TWI826436B - 固體攝像元件及固體攝像裝置 - Google Patents

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Abstract

一種固體攝像元件，其具備：半導體基板，其具有對向之第1面及第2面，且具有就每一像素區域設置之光電轉換部；雜質擴散區域，其就每一前述像素區域設置於前述半導體基板之前述第1面附近；及接觸電極，其自前述第1面埋設於前述半導體基板，且跨於設置於相鄰之前述像素區域各者之前述雜質擴散區域而相接。

Description

固體攝像元件及固體攝像裝置
本發明係關於一種具有半導體基板之固體攝像元件及具備其之固體攝像裝置。
近年來，業界不斷開發背面照射型固體攝像元件(例如參照專利文獻1)。固體攝像元件在半導體基板之表面具有多層配線層。在背面照射型中，形成為光自該半導體基板之背面側入射。
在半導體基板中，例如就每一像素區域設置有：光電轉換部、及蓄積由光電轉換部產生之信號電荷之電荷蓄積部。電荷蓄積部例如由n型雜質擴散而成之雜質擴散區域構成。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-39315號公報
在此種固體攝像元件中，較理想為在複數個像素共有雜質擴散區域。
因而，較理想為提供一種可由複數個像素區域共有雜質擴散區域之固體攝像元件及固體攝像裝置。
本發明之一實施形態之固體攝像元件具備：半導體基板，其具有對向之第1面及第2面，且具有就每一像素區域設置之光電轉換部；雜質擴散區域，其就每一像素區域設置於半導體基板之第1面附近；及接觸電極，其自第1面埋設於半導體基板，且跨於設置於相鄰之像素區域各者之雜質擴散區域而相接。
本發明之一實施形態之固體攝像裝置係具備上述本發明之一實施形態之固體攝像元件者。
在本發明之一實施形態之固體攝像元件及固體攝像裝置中，由於設置有接觸電極，故經由該接觸電極電性連接有設置於相鄰之像素區域各者之雜質擴散區域。
根據本發明之一實施形態之固體攝像元件及固體攝像裝置，由於設置接觸電極，故可在相鄰之像素區域之間共有雜質擴散區域。因而，可實現在複數個像素區域共有雜質擴散區域。
此外，上述內容係本發明之一例。本發明之效果並不限定於上述之效果，可為其他不同之效果，也可更包含其他效果。
以下，針對本發明之實施形態，參照圖式詳細地說明。此外，說明之順序係如下述般。 1.實施形態(就每2×2個像素區域配置有接觸電極之固體攝像元件) 2.變化例1(就每2×1個像素區域具有接觸電極之例) 3.變化例2(雜質擴散區域具有複數個不同之濃度區域之例) 4.變化例3(共有電晶體之源極、汲極區域之例) 5.應用例(攝像裝置) 6.應用例
＜實施形態＞ (攝像元件1之構成) 圖1係示意性顯示本發明之一實施形態之固體攝像元件(攝像元件1)之功能構成之一例者。攝像元件1對於例如可視區域之波長之光具有感度。在該攝像元件1設置有：例如四角形狀之受光區域10P、及受光區域10P之外側之周邊區域10B。在周邊區域10B設置有用於驅動受光區域10P之周邊電路。
在攝像元件1之受光區域10P設置有例如二維配置之複數個讀出單位區域(像素區域P)。設置於周邊區域10B之周邊電路包含例如列掃描部201、水平選擇部203、行掃描部204及系統控制部202。
在像素區域P中，例如就每一像素列配線有像素驅動線Lread(例如列選擇線及重置控制線)，就每一像素行配線有垂直信號線Lsig。像素驅動線Lread係傳送用於自像素區域P讀出信號之驅動信號者。像素驅動線Lread之一端連接於與列掃描部201之各列對應之輸出端。
列掃描部201由移位暫存器及位址解碼器等構成，係以例如列單位驅動受光區域10P之各像素區域P之像素驅動部。自由列掃描部201選擇掃描之像素列之各像素區域P輸出之信號經由垂直信號線Lsig各者朝水平選擇部203被供給。水平選擇部203係由就每一垂直信號線Lsig設置之放大器及水平選擇開關等構成。
行掃描部204由移位暫存器及位址解碼器等構成，係掃描且依次驅動水平選擇部203之各水平選擇開關者。藉由該行掃描部204之選擇掃描，而經由垂直信號線Lsig各者傳送之各像素之信號依次朝水平信號線205輸出，並經由該水平信號線205朝未圖示之信號處理部等輸入。
系統控制部202係接收自外部賦予之時脈、及指令動作模式之資料等，且輸出攝像元件1之內部資訊等之資料者。系統控制部202更具有產生各種時序信號之時序產生器，基於由該時序產生器產生之各種時序信號進行列掃描部201、水平選擇部203及行掃描部204等之驅動控制。
圖2顯示圖1所示之受光區域10P之示意性平面構成。分別而言，圖3顯示沿圖2所示之III-III’線之剖面構成，圖4顯示沿圖2所示之IV-IV’線之剖面構成，圖5顯示沿圖2所示之V-V’線之剖面構成，圖6顯示沿圖2所示之VI-VI’線之剖面構成，圖7顯示沿圖2所示之VII-VII’線之剖面構成。在圖2中顯示2列×2行、亦即4個像素區域P。以下，利用圖2～圖7具體地說明攝像元件1之構成。
攝像元件1具有：具有對向之第1面S1(表面)及第2面S2(背面)之半導體基板11、及設置於半導體基板11之第1面S1之多層配線層20(圖3～圖7)。該攝像元件1係背面照射型攝像元件，半導體基板11之第2面S2為受光面。與半導體基板11對向之多層配線層20包含複數條配線20W及層間絕緣膜20I。攝像元件1在半導體基板11之第2面S2介隔著絕緣膜13具有彩色濾光器14及微透鏡15。
半導體基板11在相鄰之像素區域P之間具有像素分離槽11A(圖2)。在半導體基板11內就每一像素區域P設置有PD(Photo Diode，光電二極體)12(光電轉換部)(圖4～圖7)。
半導體基板11係由例如p型矽(Si)構成。在半導體基板11之厚度方向(圖3～圖7之Z方向)延伸之像素分離槽11A例如具有FTI(Full Trench Isolation，全溝槽隔離)構造，例如自第1面S1貫通至第2面S2而設置。該像素分離槽11A例如具有格子狀平面形狀，配置為包圍像素區域P。在像素分離槽11A中例如埋入有氧化矽(SiO)或氮化矽(SiN)等之絕緣膜。例如，可將包含複數個絕緣膜之積層膜埋入像素分離槽11A。或，可將絕緣膜及多晶矽(Poly Si)依序埋入像素分離槽11A。可將絕緣膜及空氣層依序埋入像素分離槽11A。為了抑制暗電流而以例如p型擴散層覆蓋像素分離槽11A之周圍。藉由設置此像素分離槽11A，而即便減小像素區域P，仍可抑制信號電荷自相鄰之像素區域P流入。
在半導體基板11之第1面S1附近設置有傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D、重置電晶體Tr2、放大電晶體Tr3、選擇電晶體Tr4及虛設電晶體Tr5(圖2)。此電晶體例如由MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorr，金屬氧化物半導體場效電晶體)構成。
傳送電晶體Tr1A包含：閘極電極21A、閘極絕緣膜21AI、及FD(浮動擴散)A(圖2、圖7)。傳送電晶體Tr1B包含：閘極電極21B、閘極絕緣膜、及FDB(圖2)。傳送電晶體Tr1C包含：閘極電極21C、閘極絕緣膜21CI、及FDC(圖2、圖6)。傳送電晶體Tr1D包含：閘極電極21D、閘極絕緣膜21DI、及FDD(圖2、圖6)。如後述般，在攝像元件1中，於2列×2行之4個像素區域P配置有1個接觸電極26。傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D各者之FDA、FDB、FDC、FDD經由接觸電極26而相互電性短路。換言之，由4個像素區域P共有之FD(電荷蓄積部)包含FDA、FDB、FDC及FDD。
重置電晶體Tr2包含：閘極電極22、閘極絕緣膜22I、及一對源極、汲極區域32E、32F(圖2、圖6)。放大電晶體Tr3包含：閘極電極23、閘極絕緣膜、及一對源極、汲極區域33E、33F(圖2)。選擇電晶體Tr4包含：閘極電極24、閘極絕緣膜、及一對源極、汲極區域34E、34F(圖2)。虛設電晶體Tr5包含：閘極電極25、閘極絕緣膜25I、及一對源極、汲極區域35E、35F(圖2、圖6)。該等重置電晶體Tr2、放大電晶體Tr3、選擇電晶體Tr4及虛設電晶體Tr5也由4個像素區域P共有。
圖8顯示攝像元件1之等效電路圖之一例。
在4個像素區域P中設置有傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D之任一者。亦即，在1個像素區域P配置有1個傳送電晶體(傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D之任一者)。傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D各者連接於不同之PD 12。該傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D各者係讀出由PD 12產生之信號電荷且朝FD(FDA、FDB、FDC、FDD)傳送者。傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D之閘極電極21A、21B、21C、21D具有例如柱狀形狀，自半導體基板11之第1面S1(多層配線層20)埋入半導體基板11之槽(圖6、圖7)。傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D之閘極絕緣膜(例如閘極絕緣膜21AI、21CI、21DI)設置於閘極電極21A、21B、21C、21D與半導體基板11之間。
FDA、FDB、FDC、FDD設置於4個像素區域P之中央部，配置於相互相鄰之位置(圖2)。FDA在俯視(圖2之XY平面)下自與傳送電晶體Tr1A之閘極電極21A重疊之位置朝向4個像素區域P之中央部呈例如L字狀設置。FDB在俯視下自與傳送電晶體Tr1B之閘極電極21B重疊之位置朝向4個像素區域P之中央部呈例如L字狀設置。FDC在俯視下自與傳送電晶體Tr1C之閘極電極21C重疊之位置朝向4個像素區域P之中央部呈例如L字狀設置。FDD在俯視下自與傳送電晶體Tr1D之閘極電極21D重疊之位置朝向4個像素區域P之中央部呈例如L字狀設置。FDA、FDB、FDC、FDD係藉由使n型雜質以高濃度擴散至設置於半導體基板11之第1面S1附近之p型井區域11y而形成(圖3～圖5)。亦即，FDA、FDB、FDC、FDD係設置於半導體基板11之第1面S1附近之n型雜質擴散區域。
在本實施形態中，設置有跨於該FDA、FDB、FDC、FDD相接之接觸電極26。藉此，FDA、FDB、FDC及FDD經由接觸電極26被電性連接而為相同電位。因而，可由4個像素區域P共有FD。接觸電極26經由多層配線層20之配線20W連接於重置電晶體Tr2之一對源極、汲極區域32E、32F之一者(n型雜質擴散區域)及放大電晶體Tr3之閘極電極23(圖8)。
接觸電極26配置於4個像素區域P之中央部(圖2)。該接觸電極26配置於在俯視下與像素分離槽11A重疊之位置。接觸電極26自半導體基板11之第1面S1埋設於半導體基板11，且與FDA、FDB、FDC、FDD相接。在該接觸電極26中，底面及側面之一部分與FDA、FDB、FDC、FDD相接。
接觸電極26例如具有：埋設於半導體基板11之埋設部分26D、及半導體基板11之外側之露出部分26U(圖3)。埋設部分26D與FDA、FDB、FDC、FDD相接，露出部分26U設置於多層配線層20。例如，可行的是，露出部分26U之寬度(寬度WU )大於埋設部分26D之寬度(寬度WD )，露出部分26U自埋設部分26D擴寬地設置(圖3)。細節於後文敘述，藉由接觸電極26具有埋設部分26D，而接觸電極26與FDA、FDB、FDC、FDD之接觸面積增大，而降低接觸電阻。
圖9顯示接觸電極26之構成之另一例。該圖9係與沿圖2之III-III’線之剖面構成對應者。接觸電極26可具有大致長方體之形狀(圖9)。在該接觸電極26中，露出部分26U之寬度WU 與埋設部分26D之寬度WD 相同。可容易形成此接觸電極26。
此接觸電極26例如由導電性金屬材料等構成。具體而言，作為接觸電極26之構成材料，可舉出鉑(Pt)、鈦(Ti)、釕(Ru)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)、鋁(Al)及鉭(Ta)等金屬單體或合金。接觸電極26可為單層構造或積層構造之任一者。
重置電晶體Tr2例如與傳送電晶體Tr1C配置於同一像素區域P(圖2)。該重置電晶體Tr2設置於較傳送電晶體Tr1C更遠離4個像素區域P之中央部之位置。重置電晶體Tr2係用於重置(抹除)由FD保持之信號電荷者。重置電晶體Tr2之閘極電極22與通道區域對向，且設置於半導體基板11之第1面S1(多層配線層20)(圖6)。重置電晶體Tr2之一對源極、汲極區域32E、32F之一者連接於FD。另一者連接於定電壓源VDD(圖8)。重置電晶體Tr2之源極、汲極區域32E、32F係藉由使n型雜質以高濃度擴散至設置於半導體基板11之第1面S1附近之p型井區域11y而形成。亦即，重置電晶體Tr2之源極、汲極區域32E、32F係設置於半導體基板11之第1面S1附近之n型雜質擴散區域。
放大電晶體Tr3例如與傳送電晶體Tr1B配置於同一像素區域P(圖2)。該放大電晶體Tr3設置於較傳送電晶體Tr1B更遠離4個像素區域P之中央部之位置。放大電晶體Tr3係將蓄積於FD之信號電荷放大，並經由選擇電晶體Tr4朝垂直信號線Lsig輸出者。放大電晶體Tr3之閘極電極23與通道區域對向，且設置於半導體基板11之第1面S1(多層配線層20)。該放大電晶體Tr3之閘極電極23連接於FD(圖8)。放大電晶體Tr3之一對源極、汲極區域33E、33F之一者連接於定電壓源VDD，另一者連接於選擇電晶體Tr4。放大電晶體Tr3之源極、汲極區域33E、33F係藉由使n型雜質以高濃度擴散至設置於半導體基板11之第1面S1附近之p型井區域11y而形成。亦即，放大電晶體Tr3之源極、汲極區域33E、33F係設置於半導體基板11之第1面S1附近之n型雜質擴散區域。
選擇電晶體Tr4例如與傳送電晶體Tr1A配置於同一像素區域P(圖2)。該選擇電晶體Tr4設置於較傳送電晶體Tr1A更遠離4個像素區域P之中央部之位置。選擇電晶體Tr4設置於放大電晶體Tr3與垂直信號線Lsig之間(圖8)。若對該選擇電晶體Tr4之閘極電極24輸入位址信號，則選擇電晶體Tr4為導通狀態，由放大電晶體Tr3放大之信號電荷朝垂直信號線Lsig輸出。選擇電晶體Tr4之閘極電極24與通道區域對向，且設置於半導體基板11之第1面S1(多層配線層20)。選擇電晶體Tr4之一對源極、汲極區域34E、34F之一者連接於放大電晶體Tr3之源極、汲極區域33E、33F之一者，另一者連接於垂直信號線Lsig。選擇電晶體Tr4之源極、汲極區域34E、34F係藉由使n型雜質以高濃度擴散至設置於半導體基板11之第1面S1附近之p型井區域11y而形成。亦即，選擇電晶體Tr4之源極、汲極區域34E、34F係設置於半導體基板11之第1面S1附近之n型雜質擴散區域。
虛設電晶體Tr5例如與傳送電晶體Tr1D配置於同一像素區域P。該虛設電晶體Tr5設置於較傳送電晶體Tr1D更遠離4個像素區域P之中央部之位置。虛設電晶體Tr5之閘極電極25、通道區域及一對源極、汲極區域35E、35F各者具有與重置電晶體Tr2、放大電晶體Tr3及選擇電晶體Tr4之閘極電極22、23、24、通道區域及一對源極、汲極區域32E、32F，33E、33F，34E、34F同樣之構成。
半導體基板11在第1面S1附近具有元件分離膜16。該元件分離膜16埋入半導體基板11之第1面S1，且設置於傳送電晶體Tr1A、Tr1B、Tr1C、Tr1D、重置電晶體Tr2、放大電晶體Tr3、選擇電晶體Tr4及虛設電晶體Tr5之周圍。藉由該元件分離膜16而將相鄰之電晶體電性分離。元件分離膜16係由例如氧化矽(SiO)及TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate，原矽酸四乙酯)等之絕緣材料構成。
在半導體基板11內就每一像素區域P設置有PD 12。該PD 12係在半導體基板11之厚度方向(Z方向)形成之例如n型雜質擴散區域。該PD 12例如與設置於半導體基板11之第1面S1附近之p型井區域11y及像素分離槽11A之周圍之p型擴散層具有pn接面。亦即，PD 12係所謂pn接面型光電二極體。
在半導體基板11之第1面S1附近，就每一像素區域P設置有p型雜質擴散區域(擴散區域11xa、11xb、11xc、11xd)(圖2、圖7)。該擴散區域11xa、11xb、11xc、11xd作為GND(接地)端子而發揮功能，在PD 12產生之不必要電荷經由11xa、11xb、11xc、11xd被排出。
積層於半導體基板11之多層配線層20與半導體基板11之第1面S1相接。該多層配線層20所含之複數條配線20W例如構成像素驅動線Lread及垂直信號線Lsig等。層間絕緣膜20I例如由氧化矽(SiO)等構成。
覆蓋半導體基板11之第2面S2之絕緣膜13例如具有將第2面S2平坦化之功能。絕緣膜13例如包含氮化矽(SiN)、氧化矽(SiO)或氮氧化矽(SiON)等。絕緣膜13既可為單層構造，也可具有積層構造。該絕緣膜13可包含防反射膜或固定電荷膜。在固定電荷膜中例如可利用具有負的固定電荷之高介電材料。固定電荷膜例如由氧化鉿(HfO)、氧化鋁(AlO)、氧化鋯(ZrO)膜、氧化鉭(TaO)、氧化鈦(TiO)、或其等之積層膜等構成。防反射膜例如由氮化鈦(TiN)、氮化矽或氮氧化矽等構成。
彩色濾光器14隔著絕緣膜13覆蓋半導體基板11之第2面S2。該彩色濾光器14係例如紅色(R)濾光器、綠色(G)濾光器、藍色(B)濾光器及白色濾光器(W)之任一者，例如就每一像素區域P設置。該等彩色濾光器14係以常規顏色排列(例如拜耳排列)設置。藉由設置此彩色濾光器14，而在攝像元件1中，獲得與該顏色排列對應之顏色之受光資料。
彩色濾光器14上之微透鏡15設置於與各像素區域P之PD 12對向之位置。朝該微透鏡15入射之光係就每一像素區域P朝PD 12集光。該微透鏡15之透鏡系統設定為相應於像素區域P之尺寸之值。作為微透鏡15之透鏡材料可舉出例如有機材料或矽氧化膜(SiO)等。
(攝像元件1之動作) 在此種攝像元件1中，例如下述般取得信號電荷。若光通過微透鏡15及彩色濾光器14等入射至半導體基板11之第2面S2，則光由各像素區域P之PD 12檢測(吸收)，且對紅、綠或藍之色光進行光電轉換。在PD 12產生之電子-電洞對中之一者(例如電子)朝FD(n型雜質擴散區域)移動並蓄積，另一者(例如電洞)經由p型雜質之擴散區域11xa、11xb、11xc、11xd朝接地電位GND被排出。
(攝像元件1之作用及效果) 在本實施形態之攝像元件1中，與設置於2列×2行之相鄰之4個像素區域P之FDA、FDB、FDC、FDD相接地設置有接觸電極26。藉此，FDA、FDB、FDC及FDD為相同電位，由相鄰之4個像素區域P共有FD。藉此，容易縮小各像素區域P。因而，可實現像素區域P之微細化。
又，接觸電極26被埋設於半導體基板11(具有埋設部分26D)，且與4個雜質擴散區域(FDA、FDB、FDC、FDD)相接。藉此，無需用於連接各雜質區域之配線，而可使配線之構造簡單化。以下，針對該作用效果，利用比較例進行說明。
圖10A、圖10B顯示比較例之攝像元件(攝像元件100)之受光區域之構成。圖10A顯示攝像元件100之示意性平面構成，圖10B顯示沿圖10A之B-B’線之示意性剖面構成。該攝像元件100在與相鄰之像素區域P之間具有像素分離槽11A。在攝像元件100中，由2列×2行之4個像素區域P共有FD、重置電晶體Tr2、放大電晶體Tr3、選擇電晶體Tr4及虛設電晶體Tr5。
在該攝像元件100中，在各像素區域P設置於接觸電極(接觸電極126A、126B、126C、126D)。分別而言，在FDA連接有接觸電極126A，在FDB連接有接觸電極126B，在FDC連接有接觸電極126C，在FDD連接有接觸電極126D。由於在相鄰之像素區域P之間設置有貫通半導體基板11之像素分離槽11A，故在攝像元件100中，該接觸電極126A、126B、126C、126D藉由配線(配線126W)相互連接。藉由該等接觸電極126A、126B、126C、126D及配線126W而將FDA、FDB、FDC及FDD電性連接。
在此種攝像元件100中，由於藉由配線126W而由複數個像素區域P共有FD，故配線126W之構成變複雜，而難以實現像素區域P之微細化。
相對於此，在本實施形態中，跨於設置於4個像素區域P各者之雜質擴散區域(FDA、FDB、FDC、FDD)設置有1個接觸電極26。因而，無需配線(攝像元件100之配線126W)，而可使配線之構造簡單化。因而，可實現像素區域P之微細化。
如以上所說明般，在本實施形態之攝像元件1中，由於設置接觸電極26，而可在相鄰之像素區域P之間共有FD。因而，可由複數個像素區域P共有FD。
又，由於1個接觸電極26跨於FDA、FDB、FDC、FDD相接，故即便在相鄰之像素區域P之間設置像素分離槽11A，也可使配線之構造簡單化。因而，藉由像素分離槽11A，而可抑制信號電荷自相鄰之像素區域P流入，且使像素區域P微細化。
再者，由於接觸電極26被埋設於半導體基板11，故可增大接觸電極26與FDA、FDB、FDC、FDD之接觸面積，而降低接觸電阻。換言之，可利用更小之接觸電極26獲得所需之接觸電阻。因而，可容易使像素區域P更微細化。
以下，針對上述實施形態之變化例進行說明，但在之後之說明中針對與上述實施形態相同之構成部分賦予同一符號，且適宜地省略其說明。
＜變化例1＞ 圖11A、圖11B係示意性顯示上述實施形態之變化例1之攝像元件(攝像元件1A)之主要部分之構成者。圖11A顯示受光區域10P之平面構成，圖11B顯示沿圖11A所示之B-B’線之剖面構成。在該攝像元件1A中，在2行×1列之2個像素區域P之間共有FD。除此點外，攝像元件1A具有與上述實施形態之攝像元件1同樣之構成，其作用及效果也同樣。
在攝像元件1A中，例如配置有傳送電晶體Tr1A之像素區域P與配置有傳送電晶體Tr1D之像素區域P在行方向相鄰地配置。傳送電晶體Tr1A之FDA設置於與傳送電晶體Tr1D之FDD相鄰之位置。在攝像元件1A中，與該FDA及FDD相接地設置有接觸電極26。
接觸電極26配置於在俯視下與像素分離槽11A重疊之位置，自半導體基板11之第1面S1埋設於半導體基板11。
在攝像元件1A中，由於跨於設置於2個像素區域P各者之雜質擴散區域(FDA、FDD)設置有接觸電極26，故可在相鄰之2個像素區域P之間共有FD。在圖12A、圖12B中顯示在2列×1行之2個像素區域P之間設置接觸電極26之例，但可在1列×2行之2個像素區域P之間設置接觸電極26。
＜變化例2＞ 圖12係示意性顯示上述實施形態之變化例2之攝像元件(攝像元件1B)之主要部分之剖面構成者。該攝像元件1B之供接觸電極26相接之FDA及FDD各者具有雜質濃度不同之區域(FDA1、FDA2、FDD1、FDD2)。除此點外，攝像元件1B具有與上述實施形態之攝像元件1同樣之構成，其作用及效果也同樣。
在攝像元件1B中，例如與上述變化例1同樣地在2列×1行之2個像素區域P之間共有FD，接觸電極26與FDA及FDD相接。此處，FDA包含：供接觸電極26相接之FDA1(第1雜質擴散區域)、及位於較FDA1更遠離接觸電極26之位置之FDA2(第2雜質擴散區域)，FDD包含：供接觸電極26相接之FDD1(第1雜質擴散區域)、及設置於較FDD1更遠離接觸電極26之位置之FDD2(第2雜質擴散區域)。亦即，以接觸電極26為中心，FDA2、FDD2配置於較FDA1、FDD1更靠外側。FDA2之雜質濃度低於FDA1之雜質濃度，FDD2之雜質濃度低於FDD1之雜質濃度。
在攝像元件1B中，如上述般，藉由在接觸電極26所相接之FDA1、FDD1之外側設置雜質濃度低於FDA1、FDD1之FDA2、FDD2，而可降低接觸電阻，且抑制起因於雜質擴散區域之寄生電容。在圖12中，顯示可在2列×1行之2個像素區域P之間共有FD之例，但當在2列×2行之4個像素區域P之間共有FD時，可在該FD(例如圖2之FDA、FDB、FDC、FDD)設置雜質濃度不同之區域。
＜變化例3＞ 圖13A、圖13B係示意性顯示上述實施形態之變化例3之攝像元件(攝像元件1C)之主要部分之構成者。圖13A顯示受光區域10P之平面構成，圖13B顯示沿圖13A所示之B-B’線之剖面構成。在該攝像元件1C中，在2列×1行之2個像素區域P之間共有重置電晶體Tr2之定電壓源VDD端子(源極、汲極區域32F)、及放大電晶體Tr3之定電壓源VDD端子(源極、汲極區域33F)。除此點外，攝像元件1C具有與上述實施形態之攝像元件1同樣之構成，其作用及效果也同樣。
在攝像元件1C中，例如，於在行方向相鄰之2個像素區域P之間共有重置電晶體Tr2、放大電晶體Tr3、選擇電晶體Tr4及虛設電晶體Tr5。例如，在該等2個像素區域P中之一個像素區域P(圖13A之紙面上側)設置有傳送電晶體Tr1D、重置電晶體Tr2及虛設電晶體Tr5，在另一像素區域P(圖13A之紙面下側)設置有傳送電晶體Tr1A、放大電晶體Tr3及選擇電晶體Tr4。在該等2個像素區域P之間，重置電晶體Tr2與放大電晶體Tr3被相鄰地配置。
如上述實施形態中所說明般，重置電晶體Tr2之一對源極、汲極區域32E、32F及放大電晶體Tr3之一對源極、汲極區域33E、33F係由n型雜質擴散區域構成。例如，重置電晶體Tr2之源極、汲極區域32F與放大電晶體Tr3之源極、汲極區域33F設置於相鄰之位置。在攝像元件1C中，與該源極、汲極區域32F及源極、汲極區域33F相接地設置有接觸電極26。
接觸電極26在俯視下配置於與像素分離槽11A重疊之位置，自半導體基板11之第1面S1埋設於半導體基板11。接觸電極26經由例如多層配線層20之配線20W(圖3等)連接於定電壓源VDD。
在攝像元件1C中，由於跨於設置於2個像素區域P各者之雜質擴散區域(源極、汲極區域32F、33F)設置有接觸電極26，故可在相鄰之2個像素區域P之間共有定電壓源VDD端子。在圖13A、圖13B中顯示在2列×1行之2個像素區域P之間設置接觸電極26之例，但可在1列×2行之2個像素區域P之間設置接觸電極26。
圖14顯示攝像元件1C之構成之另一例。在該攝像元件1C中，於2列×2行之4個像素區域P之間共有重置電晶體Tr2、放大電晶體Tr3、選擇電晶體Tr4及虛設電晶體Tr5。可共有該重置電晶體Tr2之定電壓源VDD端子(源極、汲極區域32F)、及放大電晶體Tr3之定電壓源VDD端子(源極、汲極區域33F)。
例如，在該攝像元件1C中，於在列方向相鄰之2個像素區域P之間，重置電晶體Tr2與放大電晶體Tr3被相鄰地配置。例如，重置電晶體Tr2之源極、汲極區域32F與放大電晶體Tr3之源極、汲極區域33F設置於相鄰之位置。與該源極、汲極區域32F及源極、汲極區域33F相接地設置有接觸電極26。亦即，接觸電極26跨於在列方向相鄰之2個像素區域P而設置。
也可將本變化例與上述實施形態或變化例1組合。具體而言，在4個像素區域P之間、或在2個像素區域P之間，可與FD一起共有定電壓源VDD端子。又，可將本變化例與上述變化例2組合。具體而言，可在源極、汲極區域32F、33F設置雜質濃度不同之區域。
＜應用例＞ 上述之攝像元件1、1A、1B、1C(以下縮略為攝像元件1)可應用於可拍攝例如可視區域之波長之光之照相機等各種類型之攝像裝置(電子機器)。在圖15中，作為攝像裝置之一例，顯示電子機器3(照相機)之概略構成。該電子機器3係可拍攝例如靜畫或動畫之照相機，具有：攝像元件1、光學系統(光學透鏡)310、快門裝置311、驅動攝像元件1及快門裝置311之驅動部313、及信號處理部312。
光學系統310係將來自被攝體之像光(入射光)朝攝像元件1導引者。該光學系統310可由複數個光學透鏡構成。快門裝置311係控制對攝像元件1之光照射期間及遮光期間者。驅動部313係控制攝像元件1之傳送動作及快門裝置311之快門動作者。信號處理部312係對於自攝像元件1輸出之信號進行各種信號處理者。信號處理後之影像信號Dout被記憶於記憶體等記憶媒體、或朝監視器等輸出。
＜對於體內資訊取得系統之應用例＞ 再者，本發明之技術(本發明)可應用於各種產品。例如，本發明之技術可應用於內視鏡手術系統。
圖16係顯示可應用本發明之技術(本發明)的利用膠囊型內視鏡之患者之體內資訊取得系統之概略構成之一例的方塊圖。
體內資訊取得系統10001係由膠囊型內視鏡10100、及外部控制裝置10200構成。
膠囊型內視鏡10100在檢查時由患者吞嚥。膠囊型內視鏡10100具有攝像功能及無線通訊功能，在直至自患者被自然排出為止之期間，藉由蠕動運動等在胃或腸等器官之內部移動，且以特定之間隔依次拍攝該器官之內部之圖像(以下稱為體內圖像)，並對體外之外部控制裝置10200依次無線發送針對該體內圖像之資訊。
外部控制裝置10200統括地控制體內資訊取得系統10001之動作。且，外部控制裝置10200接收針對自膠囊型內視鏡10100發送而來之體內圖像之資訊，基於接收之針對體內圖像之資訊產生用於顯示於顯示裝置(未圖示)之該體內圖像之圖像資料。
在體內資訊取得系統10001中，如上述般，在膠囊型內視鏡10100自被吞嚥直至被排出為止之期間，可隨時獲得拍攝患者體內之狀況之體內圖像。
針對膠囊型內視鏡10100及外部控制裝置10200之構成及功能更詳細地說明。
膠囊型內視鏡10100具有膠囊型殼體10101，在該殼體10101內收納有：光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通訊部10114、饋電部10115、電源部10116、及控制部10117。
光源部10111係由例如LED(light emitting diode，發光二極體)等光源構成，對於攝像部10112之拍攝視野照射光。
攝像部10112係由攝像元件、及包含設置於該攝像元件之前段之複數個透鏡之光學系統構成。對作為觀察對象之生物體組織照射之光之反射光(以下稱為觀察光)由該光學系統集光，並朝該攝像元件入射。在攝像部10112中，於攝像元件中，入射至其之觀察光被光電轉換，而產生與該觀察光對應之圖像信號。由攝像部10112產生之圖像信號係對圖像處理部10113提供。
圖像處理部10113係由CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit，圖像處理單元)等處理器構成，對於由攝像部10112產生之圖像信號進行各種信號處理。圖像處理部10113將實施完信號處理之圖像信號作為RAW資料對無線通訊部10114提供。
無線通訊部10114對於由圖像處理部10113實施完信號處理之圖像信號進行調變處理等特定處理，將該圖像信號經由天線10114A朝外部控制裝置10200發送。又，無線通訊部10114自外部控制裝置10200經由天線10114A接收與膠囊型內視鏡10100之驅動控制相關之控制信號。無線通訊部10114對控制部10117提供自外部控制裝置10200接收之控制信號。
饋電部10115係由受電用之天線線圈、自在該天線線圈產生之電流再生電力之電力再生電路、及升壓電路等構成。在饋電部10115中，利用所謂之非接觸充電之原理產生電力。
電源部10116係由二次電池構成，蓄積由饋電部10115產生之電力。在圖16中，為了避免圖式變複雜，而省略表示來自電源部10116之電力之供給目的地之箭頭等之圖示，蓄積於電源部10116之電力朝光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通訊部10114、及控制部10117被供給，可用於其等之驅動。
控制部10117係由CPU等之處理器構成，依照自外部控制裝置10200發送之控制信號適宜地控制光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通訊部10114、及饋電部10115之驅動。
外部控制裝置10200係由CPU、GPU等之處理器、或混載有處理器及記憶體等記憶元件之微電腦或控制基板等構成。外部控制裝置10200藉由對於膠囊型內視鏡10100之控制部10117經由天線10200A發送控制信號而控制膠囊型內視鏡10100之動作。在膠囊型內視鏡10100中，例如，藉由來自外部控制裝置10200之控制信號，而可變更光源部10111之對於觀察對象之光之照射條件。又，藉由來自外部控制裝置10200之控制信號，而可變更攝像條件(例如，攝像部10112之圖框率、曝光值等)。又，藉由來自外部控制裝置10200之控制信號，而可變更圖像處理部10113之處理之內容、或無線通訊部10114發送圖像信號之條件(例如發送間隔、發送圖像數等)。
又，外部控制裝置10200對於自膠囊型內視鏡10100發送之圖像信號實施各種圖像處理，而產生用於將所拍攝之體內圖像顯示於顯示裝置之圖像資料。作為該圖像處理，可進行例如顯影處理(去馬賽克處理)、高畫質化處理(頻帶強調處理、超解析處理、NR(Noise reduction，雜訊降低)處理及/或手抖修正處理等)、以及/或放大處理(電子變焦處理)等各種信號處理。外部控制裝置10200控制顯示裝置之驅動，基於產生之圖像資料顯示所拍攝之體內圖像。或，外部控制裝置10200可使產生之圖像資料記錄於記錄裝置(未圖示)，或使印刷裝置(未圖示)印刷輸出。
以上，針對可應用本發明之技術之體內資訊取得系統之一例進行了說明。本發明之技術可應用於以上所說明之構成中之例如攝像部10112。藉此，檢測精度提高。
＜對內視鏡手術系統之應用例＞ 本發明揭示之技術(本發明)可應用於各種產品。例如，本發明之技術可應用於內視鏡手術系統。
圖17係顯示可應用本發明之技術(本發明)之內視鏡手術系統之概略構成之一例的圖。
在圖17中圖示手術者(醫生)11131利用內視鏡手術系統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係由內視鏡11100、氣腹管11111及能量處置具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構成。
內視鏡11100係由將距前端特定之長度之區域插入患者11132之體腔內之鏡筒11101、及連接於鏡筒11101之基端之照相機頭11102構成。在圖示之例中圖示構成為具有剛性鏡筒11101之所謂之剛性鏡的內視鏡11100，但內視鏡11100可構成為具有撓性鏡筒之所謂之撓性鏡。
在鏡筒11101之前端設置有嵌入有物鏡之開口部。在內視鏡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導光至該鏡筒之前端，並經由物鏡朝向患者11132之體腔內之觀察對象照射。此外，內視鏡11100既可為直視鏡，也可為斜視鏡或側視鏡。
在照相機頭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)藉由該光學系統而在該攝像元件集光。藉由該攝像元件對觀察光進行光電轉換，產生與觀察光對應之電氣信號、亦即與觀察像對應之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料朝照相機控制單元(CCU: Camera Control Unit)11201被發送。
CCU 11201係由CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)及GPU(Graphics Processing Unit，圖像處理單元)等構成，統括地控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。再者，CCU 11201自照相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯影處理(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實施圖像處理之圖像信號的圖像。
光源裝置11203係由例如LED(light emitting diode，發光二極體)等光源構成，對內視鏡11100供給拍攝手術部位等時之照射光。
輸入裝置11204係相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控制用於組織之燒灼、切開或血管之封堵等之能量處置具11112之驅動。氣腹裝置11206在確保內視鏡11100之視野及確保手術者之作業空間之確保之目的下，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係可記錄關於手術之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖等各種形式印刷關於手術之各種資訊之裝置。
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可由包含例如LED、雷射光源或其等之組合之白色光源構成。在由RGB雷射光源之組合構成白色光源時，由於能夠高精度地控制各色(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，此時，藉由時分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照相機頭11102之攝像元件之驅動，而也可時分地拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法，即便在該攝像元件不設置彩色濾光器，也可獲得彩色圖像。
又，光源裝置11203可以每隔特定之時間變更輸出之光之強度之方式控制該驅動。與該光之強度之變更之時序同步地控制照相機頭11102之攝像元件之驅動而時分地取得圖像，藉由合成該圖像而可產生所謂之無發黑及泛白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下之光。在特殊光觀察中，例如，藉由利用生物體組織之光之吸收之波長依賴性，與一般之觀察時之照射光(亦即白色光)相比照射窄頻之光，而進行以高對比度拍攝黏膜表層之血管等之特定之組織之所謂之窄頻光觀察(Narrow Band Imaging，窄頻影像)。或，在特殊光觀察中，可進行利用藉由照射激發光而產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。在螢光觀察中，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可構成為可供給與此特殊光觀察對應之窄頻光及/或激發光。
圖18係顯示圖17所示之照相機頭11102及CCU 11201之功能構成之一例的方塊圖。
照相機頭11102具有：透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通訊部11404、及照相機頭控制部11405。CCU 11201具有：通訊部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。照相機頭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到導光至照相機頭11102，而朝該透鏡單元11401入射。透鏡單元11401係組合有包含變焦透鏡及對焦透鏡之複數個透鏡而構成。
構成攝像部11402之攝像元件既可為1個(所謂之單板式)，也可為複數個(所謂之多板式)。在攝像部11402由多板式構成時，例如由各攝像元件產生與RGB各者對應之圖像信號，藉由將其等合成而可獲得彩色圖像。或，攝像部11402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，而手術者11131可更正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，與各攝像元件對應地，透鏡單元11401也可設置複數個系統。
又，攝像部11402可不一定設置於照相機頭11102。例如，攝像部11402可在鏡筒11101之內部設置於物鏡之正後方。
驅動部11403係由致動器構成，藉由來自照相機頭控制部11405之控制，而使透鏡單元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之間發送接收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朝CCU 11201發送。
又，通訊部11404自CCU 11201接收用於控制照相機頭11102之驅動之控制信號，並對照相機頭控制部11405供給。在該控制信號中例如包含指定攝像圖像之圖框率之意旨之資訊、指定攝像時之曝光值之意旨之資訊、以及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之意旨之資訊等關於攝像條件之資訊。
此外，上述之圖框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件既可由使用者適宜地指定，也可基於所取得之圖像信號由CCU 11201之控制部11413自動地設定。在後者之情形下，在內視鏡11100搭載有所謂之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。
照相機頭控制部11405基於經由通訊部11404接收之來自CCU 11201之控制信號控制照相機頭11102之驅動。
通訊部11411係由用於在與照相機頭11102之間發送接收各種資訊之通訊裝置構成。通訊部11411接收自照相機頭11102經由傳送纜線11400發送之圖像信號。
又，通訊部11411對照相機頭11102發送用於控制照相機頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電氣通訊或光通訊等發送。
圖像處理部11412對自照相機頭11102發送之作為RAW資料之圖像信號實施各種圖像處理。
控制部11413進行與由內視鏡11100進行之手術部位等之攝像、及由手術部位等之攝像獲得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部11413產生用於控制照相機頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於由圖像處理部11412實施圖像處理之圖像信號使顯示裝置11202顯示拍攝到手術部位等之攝像圖像。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，利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，對手術者11131予以提示，而可減輕手術者11131之負擔，而手術者11131準確地進行手術。
連接照相機頭11102及CCU 11201之傳送纜線11400可為與電氣信號之通訊對應之電氣信號纜線、與光通訊對應之光纖、或其等之複合纜線。
此處，在圖示之例中，可利用傳送纜線11400以有線進行通訊，但照相機頭11102與CCU 11201之間之通訊可以無線進行。
以上，針對可應用本發明之技術之內視鏡手術系統之一例進行了說明。本發明之技術可應用於以上所說明之構成中之攝像部11402。藉由對攝像部11402應用本發明之技術，而提高檢測精度。
此外，此處，作為一例針對內視鏡手術系統進行了說明，但本發明之技術可應用於其他手術系統、例如顯微鏡手術系統等。
＜對於移動體之應用例＞ 本發明之技術可應用於各種產品。例如，本發明揭示之技術可實現為搭載於汽車、電力機動車、混合動力機動車、自動二輪車、自行車、個人移動性裝置、飛機、無人機、船舶、機器人、建設機械、農業機械(曳引機)等之任一種類之移動體之裝置。
圖19係顯示作為可應用本發明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構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通訊網路12001連接之複數個電子控制單元。在圖19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、及綜合控制單元12050。又，作為綜合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦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相關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等之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發揮功能。
車體系統控制單元12020遵循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作為無鑰匙進入系統、智慧型鑰匙系統、動力車窗裝置、或前照燈、尾燈、煞車燈、方向指示燈或霧燈等之各種燈之控制裝置發揮功能。該情形下，對於車體系統控制單元12020，可輸入有自代替鑰匙之可攜式裝置發出之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等之電波或信號之輸入，而控制車輛之車門鎖閉裝置、動力車窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載車輛控制系統12000之車輛之外部之資訊。例如，在車外資訊檢測單元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，且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030可基於所接收之圖像，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氣信號之光感測器。攝像部12031既可將電氣信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031所接收之光既可為可視光，亦可為紅外線等之非可視光。
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連接有例如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，既可算出駕駛者之疲勞度或集中度，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碰撞避免或衝擊緩和、基於車距之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道脫離警告等的ADAS(Advanced Driver Assistance Systems，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控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而可進行以在不依賴於駕駛者之操作下自主地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與由車外資訊檢測單元12030檢測到之前方車或對向車之位置相應而控制前照燈，而可進行將遠光切換為近光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視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。在圖20之例中，作為輸出裝置例示有音訊揚聲器12061、顯示部12062及儀錶板12063。顯示部12062例如可包含機上顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖20係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
在圖20中，作為攝像部12031，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前端突出部、側視鏡、後保險桿、後背門及車廂內之擋風玻璃之上部等之位置。前端突出部所具備之攝像部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之前方之圖像。側視鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100之側方之圖像。後保險桿或後背門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100之後方之圖像。車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要用於前方車輛或、行人、障礙物、信號燈、交通標誌或車道等之檢測。
又，在圖20中，顯示攝像部12101至12104之攝影範圍之一例。攝像範圍12111顯示設置於前端突出部之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113顯示分別設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114顯示設置於後保險桿或後背門之攝像部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，而可取得自上方觀察車輛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者既可為含有複數個攝像元件之立體相機，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藉由基於根據攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得至攝像範圍12111至12114內之各立體物之距離、及該距離之時間性變化(對於車輛12100之相對速度)，而可在尤其是位於車輛12100之前進路上之最近之立體物中，將朝與車輛12100大致相同之方向以特定之速度(例如0 km/h以上)行進之立體物作為前方車抽出。進而，微電腦12051設定針對前方車之近前預先設定必須確保之車距，而可進行自動制動控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。如此般可進行以在不依賴於駕駛者之操作下自主地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2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他之立體物並抽出，且用於障礙物之自動回避。例如，微電腦12051將車輛12100之周邊之障礙物識別為車輛12100之駕駛員能夠視認之障礙物及難以視認之障礙物。而後，微電腦12051判斷顯示與各障礙物之碰撞之危險度之碰撞風險，在碰撞風險為設定值以上而有碰撞可能性之狀況時，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進行強制減速或躲避操舵，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之攝像圖像中是否有行人而辨識行人。如此之行人之辨識藉由例如抽出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、針對顯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程序而進行。微電腦12051當判定在攝像部12101至12104之攝像圖像中有行人，且辨識為行人時，聲音圖像輸出部12052以針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亦可以將顯示行人之圖標等顯示於所期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，針對可應用本發明之技術之車輛控制系統之一例進行了說明。本發明之技術可應用於以上所說明之構成中之攝像部12031。由於藉由對攝像部12031應用本發明之技術，而可獲得更易於觀察之拍攝圖像，故能夠減輕駕駛員之疲勞。
以上，舉出實施形態及變化例進行了說明，但本發明內容並不限定於上述實施形態等，可進行各種變化。例如，在上述實施形態中所說明之攝像元件等之構成係一例，可更具備其他層。又，各層之材料及厚度也為一例，不限定於上述之內容。
例如，在上述實施形態等中，針對接觸電極26具有埋設部分26D及露出部分26U之情形(參照圖3等)進行了說明，但可如圖21所示般接觸電極26不具有埋設部分26D。亦即，可由露出部分26U構成接觸電極26。可容易形成此接觸電極26。此外，圖21與沿圖2之III-III’線之剖面構成對應。
又，在上述實施形態等中顯示各電晶體(傳送電晶體、重置電晶體、放大電晶體及選擇電晶體)之配置之一例，但各電晶體之配置可與其不同。
又，在上述實施形態等中說明了讀出電路之構成之一例，但讀出電路之構成可與其不同。例如，在讀出電路中可不包含選擇電晶體。
又，在上述實施形態等中顯示在列方向或行方向相鄰之2個像素區域P之間，或在2列×2行之4個像素區域P個間共有雜質擴散區域之例，但可以2列×2行以外(例如1列×2行、3列×3行等)之任意之單位共有。
又，在上述實施形態等中，針對雜質擴散區域為n型雜質擴散區域之情形進行了說明，但雜質擴散區域例如可為p型雜質擴散區域。
在上述實施形態等中所說明之效果係一例，可為其他效果，也可更包含其他效果。
此外，本發明可為如以下之構成。 (1) 一種固體攝像元件，其具備： 半導體基板，其具有對向之第1面及第2面，且具有就每一像素區域設置之光電轉換部； 雜質擴散區域，其就每一前述像素區域設置於前述半導體基板之前述第1面附近；及 接觸電極，其自前述第1面埋設於前述半導體基板，跨於設置於相鄰之前述像素區域各者設置之前述雜質擴散區域而相接。 (2) 如前述(1)之固體攝像元件，其更具有設置於相鄰之前述像素區域之間且自前述半導體基板之前述第1面貫通至前述第2面的像素分離槽。 (3) 如前述(2)之固體攝像元件，其中在與前述像素分離槽重疊之位置配置有前述接觸電極。 (4) 如前述(1)至(3)中任一項之固體攝像元件，其中前述接觸電極之側面之至少一部分及底面與前述雜質擴散區域相接。 (5) 如前述(1)至(4)中任一項之固體攝像元件，其中前述接觸電極包含：埋設於前述半導體基板之埋設部分、及設置於前述半導體基板之外側之露出部分。 (6) 如前述(5)之固體攝像元件，其中前述露出部分之寬度與前述埋設部分之寬度相同。 (7) 如前述(5)之固體攝像元件，其中前述露出部分係較前述埋設部分擴寬地設置。 (8) 如前述(1)至(7)中任一項之固體攝像元件，其中前述接觸電極跨於設置於2個像素區域各者之前述雜質擴散區域而相接。 (9) 如前述(1)至(8)中任一項之固體攝像元件，其中前述接觸電極跨於設置於4個像素區域各者之前述雜質擴散區域而相接。 (10) 如前述(1)至(9)中任一項之固體攝像元件，其中前述雜質擴散區域構成蓄積由前述光電轉換部產生之信號電荷之電荷蓄積部。 (11) 如前述(1)至(9)中任一項之固體攝像元件，其更具有設置於相鄰之前述像素區域各者之電晶體；且 前述雜質擴散區域構成前述電晶體之源極、汲極區域。 (12) 如前述(11)之固體攝像元件，其中前述接觸電極連接於VDD電位。 (13) 如前述(1)至(12)中任一項之固體攝像元件，其中前述雜質擴散區域包含：第1雜質擴散區域，其供前述接觸電極相接；及第2雜質擴散區域，其配置於較前述第1雜質擴散區域更遠離前述接觸電極之位置，且具有較前述第1雜質擴散區域之雜質濃度更低之雜質濃度。 (14) 如前述(1)至(13)中任一項之固體攝像元件，其中前述雜質擴散區域係n型雜質擴散區域。 (15) 一種固體攝像裝置，其具備固體攝像元件，該固體攝像元件包含： 半導體基板，其具有對向之第1面及第2面，且具有就每一像素區域設置之光電轉換部； 雜質擴散區域，其就每一前述像素區域設置於前述半導體基板之前述第1面附近；及 接觸電極，其自前述第1面埋設於前述半導體基板，跨於設置於相鄰之前述像素區域各者之前述雜質擴散區域而相接。
本發明申請案係以在日本專利廳於2018年5月16日申請之日本專利申請案編號第2018-94226號為基礎而主張其優先權者，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。
雖然只要係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‧‧‧攝像元件 1A‧‧‧攝像元件 1B‧‧‧攝像元件 1C‧‧‧攝像元件 3‧‧‧電子機器 10B‧‧‧周邊區域 10P‧‧‧受光區域 11‧‧‧半導體基板 11A‧‧‧像素分離槽 11xa‧‧‧擴散區域 11xb‧‧‧擴散區域 11xc‧‧‧擴散區域 11xd‧‧‧擴散區域 11y‧‧‧p型井區域 12‧‧‧PD 13‧‧‧絕緣膜 14‧‧‧彩色濾光器 15‧‧‧微透鏡 16‧‧‧元件分離膜 20‧‧‧多層配線層 20I‧‧‧層間絕緣膜 20W‧‧‧配線 21A‧‧‧閘極電極 21AI‧‧‧閘極絕緣膜 21B‧‧‧閘極電極 21C‧‧‧閘極電極 21CI‧‧‧閘極絕緣膜 21D‧‧‧閘極電極 21DI‧‧‧閘極絕緣膜 22‧‧‧閘極電極 22I‧‧‧閘極絕緣膜 23‧‧‧閘極電極 24‧‧‧閘極電極 25‧‧‧閘極電極 25I‧‧‧閘極絕緣膜 26‧‧‧接觸電極 26D‧‧‧埋設部分 26U‧‧‧露出部分 32E‧‧‧源極、汲極區域 32F‧‧‧源極、汲極區域 33E‧‧‧源極、汲極區域 33F‧‧‧源極、汲極區域 34E‧‧‧源極、汲極區域 34F‧‧‧源極、汲極區域 35E‧‧‧源極、汲極區域 35F‧‧‧源極、汲極區域 100‧‧‧攝像元件 126A‧‧‧接觸電極 126B‧‧‧接觸電極 126C‧‧‧接觸電極 126D‧‧‧接觸電極 126W‧‧‧配線 201‧‧‧列掃描部 202‧‧‧系統控制部 203‧‧‧水平選擇部 204‧‧‧行掃描部 310‧‧‧光學系統/光學透鏡 311‧‧‧快門裝置 312‧‧‧信號處理部 313‧‧‧驅動部 10001‧‧‧體內資訊取得系統 10100‧‧‧膠囊型內視鏡 10101‧‧‧膠囊型殼體/殼體 10111‧‧‧光源部 10112‧‧‧攝像部 10113‧‧‧圖像處理部 10114‧‧‧無線通訊部 10114A‧‧‧天線 10115‧‧‧饋電部 10116‧‧‧電源部 10117‧‧‧控制部 10200‧‧‧外部控制裝置 10200A‧‧‧天線 11000‧‧‧內視鏡手術系統 11100‧‧‧內視鏡 11101‧‧‧鏡筒 11102‧‧‧照相機頭 11110‧‧‧手術器具 11111‧‧‧氣腹管 11112‧‧‧能量處置具 11120‧‧‧支持臂裝置 11200‧‧‧手推車 11201‧‧‧照相機控制單元/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 11131‧‧‧手術者/醫生 11132‧‧‧患者 11133‧‧‧病床 11400‧‧‧傳送纜線 11401‧‧‧透鏡單元 11402‧‧‧攝像部 11403‧‧‧驅動部 11404‧‧‧通訊部 11405‧‧‧照相機頭控制部 11411‧‧‧通訊部 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 12031‧‧‧攝像部 12040‧‧‧車內資訊檢測單元 12041‧‧‧駕駛者狀態檢測部 12050‧‧‧綜合控制單元 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‧‧‧儀錶板 12100‧‧‧車輛 12101‧‧‧攝像部 12102‧‧‧攝像部 12103‧‧‧攝像部 12104‧‧‧攝像部 12105‧‧‧攝像部 12111‧‧‧攝像範圍 12112‧‧‧攝像範圍 12113‧‧‧攝像範圍 12114‧‧‧攝像範圍 B-B’‧‧‧線 Dout‧‧‧影像信號 FD‧‧‧電荷蓄積部/n型雜質擴散區域 FDA‧‧‧雜質擴散區域 FDA1‧‧‧區域/第1雜質擴散區域 FDA2‧‧‧區域/第2雜質擴散區域 FDB‧‧‧雜質擴散區域 FDC‧‧‧雜質擴散區域 FDD‧‧‧雜質擴散區域 FDD1‧‧‧區域/第1雜質擴散區域 FDD2‧‧‧區域/第2雜質擴散區域 III-III’‧‧‧線 IV-IV’‧‧‧線 Lread‧‧‧像素驅動線 Lsig‧‧‧垂直信號線 P‧‧‧像素區域 S1‧‧‧第1面/表面 S2‧‧‧第2面/背面 Tr1A‧‧‧傳送電晶體 Tr1B‧‧‧傳送電晶體 Tr1C‧‧‧傳送電晶體 Tr1D‧‧‧傳送電晶體 Tr2‧‧‧重置電晶體 Tr3‧‧‧放大電晶體 Tr4‧‧‧選擇電晶體 Tr5‧‧‧虛設電晶體 VDD‧‧‧定電壓源 V-V’‧‧‧線 VI-VI’‧‧‧線 VII-VII’‧‧‧線 WD‧‧‧寬度 WU‧‧‧寬度 Z‧‧‧方向
圖1係顯示本發明之一實施形態之攝像元件之整體構成的平面示意圖。 圖2係顯示圖1所示之受光區域之主要部分之構成的平面示意圖。 圖3係顯示沿圖2所示之III-III’線之剖面構成之示意圖。 圖4係顯示沿圖2所示之IV-IV’線之剖面構成之示意圖。 圖5係顯示沿圖2所示之V-V’線之剖面構成之示意圖。 圖6係顯示沿圖2所示之VI-VI’線之剖面構成之示意圖。 圖7係顯示圖2所示之VII-VII’線之剖面構成之示意圖。 圖8係顯示圖2所示之像素區域之構成之一例的等效電路圖。 圖9係顯示圖4所示之接觸電極之構成之另一例(1)的剖面示意圖。 圖10A係顯示比較例之攝像元件之主要部分之構成的平面示意圖。 圖10B係顯示沿圖10A所示之B-B’線之剖面構成之示意圖。 圖11A係顯示變化例1之攝像元件之主要部分之構成的平面示意圖。 圖11B係顯示沿圖11A所示之B-B’線之剖面構成之示意圖。 圖12係顯示變化例2之攝像元件之主要部分之構成的剖面示意圖。 圖13A係顯示變化例3之攝像元件之主要部分之構成的平面示意圖。 圖13B係顯示沿圖13A所示之B-B’線之剖面構成之示意圖。 圖14係顯示圖13A所示之攝像元件之另一例之平面示意圖。 圖15係顯示包含圖1等所示之攝像元件之電子機器之一例的功能方塊圖。 圖16係顯示體內資訊取得系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖17係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖18係顯示照相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。 圖19係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖20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。 圖21係顯示圖4所示之接觸電極之構成之另一例(2)的剖面示意圖。
11‧‧‧半導體基板
11A‧‧‧像素分離槽
11y‧‧‧p型井區域
12‧‧‧PD
13‧‧‧絕緣膜
14‧‧‧彩色濾光器
15‧‧‧微透鏡
16‧‧‧元件分離膜
20‧‧‧多層配線層
20I‧‧‧層間絕緣膜
20W‧‧‧配線
26‧‧‧接觸電極
FDA‧‧‧雜質擴散區域
FDB‧‧‧雜質擴散區域
IV-IV’‧‧‧線
P‧‧‧像素區域
S1‧‧‧第1面/表面
S2‧‧‧第2面/背面
Z‧‧‧方向

Claims (14)

  1. 一種固體攝像元件，其具備：半導體基板，其具有對向之第1面及第2面，且具有就每一像素區域設置之光電轉換部；雜質擴散區域，其就每一前述像素區域設置於前述半導體基板之前述第1面附近；及接觸電極，其自前述第1面埋設於前述半導體基板，跨於設置於相鄰之前述像素區域各者設置之前述雜質擴散區域而相接；其中前述雜質擴散區域構成蓄積由前述光電轉換部產生之信號電荷之電荷蓄積部。
  2. 如請求項1之固體攝像元件，其更具有設置於相鄰之前述像素區域之間且自前述半導體基板之前述第1面貫通至前述第2面的像素分離槽。
  3. 如請求項2之固體攝像元件，其中在與前述像素分離槽重疊之位置配置有前述接觸電極。
  4. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述接觸電極之側面之至少一部分及底面與前述雜質擴散區域相接。
  5. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述接觸電極包含：埋設於前述半導體基板之埋設部分、及設置於前述半導體基板之外側之露出部分。
  6. 如請求項5之固體攝像元件，其中前述露出部分之寬度與前述埋設部分之寬度相同。
  7. 如請求項5之固體攝像元件，其中前述露出部分係較前述埋設部分擴寬地設置。
  8. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述接觸電極跨於設置於2個像素區域各者之前述雜質擴散區域而相接。
  9. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述接觸電極跨於設置於4個像素區域各者之前述雜質擴散區域而相接。
  10. 如請求項1之固體攝像元件，其更具有設置於相鄰之前述像素區域各者之電晶體；且前述雜質擴散區域構成前述電晶體之源極、汲極區域。
  11. 如請求項10之固體攝像元件，其中前述接觸電極連接於VDD電位。
  12. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述雜質擴散區域包含：第1雜質擴散區域，其供前述接觸電極相接；及第2雜質擴散區域，其配置於較前述第1雜質擴散區域更遠離前述接觸電極之位置，且具有較前述第1雜質擴散區域之雜質濃度更低之雜質濃度。
  13. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述雜質擴散區域係n型雜質擴散區域。
  14. 一種固體攝像裝置，其具備固體攝像元件，該固體攝像元件包含：半導體基板，其具有對向之第1面及第2面，且具有就每一像素區域設置之光電轉換部；雜質擴散區域，其就每一前述像素區域設置於前述半導體基板之前述第1面附近；及接觸電極，其自前述第1面埋設於前述半導體基板，跨於設置於相鄰之前述像素區域各者之前述雜質擴散區域而相接；其中前述雜質擴散區域構成蓄積由前述光電轉換部產生之信號電荷之電荷蓄積部。
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