TW202139447A

TW202139447A - 攝像裝置

Info

Publication number: TW202139447A
Application number: TW109143467A
Authority: TW
Inventors: 幸山裕亮
Original assignee: 日商索尼半導體解決方案公司
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-10-16
Also published as: WO2021124974A1

Abstract

本揭示之攝像裝置具備：半導體基板，其矩陣狀排列地設有進行光電轉換之複數個感測器像素；及電路層，其具有複數個基於自上述感測器像素各者輸出之電荷而輸出像素信號之像素電路，介隔層間絕緣層設置於上述半導體基板之上；且上述像素電路所含之至少1個以上之電晶體之閘極電極於上述電路層之面內，於複數個上述像素電路延伸設置，與設置於複數個上述像素電路之每一者之同種上述電晶體之上述閘極電極電性連接。

Description

攝像裝置

本揭示係關於一種攝像裝置。

先前，二維構造之攝像裝置之每1個像素之面積細微化係藉由導入細微製程及提高安裝密度而實現。近年來，為實現攝像裝置之進而小型化，及像素之高密度化，開發出三維構造之攝像裝置。三維構造之攝像裝置例如藉由將具有複數個感測器像素之半導體基板、與具有將可以各感測器像素而得之電荷轉換為像素信號之像素電路的半導體層三維積層而構成(參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2010-245506號公報

此種攝像裝置中，因每1個像素之面積細微化，跨越複數個像素延伸設置之配線等之間隔變得更窄，故形成配線時之製程難度上升。因此，期望藉由降低跨越複數個像素設置之配線之密度，而緩和配線之設計規則。

因此，期望提供一種緩和配線之設計規則之攝像裝置。

本揭示之一實施形態之攝像裝置具備：半導體基板，其矩陣狀排列地設有進行光電轉換之複數個感測器像素；及電路層，其具有複數個基於自上述感測器像素各者輸出之電荷而輸出像素信號之像素電路，介隔層間絕緣層設置於上述半導體基板之上；且上述像素電路所含之至少1個以上電晶體之閘極電極於上述電路層之面內，於複數個上述像素電路延伸設置，與設置於複數個上述像素電路之每一者之同種上述電晶體之上述閘極電極電性連接。

又，本揭示之另一實施形態之攝像裝置具備：半導體基板，其矩陣狀排列地設有進行光電轉換之複數個感測器像素；及電路層，其具有複數個基於自上述複數個感測器像素輸出之電荷而分別輸出像素信號之像素電路，介隔層間絕緣層設置於上述半導體基板之上；且上述像素電路所含之至少1個以上電晶體之閘極電極自上述電路層所含之半導體層之上嵌入設置至上述半導體層之內部。

根據本揭示之一實施形態之攝像裝置，將矩陣狀排列地設有複數個感測器像素的半導體基板；與具有複數個基於自感測器像素各者輸出之電荷而輸出像素信號之像素電路的電路層加以積層；且像素電路所含之至少1個以上之電晶體之閘極電極於複數個像素電路延伸設置，與設置於複數個像素電路之每一者之同種電晶體之閘極電極電性連接。藉此，例如，攝像裝置可減少在設置於電路層之上層之多層配線層中，於複數個像素電路延伸設置之配線數。

以下，針對本揭示之實施形態，參照圖式詳細說明。以下說明之實施形態為本揭示之一具體例，本揭示之技術並非限定於以下之態樣。又，對於本揭示之各構成要件之配置、尺寸及尺寸比等，亦非限定於各圖所示之態樣。

另，說明依照以下順序進行。 1.技術背景 2.概要 3.實施例 4.變化例 5.適用例

＜1.技術背景＞首先，參照圖1及圖2，針對本揭示之技術背景進行說明。

圖1係說明適用本揭示之技術之攝像裝置1之積層構造之縱剖視圖。如圖1所示，攝像裝置1藉由於包含進行光電轉換之感測器像素之第1積層體10，積層包含將自感測器像素輸出之電荷轉換為像素信號之像素電路之第2積層體20而構成。攝像裝置1係所謂之背面照射型攝像裝置，於第1積層體10之光入射面(亦稱為背面)，例如設置彩色濾光片40及受光透鏡50。

第1積層體10於半導體基板11上積層第1絕緣層46而構成。半導體基板11例如為矽基板，於每一感測器像素12設置n型半導體區域即光電二極體PD。通過受光透鏡50及彩色濾光片40入射至第1積層體10之光由光電二極體PD進行光電轉換。

感測器像素12之各者藉由元件分離部43分離。元件分離部43以於半導體基板11之一主面之法線方向延伸之方式由絕緣性材料設置，將相鄰之感測器像素12電性分離。元件分離部43例如亦可以由SiO₂ 貫通半導體基板11之方式設置。

又，於半導體基板11，例如於積層第1絕緣層46之面側之一部分區域，設置p型半導體區域即p井層42，於元件分離部43之側面設置p井層44。p井層44係與光電二極體PD不同導電型(具體而言係p型)之半導體區域，抑制因半導體基板11與元件分離部43之界面中產生之缺陷所致之暗電流之產生。

再者，於半導體基板11之受光面側，設置固定電荷膜45。固定電荷膜45以具有負的固定電荷之絕緣膜設置，抑制因半導體基板11之受光面側之界面態所致之暗電流之產生。固定電荷膜45例如可由氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁、氧化鈦、或氧化鉭等設置。

第1積層體10中，於每一感測器像素12設置傳輸電晶體TR與浮動擴散區FD。具體而言，傳輸電晶體TR及浮動擴散區FD設置於半導體基板11之與光入射面側相反側。傳輸電晶體TR係所謂之縱型電晶體，提取經設置於半導體基板11之內部之光電二極體PD光電轉換之電荷。浮動擴散區FD於P井層42之內部，作為與p井層42不同導電型(具體而言係n型)之半導體區域設置，蓄積由傳輸電晶體TR讀出之電荷。

彩色濾光片40設置於半導體基板11之與設有第1絕緣層46之面(所謂正面)為相反側之面(所謂背面)。具體而言，彩色濾光片40例如於每一感測器像素12與固定電荷膜45相接設置。受光透鏡50例如於每1個或每複數個感測器像素12與彩色濾光片40相接設置。

第2積層體20於電路層21之上積層第2絕緣層57而構成。電路層21包含以矽等半導體材料構成之半導體層48、與以絕緣性材料構成之電路絕緣層47。

於電路絕緣層47設置貫通配線54。貫通配線54藉由以電路絕緣層47覆蓋側面，而與半導體層48電性絕緣。貫通配線54於電路層21之一主面之法線方向延伸，將設置於半導體基板11之浮動擴散區FD與設置於第2絕緣層57之多層配線層23電性連接。貫通配線54例如亦可於每一感測器像素12設置1個。

另，第2積層體20亦可藉由於第1絕緣層46之上依次積層半導體層48、電路絕緣層47及第2絕緣層57而設置。或者，第2積層體20亦可藉由將預先形成有電路層21及第2絕緣層57之矽基板等以電路層21與第1絕緣層46對向之方式(即，面對背)與第1積層體10貼合而設置。

於第2積層體20之電路層21及第2絕緣層57，設置像素電路。像素電路例如由與浮動擴散區FD電性連接之貫通配線54、設置於第2絕緣層57之多層配線層23及接點插塞59、以及設置於電路層21之場效電晶體22構成。像素電路例如於每1個或每複數個感測器像素12設置1個。像素電路將自感測器像素12之各者輸出並蓄積於浮動擴散區FD之電荷轉換為像素信號。像素電路例如可於每4個感測器像素12設置1個。

圖2係說明攝像裝置1之電路構造之等效電路圖。如圖2所示，攝像裝置1例如具備光電二極體PD、傳輸電晶體TR、浮動擴散區FD、FD轉換增益切換電晶體FDG、重設電晶體RST、放大電晶體AMP、及選擇電晶體SEL。

如上所述，光電二極體PD、傳輸電晶體TR及浮動擴散區FD設置於第1積層體10。FD轉換增益切換電晶體FDG、重設電晶體RST、放大電晶體AMP、及選擇電晶體SEL設置於第2積層體20。

光電二極體PD進行光電轉換，產生對應於受光量之電荷。光電二極體PD之陰極電性連接於傳輸電晶體TR之源極，光電二極體PD之陽極電性連接於基準電位線(例如接地)。

傳輸電晶體TR例如為縱型MOS(Metal Oxide Semiconductor：金屬氧化物半導體)電晶體，將經光電二極體PD光電轉換之電荷傳輸至浮動擴散區FD。傳輸電晶體TR之源極電性連接於光電二極體PD之陰極。傳輸電晶體TR之汲極電性連接於浮動擴散區FD，傳輸電晶體TR之閘極電性連接於像素驅動線。

浮動擴散區FD暫時保持經由傳輸電晶體TR自光電二極體PD輸出之電荷。浮動擴散區FD與傳輸電晶體TR之汲極、放大電晶體AMP之閘極及重設電晶體RST之源極電性連接。

FD轉換增益切換電晶體FDG例如為MOS電晶體，係為了切換像素電路中之電荷-電壓轉換效率而設置。藉由FD轉換增益切換電晶體FDG成為接通狀態，與斷開狀態相比，可將浮動擴散區FD之電容C增大FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電容之量。

由於蓄積於浮動擴散區FD之電荷Q以電容C與電壓V之積表示，故浮動擴散區FD之電容C較大之情形時，導致經放大電晶體AMP轉換後之電壓V變低。另一方面，自光電二極體PD輸出之電荷Q較大之情形時，若浮動擴散區FD之電容C未充分大，則導致無法由浮動擴散區FD保持完來自光電二極體PD之電荷Q。又，為了不使經放大電晶體AMP轉換之電壓V過高，浮動擴散區FD之電容C適度大亦較為重要。

因此，FD轉換增益切換電晶體FDG切換接通或斷開之狀態，使浮動擴散區FD之電容C可變，藉此可切換像素電路中之電荷-電壓轉換效率。

重設電晶體RST例如為MOS電晶體，將浮動擴散區FD之電位重設為電源線VDD之電位。重設電晶體RST之源極電性連接於浮動擴散區FD。重設電晶體RST之汲極電性連接於電源線VDD，重設電晶體RST之閘極電性連接於像素驅動線。

放大電晶體AMP例如為MOS電晶體，產生與浮動擴散區FD所保持之電荷的位準對應之電壓信號作為像素信號。放大電晶體AMP構成所謂之源極隨耦型放大器，輸出與以光電二極體PD產生之電荷的位準對應之電壓之像素信號。放大電晶體AMP之汲極電性連接於電源線VDD。放大電晶體AMP之源極電性連接於選擇電晶體SEL之汲極，放大電晶體AMP之閘極電性連接於重設電晶體RST之源極。

選擇電晶體SEL例如為MOS電晶體，控制來自像素電路之像素信號之輸出時序。藉由選擇電晶體SEL成為接通狀態，放大電晶體AMP可將浮動擴散區FD之電位放大，並經由垂直信號線輸出與放大後之電位對應之電壓。選擇電晶體SEL之汲極電性連接於放大電晶體AMP之源極。選擇電晶體SEL之源極電性連接於垂直信號線，選擇電晶體SEL之閘極電性連接於像素驅動線。

藉由以上之構成，攝像裝置1可自像素電路輸出與入射至第1積層體10之感測器像素12之光量對應之像素信號。

＜2.概要＞接著，參照圖3，針對本揭示之技術之概要進行說明。圖3係顯示本揭示之一實施形態之攝像裝置1之電路層21中之各電晶體的平面配置之模式性說明圖。

如參照圖1及圖2所說明，攝像裝置1中，於第2積層體20之電路層21，例如設置FD轉換增益切換電晶體FDG、重設電晶體RST、放大電晶體AMP及選擇電晶體SEL。本實施形態之攝像裝置1中，除放大電晶體AMP外之至少1個以上之電晶體之閘極電極藉由跨越複數個像素電路延伸，而作為將複數個像素電路之同種電晶體之閘極電極電性連接之配線使用。

具體而言，如圖2之等效電路圖所示，除放大電晶體AMP外，FD轉換增益切換電晶體FDG、重設電晶體RST、及選擇電晶體SEL之閘極電極與其他像素電路之同種電晶體之閘極電極一起電性連接於像素驅動線或垂直信號線等。將該等閘極電極之各者電性連接之配線例如亦可設置於第2絕緣層57內部之多層配線層23。然而，隨著感測器像素12之細微化，供設置像素電路之區域之細微化不斷發展，結果，設置於多層配線層23之配線的寬度及間距更窄。因此，於多層配線層23形成配線時之製程難度上升。

本實施形態之攝像裝置1中，將FD轉換增益切換電晶體FDG、重設電晶體RST、或選擇電晶體SEL之至少1個以上之閘極電極、與複數個像素電路之同種電晶體之閘極電極電性連接之配線與閘極電極一體設置於電路層21之上。藉此，攝像裝置1藉由使形成於多層配線層23之配線數減少，而可擴大形成於多層配線層23之配線之寬度及間距，故可降低形成多層配線層23時之製程難度。又，攝像裝置1藉由擴大形成於多層配線層23之配線之寬度及間距，而可降低形成於多層配線層23之配線之電阻及電容。

二維構造之攝像裝置中，由於要在同一平面內設置感測器像素12及像素電路，故形成跨越複數個像素電路延伸之配線於配置各像素之要求上較為困難。另一方面，由於本實施形態之攝像裝置1為三維構造，故可將感測器像素12與像素電路於縱向加以積層。藉此，攝像裝置1係由於可減少設置於電路層21之要件之數量，故可形成跨越複數個像素電路延伸之配線。又，攝像裝置1中，由4個感測器像素共用1個像素電路，藉此與於每一感測器像素12形成像素電路之情形相比，可將形成1個像素電路之區域之大小放大4倍。藉此，攝像裝置1可更容易確保形成跨越複數個像素電路延伸之配線之區域。

例如，如圖3所示，適用本揭示之技術之攝像裝置1中，對設有像素電路之重複區域RU，以經過2次彎折於第1方向(例如，與圖3正對之上下方向)延伸之方式設置半導體層48。又，使重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26及選擇電晶體SEL之閘極電極28於與第1方向正交之第2方向(例如，與圖3正對之左右方向)延伸，與半導體層48交叉，藉此形成各電晶體。

藉此，重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、及選擇電晶體SEL之閘極電極28跨越複數個重複區域RU於第2方向延伸，藉此作為將重設電晶體RST之閘極電極25彼此、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26彼此、及選擇電晶體SEL之閘極電極28彼此電性連接之配線發揮功能。因此，攝像裝置1係由於可將設置於第2絕緣層57內部之多層配線層23之一部分配線形成於電路層21之上，故可減少設置於多層配線層23之配線數。因此，攝像裝置1可緩和多層配線層23之設計規則。

圖3中，重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、及選擇電晶體SEL之閘極電極28以於第2方向延伸之方式設置，但本揭示之技術不限定於該例示。只要以重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、及選擇電晶體SEL之閘極電極28之至少一者以上於第2方向延伸之方式設置即可。

另，放大電晶體AMP之閘極電極27不與其他像素電路之放大電晶體AMP之閘極電極電性連接，而與浮動擴散區FD電性連接。因此，放大電晶體AMP之閘極電極27例如以與半導體層48之彎折點重疊之方式以矩形形狀設置。藉此，放大電晶體AMP之閘極電極27可進一步增大閘極長度，故可抑制隨機電報雜訊(Random Telegraph Nosise：RTN)。

＜3.實施例＞接著，參照圖4A～圖12，針對本實施形態之攝像裝置1之具體構造進行說明。圖4A、圖5A、圖6A、圖8、圖9A、圖10～圖12係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖4A、圖5A、圖6A、圖8、圖9A、圖10～圖12中，僅顯示關注之層之構成，省略對未關注之層之構成的圖式。攝像裝置1之感測器像素12及像素電路藉由將圖4A、圖5A、圖6A、圖8、圖9A、圖10～圖12所示之重複單位RU於平面上重複排列而構成。

又，圖4B係圖4A之A-AA切斷線處之縱剖視圖，圖5B係圖5A之A-AA切斷線處之縱剖視圖，圖6B係圖6A之B-BB切斷線處之縱剖視圖，圖9B係圖9A之B-BB切斷線處之縱剖視圖。

如圖4A及圖4B所示，於半導體基板11，以隔開矩陣狀配置之感測器像素12之方式點陣狀設置元件分離部43。於重複單位RU中心之元件分離部43之交點上，設置將4個感測器像素12各者與半導體基板11電性連接之多晶矽層602。多晶矽層602作為4個感測器像素12共用之浮動擴散區FD發揮功能。於多晶矽層602之上，設置於後續階段貫通電路絕緣層47之接點插塞620。

又，於多晶矽層602與對角線上之元件分離部43之交點，設置與半導體基板11電性連接之多晶矽層601。多晶矽層601係為了將光電二極體PD之陽極與基準電位線VSS電性連接而設置。於多晶矽層601之上，設置於後續階段貫通電路絕緣層47之接點插塞625、626、627、628。

再者，於4個感測器像素12各者之中央，分別設置傳輸電晶體TR之縱型閘極電極TG1、TG2、TG3、TG4。於縱型閘極電極TG1、TG2、TG3、TG4之上，介隔絕緣層46A，設置引繞至元件分離部43上之配線層611、612、613、614。於元件分離部43上之配線層611、612、613、614，設置於後續階段貫通電路絕緣層47之接點插塞621、622、623、624。

如圖5A及圖5B所示，圖4A及圖4B所示之各構成由第1絕緣層46嵌入。於第1絕緣層46之上，設置半導體層48。半導體層48以彎折2次，於第1方向(例如，與圖5A正對之上下方向)延伸之方式設置，以避開於後續階段設置接點插塞620、621、622、623、624、625、626、627、628之區域。半導體層48例如藉由將矽等於上述之特定區域島狀堆積而設置。

如圖6A及圖6B所示，圖5A及圖5B所示之半導體層48由電路絕緣層47嵌入，由半導體層48及電路絕緣層47構成電路層21。於電路層21，於與半導體層48延伸之第1方向正交之第2方向(例如，與圖6A正對之左右方向)，設置重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、及選擇電晶體SEL之閘極電極28。重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、及選擇電晶體SEL之閘極電極28越過重複單位RU延伸，與其他重複單位RU之同種電晶體之閘極電極電性連接。即，該等閘極電極25、26、28亦作為將複數個重複單位RU之同種電晶體之閘極電極電性連接之配線發揮功能。

又，放大電晶體AMP之閘極電極27例如於與半導體層48之彎折點重疊之區域以矩形形狀設置。

此處，重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、放大電晶體AMP之閘極電極27及選擇電晶體SEL之閘極電極28亦可由圖6B所示之剖面構造設置。

具體而言，該等閘極電極25、26、27、28亦可由介隔閘極絕緣膜(未圖示)嵌入於半導體層48之多晶矽層711、設置於多晶矽層711上之電極層713、及以覆蓋電極層713之側面及底面之方式設置之障壁層712構成。

例如，於半導體層48之上形成層間絕緣膜後，使用蝕刻等，於半導體層48形成槽。接著，於槽之內側形成閘極絕緣膜(未圖示)，該槽被多晶矽層711嵌埋。接著，使多晶矽層711之上部後退(亦稱為凹槽)形成槽，於該槽之內側形成包含Ti或W之金屬或金屬化合物之障壁層712。其後，藉由以Cu等嵌入多晶矽層711上部之槽而形成電極層713。閘極電極25、26、27、28亦可由此種構成形成。

由於此種構造之閘極電極25、26、27、28在嵌入於半導體層48之多晶矽層711周圍形成通道，故可進一步增長閘極長度。據此，由於閘極電極25、26、27、28可縮小在電路層21中之佔有面積，故可進一步提高像素電路之各構成之佈局自由度。又，藉由閘極電極25、26、27、28以多晶矽層711及電極層713之積層構造設置，而可抑制因使用金屬閘極所致之界面位準之劣化，且抑制配線電阻之上升。再者，由於閘極電極25、26、27、28可不蝕刻由金屬材料形成之電極層713而形成，故可降低閘極電極25、26、27、28之形成製程之難度。

又，重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、放大電晶體AMP之閘極電極27及選擇電晶體SEL之閘極電極28亦可由圖7所示之剖面構造設置。

如圖7所示，該等閘極電極25、26、27、28亦可由介隔閘極絕緣膜(未圖示)嵌入於半導體層48之包含金屬材料之電極層721構成。例如，於半導體層48之上形成層間絕緣膜後，使用蝕刻等，於半導體層48形成槽。接著，藉由於槽之內側形成閘極絕緣膜(未圖示)，以Cu等嵌入該槽，而形成電極層721。閘極電極25、26、27、28亦可由此種構成形成。

由於此種構造之閘極電極25、26、27、28在嵌入於半導體層48之電極層721周圍形成通道，故可進一步增長閘極長度。藉此，由於閘極電極25、26、27、28可縮小在電路層21之佔有面積，故可進一步提高像素電路之各構成之佈局自由度。又，由於閘極電極25、26、27、28可不蝕刻由金屬材料形成之電極層721而形成，故可降低閘極電極25、26、27、28之形成製程之難度。

如圖8所示，用以將各電晶體之汲極、源極或閘極與形成於上層之配線電性連接之接點631、632、633、634、635、636、637貫通第2絕緣層57之一部分，設置於半導體層48及放大電晶體AMP之閘極電極27之上。具體而言，接點631、632隔著重設電晶體RST之閘極電極25，分別設置於兩側之半導體層48之上。又，接點633隔著FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26，設置於與設有閘極電極25之側為相反側之半導體層48之上。又，接點637隔著選擇電晶體SEL之閘極電極28，設置於與設有閘極電極27之側為相反側之半導體層48之上。再者，接點634、636分別設置於自放大電晶體AMP之閘極電極27突出之半導體層48之上，接點635設置於放大電晶體AMP之閘極電極27之上。

又，如圖8所示，接點插塞620、621、622、623、624、625、626、627、628以貫通電路絕緣層47、第2絕緣層57之一部分之方式設置。

如圖9A及圖9B所示，接點631、632、633、634、635、636、637及接點插塞620、621、622、623、624、625、626、627、628由第2絕緣層57A、57B嵌入。於該等接點及接點插塞之上，分別設置第1配線層641、642、643、644、645、646、647、648、651、652、653、654。

具體而言，第1配線層641設置於接點插塞625之上，第1配線層642設置於接點插塞626之上。第1配線層643設置於接點插塞622之上，第1配線層644設置於接點插塞624之上，第1配線層645設置於接點插塞627之上。第1配線層646設置於接點插塞623之上，第1配線層647設置於接點插塞628之上，第1配線層648設置於接點插塞621之上。第1配線層654設置於接點637之上，第1配線層653設置於接點634之上。又，第1配線層651以將接點632、636電性連接之方式設置，第1配線層652以將接點631、633、635及接點插塞620電性連接之方式設置。

此處，第1配線層641、642、643、644、645、646、647、648、651、652、653、654亦可由圖9B所示之剖面構造設置。

具體而言，該等第1配線層641、642、643、644、645、646、647、648、651、652、653、654亦可以嵌入於第2絕緣層57B之金屬層733、及以覆蓋金屬層733之側面及底面之方式設置之障壁層732構成。例如，形成第2絕緣層57A、57B後，使用蝕刻等，於第2絕緣層57B形成槽，於該槽之內側形成包含Ti或W之金屬或金屬化合物之障壁層732。其後，藉由以Cu等嵌入該槽而形成金屬層733。第1配線層641、642、643、644、645、646、647、648、651、652、653、654亦可由此種構成形成。

如圖1所示，於第1配線層641、642、643、644、645、646、647、648、651、652、653、654之上，設置接點661、662、663、664、665、666、667、668、671、672、673。具體而言，接點661設置於第1配線層641之上，接點662設置於第1配線層646之上，接點663設置於第1配線層642之上。接點664設置於第1配線層643之上，接點665設置於第1配線層644之上，接點666設置於第1配線層645之上。接點667設置於第1配線層653之上，接點673設置於第1配線層654之上，接點668設置於第1配線層647之上。接點671設置於第1配線層648之上，接點672設置於第1配線層651之上。

如圖11所示，於接點661、662、663、664、665、666、667、668、671、672、673之上，設置於第2方向(與圖11正對之左右方向)延伸之第2配線層681、682、683、684、685、686、687、688。另，接點661、662、663、664、665、666、667、668、671、672、673由第2絕緣層57嵌入。

具體而言，第2配線層681設置於接點661、663之上，第2配線層688設置於接點668、667、666之上。第2配線層681、688與基準電位線VSS電性連接。第2配線層682設置於接點662之上，對縱型閘極電極TG1供給電位。第2配線層683設置於接點671之上，對縱型閘極電極TG2供給電位。第2配線層685設置於接點664之上，對縱型閘極電極TG3供給電位。第2配線層686設置於接點665之上，對縱型閘極電極TG4供給電位。第2配線層684設置於接點672之上，與電源線VDD電性連接。第2配線層687設置於接點673之上，與垂直信號線電性連接。

如圖12所示，於第2配線層681、682、683、684、685、686、687、688之上，經由接點674、675、676、677、678、679，設置於第1方向(與圖12正對之上下方向)延伸之第3配線層692、693、694、965、696、697、698。另，該等接點及配線層由第2絕緣層57嵌入。

具體而言，第3配線層692以與基準電位線VSS電性連接，且經由接點676、677與第2配線層681、688電性連接之方式設置。第3配線層693以與垂直信號線電性連接，且經由接點679與第2配線層687電性連接之方式設置。第3配線層694、695、696以與垂直信號線電性連接之方式設置。第3配線層697以與基準電位線VSS電性連接，且經由接點674、675與第2配線層681、688電性連接之方式設置。第3配線層698以與電源線VDD電性連接，且經由接點678與第2配線層684電性連接之方式設置。

以上，已針對本實施形態之攝像裝置1之具體構造進行說明。本實施形態之攝像裝置1中，跨越複數個重複單位RU設置之配線中連接重設電晶體RST之閘極電極25各者之配線、連接FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26各者之配線、或連接選擇電晶體SEL之閘極電極28各者之配線之至少一條以上設置於電路層21之上。藉此，由於該等配線不設置於與第2配線層681、682、683、684、685、686、687、688同層，故攝像裝置1可進一步擴大第2配線層681、682、683、684、685、686、687、688之寬度及間距。即，攝像裝置1可緩和第2配線層681、682、683、684、685、686、687、688之設計規則。

＜4.變化例＞接著，參照圖13A～17C，針對本實施形態之攝像裝置1之變化例進行說明。本實施形態之攝像裝置1之變化例係顯示重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、放大電晶體之閘極電極27、及選擇電晶體SEL之閘極電極28之剖面構造之變化之例。

圖13A係顯示像素電路之閘極電極25、26、27、28之平面配置之變化之俯視圖。圖13B係圖13A之B-BB切斷線處之縱剖視圖。圖14～圖16係顯示圖13A之B-BB切斷線處之剖面構造之一部分之變化的縱剖視圖。

如圖13A及圖13B所示，重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、放大電晶體之閘極電極27、及選擇電晶體SEL之閘極電極28亦可以介隔閘極絕緣膜740設置於半導體層48上之多晶矽層741、設置於多晶矽層741上之電極層743、及以覆蓋電極層743之側面及底面之方式設置之障壁層742構成。

例如，於半導體層48之上形成層間絕緣膜744後，使用蝕刻等，於層間絕緣膜744形成槽。接著，於槽之底面依次積層閘極絕緣膜740及多晶矽層741。接著，使多晶矽層711之上部後退(亦稱為凹槽)而形成槽，於該槽之內側形成包含Ti或W之金屬或金屬化合物之障壁層742。其後，藉由以Cu等嵌入多晶矽層741之上部之槽而形成電極層743。藉此，可形成閘極電極25、26、27、28。

藉由此種構造之閘極電極25、26、27、28以多晶矽層741及電極層743之積層構造設置，而可抑制因使用金屬閘極所致之界面態之劣化，且抑制配線電阻之上升。再者，由於閘極電極25、26、27、28可不蝕刻由金屬材料形成之電極層743而形成，故可降低閘極電極25、26、27、28之形成製程之難度。由於閘極電極25、26、27、28之作為閘極電極要求之寬度與作為配線要求之寬度不同，故以設置於半導體層48上之寬度與設置於電路絕緣層47上之寬度不同之方式設置。

又，重設電晶體RST之閘極電極25、FD轉換增益切換電晶體FDG之閘極電極26、放大電晶體AMP之閘極電極27及選擇電晶體SEL之閘極電極28亦可由圖14～圖16所示之剖面構造設置。

如圖14所示，該等閘極電極25、26、27、28亦可以介隔閘極絕緣膜750設置於半導體層48上之包含金屬材料之電極層751構成。例如，閘極電極25、26、27、28亦可藉由於半導體層48之上依次積層閘極絕緣膜750、及包含金屬材料之電極層751而構成。

此種構造之閘極電極25、26、27、28可以更簡單之構造形成。又，由於閘極電極25、26、27、28之作為閘極電極要求之寬度與作為配線要求之寬度不同，故以設置於半導體層48上之寬度與設置於電路絕緣層47上之寬度不同之方式設置。另，由於此種構造之閘極電極25、26、27、28以金屬閘極構成，故閘極絕緣膜750可由所謂之High-k材料構成。

如圖15所示，該等閘極電極25、26、27、28亦可以介隔閘極絕緣膜760設置於半導體層48上之多晶矽層761、設置於多晶矽層711上之障壁層762、及設置於障壁層762上之電極層763構成。例如，閘極電極25、26、27、28亦可藉由於半導體層48之上依次積層閘極絕緣膜760、多晶矽層761、包含Ti或W之金屬或金屬化合物之障壁層762、包含Cu等之電極層763而構成。

藉由此種構造之閘極電極25、26、27、28以多晶矽層761及電極層763之積層構造設置，而可抑制因使用金屬閘極所致之界面態之劣化，且抑制配線電阻之上升。由於閘極電極25、26、27、28之作為閘極電極要求之寬度與作為配線要求之寬度不同，故以設置於半導體層48上之寬度與設置於電路絕緣層47上之寬度不同之方式設置。

如圖16所示，該等閘極電極25、26、27、28亦可以嵌入於在半導體層48上設置之層間絕緣膜770之電極層772、及以覆蓋電極層772之側面及底面之方式設置之障壁層771構成。例如，於半導體層48之上形成層間絕緣膜770後，使用蝕刻等，於層間絕緣膜770形成槽。接著，藉由以Cu等嵌入該槽而形成電極層772。閘極電極25、26、27、28亦可由此種構成形成。

由於此種構造之閘極電極25、26、27、28可不蝕刻由金屬材料形成之電極層713而形成，故可降低閘極電極25、26、27、28之形成製程之難度。由於閘極電極25、26、27、28之作為閘極電極要求之寬度與作為配線要求之寬度不同，故以設置於半導體層48上之寬度與設置於電路絕緣層47上之寬度不同之方式設置。

圖17A係顯示像素電路之閘極電極25、26、27、28之平面配置之變化之俯視圖。圖17B係圖17A之B-BB切斷線處之縱剖視圖，圖17C係圖17A之C-CC切斷線處之縱剖視圖。

如圖17A～圖17C所示，該等閘極電極25、26、27、28與圖6B所示之閘極電極25、26、28同樣，亦可以介隔閘極絕緣膜(未圖示)嵌入於半導體層48之多晶矽層711、設置於多晶矽層711上之電極層713、及以覆蓋電極層713之側面及底面之方式設置之障壁層712構成。

又，放大電晶體AMP之閘極電極27亦可以介隔閘極絕緣膜(未圖示)嵌入形成於半導體層48之第1開口部781A及第2開口部781B之多晶矽層781、設置於多晶矽層781上之電極層783、及以覆蓋電極層783之側面及底面之方式設置之障壁層782構成。

即，放大電晶體AMP亦可由將夾於第1開口部781A及第2開口部781B間之半導體層48作為通道之所謂FinFET構造設置。具體而言，FinFET構造之放大電晶體AMP中，由夾於第1開口部781A及第2開口部781B間之半導體層48，在相對於圖17C之紙面垂直之方向形成通道。FinFET構造之放大電晶體AMP中，由於電子於自半導體層48之界面離開之通道中央流動，故可進一步抑制隨機電報雜訊(Random Telegraph Nosise：RTN)。

此種構造之閘極電極25、26、27、28可以同樣之步驟形成。例如，於半導體層48之上形成層間絕緣膜後，使用蝕刻等，於半導體層48形成槽、第1開口部781A及第2開口部781B。接著，於槽之內側形成閘極絕緣膜(未圖示)，由多晶矽層711、781嵌入該槽、第1開口部781A及第2開口部781B。接著，使多晶矽層711、781之上部後退(亦稱為凹槽)而形成槽，於該槽之內側形成包含Ti或W之金屬或金屬化合物之障壁層712、782。其後，藉由以Cu等嵌入多晶矽層711上部之槽，而形成電極層713、783。閘極電極25、26、27、28亦可由此種構成形成。

由於閘極電極25、26、28在嵌入於半導體層48之多晶矽層711周圍形成通道，故可進一步增長閘極長度。藉此，由於閘極電極25、26、28可縮小在電路層21之佔有面積，故可進一步提高像素電路之各構成之佈局自由度。又，由於閘極電極27可將放大電晶體AMP設為FinFET構造而構成，故可使於通道流動之電子離開半導體層48之界面。藉此，由於閘極電極27可進而抑制RTN，且可縮小在電路層21之佔有面積，故可進一步提高像素電路之各構成之佈局自由度。

又，藉由閘極電極25、26、27、28以多晶矽層711及電極層713之積層構造設置，而可抑制因使用金屬閘極所致之界面態之劣化，且抑制配線電阻之上升。再者，由於閘極電極25、26、27、28可不蝕刻以金屬材料形成之電極層713而形成，故可降低閘極電極25、26、27、28之形成製程之難度。

＜5.適用例＞以下，參照圖18～圖23，針對本實施形態之攝像裝置1之適用例進行說明。

(對攝像系統之適用) 首先，參照圖18及圖19，就對本揭示之一實施形態之攝像裝置之攝像系統之適用例進行說明。圖18係顯示具備本實施形態之攝像裝置1之攝像系統900之概略構成之一例之方塊圖。圖19係顯示攝像系統900之攝像動作之流程之流程圖。

如圖18所示，攝像系統900例如為數位靜態相機或攝影機等攝像裝置、或智慧型手機或平板型終端等攜帶式終端裝置等電子機器。

攝像系統900例如具備透鏡群941、快門942、本實施形態之攝像裝置1、DSP(Digital Signal Processing：數位信號處理)電路943、訊框記憶體944、顯示部945、記憶部946、操作部947及電源部948。攝像系統900中，攝像裝置1、DSP電路943、訊框記憶體944、顯示部945、記憶部946、操作部947及電源部948經由匯流排線949互相連接。

攝像裝置1輸出對應於通過透鏡群941及快門942之入射光之圖像資料。DSP電路943係處理自攝像裝置1輸出之信號(即，圖像資料)之信號處理電路。訊框記憶體944以訊框單位暫時保持由DSP電路943處理後之圖像資料。顯示部945例如為液晶面板或有機EL(Electro Luminescence：電致發光)面板等面板型顯示裝置，顯示以攝像裝置1拍攝之動態圖像或靜止圖像。記憶部946包含半導體記憶體或硬碟等記錄媒體，記錄以攝像裝置1拍攝之動態圖像或靜止圖像之圖像資料。操作部947基於使用者之操作，輸出攝像系統900具有之各種功能相關之操作指令。電源部948為供給攝像裝置1、DSP電力943、訊框記憶體944、顯示部945、記憶部946、及操作部947之動作電力之各種電源。

接著，針對攝像系統900之攝像順序進行說明。

如圖19所示，使用者藉由操作操作部947而指示攝像開始(S101)。藉此，操作部947對攝像裝置1發送攝像指令(S102)。攝像裝置1藉由接收攝像指令而執行特定攝像方式之攝像(S103)。

攝像裝置1將拍攝之圖像資料輸出至DSP電路943。DSP電路943對自攝像裝置1輸出之圖像資料進行特定信號處理(例如雜訊降低處理等)(S104)。DSP電路943使訊框記憶體944保持經特定信號處理之圖像資料。其後，訊框記憶體944使記憶部946記憶圖像資料(S105)。如此，可進行攝像系統900之攝像。

(對移動體控制系統之適用) 本揭示之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、自行車、個人行動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置而實現。

圖20係顯示可適用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。

車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖20所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及統合控制單元12050。又，作為統合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface：介面)12053。

驅動系統控制單元12010依照各種程式，控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等之用以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等之控制裝置發揮功能。

車體系統控制單元12020依照各種程式，控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙啟動系統、智慧鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、尾燈、剎車燈、方向燈或霧燈等各種燈具之控制裝置發揮功能。該情形時，可對車體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之攜帶式機器發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈具等。

車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接有攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收拍攝到之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。

攝像部12031係接受光且輸出對應於該光之受光量的電性信號之光感測器。攝像部12031可將電性信號作為圖像輸出，亦可作為測距資訊輸出。又，攝像部12031接受之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。

車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。對車內資訊檢測單元12040，連接有例如檢測駕駛者的狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞程度或精神集中程度，亦可判別駕駛者是否在打瞌睡。

微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含迴避車輛碰撞或緩和衝擊、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告或車輛偏離車道警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。

又，微電腦12051藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，進行以不依據駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。

又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據由車外資訊檢測單元12030檢測到之前方車或對向車之位置而控制頭燈，進行將遠光燈切換成近光燈等以謀求防眩為目的之協調控制。

聲音圖像輸出部12052向可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一種輸出信號。於圖20之例中，作為輸出裝置，例示有擴音器12061、顯示部12062及儀表板12063。顯示部12062例如亦可包含車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。

圖21係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。

於圖21中，車輛12100具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。

攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前保險桿、側視鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。裝備於前保險桿之攝像部12101及裝備於車廂內之擋風玻璃之上部之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。裝備於側視鏡之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。裝備於後保險桿或尾門之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。由攝像部12101及12105取得之前方圖像主要使用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等。

另，圖21中顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設於前保險桿之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設於後保險桿或尾門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由將由攝像部12101至12104拍攝之圖像資料重合，而可獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。

攝像部12101至12104之至少一者亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少一者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。

例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得到達攝像範圍12111至12114內之各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此尤其可擷取位於車輛12100之行進路上最接近之立體物、且於與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如為0 km/h以上)行駛之立體物作為前方車。再者，微電腦12051可設定近前應與前方車預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含停止追隨控制)或自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。可如此地進行以不依據駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。

例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，將立體物相關之立體物資料分類成2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物而擷取，且使用於自動迴避障礙物。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛者可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞風險，當碰撞風險為設定值以上而有可能發生碰撞之狀況時，經由擴音器12061或顯示部12062對駕駛者輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或迴避轉向，藉此可進行用以迴避碰撞之駕駛支援。

攝像部12101至12104之至少一者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識例如根據擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之順序、及對表示物體輪廓之一連串特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之順序而進行。若微電腦12051判定攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人，且辨識出行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識出之行人重疊顯示用以強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。另，聲音圖像輸出部12052亦可以將表示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。

以上，已針對可適用本揭示技術之移動體控制系統之一例進行說明。本揭示之技術可適用於以上說明之構成中之攝像部12031。根據本揭示之技術，藉由緩和設置於多層配線層之配線之設計規則，配線電阻及配線電容減少，故可進行更高速之攝影。藉此，移動體控制系統中，即使於移動體以更高速移動之情形時，亦可以更高精度進行利用攝影圖像之控制。

＜對內視鏡手術系統之適用＞圖22係顯示可適用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例的圖。

圖22中，圖示施術者(醫生)11131使用內視鏡手術系統11000，對病床11133上之患者11132進行手術之狀況。如圖所示，內視鏡手術系統11000由內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置器具11122等其他手術器具11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之台車11200構成。

內視鏡11100由將距離前端特定長度之區域插入至患者11132之體腔內之鏡筒11101、及連接於鏡筒11101之基端之相機頭11102構成。圖示之例中，圖示有作為具有硬性鏡筒11101之所謂硬性鏡構成之內視鏡11100，但內視鏡11100亦可作為具有軟性鏡筒之所謂軟性鏡構成。

於鏡筒11101之前端，設置嵌入有接物透鏡之開口部。於內視鏡11100連接有光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光藉由於鏡筒11101內部延設之光導而被導光至該鏡筒之前端，並經由接物透鏡朝患者11132之體腔內之觀察對象照射。另，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。

於相機頭11102之內部設有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件將觀察光進行光電轉換，產生對應於觀察光之電性信號，即對應於觀察像之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料被發送至相機控制器單元(CCU：Camera Control Unit)11201。

CCU11201由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等構成，總括性控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。再者，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯像處理(解馬賽克處理)等用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。

顯示裝置11202藉由來自CCU11201之控制，顯示基於由該CCU11201實施圖像處理後之圖像信號之圖像。

光源裝置11203例如由LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等光源構成，將拍攝手術部等時之照射光供給至內視鏡11100。

輸入裝置11204為針對內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204，對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦距等)之主旨的指示等。

處置器具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或血管之密封等之能量處置器具11112之驅動。氣腹裝置11206基於確保內視鏡11100之視野及確保施術者之作業空間之目的，為了使患者11132之體腔鼓起，而經由氣腹管11111對該體腔內送入氣體。記錄器11207係可記錄手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖表等各種形式印刷手術相關之各種資訊之裝置。

另，對內視鏡11100供給拍攝手術部時之照射光之光源裝置11203例如可由LED、雷射光源或藉由該等之組合構成之白色光源構成。藉由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，由於可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡調整。又，該情形時，分時對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光，與該照射時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，藉此亦可分時拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法，即使不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。

又，光源裝置11203亦可以每隔特定時間變更要輸出之光的強度之方式控制其之驅動。藉由與其之光強度之變更時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動，分時取得圖像，並合成該圖像，而可產生無所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。

又，光源裝置11203亦可構成為能供給對應於特殊光觀察之特定波長頻帶之光。特殊光觀察中，例如進行所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging：窄頻帶成像)，即，利用身體組織之光吸收之波長依存性，照射與通常觀察時之照射光(即白色光)相比更窄頻帶之光，藉此以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定組織。或，特殊光觀察中，亦可進行藉由因照射激發光產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。螢光觀察中，可對身體組織照射激發光，觀察來自該身體組織之螢光(自螢光觀察)，或將吲哚青綠(ICG)等試劑局部注入於身體組織，且對該身體組織照射對應於該試劑之螢光波長之激發光，獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為能供給對應於此種特殊光觀察之窄頻帶光及/或激發光。

圖23係顯示圖22所示之相機頭11102及CCU11201之功能構成之一例之方塊圖。

相機頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404、及相機頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。相機頭11102與CCU11201可藉由傳輸纜線11400而互相可通信地連接。

透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。自鏡筒11101之前端提取之觀察光被導光至相機頭11102，入射於該透鏡單元11401。透鏡單元11401係組合包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡而構成。

攝像部11402以攝像元件構成。構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。攝像部11402以多板式構成之情形時，例如可由各攝像元件產生與RGB之各者對應之圖像信號，並合成該等，藉此可獲得彩色圖像。或，攝像部11402亦可構成為具有用以分別取得對應於3D(Dimensional：維)顯示之右眼用及左眼用之圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，施術者11131可更正確地掌握手術部之生物體組織之深度。另，攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可對應於各攝像元件，設置複數個系統之透鏡單元11401。

又，攝像部11402未必設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部緊接於接物透鏡之正後方而設置。

驅動部11403由致動器構成，藉由來自相機頭控制部11405之控制，使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部11402之攝像圖像之倍率及焦點。

通信部11404由用以於與CCU11201之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAM資料，經由傳輸纜線11400發送至CCU11201。

又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動之控制信號，並將其供給至相機頭控制部11405。該控制信號包含有例如指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、以及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊等攝像條件相關之資訊。

另，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等之攝像條件可由使用者適當指定，亦可基於取得之圖像信號由CCU11201之控制部11413自動設定。後者之情形時，將所謂AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動聚焦)功能及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能搭載於內視鏡11100。

相機頭控制部11405基於經由通信部11404接收到之來自CCU11201之控制信號，控制相機頭11102之驅動。

通信部11411由用以於與相機頭11102之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411接收自相機頭11102經由傳輸纜線11400發送之圖像信號。

又，通信部11411對相機頭11102發送用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電通信或光通信等發送。

圖像處理部11412對自相機頭11102發送之RAM資料即圖像信號實施各種圖像處理。

控制部11413進行利用內視鏡11100拍攝手術部等、及藉由拍攝手術部等而得之攝像圖像之顯示相關的各種控制。例如，控制部11413產生用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。

又，控制部11413基於由圖像處理部11412實施圖像處理後之圖像信號，使顯示裝置11202顯示手術部等映射之攝像圖像。此時，控制部11413亦可使用各種圖像辨識技術辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413藉由檢測攝像圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，而可辨識鉗子等手術器具、特定生物體部位、出血、使用能量處置器具11122時之霧氣等。控制部11413使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用該辨識結果，使各種手術支援資訊與該手術部之圖像重疊顯示。藉由重疊顯示手術支援資訊，並對施術者11131提示，而可減輕施術者11131之負擔，或施術者11131可確實進行手術。

連接相機頭11102及CCU11201之傳輸纜線11400係對應於電性信號通信之電性信號纜線、對應於光通信之光纖、或該等之複合纜線。

此處，圖示之例中，使用傳輸纜線11400以有線進行通信，但相機頭11102與CCU11201之間之通信亦可以無線進行。

以上，已針對可適用本揭示之技術之內視鏡手術系統之一例進行說明。本揭示之技術可較佳適用於以上說明之構成中設置於內視鏡11100之相機頭11102的攝像部11402。根據本揭示之技術，藉由緩和設置於多層配線層之配線之設計規則，配線電阻及配線電容減少，故可進行更高速之攝影。藉此，內視鏡手術系統中，即使高速移動內視鏡11100之情形時，亦可取得高精度之攝影圖像，故可提高使用者之操作性。

以上，已舉出實施形態及變化例說明本揭示之技術。但，本揭示之技術並非限定於上述實施形態等，而可進行各種變化。

再者，各實施形態中說明之所有構成及動作並非為本揭示之構成及動作所必須。例如，各實施形態之構成要件中，未記載於顯示本揭示之最上階概念之申請專利範圍獨立請求項之構成要件應作為任意之構成要件理解。

本說明書及隨附之申請專利範圍全體所使用之用語應解釋為「非限定性」用語。例如，「包含」或「含有」等用語應解釋為「不限定於作為含有記載之態樣」。「具有」之用語應解釋為「不限定於作為具有記載之態樣」。

本說明書中使用之用語係僅為了方便說明而使用，包含並非以限定構成及動作之目的而使用之用語。例如，「右」、「左」、「上」、「下」等用語僅表示所參照之圖式上之方向。又，「内側」、「外側」等用語僅分別表示朝向關注要件之中心之方向、離開關注要件之中心之方向。對於與該等類似之用語或同樣主旨之用語亦同樣。

另，本揭示之技術亦可採取如下之構成。根據具備以下構成之本揭示之技術，藉由將設置於電路層之至少1個以上之電晶體之閘極電極於複數條像素電路延伸設置，而作為將設置於複數個像素電路之每一者之同種電晶體之閘極電極電性連接的配線發揮功能。藉此，例如攝像裝置可減少在設置於電路層之上層之多層配線中，於複數個像素電路延伸設置之配線數量。因此，攝像裝置可緩和多層配線層中之設計規則。本揭示之技術所發揮之效果並非限定於此處記載之效果，亦可為本揭示中記載之任意效果。 (1) 一種攝像裝置，其具備：半導體基板，其矩陣狀排列地設有進行光電轉換之複數個感測器像素；及電路層，其具有複數個基於自上述感測器像素各者輸出之電荷而輸出像素信號之像素電路，介隔層間絕緣層設置於上述半導體基板之上；且上述像素電路所含之至少1個以上電晶體之閘極電極於上述電路層之面內於複數個上述像素電路延伸設置，與設置於複數個上述像素電路之每一者之同種上述電晶體之上述閘極電極電性連接。 (2) 如上述(1)之攝像裝置，其中上述像素電路設置於特定數之每一上述感測器像素。 (3) 如上述(1)或(2)之攝像裝置，其中上述像素電路所含之複數個上述電晶體之上述閘極電極於上述電路層之面內，於同一方向之複數個上述像素電路延伸設置。 (4) 如上述(1)至(3)中任一項之攝像裝置，其中上述閘極電極以於上述電路層之面內之一方向延伸之帶狀形狀設置。 (5) 如上述(1)至(4)中任一項之攝像裝置，其中上述閘極電極自上述電路層之上嵌入設置至上述電路層之內部。 (6) 如上述(5)之攝像裝置，其中上述閘極電極中嵌入於上述電路層之內部之部分以多晶矽設置。 (7) 如上述(1)至(4)中任一項之攝像裝置，其中上述閘極電極設置於上述電路層之上。 (8) 如上述(1)至(4)中任一項之攝像裝置，其中上述閘極電極以嵌入開口部之方式設置，該開口部形成於在上述電路層上設置之絕緣層。 (9) 如上述(1)至(8)中任一項之攝像裝置，其中上述閘極電極包含金屬層與多晶矽層。 (10) 如上述(9)之攝像裝置，其中於上述金屬層之底面及側面設置障壁層。 (11) 如上述(1)至(10)中任一項之攝像裝置，其中上述電晶體為將自上述感測器像素輸出之電荷信號轉換為電壓信號之放大電晶體以外之電晶體。 (12) 如上述(11)之攝像裝置，其中上述放大電晶體之閘極電極以嵌入設置於上述電路層所含之半導體層之第1開口部及第2開口部之方式設置。 (13) 一種攝像裝置，其具備：半導體基板，其矩陣狀排列地設有進行光電轉換之複數個感測器像素；及電路層，其具有複數個基於自上述複數個感測器像素輸出之電荷而分別輸出像素信號之像素電路，介隔層間絕緣層設置於上述半導體基板之上；且上述像素電路所含之至少1個以上電晶體之閘極電極自上述電路層所含之半導體層之上嵌入設置至上述半導體層之內部。

本申請案係基於2019年12月16日向日本專利廳申請之日本專利申請案第2019-226397號而主張優先權者，該案之全部內容以引用之方式併入本文中。

若為本領域之技術人員，則可根據設計上之要件或其他原因，而想到各種修正、組合、次組合(sub combination)及變更，但應了解，該等均為包含於隨附之申請專利範圍或其均等物之範圍內者。

1:攝像裝置 10:第1積層體 11:半導體基板 12:感測器像素 20:第2積層體 21:電路層 22:場效電晶體 23:多層配線層 25:閘極電極 26:閘極電極 27:閘極電極 28:閘極電極 40:彩色濾光片 42:p井層 43:元件分離部 44:p井層 45:固定電荷膜 46:第1絕緣層 46A:絕緣層 47:電路絕緣層 48:半導體層 50:受光透鏡 54:貫通配線 57:第2絕緣層 57A:第2絕緣層 57B:第2絕緣層 59:接點插塞 601:多晶矽層 602:多晶矽層 611:配線層 612:配線層 613:配線層 614:配線層 620:接點插塞 621:接點插塞 622:接點插塞 623:接點插塞 624:接點插塞 625:接點插塞 626:接點插塞 627:接點插塞 628:接點插塞 631:接點 632:接點 633:接點 634:接點 635:接點 636:接點 637:接點 641:第1配線層 642:第1配線層 643:第1配線層 644:第1配線層 645:第1配線層 646:第1配線層 647:第1配線層 648:第1配線層 651:第1配線層 652:第1配線層 653:第1配線層 654:第1配線層 661:接點 662:接點 663:接點 664:接點 665:接點 666:接點 667:接點 668:接點 671:接點 672:接點 673:接點 674:接點 675:接點 676:接點 677:接點 678:接點 679:接點 681:第2配線層 682:第2配線層 683:第2配線層 684:第2配線層 685:第2配線層 686:第2配線層 687:第2配線層 688:第2配線層 692:第3配線層 693:第3配線層 694:第3配線層 695:第3配線層 696:第3配線層 697:第3配線層 698:第3配線層 711:多晶矽層 712:障壁層 713:電極層 721:電極層 732:障壁層 733:金屬層 740:閘極絕緣膜 741:多晶矽層 742:障壁層 743:電極層 744:層間絕緣膜 750:閘極絕緣膜 751:電極層 760:閘極絕緣膜 761:多晶矽層 762:障壁層 763:電極層 770:層間絕緣膜 771:障壁層 772:電極層 781:多晶矽層 781A:第1開口部 781B:第2開口部 782:障壁層 783:電極層 900:攝像系統 941:透鏡群 942:快門 943:DSP電路 944:訊框記憶體 945:顯示部 946:記憶部 947:操作部 948:電源部 949:匯流排線 11000:內視鏡手術系統 11100:內視鏡 11101:鏡筒 11102:相機頭 11110:手術器具 11111:氣腹管 11112:能量處置器具 11120:支持臂裝置 11131:施術者 11132:患者 11133:病床 11200:台車 11201:CCU 11202:顯示裝置 11203:光源裝置 11204:輸入裝置 11205:處置器具控制裝置 11206:氣腹裝置 11207:記錄器 11208:印表機 11400:傳輸纜線 11401:透鏡單元 11402:攝像部 11403:驅動部 11404:通信部 11405:相機頭控制部 11411:通信部 11412:圖像處理部 11413:控制部 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:統合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:擴音器 12062:顯示部 12063:儀表板 12100:車輛 12101～12105:攝像部 12111～12114:攝像範圍 AMP:放大電晶體 FD:浮動擴散區 FDG:FD轉換增益切換電晶體 PD:光電二極體 RST:重設電晶體 RU:重複區域 S101～S105:步驟 SEL:選擇電晶體 TG:縱型閘極電極 TG1:縱型閘極電極 TG2:縱型閘極電極 TG3:縱型閘極電極 TG4:縱型閘極電極 TR:傳輸電晶體 VDD:電源線

圖1係說明適用本揭示之技術之攝像裝置之積層構造之縱剖視圖。圖2係說明攝像裝置之電路構造之等效電路圖。圖3係顯示本揭示之一實施形態之攝像裝置之電路層中各電晶體之平面配置的模式性說明圖。圖4A係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖4B係圖4A之A-AA切斷線處之縱剖視圖。圖5A係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖5B係圖5A之A-AA切斷線處之縱剖視圖。圖6A係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖6B係圖6A之B-BB切斷線處之縱剖視圖。圖7係顯示閘極電極之剖面構造之變化之縱剖視圖。圖8係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖9A係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖9B係圖9A之B-BB切斷線處之縱剖視圖。圖10係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖11係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖12係顯示像素電路之一剖面中之各構成之平面配置之俯視圖。圖13A係顯示像素電路之閘極電極之平面配置之變化之俯視圖。圖13B係圖13A之B-BB切斷線之縱剖視圖。圖14係顯示圖13A之B-BB切斷線處之剖面構造之一部分之變化之縱剖視圖。圖15係顯示圖13A之B-BB切斷線處之剖面構造之一部分之變化之縱剖視圖。圖16係顯示圖13A之B-BB切斷線處之剖面構造之一部分之變化之縱剖視圖。圖17A係顯示像素電路之閘極電極之平面配置之變化之俯視圖。圖17B係圖17A之B-BB切斷線處之縱剖視圖。圖17C係圖17A之C-CC切斷線處之縱剖視圖。圖18係顯示具備本實施形態之攝像裝置之攝像系統之概略構成之一例之方塊圖。圖19係顯示攝像系統之攝像動作流程之流程圖。圖20係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。圖21係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。圖22係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。圖23係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。

1:攝像裝置

10:第1積層體

11:半導體基板

12:感測器像素

20:第2積層體

21:電路層

22:場效電晶體

23:多層配線層

40:彩色濾光片

42:p井層

43:元件分離部

44:p井層

45:固定電荷膜

46:第1絕緣層

47:電路絕緣層

48:半導體層

50:受光透鏡

54:貫通配線

57:第2絕緣層

59:接點插塞

FD:浮動擴散區

PD:光電二極體

TG:縱型閘極電極

TR:傳輸電晶體

Claims

一種攝像裝置，其具備：半導體基板，其矩陣狀排列地設有進行光電轉換之複數個感測器像素；及電路層，其具有複數個基於自上述感測器像素各者輸出之電荷而輸出像素信號之像素電路，介隔層間絕緣層設置於上述半導體基板之上；且上述像素電路所含之至少1個以上之電晶體之閘極電極於上述電路層之面內，於複數個上述像素電路延伸設置，與設置於複數個上述像素電路之每一者之同種上述電晶體之上述閘極電極電性連接。
如請求項1之攝像裝置，其中上述像素電路設置於特定數量之每一上述感測器像素。
如請求項1之攝像裝置，其中上述像素電路所含之複數個上述電晶體之上述閘極電極於上述電路層之面內，於同一方向之複數個上述像素電路延伸設置。
如請求項1之攝像裝置，其中上述閘極電極係以於上述電路層之面內之一方向延伸之帶狀形狀設置。
如請求項1之攝像裝置，其中上述閘極電極自上述電路層之上嵌入設置至上述電路層之內部。
如請求項5之攝像裝置，其中上述閘極電極中嵌入於上述電路層之內部之部分以多晶矽設置。
如請求項1之攝像裝置，其中上述閘極電極設置於上述電路層之上。
如請求項1之攝像裝置，其中上述閘極電極以嵌入於開口部之方式設置，該開口部形成於在上述電路層上設置之絕緣層。
如請求項1之攝像裝置，其中上述閘極電極包含金屬層與多晶矽層。
如請求項9之攝像裝置，其中於上述金屬層之底面及側面設置障壁層。
如請求項1之攝像裝置，其中上述電晶體為將自上述感測器像素輸出之電荷信號轉換為電壓信號之放大電晶體以外之電晶體。
如請求項11之攝像裝置，其中上述放大電晶體之閘極電極以嵌入設置於上述電路層所含之半導體層的第1開口部及第2開口部之方式設置。
一種攝像裝置，其具備：半導體基板，其矩陣狀排列地設有進行光電轉換之複數個感測器像素；及電路層，其具有複數個基於自上述複數個感測器像素輸出之電荷分別輸出像素信號之像素電路，介隔層間絕緣層設置於上述半導體基板之上；且上述像素電路所含之至少1個以上之電晶體之閘極電極自上述電路層所含之半導體層之上嵌入設置至上述半導體層之內部。