本揭示之變化例6之攝像裝置(攝像裝置3A)之像素之平面構成之一例者。圖28係示意性顯示與圖27所示之VI-VI’線對應之剖面構成之一例者。
於上述第3實施形態中,顯示了將凸狀部100X於俯視下形成於構成光電二極體PD之n型半導體區域111之大致中心之例,但不限定於此。於本變化例之攝像裝置3A中,將凸狀部100X偏靠沿Z軸方向延伸之n型半導體區域111之端。
如此,於本變化例中,將凸狀部100X偏靠沿Z軸方向延伸之n型半導體區域111之端。藉此,例如,可縮短在複數個像素541共有FD 114時之FD配線,故而可提高轉換效率。其結果,S/N比提高,故而可改善畫質。
此外,於本變化例中,藉由以光電二極體PD之電位重心形成於凸狀部100X之下方之方式調整雜質濃度,可提高轉換效率,且提高傳送效率。
又,本構成於如圖29所示般未設置凸狀部100X、於平坦之面100S1設置FD 114、於其周圍埋入傳送閘極TG之一部分之攝像裝置中,亦可提高轉換效率。
(6-2.變化例7)
圖30係顯示本揭示之變化例7之攝像裝置(攝像裝置3B)之像素之平面構成之一例者。圖31係示意性顯示與圖30所示之VII-VII’線對應之剖面構成之一例者。
於上述第3實施形態中,顯示了將接點CS落於包圍凸狀部100X之環狀之傳送閘極TG之例,但不限定於此。於本變化例之攝像裝置3B中,於環狀之傳送閘極TG設置伸出部X,將接點CS落於該伸出部X。
如此,於本變化例中,藉由在環狀之傳送閘極TG設置伸出部X,將接點CS落於該伸出部X,可確保接點CS與FD 114之接點之距離。藉此,除上述第3實施形態之效果外,亦可減小FD電容。進而,可避免發生短路。
又,本構成於如圖32所示般未設置凸狀部100X、於平坦之面100S1設置FD 114、於其周圍埋入傳送閘極TG之一部分之攝像裝置中,亦可減小FD電容。進而,可避免發生短路。
(6-3.變化例8)
圖33係顯示本揭示之變化例8之攝像裝置(攝像裝置3C)之像素之平面構成之一例者。圖34係示意性顯示與圖33所示之VIII-VIII’線對應之剖面構成之一例者。
於上述變化例7中,顯示了將凸狀部100X於俯視下形成於構成光電二極體PD之n型半導體區域111之大致中心,於其周圍設置具有伸出部X之環狀之傳送閘極TG,將接點CS落於伸出部X之例,但不限定於此。於本變化例之攝像裝置3C中,將凸狀部100X偏靠n型半導體區域111之端,將伸出部X設置於右像素541R及左像素541L各者之中心方向。
如此,於本變化例中,將凸狀部100X偏靠n型半導體區域111之端,進而於環狀之傳送閘極TG設置沿右像素541R及左像素541L各者之中心方向延伸之伸出部X,將接點CS落於該伸出部X。藉此,除上述第3實施形態之效果,亦可提高轉換效率,且減小FD電容。進而,可避免發生短路。
又,本構成於如圖35所示般未設置凸狀部100X、於平坦之面100S1設置FD 114、於其周圍埋入傳送閘極TG之一部分之攝像裝置中,亦可提高轉換效率,且減小FD電容。進而,可避免發生短路。
(6-4.變化例9)
圖36係顯示本揭示之變化例9之攝像裝置(攝像裝置3D)之像素之平面構成之一例者。圖37係顯示本揭示之變化例9之攝像裝置(攝像裝置3D)之像素之平面構成之另一例者。
於上述第3實施形態中,顯示了設置有俯視大致正圓之凸狀部及環狀之傳送閘極TG之例,但不限定於此。本變化例之攝像裝置3D將俯視大致橢圓狀之凸狀部及其周圍之環狀之傳送閘極TG於俯視下設置於構成光電二極體PD之n型半導體區域111之大致中心或端,將接點CS落於長軸方向。
如此,於本變化例中,於俯視大致橢圓狀之凸狀部及其周圍設置環狀之傳送閘極TG,將接點CS落於長軸方向。藉此,可將FD 114之接點與傳送閘極TG之接點CS實體地離開。因而,除上述第3實施形態之效果外,亦可提高S/N比。
(6-5.變化例10)
圖38係顯示本揭示之變化例10之攝像裝置(攝像裝置3E)之平面構成之一例者。圖39係顯示本揭示之變化例10之攝像裝置(攝像裝置3E)之平面構成之另一例者。
於在與右像素541R及左像素541L之並排方向交叉之方向相鄰之2個像素541中,可將設置於右像素541R及左像素541L各者之環狀之傳送閘極TG相互連接而共有化。具體而言,如圖38所示,於配置成2列×2行之像素541-1、541-2、541-3、541-4中,可於在Z軸方向相鄰之像素541-1與像素541-3之間、像素541-2與像素541-4之間,在各個右像素間(右像素541R-1與右像素541R-3之間、右像素541R-2與右像素541R-4之間)及左像素間(左像素541L-1與左像素541L-3之間、左像素541L-2與左像素541L-4之間)將環狀之傳送閘極TG相互連接而共有化。
於右像素541R-1與右像素541R-3之間、右像素541R-2與右像素541R-4之間經共有化之傳送閘極TG分別連接於配線TRGL1。於左像素541L-1與左像素541L-3之間、左像素541L-2與左像素541L-4之間經共有化之傳送閘極TG分別連接於配線TRGL2。設置於像素541-1之右像素541R-1及左像素541L-1各者之FD 114藉由配線FDL1相互電性連接。設置於像素541-2之右像素541R-2及左像素541L-2各者之FD 114藉由配線FDL2相互電性連接。設置於像素541-3之右像素541R-3及左像素541L-3各者之FD 114藉由配線FDL3相互電性連接。設置於像素541-4之右像素541R-4及左像素541L-4各者之FD 114藉由配線FDL4相互電性連接。
藉此,可個別地控制設置於各像素541-1、541-2、541-3、541-4各者之右像素541R及左像素541L之電晶體TR。又,於各像素541-1、541-2、541-3、541-4中產生之電荷可在不與其他像素之電荷混合下讀出。進而,由於可對在Z軸方向相鄰之2個像素541同時進行讀出,故訊框率提高。
此外,設置於各像素541-1、541-2、541-3、541-4各者之右像素541R及左像素541L之凸狀部100X可如圖39所示般以於在Z軸方向相鄰之像素間接近之方式設置。藉此,削減連接各個傳送閘極TG間之電極面積,故而減小傳送閘極TG整體之電容。因而,可削減讀出期間所需之時間,故而可提高訊框率。
如此,於本變化例中,於在與右像素541R及左像素541L之並排方向交叉之方向相鄰之2個像素541間,將設置於右像素541R及左像素541L各者之環狀之傳送閘極TG相互連接。藉此,與上述第3實施形態等比較,削減接點CS之個數。因而,可提高佈局之自由度。
(6-6.變化例11)
圖40~圖43係顯示本揭示之變化例11之攝像裝置(攝像裝置3F)之像素之平面構成之一例者。
於上述第3實施形態中,顯示了為了防止相鄰之右像素541R與左像素541L之電性混色,自於Z軸方向對向之分離部115之兩邊使右像素541R與左像素541L之間向像素541之中心延伸之例,但不限定於此。將相鄰之右像素541R與左像素541L之間分離之分離部115可如例如圖40及圖41所示般自於Z軸方向對向之分離部115之一邊向另一邊延伸。
又,將相鄰之右像素541R與左像素541L之間分離之分離部可如圖42所示般與包圍像素541之分離部115分離(分離部115X)。該情形下,分離部115X可如圖43所示般為例如自半導體層100S之背面(面100S2)側形成之RDTI(Reverse Deep Trench Isolation,反向深溝渠隔離)構造,可形成為例如p型之雜質層。
<7.第4實施形態>
圖44係示意性顯示本揭示之第4實施形態之攝像裝置(攝像裝置4)之半導體層100S之剖面構成之一例者。圖45A係示意性顯示圖44所示之半導體層100S之平面佈局之一例者。圖45B係示意性顯示圖44所示之半導體層100S之平面佈局之另一例者。此外,圖44顯示與圖45A及圖45B所示之IX-IX’線對應之剖面。
[攝像裝置之構成]
於攝像裝置4中,與上述第1實施形態同樣,依序積層有第1基板100、第2基板200及第3基板300。攝像裝置4進一步於第1基板100之背面側(光入射面側)具有受光透鏡414。於受光透鏡414與第1基板100之間,例如設置有遮光膜411、保護層412及彩色濾光器層413。受光透鏡414係就每一像素541設置。攝像裝置4例如係背面照射型攝像裝置。攝像裝置4具有:配置於中央部之像素陣列部540、及配置於像素陣列部540之外側之周邊部。
第1基板100具有半導體層100S及配線層100T。半導體層100S具有對向之一對面(正面(面100S1)及背面(面100S2)),於層內構成pn接面型之光電二極體PD。半導體層100S於面100S1例如就每一像素541具有柱狀之複數個凸狀部100X,於複數個凸狀部100X各者之上表面形成有FD 114。於凸狀部100X之周圍設置有環狀之傳送閘極TG,其上表面形成為位於較FD 114為上方。換言之,FD 114設置於傳送閘極TG之上表面與下表面之間之高度。
上述構造亦可應用於圖45B所示之構成成像面相位差像素之右像素541R及左像素541L。具體而言,於右像素541R及左像素541L分別形成有柱狀之凸狀部100X,FD 114設置於凸狀部100X之上表面。於各凸狀部100X之周圍分別設置有環狀之傳送閘極TG,其上表面形成為位於較FD 114為上方。
[作用、效果]
於本實施形態之攝像裝置4中,於具有對向之一對面(面100S1及面100S2)之半導體層100S中,於面100S1設置複數個凸狀部100X,於其上表面設置FD 114,且設置傳送閘極TG,該傳送閘極TG之上表面較複數個凸狀部100X之周圍、且較設置有FD 114之凸狀部100X更突出。藉此,藉由像素之細微化,而減少設置於在相鄰之像素間接近之凸狀部100X之上表面之FD 114間之串擾之發生。
根據以上,於本實施形態之攝像裝置4中,可實現可減少暗電流之發生之具有三維構造之攝像裝置。又,可抑制相鄰之像素間之混色。
<8.變化例>
(8-1.變化例12)
圖46係示意性顯示本揭示之變化例12之攝像裝置(攝像裝置4A)之半導體層100S之剖面構成之一例者。圖47A係示意性顯示圖46所示之半導體層100S之平面佈局之一例者。圖47B係示意性顯示圖46所示之半導體層100S之平面佈局之另一例者。此外,圖46顯示與圖47A及圖47B所示之X-X’線對應之剖面。
於上述第4實施形態中,顯示了設置與凸狀部100X之周圍連續之環狀之傳送閘極TG之例,但不限定於此。本變化例之攝像裝置4A係於相鄰之像素間僅於有FD耦合顧慮之方向選擇性地形成有傳送閘極TG者。
如此,於本變化例中,於相鄰之像素間僅於有FD耦合顧慮之方向選擇性地形成傳送閘極TG。藉此,可獲得與上述第4實施形態同樣之效果。
(8-2.變化例13)
圖48係示意性顯示本揭示之變化例13之攝像裝置(攝像裝置4B)之像素之平面構成之一例者。
於上述變化例12中,顯示了在作為具有正方形狀之攝像像素之像素541中,於相鄰之像素間僅於有FD耦合顧慮之方向選擇性地形成有傳送閘極TG之例,但不限定於此。本變化例之攝像裝置4B係於構成成像面相位差像素之具有大致長方形狀之右像素541R及左像素541L中,僅於有FD耦合顧慮之方向選擇性地形成有傳送閘極TG者。
又,於圖48中,顯示了於俯視下在構成光電二極體PD之n型半導體區域111之大致中心形成有凸狀部100X之例,但不限定於此。例如,如圖49所示,本構造亦可應用於將上述變化例6之凸狀部100X偏靠n型半導體區域111之端之攝像裝置3A。
又,如圖50及圖51所示,本構造亦可應用於上述變化例7、8之於傳送閘極TG設置伸出部X、將接點CS落於該伸出部X之攝像裝置3B、3C。如圖52及圖53所示,本構造亦可應用於上述變化例9之設置俯視大致橢圓狀之凸狀部及環狀之傳送閘極TG、將接點CS落於長軸方向之攝像裝置3D。如圖54及圖55所示,本構造亦可應用於上述變化例10之於在與右像素541R及左像素541L之並排方向交叉之方向相鄰之2個像素541中將設置於右像素541R及左像素541L各者之傳送閘極TG相互連接而共有化的攝像裝置3E。
又,於圖48~圖55中,顯示了於相鄰之像素541側選擇性地形成有傳送閘極TG之例,但不限定於此。於在像素541內在相鄰之右像素541R與左像素541L之間有FD耦合顧慮之情形下,如圖56及圖57所示,於相鄰之右像素541R及左像素541L側選擇性地形成傳送閘極TG。
如此,於本變化例中,於相鄰之成像面相位差像素間僅於有FD耦合顧慮之方向選擇性地形成傳送閘極TG。藉此,可獲得與上述第4實施形態同樣之效果。
<9.第5實施形態>
圖58係示意性顯示本揭示之第5實施形態之攝像裝置(攝像裝置5)之像素陣列部540平面構成之一例者。圖59係示意性顯示與圖58所示之XI-XI’線對應之剖面構成之一例者。圖60係示意性顯示與圖58所示之XI-XI’線對應之剖面構成之另一例者。
[攝像裝置之構成]
於攝像裝置5中,與上述第1實施形態同樣,依序積層有第1基板100、第2基板200及第3基板300。攝像裝置5進一步於第1基板100之背面側(光入射面側)具有受光透鏡414。於受光透鏡414與第1基板100之間,例如設置有遮光膜411、保護層412及彩色濾光器層413。受光透鏡414係就每一像素541設置。攝像裝置5例如係背面照射型攝像裝置。攝像裝置2具有:配置於中央部之像素陣列部540、及配置於像素陣列部540之外側之周邊部。
構成像素陣列部540之所有像素541為成像面相位差像素。於構成像素陣列部540之各像素541,分別各配置1個受光透鏡414,且例如遍及例如排列成2列×2行之4個像素541而配置有將紅色頻帶之波長選擇性地透過之彩色濾光器413R、將綠色頻帶之波長選擇性地透過之彩色濾光器413G及將藍色頻帶之波長選擇性地透過之彩色濾光器413B之任一者。
於攝像裝置5中,在配置有彩色濾光器413R、413G、413B之任一者之排列成2列×2行之4個像素541中,在與右像素541R及左像素541L之並排方向(X軸方向)交叉之方向(Y軸方向)上相鄰之2個像素541間,偏靠各個右像素541R及左像素541L之交點而形成各FD 114。設置於在Z軸方向相鄰之2個像素541各者之右像素541R及左像素541L之4個FD 114藉由形成於分離部115上之接點層114X而相互電性連接,藉此,4個FD 114於相鄰之2個像素541各者之右像素541R及左像素541L間被共有。於本實施形態中,以包圍共有之4個FD 114之方式形成有大致環狀之傳送閘極TG。
此外,於攝像裝置5中,分離部115可為自半導體層100S之正面(面100S1)側形成之FTI構造,亦可採用自背面(面100S2)側形成之DTI構造。作為DTI構造,藉由調整分離部115之深度,可將接點層114X形成至更深。又,於將分離部115設為DTI構造之情形下,可形成與共有之4個FD 114之周圍連續之環狀之傳送閘極TG。
此外,於圖59中,顯示於形成於半導體層100S之面100S1之凸狀部100X之上表面設置FD 114、將其周圍以傳送閘極TG包圍之例,但亦可如圖60所示,不設置凸狀部100X,而於平坦之面100S1設置FD 114,於其周圍埋入傳送閘極TG之一部分。
[作用、效果]
於本實施形態之攝像裝置5中,於共有同色之彩色濾光器413R、413G、413G之複數個像素541間,於在與右像素541R及左像素541L之並排方向(X軸方向)交叉之方向(Y軸方向)相鄰之2個像素541間,偏靠各個右像素541R及左像素541L之交點而形成4個FD 114,以包含4個FD 114之方式形成大致環狀之傳送閘極TG。藉此,減少檢測之波長不同之像素間之電性串擾之發生。
根據以上,於本實施形態之攝像裝置5中,可實現能減少暗電流發生之具有三維構造之攝像裝置。又,可抑制相鄰之像素間之混色。
又,於本實施形態中,於4個FD 114之間形成接點層114X,使接點CS落在該接點層114X。藉此,可削減接點CS之個數。
<10.變化例14>
圖61係示意性顯示本揭示之變化例14之攝像裝置(攝像裝置5A)之像素之平面構成之一例者。圖62係示意性顯示本揭示之變化例14之攝像裝置(攝像裝置5A)之像素之平面構成之另一例者。
於上述第5實施形態中,顯示了於在Y軸方向相鄰之2個像素541間,偏靠各個右像素541R及左像素541L之交點而形成4個FD 114,將4個FD 114相互共有之例,但不限定於此。本變化例之攝像裝置5A僅於右像素541R及左像素541L間共有FD 114。
此外,於在右像素541R及左像素541L間共有FD 114之情形下,可如圖61所示,於像素541之端形成FD 114,亦可如圖62所示,設置與分離部115獨立之分離部115X,於像素541之大致中心形成FD 114。
<11.適用例>
圖63係顯示具備上述第1~第5實施形態及其等之變化例1~14之攝像裝置(例如攝像裝置1)之攝像系統6之概略構成之一例者。
攝像系統6例如係數位靜態相機或視訊攝影機等之攝像裝置、或智慧型手機或平板型終端等行動終端裝置等之電子機器。攝像系統6例如具備:上述實施形態及其變化例之攝像裝置1、DSP電路243、訊框記憶體244、顯示部245、記憶部246、操作部247及電源部248。於攝像系統6中,上述實施形態及其變化例之攝像裝置1、DSP電路243、訊框記憶體244、顯示部245、記憶部246、操作部247及電源部248經由匯流排線249而相互連接。
上述實施形態等之攝像裝置(例如攝像裝置1)輸出與入射光相應之圖像資料。DSP電路243係對自上述實施形態及其變化例之攝像裝置1輸出之信號(圖像資料)進行處理之信號處理電路。訊框記憶體244以訊框單位暫時保持經DSP電路243處理後之圖像資料。顯示部245包含例如液晶面板或有機EL(Electro Luminescence,電致發光)面板等面板型顯示裝置,且顯示由上述實施形態及其變化例之攝像裝置1拍攝到之動畫或靜畫。記憶部246將由上述實施形態及其變化例之攝像裝置1拍攝到之動畫或靜畫之圖像資料記錄於半導體記憶體或硬碟等記錄媒體。操作部247依照由使用者進行之操作,發出關於攝像系統6所具有之各種功能之操作指令。電源部248將成為上述實施形態及其變化例之攝像裝置1、DSP電路243、訊框記憶體244、顯示部245、記憶部246及操作部247之動作電源之各種電源對該等供給對象適宜地供給。
其次,關於攝像系統6之攝像步序進行說明。
圖64顯示攝像系統6之攝像動作之流程圖之一例。使用者藉由對操作部247進行操作而指示攝像開始(步驟S101)。如是,操作部247將攝像指令發送至攝像裝置1(步驟S102)。攝像裝置1(具體而言系統控制電路36)在接收到攝像指令時,執行利用規定之攝像方式之攝像(步驟S103)。
攝像裝置1將藉由攝像而獲得之圖像資料輸出至DSP電路243。此處,所謂圖像資料係基於由浮動擴散部FD暫時保持之電荷而產生之像素信號之所有像素份額之資料。DSP電路243基於自攝像裝置1輸入之圖像資料進行規定之信號處理(例如雜訊降低處理等)(步驟S104)。DSP電路243使已進行規定之信號處理之圖像資料保持於訊框記憶體244,訊框記憶體244使圖像資料記憶於記憶部246(步驟S105)。如此,進行攝像系統6之攝像。
於本適用例中,將上述實施形態及其變化例之攝像裝置1適用於攝像系統6。藉此,可將攝像裝置1小型化或高精細化,故而可提供一種小型或高精細之攝像系統6。
<12.應用例>
[應用例1]
圖65係顯示可應用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略性構成之一例之圖。
於圖65中,圖示施術者(醫師)11131使用內視鏡手術系統11000,對病床11133上之患者11132進行手術之狀況。如圖示般,內視鏡手術系統11000包含:內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置具11112等其他手術器具11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之手推車11200。
內視鏡11100包含:鏡筒11101,其自前端起特定長度之區域插入患者11132之體腔內;及相機頭11102,其連接於鏡筒11101之基端。於圖示之例中,圖示構成為具有硬性鏡筒11101之所謂硬性鏡之內視鏡11100,但內視鏡11100亦可構成為具有軟性鏡筒之所謂軟性鏡。
於鏡筒11101之前端設置有嵌入有物鏡之開口部。於內視鏡11100連接有光源裝置11203,由該光源裝置11203產生之光由在鏡筒11101之內部延伸設置之光導件導光至該鏡筒之前端,並經由物鏡向患者11132之體腔內之觀察對象照射。此外,內視鏡11100可為直視鏡,亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭11102之內部設置有光學系統及攝像元件,來自觀察對象之反射光(觀察光)由該光學系統集光於該攝像元件。藉由該攝像元件對觀察光進行光電轉換,而產生與觀察光對應之電信號、即與觀察像對應之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料被發送至相機控制單元(CCU:Camera Control Unit)11201。
CCU 11201包含CPU(Central Processing Unit,中央處理器)或GPU(Graphics Processing Unit,圖形處理器)等,統括地控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。進而,CCU 11201自相機頭11102接收圖像信號,對該圖像信號實施例如顯影處理(解馬賽克處理)等用於顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置11202藉由來自CCU 11201之控制而顯示基於由該CCU 11201實施圖像處理後之圖像信號的圖像。
光源裝置11203例如包含LED(Light Emitting Diode,發光二極體)等光源,將拍攝手術部位等時之照射光供給至內視鏡11100。
輸入裝置11204係對於內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204對於內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如,使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦距等)之意旨之指示等。
處置具控制裝置11205控制用於燒灼、切開組織或血管之封堵等之能量處置具11112之驅動。氣腹裝置11206出於確保內視鏡11100之視野及確保施術者之作業空間之目的,為了使患者11132之體腔膨脹,而經由氣腹管11111將氣體送入該體腔內。記錄器11207係可記錄與手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可將與手術相關之各種資訊以文字、圖像或圖表等各種形式予以印刷之裝置。
此外,對內視鏡11100供給拍攝手術部位時之照射光之光源裝置11203可包含例如LED、雷射光源或由該等之組合構成之白色光源。在由RGB雷射光源之組合構成白色光源時,由於可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序,故在光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡之調整。又,該情形下,藉由分時地對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光,與該照射時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動,而亦可分時地拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法,即便於該攝像元件未設置彩色濾光器,亦可獲得彩色圖像。
又,光源裝置11203可以每隔特定之時間變更所輸出之光之強度之方式控制該驅動。藉由與該光之強度之變更之時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動且分時地取得圖像,且將該圖像合成,而可產生無所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又,光源裝置11203可構成為可供給與特殊光觀察對應之特定之波長頻帶之光。於特殊光觀察中,例如,進行藉由利用生物體組織之光之吸收之波長依存性,照射與通常之觀察時之照射光(亦即,白色光)相比更窄頻帶之光,而高對比度地拍攝黏膜表層之血管等特定之組織之所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging,內鏡窄帶成像術)。或,於特殊光觀察中,可進行利用藉由照射激發光產生之螢光而獲得圖像之螢光觀察。於螢光觀察中,可進行對生物體組織照射激發光而觀察來自該生物體組織之螢光(自身螢光觀察)、或對生物體組織局部注射靛氰綠(ICG)等之試劑且對該生物體組織照射與該試劑之螢光波長對應之激發光而獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為可供給與如此之特殊光觀察對應之窄頻光及/或激發光。
圖66係顯示圖65所示之相機頭11102及CCU 11201之功能構成之一例之方塊圖。
相機頭11102具有:透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通訊部11404、及相機頭控制部11405。CCU 11201具有:通訊部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。相機頭11102與CCU 11201藉由傳送纜線11400可相互通訊地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。自鏡筒11101之前端擷取入之觀察光被導光至相機頭11102,而入射至該透鏡單元11401。透鏡單元11401係將包含變焦透鏡及對焦透鏡之複數個透鏡組合而構成。
攝像部11402係由攝像元件構成。構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂之單板式),亦可為複數個(所謂之多板式)。在攝像部11402由多板式構成時,例如可藉由利用各攝像元件產生與RGB各者對應之圖像信號,且將其等合成,而獲得彩色圖像。或,攝像部11402亦可構成為具有用於分別取得與3D(Dimensional,維度)顯示對應之右眼用及左眼用之圖像信號的1對攝像元件。藉由進行3D顯示,而施術者11131可更準確地掌握手術部位之生物體組織之深度。此外,在攝像部11402由多板式構成時,亦可與各攝像元件對應地,將透鏡單元11401設置複數個系統。
又,攝像部11402可未必一定設置於相機頭11102。例如,攝像部11402可於鏡筒11101之內部設置於物鏡之正後方。
驅動部11403係由致動器構成,藉由來自相機頭控制部11405之控制,使透鏡單元11401之變焦透鏡及對焦透鏡沿光軸移動特定之距離。藉此,可適宜地調整由攝像部11402拍攝之攝像圖像之倍率及焦點。
通訊部11404係由用於在與CCU 11201之間收發各種資訊之通訊裝置構成。通訊部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAW資料經由傳送纜線11400發送至CCU 11201。
又,通訊部11404自CCU 11201接收用於控制相機頭11102之驅動之控制信號,並供給至相機頭控制部11405。於該控制信號中例如包含指定攝像圖像之訊框率之意旨之資訊、指定攝像時之曝光值之意旨之資訊、及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之意旨之資訊等與攝像條件相關之資訊。
此外,上述之訊框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適宜地指定,亦可基於取得之圖像信號由CCU 11201之控制部11413自動設定。如為後者,需在內視鏡11100搭載所謂之AE(Auto Exposure,自動曝光)功能、AF(Auto Focus,自動對焦)功能及AWB(Auto White Balance,自動白平衡)功能。
相機頭控制部11405基於經由通訊部11404接收之來自CCU 11201之控制信號而控制相機頭11102之驅動。
通訊部11411係由用於在與相機頭11102之間收發各種資訊之通訊裝置構成。通訊部11411接收自相機頭11102經由傳送纜線11400發送之圖像信號。
又,通訊部11411對相機頭11102發送用於控制相機頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電性通訊或光通訊等發送。
圖像處理部11412對自相機頭11102發送之作為RAW資料之圖像信號施以各種圖像處理。
控制部11413進行與內視鏡11100對手術部位等之攝像、及藉由手術部位等之攝像而獲得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如,控制部11413產生用於控制相機頭11102之驅動之控制信號。
又,控制部11413基於由圖像處理部11412實施圖像處理後之圖像信號使顯現有手術部位等之攝像圖像顯示於顯示裝置11202。此時,控制部11413可利用各種圖像辨識技術辨識攝像圖像內之各種物體。例如,控制部11413藉由檢測攝像圖像中所含之物體之邊緣之形狀或顏色等,而可辨識鑷子等手術器具、特定之生物體部位、出血、能量處置具11112之使用時之霧氣等。控制部11413可在使顯示裝置11202顯示攝像圖像時,使用該辨識結果使各種手術支援資訊重疊顯示於該手術部位之圖像。藉由重疊顯示手術支援資訊,對施術者11131予以提示,而可減輕施術者11131之負擔,而施術者11131準確地進行手術。
連接相機頭11102及CCU 11201之傳送纜線11400可為與電信號之通訊對應之電信號纜線、與光通訊對應之光纖、或其等之複合纜線。
此處,於圖示之例中,可使用傳送纜線11400以有線進行通訊,但相機頭11102與CCU 11201之間之通訊亦可以無線進行。
以上,說明了可應用本揭示之技術之內視鏡手術系統之一例。本揭示之技術可較佳地應用於以上所說明之構成中之設置於內視鏡11100之相機頭11102之攝像部11402。由於藉由將本揭示之技術應用於攝像部11402,可將攝像部11402小型化或高精細化,故可提供小型或高精細之內視鏡11100。
[應用例2]
本揭示之技術(本技術)可應用於各種產品。例如,本揭示之技術可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、自行車、個人移動性裝置、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置而實現。
圖67係顯示作為可應用本揭示之技術之移動體控制系統之一例之車輛控制系統之概略性構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖67所示之例中,車輛控制系統12000具備:驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及整合控制單元12050。又,作為整合控制單元12050之功能構成,圖示微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface,介面)12053。
驅動系統控制單元12010依照各種程式控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如,驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等用於產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用於將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等的控制裝置而發揮功能。
車體系統控制單元12020依照各種程式控制裝備於車體之各種裝置之動作。例如,車體系統控制單元12020作為無鑰匙門禁系統、智慧型鑰匙系統、電動車窗裝置、或頭燈、尾燈、煞車燈、方向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。該情形下,可對車體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之可攜式機發出之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入,控制車輛之門鎖裝置、電動車窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載車輛控制系統12000之車輛外部之資訊。例如,於車外資訊檢測單元12030連接有攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像,且接收拍攝到之圖像。車外資訊檢測單元12030可基於接收到之圖像,進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光且輸出與該光之受光量相應之電信號之光感測器。攝像部12031可將電信號作為圖像而輸出,亦可作為測距之資訊而輸出。又,攝像部12031所接收之光可為可見光,也可為紅外線等之非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040例如連接有檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機,車內資訊檢測單元12040基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊,可算出駕駛者之疲勞度或注意力集中度,亦可判別駕駛者是否打瞌睡。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊,運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值,且對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如,微電腦12051可進行以實現包含車輛之避免碰撞或緩和衝擊、基於車距之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道偏離警告等的ADAS(Advanced Driver Assistance System,先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又,微電腦12051藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛之周圍之資訊而控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等,而可進行以不依賴駕駛者之操作而自律行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又,微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊,對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如,微電腦12051可進行根據由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置而控制頭燈,而將遠光燈切換為近光燈等之以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052朝可針對車輛之乘客或車外以視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置,發送聲音及圖像中至少一者之輸出信號。於圖57之例中,作為輸出裝置,例示有音訊揚聲器12061、顯示部12062及儀表板12063。顯示部12062例如可包含車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖68係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖68中,車輛12100具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前保險桿、後照鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前保險桿所具備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。後照鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。後保險桿或尾門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。由攝像部12101及12105取得之前方之圖像主要用於前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標誌或車道線等之檢測。
此外,於圖68中,顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前保險桿之攝像部12101之攝像範圍,攝像範圍12112、12113表示分別設置於後照鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍,攝像範圍12114表示設置於後保險桿或尾門之攝像部12104之攝像範圍。例如,藉由重疊由攝像部12101至12104拍攝之圖像資料,獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少1者可具有取得距離資訊之功能。例如,攝像部12101至12104之至少1者可為包含複數個攝像元件之立體攝影機,亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。
例如,微電腦12051藉由基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊,求得與攝像範圍12111至12114內之各立體物相隔之距離、及該距離之時間性變化(對於車輛12100之相對速度),而可尤其將位於車輛12100之行進路上最近之立體物、且為在與車輛12100大致相同之方向以特定之速度(例如0 km/h以上)行駛之立體物擷取作為前方車。進而,微電腦12051可設定針對前方車於近前應預先確保之車距,進行自動煞車控制(亦包含停止追隨控制)、自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。如此般可進行以不依賴駕駛者之操作而自律行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如,微電腦12051可基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊,將與立體物相關之立體物資料分類為機車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物而加以擷取,用於自動躲避障礙物。例如,微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛員可視認之障礙物及難以視認之障礙物。且,微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞風險,當遇到碰撞風險為設定值以上而有可能發生碰撞之狀況時,藉由經由音訊揚聲器12061或顯示部12062對駕駛員輸出警報,或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或迴避操舵,而可進行用於避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少1個可為檢測紅外線之紅外線相機。例如,微電腦12051可藉由判定在攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在有行人而辨識行人。如此之行人之辨識藉由例如擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之程序、及針對表示物體之輪廓之一系列特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之步序而進行。當微電腦12051判定為在攝像部12101至12104之攝像圖像中存在有行人,且辨識行人時,聲音圖像輸出部12052以對該被辨識出之行人重疊顯示用於強調之方形輪廓線之方式控制顯示部12062。又,聲音圖像輸出部12052亦可控制顯示部12062而將顯示行人之圖標等顯示於所期望之位置。
以上,說明了可適用本揭示之技術之移動體控制系統之一例。本揭示之技術可適用於以上所說明之構成中之例如攝像部12031。具體而言,上述實施形態及其變化例之攝像裝置1可應用於攝像部12031。由於藉由將本揭示之技術應用於攝像部12031,可獲得雜訊少之高精細之攝影圖像,故可在移動體控制系統中進行利用攝影圖像之高精度之控制。
以上,舉出上述第1~第5實施形態及其等之變化例1~14以及適用例及應用例而說明了本揭示,但本揭示不限定於上述實施形態等,可進行各種變化。
此外,本說明書中所記載之效果終極而言僅為例示。本揭示之效果不限定於本說明書中所記載之效果。本揭示可具有本說明書中所記載之效果以外之效果。
此外,本揭示亦可採用如以下之構成。根據以下之構成,於具有對向之第1面及第2面,且於面內方向陣列狀配置複數個像素,於第1面將複數個凸狀部就複數個像素之每一者設置的第1半導體基板中,將保持在就每一像素埋入形成之複數個光電轉換部中產生之電荷之複數個電荷保持部分別設置於複數個凸狀部之上表面,且於複數個凸狀部之周圍設置將保持於電荷保持部之電荷傳送至像素電路之傳送電晶體之閘極。藉此,於高度方向確保電荷保持部與傳送閘極之距離。因而,可減少暗電流之發生。
(1)
一種攝像元件,其包含:
第1半導體基板,其具有對向之第1面及第2面,且於面內方向陣列狀配置複數個像素,於前述第1面將複數個凸狀部就前述複數個前述像素之每一者設置;
複數個光電轉換部,其等就每一前述像素埋入形成於前述第1半導體基板,產生與受光量相應之電荷;
複數個電荷保持部,其等分別設置於前述複數個凸狀部之上表面,保持在前述複數個光電轉換部中產生之電荷;
第2半導體基板,其積層於前述第1半導體基板之前述第1面側,且設置有基於由前述複數個光電轉換部各者產生之前述電荷而產生像素信號之1個或複數個像素電路;及
傳送電晶體之閘極,其設置於前述複數個凸狀部之周圍,將保持於前述電荷保持部之前述電荷傳送至像素電路。
(2)
如前述(1)之攝像元件,其中前述閘極設置於較設置於前述複數個凸狀部各者之前述複數個電荷保持部為下方。
(3)
如前述(1)或(2)之攝像元件,其中前述閘極較前述複數個凸狀部之上表面更突出地設置,於突出之前述閘極之側面形成有側壁。
(4)
如前述(3)之攝像元件,其中前述側壁將一部分埋入前述閘極之側面與前述複數個凸狀部之側面之間。
(5)
如前述(3)或(4)之攝像元件,其中將前述閘極之一部分埋入前述第1半導體基板。
(6)
如前述(1)至(5)中任一項之攝像元件,其中前述第1半導體基板進一步具有分離部,該分離部設置於相鄰之前述複數個像素之間,於前述第1面與前述第2面之間延伸。
(7)
如前述(6)之攝像元件,其進一步具有向前述第1半導體基板施加基準電位之接點層;且
前述接點層於前述分離部之上方埋入前述第1半導體基板之前述第1面。
(8)
如前述(7)之攝像元件,其中形成有前述接點層之前述第1半導體基板之前述第1面為凹部。
(9)
如前述(7)之攝像元件,其中前述接點層設置於與前述電荷保持部相同之高度。
(10)
如前述(1)至(9)中任一項之攝像元件,其中前述閘極係就前述複數個像素之每一者設置。
(11)
如前述(1)至(10)中任一項之攝像元件,其中前述閘極係於相鄰之前述複數個像素連續設置。
(12)
如前述(1)至(11)中任一項之攝像元件,其中前述像素電路係就每1個或每前述複數個像素各設置有1個。
(13)
如前述(1)至(12)中任一項之攝像元件,其中前述第1半導體基板及前述第2半導體基板分別於對向面側進一步具有多層配線層;且
於分別設置之前述多層配線層之正面設置1個或複數個墊電極;
前述第1半導體基板與前述第2半導體基板係藉由將前述1個或複數個墊電極貼合而相互電性連接。
(14)
如前述(1)至(13)中任一項之攝像元件,其中前述第1半導體基板與前述第2半導體基板經由貫通前述第1半導體基板與前述第2半導體基板之間之貫通配線而相互電性連接。
(15)
如前述(1)至(14)中任一項之攝像元件,其中前述第2半導體基板具有對向之第3面及第4面;且
前述像素電路包含:重置電晶體,其將前述電荷保持部之電位重置為規定之電位;放大電晶體,其產生與保持於前述電荷保持部之前述電荷之位凖相應之電壓之信號,作為前述像素信號;及選擇電晶體,其控制來自前述放大電晶體之前述像素信號之輸出時序;
前述重置電晶體、前述放大電晶體及前述選擇電晶體設置於前述第2半導體基板之前述第3面;
前述第1半導體基板與前述第2半導體基板係將前述第1面與前述第3面相向而積層。
(16)
如前述(1)至(15)中任一項之攝像元件,其中前述第2半導體基板具有對向之第3面及第4面;且
前述像素電路包含:重置電晶體,其將前述電荷保持部之電位重置為規定之電位;放大電晶體,其產生與保持於前述電荷保持部之前述電荷之位凖相應之電壓之信號,作為前述像素信號;及選擇電晶體,其控制來自前述放大電晶體之前述像素信號之輸出時序;
前述重置電晶體、前述放大電晶體及前述選擇電晶體設置於前述第2半導體基板之前述第3面;
前述第1半導體基板與前述第2半導體基板係將前述第1面與前述第3面相向而積層。
(17)
如前述(16)之攝像元件,其中前述重置電晶體、前述放大電晶體及前述選擇電晶體係具有三維構造之電晶體。
(18)
如前述(1)至(17)中任一項之攝像元件,其中於前述第1半導體基板之前述第2面側進一步具有將規定之波長之光選擇性地透過之彩色濾光器層及就每一前述像素設置之複數個受光透鏡。
(19)
如前述(18)之攝像元件,其中前述複數個像素分別對於1個受光透鏡,具有2個前述光電轉換部、2個前述凸狀部、設置於前述2個凸狀部各者之上表面之2個前述電荷保持部、及分別設置於前述2個凸狀部之周圍之2個前述傳送電晶體之閘極。
(20)
如前述(19)之攝像元件,其中前述複數個像素具有在與前述2個光電轉換部並排之第1方向交叉之第2方向相鄰之第1像素及第2像素;且
前述2個傳送電晶體之閘極分別於前述第1像素與前述第2像素之間連續。
(21)
如前述(1)至(20)中任一項之攝像元件,其中前述複數個電荷保持部設置於前述閘極之上表面及下表面之間之高度。
(22)
如前述(1)至(21)中任一項之攝像元件,其中前述閘極於前述複數個凸狀部之周圍分別連續設置。
(23)
如前述(1)至(21)中任一項之攝像元件,其中前述閘極設置為分別包圍前述複數個凸狀部之一部分。
(24)
如前述(23)之攝像元件,其中前述閘極設置於接近之前述複數個電荷保持部之間。
(25)
如前述(19)至(24)中任一項之攝像元件,其中前述彩色濾光器層具有將互不相同之波長之光選擇性地透過之第1彩色濾光器、第2彩色濾光器及第3彩色濾光器;且
前述第1彩色濾光器、前述第2彩色濾光器及前述第3彩色濾光器遍設於在前述2個光電轉換部並排之第1方向及與前述第1方向交叉之第2方向之至少一方向相鄰之前述複數個像素。
(26)
如前述(25)之攝像元件,其中於共有前述第1彩色濾光器、前述第2彩色濾光器及前述第3彩色濾光器之任一者之前述複數個像素中,於在前述第2方向相鄰之2個前述像素之間共有前述複數個電荷保持部;且
前述閘極設置為包圍於在前述第2方向相鄰之2個前述像素之間共有之前述複數個電荷保持部。
(27)
一種攝像裝置,其包含攝像元件,該攝像元件具有:
第1半導體基板,其具有對向之第1面及第2面,且於面內方向陣列狀配置複數個像素,於前述第1面將複數個凸狀部就前述複數個前述像素之每一者設置;
複數個光電轉換部,其等就每一前述像素埋入形成於前述第1半導體基板,產生與受光量相應之電荷;
複數個電荷保持部,其等分別設置於前述複數個凸狀部之上表面,保持在前述複數個光電轉換部中產生之電荷;
第2半導體基板,其積層於前述第1半導體基板之前述第1面側,且設置有基於由前述複數個光電轉換部各者產生之前述電荷而產生像素信號之1個或複數個像素電路;及
傳送電晶體之閘極,其設置於前述複數個凸狀部之周圍,將保持於前述電荷保持部之前述電荷傳送至像素電路。
本發明申請案係基於在日本國專利廳於2022年6月24日申請之日本專利申請案編號2022-102157及於2023年3月28日申請之日本專利申請案編號2023-051956號而主張其優先權者,並藉由參照該發明申請案之全部內容而援用於本發明申請案。
雖然只要是熟悉此項技術者根據設計方面之要件及其他要因即可想到各種修正、組合、子組合、及變更,但可理解為其等包含於後附之申請專利之範圍及其均等物之範圍內。
1, 1A:攝像裝置
2, 2A, 2B, 3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 4, 4A, 4B, 5, 5A:攝像裝置
6:攝像系統
100:第1基板
100S, 200S, 300S:半導體層
100S1, 100S2, 200S1, 200S2:面
100T, 200T, 200T-1, 200T-2, 300T:配線層
100X:凸狀部
100Y:凹部
111, 111X:n型半導體區域
112:p井層
113:p型半導體層
114, 1014:FD
114X, 117, 124, 1017:接點層
115, 115A, 115B, 115X:分離部
116:釘紮區域
117X, 118, 201R, 202R, 301R, 302R:接點區域
119:p型擴散區域
121, 221, 231, 321:層間絕緣層
122:接點電極/接點部
123:側壁
200:第2基板
201, 202, 222, 232, 301, 302, 322:接點部
210:像素電路
211:井區域
212:絕緣區域
223, 224, 225:貫通電極
243:DSP電路
244:訊框記憶體
245:顯示部
246:記憶部
247:操作部
248:電源部
249:匯流排線
300:第3基板
411:遮光膜
412:保護層
413, 413B, 413G, 413R:彩色濾光器層
414:受光透鏡
510A:輸入部
510B:輸出部
511:輸入端子
512:輸入電路部
513:輸入振幅變更部
514:輸入資料轉換電路部
515:輸出資料轉換電路部
516:輸出振幅變更部
517:輸出電路部
518:輸出端子
520:列驅動部
530:時序控制部
539:單位胞元
540:像素陣列部
541, 541A, 541B, 541C, 541D, 541-1, 541-2, 541-3, 541-4:像素
541L, 541L-1, 541L-2, 541L-3, 541L-4:左像素
541R, 541R-1, 541R-2, 541R-3, 541R-4:右像素
542:列驅動信號線
543:垂直信號線(行讀出線)
544:電源線
550:行信號處理部
560:圖像信號處理部
601, 604, 606:遮罩
602, 603:絕緣膜
11000:內視鏡手術系統
11100:內視鏡
11101:鏡筒
11102:相機頭
11110:手術器具
11111:氣腹管
11112:能量處置具
11120:支持臂裝置
11131:施術者(醫生)
11132:患者
11133:病床
11200:手推車
11201:相機控制單元/CCU
11202:顯示裝置
11203:光源裝置
11204:輸入裝置
11205:處置具控制裝置
11206:氣腹裝置
11207:記錄器
11208:印表機
11400:傳送纜線
11401:透鏡單元
11402, 12031, 12101, 12102, 12103, 12104, 12105:攝像部
11403:驅動部
11404, 11411:通訊部
11405:相機頭控制部
11412:圖像處理部
11413:控制部
12000:車輛控制系統
12001:通訊網路
12010:驅動系統控制單元
12020:車體系統控制單元
12030:車外資訊檢測單元
12040:車內資訊檢測單元
12041:駕駛者狀態檢測部
12050:整合控制單元
12051:微電腦
12052:聲音圖像輸出部
12053:車載網路I/F
12061:音訊揚聲器
12062:顯示部
12063:儀表板
12100:車輛
12111, 12112, 12113, 12114:攝像範圍
AMP:放大電晶體
CS:接點
FD1, FD3, FD4:浮動擴散部
FDL1, FDL2, FDL3, FDL4, TRGL1, TRGL2:配線
FDG:FD轉換增益切換電晶體
H, V:方向
H1, H2:連接孔部/開口
I-I’, II-II’, III-III’, IV-IV’, IX-IX’, V-V’, VI-VI’, VII-VII’, VIII-VIII’, X-X’, XI-XI’:線
L:光
RST:重置電晶體
SEL:選擇電晶體
TG:傳送閘極
TR1, TR3, TR4:
VDD:電源線
X:軸/伸出部
Y, Z:軸
圖1係顯示本揭示之第1實施形態之攝像裝置之功能構成之一例之方塊圖。
圖2係顯示圖1所示之攝像裝置之概略構成之俯視示意圖。
圖3係顯示沿圖2所示之I-I’線之剖面構成之示意圖。
圖4係圖1所示之像素共有單元之等效電路圖。
圖5係顯示圖1所示之攝像裝置之剖面構成之一例之示意圖。
圖6係顯示圖5所示之第1基板之平面佈局之一例之示意圖。
圖7A係說明圖5所示之第1基板之製造工序之剖視示意圖。
圖7B係顯示相繼於圖7A之工序之剖視示意圖。
圖7C係顯示相繼於圖7B之工序之剖視示意圖。
圖7D係顯示相繼於圖7C之工序之剖視示意圖。
圖7E係顯示相繼於圖7D之工序之剖視示意圖。
圖7F係顯示相繼於圖7E之工序之剖視示意圖。
圖7G係顯示相繼於圖7F之工序之剖視示意圖。
圖7H係顯示相繼於圖7G之工序之剖視示意圖。
圖7I係顯示相繼於圖7H之工序之剖視示意圖。
圖7J係顯示相繼於圖7I之工序之剖視示意圖。
圖7K係顯示相繼於圖7J之工序之剖視示意圖。
圖7L係顯示相繼於圖7K之工序之剖視示意圖。
圖8係用於關於圖3所示之輸入信號往向攝像裝置之路徑進行說明之示意圖。
圖9係用於關於圖3所示之攝像裝置之像素信號之信號路徑進行說明之示意圖。
圖10A係顯示一般性攝像裝置之像素之平面佈局之一例之示意圖。
圖10B係顯示沿圖10A所示之II-II’線之剖面構成之示意圖。
圖11係顯示本揭示之變化例1之攝像裝置之剖面構成之一例之示意圖。
圖12係顯示圖11所示之攝像裝置之第1基板及第2基板之平面佈局之一例之示意圖。
圖13A係顯示本揭示之變化例2之攝像裝置之像素排列之一例之俯視示意圖。
圖13B係顯示本揭示之變化例2之攝像裝置之像素排列之另一例之俯視示意圖。
圖14係顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置之剖面構成之一例之示意圖。
圖15係顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置之與圖14不同之位置之剖面構成之一例之示意圖。
圖16係顯示圖14及圖15所示之攝像裝置之平面佈局之一例之示意圖。
圖17A係說明圖14及圖15所示之第1基板之製造工序之剖視示意圖。
圖17B係顯示相繼於圖17A之工序之剖視示意圖。
圖17C係顯示相繼於圖17B之工序之剖視示意圖。
圖17D係顯示相繼於圖17C之工序之剖視示意圖。
圖17E係顯示相繼於圖17D之工序之剖視示意圖。
圖17F係顯示相繼於圖17E之工序之剖視示意圖。
圖17G係顯示相繼於圖17F之工序之剖視示意圖。
圖18係顯示本揭示之變化例3之攝像裝置之剖面構成之一例之示意圖。
圖19係顯示本揭示之變化例3之攝像裝置之與圖18不同之位置之剖面構成之一例之示意圖。
圖20係顯示本揭示之變化例4之攝像裝置之剖面構成之一例之示意圖。
圖21係顯示本揭示之變化例4之攝像裝置之與圖20不同之位置之剖面構成之一例之示意圖。
圖22係顯示本揭示之變化例5之攝像裝置之平面佈局之一例之示意圖。
圖23係顯示本揭示之第3實施形態之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖24係顯示與圖23所示之V-V’線對應之剖面構成之一例之示意圖。
圖25係顯示圖23所示之攝像裝置之像素陣列部之構成之一例之俯視示意圖。
圖26係顯示與圖23所示之V-V’線對應之剖面構成之另一例之示意圖。
圖27係顯示本揭示之變化例6之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖28係顯示與圖27所示之VI-VI’線對應之剖面構成之一例之示意圖。
圖29係顯示與圖27所示之VI-VI’線對應之剖面構成之另一例之示意圖。
圖30係顯示本揭示之變化例7之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖31係顯示與圖30所示之VII-VII’線對應之剖面構成之一例之示意圖。
圖32係顯示與圖30所示之VII-VII’線對應之剖面構成之另一例之示意圖。
圖33係顯示本揭示之變化例8之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖34係顯示與圖33所示之VIII-VIII’線對應之剖面構成之一例之示意圖。
圖35係顯示與圖33所示之VIII-VIII’線對應之剖面構成之另一例之示意圖。
圖36係顯示本揭示之變化例9之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖37係顯示本揭示之變化例9之攝像裝置之像素之平面構成之另一例之示意圖。
圖38係顯示本揭示之變化例9之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖39係顯示本揭示之變化例10之攝像裝置之像素之平面構成之另一例之示意圖。
圖40係顯示本揭示之變化例11之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖41係顯示本揭示之變化例11之攝像裝置之像素之平面構成之另一例之示意圖。
圖42係顯示本揭示之變化例11之攝像裝置之像素之平面構成之又一例之示意圖。
圖43係顯示本揭示之變化例11之攝像裝置之像素之平面構成之再一例之示意圖。
圖44係顯示本揭示之第4實施形態之攝像裝置之第1基板之半導體層之剖面構成之一例之示意圖。
圖45A係顯示圖44所示之第1基板之半導體層之平面佈局之一例之示意圖。
圖45B係顯示圖44所示之第1基板之半導體層之平面佈局之另一例之示意圖。
圖46係顯示本揭示之變化例12之攝像裝置之第1基板之半導體層之剖面構成之一例之示意圖。
圖47A係顯示圖46所示之第1基板之半導體層之平面佈局之一例之示意圖。
圖47B係顯示圖46所示之第1基板之半導體層之平面佈局之另一例之示意圖。
圖48係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖49係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之另一例之示意圖。
圖50係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之又一例之示意圖。
圖51係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之再一例之示意圖。
圖52係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之又再一例之示意圖。
圖53係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之又再一例之示意圖。
圖54係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之又再一例之示意圖。
圖55係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之又再一例之示意圖。
圖56係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之又再一例之示意圖。
圖57係顯示本揭示之變化例13之攝像裝置之像素之平面構成之又再一例之示意圖。
圖58係顯示本揭示之第5實施形態之攝像裝置之像素陣列部之構成之一例之俯視示意圖。
圖59係顯示與圖58所示之XI-XI’線對應之剖面構成之一例之示意圖。
圖60係顯示與圖58所示之XI-XI’線對應之剖面構成之另一例之示意圖。
圖61係顯示本揭示之變化例14之攝像裝置之像素之平面構成之一例之示意圖。
圖62係顯示本揭示之變化例14之攝像裝置之像素之平面構成之另一例之示意圖。
圖63係顯示具備上述實施形態及其變化例之攝像裝置之攝像系統之概略構成之一例之圖。
圖64係顯示圖63所示之攝像系統之攝像步序之一例之圖。
圖65係顯示內視鏡手術系統之概略性構成之一例之圖。
圖66係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。
圖67係顯示車輛控制系統之概略性構成之一例之方塊圖。
圖68係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。
1:攝像裝置
510A:輸入部
510B:輸出部
511:輸入端子
512:輸入電路部
513:輸入振幅變更部
514:輸入資料轉換電路部
515:輸出資料轉換電路部
516:輸出振幅變更部
517:輸出電路部
518:輸出端子
520:列驅動部
530:時序控制部
539:單位胞元
540:像素陣列部
541A,541B,541C,541D:像素
542:列驅動信號線
543:垂直信號線(行讀出線)
550:行信號處理部
560:圖像信號處理部
Claims (27)
- 一種攝像元件,其包含: 第1半導體基板,其具有對向之第1面及第2面,且於面內方向陣列狀配置有複數個像素,於前述第1面就前述複數個前述像素之每一者設置有複數個凸狀部; 複數個光電轉換部,其等就每一前述像素埋入形成於前述第1半導體基板,產生與受光量相應之電荷; 複數個電荷保持部,其等分別設置於前述複數個凸狀部之上表面,保持前述複數個光電轉換部中產生之電荷; 第2半導體基板,其積層於前述第1半導體基板之前述第1面側,且設置有基於由前述複數個光電轉換部各者產生之前述電荷而產生像素信號之1個或複數個像素電路;及 傳送電晶體之閘極,其設置於前述複數個凸狀部之周圍,將保持於前述電荷保持部之前述電荷傳送至像素電路。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述閘極設置於較設置於前述複數個凸狀部各者之前述複數個電荷保持部為下方。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述閘極較前述複數個凸狀部之上表面更突出地設置,於突出之前述閘極之側面形成有側壁。
- 如請求項3之攝像元件,其中前述側壁之一部分埋入前述閘極之側面與前述複數個凸狀部之側面之間。
- 如請求項3之攝像元件,其中前述閘極之一部分埋入前述第1半導體基板。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述第1半導體基板進一步具有分離部,該分離部設置於相鄰之前述複數個像素之間,於前述第1面與前述第2面之間延伸。
- 如請求項6之攝像元件,其進一步具有向前述第1半導體基板施加基準電位之接點層;且 前述接點層於前述分離部之上方埋入前述第1半導體基板之前述第1面。
- 如請求項7之攝像元件,其中形成有前述接點層之前述第1半導體基板之前述第1面為凹部。
- 如請求項7之攝像元件,其中前述接點層設置於與前述電荷保持部相同之高度。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述閘極係就前述複數個像素之每一者設置。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述閘極係與相鄰之前述複數個像素連續設置。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述像素電路係就每1個或每前述複數個像素各設置有1個。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述第1半導體基板及前述第2半導體基板各自於對向面側進一步具有多層配線層;且 於設置於各者之前述多層配線層之正面設置1個或複數個墊電極; 前述第1半導體基板與前述第2半導體基板係藉由將前述1個或複數個墊電極貼合而相互電性連接。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述第1半導體基板與前述第2半導體基板經由貫通前述第1半導體基板與前述第2半導體基板之間之貫通配線而相互電性連接。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述第2半導體基板具有對向之第3面及第4面;且 前述像素電路包含:重置電晶體,其將前述電荷保持部之電位重置為規定之電位;放大電晶體,其產生與被保持於前述電荷保持部之前述電荷之位凖相應之電壓的信號,作為前述像素信號;及選擇電晶體,其控制來自前述放大電晶體之前述像素信號之輸出時序; 前述重置電晶體、前述放大電晶體及前述選擇電晶體設置於前述第2半導體基板之前述第3面; 前述第1半導體基板與前述第2半導體基板係將前述第1面與前述第3面相向而積層。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述第2半導體基板具有對向之第3面及第4面;且 前述像素電路包含:重置電晶體,其將前述電荷保持部之電位重置為規定之電位;放大電晶體,其產生與被保持於前述電荷保持部之前述電荷之位凖相應之電壓的信號,作為前述像素信號;及選擇電晶體,其控制來自前述放大電晶體之前述像素信號之輸出時序; 前述重置電晶體、前述放大電晶體及前述選擇電晶體設置於前述第2半導體基板之前述第3面; 前述第1半導體基板與前述第2半導體基板係將前述第1面與前述第3面相向而積層。
- 如請求項16之攝像元件,其中前述重置電晶體、前述放大電晶體及前述選擇電晶體係具有三維構造之電晶體。
- 如請求項1之攝像元件,其中於前述第1半導體基板之前述第2面側進一步具有將規定波長之光選擇性地透過之彩色濾光器層及就每一前述像素設置之複數個受光透鏡。
- 如請求項18之攝像元件,其中前述複數個像素相對於1個受光透鏡各自具有2個前述光電轉換部、2個前述凸狀部、設置於前述2個凸狀部各者之上表面之2個前述電荷保持部、及分別設置於前述2個凸狀部之周圍之2個前述傳送電晶體之閘極。
- 如請求項19之攝像元件,其中前述複數個像素具有在與前述2個光電轉換部並排之第1方向交叉之第2方向相鄰之第1像素及第2像素;且 前述2個傳送電晶體之閘極各自於前述第1像素與前述第2像素之間連續。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述複數個電荷保持部設置於前述閘極之上表面及下表面之間之高度。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述閘極於前述複數個凸狀部之周圍各自連續設置。
- 如請求項1之攝像元件,其中前述閘極設置為各自包圍前述複數個凸狀部之一部分。
- 如請求項23之攝像元件,其中前述閘極設置於接近之前述複數個電荷保持部之間。
- 如請求項19之攝像元件,其中前述彩色濾光器層具有將互不相同之波長之光選擇性地透過之第1彩色濾光器、第2彩色濾光器及第3彩色濾光器;且 前述第1彩色濾光器、前述第2彩色濾光器及前述第3彩色濾光器遍設於在前述2個光電轉換部所並排之第1方向及與前述第1方向交叉之第2方向之至少一方向上相鄰之前述複數個像素。
- 如請求項25之攝像元件,其中於共有前述第1彩色濾光器、前述第2彩色濾光器及前述第3彩色濾光器之任一者之前述複數個像素中,於在前述第2方向上相鄰之2個前述像素之間共有前述複數個電荷保持部;且 前述閘極設置為包圍於在前述第2方向上相鄰之2個前述像素之間所共有之前述複數個電荷保持部。
- 一種攝像裝置,其包含攝像元件,該攝像元件具有: 第1半導體基板,其具有對向之第1面及第2面,且於面內方向陣列狀配置複數個像素,於前述第1面將複數個凸狀部就前述複數個前述像素之每一者設置; 複數個光電轉換部,其等就每一前述像素埋入形成於前述第1半導體基板,產生與受光量相應之電荷; 複數個電荷保持部,其等分別設置於前述複數個凸狀部之上表面,保持前述複數個光電轉換部中產生之電荷; 第2半導體基板,其積層於前述第1半導體基板之前述第1面側,且設置有基於由前述複數個光電轉換部各者產生之前述電荷而產生像素信號之1個或複數個像素電路;及 傳送電晶體之閘極,其設置於前述複數個凸狀部之周圍,將保持於前述電荷保持部之前述電荷傳送至像素電路。
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