WO2021015011A1 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021015011A1
WO2021015011A1 PCT/JP2020/027066 JP2020027066W WO2021015011A1 WO 2021015011 A1 WO2021015011 A1 WO 2021015011A1 JP 2020027066 W JP2020027066 W JP 2020027066W WO 2021015011 A1 WO2021015011 A1 WO 2021015011A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode portion
semiconductor substrate
region
conductive type
transfer gate
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/027066
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高橋　洋
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 filed Critical ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority to CN202080041434.XA priority Critical patent/CN113924650A/zh
Priority to JP2021533946A priority patent/JPWO2021015011A1/ja
Priority to US17/597,532 priority patent/US20220254823A1/en
Publication of WO2021015011A1 publication Critical patent/WO2021015011A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H01L27/14614—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor having a special gate structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith

Definitions

  • This disclosure relates to an imaging device.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
  • CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
  • the structure of such a transfer transistor is also referred to as a vertical gate structure.
  • the electric charge can be read out from the photoelectric conversion unit provided inside the semiconductor substrate by the gate electrode extending from one main surface of the semiconductor substrate in the depth direction.
  • the image pickup apparatus includes a photoelectric conversion unit provided inside one main surface of the semiconductor substrate, and a first electrode extending in a columnar shape in the depth direction from the one main surface of the semiconductor substrate.
  • a transfer gate electrode including a portion and a second electrode portion extending from the first electrode portion in a columnar shape in the depth direction to form a transfer path for reading out the photoelectrically converted charge in the photoelectric conversion portion, and a first electrode.
  • the width of the second electrode portion in at least one direction in the plane of the one main surface is the same as that of the first conductive type region containing one conductive type impurity and provided on the side of the transfer gate electrode. Smaller than the width of the first electrode portion in the direction, the first conductive type region is provided at least in the region below the first electrode portion and lateral to the second electrode portion in the one direction. Is.
  • the transfer gate electrode is divided into a first electrode portion and a second electrode portion.
  • the shape of the transfer gate electrode can be made more complicated, so that a first conductive type region serving as a charge transfer path can be formed in a more complicated region.
  • FIG. 43 It is a block diagram which shows an example of the schematic structure of a vehicle control system. It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of the vehicle exterior information detection unit and the imaging unit. It is a figure which shows an example of the schematic structure of the endoscopic surgery system. It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the camera head and CCU shown in FIG. 43.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the entire image pickup apparatus according to the present embodiment.
  • the image pickup apparatus 1 includes, for example, a pixel region 3 including a plurality of sensor pixels 2 arranged on a semiconductor substrate 11 such as a silicon substrate, a vertical drive circuit 4, and a column signal processing circuit 5.
  • a horizontal drive circuit 6, an output circuit 7, and a control circuit 8 are provided.
  • the image pickup device 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconducor) type image pickup device.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconducor
  • the sensor pixel 2 includes a photoelectric conversion unit including a photodiode and the like, and a pixel circuit that converts the charge read from the photoelectric conversion unit into a pixel signal.
  • the photoelectric conversion unit is provided on the semiconductor substrate 11 in a matrix-like (also referred to as a matrix-like) two-dimensional arrangement, and converts the incident light into electric charges.
  • the pixel circuit includes, for example, a transfer transistor, a floating diffusion, an amplification transistor, and a reset transistor, and converts the charge read from the photoelectric conversion unit into a pixel signal.
  • the pixel circuit may be configured to further include a selection transistor.
  • the photoelectric conversion unit and the pixel circuit constituting the sensor pixel 2 may be provided on one semiconductor substrate, or may be separately provided on the two semiconductor substrates.
  • the photoelectric conversion unit, the transfer transistor, and the floating diffusion are provided on the first semiconductor substrate, and the amplification transistor, the reset transistor, and the selection transistor are provided. May be provided on the second semiconductor substrate.
  • the control circuit 8 generates a clock signal as a reference for operation of the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, and the like, a control signal, and the like based on the master clock.
  • the control circuit 8 supplies the generated clock signal and control signal to the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, and the horizontal drive circuit 6, respectively.
  • the vertical drive circuit 4 is configured to include, for example, a shift register, and selects each of the sensor pixels 2 provided in the pixel area 3 while sequentially scanning each row. After that, the vertical drive circuit 4 supplies the pixel signals generated by each of the sensor pixels 2 to the column signal processing circuit 5 via the vertical signal line.
  • the column signal processing circuit 5 is arranged, for example, for each row of sensor pixels 2 (that is, for each vertical signal line), and the pixel signals output for each row from each of the sensor pixels 2 are converted from analog signals to digital signals. Convert. At this time, the column signal processing circuit 5 may further perform signal processing such as noise removal or signal amplification on the pixel signal output from the sensor pixel 2.
  • the horizontal drive circuit 6 is configured to include, for example, a shift register, sequentially outputs horizontal scanning pulses, and sequentially selects each of the column signal processing circuits 5, so that the horizontal signal lines 10 are sequentially output from each of the column signal processing circuits 5. To output a pixel signal.
  • a horizontal selection switch (not shown) may be provided between the column signal processing circuit 5 and the horizontal signal line 10.
  • the output circuit 7 processes the pixel signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 5 through the horizontal signal line 10. After that, the output circuit 7 outputs the signal-processed pixel signal as imaging data.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing the electrical connection of each configuration of the sensor pixel 2
  • FIG. 3 shows a planar arrangement of each configuration when the sensor pixel 2 is viewed from one main surface of the semiconductor substrate 11. It is a schematic diagram which shows.
  • the sensor pixel 2 is composed of a photoelectric conversion unit PD and a pixel circuit including a transfer transistor TR, a floating diffusion FD, an amplification transistor AMP, and a reset transistor RST.
  • the photoelectric conversion unit PD composed of a photodiode or the like generates an electric charge according to the amount of received light by photoelectrically converting the incident light.
  • the photoelectric conversion unit PD is electrically connected to the source of the transfer transistor TR, and the charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit PD is transferred to the floating diffusion FD when the transfer transistor TR is turned on. To.
  • the floating diffusion FD accumulates the electric charge converted by photoelectric conversion unit PD. Further, the potential of the floating diffusion FD fluctuates depending on the accumulated charge. As a result, the amplification transistor AMP whose gate is electrically connected to the floating diffusion FD can output a signal corresponding to the potential of the floating diffusion FD to the signal line Sigma.
  • the reset transistor RST electrically connects the floating diffusion FD and the power supply line VDD. When the reset transistor RST is turned on, the electric charge accumulated in the floating diffusion FD is discharged to the power supply line VDD.
  • the photoelectric conversion unit PD and the floating diffusion FD, and the gate electrodes of the transfer transistor TR, the amplification transistor AMP, and the reset transistor RST can be arranged as shown in FIG. 3, for example.
  • the photoelectric conversion unit PD is provided so as to be embedded inside the semiconductor substrate 11 in a substantially central portion of the sensor pixel 2.
  • the transfer gate electrode TG of the transfer transistor TR is provided via a gate insulating film on the semiconductor substrate 11 at the edge of the region where the photoelectric conversion unit PD is provided.
  • the floating diffusion FD is provided on the semiconductor substrate 11 in a region adjacent to the transfer gate electrode TG of the transfer transistor TR, for example, as an n + type impurity region.
  • the gate electrode AG of the amplification transistor AMP and the gate electrode RG of the reset transistor RST are each provided on the semiconductor substrate 11 at the edge of the sensor pixel 2 via a gate insulating film. A part of the gate electrode AG of the amplification transistor AMP and the gate electrode RG of the reset transistor RST may be provided on the semiconductor substrate 11 in the region where the photoelectric conversion unit PD is provided.
  • the photoelectric conversion unit PD is provided inside the semiconductor substrate 11, pixel circuits such as an amplification transistor AMP and a reset transistor RST are provided on one main surface of the semiconductor substrate 11 in the region where the photoelectric conversion unit PD is provided. Can be formed. Further, in the image pickup apparatus 1, the transfer gate electrode TG of the transfer transistor TR is formed by digging in the depth direction of the semiconductor substrate 11. According to this, the transfer transistor TR can transfer the electric charge from the photoelectric conversion unit PD inside the semiconductor substrate 11 to the floating diffusion FD provided on one main surface of the semiconductor substrate 11.
  • the structure of such a field effect transistor is also referred to as a vertical gate structure.
  • the technique according to this embodiment relates to a transfer transistor TR having a vertical gate structure.
  • the transfer gate electrode TG of the transfer transistor TR is provided so that the size gradually decreases in the depth direction of the semiconductor substrate 11, so that the charge transfer path is formed in a more appropriate region. It makes it possible to do so. Further, according to the technique according to the present embodiment, it is possible to more easily form the transfer gate electrode TG of the transfer transistor TR.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view schematically showing a vertical gate structure of the transfer transistor TR according to the present embodiment.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 4 is, for example, a cross-sectional view of the sensor pixel 2 shown in FIG. 3 cut along the line AA.
  • a photoelectric conversion unit PD is provided inside the semiconductor substrate 11, and a floating diffusion FD is provided on one main surface side of the semiconductor substrate 11.
  • the semiconductor substrate 11 is, for example, a substrate made of a semiconductor such as silicon.
  • the semiconductor substrate 11 may be a silicon substrate into which a second conductive type impurity (for example, a p-type impurity such as boron (B) or aluminum (Al)) has been introduced.
  • a second conductive type impurity for example, a p-type impurity such as boron (B) or aluminum (Al)
  • the photoelectric conversion unit PD is a photodiode that has a pn junction and converts incident light into electric charges.
  • the photoelectric conversion unit PD forms, for example, a region in which the first conductive type impurity is introduced and a region in which the second conductive type impurity is introduced inside the second conductive type semiconductor substrate 11, respectively, to form a pn junction. It can be configured by.
  • the floating diffusion FD is an area for accumulating the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit PD.
  • the floating diffusion FD can be formed, for example, by introducing a first conductive type impurity (for example, an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As)) into the semiconductor substrate 11 at a high concentration.
  • a first conductive type impurity for example, an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As)
  • the "high concentration" in the above means that the concentration of the first conductive type impurity is higher than that in the region where the first conductive type impurity other than the floating diffusion FD is introduced.
  • the transfer gate electrode TG is provided so as to extend in the depth direction of the semiconductor substrate 11 so as to reach the photoelectric conversion unit PD from one main surface of the semiconductor substrate 11.
  • the transfer gate electrode TG has a first electrode portion 111 extending in a columnar direction from one main surface side of the semiconductor substrate 11 in the depth direction, and further columnar in the depth direction of the semiconductor substrate 11 from the first electrode portion. It is configured to include a second electrode portion 112 extending to.
  • the second electrode portion 112 is provided so that the width in at least one direction in the plane of one main surface of the semiconductor substrate 11 is smaller than the width of the first electrode portion 111 in the same direction.
  • the transfer gate electrode TG is provided so that the size of the transfer gate electrode TG gradually decreases in the depth direction of the semiconductor substrate 11.
  • the width of the second electrode portion 112 may be the same as the width of the first electrode portion 111 in other directions except for one direction in the plane of one main surface of the semiconductor substrate 11.
  • the second electrode portion 112 may be provided in a region included in the formation region of the first electrode portion 111 when one main surface of the semiconductor substrate 11 is viewed in a plan view. Specifically, the second electrode portion 112 is smaller than the formation region of the first electrode portion 111 and inside the formation region of the first electrode portion 111 when one main surface of the semiconductor substrate 11 is viewed in a plan view. It may be provided in the area. According to this, the transfer gate electrode TG is provided so that the size of the transfer gate electrode TG gradually decreases in the depth direction of the semiconductor substrate 11.
  • the transfer gate electrode TG is in contact with the semiconductor substrate 11 via the gate insulating film 120, and the semiconductor substrate 11 on the side of the transfer gate electrode TG has a first conductive type region in which the first conductive type impurity is introduced. 130 is provided.
  • the transfer gate electrode TG when a predetermined potential is applied to the transfer gate electrode TG, the potential of the first conductive type region 130 becomes deeper, so that the electric charge accumulated in the photoelectric conversion unit PD can be applied to the first conductive type region 130. It is transferred from the photoelectric conversion unit PD to the floating diffusion FD via. That is, the first conductive region 130 functions as a charge transfer path from the photoelectric conversion unit PD to the floating diffusion FD.
  • the transfer gate electrode TG can be formed of, for example, a conductive material made of polysilicon. Further, the gate insulating film 120 can be formed of a polysilicon oxide film provided by oxidizing the surface of polysilicon constituting the transfer gate electrode TG or silicon constituting the semiconductor substrate 11.
  • the first conductive type region 130 is formed on the semiconductor substrate 11 below the first electrode portion 111 and on the side of the second electrode portion 112 in at least one direction in the plane of one main surface of the semiconductor substrate 11. It is provided by introducing an impurity (for example, an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As)).
  • an impurity for example, an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As)
  • the first conductive type region 130 is a transfer gate from the side of the second electrode portion 112 to the side of the first electrode portion 111 in at least one direction in the plane of one main surface of the semiconductor substrate 11. It may be continuously provided along the outer shape of the electrode TG.
  • the first conductive region 130 extends from the side of the second electrode portion 112, below the first electrode portion 111 protruding from the second electrode portion 112, and to the side of the first electrode portion 111. It is provided by being bent in the depth direction of the substrate 11. Since the first conductive type region 130 is provided along the outer shape of the transfer gate electrode TG, the region where the first conductive type region 130 is provided can be controlled by controlling the shape of the transfer gate electrode TG.
  • the semiconductor substrate 11 between the transfer gate electrode TG and the first conductive type region 130 can be provided with the second conductive type region 140 into which the second conductive type impurities are introduced.
  • a second conductive impurity for example, a p-type impurity such as boron (B) or aluminum (Al)
  • the second conductive type region 140 can be formed.
  • the second conductive region 140 is below the second electrode portion 112, on the side of the second electrode portion 112, below the first electrode portion 111 protruding from the second electrode portion 112, and on the first electrode portion 111. It may be continuously provided on the side semiconductor substrate 11.
  • the second conductive type region 140 suppresses the generation of dark current caused by defects existing on the side surface and the bottom surface of the transfer gate electrode TG, so that defects such as white scratches occur in the sensor pixel 2. Can be suppressed. Therefore, the second conductive region 140 covers the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112, and the side surface of the transfer gate electrode TG in any direction in the plane of one main surface of the semiconductor substrate 11. It is preferable that it is provided in.
  • the transfer gate electrode TG is configured to include the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112, so that the shape of the semiconductor substrate 11 in the depth direction can be flexibly changed. be able to. Therefore, the transfer gate electrode TG can more flexibly form the path of the transfer path from the photoelectric conversion unit PD to the floating diffusion FD.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing a vertical gate structure of a transfer transistor according to a comparative example.
  • 6 and 7 are vertical cross-sectional views showing a part of a method of forming a vertical gate structure of a transfer transistor according to a comparative example.
  • the transfer gate electrode TGA according to the comparative example is provided so as to extend from one main surface side of the semiconductor substrate 11 in the depth direction.
  • the transfer gate electrode TGA according to the comparative example is different from the transfer gate electrode TG according to the present embodiment in that the width is constant in the depth direction of the semiconductor substrate 11. Therefore, in the comparative example, the first conductive type region 130 is provided without being bent in the depth direction of the semiconductor substrate 11.
  • the transfer transistor according to the comparative example has, for example, as shown in FIG. 6, an opening in which a transfer gate electrode TGA is provided inside after the first conductive type region 130 and the second conductive type region 140 are formed on the semiconductor substrate 11. It can be formed by forming 113 on the semiconductor substrate 11.
  • the first conductive type region 130 is formed by introducing the first conductive type impurity into the semiconductor substrate 11 on which the hard mask 151 is laminated.
  • the second conductive type region 140 is formed by further introducing the second conductive type impurity into the semiconductor substrate 11 by using the patterning resist 152.
  • an opening 113 in which the transfer gate electrode TGA is provided can be formed in the semiconductor substrate 11.
  • the matching of the patterning position of the resist used when introducing the second conductive type impurity and the patterning position of the resist used at the time of etching do not completely match. It is possible.
  • the opening 113 may not be formed in a desired region with respect to the first conductive type region 130 or the second conductive type region 140. For example, when the center of the first conductive type region 130 or the second conductive type region 140 and the center of the opening 113 do not match, the distribution of the first conductive type region 130 and the second conductive type region 140 is the opening 113. It becomes imbalanced on both sides.
  • the first conductive type region 130 and the second conductive type region 140 are formed. It becomes difficult to form a desired distribution on the side of the transfer gate electrode TGA.
  • the first conductive type region 130 and the second conductive type region 130 and the second conductive type region 130 are provided in the semiconductor substrate 11 after the opening 113 in which the transfer gate electrode TGA is provided is provided in the semiconductor substrate 11. It can be formed by forming the conductive region 140.
  • an opening 113 in which the transfer gate electrode TGA is provided is formed in the semiconductor substrate 11.
  • the first conductive type region 130 and the second conductive type are formed on the side surface and the bottom surface inside the opening 113.
  • Region 140 can be formed.
  • the first conductive type on the deep side of the transfer gate electrode TGA It becomes difficult to control the concentration of the conductive type impurities in the region 130 and the second conductive type region 140.
  • the transfer transistor TR according to the present embodiment is formed by dividing the portion of the transfer gate electrode TG extending in the depth direction of the semiconductor substrate 11 into the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112. Therefore, in the transfer transistor TR according to the present embodiment, the first conductive type region 130 corresponds to the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 on the side of the first electrode portion 111 and the second electrode portion. It can be formed separately on the side of 112. According to this, in the transfer transistor TR according to the present embodiment, the first conductive type region 130 can be easily formed in a desired region.
  • FIG. 8 is a vertical cross-sectional view illustrating a specific cross-sectional shape of the transfer gate electrode TG.
  • 9A to 9C are a plan view and a cross-sectional view showing the correspondence between the variation of the plan shape of the transfer gate electrode TG and the cross-sectional shape.
  • the cross-sectional view of the lower figure shows the cross section cut along the line B-BB of the upper figure.
  • the dimensions of the cross-sectional shape of the transfer gate electrode TG in a predetermined direction in the plane of one main surface of the semiconductor substrate 11 are defined as follows. Specifically, the length (formation depth) of the first electrode portion 111 of the semiconductor substrate 11 in the depth direction is b, and the length (formation depth) of the second electrode portion 112 of the semiconductor substrate 11 in the depth direction. C, the width of the first electrode portion 111 on one main surface of the semiconductor substrate 11 in a predetermined direction is d, and the width of the second electrode portion 112 of the semiconductor substrate 11 on one main surface in a predetermined direction is e. And.
  • the transfer gate electrode TG is preferably formed in a cross-sectional shape such that b + c ⁇ 6d and d> e (however, 0 ⁇ b ⁇ 3.5d, 0 ⁇ c ⁇ 3.5d).
  • the transfer gate electrode TG is formed with an aspect ratio in the above range, the aspect ratio of the opening is etched and the conductive type is formed when the first electrode portion 111, the second electrode portion 112, and the first conductive type region 130 are formed.
  • the value can be set to an appropriate value for introducing impurities. Therefore, it becomes easier to form the transfer gate electrode TG and the first conductive type region 130 in a desired region.
  • the transfer gate electrode TG is formed in a cross-sectional shape such that b + c ⁇ 2d and d> e (however, 0 ⁇ b, 0 ⁇ c).
  • the transfer gate electrode TG is formed with an aspect ratio in the above range, the aspect ratio of the opening is etched and the conductive type is formed when the first electrode portion 111, the second electrode portion 112, and the first conductive type region 130 are formed.
  • the value can be set to a more appropriate value for the introduction of impurities. Therefore, it becomes easier to form the transfer gate electrode TG and the first conductive type region 130 in a desired region.
  • the planar shape of the transfer gate electrode TG of the transfer transistor TR may be any shape. Further, the transfer gate electrode TG may have a cross-sectional shape shown in FIG. 4 at any one or more cutting lines passing through the planar shape of the transfer gate electrode TG.
  • the planar shape of the transfer gate electrode TG may be a rectangular shape.
  • the cross-sectional shape of the transfer gate electrode TG shown in FIG. 4 may be a cross-sectional shape obtained by cutting a rectangular shape along a cutting line parallel to the short side.
  • the planar shape of the transfer gate electrode TG may be a bent hook shape (so-called L-shape).
  • the cross-sectional shape of the transfer gate electrode TG shown in FIG. 4 may be a cross-sectional shape obtained by cutting the hook shape along a cutting line parallel to the shortest side.
  • the planar shape of the transfer gate electrode TG may be a shape in which a smaller rectangular shape protrudes from the long side of the rectangular shape.
  • the cross-sectional shape of the transfer gate electrode TG shown in FIG. 4 may be a cross-sectional shape obtained by cutting a protruding rectangular shape along a cutting line orthogonal to the protruding direction.
  • the planar shape of the transfer gate electrode TG may be a shape including a curved line in the outer shape.
  • the planar shape of the transfer gate electrode TG may be a circular shape, an elliptical shape, or a shape in which the apex of the polygon is replaced with an arc.
  • the cross-sectional shape of the transfer gate electrode TG shown in FIG. 4 may be a cross-sectional shape obtained by cutting the planar shape of the transfer gate electrode TG with an arbitrary straight line passing through the planar shape of the transfer gate electrode TG. ..
  • FIGS. 10 to 17 are vertical cross-sectional views for sequentially explaining each step of forming the transfer transistor TR according to the present embodiment.
  • a hard mask 151 is laminated on the semiconductor substrate 11, and then an opening 113 having a size corresponding to the first electrode portion 111 is formed on the semiconductor substrate 11 by etching.
  • the first conductive type region 131 is formed on the side surface and the bottom surface of the inside of the opening 113.
  • the second conductive type region 141 is formed on the side surface and the bottom surface inside the opening 113.
  • the aspect ratio of the opening 113 is such that, for example, when the first conductive type impurity and the second conductive type impurity are ion-implanted from an oblique direction, the reflection component on the inner side surface of the opening 113 is negligible.
  • An aspect ratio capable of forming a first conductive region 131 and a second conductive region 141 having a sufficient concentration on the inner side surface of the opening 113 is selected.
  • the first conductive type region 132 is formed below the opening 113 by vertically ion-implanting the first conductive type impurity into the bottom surface inside the opening 113.
  • the opening width of the opening 113 is reduced by forming the side wall spacer 151S inside the opening 113.
  • the width of the first conductive type region 130 provided on the side of the second electrode portion 112 can be controlled.
  • the second conductive type impurity is implanted below the opening 113.
  • a conductive region 142 is formed.
  • the opening 113 is stretched in the depth direction of the semiconductor substrate 11 by etching the bottom surface inside the opening 113 using the hard mask 151 and the side wall spacer 151S as masks.
  • An opening corresponding to the electrode portion 112 is formed. Since the side wall spacer 151S causes a difference between the region where the first conductive type impurity is introduced and the region where the second conductive type impurity is introduced, the side of the second electrode portion 112 is sided by the etching shown in FIG.
  • the first conductive type region 130 and the second conductive type region 142 can be formed on the side, respectively.
  • the second conductive type region 143 is formed below the opening 113 by vertically ion-implanting the second conductive type impurity into the bottom surface inside the opening 113.
  • the hard mask 151 and the side wall spacer 151S are removed to expose the semiconductor substrate 11 inside the opening 113.
  • the gate insulating film 120 and the transfer gate electrode TG are sequentially formed on the semiconductor substrate 11 inside the opening 113.
  • the transfer gate electrode TG having the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 can be formed on the semiconductor substrate 11.
  • the first conductive type region 130 can be more easily formed in a desired region on the side of the transfer gate electrode TG.
  • the transfer gate electrode TG is configured to include the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112, so that the first conductive type region 130 is formed. Can be controlled with higher accuracy. Further, since the transfer transistor TR forms the first conductive type region 130 by introducing the first conductive type impurities into the semiconductor substrate 11 a plurality of times, the concentration distribution of the conductive type impurities in the first conductive type region 130 can be changed. It can be controlled with higher accuracy. According to this, the transfer transistor TR according to the present embodiment can transfer the electric charge from the photoelectric conversion unit PD to the floating diffusion FD more efficiently and stably.
  • the transfer gate electrode TG according to the present embodiment can self-consistently control the positional relationship between the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 by using the side wall spacer 151S, so that the shape accuracy Can be further enhanced.
  • the center (or center of gravity) of the first electrode portion 111 and the center (or center of gravity) of the second electrode portion 112 substantially coincide with each other, and the first electrode portion
  • the planar shape of 111 and the planar shape of the second electrode portion 112 are similar to each other.
  • FIGS. 18 to 22 are vertical cross-sectional views for sequentially explaining each step of forming the transfer transistor according to the first modification.
  • the transfer transistor according to the first modification is a semiconductor substrate 11 by limiting the region where the first conductive region 130 is formed to the side of the second electrode portion 112 and below the first electrode portion 111.
  • the concentration gradient of the first conductive type impurity in the depth direction is made larger.
  • an opening 113 having a size corresponding to the first electrode portion 111 is formed on the semiconductor substrate 11 by etching.
  • the first conductive type region 132 is formed only below the opening 113 by vertically ion-implanting the first conductive type impurity into the bottom surface inside the opening 113.
  • the second conductive type region 141 is formed on the side surface and the bottom surface inside the opening 113.
  • the side wall spacer 151S is formed inside the opening 113, the opening width of the opening 113 is reduced, and then the second conductive type impurity is vertically ion-implanted into the bottom surface inside the opening 113. To do. As a result, the second conductive type region 142 is formed below the opening 113.
  • the side wall spacer 151S is used as a mask to etch the inner bottom surface of the opening 113 to extend the opening 113 in the depth direction of the semiconductor substrate 11 and correspond to the second electrode portion 112. To form an opening. At this time, the etching depth from the opening 113 is controlled so that the second conductive type region 142 remains on the semiconductor substrate 11 below the opening 113.
  • the semiconductor substrate 11 inside the opening 113 is exposed by removing the hard mask 151 and the side wall spacer 151S.
  • the gate insulating film 120 and the transfer gate electrode TG are sequentially formed on the semiconductor substrate 11 inside the opening 113.
  • the transfer transistor according to the first modification can be formed.
  • the first conductive region 132 is formed only on the side of the second electrode portion 112 and below the first electrode portion 111, the depth direction of the semiconductor substrate 11 The concentration gradient of the first conductive type impurity in the above can be made larger.
  • FIGS. 23 to 27 are vertical cross-sectional views for sequentially explaining each step of forming the transfer transistor according to the second modification.
  • the transfer transistor according to the second modification has a region in which the first conductive region 130 is formed on the side of the second electrode portion 112 and the first electrode portion. By limiting it to the lower part of 111, the concentration gradient of the first conductive type impurity in the depth direction of the semiconductor substrate 11 is further increased. Further, the transfer transistor according to the second modification is formed by solid-phase diffusion or plasma doping of the second conductive region 140.
  • an opening 113 having a size corresponding to the first electrode portion 111 is formed on the semiconductor substrate 11 by etching.
  • the first conductive type region 132 is formed only below the opening 113 by vertically ion-implanting the first conductive type impurity into the bottom surface inside the opening 113.
  • the side wall spacer 151S is formed inside the opening 113, the opening width of the opening 113 is reduced, and then the bottom surface inside the opening 113 is etched using the side wall spacer 151S as a mask.
  • the opening 113 is extended in the depth direction of the semiconductor substrate 11 to form an opening corresponding to the second electrode portion 112.
  • the opening 113 is stretched by etching to a depth that divides the first conductive type region 132 provided below the opening 113 in the previous stage.
  • the semiconductor substrate 11 inside the opening 113 is exposed by removing the side wall spacer 151S.
  • the second conductive type region 140 is uniformly formed on the surface of the semiconductor substrate 11 exposed by the opening 113 by using solid phase diffusion or plasma doping.
  • solid phase diffusion for example, a layer containing a second conductive impurity is laminated on the surface of the semiconductor substrate 11 exposed by the opening 113, and then RTA (Rapid Thermal Annealing) is performed to perform RTA (Rapid Thermal Annealing) on the surface of the semiconductor substrate 11.
  • RTA Rapid Thermal Annealing
  • the second conductive type region 140 can be formed in.
  • plasma doping for example, by generating plasma using a gas containing a second conductive type impurity and then applying a bias voltage to the semiconductor substrate 11, the second conductive type is applied to the surface of the semiconductor substrate 11. Region 140 can be formed.
  • the gate insulating film 120 and the transfer gate electrode TG are sequentially formed on the semiconductor substrate 11 inside the opening 113.
  • the transfer transistor according to the second modification can be formed.
  • the transfer transistor according to the second modification since the first conductive region 132 is formed only on the side of the second electrode portion 112 and below the first electrode portion 111, the depth direction of the semiconductor substrate 11 The concentration gradient of the first conductive type impurity in the above can be made larger. Further, the transfer transistor according to the second modification can form the second conductive region 140 in the same manner even when a method other than ion implantation is used.
  • FIGS. 28 to 32 are vertical cross-sectional views for sequentially explaining each step of forming the transfer transistor according to the third modification.
  • the transfer transistor according to the third modification is formed by solid-phase diffusion or plasma doping of both the first conductive type region 130 and the second conductive type region 140.
  • an opening 113 having a size corresponding to the first electrode portion 111 is formed on the semiconductor substrate 11 by etching. To do.
  • the first conductive region 130 is uniformly formed on the surface of the semiconductor substrate 11 exposed by the opening 113.
  • solid-state diffusion for example, by laminating a layer containing the first conductive type impurities on the surface of the semiconductor substrate 11 exposed by the opening 113 and then performing RTA, the first surface of the semiconductor substrate 11 is subjected to RTA.
  • the conductive region 130 can be formed.
  • plasma doping for example, by generating plasma using a gas containing the first conductive type impurity and then applying a bias voltage to the semiconductor substrate 11, the first conductive type is applied to the surface of the semiconductor substrate 11. Region 130 can be formed.
  • the side wall spacer 151S is formed inside the opening 113, the opening width of the opening 113 is reduced, and then the bottom surface inside the opening 113 is etched using the side wall spacer 151S as a mask.
  • the opening 113 is extended in the depth direction of the semiconductor substrate 11 to form an opening corresponding to the second electrode portion 112.
  • the opening 113 is stretched by etching to a depth that divides the first conductive type region 132 provided below the opening 113 in the previous stage.
  • the semiconductor substrate 11 inside the opening 113 is exposed by removing the side wall spacer 151S.
  • the second conductive region 140 is uniformly formed on the surface of the semiconductor substrate 11 exposed by the opening 113.
  • solid-phase diffusion for example, after laminating a layer containing a second conductive impurity on the surface of the semiconductor substrate 11 exposed by the opening 113, RTA (by performing RTA) is performed on the surface of the semiconductor substrate 11 to conduct the second conductivity.
  • the mold region 140 can be formed.
  • plasma doping for example, plasma is generated using a gas containing a second conductive type impurity, and then a bias voltage is applied to the semiconductor substrate 11.
  • the second conductive type region 140 can be formed on the surface of the semiconductor substrate 11.
  • the transfer transistor according to the third modification can be formed.
  • the first conductive type region 130 and the second conductive type region 140 can be similarly formed even when a method other than ion implantation is used.
  • the imaging apparatus according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 33 to 38.
  • the image pickup apparatus according to the second embodiment of the present disclosure is different from the image pickup apparatus according to the first embodiment in the structure of the transfer gate electrode of the transfer transistor. Therefore, the description of the overall configuration of the image pickup apparatus will be omitted here.
  • FIG. 33 is a plan view and a vertical cross-sectional view schematically showing a vertical gate structure of the transfer transistor tr according to the present embodiment.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 33 is, for example, a cross-sectional view cut along the CC line in the plan view of FIG. 33.
  • the transfer gate electrode tg according to the present embodiment includes the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 as in the first embodiment.
  • the center of the first electrode portion 111 and the center of the second electrode portion 112 do not coincide with each other and are displaced in one direction in the plane of one main surface of the semiconductor substrate 11. The point is different from the transfer gate electrode TG according to the first embodiment.
  • the positional relationship between the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 is controlled in a self-aligned manner by using the side wall spacer 151S. Therefore, in the transfer gate electrode TG according to the first embodiment, the center (or the center of gravity) of the first electrode portion 111 and the center (or the center of gravity) of the second electrode portion 112 are substantially the same. More specifically, in the transfer gate electrode TG according to the first embodiment, the planar shape of the second electrode portion 112 has a similar shape obtained by reducing the planar shape of the first electrode portion 111 while fixing the center of gravity.
  • the transfer gate electrode tg according to the second embodiment has a planar shape and a positional relationship between the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 by using lithography and etching using separate masks. Is arbitrarily controlled. According to this, in the transfer gate electrode tg according to the second embodiment, the first conductive type region 130 below the first electrode portion 111 can be extended to an arbitrary plane region.
  • the photoelectric conversion unit PD and the floating diffusion FD may be arranged not only in the depth direction of the semiconductor substrate 11 but also in the in-plane direction of one main surface of the semiconductor substrate 11. There can be. In such a case, there is a request to extend the first conductive type region 130 not only in the depth direction of the semiconductor substrate 11 but also in the in-plane direction of one main surface of the semiconductor substrate 11.
  • the transfer gate electrode tg since the planar shape and the positional relationship of the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 can be arbitrarily controlled, they are formed below the first electrode portion 111.
  • the first conductive type region 130 can be arranged in an arbitrary plane region.
  • the transfer gate electrode tg can be provided in a three-dimensional shape having a different aspect ratio for each in-plane direction of one main surface of the semiconductor substrate 11.
  • the planar shape of the first electrode portion 111 and the planar shape of the second electrode portion 112 are made dissimilar to each other so that one main surface of the semiconductor substrate 11 can be formed.
  • the aspect ratio of the transfer gate electrode tg in one direction in the plane can be reduced. According to this, the transfer transistor according to the present embodiment can reduce the difficulty of the manufacturing process.
  • 34A to 34C are schematic plan views showing variations in the planar shapes and positional relationships of the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112.
  • the planar shape of the first electrode portion 111 and the planar shape of the second electrode portion 112 may be rectangular shapes that are dissimilar to each other.
  • the planar shape of the second electrode portion 112 is approximately half the planar shape of the first electrode portion 111, and may be biased to one side in the longitudinal direction of the first electrode portion 111.
  • the planar shape of the first electrode portion 111 may be a square shape, and the planar shape of the second electrode portion 112 may be a rectangular shape.
  • the planar shape of the second electrode portion 112 is approximately one-third of the planar shape of the first electrode portion 111, and the second electrode portion 112 is provided near the side of the first electrode portion 111 in a predetermined direction. May be done.
  • the planar shape of the first electrode portion 111 may be a square shape
  • the planar shape of the second electrode portion 112 may be a right triangle shape.
  • the second electrode portion 112 may be arranged so as to share the planar shape of the first electrode portion 111, one apex, and two sides.
  • planar shapes of the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 may be any combination of a circular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape of a pentagon or more.
  • planar shape of the second electrode portion 112 may be arranged so as to be included inside the planar shape of the first electrode portion 111.
  • the first conductive type region 130 can be provided below the first electrode portion 111 protruding from the planar shape on which the second electrode portion 112 is formed.
  • the first electrode portion 111 overlaps with the second electrode portion 112. It is preferable that the plane area is provided so as to be larger. Specifically, when one main surface of the semiconductor substrate 11 is viewed in a plan view, the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 are larger than the plane area where the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 overlap. It is preferable that the plane shape and arrangement are controlled so that the plane area where the first electrode portion 111 and the second electrode portion 112 do not overlap is larger.
  • FIGS. 35 to 38 are vertical cross-sectional views for sequentially explaining each step of forming the transfer transistor tr according to the present embodiment.
  • a hard mask 151 is laminated on the semiconductor substrate 11, and then an opening 113 having a size corresponding to the first electrode portion 111 is formed on the semiconductor substrate 11 by etching.
  • the second conductive type region 141 is formed on the side surface and the bottom surface inside the opening 113.
  • the patterning resist 152 in which the region where the second electrode portion 112 is formed is opened is deposited on the semiconductor substrate 11. Then, using the patterning resist 152 as a mask, the second conductive type impurity is vertically ion-implanted into the bottom surface inside the opening 113 to form the second conductive type region 142 below the opening 113.
  • the opening 113 is stretched in the depth direction of the semiconductor substrate 11 by etching the inner bottom surface of the opening 113 using the patterning resist 152 as a mask, and corresponds to the second electrode portion 112. To form an opening.
  • the semiconductor substrate 11 inside the opening 113 is exposed by removing the patterning resist 152.
  • the first conductive type impurity is ion-implanted into the inside of the opening 113 from an oblique angle to form the first conductive type region 132 on the deep side surface and the bottom surface inside the opening 113.
  • the transfer transistor tr according to the present embodiment can be formed by sequentially forming the gate insulating film 120 and the transfer gate electrode TG on the semiconductor substrate 11 inside the opening 113.
  • the region in which the first conductive type region 130 is formed can be further defined. It can be controlled flexibly.
  • FIG. 39 shows an example of a schematic configuration of an imaging system 100 including an imaging device 1 according to the above embodiment and a modified example thereof.
  • the image pickup system 100 is, for example, an image pickup device such as a digital still camera or a video camera, or an electronic device such as a mobile terminal device such as a smartphone or a tablet terminal.
  • the image pickup system 100 includes, for example, an image pickup device 1 according to the above embodiment and a modification thereof, a DSP circuit 243, a frame memory 244, a display unit 245, a storage unit 246, an operation unit 247, and a power supply unit 248. And.
  • the image pickup device 1, the DSP circuit 243, the frame memory 244, the display unit 245, the storage unit 246, the operation unit 247, and the power supply unit 248 are connected to each other via a bus line 249.
  • the image pickup device 1 outputs image data according to the incident light.
  • the DSP circuit 243 is a signal processing circuit that processes a signal (that is, image data) output from the image pickup apparatus 1.
  • the frame memory 244 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 243 in frame units.
  • the display unit 245 is a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electroluminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the image pickup device 1.
  • the storage unit 246 includes a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk, and records image data of a moving image or a still image captured by the imaging device 1.
  • the operation unit 247 outputs operation commands for various functions of the image pickup system 100 based on the operation by the user.
  • the power supply unit 248 is various power sources that supply the operating power of the image pickup device 1, the DSP circuit 243, the frame memory 244, the display unit 245, the storage unit 246, and the operation unit 247.
  • FIG. 40 shows an example of a flowchart of an imaging operation in the imaging system 100.
  • the user instructs the start of imaging by operating the operation unit 247 (S101).
  • the operation unit 247 transmits an imaging command to the imaging device 1 (S102).
  • the imaging device 1 Upon receiving an imaging command, the imaging device 1 (specifically, the system control circuit 36) executes imaging by a predetermined imaging method (S103).
  • the image pickup device 1 outputs the captured image data to the DSP circuit 243.
  • the image data is data for all pixels of the pixel signal generated based on the electric charge temporarily held in the floating diffusion FD.
  • the DSP circuit 243 performs predetermined signal processing (for example, noise reduction processing) on the image data input from the image pickup apparatus 1 (S104).
  • the DSP circuit 243 causes the frame memory 244 to hold the image data to which the predetermined signal processing has been performed. After that, the frame memory 244 stores the image data in the storage unit 246 (S105). In this way, the imaging in the imaging system 100 is performed.
  • the image pickup apparatus 1 according to the above embodiment and its modification is applied to the image pickup system 100.
  • the image quality of the image captured by the image pickup apparatus 1 can be further improved by improving the charge transfer efficiency from the photoelectric conversion unit PD to the floating diffusion FD. Therefore, according to the technique according to the present disclosure, it is possible to provide an imaging system 100 capable of capturing a higher quality image.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.
  • FIG. 41 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are shown as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of a vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the image pickup unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or a character on the road surface based on the received image.
  • the image pickup unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received.
  • the imaging unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects the in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, so that the driver can control the driver. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving that runs autonomously without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of antiglare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the audio image output unit 12052 transmits the output signal of at least one of the audio and the image to the output device capable of visually or audibly notifying the passenger or the outside of the vehicle of the information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.
  • FIG. 42 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has image pickup units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 as the image pickup unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100, for example.
  • the imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the images in front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting the preceding vehicle, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 42 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103.
  • the imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or may be an image pickup element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more.
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that can be seen by the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured image of the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the above is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the image pickup apparatus 1 according to the above embodiment and its modification can be applied to the image pickup unit 12031.
  • the technique according to the present disclosure since it is possible to obtain a photographed image with higher image quality, it is possible to perform highly accurate control using the photographed image in the moving body control system.
  • FIG. 43 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technique according to the present disclosure (the present technique) can be applied.
  • FIG. 43 shows a surgeon (doctor) 11131 performing surgery on patient 11132 on patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical tools such as an abdominal tube 11111 and an energy treatment tool 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100.
  • a cart 11200 equipped with various devices for endoscopic surgery.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the tip is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having a rigid barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel. Good.
  • An opening in which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and the light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101 to be an objective. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the image sensor by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the image sensor, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted as RAW data to the camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102, and performs various image processes on the image signal for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing).
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on the image signal processed by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of, for example, a light source such as an LED (Light Emitting Diode), and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing an operating part or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode)
  • LED Light Emitting Diode
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and input instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment tool control device 11205 controls the drive of the energy treatment tool 11112 for cauterizing, incising, sealing a blood vessel, or the like of a tissue.
  • the abdominal device 11206 uses a gas in the abdominal tube 11111 to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing a field of view by the endoscope 11100 and a working space of the operator.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various information related to surgery in various formats such as texts, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site can be composed of, for example, an LED, a laser light source, or a white light source composed of a combination thereof.
  • a white light source is configured by combining RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation target in a time-divided manner, and the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing to support each of RGB. It is also possible to capture the image in a time-divided manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter on the image sensor.
  • the drive of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light at predetermined time intervals.
  • the drive of the image pickup element of the camera head 11102 in synchronization with the timing of the change of the light intensity to acquire the image in time division and synthesizing the image, so-called high dynamic without blackout and overexposure. Range images can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue to irradiate light in a narrow band as compared with the irradiation light (that is, white light) in normal observation, the mucosal surface layer.
  • a so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is photographed with high contrast.
  • fluorescence observation in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating with excitation light may be performed.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe the fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is injected. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 may be configured to be capable of supplying narrow band light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 44 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU11201 shown in FIG. 43.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a driving unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • CCU11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and CCU11201 are communicatively connected to each other by a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101.
  • the observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and incident on the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the image pickup unit 11402 is composed of an image pickup element.
  • the image sensor constituting the image pickup unit 11402 may be one (so-called single plate type) or a plurality (so-called multi-plate type).
  • each image pickup element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and a color image may be obtained by synthesizing them.
  • the image pickup unit 11402 may be configured to have a pair of image pickup elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D (Dimensional) display, respectively.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each image pickup element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided on the camera head 11102.
  • the image pickup unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is composed of an actuator, and the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 are moved by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. As a result, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the image pickup unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and / or information to specify the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good. In the latter case, the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are mounted on the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Automatic Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls the drive of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted by telecommunications, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various image processing on the image signal which is the RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and the display of the captured image obtained by the imaging of the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the drive of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display an image captured by the surgical unit or the like based on the image signal processed by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image by using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape and color of the edge of an object included in the captured image to remove surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may superimpose and display various surgical support information on the image of the surgical unit by using the recognition result. By superimposing and displaying the operation support information and presenting it to the operator 11131, it is possible to reduce the burden on the operator 11131 and to allow the operator 11131 to proceed with the operation reliably.
  • the transmission cable 11400 that connects the camera head 11102 and CCU11201 is an electric signal cable that supports electrical signal communication, an optical fiber that supports optical communication, or a composite cable thereof.
  • the communication was performed by wire using the transmission cable 11400, but the communication between the camera head 11102 and the CCU11201 may be performed wirelessly.
  • the above is an example of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be suitably applied to the imaging unit 11402 provided on the camera head 11102 of the endoscope 11100 among the configurations described above.
  • the image quality of the image captured by the imaging unit 11402 can be further improved, so that the visibility and operability of the user who uses the endoscopic surgery system can be improved.
  • the terms used in this specification include those used only for convenience of explanation and not limiting the configuration and operation.
  • the terms “right”, “left”, “top”, and “bottom” only indicate the direction on the referenced drawing.
  • the terms “inside” and “outside” indicate a direction toward the center of the attention element and a direction away from the center of the attention element, respectively. The same applies to terms similar to these and terms having a similar purpose.
  • the technology according to the present disclosure can also have the following configuration. According to the technique according to the present disclosure having the following configuration, it is possible to appropriately form a first conductive type region serving as a charge transfer path in a vertical gate structure in a desired region. Therefore, it is possible to provide an imaging device having a more optimized vertical gate structure.
  • the effects exerted by the techniques according to the present disclosure are not necessarily limited to the effects described herein, and may be any of the effects described in the present disclosure.
  • a photoelectric conversion unit provided inside the main surface of the semiconductor substrate, The photoelectric conversion unit includes a first electrode portion that extends in a columnar shape in the depth direction from the one main surface of the semiconductor substrate, and a second electrode portion that further extends in a columnar shape in the depth direction from the first electrode portion.
  • a transfer gate electrode that forms a transfer path that reads out the charge photoelectrically converted in It contains a first conductive type impurity and is provided with a first conductive type region provided on the side of the transfer gate electrode.
  • the width of the second electrode portion in at least one direction in the plane of the one main surface is smaller than the width of the first electrode portion in the one direction.
  • the first conductive type region is continuously provided on the side of the second electrode portion, below the first electrode portion protruding from the second electrode portion, and on the side of the first electrode portion.
  • the impurity concentration of the first conductive type region provided on the side of the first electrode portion is different from the impurity concentration of the first conductive type region provided on the side of the second electrode portion (4). ).
  • the imaging apparatus according to the section.
  • the second conductive type region is below the second electrode portion, on the side of the second electrode portion, below the first electrode portion protruding from the second electrode portion, and on the side of the first electrode portion.
  • the imaging apparatus according to (6) above which is continuously provided in the above.
  • the formation region of the second electrode portion is included in the formation region of the first electrode portion, any one of the above (1) to (8).
  • the imaging apparatus according to.
  • the imaging device When viewed in a plan view from the one main surface of the semiconductor substrate, the area of the formation region of the first electrode portion that does not overlap with the formation region of the second electrode portion overlaps with the formation region of the second electrode portion.
  • the imaging device according to any one of (1) to (12) above, which is larger than the area of the formed region of the electrode portion.
  • the first conductive type region is provided below the formation region of the first electrode portion that does not overlap with the formation region of the second electrode portion.
  • the imaging apparatus (15)
  • the length of the first electrode portion in the depth direction of the semiconductor substrate is b, the length of the second electrode portion in the depth direction is c, and the width of the first electrode portion in one direction.
  • the shape of the transfer gate electrode corresponds to any one of (1) to (14) above, satisfying 0 ⁇ b ⁇ 3.5d, 0 ⁇ c ⁇ 3.5d, and b + c ⁇ 6d in one direction.
  • (17) The imaging apparatus according to any one of (1) to (16) above, wherein the transfer gate electrode is provided inside an opening provided in the semiconductor substrate via a gate insulating film.
  • the transfer path transfers the charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit to a floating diffusion provided on the one main surface of the semiconductor substrate. Imaging device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本開示の一実施形態に係る撮像装置は、半導体基板の一主面よりも内側に設けられた光電変換部と、前記半導体基板の前記一主面から深さ方向に柱状に延伸する第１電極部、及び前記第１電極部から前記深さ方向にさらに柱状に延伸する第２電極部を含み、前記光電変換部にて光電変換された電荷を読み出す転送路を形成する転送ゲート電極と、第１導電型不純物を含み、前記転送ゲート電極の側方に設けられた第１導電型領域とを備え、前記一主面の面内の少なくとも一方向における前記第２電極部の幅は、前記一方向における前記第１電極部の幅よりも小さく、前記第１導電型領域は、前記一方向において、前記第１電極部の下方、かつ前記第２電極部の側方の領域に少なくとも設けられる。

Description

撮像装置
　本開示は、撮像装置に関する。
　近年、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の撮像装置では、半導体基板の深さ方向に光電変換部と転送トランジスタとを積層させることで、光電変換部の面積をより拡大させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような転送トランジスタの構造は、縦型ゲート構造とも称される。縦型ゲート構造では、半導体基板の一主面から深さ方向に延伸するゲート電極によって、半導体基板の内部に設けられた光電変換部から電荷を読み出すことができる。
特開２００５－２２３０８４号公報
　このような縦型ゲート構造では、さらなる構造の最適化により、画素サイズの微細化を進めつつ、かつ光電変換部の大きさを確保することが望まれている。
　よって、より最適化された縦型ゲート構造を備える撮像装置を提供することが望まれている。
　本開示の一実施形態に係る撮像装置は、半導体基板の一主面よりも内側に設けられた光電変換部と、前記半導体基板の前記一主面から深さ方向に柱状に延伸する第１電極部、及び前記第１電極部から前記深さ方向にさらに柱状に延伸する第２電極部を含み、前記光電変換部にて光電変換された電荷を読み出す転送路を形成する転送ゲート電極と、第１導電型不純物を含み、前記転送ゲート電極の側方に設けられた第１導電型領域とを備え、前記一主面の面内の少なくとも一方向における前記第２電極部の幅は、前記一方向における前記第１電極部の幅よりも小さく、前記第１導電型領域は、前記一方向において、前記第１電極部の下方、かつ前記第２電極部の側方の領域に少なくとも設けられるものである。
　本開示の一実施形態に係る撮像装置では、転送ゲート電極を第１電極部、及び第２電極部に分割して形成する。これにより、例えば、転送ゲート電極の形状をより複雑化することができるため、より複雑な領域に電荷の転送路となる第１導電型領域を形成することができる。
本開示の第１の実施形態に係る撮像装置の全体を示す概略構成図である。 同実施形態に係るセンサ画素２の各構成の電気的な接続を示す等価回路図である。 同実施形態に係るセンサ画素２を半導体基板１１の一主面から平面視した場合の各構成の平面配置を示す模式図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲの縦型ゲート構造を模式的に示す縦断面図である。 比較例に係る転送トランジスタの縦型ゲート構造を模式的に示す縦断面図である。 比較例に係る転送トランジスタの縦型ゲート構造の形成方法の一部を示す縦断面図である。 比較例に係る転送トランジスタの縦型ゲート構造の形成方法の一部を示す縦断面図である。 同実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧの具体的な断面形状を説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧの平面形状のバリエーションと、断面形状との対応を示す平面図及び断面図である。 同実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧの平面形状のバリエーションと、断面形状との対応を示す平面図及び断面図である。 同実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧの平面形状のバリエーションと、断面形状との対応を示す平面図及び断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第１の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第１の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第１の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第１の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第１の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第２の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第２の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第２の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第２の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第２の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第３の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第３の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第３の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第３の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 第３の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 本開示の第２の実施形態に係る転送トランジスタｔｒの縦型ゲート構造を模式的に示す平面図、及び縦断面図である。 同実施形態に係る第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状、及び位置関係のバリエーションを示す模式的な平面図である。 同実施形態に係る第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状、及び位置関係のバリエーションを示す模式的な平面図である。 同実施形態に係る第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状、及び位置関係のバリエーションを示す模式的な平面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタｔｒを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタｔｒを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタｔｒを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 同実施形態に係る転送トランジスタｔｒを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。 本開示の各実施形態、及びその変形例に係る撮像装置１を備えた撮像システム１００の概略構成の一例を表したものである。 撮像システム１００における撮像動作のフローチャートの一例を表す。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図４３に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下、本開示における実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下で説明する実施形態は本開示の一具体例であって、本開示にかかる技術が以下の態様に限定されるものではない。また、本開示の各図に示す各構成要素の配置、寸法、及び寸法比等についても、各図に示すものに限定されるものではない。
　なお、説明は以下の順序で行う。
　１．第１の実施形態
　　１．１．撮像装置の全体構成
　　１．２．転送トランジスタの構成
　　１．３．転送トランジスタの形成方法
　　１．４．変形例
　２．第２の実施形態
　　２．１．転送トランジスタの構成
　　２．２．転送トランジスタの形成方法
　３．適用例
　＜１．第１の実施形態＞
　（１．１．撮像装置の全体構成）
　まず、図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る撮像装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置の全体を示す概略構成図である。
　図１に示すように、撮像装置１は、例えば、シリコン基板などの半導体基板１１の上に配列された複数のセンサ画素２を含む画素領域３と、垂直駆動回路４と、カラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、制御回路８とを備える。撮像装置１は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の撮像装置である。
　センサ画素２は、フォトダイオード等を含む光電変換部と、光電変換部から読み出した電荷を画素信号に変換する画素回路とを含んで構成される。光電変換部は、行列状（マトリクス状ともいう）の二次元配置にて半導体基板１１に設けられ、入射した光を電荷に変換する。画素回路は、例えば、転送トランジスタ、フローティングディフュージョン、増幅トランジスタ、及びリセットトランジスタを含んで構成され、光電変換部から読み出した電荷を画素信号に変換する。なお、画素回路は、選択トランジスタをさらに含んで構成されてもよい。
　センサ画素２を構成する光電変換部、及び画素回路は、１つの半導体基板上に設けられてもよく、２つの半導体基板に分かれて設けられてもよい。例えば、光電変換部、及び画素回路が２つの半導体基板に分かれて設けられる場合、光電変換部、転送トランジスタ、及びフローティングディフュージョンが第１の半導体基板に設けられ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、及び選択トランジスタが第２の半導体基板に設けられてもよい。
　制御回路８は、マスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６などの動作の基準となるクロック信号、及び制御信号等を生成する。制御回路８は、生成したクロック信号及び制御信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６にそれぞれ供給する。
　垂直駆動回路４は、例えば、シフトレジスタを含んで構成され、画素領域３に設けられたセンサ画素２の各々を行単位で順次走査しながら選択する。その後、垂直駆動回路４は、垂直信号線を介して、センサ画素２の各々にて生成された画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
　カラム信号処理回路５は、例えば、センサ画素２の列ごと（すなわち、垂直信号線ごと）に配置されており、センサ画素２の各々から列ごとに出力された画素信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。このとき、カラム信号処理回路５は、センサ画素２から出力された画素信号に対して、ノイズ除去又は信号増幅等の信号処理をさらに行ってもよい。
　水平駆動回路６は、例えば、シフトレジスタを含んで構成され、水平走査パルスを順次出力し、カラム信号処理回路５の各々を順次選択することで、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０に画素信号を出力させる。なお、カラム信号処理回路５と水平信号線１０との間には、例えば、図示しない水平選択スイッチが設けられていてもよい。
　出力回路７は、水平信号線１０を通してカラム信号処理回路５の各々から順次供給される画素信号を信号処理する。その後、出力回路７は、信号処理された画素信号を撮像データとして出力する。
　続いて、図２及び図３を参照して、センサ画素２の構成について説明する。図２は、センサ画素２の各構成の電気的な接続を示す等価回路図であり、図３は、センサ画素２を半導体基板１１の一主面から平面視した場合の各構成の平面配置を示す模式図である。
　図２に示すように、例えば、センサ画素２は、光電変換部ＰＤと、転送トランジスタＴＲ、フローティングディフュージョンＦＤ、増幅トランジスタＡＭＰ、及びリセットトランジスタＲＳＴを含む画素回路とから構成される。
　フォトダイオード等からなる光電変換部ＰＤは、入射した光を光電変換することで、受光量に応じた電荷を生成する。光電変換部ＰＤは、転送トランジスタＴＲのソースと電気的に接続しており、光電変換部ＰＤにて光電変換された電荷は、転送トランジスタＴＲがオン状態となることで、フローティングディフュージョンＦＤに転送される。
　フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換部ＰＤにて光電変換された電荷を蓄積する。また、フローティングディフュージョンＦＤの電位は、蓄積された電荷によって変動する。これにより、ゲートがフローティングディフュージョンＦＤに電気的に接続された増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた信号を信号線Ｓｉｇに出力することができる。リセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤと、電源線ＶＤＤとを電気的に接続する。リセットトランジスタＲＳＴは、オン状態となることで、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷を電源線ＶＤＤに排出する。
　これらの光電変換部ＰＤ、及びフローティングディフュージョンＦＤと、転送トランジスタＴＲ、増幅トランジスタＡＭＰ、及びリセットトランジスタＲＳＴの各々のゲート電極とは、例えば、図３に示すように配置され得る。
　具体的には、光電変換部ＰＤは、センサ画素２の略中央部に半導体基板１１の内部に埋め込まれて設けられる。転送トランジスタＴＲの転送ゲート電極ＴＧは、光電変換部ＰＤが設けられた領域の縁部の半導体基板１１の上にゲート絶縁膜を介して設けられる。また、フローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲの転送ゲート電極ＴＧと隣接する領域の半導体基板１１に例えばｎ＋型不純物領域として設けられる。
　増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極ＡＧ、及びリセットトランジスタＲＳＴのゲート電極ＲＧは、センサ画素２の縁部の半導体基板１１の上にそれぞれゲート絶縁膜を介して設けられる。なお、増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極ＡＧ、及びリセットトランジスタＲＳＴのゲート電極ＲＧの一部は、光電変換部ＰＤが設けられた領域の半導体基板１１の上に設けられてもよい。
　撮像装置１では、光電変換部ＰＤが半導体基板１１の内部に設けられるため、光電変換部ＰＤが設けられた領域の半導体基板１１の一主面に増幅トランジスタＡＭＰ、及びリセットトランジスタＲＳＴ等の画素回路を形成することができる。また、撮像装置１では、転送トランジスタＴＲの転送ゲート電極ＴＧが半導体基板１１の深さ方向に掘り込んで形成される。これによれば、転送トランジスタＴＲは、半導体基板１１の内部の光電変換部ＰＤから半導体基板１１の一主面に設けられたフローティングディフュージョンＦＤに電荷を転送することができる。このような電界効果トランジスタの構造は、縦型ゲート構造とも称される。
　本実施形態に係る技術は、縦型ゲート構造を有する転送トランジスタＴＲに関するものである。本実施形態に係る技術は、転送トランジスタＴＲの転送ゲート電極ＴＧを半導体基板１１の深さ方向に段階的に大きさが小さくなるように設けることで、電荷の転送路をより適切な領域に形成することを可能とするものである。また、本実施形態に係る技術によれば、転送トランジスタＴＲの転送ゲート電極ＴＧをより容易に形成することも可能となる。
　（１．２．転送トランジスタの構成）
　以下では、図４～図９Ｃを参照して、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲの縦型ゲート構造についてより具体的に説明する。図４は、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲの縦型ゲート構造を模式的に示す縦断面図である。図４に示す断面図は、例えば、図３に示すセンサ画素２をＡ－ＡＡ線で切断した断面図である。
　図４に示すように、センサ画素２では、半導体基板１１の内部に光電変換部ＰＤが設けられ、半導体基板１１の一主面側にフローティングディフュージョンＦＤが設けられる。
　半導体基板１１は、例えば、シリコン等の半導体からなる基板である。具体的には、半導体基板１１は、第２導電型不純物（例えば、ホウ素（Ｂ）、又はアルミニウム（Ａｌ）などのｐ型不純物）が導入されたシリコン基板であってもよい。
　光電変換部ＰＤは、ｐｎ接合を有し、入射した光を電荷に変換するフォトダイオードである。光電変換部ＰＤは、例えば、第２導電型の半導体基板１１の内部に、第１導電型不純物を導入した領域、及び第２導電型不純物を導入した領域をそれぞれ形成し、ｐｎ接合を形成することで構成することができる。
　フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換部ＰＤから転送した電荷を蓄積する領域である。フローティングディフュージョンＦＤは、例えば、第１導電型不純物（例えば、リン（Ｐ）、又はヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物）を半導体基板１１に高濃度で導入することで形成することができる。なお、上記における「高濃度」とは、フローティングディフュージョンＦＤ以外の第１導電型不純物を導入した領域と比較して、第１導電型不純物の濃度が高いことを表す。
　転送ゲート電極ＴＧは、半導体基板１１の一主面から光電変換部ＰＤに達するように、半導体基板１１の深さ方向に延伸して設けられる。具体的には、転送ゲート電極ＴＧは、半導体基板１１の一主面側から深さ方向に柱状に延伸する第１電極部１１１と、第１電極部から半導体基板１１の深さ方向にさらに柱状に延伸する第２電極部１１２とを含んで構成される。
　また、第２電極部１１２は、半導体基板１１の一主面の面内の少なくとも一方向における幅が同方向における第１電極部１１１の幅よりも小さくなるように設けられる。これによれば、転送ゲート電極ＴＧは、半導体基板１１の深さ方向に段階的に大きさが小さくなるように設けられる。なお、半導体基板１１の一主面の面内の一方向を除く他方向では、第２電極部１１２の幅は、第１電極部１１１の幅と同じであってもよい。
　例えば、第２電極部１１２は、半導体基板１１の一主面を平面視した際に第１電極部１１１の形成領域に包含される領域に設けられてもよい。具体的には、第２電極部１１２は、半導体基板１１の一主面を平面視した際に、第１電極部１１１の形成領域よりも小さく、かつ第１電極部１１１の形成領域の内側の領域に設けられてもよい。これによれば、転送ゲート電極ＴＧは、半導体基板１１の深さ方向に大きさが段階的に小さくなるように設けられることになる。
　転送ゲート電極ＴＧは、ゲート絶縁膜１２０を介して半導体基板１１と接触しており、転送ゲート電極ＴＧの側方の半導体基板１１には、第１導電型不純物が導入された第１導電型領域１３０が設けられる。これにより、転送ゲート電極ＴＧに所定の電位が印加されることによって、第１導電型領域１３０の電位が深くなるため、光電変換部ＰＤにて蓄積された電荷は、第１導電型領域１３０を介して光電変換部ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへ転送される。すなわち、第１導電型領域１３０は、光電変換部ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへの電荷の転送路として機能する。
　転送ゲート電極ＴＧは、例えば、ポリシリコンの導電性材料にて形成することができる。また、ゲート絶縁膜１２０は、転送ゲート電極ＴＧを構成するポリシリコン、又は半導体基板１１を構成するシリコンの表面を酸化させることで設けられたシリコン酸化膜にて形成することができる。
　第１導電型領域１３０は、半導体基板１１の一主面の面内の少なくとも一方向において、第１電極部１１１の下方、かつ第２電極部１１２の側方の半導体基板１１に第１導電型不純物（例えば、リン（Ｐ）、又はヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物）を導入することで設けられる。具体的には、第１導電型領域１３０は、半導体基板１１の一主面の面内の少なくとも一方向において、第２電極部１１２の側方から第１電極部１１１の側方にかけて、転送ゲート電極ＴＧの外形に沿って連続して設けられてもよい。このような場合、第１導電型領域１３０は、第２電極部１１２の側方、第２電極部１１２から突出する第１電極部１１１の下方、及び第１電極部１１１の側方にかけて、半導体基板１１の深さ方向に折れ曲がって設けられる。第１導電型領域１３０は、転送ゲート電極ＴＧの外形に沿って設けられるため、転送ゲート電極ＴＧの形状を制御することで、第１導電型領域１３０が設けられる領域を制御することができる。
　また、転送ゲート電極ＴＧと、第１導電型領域１３０との間の半導体基板１１には、第２導電型不純物が導入された第２導電型領域１４０を設けることができる。具体的には、転送ゲート電極ＴＧに対向する半導体基板１１の界面を含む領域に第２導電型不純物（例えば、ホウ素（Ｂ）、又はアルミニウム（Ａｌ）などのｐ型不純物）を導入することで、第２導電型領域１４０を形成することができる。例えば、第２導電型領域１４０は、第２電極部１１２の下方、第２電極部１１２の側方、第２電極部１１２から突出する第１電極部１１１の下方、及び第１電極部１１１の側方の半導体基板１１に連続して設けられてもよい。
　第２導電型領域１４０は、転送ゲート電極ＴＧの側面及び底面に存在する欠陥等に起因して生じる暗電流の発生を抑制することで、センサ画素２にて白傷等の不良が発生することを抑制することができる。したがって、第２導電型領域１４０は、第１電極部１１１及び第２電極部１１２を覆うように、半導体基板１１の一主面の面内のいずれの方向に対しても転送ゲート電極ＴＧの側面に設けられることが好ましい。
　以上にて説明したように、転送ゲート電極ＴＧは、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２を含むように構成されることで、半導体基板１１の深さ方向の形状を柔軟に変更することができる。したがって、転送ゲート電極ＴＧは、光電変換部ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤまでの転送路の経路をより柔軟に形成することができる。
　ここで、図５～図７を参照して、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲの転送ゲート電極ＴＧが奏する効果についてより具体的に説明する。図５は、比較例に係る転送トランジスタの縦型ゲート構造を模式的に示す縦断面図である。図６及び図７は、比較例に係る転送トランジスタの縦型ゲート構造の形成方法の一部を示す縦断面図である。
　図５に示すように、比較例に係る転送ゲート電極ＴＧＡは、半導体基板１１の一主面側から深さ方向に延伸して設けられる。比較例に係る転送ゲート電極ＴＧＡは、半導体基板１１の深さ方向に幅が一定であることが本実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧと異なる。そのため、比較例では、第１導電型領域１３０は、半導体基板１１の深さ方向に折れ曲がらずに設けられている。
　比較例に係る転送トランジスタは、例えば、図６に示すように、第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０を半導体基板１１に形成した後に、内部に転送ゲート電極ＴＧＡが設けられる開口１１３を半導体基板１１に形成することによって形成することができる。
　具体的には、図６に示すように、まず、ハードマスク１５１を積層した半導体基板１１に第１導電型不純物を導入することで、第１導電型領域１３０を形成する。その後、パターニングレジスト１５２を用いて、半導体基板１１にさらに第２導電型不純物を導入することで、第２導電型領域１４０を形成する。続いて、半導体基板１１をエッチングすることで、内部に転送ゲート電極ＴＧＡが設けられる開口１１３を半導体基板１１に形成することができる。
　しかしながら、このような転送ゲート電極ＴＧＡの形成方法では、第２導電型不純物を導入する際に用いるレジストのパターニングの位置と、エッチングの際に用いるレジストのパターニングの位置との整合が完全に一致しないことがあり得る。このような場合、第１導電型領域１３０、又は第２導電型領域１４０に対して所望の領域に開口１１３が形成されないことがあり得る。例えば、第１導電型領域１３０、又は第２導電型領域１４０の中心と、開口１１３の中心とが整合しない場合、第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０の分布が開口１１３の両側で不均衡となってしまう。
　したがって、半導体基板１１に第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０を形成した後に半導体基板１１に開口１１３を設ける方法では、第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０を転送ゲート電極ＴＧＡの側方に所望の分布で形成することが困難となる。
　また、比較例に係る転送トランジスタは、例えば、図７に示すように、転送ゲート電極ＴＧＡが設けられる開口１１３を半導体基板１１に設けた後に半導体基板１１に第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０を形成することによって形成することができる。
　具体的には、図７に示すように、まず、ハードマスク１５１を積層した半導体基板１１をエッチングすることで、内部に転送ゲート電極ＴＧＡが設けられる開口１１３を半導体基板１１に形成する。その後、斜方から開口１１３の内部に第１導電型不純物、及び第２導電型不純物をイオン注入することで、開口１１３の内部の側面及び底面に第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０を形成することができる。
　しかしながら、このような転送ゲート電極ＴＧＡの形成方向では、開口１１３のアスペクト比が高い場合、開口１１３の深部の側面に導電型不純物をイオン注入することが困難となる。また、開口１１３の内部により多くの導電型不純物を導入するために、より斜方から開口１１３に導電型不純物をイオン注入した場合、導入した導電型不純物が開口１１３の側面で反射することで、開口１１３の底面に想定よりも多くの導電型不純物が導入されてしまう。
　したがって、半導体基板１１に開口１１３を設けた後に半導体基板１１に第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０を形成する方法では、転送ゲート電極ＴＧＡの深部の側方の第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０の導電型不純物の濃度を制御することが困難となる。
　本実施形態に係る転送トランジスタＴＲは、転送ゲート電極ＴＧの半導体基板１１の深さ方向に延伸する部分を第１電極部１１１、及び第２電極部１１２に分けて形成している。そのため、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲでは、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２に対応して、第１導電型領域１３０を第１電極部１１１の側方、及び第２電極部１１２の側方に分けて形成することができる。これによれば、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲでは、第１導電型領域１３０を所望の領域により容易に形成することが可能となる。
　続いて、図８～図９Ｃを参照して、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲの転送ゲート電極ＴＧの具体的な形状について説明する。図８は、転送ゲート電極ＴＧの具体的な断面形状を説明する縦断面図である。図９Ａ～図９Ｃは、転送ゲート電極ＴＧの平面形状のバリエーションと、断面形状との対応を示す平面図及び断面図である。なお、図９Ａ～図９Ｃでは、下図の断面図は、上図のＢ－ＢＢ線で切断した断面を示す。
　図８に示すように、半導体基板１１の一主面の面内の所定方向における転送ゲート電極ＴＧの断面形状の寸法を以下のようにそれぞれ規定する。具体的には、第１電極部１１１の半導体基板１１の深さ方向における長さ（形成深さ）をｂ、第２電極部１１２の半導体基板１１の深さ方向における長さ（形成深さ）をｃ、第１電極部１１１の半導体基板１１の一主面の面内の所定方向における幅をｄ、第２電極部１１２の半導体基板１１の一主面の面内の所定方向における幅をｅとする。
　このとき、転送ゲート電極ＴＧは、ｂ＋ｃ＜６ｄ、かつｄ＞ｅ（ただし、０＜ｂ＜３．５ｄ、０＜ｃ＜３．５ｄ）となる断面形状にて形成されることが好ましい。転送ゲート電極ＴＧが上記範囲のアスペクト比で形成される場合、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２、並びに第１導電型領域１３０の形成に際して、開口のアスペクト比をエッチング、及び導電型不純物の導入に適切な値とすることができる。したがって、転送ゲート電極ＴＧ、及び第１導電型領域１３０を所望の領域に形成することがより容易になる。
　また、転送ゲート電極ＴＧは、ｂ＋ｃ＜２ｄ、かつｄ＞ｅ（ただし、０＜ｂ、０＜ｃ）となる断面形状にて形成されることがさらに好ましい。転送ゲート電極ＴＧが上記範囲のアスペクト比で形成される場合、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２、並びに第１導電型領域１３０の形成に際して、開口のアスペクト比をエッチング、及び導電型不純物の導入にさらに適切な値とすることができる。したがって、転送ゲート電極ＴＧ、及び第１導電型領域１３０を所望の領域に形成することがさらに容易になる。
　図９Ａ～図９Ｃに示すように、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲの転送ゲート電極ＴＧの平面形状は、任意の形状であってもよい。また、転送ゲート電極ＴＧは、転送ゲート電極ＴＧの平面形状を通過する任意の少なくとも１つ以上の切断線における断面形状が図４で示した断面形状であればよい。
　例えば、図９Ａに示すように、転送ゲート電極ＴＧの平面形状は、矩形形状であってもよい。このとき、図４で示した転送ゲート電極ＴＧの断面形状は、矩形形状を短辺に平行な切断線にて切断した断面形状であってもよい。
　例えば、図９Ｂに示すように、転送ゲート電極ＴＧの平面形状は、折れ曲がった鉤型形状（いわゆる、Ｌ字形状）であってもよい。このとき、図４で示した転送ゲート電極ＴＧの断面形状は、鉤型形状を最短辺に平行な切断線にて切断した断面形状であってもよい。
　例えば、図９Ｃに示すように、転送ゲート電極ＴＧの平面形状は、矩形形状の長辺からより小さい矩形形状が突出した形状であってもよい。このとき、図４で示した転送ゲート電極ＴＧの断面形状は、突出した矩形形状を突出方向と直交する切断線にて切断した断面形状であってもよい。
　また、図示しないが、転送ゲート電極ＴＧの平面形状は、外形に曲線を含む形状であってもよい。例えば、転送ゲート電極ＴＧの平面形状は、円形状、楕円形状、又は多角形の頂点を円弧で置き換えた形状などであってもよい。このとき、図４で示した転送ゲート電極ＴＧの断面形状は、転送ゲート電極ＴＧの平面形状を通過する任意の直線にて、転送ゲート電極ＴＧの平面形状を切断した断面形状であってもよい。
　（１．３．転送トランジスタの形成方法）
　次に、図１０～図１７を参照して、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲの形成方法について説明する。図１０～図１７は、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。
　まず、図１０に示すように、半導体基板１１の上にハードマスク１５１を積層した後、エッチングを用いて、第１電極部１１１に対応する大きさの開口１１３を半導体基板１１に形成する。次に、開口１１３の内部に第１導電型不純物を斜方からイオン注入することで、開口１１３の内部の側面、及び底面に第１導電型領域１３１を形成する。次に、開口１１３の内部に第２導電型不純物を斜方からイオン注入することで、開口１１３の内部の側面、及び底面に第２導電型領域１４１を形成する。
　ここで、開口１１３のアスペクト比は、例えば、第１導電型不純物、及び第２導電型不純物を斜方からイオン注入した際に、開口１１３の内部の側面における反射成分が無視可能であり、かつ開口１１３の内部の側面に十分な濃度の第１導電型領域１３１、及び第２導電型領域１４１を形成することができるアスペクト比が選択される。
　続いて、図１１に示すように、開口１１３の内部の底面に第１導電型不純物を垂直にイオン注入することで、開口１１３の下方に第１導電型領域１３２を形成する。
　次に、図１２に示すように、開口１１３の内部に側壁スペーサ１５１Ｓを形成することによって、開口１１３の開口幅を小さくする。このとき、側壁スペーサ１５１Ｓを形成する幅を制御することによって、第２電極部１１２の側方に設けられる第１導電型領域１３０の幅を制御することができる。
　続いて、図１３に示すように、ハードマスク１５１、及び側壁スペーサ１５１Ｓをマスクとして、開口１１３の内部の底面に第２導電型不純物を垂直にイオン注入することで、開口１１３の下方に第２導電型領域１４２を形成する。
　次に、図１４に示すように、ハードマスク１５１、及び側壁スペーサ１５１Ｓをマスクとして、開口１１３の内部の底面をエッチングすることで、開口１１３を半導体基板１１の深さ方向に延伸し、第２電極部１１２に対応する開口を形成する。側壁スペーサ１５１Ｓによって、第１導電型不純物が導入された領域と、第２導電型不純物が導入された領域との間に差が生じるため、図１４に示すエッチングにて第２電極部１１２の側方に第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４２をそれぞれ形成することができる。
　続いて、図１５に示すように、開口１１３の内部の底面に第２導電型不純物を垂直にイオン注入することで、開口１１３の下方に第２導電型領域１４３を形成する。
　その後、図１６に示すように、ハードマスク１５１、及び側壁スペーサ１５１Ｓを除去することで、開口１１３の内部の半導体基板１１を露出させる。
　さらに、図１７に示すように、開口１１３の内部の半導体基板１１の上にゲート絶縁膜１２０、及び転送ゲート電極ＴＧを順次形成する。これにより、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２を有する転送ゲート電極ＴＧを半導体基板１１の上に形成することができる。また、転送ゲート電極ＴＧの側方の所望の領域に第１導電型領域１３０をより容易に形成することができる。
　したがって、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲは、転送ゲート電極ＴＧが第１電極部１１１、及び第２電極部１１２を含むように構成されることで、第１導電型領域１３０が形成される領域をより高い精度で制御することが可能である。また、転送トランジスタＴＲは、半導体基板１１に第１導電型不純物を複数回導入することで第１導電型領域１３０を形成しているため、第１導電型領域１３０における導電型不純物の濃度分布をより高い精度で制御することができる。これによれば、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲは、光電変換部ＰＤから光電変換部ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへより効率的、かつ安定的に電荷を転送することができる。
　また、本実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧは、側壁スペーサ１５１Ｓを用いて第１電極部１１１と、第２電極部１１２との位置関係を自己整合的に制御することができるため、形状の精度をより高めることができる。このような場合、本実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧでは、第１電極部１１１の中心（又は重心）と、第２電極部１１２の中心（又は重心）が略一致し、かつ第１電極部１１１の平面形状と、第２電極部１１２の平面形状とが相似形となる。
　（１．４．変形例）
　次に、図１８～図３２を参照して、本実施形態に係る転送トランジスタＴＲの第１～第３の変形例について説明する。第１～第３の変形例に係る転送トランジスタは、上述した転送トランジスタＴＲと比較して形成方法が異なるため、第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０の配置が一部異なる。
　（第１の変形例）
　図１８～図２２を参照して、第１の変形例に係る転送トランジスタの形成方法について説明する。図１８～図２２は、第１の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。
　半導体基板１１の内部に設けられた光電変換部ＰＤから、半導体基板１１の表面に設けられたフローティングディフュージョンＦＤまで電荷をより効率的に引き上げるためには、半導体基板１１の深さ方向に第１導電型不純物の濃度勾配を設けることが考えられる。第１の変形例に係る転送トランジスタは、第１導電型領域１３０が形成される領域を第２電極部１１２の側方、かつ第１電極部１１１の下方に限定することで、半導体基板１１の深さ方向における第１導電型不純物の濃度勾配をより大きくするものである。
　具体的には、図１８に示すように、エッチングを用いて、第１電極部１１１に対応する大きさの開口１１３を半導体基板１１に形成する。次に、開口１１３の内部の底面に第１導電型不純物を垂直にイオン注入することで、開口１１３の下方のみに第１導電型領域１３２を形成する。次に、開口１１３の内部に第２導電型不純物を斜方からイオン注入することで、開口１１３の内部の側面、及び底面に第２導電型領域１４１を形成する。
　次に、図１９に示すように、開口１１３の内部に側壁スペーサ１５１Ｓを形成し、開口１１３の開口幅を小さくした上で、開口１１３の内部の底面に第２導電型不純物を垂直にイオン注入する。これにより、開口１１３の下方に第２導電型領域１４２を形成する。
　続いて、図２０に示すように、側壁スペーサ１５１Ｓをマスクとして、開口１１３の内部の底面をエッチングすることで、開口１１３を半導体基板１１の深さ方向に延伸し、第２電極部１１２に対応する開口を形成する。このとき、開口１１３の下方の半導体基板１１に第２導電型領域１４２が残存するように、開口１１３からのエッチング深さを制御する。
　次に、図２１に示すように、ハードマスク１５１、及び側壁スペーサ１５１Ｓを除去することで、開口１１３の内部の半導体基板１１を露出させる。
　その後、図２２に示すように、開口１１３の内部の半導体基板１１の上にゲート絶縁膜１２０、及び転送ゲート電極ＴＧを順次形成する。これにより、第１の変形例に係る転送トランジスタを形成することができる。第１の変形例に係る転送トランジスタでは、第２電極部１１２の側方、かつ第１電極部１１１の下方のみに第１導電型領域１３２が形成されているため、半導体基板１１の深さ方向における第１導電型不純物の濃度勾配をより大きくすることができる。
　（第２の変形例）
　図２３～図２７を参照して、第２の変形例に係る転送トランジスタの形成方法について説明する。図２３～図２７は、第２の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。
　第２の変形例に係る転送トランジスタは、第１の変形例に係る転送トランジスタと同様に、第１導電型領域１３０が形成される領域を第２電極部１１２の側方、かつ第１電極部１１１の下方に限定することで、半導体基板１１の深さ方向における第１導電型不純物の濃度勾配をより大きくするものである。また、第２の変形例に係る転送トランジスタは、第２導電型領域１４０を固相拡散又はプラズマドープによって形成するものである。
　具体的には、図２３に示すように、エッチングを用いて、第１電極部１１１に対応する大きさの開口１１３を半導体基板１１に形成する。次に、開口１１３の内部の底面に第１導電型不純物を垂直にイオン注入することで、開口１１３の下方のみに第１導電型領域１３２を形成する。
　次に、図２４に示すように、開口１１３の内部に側壁スペーサ１５１Ｓを形成し、開口１１３の開口幅を小さくした上で、側壁スペーサ１５１Ｓをマスクとして、開口１１３の内部の底面をエッチングする。これにより、開口１１３を半導体基板１１の深さ方向に延伸させることで、第２電極部１１２に対応する開口を形成する。このとき、開口１１３は、エッチングによって、前段にて開口１１３の下方に設けられた第１導電型領域１３２を分断する深さまで延伸される。
　続いて、図２５に示すように、側壁スペーサ１５１Ｓを除去することで、開口１１３の内部の半導体基板１１を露出させる。
　次に、図２６に示すように、固相拡散、又はプラズマドーピングを用いることで、開口１１３によって露出された半導体基板１１の表面に一様に第２導電型領域１４０を形成する。固相拡散を用いる場合、例えば、開口１１３によって露出された半導体基板１１の表面に第２導電型不純物を含む層を積層した後、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を行うことで、半導体基板１１の表面に第２導電型領域１４０を形成することができる。プラズマドーピングを用いる場合、例えば、第２導電型不純物を含んだガスを用いてプラズマを発生させた上で、半導体基板１１にバイアス電圧を印加することで、半導体基板１１の表面に第２導電型領域１４０を形成することができる。
　その後、図２７に示すように、開口１１３の内部の半導体基板１１の上にゲート絶縁膜１２０、及び転送ゲート電極ＴＧを順次形成する。これにより、第２の変形例に係る転送トランジスタを形成することができる。第２の変形例に係る転送トランジスタでは、第２電極部１１２の側方、かつ第１電極部１１１の下方のみに第１導電型領域１３２が形成されているため、半導体基板１１の深さ方向における第１導電型不純物の濃度勾配をより大きくすることができる。また、第２の変形例に係る転送トランジスタは、イオン注入以外の方法を用いた場合でも同様に、第２導電型領域１４０を形成することができる。
　（第３の変形例）
　図２８～図３２を参照して、第３の変形例に係る転送トランジスタの形成方法について説明する。図２８～図３２は、第３の変形例に係る転送トランジスタを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。
　第３の変形例に係る転送トランジスタは、第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０の双方を固相拡散、又はプラズマドープ用いて形成するものである。
　具体的には、図２８に示すように、半導体基板１１の表面にパターニングレジスト１５２を積層した後、エッチングを用いて、第１電極部１１１に対応する大きさの開口１１３を半導体基板１１に形成する。次に、固相拡散、又はプラズマドーピングを用いることで、開口１１３によって露出された半導体基板１１の表面に一様に第１導電型領域１３０を形成する。例えば、固相拡散を用いる場合、例えば、開口１１３によって露出された半導体基板１１の表面に第１導電型不純物を含む層を積層した後、ＲＴＡを行うことで、半導体基板１１の表面に第１導電型領域１３０を形成することができる。プラズマドーピングを用いる場合、例えば、第１導電型不純物を含んだガスを用いてプラズマを発生させた上で、半導体基板１１にバイアス電圧を印加することで、半導体基板１１の表面に第１導電型領域１３０を形成することができる。
　続いて、図２９に示すように、開口１１３の内部に側壁スペーサ１５１Ｓを形成し、開口１１３の開口幅を小さくした上で、側壁スペーサ１５１Ｓをマスクとして、開口１１３の内部の底面をエッチングする。これにより、開口１１３を半導体基板１１の深さ方向に延伸させ、第２電極部１１２に対応する開口を形成する。このとき、開口１１３は、エッチングによって、前段にて開口１１３の下方に設けられた第１導電型領域１３２を分断する深さまで延伸される。
　次に、図３０に示すように、側壁スペーサ１５１Ｓを除去することで、開口１１３の内部の半導体基板１１を露出させる。
　続いて、固相拡散、又はプラズマドーピングを用いることで、開口１１３によって露出された半導体基板１１の表面に一様に第２導電型領域１４０を形成する。固相拡散を用いる場合、例えば、開口１１３によって露出された半導体基板１１の表面に第２導電型不純物を含む層を積層した後、ＲＴＡ（を行うことで、半導体基板１１の表面に第２導電型領域１４０を形成することができる。プラズマドーピングを用いる場合、例えば、第２導電型不純物を含んだガスを用いてプラズマを発生させた上で、半導体基板１１にバイアス電圧を印加することで、半導体基板１１の表面に第２導電型領域１４０を形成することができる。
　その後、図３２に示すように、パターニングレジスト１５２を除去した後、開口１１３の内部の半導体基板１１の上にゲート絶縁膜１２０、及び転送ゲート電極ＴＧを順次形成する。これにより、第３の変形例に係る転送トランジスタを形成することができる。第３の変形例に係る転送トランジスタでは、イオン注入以外の方法を用いた場合でも同様に、第１導電型領域１３０、及び第２導電型領域１４０を形成することができる。
　＜２．第２の実施形態＞
　以下では、図３３～図３８を参照して、本開示の第２の実施形態に係る撮像装置について説明する。本開示の第２の実施形態に係る撮像装置は、転送トランジスタの転送ゲート電極の構造が第１の実施形態に係る撮像装置と異なる。そのため、撮像装置の全体構成についての説明は、ここでは省略する。
　（２．１．転送トランジスタの構成）
　まず、図３３～図３４Ｃを参照して、本実施形態に係る転送トランジスタｔｒの縦型ゲート構造について具体的に説明する。図３３は、本実施形態に係る転送トランジスタｔｒの縦型ゲート構造を模式的に示す平面図、及び縦断面図である。図３３に示す断面図は、例えば、図３３の平面図におけるＣ－ＣＣ線で切断した断面図である。
　図３３に示すように、本実施形態に係る転送ゲート電極ｔｇは、第１の実施形態と同様に、第１電極部１１１と、第２電極部１１２とを含む。本実施形態に係る転送ゲート電極ｔｇは、半導体基板１１の一主面の面内の一方向において、第１電極部１１１の中心と、第２電極部１１２の中心とが一致せず、ずれている点が第１の実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧと異なる。
　第１の実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧでは、側壁スペーサ１５１Ｓを用いることで、第１電極部１１１と、第２電極部１１２との位置関係を自己整合的に制御している。そのため、第１の実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧでは、第１電極部１１１の中心（又は重心）と、第２電極部１１２の中心（又は重心）は、略一致している。より具体的には、第１の実施形態に係る転送ゲート電極ＴＧでは、第２電極部１１２の平面形状は、重心を固定したまま第１電極部１１１の平面形状を縮小した相似形状となる。
　一方で、第２の実施形態に係る転送ゲート電極ｔｇは、別々のマスクを用いたリソグラフィ、及びエッチングを用いることで、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状、及び位置関係を任意に制御するものである。これによれば、第２の実施形態に係る転送ゲート電極ｔｇでは、第１電極部１１１の下方の第１導電型領域１３０を任意の平面領域に延伸させることができるようになる。
　例えば、画素回路の構成によっては、光電変換部ＰＤと、フローティングディフュージョンＦＤとが半導体基板１１の深さ方向だけではなく、半導体基板１１の一主面の面内方向にも離れて配置されることがあり得る。このような場合、第１導電型領域１３０を半導体基板１１の深さ方向だけではなく、半導体基板１１の一主面の面内方向にも延伸させる要請が発生する。本実施形態に係る転送ゲート電極ｔｇでは、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状、及び位置関係を任意に制御することができるため、第１電極部１１１の下方に形成される第１導電型領域１３０を任意の平面領域に配置することが可能となる。
　また、本実施形態によれば、転送ゲート電極ｔｇを半導体基板１１の一主面の面内の方向ごとにアスペクト比が異なる立体形状にて設けることも可能になる。具体的には、図３３の平面図に示すように、第１電極部１１１の平面形状と、第２電極部１１２の平面形状とを非相似とすることで、半導体基板１１の一主面の面内の一方向（図３３では、第１電極部１１１の長手方向）における転送ゲート電極ｔｇのアスペクト比を低下させることができる。これによれば、本実施形態に係る転送トランジスタは、製造プロセスの難度を低下させることができるようになる。
　続いて、図３４Ａ～図３４Ｃを参照して、本実施形態における第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状、及び位置関係のバリエーションについて説明する。図３４Ａ～図３４Ｃは、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状、及び位置関係のバリエーションを示す模式的な平面図である。
　例えば、図３４Ａに示すように、第１電極部１１１の平面形状、及び第２電極部１１２の平面形状は、互いに非相似な矩形形状であってもよい。このとき、第２電極部１１２の平面形状は、第１電極部１１１の平面形状のおおよそ半分であり、第１電極部１１１の長手方向の一方の側に偏らせて配置されてもよい。
　例えば、図３４Ｂに示すように、第１電極部１１１の平面形状は、正方形形状であり、第２電極部１１２の平面形状は、矩形形状であってもよい。このとき、第２電極部１１２の平面形状は、第１電極部１１１の平面形状のおおよそ１／３であり、第２電極部１１２は、第１電極部１１１の所定方向の辺の近傍に設けられてもよい。
」
　例えば、図３４Ｃに示すように、第１電極部１１１の平面形状は、正方形形状であり、第２電極部１１２の平面形状は、直角三角形形状であってもよい。このとき、第２電極部１１２は、第１電極部１１１の平面形状と１つの頂点、及び２つの辺を共有するように配置されてもよい。
　第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状は、上記以外にも、円形形状、楕円形形状、又は五角形以上の多角形形状の任意の組み合わせであってもよい。
　また、第２電極部１１２の平面形状は、第１電極部１１１の平面形状の内部に包含されるように配置されてもよい。これにより、本実施形態に係る転送ゲート電極ｔｇでは、第２電極部１１２が形成された平面形状から突出する第１電極部１１１の下方に第１導電型領域１３０を設けることができる。
　ここで、半導体基板１１の一主面の面内方向に電荷を転送する第１導電型領域１３０をより広い面積に形成するためには、第１電極部１１１は、第２電極部１１２と重ならない平面面積がより大きくなるように設けられることが好ましい。具体的には、半導体基板１１の一主面を平面視した場合に、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２は、第１電極部１１１及び第２電極部１１２が重なる平面面積よりも、第１電極部１１１及び第２電極部１１２が重ならない平面面積のほうが大きくなるように、平面形状及び配置が制御されることが好ましい。
　（２．２．転送トランジスタの形成方法）
　次に、図３５～図３８を参照して、本実施形態に係る転送トランジスタｔｒの形成方法について説明する。図３５～図３８は、本実施形態に係る転送トランジスタｔｒを形成する各工程を順に説明する縦断面図である。
　まず、図３５に示すように、半導体基板１１の上にハードマスク１５１を積層した後、エッチングを用いて、第１電極部１１１に対応する大きさの開口１１３を半導体基板１１に形成する。次に、開口１１３の内部に第２導電型不純物を斜方からイオン注入することで、開口１１３の内部の側面、及び底面に第２導電型領域１４１を形成する。
　次に、図３６に示すように、第２電極部１１２が形成される領域が開口されたパターニングレジスト１５２を半導体基板１１に堆積する。その後、パターニングレジスト１５２をマスクとして、開口１１３の内部の底面に第２導電型不純物を垂直にイオン注入することで、開口１１３の下方に第２導電型領域１４２を形成する。
　続いて、図３７に示すように、パターニングレジスト１５２をマスクとして、開口１１３の内部の底面をエッチングすることで、開口１１３を半導体基板１１の深さ方向に延伸し、第２電極部１１２に対応する開口を形成する。
　その後、図３８に示すように、パターニングレジスト１５２を除去することで、開口１１３の内部の半導体基板１１を露出させる。続いて、開口１１３の内部に第１導電型不純物を斜方からイオン注入することで、開口１１３の内部の深部側面、及び底面に第１導電型領域１３２を形成する。さらに、図示しないが、開口１１３の内部の半導体基板１１の上にゲート絶縁膜１２０、及び転送ゲート電極ＴＧを順次形成することで、本実施形態に係る転送トランジスタｔｒを形成することができる。
　本実施形態に係る転送トランジスタｔｒでは、第１電極部１１１、及び第２電極部１１２の平面形状、及び位置関係が任意に制御可能なため、第１導電型領域１３０が形成される領域をより柔軟に制御することができる。
　＜３．適用例＞
　（撮像システムへの適用例）
　図３９は、上記実施形態、及びその変形例に係る撮像装置１を備えた撮像システム１００の概略構成の一例を表したものである。
　撮像システム１００は、例えば、デジタルスチルカメラ若しくはビデオカメラ等の撮像装置、又はスマートフォン若しくはタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。撮像システム１００は、例えば、上記実施形態、及びその変形例に係る撮像装置１と、ＤＳＰ回路２４３と、フレームメモリ２４４と、表示部２４５と、記憶部２４６と、操作部２４７と、電源部２４８とを備える。撮像システム１００において、撮像装置１、ＤＳＰ回路２４３、フレームメモリ２４４、表示部２４５、記憶部２４６、操作部２４７、及び電源部２４８は、バスライン２４９を介して相互に接続されている。
　撮像装置１は、入射光に応じた画像データを出力する。ＤＳＰ回路２４３は、撮像装置１から出力される信号（すなわち、画像データ）を処理する信号処理回路である。フレームメモリ２４４は、ＤＳＰ回路２４３により処理された画像データをフレーム単位で一時的に保持する。表示部２４５は、例えば、液晶パネル、又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル等のパネル型表示装置であり、撮像装置１で撮像された動画又は静止画を表示する。記憶部２４６は、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体を含み、撮像装置１で撮像された動画又は静止画の画像データを記録する。操作部２４７は、ユーザによる操作に基づいて、撮像システム１００が有する各種の機能についての操作指令を出力する。電源部２４８は、撮像装置１、ＤＳＰ回路２４３、フレームメモリ２４４、表示部２４５、記憶部２４６、及び操作部２４７の動作電力を供給する各種電源である。
　次に、撮像システム１００における撮像手順について説明する。
　図４０は、撮像システム１００における撮像動作のフローチャートの一例を表す。ユーザは、操作部２４７を操作することにより撮像開始を指示する（Ｓ１０１）。これにより、操作部２４７は、撮像指令を撮像装置１に送信する（Ｓ１０２）。撮像装置１（具体的には、システム制御回路３６）は、撮像指令を受けると、所定の撮像方式での撮像を実行する（Ｓ１０３）。
　撮像装置１は、撮像された画像データをＤＳＰ回路２４３に出力する。ここで、画像データとは、フローティングディフュージョンＦＤに一時的に保持された電荷に基づいて生成された画素信号の全画素分のデータである。ＤＳＰ回路２４３は、撮像装置１から入力された画像データに所定の信号処理（例えば、ノイズ低減処理など）を行う（Ｓ１０４）。ＤＳＰ回路２４３は、所定の信号処理がなされた画像データをフレームメモリ２４４に保持させる。その後、フレームメモリ２４４は、画像データを記憶部２４６に記憶させる（Ｓ１０５）。このようにして、撮像システム１００における撮像が行われる。
　本適用例では、上記実施形態、及びその変形例に係る撮像装置１が撮像システム１００に適用される。本開示に係る技術によれば、光電変換部ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへの電荷の転送効率を改善することで、撮像装置１が撮像する画像の画質をより向上させることができる。したがって、本開示に係る技術によれば、より高画質の画像を撮像可能な撮像システム１００を提供することができる。
　（移動体制御システムへの適用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図４１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図４１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図４１の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図４２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図４２では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図４２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、上記実施形態、及びその変形例に係る撮像装置１は、撮像部１２０３１に適用することができる。本開示に係る技術によれば、より高画質の撮影画像を得ることができるため、移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことができる。
　（内視鏡手術システムへの適用例）
　図４３は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図４３では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：　Ｃａｍｅｒａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図４４は、図４３に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００のカメラヘッド１１１０２に設けられた撮像部１１４０２に好適に適用され得る。本開示に係る技術によれば、撮像部１１４０２が撮像する画像の画質をより向上させることができるため、内視鏡手術システムを使用するユーザの視認性、及び操作性を向上させることができる。
　以上、第１～第２の実施形態、及び変形例を挙げて、本開示にかかる技術を説明した。ただし、本開示にかかる技術は、上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
　さらに、各実施形態で説明した構成および動作の全てが本開示の構成および動作として必須であるとは限らない。たとえば、各実施形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素は、任意の構成要素として理解されるべきである。
　本明細書および添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。
　本明細書で使用した用語には、単に説明の便宜のために用いたものであって、構成および動作を限定したものではないものが含まれる。たとえば、「右」、「左」、「上」、「下」といった用語は、参照している図面上での方向を示しているにすぎない。また、「内側」、「外側」という用語は、それぞれ、注目要素の中心に向かう方向、注目要素の中心から離れる方向を示す。これらに類似する用語や同様の趣旨の用語についても同様である。
　なお、本開示にかかる技術は、以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成を備える本開示にかかる技術によれば、縦型ゲート構造において電荷の転送路となる第１導電型領域を所望の領域により適切に形成することが可能となる。よって、より最適化された縦型ゲート構造を備える撮像装置を提供することが可能となる。本開示にかかる技術が奏する効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
（１）
　半導体基板の一主面よりも内側に設けられた光電変換部と、
　前記半導体基板の前記一主面から深さ方向に柱状に延伸する第１電極部、及び前記第１電極部から前記深さ方向にさらに柱状に延伸する第２電極部を含み、前記光電変換部にて光電変換された電荷を読み出す転送路を形成する転送ゲート電極と、
　第１導電型不純物を含み、前記転送ゲート電極の側方に設けられた第１導電型領域と
を備え、
　前記一主面の面内の少なくとも一方向における前記第２電極部の幅は、前記一方向における前記第１電極部の幅よりも小さく、
　前記第１導電型領域は、前記一方向において、前記第１電極部の下方、かつ前記第２電極部の側方の領域に少なくとも設けられる、撮像装置。
（２）
　前記第１導電型領域は、前記転送ゲート電極の前記一方向の外形に沿ってさらに延伸して設けられる、上記（１）に記載の撮像装置。
（３）
　前記第１導電型領域は、前記深さ方向に折れ曲がって設けられる、上記（２）に記載の撮像装置。
（４）
　前記第１導電型領域は、前記第２電極部の側方、前記第２電極部から突出する前記第１電極部の下方、及び前記第１電極部の側方に連続して設けられる、上記（３）に記載の撮像装置。
（５）
　前記第１電極部の側方に設けられた前記第１導電型領域の不純物濃度は、前記第２電極部の側方に設けられた前記第１導電型領域の不純物濃度と異なる、上記（４）に記載の撮像装置。
（６）
　前記第１電極部、及び前記第２電極部と対向する前記半導体基板には、第２導電型不純物を含む第２導電型領域がさらに設けられる、上記（１）～（５）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（７）
　前記第２導電型領域は、前記第２電極部の下方、前記第２電極部の側方、前記第２電極部から突出する前記第１電極部の下方、及び前記第１電極部の側方に連続して設けられる、上記（６）に記載の撮像装置。
（８）
　前記第２導電型領域は、前記第１導電型領域と、前記第１電極部、及び前記第２電極部との間に設けられる、上記（７）に記載の撮像装置。
（９）
　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域は、前記第１電極部の形成領域に包含される、上記（１）～（８）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（１０）
　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域は、前記第１電極部の形成領域と相似形である、上記（１）～（９）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（１１）
　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域の重心は、前記第１電極部の形成領域の重心と略一致する、上記（１０）に記載の撮像装置。
（１２）
　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域は、前記第１電極部の形成領域と非相似形である、上記（１）～（９）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（１３）
　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域と重ならない前記第１電極部の形成領域の面積は、前記第２電極部の形成領域と重なる前記第１電極部の形成領域の面積よりも大きい、上記（１）～（１２）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（１４）
　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域と重ならない前記第１電極部の形成領域の下方には、前記第１導電型領域が設けられる、上記（１３）に記載の撮像装置。
（１５）
　前記半導体基板の前記深さ方向における前記前記第１電極部の長さをｂ、前記深さ方向における前記前記第２電極部の長さをｃ、前記一方向における前記第１電極部の幅をｄとすると、
　前記転送ゲート電極の形状は、前記一方向において、０＜ｂ＜３．５ｄ、０＜ｃ＜３．５ｄ、かつｂ＋ｃ＜６ｄを満たす、上記（１）～（１４）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（１６）
　前記転送ゲート電極の形状は、前記一主面の面内の少なくとも一方向において、ｂ＋ｃ＜２ｄを満たす、上記（１５）に記載の撮像装置。
（１７）
　前記転送ゲート電極は、前記半導体基板に設けられた開口の内部にゲート絶縁膜を介して設けられる、上記（１）～（１６）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（１８）
　前記転送路は、前記光電変換部にて光電変換された電荷を前記半導体基板の前記一主面に設けられたフローティングディフュージョンに転送する、上記（１）～（１７）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１９年７月１９日に出願された日本特許出願番号２０１９－１３３３４７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (18)

  1. 　半導体基板の一主面よりも内側に設けられた光電変換部と、
    　前記半導体基板の前記一主面から深さ方向に柱状に延伸する第１電極部、及び前記第１電極部から前記深さ方向にさらに柱状に延伸する第２電極部を含み、前記光電変換部にて光電変換された電荷を読み出す転送路を形成する転送ゲート電極と、
    　第１導電型不純物を含み、前記転送ゲート電極の側方に設けられた第１導電型領域と
    を備え、
    　前記一主面の面内の少なくとも一方向における前記第２電極部の幅は、前記一方向における前記第１電極部の幅よりも小さく、
    　前記第１導電型領域は、前記一方向において、前記第１電極部の下方、かつ前記第２電極部の側方の領域に少なくとも設けられる、撮像装置。
  2. 　前記第１導電型領域は、前記転送ゲート電極の前記一方向の外形に沿ってさらに延伸して設けられる、請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記第１導電型領域は、前記深さ方向に折れ曲がって設けられる、請求項２に記載の撮像装置。
  4. 　前記第１導電型領域は、前記第２電極部の側方、前記第２電極部から突出する前記第１電極部の下方、及び前記第１電極部の側方に連続して設けられる、請求項３に記載の撮像装置。
  5. 　前記第１電極部の側方に設けられた前記第１導電型領域の不純物濃度は、前記第２電極部の側方に設けられた前記第１導電型領域の不純物濃度と異なる、請求項４に記載の撮像装置。
  6. 　前記第１電極部、及び前記第２電極部と対向する前記半導体基板には、第２導電型不純物を含む第２導電型領域がさらに設けられる、請求項１に記載の撮像装置。
  7. 　前記第２導電型領域は、前記第２電極部の下方、前記第２電極部の側方、前記第２電極部から突出する前記第１電極部の下方、及び前記第１電極部の側方に連続して設けられる、請求項６に記載の撮像装置。
  8. 　前記第２導電型領域は、前記第１導電型領域と、前記第１電極部、及び前記第２電極部との間に設けられる、請求項７に記載の撮像装置。
  9. 　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域は、前記第１電極部の形成領域に包含される、請求項１に記載の撮像装置。
  10. 　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域は、前記第１電極部の形成領域と相似形である、請求項１に記載の撮像装置。
  11. 　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域の重心は、前記第１電極部の形成領域の重心と略一致する、請求項１０に記載の撮像装置。
  12. 　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域は、前記第１電極部の形成領域と非相似形である、請求項１に記載の撮像装置。
  13. 　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域と重ならない前記第１電極部の形成領域の面積は、前記第２電極部の形成領域と重なる前記第１電極部の形成領域の面積よりも大きい、請求項１に記載の撮像装置。
  14. 　前記半導体基板の前記一主面から平面視した場合、前記第２電極部の形成領域と重ならない前記第１電極部の形成領域の下方には、前記第１導電型領域が設けられる、請求項１３に記載の撮像装置。
  15. 　前記半導体基板の前記深さ方向における前記前記第１電極部の長さをｂ、前記深さ方向における前記前記第２電極部の長さをｃ、前記一方向における前記第１電極部の幅をｄとすると、
    　前記転送ゲート電極の形状は、前記一主面の面内の少なくとも一方向において、０＜ｂ＜３．５ｄ、０＜ｃ＜３．５ｄ、かつｂ＋ｃ＜６ｄを満たす、請求項１に記載の撮像装置。
  16. 　前記転送ゲート電極の形状は、前記一方向において、ｂ＋ｃ＜２ｄを満たす、請求項１５に記載の撮像装置。
  17. 　前記転送ゲート電極は、前記半導体基板に設けられた開口の内部にゲート絶縁膜を介して設けられる、請求項１に記載の撮像装置。
  18. 　前記転送路は、前記光電変換部にて光電変換された電荷を前記半導体基板の前記一主面に設けられたフローティングディフュージョンに転送する、請求項１に記載の撮像装置。
PCT/JP2020/027066 2019-07-19 2020-07-10 撮像装置 WO2021015011A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080041434.XA CN113924650A (zh) 2019-07-19 2020-07-10 成像装置
JP2021533946A JPWO2021015011A1 (ja) 2019-07-19 2020-07-10
US17/597,532 US20220254823A1 (en) 2019-07-19 2020-07-10 Imaging device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019133347 2019-07-19
JP2019-133347 2019-07-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021015011A1 true WO2021015011A1 (ja) 2021-01-28

Family

ID=74193930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/027066 WO2021015011A1 (ja) 2019-07-19 2020-07-10 撮像装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220254823A1 (ja)
JP (1) JPWO2021015011A1 (ja)
CN (1) CN113924650A (ja)
TW (1) TW202129936A (ja)
WO (1) WO2021015011A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11282886B2 (en) * 2019-12-11 2022-03-22 Omnivision Technologies, Inc. Pixel, associated image sensor, and method
WO2024116928A1 (ja) * 2022-11-28 2024-06-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置及び電子機器
WO2024154600A1 (ja) * 2023-01-17 2024-07-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220310686A1 (en) * 2021-03-25 2022-09-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Fluorine passivation in a pixel sensor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010073840A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2010114322A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2012084610A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2012199489A (ja) * 2011-03-23 2012-10-18 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
US20150155328A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor
WO2016136487A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置、並びに、製造装置および方法
JP2017055050A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
WO2018198486A1 (ja) * 2017-04-28 2018-11-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および電子機器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010073840A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2010114322A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2012084610A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2012199489A (ja) * 2011-03-23 2012-10-18 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
US20150155328A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor
WO2016136487A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置、並びに、製造装置および方法
JP2016162788A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置、並びに、製造装置および方法
JP2017055050A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
WO2018198486A1 (ja) * 2017-04-28 2018-11-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および電子機器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11282886B2 (en) * 2019-12-11 2022-03-22 Omnivision Technologies, Inc. Pixel, associated image sensor, and method
US11695029B2 (en) 2019-12-11 2023-07-04 Omnivision Technologies, Inc. Pixel formation method
WO2024116928A1 (ja) * 2022-11-28 2024-06-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置及び電子機器
WO2024154600A1 (ja) * 2023-01-17 2024-07-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220254823A1 (en) 2022-08-11
TW202129936A (zh) 2021-08-01
JPWO2021015011A1 (ja) 2021-01-28
CN113924650A (zh) 2022-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021015011A1 (ja) 撮像装置
US20220254819A1 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
JPWO2020059702A1 (ja) 撮像装置
WO2020189534A1 (ja) 撮像素子および半導体素子
JP7341141B2 (ja) 撮像装置および電子機器
WO2021235101A1 (ja) 固体撮像装置
WO2021124975A1 (ja) 固体撮像装置および電子機器
US12027538B2 (en) Imaging element and electronic apparatus
JP2021034496A (ja) 撮像素子、測距装置
JP2021040048A (ja) 撮像装置
WO2021124974A1 (ja) 撮像装置
WO2020261817A1 (ja) 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法
WO2019181466A1 (ja) 撮像素子、電子機器
KR20240037943A (ko) 촬상 장치
WO2021045139A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
WO2021100338A1 (ja) 固体撮像素子
TWI853058B (zh) 固態成像器件及電子裝置
WO2021186911A1 (ja) 撮像装置及び電子機器
WO2024057805A1 (ja) 撮像素子および電子機器
WO2024166667A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
US20240038807A1 (en) Solid-state imaging device
WO2022259855A1 (ja) 半導体装置およびその製造方法、並びに電子機器
WO2022158170A1 (ja) 光検出素子および電子機器
WO2022138097A1 (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
US20240290816A1 (en) Solid-state imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20844449

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021533946

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20844449

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1