WO2022158170A1 - Photodetector and electronic device - Google Patents

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WO2022158170A1
WO2022158170A1 PCT/JP2021/045945 JP2021045945W WO2022158170A1 WO 2022158170 A1 WO2022158170 A1 WO 2022158170A1 JP 2021045945 W JP2021045945 W JP 2021045945W WO 2022158170 A1 WO2022158170 A1 WO 2022158170A1
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WO
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region
impurity region
capacitance
photodiode
transfer transistor
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Application number
PCT/JP2021/045945
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
博亮 村上
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith

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

Abstract

A photodetector according to the present disclosure is provided with a light receiving pixel (2) that has a photodiode (20). The photodiode (20) comprises a first impurity region (21) of a first conductivity type, a capacity expansion region (30) that is arranged lateral to the first impurity region (21), and a second impurity region (22) of a second conductivity type, said second impurity region being arranged so as to surround the first impurity region (21) and the capacity expansion region (30). The capacity expansion region (30) is formed by alternately stacking a third impurity region (31) of the first conductivity type and a fourth impurity region (32) of the second conductivity type in the thickness direction of a substrate (11).

Description

光検出素子および電子機器Photodetectors and electronic devices
 本開示は、光検出素子および電子機器に関する。 The present disclosure relates to photodetectors and electronic devices.
 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。 Conventionally, image sensors having photodiodes such as CCD (Charge-Coupled Device) image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors have been widely used.
 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)。 In such an image sensor, the dynamic range and SN ratio can be improved by increasing the saturation signal charge amount (Qs) of the photodiode. For example, there is known a technique capable of increasing the saturation signal charge amount of the photodiode by making the PN junction surface inside the photodiode concave (see, for example, Patent Document 1).
特開2005-332925号公報JP-A-2005-332925
 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。 However, the conventional technology described above has room for further improvement in terms of increasing the saturation signal charge amount of the photodiode.
 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。 Therefore, the present disclosure proposes a photodetector and an electronic device capable of increasing the saturation signal charge amount of a photodiode.
 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。 According to the present disclosure, a photodetector is provided. The photodetector includes light-receiving pixels having photodiodes. The photodiode includes a first conductivity type first impurity region, a capacitance enlarging region arranged laterally of the first impurity region, and arranged to surround the first impurity region and the capacitance enlarging region. and a second impurity region of the second conductivity type. The capacitance expansion region is formed by alternately stacking a first-conductivity-type third impurity region and a second-conductivity-type fourth impurity region along the thickness direction of the substrate.
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。1 is a system configuration diagram showing a schematic configuration example of a photodetector according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 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。2 is a plan view schematically showing the configuration of light receiving pixels according to the embodiment of the present disclosure; FIG. 図2に示すA1-A1線の矢視断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 shown in FIG. 2; FIG. 図2に示すA2-A2線の矢視断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 shown in FIG. 2; FIG. 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。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; 図5に示すB1-B1線の矢視断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line B1-B1 shown in FIG. 5; FIG. 図5に示すB2-B2線の矢視断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line B2-B2 shown in FIG. 5; FIG. 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。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; 図8に示すC1-C1線の矢視断面図である。9 is a cross-sectional view taken along line C1-C1 shown in FIG. 8. FIG. 図8に示すC2-C2線の矢視断面図である。9 is a cross-sectional view taken along line C2-C2 shown in FIG. 8. FIG. 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。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; 図11に示すD1-D1線の矢視断面図である。12 is a cross-sectional view taken along line D1-D1 shown in FIG. 11; FIG. 図11に示すD2-D2線の矢視断面図である。12 is a cross-sectional view taken along line D2-D2 shown in FIG. 11; FIG. 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。FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of a light receiving pixel according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure; 図14に示すE1-E1線の矢視断面図である。15 is a cross-sectional view taken along line E1-E1 shown in FIG. 14; FIG. 図14に示すE2-E2線の矢視断面図である。15 is a cross-sectional view taken along line E2-E2 shown in FIG. 14; FIG. 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。1 is a block diagram showing a configuration example of an imaging device as an electronic device to which technology according to the present disclosure is applied; FIG. 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。1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system; FIG. 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。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit; 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。1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system; FIG. 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。3 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU; FIG.
 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。 Below, each embodiment of the present disclosure will be described in detail based on the drawings. In addition, in each of the following embodiments, the same reference numerals are given to the same parts to omit redundant explanations.
 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。 Conventionally, image sensors having photodiodes such as CCD (Charge-Coupled Device) image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors have been widely used.
 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。 In such an image sensor, the dynamic range and SN ratio can be improved by increasing the saturation signal charge amount (Qs) of the photodiode. For example, a technique is known in which the saturation signal charge amount of the photodiode can be increased by forming the PN junction surface inside the photodiode into a concave shape.
 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。 However, the conventional technology described above has room for further improvement in terms of increasing the saturation signal charge amount of the photodiode.
 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。 Therefore, it is expected to realize a technology that can overcome the above-mentioned problems and increase the saturation signal charge amount of the photodiode.
[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。
[Structure of solid-state imaging device]
First, the configuration of a solid-state imaging device 1 according to an embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a schematic configuration example of a solid-state imaging device 1 according to an embodiment of the present disclosure. The solid-state imaging device 1 is an example of a photodetector.
 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。 As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 1 according to the embodiment is configured with a pixel region 3 and a peripheral circuit section. In the pixel region 3, light-receiving pixels 2 including a plurality of photodiodes 20 (see FIG. 2) are regularly arranged two-dimensionally on a substrate 11 made of a semiconductor (for example, silicon).
 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。 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.
 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。 In addition, the plurality of pixel transistors can also be configured with four transistors by adding a selection transistor. Since the equivalent circuit of the unit pixel is the same as usual, detailed description is omitted.
 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。 The light-receiving pixels 2 according to the embodiment can also have a shared pixel structure. This pixel-sharing structure includes a plurality of photodiodes 20, a plurality of transfer transistors 40, one shared floating diffusion 50 (see FIG. 2), and one shared pixel transistor (not shown). consists of
 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。 The peripheral circuit section includes a vertical drive circuit 4, a column signal processing circuit 5, a horizontal drive circuit 6, an output circuit 7, a control circuit 8, and the like.
 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。 The control circuit 8 receives an input clock and data instructing an operation mode, etc., and outputs data such as internal information of the solid-state imaging device. That is, the control circuit 8 generates a clock signal and a control signal that serve as a reference for the operation of the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, etc. based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock. do.
 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。 The control circuit 8 then inputs these signals to the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, and the like.
 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。 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.
 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。 Then, 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 . .
 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。 The column signal processing circuit 5 is arranged, for example, for each column of the light receiving pixels 2, and performs signal processing such as noise removal on the signals output from the light receiving pixels 2 of one row for each pixel column. That is, the column signal processing circuit 5 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) for removing fixed pattern noise unique to the light receiving pixels 2, signal amplification, and AD conversion.
 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。 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 .
 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。 The horizontal driving circuit 6 is composed of, for example, a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses to select each of the column signal processing circuits 5 in turn, and outputs pixel signals from each of the column signal processing circuits 5 to the horizontal signal line. output to 10.
 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。 The output circuit 7 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 5 through the horizontal signal line 10 and outputs the processed signals. For example, only buffering may be performed, or black level adjustment, column variation correction, and various digital signal processing may be performed. The input/output terminal 12 exchanges signals with the outside.
[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。
[Configuration of light receiving pixel]
Next, a detailed configuration of the light receiving pixel 2 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 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, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 shown in FIG.
 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。 It should be noted that the drawings of the present disclosure show an XYZ coordinate system for easy understanding. The Z-axis direction corresponds to the thickness direction of the substrate 11 (see FIG. 1). The X-axis direction and the Y-axis direction correspond to the planar direction of the substrate 11 . Further, in the present disclosure, light from the subject enters from the Z-axis negative direction side or the Z-axis positive direction side.
 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。 As shown in FIGS. 2 to 4, the light-receiving pixel 2 according to the embodiment includes a photodiode 20, a transfer transistor 40, and a floating diffusion 50. FIG.
 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。 In addition, the photodiode 20 has a first conductivity type first impurity region 21 , a second conductivity type second impurity region 22 , and a capacitance expansion region 30 . First impurity region 21 is, for example, a high-concentration N-type impurity region.
 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。 The capacitance expansion region 30 is provided to increase the saturation signal charge amount of the photodiode 20, and is located on the side of the first impurity region 21 (that is, adjacent to the first impurity region 21 in the plane direction of the substrate 11). ), and is arranged to be in contact with the first impurity region 21 .
 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。 Also, in the present disclosure, as shown in FIGS. 2 to 4, the first impurity region 21 and the capacitance-enlarging region 30 are integrally formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. Then, the second impurity region 22 is arranged so as to surround the substantially rectangular parallelepiped first impurity region 21 and the capacitance enlarging region 30 . Second impurity region 22 is, for example, a high-concentration P-type impurity region.
 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。 Here, as shown in FIGS. 3 and 4, the capacitance expansion region 30 according to the embodiment includes a third impurity region 31 of a first conductivity type (N-type in the embodiment) and a second conductivity type (N-type in the embodiment). P-type) fourth impurity regions 32 are alternately laminated along the thickness direction of the substrate 11 . Thereby, the area of the PN junction surface inside the photodiode 20 can be enlarged.
 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。 Then, the saturation signal charge amount of the photodiode 20 increases as the area of the PN junction surface inside the photodiode 20 increases. That is, in the embodiment, the saturated signal charge amount of the photodiode 20 can be increased by providing the capacitance enlarging region 30 in the photodiode 20 .
 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。 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 .
 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。 Also, as shown in FIG. 4, 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.
 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。 The insulating layer 42 is arranged between the gate electrode 41 and the second impurity region 22a. Alternatively, the insulating layer 42 may be arranged to cover the entire surface of the substrate 11, including the area between the gate electrode 41 and the second impurity region 22a, as shown in FIG. 3 and the like.
 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。 The floating diffusion 50 has a function of temporarily holding signal charges transferred from the photodiode 20 via the transfer transistor 40 . The floating diffusion 50 is composed of, for example, a high-concentration N-type impurity region.
 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。 In the embodiment, as shown in FIG. 4 and the like, the first impurity region 21 arranged on the side of the capacitance enlarging region 30 is preferably arranged between the capacitance enlarging region 30 and the transfer transistor 40 .
 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。 As a result, 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. .
 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。 In other words, in the embodiment, the movement of the signal charge generated in the capacitance enlarging region 30 to the transfer transistor 40 is blocked by the P-type fourth impurity region 32 located between the capacitance enlarging region 30 and the transfer transistor 40 . can be suppressed.
 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。 Therefore, according to the embodiment, the transfer efficiency of signal charges accumulated in the photodiode 20 can be improved.
 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。 In addition, in the embodiment, as shown in FIG. 2, the capacitance increasing regions 30 are preferably arranged in a comb shape in plan view. For example, as shown in FIG. 2, 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.
 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。 Thereby, the signal charges generated in the capacitance-enlarging regions 30 can be guided to the transfer transistor 40 through the first impurity regions 21 located between the adjacent capacitance-enlarging regions 30 as well.
 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。 Therefore, according to the embodiment, the transfer efficiency of signal charges accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
 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。 In addition, in the embodiment, by arranging the capacitance-enlarging region 30 in a comb shape, in addition to the interface between the third impurity region 31 and the fourth impurity region 32, the side surface of the fourth impurity region 32 (that is, the first A PN junction surface can also be formed at the interface with the impurity region 21).
 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。 Therefore, according to the embodiment, since the area of the PN junction surface in the photodiode 20 can be further increased, the saturation signal charge amount of the photodiode 20 can be further increased.
 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。 In addition, in the embodiment, as shown in FIG. 2, it is preferable to arrange the comb-shaped capacitance-enlarging region 30 toward the inside of the first impurity region 21 . As a result, the signal charges transferred through the first impurity regions 21 located between the adjacent capacitance-enlarging regions 30 can be more smoothly led to the transfer transistor 40 .
 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。 Therefore, according to the embodiment, the transfer efficiency of signal charges accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
 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。 Also, in the embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, it is preferable that the width of the capacitance expansion region 30 gradually widens as the distance from the transfer transistor 40 increases. As a result, movement of signal charges generated in the capacitance expansion region 30 located deep away from the transfer transistor 40 to the transfer transistor 40 is prevented from being hindered by the P-type fourth impurity region 32 located deep. can do.
 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。 Therefore, according to the embodiment, the transfer efficiency of signal charges accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
 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。 In the embodiment, as shown in FIG. 2, in the light-receiving pixel 2, 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. .
 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。 As a result, signal charges can be led to the transfer transistors 40 substantially equally from all the capacitance-enlarging regions 30 arranged inside the photodiodes 20 . Therefore, according to the embodiment, the transfer efficiency of signal charges accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
 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。 Note that the capacitance expansion region 30 according to the embodiment can be formed, for example, by implanting donor ions and acceptor ions in layers from the surface of the substrate 11 with acceleration energies changed in multiple stages.
 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。 Further, in the embodiment, 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. Similarly, 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.
 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。 For example, assume that the impurity concentration of the third impurity region 31 is higher than or equal to the impurity concentration of the first impurity region 21 and the impurity concentration of the fourth impurity region 32 is higher than or equal to that of the second impurity region 22 .
 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。 In this case, the potential distribution of the PN junction surface between the third impurity region 31 and the fourth impurity region 32 is greatly disturbed due to the influence of impurity scattering caused by ion implantation or the like, and thus the signal charge transfer efficiency is reduced. It may get worse.
 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。 However, in the embodiment, the impurity concentration of the third impurity region 31 is lower than that of the first impurity region 21 and the impurity concentration of the fourth impurity region 32 is lower than that of the second impurity region 22 . Therefore, it is possible to prevent the potential distribution of the PN junction surface between the third impurity region 31 and the fourth impurity region 32 from being greatly disturbed.
 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。 Therefore, according to the embodiment, the transfer efficiency of signal charges accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
[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。
[various modifications]
<Modification 1>
Next, various modifications of the embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 16. FIG. FIG. 5 is a plan view schematically showing the configuration of the light receiving pixel 2 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, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line B2-B2 shown in FIG.
 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。 As shown in FIG. 5, in the light-receiving pixel 2 according to Modification 1, the capacitance-enlarging region 30 has a tapered shape in which the width gradually narrows as it approaches the transfer transistor 40 in plan view.
 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。 As a result, since the opening of the first impurity region 21 positioned between the adjacent capacitance enlarging regions 30 can be widened, signal charges can be smoothly guided to the transfer transistor 40 through the first impurity region 21 . .
 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。 Therefore, according to Modification 1, the transfer efficiency of the signal charge accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
 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。 In the example of FIG. 5, the width of the capacitance-enhancing region 30 linearly narrows from the base end (ie, the end on the second impurity region 22 side) of the capacitance-enhancing region 30 to the tip in plan view. , the disclosure is not limited to such examples.
 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。 For example, the width of the capacity-enlarging region 30 may be narrowed stepwise from the proximal end to the distal end. Also, from the proximal end to the distal end of the capacitance-enlarging region 30, a part of the region may be narrowed linearly, and the rest of the region may be narrowed stepwise.
<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。
<Modification 2>
FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of the light receiving pixel 2 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, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line C2-C2 shown in FIG.
 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。 As shown in FIG. 10, in the light-receiving pixel 2 according to Modification 2, the transfer transistor 40 is a vertical transistor. Specifically, 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 .
 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。 Further, in Modification 2, as shown in FIG. 8 and the like, some of the plurality of capacitance enlarging regions 30 are arranged close to the transfer transistor 40 .
 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。 Specifically, in plan view, 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 .
 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。 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 2, the saturation signal charge amount of the photodiode 20 can be further increased.
 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。 In addition, in Modification 2, by using a vertical transistor as the transfer transistor 40, signal charges generated in the capacitance expansion region 30 at a deep position away from the transfer transistor 40 move to the fourth impurity region 32 at a shallow position. can be suppressed.
 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。 Therefore, according to Modification 2, even when the capacitance expansion region 30 is extended so as to be close to the transfer transistor 40, the transfer efficiency of the signal charges accumulated in the photodiode 20 can be maintained satisfactorily.
 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。 Note that, in the modification 2, as in the above-described embodiments, in a plan view, a comb-like capacitance is expanded on two sides substantially perpendicular to one side of the first impurity region 21 where the transfer transistor 40 is arranged. A region 30 is arranged.
<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。
<Modification 3>
FIG. 11 is a plan view schematically showing the configuration of a light receiving pixel 2 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, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line D2-D2 shown in FIG.
 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。 As shown in FIG. 13, in the light-receiving pixel 2 according to Modification 3, 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 .
 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。 Specifically, in a plan view, all capacitance enlarging regions 30 extend from one side of the first impurity region 21 on which the transfer transistor 40 is arranged to the first impurity region 21 on which the transfer transistor 40 is arranged. It extends toward one side of the region 21 .
 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。 Among all the capacitance enlarging regions 30 extending toward one side of the first impurity region 21 , the central capacitance enlarging region 30 is arranged close to the transfer transistor 40 .
 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。 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.
 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。 Further, in Modification 3, by using a vertical transistor as the transfer transistor 40, signal charges generated in the capacitance expansion region 30 at a deep position distant from the transfer transistor 40 move to the fourth impurity region 32 at a shallow position. can be suppressed.
 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。 Therefore, according to Modification 3, even when the capacitance expansion region 30 is extended so as to be close to the transfer transistor 40, the transfer efficiency of the signal charges accumulated in the photodiode 20 can be maintained satisfactorily.
<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。
<Modification 4>
FIG. 14 is a plan view schematically showing the configuration of a light receiving pixel 2 according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure. 15 is a cross-sectional view taken along line E1-E1 shown in FIG. 14, and FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line E2-E2 shown in FIG.
 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。 As shown in FIG. 14 and the like, in the light-receiving pixel 2 according to Modification 4, the capacitance-enlarging region 30 is wider than the first impurity region 21 in plan view. For example, in modification 4, the first impurity region 21 is arranged in the region near the transfer transistor 40 in the region inside the second impurity region 22 in a plan view, and the capacitance enlarging region 30 is arranged in the other regions. is placed.
 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。 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.
 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。 Note that although the example of 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. .
 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。 As a result, it is possible to prevent movement of signal charges generated in the deep capacitance-enlarging region 30 away from the transfer transistor 40 from being hindered by the shallow fourth impurity region 32 .
 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。 Therefore, according to Modification 4, even when the capacitance-enlarging region 30 is arranged in most of the region inside the second impurity region 22, the transfer efficiency of the signal charges accumulated in the photodiode 20 can be maintained satisfactorily. can.
 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。 In addition, in the embodiments and various modifications described so far, the case where the photodiode 20 is applied to the solid-state imaging device has been shown, but the device to which the photodiode 20 of the present disclosure is applied is not limited to the solid-state imaging device.
 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。 For example, the photodiode 20 of the present disclosure can also be applied to various photodetectors such as photoresistors and photomultiplier tubes.
 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。 Further, in the embodiments and various modifications described so far, the case where the first conductivity type is the N type and the second conductivity type is the P type has been described. The type may be N type.
[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。
[effect]
A photodetector (solid-state imaging device 1 ) according to the embodiment includes light-receiving pixels 2 having photodiodes 20 . In addition, 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 .
 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。 Thereby, the saturation signal charge amount of the photodiode 20 can be increased.
 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。 In addition, in the photodetector (solid-state imaging device 1) according to the embodiment, 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 .
 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。 Thereby, the transfer efficiency of the signal charge accumulated in the photodiode 20 can be improved.
 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。 In addition, in the photodetector (solid-state imaging device 1) according to the embodiment, the capacitance-enlarging region 30 is arranged in a comb shape in plan view.
 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。 Thereby, the transfer efficiency of the signal charge accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
 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。 In addition, in the photodetector (solid-state imaging device 1) according to the embodiment, 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.
 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。 Thereby, the transfer efficiency of the signal charge accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
 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。 Also, in the photodetector (solid-state imaging device 1 ) according to the embodiment, the transfer transistor 40 is a vertical transistor having a gate electrode 41 extending along the thickness direction of the substrate 11 .
 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。 As a result, the transfer efficiency of the signal charge accumulated in the photodiode 20 can be maintained favorably.
 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。 In addition, in the photodetector (solid-state imaging device 1) according to the embodiment, the capacity expansion region 30 is arranged close to the transfer transistor 40, which is a vertical transistor.
 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。 Thereby, the saturation signal charge amount of the photodiode 20 can be further increased.
 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。 In addition, in the photodetector (solid-state imaging device 1) according to the embodiment, the width of the capacitance expansion region 30 gradually widens as the distance from the transfer transistor 40 increases.
 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。 Thereby, the transfer efficiency of the signal charge accumulated in the photodiode 20 can be further improved.
 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。 In addition, in the photodetector (solid-state imaging device 1) according to the embodiment, the capacity expansion region 30 is wider than the first impurity region 21 in plan view.
 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。 Thereby, the saturation signal charge amount of the photodiode 20 can be further increased.
[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。
[Electronics]
The solid-state imaging device 1 as described above is applied to various electronic devices such as imaging systems such as digital still cameras and digital video cameras, mobile phones with imaging functions, and other devices with imaging functions. be able to.
 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。 FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of an imaging device mounted on an electronic device.
 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。 As shown in FIG. 17, the imaging device 101 includes an optical system 102, a solid-state imaging device 103, and a DSP (Digital Signal Processor) 104. Further, the imaging device 101 is configured by connecting a DSP 104, a display device 105, an operation system 106, a memory 108, a recording device 109, and a power supply system 110 via a bus 107, and is capable of capturing still images and moving images. be.
 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。 The optical system 102 includes one or more lenses, guides image light (incident light) from a subject to the solid-state imaging device 103, and forms an image on the light receiving surface (sensor section) of the solid-state imaging device 103. Let
 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。 As the solid-state imaging device 103, the solid-state imaging device 1 having any of the configuration examples described above is applied. Electrons are accumulated in the solid-state imaging device 103 for a certain period of time according to the image formed on the light receiving surface via the optical system 102 . A signal corresponding to the electrons accumulated in the solid-state imaging device 103 is supplied to the DSP 104 .
 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。 The DSP 104 performs various signal processing on the signal from the solid-state imaging device 103 to obtain an image, and temporarily stores the image data in the memory 108 . The image data stored in the memory 108 is recorded in the recording device 109 or supplied to the display device 105 to display the image. Further, the operation system 106 receives various operations by the user and supplies operation signals to each block of the imaging apparatus 101 , and the power supply system 110 supplies electric power necessary for driving each block of the imaging apparatus 101 .
 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。 In the imaging apparatus 101 configured as described above, by applying the above-described solid-state imaging device 1 as the solid-state imaging device 103, the saturation signal charge amount of the photodiode 20 can be increased, and the dynamic range and the SN ratio can be improved.
[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。
[Example of application to a moving object]
The technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure is implemented as a device mounted on any type of moving object such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
 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。 FIG. 18 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.
 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。 A vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001. In the example shown in FIG. 18, 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. Also, as the functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053 are illustrated.
 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。 The drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs. For example, the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating 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 to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
 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。 The body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs. For example, 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, winkers or fog lamps. In this case, the body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches. The body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
 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。 The vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed. For example, the vehicle exterior information detection unit 12030 is connected with an imaging section 12031 . The vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior 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 people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
 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。 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. Also, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
 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。 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.
 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。 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 . For example, 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
 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。 Further, 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.
 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。 Also, 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 information detection unit 12030 outside the vehicle. For example, the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs coordinated control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
 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。 The audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle. In the example of FIG. 18, an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices. The display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
 図19は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。 FIG. 19 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031. FIG.
 図19では、撮像部12031として、撮像部12101、12102、12103、12104、12105を有する。 In FIG. 19, the imaging unit 12031 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
 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。 The imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 12100, for example. An imaging unit 12101 provided in the front nose and an imaging unit 12105 provided above the windshield inside the vehicle mainly acquire images of the front of the vehicle 12100 . Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 12100 . An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100 . The imaging unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment is mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
 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。 Note that FIG. 19 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104. FIG. The imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose, the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively, and the imaging range 12114 The imaging range of an imaging unit 12104 provided on the rear bumper or 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 viewed from above can be obtained.
 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。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information. For example, 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.
 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。 For example, based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, 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.
 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。 For example, based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to three-dimensional objects to other three-dimensional objects such as motorcycles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. 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 those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger 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 obstacle is detected through the audio speaker 12061 and the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver via the drive system control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
 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。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays. For example, 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 . Such 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. This is done by a procedure that determines When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a rectangular outline for emphasis to the recognized pedestrian. is superimposed on the display unit 12062 . Also, the audio/image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
 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。 An example of a vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described above. The technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above. Specifically, the solid-state imaging device 1 in FIG. 1 can be applied to the imaging section 12031 . By applying the technology according to the present disclosure to the imaging unit 12031, a high-quality image with improved dynamic range and SN ratio can be obtained from the imaging unit 12031.
[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。
[Example of application to an endoscopic surgery system]
The technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
 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。 FIG. 20 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied.
 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。 FIG. 20 shows an operator (doctor) 11131 performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic surgery system 11000 . As illustrated, an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 for supporting the endoscope 11100. , and a cart 11200 loaded with various devices for endoscopic surgery.
 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。 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 . In the illustrated example, 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.
 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。 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 . Note that the endoscope 11100 may be a straight scope, a perspective scope, or a side scope.
 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。 An optical system and an imaging element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the imaging element by the optical system. The imaging device photoelectrically converts the observation light to generate an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image. The image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
 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。 The CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202 in an integrated manner. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various image processing such as development processing (demosaicing) for displaying an image based on the image signal.
 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。 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 .
 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。 The light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for imaging a surgical site or the like.
 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。 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 . For example, 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 .
 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。 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.
 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。 It should be noted that the light source device 11203 that supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing the surgical site can be composed of, for example, a white light source composed of an LED, a laser light source, or a combination thereof. When a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. It can be carried out. Further, in this case, the observation target is irradiated with laser light from each of the RGB laser light sources in a time-division manner, and by controlling the drive of the imaging element of the camera head 11102 in synchronization with the irradiation timing, each of RGB can be handled. It is also possible to pick up images by time division. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the imaging device.
 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。 Further, the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time. By controlling the drive of the imaging device of the camera head 11102 in synchronism with the timing of the change in the intensity of the light to acquire images in a time-division manner and synthesizing the images, a high dynamic A range of images can be generated.
 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。 Also, the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation. In 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. So-called Narrow Band Imaging, in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast, is performed. Alternatively, in special light observation, fluorescence observation may be performed in which an image is obtained from fluorescence generated by irradiation with excitation light. In fluorescence observation, 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.
 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。 FIG. 21 is a block diagram showing an example of functional configurations of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
 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。 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 .
 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。 A lens unit 11401 is an optical system provided at a connection with the lens barrel 11101 . Observation light captured from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401 . A lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
 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。 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). When the image pickup unit 11402 is configured as a multi-plate type, for example, 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. Alternatively, 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. Note that when the imaging unit 11402 is configured as a multi-plate type, a plurality of systems of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
 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。 Also, the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102 . For example, the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
 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。 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.
 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。 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 .
 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。 Also, the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it 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 conditions.
 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。 Note that 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. In the latter case, the endoscope 11100 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function and AWB (Auto White Balance) function.
 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。 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.
 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。 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 image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400 .
 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。 Also, 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.
 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。 The image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102 .
 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。 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 .
 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。 In addition, the 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 . At this time, 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. When displaying the captured image on the display device 11202, 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.
 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。 A transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable compatible with electrical signal communication, an optical fiber compatible with optical communication, or a composite cable of these.
 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。 Here, in the illustrated example, wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
 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。 An example of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described above. 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. Specifically, the solid-state imaging device 1 in FIG. 1 can be applied to the imaging unit 11402 . By applying the technology according to the present disclosure to the imaging unit 11402, a high-quality image of the operated area with improved dynamic range and SN ratio can be obtained from the imaging unit 11402, so that the operator can reliably confirm the operated area. it becomes possible to
 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。 Although the endoscopic surgery system has been described as an example here, the technology according to the present disclosure may also be applied to, for example, a microsurgery system.
 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。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the technical scope of the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible without departing from the gist of the present disclosure. Moreover, you may combine the component over different embodiment and modifications suitably.
 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。 In addition, the effects described in this specification are only examples and are not limited, and other effects may also occur.
 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。
Note that the present technology can also take the following configuration.
(1)
a light-receiving pixel having 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 capacitance expanding region is a photodetector formed by alternately stacking a first-conductivity-type third impurity region and a second-conductivity-type fourth impurity region along the thickness direction of the substrate.
(2)
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.
(3)
The photodetecting element according to (2), wherein the capacitance enlarging region is arranged in a comb shape in a plan view.
(4)
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.
(5)
The photodetector according to any one of (2) to (4), wherein the transfer transistor is a vertical transistor having a gate electrode extending along the thickness direction of the substrate.
(6)
The photodetecting element according to (5), wherein the capacitance enlarging region is arranged close to the transfer transistor, which is a vertical transistor.
(7)
The photodetector element according to any one of (2) to (6), wherein the width of the capacity expansion region gradually widens as the distance from the transfer transistor increases.
(8)
The photodetector element according to any one of (1) to (7), wherein the capacity expansion region is wider than the first impurity region in plan view.
(9)
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.
(10)
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.
(11)
The electronic device according to (10), wherein the capacitance enlarging region is arranged in a comb shape in a plan view.
(12)
The electronic device according to (11), wherein the capacity expansion region has a tapered shape in which the width gradually narrows as it approaches the transfer transistor in a plan view.
(13)
The electronic device according to any one of (10) to (12), wherein the transfer transistor is a vertical transistor having a gate electrode extending along the thickness direction of the substrate.
(14)
The electronic device according to (13), wherein the capacitance enlarging region is arranged close to the transfer transistor, which is a vertical transistor.
(15)
The electronic device according to any one of (10) to (14), wherein the width of the capacitance expansion region gradually widens as the distance from the transfer transistor increases.
(16)
The electronic device according to any one of (9) to (15), wherein the capacity expansion region is wider than the first impurity region in plan view.
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
1 Solid-state imaging device (an example of a photodetector)
2 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 Floating diffusion 101 Imaging device 102 Optical system

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。
    a light-receiving pixel having 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 capacitance expanding region is a photodetector formed by alternately stacking a first-conductivity-type third impurity region and a second-conductivity-type fourth impurity region along the thickness direction of the substrate.
  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。
    The light receiving pixel has a transfer transistor arranged adjacent to the photodiode,
    2. The photodetector according to claim 1, wherein the first impurity region is arranged between the capacitance enlarging region and the transfer transistor.
  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。
    3. The photodetector according to claim 2, wherein the capacitance enlarging region is arranged in a comb shape in plan view.
  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。
    4. The photodetector according to claim 3, wherein the capacitance enlarging region has a tapered shape whose width gradually narrows as it approaches the transfer transistor in plan view.
  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。
    3. The photodetector according to claim 2, wherein the transfer transistor is a vertical transistor having a gate electrode extending along the thickness direction of the substrate.
  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。
    6. The photodetector device according to claim 5, wherein the capacitance enlarging region is arranged close to the transfer transistor, which is a vertical transistor.
  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。
    3. The photodetector according to claim 2, wherein the width of the capacitance expansion region gradually widens as the distance from the transfer transistor increases.
  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。
    2. The photodetector according to claim 1, wherein the capacitance enlarging region is wider than the first impurity region in plan view.
  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。
    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.
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