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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024151124
(43)【公開日】2024-10-24
(54)【発明の名称】光検出装置、電子機器及び半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20241017BHJP
H04N 25/76 20230101ALI20241017BHJP
H04N 25/70 20230101ALI20241017BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 A
H04N25/76
H04N25/70
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023064268
(22)【出願日】2023-04-11
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100114177
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】今水 健太郎
【テーマコード（参考）】
4M118
5C024
【Ｆターム（参考）】
4M118AA10
4M118AB01
4M118BA14
4M118CA02
4M118CA22
4M118DD04
4M118DD12
4M118FA06
4M118FA33
4M118GA02
4M118GB09
4M118GC07
4M118GC08
4M118GD01
5C024CX43
5C024EX03
5C024GX03
5C024GX16
5C024GX18
5C024GY39
5C024GY41
(57)【要約】
【課題】配線レイアウトの自由度を向上可能な光検出装置を提供すること。
【解決手段】半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部、及び複数の画素トランジスタを備える構成とした。また、複数の画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１転送トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２転送トランジスタを含む構成とした。さらに、第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、第１及び第２ゲート電極に第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する構成とした。
【選択図】図４
【解決手段】半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部、及び複数の画素トランジスタを備える構成とした。また、複数の画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１転送トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２転送トランジスタを含む構成とした。さらに、第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、第１及び第２ゲート電極に第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する構成とした。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板と、
前記半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部と、
複数の画素トランジスタと、を備え、
複数の前記画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、前記第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１及び第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
光検出装置。
前記半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部と、
複数の画素トランジスタと、を備え、
複数の前記画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、前記第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１及び第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
光検出装置。
【請求項2】
前記第１ゲート電極は、第１ゲート絶縁膜を介して前記第１チャネル形成領域と対向し、
前記第２ゲート電極は、第２ゲート絶縁膜を介して前記第２チャネル形成領域と対向し、
前記第１電圧と前記第２電圧との差が所定値以上となるように、前記第１ゲート絶縁膜の少なくとも一部の厚さが、前記第２ゲート絶縁膜の各部の厚さよりも薄くなっている
請求項１に記載の光検出装置。
前記第２ゲート電極は、第２ゲート絶縁膜を介して前記第２チャネル形成領域と対向し、
前記第１電圧と前記第２電圧との差が所定値以上となるように、前記第１ゲート絶縁膜の少なくとも一部の厚さが、前記第２ゲート絶縁膜の各部の厚さよりも薄くなっている
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項3】
前記半導体基板に前記光電変換部と離間して形成され、２以上の前記光電変換部で共有される電荷蓄積領域を備え、
前記２以上の前記光電変換部は、隣り合う第１光電変換部及び第２光電変換部を含み、
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第１転送トランジスタであり、
前記第１転送トランジスタでは、
前記第１チャネル形成領域は、前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第１光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第１ゲート電極は、前記第１チャネル形成領域と対向するように、前記第１ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第２転送トランジスタであり、
前記第２転送トランジスタでは、
前記第２チャネル形成領域は、前記半導体基板の前記第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第２光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第２ゲート電極は、前記第２チャネル形成領域と対向するように、前記第２ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
さらに、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記第１ゲート絶縁膜のうちの、前記第１光電変換部側から前記電荷蓄積領域側に延びている帯状領域の厚さが、前記第２ゲート絶縁膜の各部の厚さよりも薄くなっている
請求項２に記載の光検出装置。
前記２以上の前記光電変換部は、隣り合う第１光電変換部及び第２光電変換部を含み、
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第１転送トランジスタであり、
前記第１転送トランジスタでは、
前記第１チャネル形成領域は、前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第１光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第１ゲート電極は、前記第１チャネル形成領域と対向するように、前記第１ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第２転送トランジスタであり、
前記第２転送トランジスタでは、
前記第２チャネル形成領域は、前記半導体基板の前記第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第２光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第２ゲート電極は、前記第２チャネル形成領域と対向するように、前記第２ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
さらに、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記第１ゲート絶縁膜のうちの、前記第１光電変換部側から前記電荷蓄積領域側に延びている帯状領域の厚さが、前記第２ゲート絶縁膜の各部の厚さよりも薄くなっている
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項4】
前記第１ゲート絶縁膜のうちの、前記帯状領域を挟む一側及び他側にそれぞれ位置する残りの領域の厚さは、前記帯状領域の厚さよりも厚くなっている
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項5】
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は連続している
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項6】
前記半導体基板の隣り合う前記光電変換部間の領域に形成された画素分離部を備え、
前記画素分離部は、ｐ型の半導体領域で形成されており、
前記電荷蓄積領域は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、２×２個の前記光電変換部が構成するブロックの中央に位置する領域に形成されて、前記２×２個の前記光電変換部で共有され、
前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部は、前記２×２個の前記光電変換部に含まれる、隣り合う一対の前記光電変換部であり、
前記第１ゲート絶縁膜及び前記第２ゲート絶縁膜、並びに前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極のそれぞれは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部間に位置する領域を横切って連続的に形成されている
請求項５に記載の光検出装置。
前記画素分離部は、ｐ型の半導体領域で形成されており、
前記電荷蓄積領域は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、２×２個の前記光電変換部が構成するブロックの中央に位置する領域に形成されて、前記２×２個の前記光電変換部で共有され、
前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部は、前記２×２個の前記光電変換部に含まれる、隣り合う一対の前記光電変換部であり、
前記第１ゲート絶縁膜及び前記第２ゲート絶縁膜、並びに前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極のそれぞれは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部間に位置する領域を横切って連続的に形成されている
請求項５に記載の光検出装置。
【請求項7】
前記画素分離部の幅方向中心に形成されたトレンチ部と、前記トレンチ部内に埋め込まれた絶縁膜と、を有する
請求項６に記載の光検出装置。
請求項６に記載の光検出装置。
【請求項8】
前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面上に配置された配線層を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は、前記配線層の配線を介して電気的に接続されている
請求項２に記載の光検出装置。
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は、前記配線層の配線を介して電気的に接続されている
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項9】
前記第１電圧と前記第２電圧との差が所定値以上となるように、前記第１チャネル形成領域の不純物濃度が、前記第２チャネル形成領域の不純物濃度よりも薄くなっている
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項10】
前記半導体基板に前記光電変換部と離間して形成され、２以上の前記光電変換部で共有される電荷蓄積領域を備え、
前記２以上の前記光電変換部は、隣り合う第１光電変換部及び第２光電変換部を含み、
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第１転送トランジスタであり、
前記第１転送トランジスタでは、
前記第１チャネル形成領域は、前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第１光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第１ゲート電極は、前記第１チャネル形成領域と対向するように、第１ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第２転送トランジスタであり、
前記第２転送トランジスタでは、
前記第２チャネル形成領域は、前記半導体基板の前記第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第２光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第２ゲート電極は、前記第２チャネル形成領域と対向するように、第２ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成されている
請求項９に記載の光検出装置。
前記２以上の前記光電変換部は、隣り合う第１光電変換部及び第２光電変換部を含み、
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第１転送トランジスタであり、
前記第１転送トランジスタでは、
前記第１チャネル形成領域は、前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第１光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第１ゲート電極は、前記第１チャネル形成領域と対向するように、第１ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第２転送トランジスタであり、
前記第２転送トランジスタでは、
前記第２チャネル形成領域は、前記半導体基板の前記第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第２光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第２ゲート電極は、前記第２チャネル形成領域と対向するように、第２ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成されている
請求項９に記載の光検出装置。
【請求項11】
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は連続している
請求項１０に記載の光検出装置。
請求項１０に記載の光検出装置。
【請求項12】
前記半導体基板の隣り合う前記光電変換部間の領域に形成された画素分離部を備え、
前記画素分離部は、ｐ型の半導体領域で形成されており、
前記電荷蓄積領域は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、２×２個の前記光電変換部が構成するブロックの中央に位置する領域に形成されて、前記２×２個の前記光電変換部で共有され、
前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部は、前記２×２個の前記光電変換部に含まれる、隣り合う一対の前記光電変換部であり、
前記第１ゲート絶縁膜及び前記第２ゲート絶縁膜、並びに前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極のそれぞれは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部間に位置する領域を横切って連続的に形成されている
請求項１１に記載の光検出装置。
前記画素分離部は、ｐ型の半導体領域で形成されており、
前記電荷蓄積領域は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、２×２個の前記光電変換部が構成するブロックの中央に位置する領域に形成されて、前記２×２個の前記光電変換部で共有され、
前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部は、前記２×２個の前記光電変換部に含まれる、隣り合う一対の前記光電変換部であり、
前記第１ゲート絶縁膜及び前記第２ゲート絶縁膜、並びに前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極のそれぞれは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部間に位置する領域を横切って連続的に形成されている
請求項１１に記載の光検出装置。
【請求項13】
前記画素分離部の幅方向中心に形成されたトレンチ部と、前記トレンチ部内に埋め込まれた絶縁膜と、を有する
請求項１２に記載の光検出装置。
請求項１２に記載の光検出装置。
【請求項14】
前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面上に配置された配線層を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は、前記配線層の配線を介して電気的に接続されている
請求項９に記載の光検出装置。
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は、前記配線層の配線を介して電気的に接続されている
請求項９に記載の光検出装置。
【請求項15】
半導体基板、前記半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部、及び複数の画素トランジスタを備え、複数の前記画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、前記第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１及び第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する光検出装置を有する
電子機器。
電子機器。
【請求項16】
第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタと、
第２チャネル形成領域と対向し、且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタと、を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１ゲート電極及び前記第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
半導体装置。
第２チャネル形成領域と対向し、且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタと、を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１ゲート電極及び前記第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術（本開示に係る技術）は、光検出装置、電子機器及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部（フォトダイオード）と、半導体基板に光電変換部と離間して形成され、２×２個の光電変換部で共有される電荷蓄積領域（フローティングディフュージョン）と、各光電変換部毎に形成され、光電変換部で生成した電荷を電荷蓄積領域に転送する複数の転送トランジスタと、を備える光検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の光検出装置は、明所では、２×２個の光電変換部のうちの１つの光電変換部の電荷を転送して、ＳＤＲ（Standard Dynamic Range）撮影を行い、暗所では、２つ以上の光電変換部の電荷を同時転送して、ＨＤＲ（High Dynamic Range）撮影を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－１０４９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献１に記載の光検出装置では、光電変換部の数と同数のゲート電極が必要となるため、ゲート電極にゲート電圧を供給する配線も光電変換部の数と同数必要となる。それゆえ、配線数が増大し、配線レイアウトの自由度が低下する可能性があった。
【0005】
本開示は、配線レイアウトの自由度を向上可能な光検出装置、電子機器及び半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の光検出装置は、（ａ）半導体基板と、（ｂ）半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部と、（ｃ）複数のトランジスタと、を備え、（ｄ）複数の画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、（ｅ）第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、（ｆ）第１及び第２ゲート電極に第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成することを要旨とする。
【0007】
本開示の他の電子機器は、（ａ）半導体基板、（ｂ）半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部、（ｃ）及び複数のトランジスタを備え、（ｄ）複数の画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、（ｅ）第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、（ｆ）第１及び第２ゲート電極に第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する光検出装置を有することを要旨とする。
【0008】
本開示の他の半導体装置は、（ａ）第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタと、（ｂ）第２チャネル形成領域と対向し、且つ第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタと、を備え、（ｃ）第１ゲート電極及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、（ｄ）第１ゲート電極及び第２ゲート電極に第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、第１ゲート電極及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成することを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成を示す図である。
【図2】画素の回路構成を示す図である。
【図7】第１転送トランジスタ及び第２転送トランジスタの動作を示す図である。
【図8】第１転送トランジスタ及び第２転送トランジスタの動作を示す図である。
【図9】比較例に係る固体撮像装置の平面構成を示す図である。
【図10】第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図11】変形例（２）に係る固体撮像装置の平面構成を示す図である。
【図13】変形例（３）に係る固体撮像装置の平面構成を示す図である。
【図14】変形例（４）に係る固体撮像装置の平面構成を示す図である。
【図15】変形例（４）を、第１の実施形態に係る固体撮像装置に適用した場合を示す図である。
【図16】変形例（４）を、第２の実施形態に係る固体撮像装置に適用した場合を示す図である。
【図17】センサ画素及び読み出し回路の一例を表す図である。
【図18】本変形例に係る固体撮像装置の概略構成の一例を示す図である。
【図19】変形例（５）の画素の回路構成を示す図である。
【図20】電子機器の構成例を示すブロック図である。
【図21】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。
【図22】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。
【図23】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図24】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。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本開示の実施形態に係る光検出装置、電子機器及び半導体装置の一例を、図１～図２４を参照しながら説明する。本開示の実施形態は以下の順序で説明する。なお、本開示は以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果は例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
１．第１の実施形態：固体撮像装置
１－１ 固体撮像装置の全体の構成
１－２ 画素の回路構成
１－３ 要部の構成
２．第２の実施形態：固体撮像装置
２－１ 要部の構成
２－２ 変形例
３．第３の実施形態：電子機器
４．移動体への応用例
５．内視鏡手術システムへの応用例
１．第１の実施形態：固体撮像装置
１－１ 固体撮像装置の全体の構成
１－２ 画素の回路構成
１－３ 要部の構成
２．第２の実施形態：固体撮像装置
２－１ 要部の構成
２－２ 変形例
３．第３の実施形態：電子機器
４．移動体への応用例
５．内視鏡手術システムへの応用例
【0011】
〈１．第１の実施形態〉
［１－１ 固体撮像装置の全体の構成］
本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置１（広義には「光検出装置」）について説明する。図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１の全体構成を示す図である。
図１の固体撮像装置１は、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。図２０に示すように、固体撮像装置１（光検出装置１０３）は光学系１０２を介して、被写体からの像光（入射光）を取り込み、受光面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
図１に示すように、固体撮像装置１は、画素領域２と、周辺回路部とを備えている。周辺回路部は、垂直駆動回路３と、カラム信号処理回路４と、水平駆動回路５と、出力回路６と、制御回路７とを備えている。
［１－１ 固体撮像装置の全体の構成］
本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置１（広義には「光検出装置」）について説明する。図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１の全体構成を示す図である。
図１の固体撮像装置１は、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。図２０に示すように、固体撮像装置１（光検出装置１０３）は光学系１０２を介して、被写体からの像光（入射光）を取り込み、受光面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
図１に示すように、固体撮像装置１は、画素領域２と、周辺回路部とを備えている。周辺回路部は、垂直駆動回路３と、カラム信号処理回路４と、水平駆動回路５と、出力回路６と、制御回路７とを備えている。
【0012】
画素領域２は、二次元アレイ状に配置された複数の画素８を有している。画素８は、受光量に応じた電荷（例えば電子）を生成する光電変換部ＰＤ（図２参照）と、光電変換部ＰＤで生成された電荷に基づく画素信号を出力する複数の画素トランジスタ（図２参照）とを有している。複数の画素トランジスタとしては、例えば転送トランジスタ１３、リセットトランジスタ１４、増幅トランジスタ１５及び選択トランジスタ１６を採用できる。
垂直駆動回路３は、例えば、シフトレジスタによって構成され、選択パルスφSEL（図２参照）を画素駆動配線９に順次出力して、画素領域２の各画素８を行単位で順次選択し、選択した画素８の画素信号を、垂直信号線１０を通してカラム信号処理回路４に出力する。画素信号は、光電変換部ＰＤで生成された電荷によって得られる信号である。
垂直駆動回路３は、例えば、シフトレジスタによって構成され、選択パルスφSEL（図２参照）を画素駆動配線９に順次出力して、画素領域２の各画素８を行単位で順次選択し、選択した画素８の画素信号を、垂直信号線１０を通してカラム信号処理回路４に出力する。画素信号は、光電変換部ＰＤで生成された電荷によって得られる信号である。
【0013】
カラム信号処理回路４は、例えば、画素８の列毎に配置されており、１行分の画素８から出力される画素信号それぞれに対して画素列毎に信号処理を行う。信号処理としては、例えば、画素固有の固定パターンノイズを除去するための相関二重サンプリング(ＣＤＳ：Correlated Double Sampling)、ＡＤ(Analog Digital)変換を用いることができる。
水平駆動回路５は、例えば、シフトレジスタによって構成され、水平走査パルスをカラム信号処理回路４に順次出力して、カラム信号処理回路４の各々を順番に選択し、選択したカラム信号処理回路４に、信号処理された画素信号を水平信号線１１に出力させる。
水平駆動回路５は、例えば、シフトレジスタによって構成され、水平走査パルスをカラム信号処理回路４に順次出力して、カラム信号処理回路４の各々を順番に選択し、選択したカラム信号処理回路４に、信号処理された画素信号を水平信号線１１に出力させる。
【0014】
出力回路６は、カラム信号処理回路４の各々から水平信号線１１を通して順次に出力される画素信号に対して信号処理を行って出力する。信号処理としては、例えば、バファリング、黒レベル調整、列ばらつき補正等の各種デジタル信号処理を用いることができる。
制御回路７は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号（不図示）に基づいて、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４及び水平駆動回路５等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路７は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４及び水平駆動回路５等に出力する。
制御回路７は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号（不図示）に基づいて、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４及び水平駆動回路５等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路７は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４及び水平駆動回路５等に出力する。
【0015】
［１－２ 画素の回路構成］
次に、画素８の回路構成について説明する。図２は画素８の回路構成を示す図である。
図２に示すように、画素８は、光電変換部ＰＤと、４つの画素トランジスタ（転送トランジスタ１３、リセットトランジスタ１４、増幅トランジスタ１５、選択トランジスタ１６）と、フローティングディフュージョン（以下「電荷蓄積領域ＦＤ」とも呼ぶ）とを有している。転送トランジスタ１３、リセットトランジスタ１４、増幅トランジスタ１５及び選択トランジスタ１６としては、例えば、ｎチャネルのＭＯＳトランジスタを採用できる。また、電荷蓄積領域ＦＤは、光電変換部ＰＤで生成した電荷（例えば電子）を保持する領域である。例えば、ｎ型の不純物がドープされたｎ型の半導体領域を採用できる。また、画素８には、画素駆動配線９として、例えば、転送線１８、リセット線１９及び選択線２０が同一行の各画素８に対して共通に設けられている。転送線１８、リセット線１９及び選択線２０それぞれの一端は、垂直駆動回路３（図１参照）に接続されている。
光電変換部ＰＤは、アノード電極が基準電位線（例えば、グランド）に電気的に接続され、カソード電極が転送トランジスタ１３を介して増幅トランジスタ１５のゲート電極に接続されている。光電変換部ＰＤは、光電変換を行って受光量に応じた電荷を生成する。
次に、画素８の回路構成について説明する。図２は画素８の回路構成を示す図である。
図２に示すように、画素８は、光電変換部ＰＤと、４つの画素トランジスタ（転送トランジスタ１３、リセットトランジスタ１４、増幅トランジスタ１５、選択トランジスタ１６）と、フローティングディフュージョン（以下「電荷蓄積領域ＦＤ」とも呼ぶ）とを有している。転送トランジスタ１３、リセットトランジスタ１４、増幅トランジスタ１５及び選択トランジスタ１６としては、例えば、ｎチャネルのＭＯＳトランジスタを採用できる。また、電荷蓄積領域ＦＤは、光電変換部ＰＤで生成した電荷（例えば電子）を保持する領域である。例えば、ｎ型の不純物がドープされたｎ型の半導体領域を採用できる。また、画素８には、画素駆動配線９として、例えば、転送線１８、リセット線１９及び選択線２０が同一行の各画素８に対して共通に設けられている。転送線１８、リセット線１９及び選択線２０それぞれの一端は、垂直駆動回路３（図１参照）に接続されている。
光電変換部ＰＤは、アノード電極が基準電位線（例えば、グランド）に電気的に接続され、カソード電極が転送トランジスタ１３を介して増幅トランジスタ１５のゲート電極に接続されている。光電変換部ＰＤは、光電変換を行って受光量に応じた電荷を生成する。
【0016】
転送トランジスタ１３は、光電変換部ＰＤのカソード電極と電荷蓄積領域ＦＤとの間に接続されている。転送トランジスタ１３のゲート電極には、転送線１８を介して、高レベルがアクティブ（以下、「Highアクティブ」とも呼ぶ）の転送パルスφTRFが与えられる。転送パルスφTRFがゲート電極に与えられることにより、転送トランジスタ１３は、オン状態となって、光電変換部ＰＤが蓄積している電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送する。
ここで、後述するように、隣り合う２つの転送トランジスタ１３（第１転送トランジスタ１３1、第２転送トランジスタ１３2）のゲート電極（第１ゲート電極２９、第２ゲート電極３１）は、互いに電気的に接続されている。それゆえ、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１は、同じ転送線１８に電気的に接続され、同じ転送パルスφTRFが与えられる。また、転送パルスφTRF は、第１電圧Ｖth1及び第２電圧Ｖth2（＞Ｖth1）の２種類を高レベルとして付与可能となっている。そして、第１転送トランジスタ１３1は、第１ゲート電極２９に第１電圧Ｖth1又は第２電圧Ｖth2（即ち、第１電圧Ｖth1以上の電圧）が与えられると、オン状態となって、第１光電変換部ＰＤ1（後述）が蓄積している電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送可能となっている。また、第２転送トランジスタ１３2は、第２ゲート電極３１に第２電圧Ｖth2が与えられると、オン状態となって、第２光電変換部ＰＤ2（後述）が蓄積している電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送可能となっている。
ここで、後述するように、隣り合う２つの転送トランジスタ１３（第１転送トランジスタ１３1、第２転送トランジスタ１３2）のゲート電極（第１ゲート電極２９、第２ゲート電極３１）は、互いに電気的に接続されている。それゆえ、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１は、同じ転送線１８に電気的に接続され、同じ転送パルスφTRFが与えられる。また、転送パルスφTRF は、第１電圧Ｖth1及び第２電圧Ｖth2（＞Ｖth1）の２種類を高レベルとして付与可能となっている。そして、第１転送トランジスタ１３1は、第１ゲート電極２９に第１電圧Ｖth1又は第２電圧Ｖth2（即ち、第１電圧Ｖth1以上の電圧）が与えられると、オン状態となって、第１光電変換部ＰＤ1（後述）が蓄積している電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送可能となっている。また、第２転送トランジスタ１３2は、第２ゲート電極３１に第２電圧Ｖth2が与えられると、オン状態となって、第２光電変換部ＰＤ2（後述）が蓄積している電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送可能となっている。
【0017】
リセットトランジスタ１４は、ドレイン電極が電源線Ｖddに接続され、ソース電極が電荷蓄積領域ＦＤに接続されている。リセットトランジスタ１４のゲート電極には、転送トランジスタ１３（第１転送トランジスタ１３1、第２転送トランジスタ１３2）による光電変換部ＰＤから電荷蓄積領域ＦＤへの電荷の転送前に、HighアクティブのリセットパルスφRSTがリセット線１９を介して与えられる。リセットパルスφRSTがゲート電極に与えられることにより、リセットトランジスタ１４は、オン状態となって、電荷蓄積領域ＦＤが蓄積している電荷を電源線Ｖddに捨て、電荷蓄積領域ＦＤをリセットする。
【0018】
増幅トランジスタ１５は、ゲート電極が電荷蓄積領域ＦＤに接続され、ドレイン電極が電源線Ｖddに接続されている。そして、リセットの実行後、転送トランジスタ１３による電荷の転送後の電荷蓄積領域ＦＤの電位に応じた信号を画素信号として出力する。
選択トランジスタ１６は、ドレイン電極が増幅トランジスタ１５のソース電極に接続され、ソース電極が垂直信号線１０に接続されている。選択トランジスタ１６のゲート電極には、Highアクティブの選択パルスφSELが選択線２０を介して与えられる。選択パルスφSELがゲート電極に与えられることにより、選択トランジスタ１６は、オン状態となって、増幅トランジスタ１５から出力された画素信号を垂直信号線１０に出力する。
上記の構成により、画素トランジスタ（転送トランジスタ１３、リセットトランジスタ１４、増幅トランジスタ１５、選択トランジスタ１６）は、光電変換部ＰＤで生成された電荷に基づく画素信号を出力する。なお、選択トランジスタ１６は省略してもよい。
選択トランジスタ１６は、ドレイン電極が増幅トランジスタ１５のソース電極に接続され、ソース電極が垂直信号線１０に接続されている。選択トランジスタ１６のゲート電極には、Highアクティブの選択パルスφSELが選択線２０を介して与えられる。選択パルスφSELがゲート電極に与えられることにより、選択トランジスタ１６は、オン状態となって、増幅トランジスタ１５から出力された画素信号を垂直信号線１０に出力する。
上記の構成により、画素トランジスタ（転送トランジスタ１３、リセットトランジスタ１４、増幅トランジスタ１５、選択トランジスタ１６）は、光電変換部ＰＤで生成された電荷に基づく画素信号を出力する。なお、選択トランジスタ１６は省略してもよい。
【0019】
［１－３ 要部の構成］
次に、固体撮像装置１の詳細構造について説明する。図３は、図１のＡ領域を半導体基板２１の表面側から見た場合の、固体撮像装置１の平面構成を示す図である。また、図４は、図３のＢ－Ｂ’線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。
図４に示すように、固体撮像装置１は、半導体基板２１を有し、半導体基板２１の受光面（以下、「裏面Ｓ１」とも呼ぶ）に、カラーフィルタ２２、及びマイクロレンズ２３がこの順に積層されている。なお、半導体基板２１とカラーフィルタ２２との間には、平坦化膜やＯＰＢ(Optical Black)膜等の各種膜を配置してもよい。また、半導体基板２１の裏面Ｓ１と反対側の面（広義には「第１面」。以下、「表面Ｓ２」とも呼ぶ）には、配線層２４が配置されている。
次に、固体撮像装置１の詳細構造について説明する。図３は、図１のＡ領域を半導体基板２１の表面側から見た場合の、固体撮像装置１の平面構成を示す図である。また、図４は、図３のＢ－Ｂ’線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。
図４に示すように、固体撮像装置１は、半導体基板２１を有し、半導体基板２１の受光面（以下、「裏面Ｓ１」とも呼ぶ）に、カラーフィルタ２２、及びマイクロレンズ２３がこの順に積層されている。なお、半導体基板２１とカラーフィルタ２２との間には、平坦化膜やＯＰＢ(Optical Black)膜等の各種膜を配置してもよい。また、半導体基板２１の裏面Ｓ１と反対側の面（広義には「第１面」。以下、「表面Ｓ２」とも呼ぶ）には、配線層２４が配置されている。
【0020】
半導体基板２１は、例えば、シリコン（Si）によって構成された基板である。半導体基板２１は、図３に示すように、各画素８に対応する領域それぞれに光電変換部ＰＤが形成されている。即ち、半導体基板２１には、複数の光電変換部ＰＤが二次元アレイ状に形成されている。また、複数の光電変換部ＰＤは、２×２個の光電変換部ＰＤが１つのブロック２５を構成し、複数のブロック２５が二次元配置された構成となっている。以下、２×２個の光電変換部ＰＤのうち、図３の左下及び右上の光電変換部ＰＤを「第１光電変換部ＰＤ1」とも呼び、図３の右下及び左上の光電変換部ＰＤを「第２光電変換部ＰＤ2」とも呼ぶ。即ち、第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2（広義には「２以上の光電変換部」）は、２×２個の光電変換部ＰＤに含まれる、隣り合う一対の光電変換部ＰＤである。図３では、第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2が、左右方向に隣り合う場合を例示している。第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2は、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域とを有し、これらのｐｎ接合によってフォトダイオードを構成し、入射した光を光電変換して電荷（例えば、電子）を生成する。また、第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2は、生成した電荷をｐｎ接合で生じた静電容量に蓄積する。
【0021】
また、半導体基板２１の隣り合う光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）間の領域には、画素分離部２６が形成されている。即ち、画素分離部２６は、各光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）を取り囲むように、格子状に形成されている。画素分離部２６は、半導体基板２１の表面Ｓ２側から裏面Ｓ１側まで連続して形成される。例えば、ｐ型の半導体領域を採用できる。画素分離部２６により、隣り合う光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）間にポテンシャル障壁を形成でき、光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）間の電荷の移動が防止される。
また、半導体基板２１の表面Ｓ２側には、光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）と離間されて、電荷蓄積領域ＦＤが形成されている。電荷蓄積領域ＦＤは、ブロック２５ごとに形成され、ブロック２５の中央に位置する半導体基板２１の領域に形成されている。即ち、電荷蓄積領域ＦＤは、半導体基板２１の厚さ方向から見た場合に、画素分離部２６のうちの、ブロック２５の中央に位置する領域に形成されて、ブロック２５を構成する２×２個の光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）で共有されている。言い換えると、電荷蓄積領域ＦＤは、２以上の光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）で共有されている、と言える。また、電荷蓄積領域ＦＤの配線層２４側の面（以下、「露出面Ｓ３」とも呼ぶ）は、表面Ｓ２に露出している。電荷蓄積領域ＦＤは、露出面Ｓ３と対向する位置に配置されたコンタクト２７に接続され、コンタクト２７及び配線層２４の配線等を介して、画素トランジスタ（例えば、図２に示した増幅トランジスタ１５のゲート電極等）に電気的に接続される。
また、半導体基板２１の表面Ｓ２側には、光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）と離間されて、電荷蓄積領域ＦＤが形成されている。電荷蓄積領域ＦＤは、ブロック２５ごとに形成され、ブロック２５の中央に位置する半導体基板２１の領域に形成されている。即ち、電荷蓄積領域ＦＤは、半導体基板２１の厚さ方向から見た場合に、画素分離部２６のうちの、ブロック２５の中央に位置する領域に形成されて、ブロック２５を構成する２×２個の光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）で共有されている。言い換えると、電荷蓄積領域ＦＤは、２以上の光電変換部ＰＤ（ＰＤ1、ＰＤ2）で共有されている、と言える。また、電荷蓄積領域ＦＤの配線層２４側の面（以下、「露出面Ｓ３」とも呼ぶ）は、表面Ｓ２に露出している。電荷蓄積領域ＦＤは、露出面Ｓ３と対向する位置に配置されたコンタクト２７に接続され、コンタクト２７及び配線層２４の配線等を介して、画素トランジスタ（例えば、図２に示した増幅トランジスタ１５のゲート電極等）に電気的に接続される。
【0022】
また、図４に示すように、半導体基板２１の表面Ｓ２側には、複数の転送トランジスタ１３が形成されている。複数の転送トランジスタ１３は、第１光電変換部ＰＤ1で生成した電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送する第１転送トランジスタ１３1（広義には「第１トランジスタ」）、及び第２光電変換部ＰＤ2で生成した電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送する第２転送トランジスタ１３2（広義には「第２トランジスタ」）を含んでいる。第１転送トランジスタ１３1は、第１チャネル形成領域２８と対向する第１ゲート電極２９を有している。第１チャネル形成領域２８は、半導体基板２１の裏面Ｓ１側のうちの、第１光電変換部ＰＤ1と電荷蓄積領域ＦＤとの間の領域に形成され、ｐ型の不純物（例えば、ボロン(B)）がドープされたｐ型の半導体領域である。また、第１ゲート電極２９は、第１チャネル形成領域２８と対向するように、第１ゲート絶縁膜３２を介して半導体基板２１の表面Ｓ２上に形成され、ドープドポリシリコン(Poly-Si)等によって構成された電極である。
また、第２転送トランジスタ１３2は、第２チャネル形成領域３０と対向する第２ゲート電極３１を有している。第２チャネル形成領域３０は、半導体基板２１の表面Ｓ２側のうちの、第２光電変換部ＰＤ2と電荷蓄積領域ＦＤとの間の領域に形成され、ｐ型の不純物がドープされたｐ型の半導体領域である。また、第２ゲート電極３１は、第２チャネル形成領域３０と対向するように、第２ゲート絶縁膜３３を介して半導体基板２１の表面Ｓ２上に形成され、ドープドポリシリコン等によって構成された電極である。また第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の不純物濃度は同一となっている。
また、第２転送トランジスタ１３2は、第２チャネル形成領域３０と対向する第２ゲート電極３１を有している。第２チャネル形成領域３０は、半導体基板２１の表面Ｓ２側のうちの、第２光電変換部ＰＤ2と電荷蓄積領域ＦＤとの間の領域に形成され、ｐ型の不純物がドープされたｐ型の半導体領域である。また、第２ゲート電極３１は、第２チャネル形成領域３０と対向するように、第２ゲート絶縁膜３３を介して半導体基板２１の表面Ｓ２上に形成され、ドープドポリシリコン等によって構成された電極である。また第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の不純物濃度は同一となっている。
【0023】
また、第１ゲート絶縁膜３２の少なくとも一部の厚さｔ1が、第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2よりも薄くなっている。図４では、半導体基板２１の厚さ方向から見た場合に、第１ゲート絶縁膜３２のうちの、第１光電変換部ＰＤ1側から電荷蓄積領域ＦＤ側に延びている帯状領域３４（図５参照）の厚さｔ1が、第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2よりも薄くなっている（ｔ1＜ｔ2）。図５は、図３から第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１を省略した場合の、固体撮像装置１の平面構成を示す図である。これらの厚さｔ1、ｔ2の差は、第１チャネル形成領域２８にチャネルが形成される電圧（第１電圧Ｖth1）と、第２チャネル形成領域３０にチャネルが形成される電圧（第２電圧Ｖth2＞Ｖth1）との差が所定値（例えば、０．５Ｖ）以上となるように設定する。即ち、第１電圧Ｖth1と第２電圧Ｖth2との差が所定値以上となるように、第１ゲート絶縁膜３２の少なくとも一部の厚さｔ1が第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2よりも薄くなっている。
また、図５及び図６に示すように、第１ゲート絶縁膜３２のうちの、帯状領域３４を挟む一側及び他側にそれぞれ位置する残りの領域の厚さｔ3、ｔ4は、帯状領域３４の厚さｔ1よりも厚くなっている（ｔ3、ｔ4＞ｔ1）。図６は、図３のＣ－Ｃ’線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。ｔ3、ｔ4＞ｔ1とすることにより、第１ゲート絶縁膜３２のうちの電界集中で高い電圧がかかる箇所（例えば、図６の第１ゲート電極２９の左下隅及び右下隅とに接する箇所）に、絶縁破壊が生じることを抑制できる。
また、図５及び図６に示すように、第１ゲート絶縁膜３２のうちの、帯状領域３４を挟む一側及び他側にそれぞれ位置する残りの領域の厚さｔ3、ｔ4は、帯状領域３４の厚さｔ1よりも厚くなっている（ｔ3、ｔ4＞ｔ1）。図６は、図３のＣ－Ｃ’線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。ｔ3、ｔ4＞ｔ1とすることにより、第１ゲート絶縁膜３２のうちの電界集中で高い電圧がかかる箇所（例えば、図６の第１ゲート電極２９の左下隅及び右下隅とに接する箇所）に、絶縁破壊が生じることを抑制できる。
【0024】
また、図３に示すように、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１は連続している。即ち、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１は、１つのゲート電極３６で形成され、互いに電気的に接続されている。同様に、図５に示すように、第１ゲート絶縁膜３２及び第２ゲート絶縁膜３３は、ゲート電極３６と同一形状の、１つのゲート絶縁膜３５で形成されている。図３及び図５では、ゲート絶縁膜３５及びゲート電極３６が、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０を連続的に覆うように、電荷蓄積領域ＦＤの露出面Ｓ３の外周に沿って帯状に形成された場合を例示している。より具体的には、ゲート絶縁膜３５及びゲート電極３６のそれぞれは、半導体基板２１の厚さ方向から見た場合に、画素分離部２６のうちの、第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2間に位置する領域（以下、「分離領域３７」とも呼ぶ）を横切って連続的に形成されている。
また、ゲート電極３６は、半導体基板２１の厚さ方向から見た場合に、分離領域３７と重なる位置でコンタクト３８（図３参照）に接続され、コンタクト３８及び配線層２４の配線等を介して、転送線１８（図２参照）に電気的に接続されている。
また、ゲート電極３６は、半導体基板２１の厚さ方向から見た場合に、分離領域３７と重なる位置でコンタクト３８（図３参照）に接続され、コンタクト３８及び配線層２４の配線等を介して、転送線１８（図２参照）に電気的に接続されている。
【0025】
上記の構成により、第１転送トランジスタ１３1及び第２転送トランジスタ１３2において、例えば、図７に示すように、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に転送パルスφTRFとして第１電圧Ｖth1（低電圧）が印加されると、第１転送トランジスタ１３1がオン状態、第２転送トランジスタ１３2がオフ状態となり、第１ゲート電極２９と対向する第１チャネル形成領域２８のみにチャネルが形成される。そして、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送する。
また、例えば、図８に示すように、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に第１電圧Ｖth1よりも高い第２電圧Ｖth2（高電圧）が転送パルスφTRFとして印加されると、第１転送トランジスタ１３1及び第２転送トランジスタ１３2の両方がオン状態となり、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の両方にチャネルが形成される。そして、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷、及び第２光電変換部ＰＤ2に蓄積されている電荷を電荷蓄積領域ＦＤに同時に転送する。
また、例えば、図８に示すように、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に第１電圧Ｖth1よりも高い第２電圧Ｖth2（高電圧）が転送パルスφTRFとして印加されると、第１転送トランジスタ１３1及び第２転送トランジスタ１３2の両方がオン状態となり、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の両方にチャネルが形成される。そして、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷、及び第２光電変換部ＰＤ2に蓄積されている電荷を電荷蓄積領域ＦＤに同時に転送する。
【0026】
カラーフィルタ２２は、１つのブロック２５に対して１つのカラーフィルタ２２が配置されるように二次元アレイ状に配置されている。カラーフィルタ２２としては、例えば、ＲＧＢ光等の所定波長の光を透過させるフィルタを採用できる。これにより、カラーフィルタ２２は、所定波長の光を透過させて、透過した光を光電変換部ＰＤに入射させる。
マイクロレンズ２３は、１つの光電変換部ＰＤに対して１つのマイクロレンズ２３が配置されるように二次元アレイ状に配置されている。マイクロレンズ２３は、被写体からの光を集光し、集光した光を、カラーフィルタ２２を介して光電変換部ＰＤに入射させる。
配線層２４は、層間絶縁膜と、層間絶縁膜を介して複数層に積層された配線（不図示）とを有し、複数層の配線を介して、各画素８の画素トランジスタを駆動する。
マイクロレンズ２３は、１つの光電変換部ＰＤに対して１つのマイクロレンズ２３が配置されるように二次元アレイ状に配置されている。マイクロレンズ２３は、被写体からの光を集光し、集光した光を、カラーフィルタ２２を介して光電変換部ＰＤに入射させる。
配線層２４は、層間絶縁膜と、層間絶縁膜を介して複数層に積層された配線（不図示）とを有し、複数層の配線を介して、各画素８の画素トランジスタを駆動する。
【0027】
以上の構成を有する固体撮像装置１では、半導体基板２１の裏面Ｓ１側から光が照射され、照射された光がマイクロレンズ２３及びカラーフィルタ２２を透過し、透過した光が光電変換部ＰＤで光電変換されて電荷（電子）が生成される。そして、生成された電荷が、配線層２４の配線で形成された図１の垂直信号線１０から画素信号として出力される。
また、第１の実施形態に係る固体撮像装置１は、明所では、隣り合う第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2のうちの第１光電変換部ＰＤ1の電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送して、ＳＤＲ撮影を実行する。また、暗所では、第１光電変換部ＰＤ1の電荷と第２光電変換部ＰＤ2の電荷とを電荷蓄積領域ＦＤに同時転送して、ＨＤＲ撮影を実行する。
ここで、例えば、図９に示すように、第１ゲート電極２９と第２ゲート電極３１とを互いに離間させて電気的に絶縁させ、また、第１ゲート絶縁膜３２の厚さと第２ゲート絶縁膜３３の厚さとを同一とする構成（比較例の構成）を採用した場合を考える。図９は、変形例に係る固体撮像装置１の平面構成を示す図である。このような構成を採用した場合、ＳＤＲ撮影やＨＤＲ撮影を行うためには、光電変換部ＰＤの数と同数のゲート電極が必要となるため、ゲート電極にゲート電圧を供給する配線も光電変換部ＰＤの数と同数必要となる。それゆえ、配線数が増大し、配線レイアウトの自由度が低下する可能性があった。
また、第１の実施形態に係る固体撮像装置１は、明所では、隣り合う第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2のうちの第１光電変換部ＰＤ1の電荷を電荷蓄積領域ＦＤに転送して、ＳＤＲ撮影を実行する。また、暗所では、第１光電変換部ＰＤ1の電荷と第２光電変換部ＰＤ2の電荷とを電荷蓄積領域ＦＤに同時転送して、ＨＤＲ撮影を実行する。
ここで、例えば、図９に示すように、第１ゲート電極２９と第２ゲート電極３１とを互いに離間させて電気的に絶縁させ、また、第１ゲート絶縁膜３２の厚さと第２ゲート絶縁膜３３の厚さとを同一とする構成（比較例の構成）を採用した場合を考える。図９は、変形例に係る固体撮像装置１の平面構成を示す図である。このような構成を採用した場合、ＳＤＲ撮影やＨＤＲ撮影を行うためには、光電変換部ＰＤの数と同数のゲート電極が必要となるため、ゲート電極にゲート電圧を供給する配線も光電変換部ＰＤの数と同数必要となる。それゆえ、配線数が増大し、配線レイアウトの自由度が低下する可能性があった。
【0028】
これに対し、第１の実施形態では、図４に示すように、画素トランジスタとして、第１チャネル形成領域２８と対向する第１ゲート電極２９を有する第１転送トランジスタ１３1、及び第２チャネル形成領域３０と対向し且つ第１ゲート電極２９と電気的に接続された第２ゲート電極３１を有する第２転送トランジスタ１３2を含む構成とした。また、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に第１電圧Ｖth1（低電圧）が印加された場合には、第１チャネル形成領域２８のみにチャネルを形成し、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に第２電圧Ｖth2（＞Ｖth1。高電圧）が印加された場合には、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の両方にチャネルを形成する構成とした。
このような構成により、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１の一方に電圧を印加することで他方にも電圧を印加することができる。そして、例えば、明所での撮影時には、図７に示すように、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に転送パルスφTRFとして第１電圧Ｖth1（低電圧）を印加することで、第２転送トランジスタ１３2をオフ状態に維持しつつ、第１転送トランジスタ１３1のみをオン状態とすることができる。それゆえ、第１ゲート電極２９と対向する第１チャネル形成領域２８のみにチャネルを形成でき、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷（例えば、電子）だけを電荷蓄積領域ＦＤに転送でき、ＳＤＲ撮影を実現することができる。
このような構成により、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１の一方に電圧を印加することで他方にも電圧を印加することができる。そして、例えば、明所での撮影時には、図７に示すように、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に転送パルスφTRFとして第１電圧Ｖth1（低電圧）を印加することで、第２転送トランジスタ１３2をオフ状態に維持しつつ、第１転送トランジスタ１３1のみをオン状態とすることができる。それゆえ、第１ゲート電極２９と対向する第１チャネル形成領域２８のみにチャネルを形成でき、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷（例えば、電子）だけを電荷蓄積領域ＦＤに転送でき、ＳＤＲ撮影を実現することができる。
【0029】
また、例えば、暗所での撮影時には、図８に示すように、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に転送パルスφTRFとして第１電圧Ｖth1よりも高い第２電圧Ｖth2（高電圧）を印加することで、第１転送トランジスタ１３1及び第２転送トランジスタ１３2の両方をオン状態とすることができる。それゆえ、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の両方にチャネルを形成できる。そして、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷、及び第２光電変換部ＰＤ2に蓄積されている電荷を電荷蓄積領域ＦＤに同時に転送でき、ＨＤＲ撮影を実現することができる。
また、上記の構成により、第１の実施形態に係る固体撮像装置１では、転送トランジスタ１３にゲート電圧を供給する配線（例えば、図２の転送線１８）が光電変換部ＰＤの数の半分で済む。それゆえ、配線数を低減でき、配線レイアウトの自由度を向上できる。
また、上記の構成により、第１の実施形態に係る固体撮像装置１では、転送トランジスタ１３にゲート電圧を供給する配線（例えば、図２の転送線１８）が光電変換部ＰＤの数の半分で済む。それゆえ、配線数を低減でき、配線レイアウトの自由度を向上できる。
【0030】
〈２．第２の実施形態〉
［２－１ 要部の構成］
次に、本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置１について説明する。第２の実施形態の固体撮像装置１の全体構成は、図１と同様であるから図示を省略する。図１０は、第１の実施形態の図４に対応する図であり、第２の実施形態の固体撮像装置１の断面構成を示す図である。図１０では図４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
第２の実施形態に係る固体撮像装置１は、ゲート絶縁膜３５の構造、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の不純物濃度が、第１の実施形態と異なっている。ゲート絶縁膜３５の各部の厚さは一定となっている。即ち、第１ゲート絶縁膜３２の各部の厚さｔ1と第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2とが同一となっている。また第１チャネル形成領域２８の不純物濃度は第２チャネル形成領域３０の不純物濃度よりも薄くなっている。これらの不純物濃度の差は、第１チャネル形成領域２８にチャネルが形成される電圧（第１電圧Ｖth1）と、第２チャネル形成領域３０にチャネルが形成される電圧（第２電圧Ｖth2）との差が所定値（例えば０．５Ｖ）以上となるように設定する。即ち、第１電圧Ｖth1と第２電圧Ｖth2との差が所定値以上となるように、第１チャネル形成領域２８の不純物濃度が第２チャネル形成領域３０の不純物濃度よりも薄くなっている。
［２－１ 要部の構成］
次に、本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置１について説明する。第２の実施形態の固体撮像装置１の全体構成は、図１と同様であるから図示を省略する。図１０は、第１の実施形態の図４に対応する図であり、第２の実施形態の固体撮像装置１の断面構成を示す図である。図１０では図４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
第２の実施形態に係る固体撮像装置１は、ゲート絶縁膜３５の構造、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の不純物濃度が、第１の実施形態と異なっている。ゲート絶縁膜３５の各部の厚さは一定となっている。即ち、第１ゲート絶縁膜３２の各部の厚さｔ1と第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2とが同一となっている。また第１チャネル形成領域２８の不純物濃度は第２チャネル形成領域３０の不純物濃度よりも薄くなっている。これらの不純物濃度の差は、第１チャネル形成領域２８にチャネルが形成される電圧（第１電圧Ｖth1）と、第２チャネル形成領域３０にチャネルが形成される電圧（第２電圧Ｖth2）との差が所定値（例えば０．５Ｖ）以上となるように設定する。即ち、第１電圧Ｖth1と第２電圧Ｖth2との差が所定値以上となるように、第１チャネル形成領域２８の不純物濃度が第２チャネル形成領域３０の不純物濃度よりも薄くなっている。
【0031】
このように第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０に不純物濃度の差を持たせることにより、第２の実施形態に係る固体撮像装置１では、第１の実施形態と同様に、例えば、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に第１電圧Ｖth1（低電圧）を印加することで、第２転送トランジスタ１３2をオフ状態に維持しつつ、第１転送トランジスタ１３1のみをオン状態とすることができる。それゆえ、第１ゲート電極２９と対向する第１チャネル形成領域２８のみにチャネルを形成でき、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷だけを電荷蓄積領域ＦＤに転送できる。
また、例えば、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に第２電圧Ｖth2（＞Ｖth1。高電圧）を印加することで、第１転送トランジスタ１３1及び第２転送トランジスタ１３2の両方をオン状態とすることができる。それゆえ、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の両方にチャネルを形成できる。そして、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷、及び第２光電変換部ＰＤ2に蓄積されている電荷を電荷蓄積領域ＦＤに同時に転送できる。また、上記の構成により、転送トランジスタ１３にゲート電圧を供給する配線（図２の転送線１８）が光電変換部ＰＤの数の半分で済む。それゆえ、配線数を低減でき、配線レイアウトの自由度を向上できる。
また、例えば、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に第２電圧Ｖth2（＞Ｖth1。高電圧）を印加することで、第１転送トランジスタ１３1及び第２転送トランジスタ１３2の両方をオン状態とすることができる。それゆえ、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の両方にチャネルを形成できる。そして、形成したチャネルを通して、第１光電変換部ＰＤ1に蓄積されている電荷、及び第２光電変換部ＰＤ2に蓄積されている電荷を電荷蓄積領域ＦＤに同時に転送できる。また、上記の構成により、転送トランジスタ１３にゲート電圧を供給する配線（図２の転送線１８）が光電変換部ＰＤの数の半分で済む。それゆえ、配線数を低減でき、配線レイアウトの自由度を向上できる。
【0032】
［２－２ 変形例］
（１）なお、第２の実施形態では、第１ゲート絶縁膜３２の各部の厚さｔ1と第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2とを同一とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、第１電圧Ｖth1と第２電圧Ｖth2との差が所定値（例えば、０．５Ｖ）以上となるように、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０に不純物濃度の差を持たせるとともに、第１ゲート絶縁膜３２の各部の厚さｔ1と第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2とを異ならせる構成としてもよい。
（１）なお、第２の実施形態では、第１ゲート絶縁膜３２の各部の厚さｔ1と第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2とを同一とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、第１電圧Ｖth1と第２電圧Ｖth2との差が所定値（例えば、０．５Ｖ）以上となるように、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０に不純物濃度の差を持たせるとともに、第１ゲート絶縁膜３２の各部の厚さｔ1と第２ゲート絶縁膜３３の各部の厚さｔ2とを異ならせる構成としてもよい。
【0033】
（２）また、第１及び第２の実施形態では、画素分離部２６を、ｐ型の半導体領域で形成する例を示したが、他の構成を採用することができる。例えば、第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１において、図１１及び図１２に示すように、画素分離部２６を、画素分離部２６の幅方向中心に形成されたトレンチ部３９と、トレンチ部３９内に埋め込まれた絶縁膜４０とを有する構成としてもよい。トレンチ部３９は、表面Ｓ２側から深さ方向に掘り込んで構成されたトレンチ部である。図１２は、図１１のＤ－Ｄ’線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。図１２では、画素分離部２６のうちの半導体基板２１の裏面Ｓ１側の部分をｐ型の半導体領域（以下、「不純物領域４１」とも呼ぶ）のみで構成し、表面Ｓ２側の部分を不純物領域４１と絶縁膜４０とで構成した場合を例示している。ここで、例えば、ゲート電極３６に電圧が印加されると、画素分離部２６のうちの、第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2間に位置する領域（分離領域３７）に電圧が印加される。それゆえ、例えば、画素分離部２６の表面Ｓ２側の部分を不純物領域４１のみで形成した場合、分離領域３７の不純物領域４１のポテンシャル障壁が下がり、第１光電変換部ＰＤ1と第２光電変換部ＰＤ2との間で電荷の漏れを生じるブルーミングが発生する可能性があった。これに対し、本変形例では、画素分離部２６の表面Ｓ２側の部分が不純物領域４１と絶縁膜４０とで形成されるため、分離領域３７の不純物領域４１のポテンシャル障壁が下がっても、絶縁膜４０で第１光電変換部ＰＤ1と第２光電変換部ＰＤ2との間の電荷の漏れを抑制でき、ブルーミングを抑制できる。図１２では、本変形例を第１の実施形態に係る固体撮像装置１に適用した場合を例示している。
【0034】
（３）また、第１及び第２の実施形態では、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１を連続して形成する例を示したが、これに限られるものではない。例えば、第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１において、図１３に示すように、第１ゲート電極２９と第２ゲート電極３１とを物理的に分断して形成し、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１を、配線層２４の配線４２を介して電気的に接続する構成としてもよい。図１３では、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１のそれぞれは、コンタクト３８に接続され、コンタクト３８及び配線層２４の配線４２を介して互いに電気的に接続される場合を例示している。これにより、例えば、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に電圧が印加されても、画素分離部２６のうちの、第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2間に位置する領域（分離領域３７）に電圧が印加されずに済む。それゆえ、分離領域３７のポテンシャル障壁が下がることを防止でき、第１光電変換部ＰＤ1と第２光電変換部ＰＤ2との間の電荷の漏れを抑制することができ、ブルーミングを抑制できる。
【0035】
（４）また、第１及び第２の実施形態では、隣り合う一対の光電変換部ＰＤである第１光電変換部ＰＤ1及び第２光電変換部ＰＤ2に対して１つのゲート絶縁膜３５及びゲート電極３６を形成する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１において、図１４、図１５及び図１６に示すように、１つのブロック２５を構成する４つの光電変換部（以下、「第１光電変換部ＰＤ1」「第２光電変換部ＰＤ2」「第３光電変換部ＰＤ3」「第４光電変換部ＰＤ4」とも呼ぶ）に対して１つのゲート絶縁膜３５及びゲート電極３６を形成する構成としてもよい。この場合、ゲート絶縁膜３５及びゲート電極３６それぞれは、第１光電変換部ＰＤ1、第２光電変換部ＰＤ2、第３光電変換部ＰＤ3及び第４光電変換部ＰＤ4の表面Ｓ２を連続的に覆うように、電荷蓄積領域ＦＤの露出面Ｓ３の外周に沿って環帯状に形成する。図１５は、本変形例を、第１の実施形態に係る固体撮像装置１に適用した場合を示す図である。また、図１６は、本変形例を、第２の実施形態に係る固体撮像装置１に適用した場合を示す図である。
【0036】
ここで、第１の実施形態に係る固体撮像装置１に適用する場合、図１５に示すように、第１光電変換部ＰＤ1に対応する転送トランジスタ（以下、「第１転送トランジスタ１３1」とも呼ぶ）のゲート絶縁膜３５の厚さ＜ 第２光電変換部ＰＤ2に対応する転送トランジスタ（以下、「第２転送トランジスタ１３2」とも呼ぶ）のゲート絶縁膜３５の厚さ＜ 第３光電変換部ＰＤ3に対応する転送トランジスタ（以下、「第３転送トランジスタ１３3」とも呼ぶ）のゲート絶縁膜３５の厚さ＜ 第４光電変換部ＰＤ4に対応する転送トランジスタ（以下、「第４転送トランジスタ１３4」とも呼ぶ）のゲート絶縁膜３５の厚さ、とする。図１５では、上記の順番を、ゲート絶縁膜３５のうちの、第１光電変換部ＰＤ1側、第２光電変換部ＰＤ2側、第３光電変換部ＰＤ3側及び第４光電変換部ＰＤ4側のそれぞれから電荷蓄積領域ＦＤ側に延びている帯状領域４３において実現した場合を例示している。
また、第２の実施形態に係る固体撮像装置１に適用する場合、図１６に示すように、第１転送トランジスタ１３1のチャネル形成領域４４の不純物濃度＜ 第２転送トランジスタ１３2のチャネル形成領域４４の不純物濃度＜ 第３転送トランジスタ１３3のチャネル形成領域４４の不純物濃度＜ 第４転送トランジスタ１３4のチャネル形成領域４４の不純物濃度、とする。図１６では、チャネル形成領域４４が明確となるように、ゲート絶縁膜３５及びゲート電極３６を省略した場合の、固体撮像装置１の平面構成を図示している。
また、第２の実施形態に係る固体撮像装置１に適用する場合、図１６に示すように、第１転送トランジスタ１３1のチャネル形成領域４４の不純物濃度＜ 第２転送トランジスタ１３2のチャネル形成領域４４の不純物濃度＜ 第３転送トランジスタ１３3のチャネル形成領域４４の不純物濃度＜ 第４転送トランジスタ１３4のチャネル形成領域４４の不純物濃度、とする。図１６では、チャネル形成領域４４が明確となるように、ゲート絶縁膜３５及びゲート電極３６を省略した場合の、固体撮像装置１の平面構成を図示している。
【0037】
（５）また、第１及び第２の実施形態では、電荷蓄積領域ＦＤを、２×２個の光電変換部ＰＤで共有する例を示したが、他の構成を採用することができる。例えば、第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１において、図１７に示すように、フローティングディフュージョンＦＤ（図２の「電荷蓄積領域ＦＤ」に相当）を、各センサ画素５２（図２の「画素８」に相当）毎に形成し、２×２個のフローティングディフュージョンＦＤを電気的に接続する構成としてもよい。図１７は、センサ画素５２及び読み出し回路６２の一例を表したものである。この場合、例えば、図１８に示すように、固体撮像装置１を、３つの基板（第１基板５０、第２基板６０、第３基板７０）を備える構成としてもよい。図１８は、本変形例に係る固体撮像装置１の概略構成の一例を示す図である。固体撮像装置１は、第１基板５０、第２基板６０及び第３基板７０を貼り合わせた３次元構造となっている。第１基板５０、第２基板６０及び第３基板７０は、この順に積層されている。
【0038】
第１基板５０は、半導体基板５１（図１の「半導体基板２１」に相当）に、光電変換を行う複数のセンサ画素５２（図１の「画素８」に相当）を有している。複数のセンサ画素５２は、第１基板５０における画素領域５３（図１の「画素領域２」に相当）内に行列状に設けられている。第２基板６０は、半導体基板６１に、センサ画素５２から出力された電荷に基づく画素信号を出力する読み出し回路６２を４つのセンサ画素５２ごとに１つずつ有している。また、第２基板６０は、行方向に延在する複数の画素駆動線６３（図１の「画素駆動配線９」に相当）と、列方向に延在する複数の垂直信号線６４（図１の「垂直信号線１０」に相当）とを有している。また、第３基板７０は、半導体基板７１に、画素信号を処理するロジック回路７２を有している。ロジック回路７２は、例えば、垂直駆動回路７３（図１の「垂直駆動回路３」に相当）、カラム信号処理回路７４（図１の「カラム信号処理回路４」に相当）、水平駆動回路７５（図１の「水平駆動回路５」に相当）及びシステム制御回路７６（図１の「制御回路７」に相当）を有している。ロジック回路７２（具体的には、水平駆動回路７５）は、センサ画素５２毎の出力電圧Ｖoutを外部に出力する。ロジック回路７２では、例えば、ソース電極及びドレイン電極と接する不純物拡散領域の表面に、ＣｏＳｉ2やＮｉＳｉ等のサリサイド (Self Aligned Silicide)プロセスを用いて形成されたシリサイドからなる低抵抗領域が形成されていてもよい。
【0039】
垂直駆動回路７３は、例えば、複数のセンサ画素５２を行単位で順に選択する。カラム信号処理回路７４は、例えば、垂直駆動回路７３によって選択された行の各センサ画素５２から出力される画素信号に対して、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）処理を施す。カラム信号処理回路７４は、例えば、ＣＤＳ処理を施すことにより、画素信号の信号レベルを抽出し、各センサ画素５２の受光量に応じた画素データを保持する。また、水平駆動回路７５は、例えば、カラム信号処理回路７４に保持されている画素データを順次、外部に出力する。また、システム制御回路７６は、例えば、ロジック回路７２内の各ブロック（垂直駆動回路７３、カラム信号処理回路７４、水平駆動回路７５）の駆動を制御する。
【0040】
以下では、図１７に示すように、４つのセンサ画素５２（フローティングディフュージョンＦＤ）が１つの読み出し回路６２を共有している場合について説明する。ここで、「共有」とは、４つのセンサ画素５２の出力が共通の読み出し回路６２に入力されることを指している。また、各センサ画素５２は、互いに共通の構成要素を有している。図１７には、各センサ画素５２の構成要素を互いに区別するために、各センサ画素５２の構成要素の符号の末尾に識別番号（１、２、３、４）が付与されている。各センサ画素５２の構成要素を互いに区別する必要がある場合には、各センサ画素５２の構成要素の符号の末尾に識別番号を付与するが、各センサ画素５２の構成要素を互いに区別する必要のない場合には、各センサ画素５２の構成要素の符号の末尾の識別番号を省略するものとする。
【0041】
各センサ画素５２は、例えば、フォトダイオードＰＤ（図２の「光電変換部ＰＤ」に相当）と、フォトダイオードＰＤと電気的に接続された転送トランジスタＴＲ（図２の「転送トランジスタ１３」に相当）と、転送トランジスタＴＲを介してフォトダイオードＰＤから出力された電荷を一時的に保持するフローティングディフュージョンＦＤ（図２の「電荷蓄積領域ＦＤ」に相当）とを有している。フォトダイオードＰＤは、光電変換を行って受光量に応じた電荷を発生する。フォトダイオードＰＤのカソードが転送トランジスタＴＲのソースに電気的に接続されており、フォトダイオードＰＤのアノードが基準電位線（例えば、グランド）に電気的に接続されている。また、転送トランジスタＴＲのドレインがフローティングディフュージョンＦＤに電気的に接続され、転送トランジスタＴＲのゲートは画素駆動線６３（図１８参照）に電気的に接続されている。転送トランジスタＴＲとしては、例えば、ＣＭＯＳトランジスタを採用できる。
【0042】
ここで、転送トランジスタ１３1及び転送トランジスタ１３2、並びに転送トランジスタ１３3及び転送トランジスタ１３4に本技術が適用される。例えば、転送トランジスタ１３1のゲート電極と転送トランジスタ１３2のゲート電極とを電気的に接続し、また、転送トランジスタ１３3のゲート電極と転送トランジスタ１３4のゲート電極とを電気的に接続する。また、転送トランジスタ１３1並びに転送トランジスタ１３3のゲート電極、ゲート絶縁膜及びチャネル形成領域を、第１又は第２の実施形態の「第１ゲート電極２９」「第１ゲート絶縁膜３２」「第１チャネル形成領域２８」と同様の構成とする。また、転送トランジスタ１３2並びに転送トランジスタ１３4のゲート電極、ゲート絶縁膜及びチャネル形成領域を、第１又は第２の実施形態の「第２ゲート電極３１」「第２ゲート絶縁膜３３」「第２チャネル形成領域３０」と同様の構成とする。即ち、転送トランジスタ１３1のゲート絶縁膜の厚さ＜ 転送トランジスタ１３2のゲート絶縁膜の厚さ、転送トランジスタ１３3のゲート絶縁膜の厚さ＜ 転送トランジスタ１３4のゲート絶縁膜の厚さ、とする。若しくは、転送トランジスタ１３1のチャネル形成領域の不純物濃度＜ 転送トランジスタ１３2のチャネル形成領域の不純物濃度、転送トランジスタ１３3のチャネル形成領域の不純物濃度＜ 転送トランジスタ１３4のチャネル形成領域の不純物濃度、とする。
【0043】
１つの読み出し回路６２を共有する各センサ画素５２のフローティングディフュージョンＦＤは、互いに電気的に接続されるとともに、共通の読み出し回路６２の入力端に電気的に接続されている。読み出し回路６２は、例えば、リセットトランジスタＲＳＴ（図２の「リセットトランジスタ１４」に相当）と、選択トランジスタＳＥＬ（図２の「選択トランジスタ１６」に相当）と、増幅トランジスタＡＭＰ（図２の「増幅トランジスタ１５」に相当）とを有している。なお、選択トランジスタＳＥＬは省略してもよい。読み出し回路６２は、リセットトランジスタＲＳＴのソース（読み出し回路６２の入力端）がフローティングディフュージョンＦＤに電気的に接続されており、リセットトランジスタＲＳＴのドレインが電源線Ｖdd及び増幅トランジスタＡＭＰのドレインに電気的に接続されている。リセットトランジスタＲＳＴのゲートは、画素駆動線６３（図１８参照）に電気的に接続されている。また、増幅トランジスタＡＭＰのソースが選択トランジスタＳＥＬのドレインに電気的に接続されており、増幅トランジスタＡＭＰのゲートがリセットトランジスタＲＳＴのソースに電気的に接続されている。選択トランジスタＳＥＬのソース（読み出し回路６２の出力端）が垂直信号線６４に電気的に接続されており、選択トランジスタＳＥＬのゲートが画素駆動線６３（図１８参照）に電気的に接続されている。
【0044】
転送トランジスタＴＲは、転送トランジスタＴＲがオン状態となると、フォトダイオードＰＤの電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。リセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電位を所定の電位にリセットする。リセットトランジスタＲＳＴがオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤの電位を電源線Ｖddの電位にリセットする。選択トランジスタＳＥＬは、読み出し回路６２からの画素信号の出力タイミングを制御する。増幅トランジスタＡＭＰは、画素信号として、フローティングディフュージョンＦＤに保持された電荷のレベルに応じた電圧の信号を生成する。増幅トランジスタＡＭＰは、ソースフォロア型のアンプを構成し、フォトダイオードＰＤで発生した電荷のレベルに応じた電圧の画素信号を出力する。増幅トランジスタＡＭＰは、選択トランジスタＳＥＬがオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤの電位を増幅して、その電位に応じた電圧を、垂直信号線６４を介してカラム信号処理回路７４に出力する。リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬとしては、例えばＣＭＯＳトランジスタを採用できる。
【0045】
（６）また、第１及び第２の実施形態では、本技術を、第１光電変換部ＰＤ1の転送トランジスタ１３と、第２光電変換部ＰＤ2の転送トランジスタ１３とに適用する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１において、図１９に示すように、電荷蓄積領域ＦＤとリセットトランジスタ１４との間に、電荷蓄積領域ＦＤの容量を切り替えるための切替トランジスタＦＤＧを形成し、本技術（第１及び第２の実施形態等に開示の技術）を、リセットトランジスタ１４と切替トランジスタＦＤＧとに適用する構成としてもよい。切替トランジスタＦＤＧは、切替トランジスタＦＤＧがオン状態になると、切替トランジスタＦＤＧのゲート容量を電荷蓄積領域ＦＤに付加して、電荷蓄積領域ＦＤの容量を切り替える画素トランジスタである。
【0046】
この場合、切替トランジスタＦＤＧのゲート電極、ゲート絶縁膜及びチャネル形成領域を第１又は第２の実施形態の「第１ゲート電極２９」「第１ゲート絶縁膜３２」「第１チャネル形成領域２８」と同様の構成とし、リセットトランジスタ１４のゲート電極、ゲート絶縁膜及びチャネル形成領域を第１又は第２の実施形態の「第２ゲート電極３１」「第２ゲート絶縁膜３３」「第２チャネル形成領域３０」と同様の構成とする。これにより、例えば、切替トランジスタＦＤＧの第１ゲート電極２９、及びリセットトランジスタ１４の第２ゲート電極３１に第１電圧Ｖth1（低電圧）を印加することで、第１チャネル形成領域２８のみにチャネルを形成できる。そして、形成したチャネルを通して、電荷蓄積領域ＦＤの容量に切替トランジスタＦＤＧのゲート容量を付加できる。また、例えば、第１ゲート電極２９及び第２ゲート電極３１に第２電圧Ｖth2（高電圧）を印加することで、第１チャネル形成領域２８及び第２チャネル形成領域３０の両方にチャネルを形成できる。そして、形成したチャネルを通して、電荷蓄積領域ＦＤ及び切替トランジスタＦＤＧのゲート容量に蓄積されている電荷、及び第２光電変換部ＰＤ2に蓄積されている電荷を捨てて、電荷蓄積領域ＦＤ及び切替トランジスタＦＤＧのゲート容量をリセットできる。
【0047】
（７）また、本技術は、上述したイメージセンサとしての固体撮像装置１の他、ＴｏＦ（Time of Flight）センサとも呼ばれる距離を測定する測距センサ等も含む光検出装置全般に適用することができる。測距センサは、物体に向かって照射光を発光し、その照射光が物体の表面で反射され返ってくる反射光を検出し、照射光が発光されてから反射光が受光されるまでの飛行時間に基づいて物体までの距離を算出するセンサである。この測距センサの受光画素構造として、上述した画素８の構造を採用することができる。
また、本技術は、光検出装置の他、半導体装置全般に適用することもできる。
また、本技術は、光検出装置の他、半導体装置全般に適用することもできる。
【0048】
〈３．第３の実施形態〉
本開示に係る技術（本技術）は、各種の電子機器に適用されてもよい。例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、又は撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
図２０は、電子機器の構成例を示すブロック図である。図２０に示すように、電子機器１０１は、光学系１０２、光検出装置１０３（上述した何れかの構成例の固体撮像装置１）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０４を備えており、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、及び電源系１１０が接続されて構成され、静止画像及び動画像を撮像可能である。
本開示に係る技術（本技術）は、各種の電子機器に適用されてもよい。例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、又は撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
図２０は、電子機器の構成例を示すブロック図である。図２０に示すように、電子機器１０１は、光学系１０２、光検出装置１０３（上述した何れかの構成例の固体撮像装置１）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０４を備えており、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、及び電源系１１０が接続されて構成され、静止画像及び動画像を撮像可能である。
【0049】
光学系１０２は、１枚又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）を光検出装置１０３に導き、光検出装置１０３の受光面（センサ部）に結像させる。
光検出装置１０３としては、上述した固体撮像装置１が適用される。光検出装置１０３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、光検出装置１０３に蓄積された電子に応じた信号がＤＳＰ１０４に供給される。
ＤＳＰ１０４は、光検出装置１０３から供給される信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、取得した画像のデータを、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、ユーザからの各種の操作を受け付けて電子機器１０１の各ブロック（例えばＤＳＰ１０４）に操作信号を供給する。また、電源系１１０は、電子機器１０１の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
このように構成されている電子機器１０１では、光検出装置１０３として、上述したような固体撮像装置１を適用することにより、配線レイアウトの自由度を向上できる。
光検出装置１０３としては、上述した固体撮像装置１が適用される。光検出装置１０３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、光検出装置１０３に蓄積された電子に応じた信号がＤＳＰ１０４に供給される。
ＤＳＰ１０４は、光検出装置１０３から供給される信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、取得した画像のデータを、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、ユーザからの各種の操作を受け付けて電子機器１０１の各ブロック（例えばＤＳＰ１０４）に操作信号を供給する。また、電源系１１０は、電子機器１０１の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
このように構成されている電子機器１０１では、光検出装置１０３として、上述したような固体撮像装置１を適用することにより、配線レイアウトの自由度を向上できる。
【0050】
〈４．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もできる。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、ロボット等の何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。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することもできる。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、ロボット等の何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。
【0051】
図２１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。
【0052】
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２１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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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１２０３０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。
【0061】
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２１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。
【0062】
図２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【0063】
図２２では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【0064】
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。
【0065】
なお、図２２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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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、第１の実施形態に係る固体撮像装置１（図３～図６参照）、第２実施形態に係る固体撮像装置１（図１０参照）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、撮像部１２０３１の配線レイアウトの自由度を向上できるため、撮像部１２０３１の製造コストを低減することが可能になる。
【0071】
〈５．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、他の様々な製品へ応用することもできる。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。
本開示に係る技術（本技術）は、他の様々な製品へ応用することもできる。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。
【0072】
図２３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。
【0073】
図２３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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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、例えば、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２等に適用され得る。具体的には、第１の実施形態に係る固体撮像装置１（図３～図６参照）、第２実施形態に係る固体撮像装置１（図１０参照）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、撮像部１１４０２の配線レイアウトの自由度を向上できるため、撮像部１１４０２の製造コストを低減することが可能になる。
【0103】
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。
【0104】
なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
半導体基板と、
前記半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部と、
複数の画素トランジスタと、を備え、
複数の前記画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、前記第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１及び第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
光検出装置。
（２）
前記第１ゲート電極は、第１ゲート絶縁膜を介して前記第１チャネル形成領域と対向し、
前記第２ゲート電極は、第２ゲート絶縁膜を介して前記第２チャネル形成領域と対向し、
前記第１電圧と前記第２電圧との差が所定値以上となるように、前記第１ゲート絶縁膜の少なくとも一部の厚さが、前記第２ゲート絶縁膜の各部の厚さよりも薄くなっている
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記半導体基板に前記光電変換部と離間して形成され、２以上の前記光電変換部で共有される電荷蓄積領域を備え、
前記２以上の前記光電変換部は、隣り合う第１光電変換部及び第２光電変換部を含み、
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第１転送トランジスタであり、
前記第１転送トランジスタでは、
前記第１チャネル形成領域は、前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第１光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第１ゲート電極は、前記第１チャネル形成領域と対向するように、前記第１ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第２転送トランジスタであり、
前記第２転送トランジスタでは、
前記第２チャネル形成領域は、前記半導体基板の前記第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第２光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第２ゲート電極は、前記第２チャネル形成領域と対向するように、前記第２ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
さらに、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記第１ゲート絶縁膜のうちの、前記第１光電変換部側から前記電荷蓄積領域側に延びている帯状領域の厚さが、前記第２ゲート絶縁膜の各部の厚さよりも薄くなっている
前記（２）に記載の光検出装置。
（４）
前記第１ゲート絶縁膜のうちの、前記帯状領域を挟む一側及び他側にそれぞれ位置する残りの領域の厚さは、前記帯状領域の厚さよりも厚くなっている
前記（３）に記載の光検出装置。
（５）
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は連続している
前記（３）又は（４）に記載の光検出装置。
（６）
前記半導体基板の隣り合う前記光電変換部間の領域に形成された画素分離部を備え、
前記画素分離部は、ｐ型の半導体領域で形成されており、
前記電荷蓄積領域は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、２×２個の前記光電変換部が構成するブロックの中央に位置する領域に形成されて、前記２×２個の前記光電変換部で共有され、
前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部は、前記２×２個の前記光電変換部に含まれる、隣り合う一対の前記光電変換部であり、
前記第１ゲート絶縁膜及び前記第２ゲート絶縁膜、並びに前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極のそれぞれは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部間に位置する領域を横切って連続的に形成されている
前記（５）に記載の光検出装置。
（７）
前記画素分離部の幅方向中心に形成されたトレンチ部と、前記トレンチ部内に埋め込まれた絶縁膜と、を有する
前記（６）に記載の光検出装置。
（８）
前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面上に配置された配線層を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は、前記配線層の配線を介して電気的に接続されている
前記（２）から（４）の何れかに記載の光検出装置。
（９）
前記第１電圧と前記第２電圧との差が所定値以上となるように、前記第１チャネル形成領域の不純物濃度が、前記第２チャネル形成領域の不純物濃度よりも薄くなっている
前記（１）から（８）の何れかに記載の光検出装置。
（１０）
前記半導体基板に前記光電変換部と離間して形成され、２以上の前記光電変換部で共有される電荷蓄積領域を備え、
前記２以上の前記光電変換部は、隣り合う第１光電変換部及び第２光電変換部を含み、
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第１転送トランジスタであり、
前記第１転送トランジスタでは、
前記第１チャネル形成領域は、前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第１光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第１ゲート電極は、前記第１チャネル形成領域と対向するように、第１ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第２転送トランジスタであり、
前記第２転送トランジスタでは、
前記第２チャネル形成領域は、前記半導体基板の前記第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第２光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第２ゲート電極は、前記第２チャネル形成領域と対向するように、第２ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成されている
前記（９）に記載の光検出装置。
（１１）
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は連続している
前記（１０）に記載の光検出装置。
（１２）
前記半導体基板の隣り合う前記光電変換部間の領域に形成された画素分離部を備え、
前記画素分離部は、ｐ型の半導体領域で形成されており、
前記電荷蓄積領域は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、２×２個の前記光電変換部が構成するブロックの中央に位置する領域に形成されて、前記２×２個の前記光電変換部で共有され、
前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部は、前記２×２個の前記光電変換部に含まれる、隣り合う一対の前記光電変換部であり、
前記第１ゲート絶縁膜及び前記第２ゲート絶縁膜、並びに前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極のそれぞれは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部間に位置する領域を横切って連続的に形成されている
前記（１１）に記載の光検出装置。
（１３）
前記画素分離部の幅方向中心に形成されたトレンチ部と、前記トレンチ部内に埋め込まれた絶縁膜と、を有する
前記（１２）に記載の光検出装置。
（１４）
前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面上に配置された配線層を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は、前記配線層の配線を介して電気的に接続されている
前記（９）又は（１０）に記載の光検出装置。
（１５）
半導体基板、前記半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部、及び複数の画素トランジスタを備え、複数の前記画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、前記第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１及び第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する光検出装置を有する
電子機器。
（１６）
第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタと、
第２チャネル形成領域と対向し、且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタと、を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１ゲート電極及び前記第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
半導体装置。
（１）
半導体基板と、
前記半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部と、
複数の画素トランジスタと、を備え、
複数の前記画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、前記第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１及び第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
光検出装置。
（２）
前記第１ゲート電極は、第１ゲート絶縁膜を介して前記第１チャネル形成領域と対向し、
前記第２ゲート電極は、第２ゲート絶縁膜を介して前記第２チャネル形成領域と対向し、
前記第１電圧と前記第２電圧との差が所定値以上となるように、前記第１ゲート絶縁膜の少なくとも一部の厚さが、前記第２ゲート絶縁膜の各部の厚さよりも薄くなっている
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記半導体基板に前記光電変換部と離間して形成され、２以上の前記光電変換部で共有される電荷蓄積領域を備え、
前記２以上の前記光電変換部は、隣り合う第１光電変換部及び第２光電変換部を含み、
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第１転送トランジスタであり、
前記第１転送トランジスタでは、
前記第１チャネル形成領域は、前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第１光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第１ゲート電極は、前記第１チャネル形成領域と対向するように、前記第１ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第２転送トランジスタであり、
前記第２転送トランジスタでは、
前記第２チャネル形成領域は、前記半導体基板の前記第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第２光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第２ゲート電極は、前記第２チャネル形成領域と対向するように、前記第２ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
さらに、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記第１ゲート絶縁膜のうちの、前記第１光電変換部側から前記電荷蓄積領域側に延びている帯状領域の厚さが、前記第２ゲート絶縁膜の各部の厚さよりも薄くなっている
前記（２）に記載の光検出装置。
（４）
前記第１ゲート絶縁膜のうちの、前記帯状領域を挟む一側及び他側にそれぞれ位置する残りの領域の厚さは、前記帯状領域の厚さよりも厚くなっている
前記（３）に記載の光検出装置。
（５）
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は連続している
前記（３）又は（４）に記載の光検出装置。
（６）
前記半導体基板の隣り合う前記光電変換部間の領域に形成された画素分離部を備え、
前記画素分離部は、ｐ型の半導体領域で形成されており、
前記電荷蓄積領域は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、２×２個の前記光電変換部が構成するブロックの中央に位置する領域に形成されて、前記２×２個の前記光電変換部で共有され、
前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部は、前記２×２個の前記光電変換部に含まれる、隣り合う一対の前記光電変換部であり、
前記第１ゲート絶縁膜及び前記第２ゲート絶縁膜、並びに前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極のそれぞれは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部間に位置する領域を横切って連続的に形成されている
前記（５）に記載の光検出装置。
（７）
前記画素分離部の幅方向中心に形成されたトレンチ部と、前記トレンチ部内に埋め込まれた絶縁膜と、を有する
前記（６）に記載の光検出装置。
（８）
前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面上に配置された配線層を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は、前記配線層の配線を介して電気的に接続されている
前記（２）から（４）の何れかに記載の光検出装置。
（９）
前記第１電圧と前記第２電圧との差が所定値以上となるように、前記第１チャネル形成領域の不純物濃度が、前記第２チャネル形成領域の不純物濃度よりも薄くなっている
前記（１）から（８）の何れかに記載の光検出装置。
（１０）
前記半導体基板に前記光電変換部と離間して形成され、２以上の前記光電変換部で共有される電荷蓄積領域を備え、
前記２以上の前記光電変換部は、隣り合う第１光電変換部及び第２光電変換部を含み、
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第１転送トランジスタであり、
前記第１転送トランジスタでは、
前記第１チャネル形成領域は、前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第１光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第１ゲート電極は、前記第１チャネル形成領域と対向するように、第１ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成され、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部で生成した電荷を前記電荷蓄積領域に転送する第２転送トランジスタであり、
前記第２転送トランジスタでは、
前記第２チャネル形成領域は、前記半導体基板の前記第１面側のうちの、前記半導体基板の前記第２光電変換部と前記電荷蓄積領域との間の領域に形成され、
前記第２ゲート電極は、前記第２チャネル形成領域と対向するように、第２ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板の前記第１面上に形成されている
前記（９）に記載の光検出装置。
（１１）
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は連続している
前記（１０）に記載の光検出装置。
（１２）
前記半導体基板の隣り合う前記光電変換部間の領域に形成された画素分離部を備え、
前記画素分離部は、ｐ型の半導体領域で形成されており、
前記電荷蓄積領域は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、２×２個の前記光電変換部が構成するブロックの中央に位置する領域に形成されて、前記２×２個の前記光電変換部で共有され、
前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部は、前記２×２個の前記光電変換部に含まれる、隣り合う一対の前記光電変換部であり、
前記第１ゲート絶縁膜及び前記第２ゲート絶縁膜、並びに前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極のそれぞれは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記画素分離部のうちの、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部間に位置する領域を横切って連続的に形成されている
前記（１１）に記載の光検出装置。
（１３）
前記画素分離部の幅方向中心に形成されたトレンチ部と、前記トレンチ部内に埋め込まれた絶縁膜と、を有する
前記（１２）に記載の光検出装置。
（１４）
前記半導体基板の受光面と反対側の面である第１面上に配置された配線層を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極は、前記配線層の配線を介して電気的に接続されている
前記（９）又は（１０）に記載の光検出装置。
（１５）
半導体基板、前記半導体基板に二次元アレイ状に形成された複数の光電変換部、及び複数の画素トランジスタを備え、複数の前記画素トランジスタは、第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタ、及び第２チャネル形成領域と対向し且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタを含み、前記第１及び第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１及び第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１及び第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する光検出装置を有する
電子機器。
（１６）
第１チャネル形成領域と対向する第１ゲート電極を有する第１トランジスタと、
第２チャネル形成領域と対向し、且つ前記第１ゲート電極と電気的に接続された第２ゲート電極を有する第２トランジスタと、を備え、
前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極に第１電圧が印加された場合には、前記第１チャネル形成領域のみにチャネルを形成し、前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極に前記第１電圧よりも高い第２電圧が印加された場合には、前記第１ゲート電極及び前記第２チャネル形成領域の両方にチャネルを形成する
半導体装置。
【符号の説明】
【0105】
１…固体撮像装置、２…画素領域、３…垂直駆動回路、４…カラム信号処理回路、５…水平駆動回路、６…出力回路、７…制御回路、８…画素、９…画素駆動配線、１０…垂直信号線、１１…水平信号線、１３…転送トランジスタ、１３1…第１転送トランジスタ、１３2…第２転送トランジスタ、１３3…第３転送トランジスタ、１３4…第４転送トランジスタ、１４…リセットトランジスタ、１５…増幅トランジスタ、１６…選択トランジスタ、１８…転送線、１９…リセット線、２０…選択線、２１…半導体基板、２２…カラーフィルタ、２３…マイクロレンズ、２４…配線層、２５…ブロック、２６…画素分離部、２７…コンタクト、２８…第１チャネル形成領域、２９…第１ゲート電極、３０…第２チャネル形成領域、３１…第２ゲート電極、３２…第１ゲート絶縁膜、３３…第２ゲート絶縁膜、３４…帯状領域、３５…ゲート絶縁膜、３６…ゲート電極、３７…分離領域、３８…コンタクト、３９…トレンチ部、４０…絶縁膜、４１…不純物領域、４２…配線、４３…帯状領域、４４…チャネル形成領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】