WO2022158170A1 - 光検出素子および電子機器 - Google Patents

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transfer transistor
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors

Definitions

  • the present disclosure relates to photodetectors and electronic devices.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a schematic configuration example of a photodetector according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of light receiving pixels according to the embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 shown in FIG. 2
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 shown in FIG. 2
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of a light receiving pixel according to Modification 1 of the embodiment of the present disclosure
  • 6 is a cross-sectional view taken along line B1-B1 shown in FIG. 5
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B2-B2 shown in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of a light receiving pixel according to Modification 2 of the embodiment of the present disclosure
  • 9 is a cross-sectional view taken along line C1-C1 shown in FIG. 8.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line C2-C2 shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of a light receiving pixel according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure
  • 12 is a cross-sectional view taken along line D1-D1 shown in FIG. 11
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line D2-D2 shown in FIG. 11;
  • CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the light receiving pixel 2 has a photodiode 20, which is a photoelectric conversion element, and a plurality of pixel transistors (so-called MOS transistors).
  • a plurality of pixel transistors can be composed of, for example, three transistors: a transfer transistor 40 (see FIG. 2), a reset transistor, and an amplification transistor.
  • the vertical drive circuit 4 is composed of, for example, a shift register, selects a pixel drive wiring, supplies a pulse for driving the pixels to the selected pixel drive wiring, and drives the pixels row by row. That is, the vertical drive circuit 4 sequentially selectively scans the light-receiving pixels 2 in the pixel region 3 row by row in the vertical direction.
  • the vertical drive circuit 4 supplies the column signal processing circuit 5 with a pixel signal based on the signal charge generated according to the amount of light received by the photodiode 20 , which is the photoelectric conversion element of each light receiving pixel 2 , through the vertical signal line 9 . .
  • a horizontal selection switch (not shown) is connected between the output stage of the column signal processing circuit 5 and the horizontal signal line 10 .
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the light receiving pixel 2 according to the embodiment of the present disclosure.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 shown in FIG.
  • the light-receiving pixel 2 includes a photodiode 20, a transfer transistor 40, and a floating diffusion 50.
  • the transfer transistor 40 has a function of transferring signal charges (here, electrons) generated and accumulated in the photodiode 20 to the floating diffusion 50 .
  • Such a transfer transistor 40 is arranged adjacent to the first impurity region 21 of the photodiode 20 .
  • the transfer transistor 40 has a gate electrode 41 and an insulating layer 42 .
  • the gate electrode 41 is arranged adjacent to the second impurity region 22a located between the first impurity region 21 and the floating diffusion 50 with the insulating layer 42 interposed therebetween.
  • the signal charges generated in all the third impurity regions 31 inside the capacitance enlarging region 30 can be smoothly guided to the transfer transistor 40 through the first impurity regions 21 connected to all the third impurity regions 31. .
  • the capacitance increasing regions 30 are preferably arranged in a comb shape in plan view.
  • the transfer transistor 40 is arranged on one side (upper side in FIG. 2) of the first impurity region 21 which is rectangular in plan view, and the other three sides are arranged inside the first impurity region 21.
  • a plurality of capacitance-enlarging regions 30 may be arranged in a comb shape so as to protrude toward the edge.
  • the plurality of capacitance-enlarging regions 30 may be arranged symmetrically in plan view, and the transfer transistor 40 may be arranged on the axis of symmetry. .
  • the impurity concentration of the third impurity region 31 included in the capacitance expansion region 30 is preferably lower than the impurity concentration of the first impurity region 21 of the same conductivity type.
  • the impurity concentration of the fourth impurity region 32 included in the capacitance expansion region 30 is preferably lower than the impurity concentration of the second impurity region 22 of the same conductivity type.
  • the transfer efficiency of the signal charge accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
  • the transfer transistor 40 is a vertical transistor.
  • the transfer transistor 40 of Modification 2 includes a gate electrode 41 extending along the thickness direction of the substrate 11 (see FIG. 1), an insulating layer 42 , and an insulating layer 42 arranged along the surface of the gate electrode 41 . and a membrane 43 .
  • the capacitance enlarging region 30 extending from the side opposite to the side of the first impurity region 21 where the transfer transistor 40 is arranged is the first impurity region 21 where the transfer transistor 40 is arranged. extends toward one side of the A plurality of capacitance enlarging regions 30 extending toward one side of the first impurity region 21 are arranged close to the transfer transistor 40 .
  • the transfer transistor 40 is a vertical transistor as in Modification 2 described above. Further, in Modification 3, as shown in FIG. 11 , some of the plurality of capacitance enlarging regions 30 are arranged close to the transfer transistor 40 .
  • the capacitance enlarging region 30 By extending the capacitance enlarging region 30 so as to approach the transfer transistor 40 in this way, the area of the PN junction surface inside the capacitance enlarging region 30 is enlarged. Therefore, according to Modification 3, the saturated signal charge amount of the photodiode 20 can be further increased.
  • the capacitance enlarging region 30 By arranging the capacitance enlarging region 30 in more than half of the area inside the second impurity region 22 in this way, the area of the PN junction surface inside the capacitance enlarging region 30 is further enlarged. Therefore, according to Modification 4, the saturation signal charge amount of the photodiode 20 can be further increased.
  • FIG. 16 shows an example in which the transfer transistor 40 is configured by a planar transistor
  • the present disclosure is not limited to such an example, and for example, the transfer transistor 40 may be a vertical transistor. .
  • the photodiode 20 of the present disclosure can also be applied to various photodetectors such as photoresistors and photomultiplier tubes.
  • a photodetector (solid-state imaging device 1 ) according to the embodiment includes light-receiving pixels 2 having photodiodes 20 .
  • the photodiode 20 includes a first conductivity type first impurity region 21 , a capacitance enlarging region 30 arranged on the side of the first impurity region 21 , and a region surrounding the first impurity region 21 and the capacitance enlarging region 30 . and a second impurity region 22 of the second conductivity type arranged in the .
  • the capacitance expansion region 30 is formed by alternately laminating a first-conductivity-type third impurity region 31 and a second-conductivity-type fourth impurity region 32 along the thickness direction of the substrate 11 .
  • the saturation signal charge amount of the photodiode 20 can be increased.
  • the light receiving pixel 2 has a transfer transistor 40 arranged adjacent to the photodiode 20.
  • the first impurity region 21 is arranged between the capacitance enlarging region 30 and the transfer transistor 40 .
  • the capacity expansion region 30 has a tapered shape in which the width gradually narrows as it approaches the transfer transistor 40 in plan view.
  • the transfer transistor 40 is a vertical transistor having a gate electrode 41 extending along the thickness direction of the substrate 11 .
  • the transfer efficiency of the signal charge accumulated in the photodiode 20 can be maintained favorably.
  • the capacity expansion region 30 is arranged close to the transfer transistor 40, which is a vertical transistor.
  • a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an exterior information detection unit 12030, an interior 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 illustrated.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image, and can also output it as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects 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 off.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on information on the inside and outside of the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010 .
  • the microcomputer 12051 implements ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on operation.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity with respect to the vehicle 12100). , it is possible to extract, as the preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100. can. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and can perform automatic braking control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle autonomously travels without depending on the operation of the driver.
  • automatic braking control including following stop control
  • automatic acceleration control including following start control
  • 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 the pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 .
  • recognition of a pedestrian is performed by, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 in FIG. 1 can be applied to the imaging section 12031 .
  • a high-quality image with improved dynamic range and SN ratio can be obtained from the imaging unit 12031.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • An endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 whose distal end is inserted into the body cavity of a patient 11132 and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101 .
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel. good.
  • the tip of the lens barrel 11101 is provided with an opening into which the objective lens is fitted.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel 11101 by a light guide extending inside the lens barrel 11101, where it reaches the objective. Through the lens, the light is irradiated toward the observation object inside the body cavity of the patient 11132 .
  • the endoscope 11100 may be a straight scope, a perspective scope, or a side scope.
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201 .
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204 .
  • the user inputs an instruction or the like to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100 .
  • the treatment instrument control device 11205 controls driving of the energy treatment instrument 11112 for tissue cauterization, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 inflates the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field of the endoscope 11100 and securing the operator's working space, and injects gas into the body cavity through the pneumoperitoneum tube 11111. send in.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • 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, the wavelength dependence of light absorption in body tissues is used to irradiate a narrower band of light than the irradiation light (i.e., white light) used during normal observation, thereby observing the mucosal surface layer.
  • irradiation light i.e., white light
  • Narrow Band Imaging in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained from fluorescence generated by irradiation with excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light and the fluorescence from the body tissue is observed (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is examined.
  • a fluorescence image can be obtained by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 21 is a block diagram showing an example of functional configurations of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging section 11402, a drive section 11403, a communication section 11404, and a camera head control section 11405.
  • the CCU 11201 has a communication section 11411 , an image processing section 11412 and a control section 11413 .
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other via a transmission cable 11400 .
  • the number of imaging elements constituting the imaging unit 11402 may be one (so-called single-plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each image pickup element, and a color image may be obtained by synthesizing the image signals.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for respectively acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (dimensional) display.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • a plurality of systems of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the drive unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under control from the camera head control unit 11405 . Thereby, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be appropriately adjusted.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400 .
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately designated by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. good.
  • the endoscope 11100 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102 .
  • Image signals and control signals can be transmitted by electric communication, optical communication, or the like.
  • the control unit 11413 performs various controls related to imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and display of the captured image obtained by imaging the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates control signals for controlling driving of the camera head 11102 .
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image showing the surgical site and the like based on the image signal that has undergone image processing by the image processing unit 11412 .
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edges of objects included in the captured image, thereby detecting surgical instruments such as forceps, specific body parts, bleeding, mist during use of the energy treatment instrument 11112, and the like. can recognize.
  • the control unit 11413 may use the recognition result to display various types of surgical assistance information superimposed on the image of the surgical site. By superimposing and presenting the surgery support information to the operator 11131, the burden on the operator 11131 can be reduced and the operator 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402 of the camera head 11102 among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 in FIG. 1 can be applied to the imaging unit 11402 .
  • the light receiving pixel has a transfer transistor arranged adjacent to the photodiode, The photodetector according to (1), wherein the first impurity region is arranged between the capacitance enlarging region and the transfer transistor.
  • the photodetecting element according to (2), wherein the capacitance enlarging region is arranged in a comb shape in a plan view.
  • the photodetecting element according to (3), wherein the capacitance enlarging region has a tapered shape in which the width gradually narrows as it approaches the transfer transistor in a plan view.
  • an optical system a photodetector; with The photodetector is having a light-receiving pixel with a photodiode;
  • the photodiode is a first conductivity type first impurity region; a capacitance expansion region arranged laterally of the first impurity region; a second conductivity type second impurity region arranged to surround the first impurity region and the capacitance expansion region; has The electronic device according to claim 1, wherein the capacitance increasing region is formed by alternately stacking a first-conductivity-type third impurity region and a second-conductivity-type fourth impurity region along a thickness direction of the substrate.
  • the light receiving pixel has a transfer transistor arranged adjacent to the photodiode, The electronic device according to (9), wherein the first impurity region is arranged between the capacitance enlarging region and the transfer transistor.
  • the capacity expansion region has a tapered shape in which the width gradually narrows as it approaches the transfer transistor in a plan view.
  • Solid-state imaging device an example of a photodetector
  • Light-receiving pixel 11
  • Substrate 20
  • Photodiode 21
  • First impurity region 22
  • Second impurity region 30
  • Capacity expansion region 31
  • Third impurity region 32
  • Fourth impurity region 40
  • Transfer transistor 50

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

本開示に係る光検出素子は、フォトダイオード（２０）を有する受光画素（２）を備える。また、フォトダイオード（２０）は、第１導電型の第１不純物領域（２１）と、第１不純物領域（２１）の側方に配置される容量拡大領域（３０）と、第１不純物領域（２１）および容量拡大領域（３０）を囲むように配置される第２導電型の第２不純物領域（２２）と、を有する。そして、容量拡大領域（３０）は、第１導電型の第３不純物領域（３１）と第２導電型の第４不純物領域（３２）とが基板（１１）の厚み方向に沿って交互に積層して構成される。

Description

光検出素子および電子機器
　本開示は、光検出素子および電子機器に関する。
　従来、ＣＣＤ（Charge-Coupled　Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）イメージセンサなどのフォトダイオードを有するイメージセンサが広く用いられている。
　かかるイメージセンサでは、フォトダイオードの飽和信号電荷量（Ｑｓ）を増加させることにより、ダイナミックレンジやＳＮ比を向上させることができる。たとえば、フォトダイオード内部のＰＮ接合面を凹部形状にすることにより、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させることができる技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００５－３３２９２５号公報
　しかしながら、上記の従来技術では、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させるという点でさらなる改善の余地があった。
　そこで、本開示では、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させることができる光検出素子および電子機器を提案する。
　本開示によれば、光検出素子が提供される。光検出素子は、フォトダイオードを有する受光画素を備える。また、前記フォトダイオードは、第１導電型の第１不純物領域と、前記第１不純物領域の側方に配置される容量拡大領域と、前記第１不純物領域および前記容量拡大領域を囲むように配置される第２導電型の第２不純物領域と、を有する。そして、前記容量拡大領域は、第１導電型の第３不純物領域と第２導電型の第４不純物領域とが基板の厚み方向に沿って交互に積層して構成される。
本開示の実施形態に係る光検出素子の概略構成例を示すシステム構成図である。 本開示の実施形態に係る受光画素の構成を模式的に示す平面図である。 図２に示すＡ１－Ａ１線の矢視断面図である。 図２に示すＡ２－Ａ２線の矢視断面図である。 本開示の実施形態の変形例１に係る受光画素の構成を模式的に示す平面図である。 図５に示すＢ１－Ｂ１線の矢視断面図である。 図５に示すＢ２－Ｂ２線の矢視断面図である。 本開示の実施形態の変形例２に係る受光画素の構成を模式的に示す平面図である。 図８に示すＣ１－Ｃ１線の矢視断面図である。 図８に示すＣ２－Ｃ２線の矢視断面図である。 本開示の実施形態の変形例３に係る受光画素の構成を模式的に示す平面図である。 図１１に示すＤ１－Ｄ１線の矢視断面図である。 図１１に示すＤ２－Ｄ２線の矢視断面図である。 本開示の実施形態の変形例４に係る受光画素の構成を模式的に示す平面図である。 図１４に示すＥ１－Ｅ１線の矢視断面図である。 図１４に示すＥ２－Ｅ２線の矢視断面図である。 本開示に係る技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下に、本開示の各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
　従来、ＣＣＤ（Charge-Coupled　Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）イメージセンサなどのフォトダイオードを有するイメージセンサが広く用いられている。
　かかるイメージセンサでは、フォトダイオードの飽和信号電荷量（Ｑｓ）を増加させることにより、ダイナミックレンジやＳＮ比を向上させることができる。たとえば、フォトダイオード内部のＰＮ接合面を凹部形状にすることにより、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させることができる技術が知られている。
　しかしながら、上記の従来技術では、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させるという点でさらなる改善の余地があった。
　そこで、上述の問題点を克服し、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させることができる技術の実現が期待されている。
［固体撮像素子の構成］
　まず、実施形態に係る固体撮像素子１の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子１の概略構成例を示すシステム構成図である。固体撮像素子１は、光検出素子の一例である。
　図１に示すように、実施形態に係る固体撮像素子１は、画素領域３と、周辺回路部とを有して構成される。かかる画素領域３には、半導体（たとえば、シリコンなど）で構成される基板１１に複数のフォトダイオード２０（図２参照）を含む受光画素２が規則的に２次元的に配列される。
　受光画素２は、光電変換素子であるフォトダイオード２０と、複数の画素トランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）とを有する。複数の画素トランジスタは、たとえば転送トランジスタ４０（図２参照）、リセットトランジスタおよび増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができる。
　また、複数の画素トランジスタは、その他、選択トランジスタを追加して４つのトランジスタで構成することもできる。単位画素の等価回路は通常と同様であるので、詳細説明は省略する。
　実施形態に係る受光画素２は、共有画素構造とすることもできる。この画素共有構造は、複数のフォトダイオード２０と、複数の転送トランジスタ４０と、共有する１つのフローティングディフュージョン５０（図２参照）と、共有する１つずつの他の画素トランジスタ（図示せず）とから構成される。
　周辺回路部は、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などを有して構成される。
　制御回路８は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータとを受け取り、また固体撮像装置の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路８では、垂直同期信号、水平同期信号および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および水平駆動回路６などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。
　そして、制御回路８は、これらの信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５および水平駆動回路６などに入力する。
　垂直駆動回路４は、たとえばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路４は、画素領域３の各受光画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査する。
　そして、垂直駆動回路４は、垂直信号線９を通して各受光画素２の光電変換素子となるたとえばフォトダイオード２０において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく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、受光画素２のたとえば列ごとに配置されており、１行分の受光画素２から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路５は、受光画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ（Correlated　Double　Sampling：相関二重サンプリング）や、信号増幅、ＡＤ変換などの信号処理を行う。
　カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。
　水平駆動回路６は、たとえばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
　出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。たとえば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをする。
［受光画素の構成］
　つづいて、実施形態に係る受光画素２の詳細な構成について、図２～図４を参照しながら説明する。図２は、本開示の実施形態に係る受光画素２の構成を模式的に示す平面図である。また、図３は、図２に示すＡ１－Ａ１線の矢視断面図であり、図４は、図２に示すＡ２－Ａ２線の矢視断面図である。
　なお、本開示の図面では、理解を容易にするため、ＸＹＺ座標系が示される。Ｚ軸方向は、基板１１（図１参照）の厚み方向に対応する。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、基板１１の面方向に対応する。また、本開示では、被写体からの光が、Ｚ軸負方向側またはＺ軸正方向側から入射する。
　図２～図４に示すように、実施形態に係る受光画素２は、フォトダイオード２０と、転送トランジスタ４０と、フローティングディフュージョン５０とを備える。
　また、フォトダイオード２０は、第１導電型の第１不純物領域２１と、第２導電型の第２不純物領域２２と、容量拡大領域３０とを有する。第１不純物領域２１は、たとえば、高濃度のＮ型不純物領域である。
　容量拡大領域３０は、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量を増加させるために設けられ、第１不純物領域２１の側方に（すなわち、第１不純物領域２１に対して基板１１の面方向に隣接して）、かかる第１不純物領域２１と接するように配置される。
　また、本開示では、図２～図４に示すように、第１不純物領域２１と容量拡大領域３０とが一体となって略直方体状に形成される。そして、かかる略直方体状の第１不純物領域２１および容量拡大領域３０を囲むように、第２不純物領域２２が配置される。第２不純物領域２２は、たとえば、高濃度のＰ型不純物領域である。
　ここで、実施形態に係る容量拡大領域３０は、図３および図４に示すように、第１導電型（実施形態ではＮ型）の第３不純物領域３１と、第２導電型（実施形態ではＰ型）の第４不純物領域３２とが基板１１の厚み方向に沿って交互に積層して構成される。これにより、フォトダイオード２０内部のＰＮ接合面の面積を拡大させることができる。
　そして、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量は、フォトダイオード２０内部のＰＮ接合面の面積が拡大するにしたがい増加する。すなわち、実施形態では、フォトダイオード２０に容量拡大領域３０を設けることにより、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量を増加させることができる。
　転送トランジスタ４０は、フォトダイオード２０において発生し蓄積された信号電荷（ここでは、電子）を、フローティングディフュージョン５０に転送する機能を有する。かかる転送トランジスタ４０は、フォトダイオード２０の第１不純物領域２１に隣接して配置される。
　また、図４に示すように、転送トランジスタ４０は、ゲート電極４１と、絶縁層４２とを有する。ゲート電極４１は、絶縁層４２を介して、第１不純物領域２１とフローティングディフュージョン５０との間に位置する第２不純物領域２２ａに隣接して配置される。
　絶縁層４２は、ゲート電極４１と第２不純物領域２２ａとの間に配置される。また、絶縁層４２は、図３などに示すように、ゲート電極４１と第２不純物領域２２ａとの間を含め、基板１１の表面全体を覆うように配置されてもよい。
　フローティングディフュージョン５０は、フォトダイオード２０から転送トランジスタ４０を介して転送された信号電荷を一時的に保持する機能を有する。フローティングディフュージョン５０は、たとえば、高濃度のＮ型不純物領域で構成される。
　実施形態では、図４などに示すように、容量拡大領域３０の側方に配置される第１不純物領域２１が、容量拡大領域３０と転送トランジスタ４０との間に配置されるとよい。
　これにより、容量拡大領域３０内部のすべての第３不純物領域３１で生成された信号電荷を、このすべての第３不純物領域３１と繋がる第１不純物領域２１を通じて転送トランジスタ４０に円滑に導くことができる。
　換言すると、実施形態では、容量拡大領域３０で生成された信号電荷の転送トランジスタ４０への移動が、容量拡大領域３０と転送トランジスタ４０との間に位置するＰ型の第４不純物領域３２で妨げられることを抑制することができる。
　したがって、実施形態によれば、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率を向上させることができる。
　また、実施形態では、図２に示すように、容量拡大領域３０が、平面視で櫛歯状に配置されるとよい。たとえば、図２に示すように、平面視で矩形状である第１不純物領域２１の１辺（図２では上辺）に転送トランジスタ４０が配置され、その他の３辺から第１不純物領域２１の内側に向かって突出するように、複数の容量拡大領域３０が櫛歯状に配置されるとよい。
　これにより、容量拡大領域３０で生成された信号電荷を、隣接する容量拡大領域３０同士の間に位置する第１不純物領域２１も通じて転送トランジスタ４０に導くことができる。
　したがって、実施形態によれば、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
　また、実施形態では、容量拡大領域３０を櫛歯状に配置することにより、第３不純物領域３１と第４不純物領域３２との界面に加えて、第４不純物領域３２の側面（すなわち、第１不純物領域２１との界面）にもＰＮ接合面を形成することができる。
　したがって、実施形態によれば、フォトダイオード２０におけるＰＮ接合面の面積をさらに拡大させることができることから、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。
　また、実施形態では、図２に示すように、櫛歯状の容量拡大領域３０を第１不純物領域２１の内側に向けて配置するとよい。これにより、隣接する容量拡大領域３０同士の間に位置する第１不純物領域２１を通じて転送される信号電荷を、さらに円滑に転送トランジスタ４０に導くことができる。
　したがって、実施形態によれば、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
　また、実施形態では、図３および図４に示すように、容量拡大領域３０の幅が、転送トランジスタ４０から離れるにしたがい徐々に広くなるとよい。これにより、転送トランジスタ４０から離れた深い位置にある容量拡大領域３０で生成された信号電荷の転送トランジスタ４０への移動が、浅い位置にあるＰ型の第４不純物領域３２で妨げられることを抑制することができる。
　したがって、実施形態によれば、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
　また、実施形態では、図２に示すように、受光画素２において、平面視で複数の容量拡大領域３０が左右対称に配置されるとともに、転送トランジスタ４０が対称軸の上に配置されるとよい。
　これにより、フォトダイオード２０の内部に配置されるすべての容量拡大領域３０から、信号電荷を略均等に転送トランジスタ４０に導くことができる。したがって、実施形態によれば、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
　なお、実施形態に係る容量拡大領域３０は、たとえば、基板１１の表面から加速エネルギーを多段に変化させたドナーイオンおよびアクセプタイオンを層状にイオン注入することにより形成することができる。
　そして、実施形態では、容量拡大領域３０に含まれる第３不純物領域３１の不純物濃度が、同じ導電型の第１不純物領域２１の不純物濃度よりも低いとよい。同様に、容量拡大領域３０に含まれる第４不純物領域３２の不純物濃度が、同じ導電型の第２不純物領域２２の不純物濃度よりも低いとよい。
　たとえば、第３不純物領域３１の不純物濃度が第１不純物領域２１の不純物濃度以上であり、また第４不純物領域３２の不純物濃度が第２不純物領域２２の不純物濃度以上であるとする。
　この場合、イオン注入などによって生じる不純物離散の影響に起因して、第３不純物領域３１と第４不純物領域３２との間のＰＮ接合面のポテンシャル分布が大きく乱れることから、信号電荷の転送効率が悪化してしまう場合がある。
　しかしながら、実施形態では、第３不純物領域３１の不純物濃度が第１不純物領域２１の不純物濃度よりも低く、また第４不純物領域３２の不純物濃度が第２不純物領域２２の不純物濃度よりも低い。そのため、第３不純物領域３１と第４不純物領域３２との間のＰＮ接合面のポテンシャル分布が大きく乱れることを抑制することができる。
　したがって、実施形態によれば、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
［各種変形例］
＜変形例１＞
　つづいて、実施形態の各種変形例について、図５～図１６を参照しながら説明する。図５は、本開示の実施形態の変形例１に係る受光画素２の構成を模式的に示す平面図である。また、図６は、図５に示すＢ１－Ｂ１線の矢視断面図であり、図７は、図５に示すＢ２－Ｂ２線の矢視断面図である。
　図５に示すように、変形例１に係る受光画素２では、容量拡大領域３０が、平面視で転送トランジスタ４０に近づくにしたがい徐々に幅が狭くなるテーパ形状を有する。
　これにより、隣接する容量拡大領域３０同士の間に位置する第１不純物領域２１の開口部を広げることができることから、かかる第１不純物領域２１を通じて信号電荷を転送トランジスタ４０に円滑に導くことができる。
　したがって、変形例１によれば、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
　なお、図５の例では、平面視で容量拡大領域３０の基端部（すなわち、第２不純物領域２２側の端部）から先端部にかけて、容量拡大領域３０の幅が線型状に狭くなる例について示したが、本開示はかかる例に限られない。
　たとえば、容量拡大領域３０の基端部から先端部にかけて、階段状に幅が狭くなっていてもよい。また、容量拡大領域３０の基端部から先端部にかけて、一部の部位が線型状に幅が狭くなり、残りの部位が階段状に幅が狭くなっていてもよい。
＜変形例２＞
　図８は、本開示の実施形態の変形例２に係る受光画素２の構成を模式的に示す平面図である。また、図９は、図８に示すＣ１－Ｃ１線の矢視断面図であり、図１０は、図８に示すＣ２－Ｃ２線の矢視断面図である。
　図１０に示すように、変形例２に係る受光画素２では、転送トランジスタ４０が縦型トランジスタである。具体的には、変形例２の転送トランジスタ４０は、基板１１（図１参照）の厚み方向に沿って延びるゲート電極４１と、絶縁層４２と、ゲート電極４１の表面に沿って配置される絶縁膜４３とを有する。
　また、変形例２では、図８などに示すように、複数の容量拡大領域３０のうち、一部の容量拡大領域３０が転送トランジスタ４０に近接して配置される。
　具体的には、平面視において、転送トランジスタ４０が配置される第１不純物領域２１の１辺とは対向する１辺から延びる容量拡大領域３０が、転送トランジスタ４０が配置される第１不純物領域２１の１辺に向かって延びている。そして、この第１不純物領域２１の１辺に向かって延びる複数の容量拡大領域３０が、転送トランジスタ４０に近接して配置される。
　このように、転送トランジスタ４０に近接するように容量拡大領域３０を延ばすことにより、容量拡大領域３０内部のＰＮ接合面の面積が拡大する。したがって、変形例２によれば、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。
　また、変形例２では、転送トランジスタ４０を縦型トランジスタにすることにより、転送トランジスタ４０から離れた深い位置の容量拡大領域３０で生成された信号電荷の移動が、浅い位置の第４不純物領域３２で妨げられることを抑制することができる。
　したがって、変形例２によれば、転送トランジスタ４０に近接するように容量拡大領域３０を延ばした場合でも、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率を良好に維持することができる。
　なお、変形例２では、上述の実施形態と同様に、平面視において、転送トランジスタ４０が配置される第１不純物領域２１の１辺とは略垂直な２辺にも、櫛歯状の容量拡大領域３０が配置される。
＜変形例３＞
　図１１は、本開示の実施形態の変形例３に係る受光画素２の構成を模式的に示す平面図である。また、図１２は、図１１に示すＤ１－Ｄ１線の矢視断面図であり、図１３は、図１１に示すＤ２－Ｄ２線の矢視断面図である。
　図１３に示すように、変形例３に係る受光画素２では、上述の変形例２と同様に、転送トランジスタ４０が縦型トランジスタである。また、変形例３では、図１１に示すように、複数の容量拡大領域３０のうち、一部の容量拡大領域３０が転送トランジスタ４０に近接して配置される。
　具体的には、平面視において、すべての容量拡大領域３０が、転送トランジスタ４０が配置される第１不純物領域２１の１辺とは対向する１辺から、転送トランジスタ４０が配置される第１不純物領域２１の１辺に向かって延びている。
　そして、この第１不純物領域２１の１辺に向かって延びるすべての容量拡大領域３０のうち、中央部に配置される容量拡大領域３０が、転送トランジスタ４０に近接して配置される。
　このように、転送トランジスタ４０に近接するように容量拡大領域３０を延ばすことにより、容量拡大領域３０内部のＰＮ接合面の面積が拡大する。したがって、変形例３によれば、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。
　また、変形例３では、転送トランジスタ４０を縦型トランジスタにすることにより、転送トランジスタ４０から離れた深い位置の容量拡大領域３０で生成された信号電荷の移動が、浅い位置の第４不純物領域３２で妨げられることを抑制することができる。
　したがって、変形例３によれば、転送トランジスタ４０に近接するように容量拡大領域３０を延ばした場合でも、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率を良好に維持することができる。
＜変形例４＞
　図１４は、本開示の実施形態の変形例４に係る受光画素２の構成を模式的に示す平面図である。また、図１５は、図１４に示すＥ１－Ｅ１線の矢視断面図であり、図１６は、図１４に示すＥ２－Ｅ２線の矢視断面図である。
　図１４などに示すように、変形例４に係る受光画素２では、平面視において、容量拡大領域３０が第１不純物領域２１よりも広い。たとえば、変形例４では、平面視において、第２不純物領域２２の内側の領域のうち、転送トランジスタ４０の近傍の領域には第１不純物領域２１が配置され、その他の領域には容量拡大領域３０が配置される。
　このように、第２不純物領域２２の内側における半分以上の領域に容量拡大領域３０を配置することにより、容量拡大領域３０内部のＰＮ接合面の面積がさらに拡大する。したがって、変形例４によれば、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。
　なお、図１６の例では、転送トランジスタ４０が平面的なトランジスタで構成される例について示しているが、本開示はかかる例に限られず、たとえば、転送トランジスタ４０が縦型トランジスタであってもよい。
　これにより、転送トランジスタ４０から離れた深い位置の容量拡大領域３０で生成された信号電荷の移動が、浅い位置の第４不純物領域３２で妨げられることを抑制することができる。
　したがって、変形例４によれば、第２不純物領域２２の内側における大半の領域に容量拡大領域３０を配置した場合でも、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率を良好に維持することができる。
　なお、ここまで説明した実施形態および各種変形例では、フォトダイオード２０を固体撮像素子に適用した場合について示したが、本開示のフォトダイオード２０が適用される素子は固体撮像素子に限られない。
　たとえば、フォトレジスタや光電子増倍管などの各種の光検出素子に対しても、本開示のフォトダイオード２０を適用することができる。
　また、ここまで説明した実施形態および各種変形例では、第１導電型がＮ型であり第２導電型がＰ型である場合について示したが、第１導電型がＰ型であり第２導電型がＮ型であってもよい。
［効果］
　実施形態に係る光検出素子（固体撮像素子１）は、フォトダイオード２０を有する受光画素２を備える。また、フォトダイオード２０は、第１導電型の第１不純物領域２１と、第１不純物領域２１の側方に配置される容量拡大領域３０と、第１不純物領域２１および容量拡大領域３０を囲むように配置される第２導電型の第２不純物領域２２と、を有する。そして、容量拡大領域３０は、第１導電型の第３不純物領域３１と第２導電型の第４不純物領域３２とが基板１１の厚み方向に沿って交互に積層して構成される。
　これにより、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量を増加させることができる。
　また、実施形態に係る光検出素子（固体撮像素子１）において、受光画素２は、フォトダイオード２０に隣接して配置される転送トランジスタ４０を有する。そして、第１不純物領域２１は、容量拡大領域３０と転送トランジスタ４０との間に配置される。
　これにより、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率を向上させることができる。
　また、実施形態に係る光検出素子（固体撮像素子１）において、容量拡大領域３０は、平面視で櫛歯状に配置される。
　これにより、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
　また、実施形態に係る光検出素子（固体撮像素子１）において、容量拡大領域３０は、平面視で転送トランジスタ４０に近づくにしたがい徐々に幅が狭くなるテーパ形状を有する。
　これにより、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
　また、実施形態に係る光検出素子（固体撮像素子１）において、転送トランジスタ４０は、基板１１の厚み方向に沿って延びるゲート電極４１を有する縦型トランジスタである。
　これにより、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率を良好に維持することができる。
　また、実施形態に係る光検出素子（固体撮像素子１）において、容量拡大領域３０は、縦型トランジスタである転送トランジスタ４０に近接して配置される。
　これにより、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。
　また、実施形態に係る光検出素子（固体撮像素子１）において、容量拡大領域３０の幅は、転送トランジスタ４０から離れるにしたがい徐々に広くなる。
　これにより、フォトダイオード２０で蓄積された信号電荷の転送効率をさらに向上させることができる。
　また、実施形態に係る光検出素子（固体撮像素子１）において、容量拡大領域３０は、平面視で第１不純物領域２１よりも広い。
　これにより、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。
［電子機器］
　上述したような固体撮像素子１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
　図１７は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
　図１７に示すように、撮像装置１０１は、光学系１０２、固体撮像素子１０３、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）１０４を備えている。さらに、撮像装置１０１は、バス１０７を介して、ＤＳＰ１０４、表示装置１０５、操作系１０６、メモリ１０８、記録装置１０９、および電源系１１０が接続されて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
　光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を固体撮像素子１０３に導き、固体撮像素子１０３の受光面（センサ部）に結像させる。
　固体撮像素子１０３としては、上述したいずれかの構成例の固体撮像素子１が適用される。固体撮像素子１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、固体撮像素子１０３に蓄積された電子に応じた信号がＤＳＰ１０４に供給される。
　ＤＳＰ１０４は、固体撮像素子１０３からの信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、その画像のデータを、メモリ１０８に一時的に記憶させる。メモリ１０８に記憶された画像のデータは、記録装置１０９に記録されたり、表示装置１０５に供給されて画像が表示されたりする。また、操作系１０６は、ユーザによる各種の操作を受け付けて撮像装置１０１の各ブロックに操作信号を供給し、電源系１１０は、撮像装置１０１の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
　このように構成されている撮像装置１０１では、固体撮像素子１０３として、上述したような固体撮像素子１を適用することにより、フォトダイオード２０の飽和信号電荷量を増加させることができ、ダイナミックレンジやＳＮ比を向上させることができる。
［移動体への応用例］
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図１８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１８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１８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１９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１９では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図１９には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像素子１は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、かかる撮像部１２０３１からダイナミックレンジやＳＮ比が向上した高品質な画像を取得することができる。
［内視鏡手術システムへの応用例］
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図２０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２０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２１は、図２０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、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像素子１は、撮像部１１４０２に適用することができる。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、かかる撮像部１１４０２からダイナミックレンジやＳＮ比が向上した高品質な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　フォトダイオードを有する受光画素を備え、
　前記フォトダイオードは、
　第１導電型の第１不純物領域と、
　前記第１不純物領域の側方に配置される容量拡大領域と、
　前記第１不純物領域および前記容量拡大領域を囲むように配置される第２導電型の第２不純物領域と、
　を有し、
　前記容量拡大領域は、第１導電型の第３不純物領域と第２導電型の第４不純物領域とが基板の厚み方向に沿って交互に積層して構成される
　光検出素子。
（２）
　前記受光画素は、前記フォトダイオードに隣接して配置される転送トランジスタを有し、
　前記第１不純物領域は、前記容量拡大領域と前記転送トランジスタとの間に配置される
　前記（１）に記載の光検出素子。
（３）
　前記容量拡大領域は、平面視で櫛歯状に配置される
　前記（２）に記載の光検出素子。
（４）
　前記容量拡大領域は、平面視で前記転送トランジスタに近づくにしたがい徐々に幅が狭くなるテーパ形状を有する
　前記（３）に記載の光検出素子。
（５）
　前記転送トランジスタは、基板の厚み方向に沿って延びるゲート電極を有する縦型トランジスタである
　前記（２）～（４）のいずれか１つに記載の光検出素子。
（６）
　前記容量拡大領域は、縦型トランジスタである前記転送トランジスタに近接して配置される
　前記（５）に記載の光検出素子。
（７）
　前記容量拡大領域の幅は、前記転送トランジスタから離れるにしたがい徐々に広くなる
　前記（２）～（６）のいずれか１つに記載の光検出素子。
（８）
　前記容量拡大領域は、平面視で前記第１不純物領域よりも広い
　前記（１）～（７）のいずれか１つに記載の光検出素子。
（９）
　光学系と、
　光検出素子と、
　を備え、
　前記光検出素子は、
　フォトダイオードを有する受光画素を有し、
　前記フォトダイオードは、
　第１導電型の第１不純物領域と、
　前記第１不純物領域の側方に配置される容量拡大領域と、
　前記第１不純物領域および前記容量拡大領域を囲むように配置される第２導電型の第２不純物領域と、
　を有し、
　前記容量拡大領域は、第１導電型の第３不純物領域と第２導電型の第４不純物領域とが基板の厚み方向に沿って交互に積層して構成される
　電子機器。
（１０）
　前記受光画素は、前記フォトダイオードに隣接して配置される転送トランジスタを有し、
　前記第１不純物領域は、前記容量拡大領域と前記転送トランジスタとの間に配置される
　前記（９）に記載の電子機器。
（１１）
　前記容量拡大領域は、平面視で櫛歯状に配置される
　前記（１０）に記載の電子機器。
（１２）
　前記容量拡大領域は、平面視で前記転送トランジスタに近づくにしたがい徐々に幅が狭くなるテーパ形状を有する
　前記（１１）に記載の電子機器。
（１３）
　前記転送トランジスタは、基板の厚み方向に沿って延びるゲート電極を有する縦型トランジスタである
　前記（１０）～（１２）のいずれか１つに記載の電子機器。
（１４）
　前記容量拡大領域は、縦型トランジスタである前記転送トランジスタに近接して配置される
　前記（１３）に記載の電子機器。
（１５）
　前記容量拡大領域の幅は、前記転送トランジスタから離れるにしたがい徐々に広くなる
　前記（１０）～（１４）のいずれか１つに記載の電子機器。
（１６）
　前記容量拡大領域は、平面視で前記第１不純物領域よりも広い
　前記（９）～（１５）のいずれか１つに記載の電子機器。
１　　固体撮像素子（光検出素子の一例）
２　　受光画素
１１　基板
２０　フォトダイオード
２１　第１不純物領域
２２　第２不純物領域
３０　容量拡大領域
３１　第３不純物領域
３２　第４不純物領域
４０　転送トランジスタ
５０　フローティングディフュージョン
１０１　撮像装置
１０２　光学系

Claims (9)

  1. 　フォトダイオードを有する受光画素を備え、
    　前記フォトダイオードは、
    　第１導電型の第１不純物領域と、
    　前記第１不純物領域の側方に配置される容量拡大領域と、
    　前記第１不純物領域および前記容量拡大領域を囲むように配置される第２導電型の第２不純物領域と、
    　を有し、
    　前記容量拡大領域は、第１導電型の第３不純物領域と第２導電型の第４不純物領域とが基板の厚み方向に沿って交互に積層して構成される
    　光検出素子。
  2. 　前記受光画素は、前記フォトダイオードに隣接して配置される転送トランジスタを有し、
    　前記第１不純物領域は、前記容量拡大領域と前記転送トランジスタとの間に配置される
    　請求項１に記載の光検出素子。
  3. 　前記容量拡大領域は、平面視で櫛歯状に配置される
    　請求項２に記載の光検出素子。
  4. 　前記容量拡大領域は、平面視で前記転送トランジスタに近づくにしたがい徐々に幅が狭くなるテーパ形状を有する
    　請求項３に記載の光検出素子。
  5. 　前記転送トランジスタは、基板の厚み方向に沿って延びるゲート電極を有する縦型トランジスタである
    　請求項２に記載の光検出素子。
  6. 　前記容量拡大領域は、縦型トランジスタである前記転送トランジスタに近接して配置される
    　請求項５に記載の光検出素子。
  7. 　前記容量拡大領域の幅は、前記転送トランジスタから離れるにしたがい徐々に広くなる
    　請求項２に記載の光検出素子。
  8. 　前記容量拡大領域は、平面視で前記第１不純物領域よりも広い
    　請求項１に記載の光検出素子。
  9. 　光学系と、
    　光検出素子と、
    　を備え、
    　前記光検出素子は、
    　フォトダイオードを有する受光画素を有し、
    　前記フォトダイオードは、
    　第１導電型の第１不純物領域と、
    　前記第１不純物領域の側方に配置される容量拡大領域と、
    　前記第１不純物領域および前記容量拡大領域を囲むように配置される第２導電型の第２不純物領域と、
    　を有し、
    　前記容量拡大領域は、第１導電型の第３不純物領域と第２導電型の第４不純物領域とが基板の厚み方向に沿って交互に積層して構成される
    　電子機器。
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