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WO2025028015A1 - 光検出装置及び半導体装置 - Google Patents

光検出装置及び半導体装置 Download PDF

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Publication number
WO2025028015A1
WO2025028015A1 PCT/JP2024/020556 JP2024020556W WO2025028015A1 WO 2025028015 A1 WO2025028015 A1 WO 2025028015A1 JP 2024020556 W JP2024020556 W JP 2024020556W WO 2025028015 A1 WO2025028015 A1 WO 2025028015A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
channel formation
region
transistor
formation region
photoelectric conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/020556
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
侑希 須釜
翔平 島田
遼太郎 関根
悟 吉田
寛 福永
真明 柳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of WO2025028015A1 publication Critical patent/WO2025028015A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors

Definitions

  • This disclosure relates to a photodetector and a semiconductor device.
  • Patent Document 1 discloses a solid-state imaging device.
  • a photoelectric conversion element is electrically connected to a floating diffusion through a vertical transfer transistor.
  • the photoelectric conversion element is composed of a photodiode formed inside a semiconductor substrate.
  • the vertical transfer transistor has a gate electrode formed in the depth direction (vertical direction) of the semiconductor substrate from the surface of the semiconductor substrate to the photoelectric conversion element.
  • One main electrode of the vertical transfer transistor is the cathode region of the photoelectric conversion element, and the other main electrode is a floating diffusion.
  • a channel is formed near the interface of the semiconductor substrate with a gate insulating film interposed along the gate electrode.
  • the gate electrode is also drawn out horizontally above the surface of the semiconductor substrate and electrically connected to wiring.
  • the floating diffusion is formed in a surface portion of the semiconductor substrate in a region separate from the gate electrode and its lead-out portion, and is made of an n-type semiconductor region.
  • the gate electrode and its lead-out portion, and the floating diffusion are formed in separate regions on the surface of the semiconductor substrate, which increases the area of the pixel.
  • a channel is formed in the vertical transfer transistor near the interface of the semiconductor substrate along the gate electrode, and therefore carrier trapping or detrapping due to crystal defects occurs near the interface of the semiconductor substrate, which tends to generate noise.
  • carriers (charges) converted from light by the photoelectric conversion element are transferred vertically through the vertical transfer transistor, and the transferred carriers are transferred horizontally to the floating diffusion. This complicates the energy potential structure for transferring the carriers.
  • the manufacturing method of the solid-state imaging device the number of times of implanting impurities to form the energy potential structure increases.
  • the photodetector according to the first embodiment of the present disclosure comprises a photoelectric conversion element that converts light into an electric charge, a floating diffusion that is spaced apart from the photoelectric conversion element in a first direction, and a transistor that electrically connects the photoelectric conversion element and the floating diffusion, the transistor comprising a channel formation region that is disposed between the photoelectric conversion element and the floating diffusion and that overlaps the floating diffusion when viewed from the first direction, and a gate electrode that is disposed between the photoelectric conversion element and the floating diffusion and that is disposed in the channel formation region with a gate insulating film interposed therebetween.
  • the photodetector according to the second embodiment of the present disclosure is the photodetector according to the first embodiment, in which an insulator is disposed on the side of the gate electrode in the first direction along the periphery of the side of the floating diffusion.
  • the photodetector includes a photoelectric conversion element that converts light into an electric charge, a first transistor having a first channel formation region, one end of the first channel formation region being electrically connected to the photoelectric conversion element and the other end of the first channel formation region being extended in a first direction away from the photoelectric conversion element, a floating diffusion having one end electrically connected to the other end of the first channel formation region and the other end being extended in the first direction, and a second transistor having a second channel formation region, one end of the second channel formation region being electrically connected to the other end of the floating diffusion, and the other end of the second channel formation region being extended in the first direction.
  • the photodetector according to the fourth embodiment of the present disclosure is the photodetector according to the third embodiment, further comprising a third transistor arranged in a second direction intersecting the first direction with respect to the first channel formation region and having a third channel formation region extending in the first direction, and a fourth transistor arranged in the second direction with respect to the second channel formation region and electrically connected to the third channel formation region and having a fourth channel formation region extending in the first direction.
  • FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a photodetection device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic exploded plan view of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the pixel and pixel circuit of the photodetector shown in FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of the pixel and pixel circuit of the photodetector shown in FIG. 1 (a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 5).
  • FIG. 5 is a plan view showing a part of a pixel and a pixel circuit of the photodetector shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a first step in the method for manufacturing the photodetector according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the second process.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the third process.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the fourth step.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the fifth step.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the sixth step.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the seventh step.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the eighth step.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a first step in a method for manufacturing a photodetector according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a first step in a method for manufacturing a photodetector according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the second process.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the third process.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the fourth step.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the fifth step.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the sixth step.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the seventh step.
  • FIG. 21 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 22 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 21 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 22 is a plan configuration
  • FIG. 23 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 24 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 25 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a seventh embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 26 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to an eighth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 24 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 24 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit
  • FIG. 27 is a plan configuration diagram of a main portion of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a ninth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 28 is a cross-sectional configuration diagram of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to a tenth embodiment of the present disclosure (a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 29).
  • FIG. 29 is a plan view showing the configuration of a pixel circuit of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 30 is a cross-sectional configuration diagram of a pixel and a pixel circuit of a photodetector according to an eleventh embodiment of the present disclosure (a cross-sectional view taken along the CC cutting line shown in FIG. 31).
  • FIG. 31 is a plan view showing the configuration of a pixel circuit of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 32 is a block diagram showing a configuration of an electronic device according to a twelfth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 33 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of the outside-vehicle information detection unit and the imaging unit.
  • FIG. 35 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 36 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and the CCU.
  • First embodiment a first example in which the present technology is applied to a photodetector device will be described.
  • the overall configuration of the photodetector device, the configuration of a pixel, and the configuration of a pixel circuit will be described.
  • a manufacturing method of the photodetector device will be described.
  • Second Embodiment a second example in which the manufacturing method is changed in the photodetector according to the first embodiment will be described. 3.
  • Third Embodiment in the third embodiment a third example will be described in which the structure of the transistors and floating diffusion that constitute the pixels in the photodetector according to the first or second embodiment is changed.
  • Fourth Embodiment The fourth embodiment describes a fourth example in which the structure of the transistors and floating diffusion that constitute the pixels in the photodetector according to the first or second embodiment is changed.
  • Fifth Embodiment The fifth embodiment describes a fifth example in which the structure of the transistors and floating diffusion that constitute the pixels in the photodetector device according to the fourth embodiment is changed. 6.
  • Sixth Embodiment In the sixth embodiment a sixth example will be described in which the structure of the transistors and floating diffusion that constitute the pixels in the photodetector device according to the third embodiment is changed. 7.
  • the seventh embodiment describes a seventh example in which the structure of the transistors and floating diffusion that constitute the pixels in the photodetector according to the sixth embodiment is changed.
  • the eighth embodiment describes an eighth example of the photodetector according to the third embodiment, in which the structures of the transistors and floating diffusion that constitute the pixels are changed.
  • the ninth embodiment describes a ninth example in which the structure of the transistors and floating diffusion that constitute the pixels in the photodetector according to the eighth embodiment is changed. 10.
  • Tenth Embodiment In the tenth embodiment, a tenth example in which a phase difference detection pixel is constructed in the photodetection device according to the first or second embodiment will be described. 11.
  • FIG. 1 A photodetector 1 according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 13.
  • FIG. 1 A photodetector 1 according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 13.
  • FIG. 1 A photodetector 1 according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 13.
  • FIG. 1 A photodetector 1 according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 13.
  • the arrow X direction shown as appropriate in the figure indicates one planar direction of the light detection device 1 placed on a flat surface for the sake of convenience.
  • the arrow Y direction indicates another planar direction perpendicular to the arrow X direction.
  • the arrow Z direction indicates the upward direction perpendicular to the arrow X and arrow Y directions.
  • the arrow X direction, arrow Y direction, and arrow Z direction exactly coincide with the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, respectively, of a three-dimensional coordinate system. Note that these directions are shown for the sake of convenience in order to facilitate understanding of the description, and are not intended to limit the directions of the present technology.
  • FIG. 1 shows an example of a system configuration of the photodetection device 1 according to the first embodiment.
  • the photodetection device 1 is constructed as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type solid-state imaging device.
  • the solid-state imaging device detects light L (see Fig. 4) incident from the outside, converts the detected light L into electric charges, and generates an image such as a still image or a moving image based on the converted electric charges.
  • the photodetector 1 includes a pixel region (pixel array section) 100 having a plurality of pixels 10 arranged regularly and two-dimensionally within a plane in the directions of the arrows X and Y, and peripheral circuits.
  • the pixel 10 includes a photoelectric conversion element PD (see FIG. 3) and a transfer transistor TR (see FIG. 3).
  • the photoelectric conversion element PD is formed of, for example, a photodiode.
  • the photoelectric conversion element PD converts light L into an electric charge.
  • the transfer transistor TR transfers the electric charge converted by the photoelectric conversion element PD.
  • a pixel circuit 20 (see FIG. 3) is electrically connected to the pixel 10.
  • the pixel circuit 20 reads out the electric charge converted in the pixel 10.
  • the peripheral circuits are constructed with a vertical drive circuit VD, a column signal processing circuit CS, a horizontal drive circuit HD, an output circuit Out, a control circuit CC, etc.
  • the control circuit CC receives an input clock and data instructing the operating mode, etc., and outputs data such as internal information of the photodetector 1. That is, the control circuit CC generates clock signals and control signals that serve as the basis for the operation of the vertical drive circuit VD, column signal processing circuit CS, horizontal drive circuit HD, etc., based on a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, and a master clock. These signals are then input to the vertical drive circuit VD, column signal processing circuit CS, horizontal drive circuit HD, etc.
  • the vertical drive circuit VD is composed of, for example, a shift register.
  • the vertical drive circuit VD selects a pixel drive line Ld and supplies a pulse to the selected pixel drive line to drive the pixel 10.
  • the pixels 10 are driven in row units. That is, the vertical drive circuit VD sequentially selects and scans each pixel 10 in the pixel region 100 in the vertical direction in row units. A signal charge generated in the photoelectric conversion element of each pixel 10 according to the amount of light received is supplied to the column signal processing circuit CS as a pixel signal through the vertical signal line Lv.
  • the column signal processing circuit CS is arranged, for example, for each column of pixels 10.
  • signal processing such as noise removal is performed on the signals output from one row of pixels 10 for each pixel column. That is, the column signal processing circuit CS performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) that removes fixed pattern noise specific to the pixels 10, signal amplification, AD (Analog Digital) conversion, etc.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • AD Analog Digital
  • the horizontal drive circuit HD is composed of, for example, a shift register.
  • the horizontal drive circuit HD sequentially outputs horizontal scanning pulses to select each of the column signal processing circuits CS in turn, and outputs pixel signals from each of the column signal processing circuits CS to the horizontal signal line Lh.
  • the output circuit Out processes and outputs signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits CS through the horizontal signal line Lh.
  • the output circuit Out may only perform buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, etc.
  • the input/output terminal In exchanges signals between the photodetector 1 and the outside.
  • FIG. 2 shows an example of a schematic exploded planar configuration of the photodetector 1 shown in FIG.
  • the light detection device 1 has a three-layer structure in which a first substrate 1A, a second substrate 1B, and a third substrate 1C are stacked and bonded together.
  • the third substrate 1C, the second substrate 1B, and the first substrate 1A are stacked in this order in the direction of the arrow Z.
  • the photodetector 1 according to the first to twelfth embodiments may be configured with a three-layer structure.
  • the first base 1A is formed in a rectangular shape when viewed from the direction of the arrow Z (hereinafter simply referred to as "in a plan view"). To explain in more detail, the first base 1A is formed in a square shape here.
  • the first base 1A includes a semiconductor substrate made of, for example, single crystal silicon.
  • a photoelectric conversion element PD and a transfer transistor TR constituting a pixel 10 are disposed on the semiconductor substrate of the first base 1A.
  • a pixel region 100 is disposed over substantially the entire area of the first base 1A. As described above, a plurality of pixels 10 are arranged in the pixel region 100.
  • the first base 1A constitutes a light detection surface as an imaging surface for capturing an image.
  • the arrow Z direction or the opposite direction corresponds to the "first direction” according to the present technology.
  • the arrow X direction or the opposite direction, and the arrow Y direction or the opposite direction correspond to the "second direction" according to the present technology.
  • the second base 1B is formed in a rectangular shape in plan view similar to that of the first base 1A, and is formed to have a planar size similar to that of the first base 1A.
  • the second base 1B includes a semiconductor substrate made of, for example, single crystal silicon, similar to the first base 1A.
  • a plurality of transistors constituting a pixel circuit 20 are disposed on the semiconductor substrate of the second base 1B.
  • the number of transistors is not limited, but in the first embodiment, one pixel circuit 20 is disposed for four pixels 10. The plurality of transistors constituting the pixel circuit 20 will be described later.
  • the second substrate 1B is also provided with pixel drive wiring Ld that overlaps the pixel region 100 in a plan view and extends through the pixel region 100 in the X direction and vertical signal lines Lv that extend in the Y direction.
  • the pixel circuit 20 is disposed on a substrate that combines the first substrate 1A and the second substrate 1B into one substrate.
  • the third base 1C is formed in a rectangular shape in plan view similar to that of the first base 1A, and is formed to have a planar size similar to that of the first base 1A.
  • the third base 1C includes a semiconductor substrate made of, for example, single crystal silicon, similar to the first base 1A.
  • Peripheral circuits are disposed on the semiconductor substrate of the third base 1C, which, as described above, include the vertical drive circuit VD, the column signal processing circuit CS, the horizontal drive circuit HD, the output circuit Out, and the control circuit CC.
  • each circuit of the peripheral circuit is a logic circuit.
  • the logic circuit is constructed to include one or more semiconductor elements selected from a transistor, a capacitor, and a resistor.
  • An insulated gate field effect transistor (IGFET) is used as the transistor.
  • a low resistance layer formed by using a salicide (self-aligned silicide) process of CoSi 2 , NiSi, or the like is formed on the surface of at least a pair of main electrodes of the transistor. For example, the resistance value of the low resistance layer is smaller than the resistance value of the semiconductor layer.
  • FIG. 3 shows an example of the circuit configuration of the pixel 10 and the pixel circuit 20 of the photodetector 1.
  • four pixels 10 are electrically connected to one pixel circuit 20, and the four pixels 10 share one pixel circuit 20. That is, the electric charges converted from the light L in each of the four pixels 10 are read out in the one pixel circuit 20.
  • the pixel 10 includes a photoelectric conversion element PD and a transfer transistor TR, and is configured by a series circuit of the two. More specifically, the photoelectric conversion element PD is constituted by a photodiode, which has an anode region and a cathode region.
  • the transfer transistor TR is an IGFET having a pair of main electrodes (a source region and a drain region) and a gate electrode. The anode region of the photoelectric conversion element PD is electrically connected to a reference voltage GND, and the cathode region is electrically connected to one of the main electrodes of the transfer transistor TR. The other main electrode of the transfer transistor TR is electrically connected to one end of the floating diffusion FD. A control signal for controlling the conduction or non-conduction of the transfer transistor TR is input to the gate electrode.
  • one of the four pixels 10 is configured to include a photoelectric conversion element PD1 and a transfer transistor TR1. In addition, when there is no need to distinguish between them, no identification number is given.
  • the pixel circuit 20 here is constructed to include a reset transistor RST, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL. These transistors are IGFETs.
  • One main electrode of the reset transistor RST is electrically connected to the other end of the floating diffusion FD, and the other main electrode is electrically connected to a power supply voltage VDD.
  • a reset signal is input to the gate electrode.
  • the reset transistor RST becomes conductive, it resets the floating diffusion FD to a potential equivalent to the power supply voltage VDD.
  • One main electrode of the amplification transistor AMP is electrically connected to one main electrode of the selection transistor SEL, and the other main electrode is electrically connected to a power supply voltage VDD.
  • One main electrode of the reset transistor RST and the other end of the floating diffusion FD are electrically connected to the gate electrode of the amplification transistor AMP.
  • the amplifier transistor AMP constitutes a source follower type amplifier, that is, the amplifier transistor AMP generates a pixel signal according to the charge transferred through the floating diffusion FD.
  • the other main electrode of the selection transistor SEL is electrically connected to the vertical signal line Lv.
  • a selection signal is input to the gate electrode.
  • the selection transistor SEL outputs the generated pixel signal to a vertical signal line Lv.
  • Fig. 4 shows an example of a cross-sectional configuration of the pixel 10 and pixel circuit 20 of the photodetector 1.
  • Fig. 5 shows an example of a planar configuration of a part of the pixel 10 and the pixel circuit 20.
  • the photodetector 1 according to the first embodiment employs a two-layer structure in which the first base 1A and the second base 1B are integrated into one base, and further includes a third base 1 C. For this reason, the pixels 10 and the pixel circuits 20 are disposed on the semiconductor substrate 30 that forms one base corresponding to the first base 1A and the second base 1B.
  • the photoelectric conversion element PD is disposed inside the semiconductor substrate 30 in a region surrounded by the pixel isolation region 31 in the directions of the arrows X and Y.
  • the pixel 10 is constructed in the region surrounded by the pixel isolation region 31.
  • the pixel isolation region 31 includes a groove 311 and a filler 312.
  • the groove 311 is formed by digging down in the thickness direction of the semiconductor substrate 30 from a surface 30A of the semiconductor substrate 30 toward another surface 30B opposite to the surface 30A.
  • the grooves 311 extend in the direction of the arrow X and are disposed at regular intervals in the direction of the arrow Y, and also extend in the direction of the arrow Y and are disposed at regular intervals in the direction of the arrow X. That is, the grooves 311 are formed in a lattice shape in a plan view. Therefore, in the first embodiment, the planar shape of the pixel 10 is formed in a rectangular shape in a plan view.
  • the planar shape of the pixel 10 is formed in a square shape.
  • the filler 312 is filled in the groove 311.
  • the filler 312 is made of an insulating material such as SiO 2 that can optically and electrically separate adjacent pixels 10.
  • the pixel isolation region 31 is merely an example and is not limited to the structure shown in Fig. 4.
  • the groove 311 may be formed by digging down in the thickness direction of the semiconductor substrate 30 from the surface 30B toward the surface 30A of the semiconductor substrate 30.
  • the pixel isolation region 31 may be formed by combining shallow grooves and deep grooves.
  • the photoelectric conversion element PD includes a p-type semiconductor region 30p as an anode region and an n-type semiconductor region 30n as a cathode region.
  • a pinning region (not shown) having a higher impurity density than the p-type semiconductor region 30p and the same conductivity type is disposed.
  • a floating diffusion FD is disposed on the front surface 30B side of the semiconductor substrate 30.
  • the floating diffusion FD is disposed away from the photoelectric conversion element PD on the opposite side of the arrow Z direction. Furthermore, the floating diffusion FD is disposed in the center of the pixel 10 in a plan view. That is, the floating diffusion FD is disposed in the photoelectric conversion element PD at a position overlapping with the photoelectric conversion element PD.
  • the planar shape of the floating diffusion FD is formed in a circular shape.
  • the floating diffusion FD is formed by, for example, an n-type semiconductor region 50 .
  • the transfer transistor TR is disposed in the pixel 10 and in the photoelectric conversion element PD when viewed from the direction of the arrow Z or the opposite direction. A detailed explanation will be given.
  • the transfer transistor TR includes a channel formation region 40, a gate insulating film 42, a gate electrode 43, and a pair of main electrodes (a source region and a drain region) as main components.
  • the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is disposed between the photoelectric conversion element PD and the floating diffusion FD, and is disposed so as to overlap the floating diffusion FD when viewed from the direction of the arrow Z (first direction).
  • the channel formation region 40 is formed in a cylindrical shape with a height from the photoelectric conversion element PD to the floating diffusion FD.
  • the channel formation region 40 utilizes a part of the semiconductor substrate 30 and is formed of a p-type semiconductor region.
  • overlap is used to mean both partial overlap and complete overlap.
  • the term “cylindrical shape” refers to one form of a column.
  • the gate electrode 43 is disposed in the photoelectric conversion element PD in a plan view, and is disposed between the photoelectric conversion element PD and the floating diffusion FD. In other words, in a plan view, the planar area of the gate electrode 43 is smaller than the planar area of the photoelectric conversion element PD, and the entire gate electrode 43 is configured to overlap the photoelectric conversion element PD.
  • the gate electrode 43 extends in the thickness direction (arrow Z direction) of the semiconductor substrate 30 along the channel formation region 40, and has a vertical gate structure. In the first embodiment, the gate electrode 43 is disposed so as to effectively surround the entire side periphery of the cylindrical channel formation region 40.
  • the gate electrode 43 is formed in a circular ring shape in a plan view. A part of the gate electrode 43 is extended to the front surface 30B of the semiconductor substrate 30 and formed as a connection region with wiring (not shown).
  • the gate electrode 43 is made of a gate electrode material such as polycrystalline silicon.
  • a gate insulating film 42 is disposed between the channel forming region 40 and the gate electrode 43.
  • the gate insulating film 42 is made of a gate insulating film material such as SiO2 .
  • One main electrode of the transfer transistor TR is formed by the cathode region of the photoelectric conversion element PD, and the other main electrode is formed by a floating diffusion FD.
  • the transfer transistor TR corresponds to a "transistor” or a "first transistor” according to the present technology.
  • an insulator 6 is disposed on the side opposite to the direction of the arrow Z of the gate electrode 43, that is, on the side surface 30B side of the semiconductor substrate 30.
  • the insulator 6 is disposed along the periphery of the side surface of the floating diffusion FD.
  • the insulator 6 is made of an insulating material such as SiO 2.
  • the thickness of the insulator 6 in the direction of the arrow Z is greater than the thickness (thickness in the second direction) of the gate insulating film 42 from the channel formation region 40 to the gate electrode 43.
  • the thickness of the insulator 6 is, for example, 20 nm or more.
  • a part of the insulator 6 may be replaced with a p-type semiconductor region that can provide insulation and isolation from the floating diffusion FD.
  • the reset transistor RST is disposed in the pixel 10 on the opposite side of the transfer transistor TR in the direction of the arrow X.
  • the reset transistor RST is disposed on the front surface 30B of the semiconductor substrate 30.
  • the reset transistor RST includes, as main components, a channel formation region (not shown), a gate insulating film 52, a gate electrode 53, and a pair of main electrodes.
  • the channel formation region of the reset transistor RST is a p-type semiconductor region in the surface 30B portion of the semiconductor substrate 30.
  • a gate electrode 53 is disposed in the channel formation region with a gate insulating film 52 interposed therebetween.
  • a pair of main electrodes is formed of an n-type semiconductor region 50.
  • the n-type semiconductor region 50 which is the main electrode and the n-type semiconductor region 50 which is the floating diffusion FD are each formed by the same manufacturing process.
  • the amplification transistor AMP is disposed on the direction side of the arrow X with respect to the transfer transistor TR within the pixel 10.
  • the amplification transistor AMP is disposed on the surface 30B portion of the semiconductor substrate 30, similar to the reset transistor RST.
  • the amplification transistor AMP includes, as main components, a channel formation region (not shown), a gate insulating film 52, a gate electrode 53, and a pair of main electrodes.
  • the selection transistor SEL is disposed on the direction side of the arrow X with respect to the transfer transistor TR within the pixel 10.
  • the selection transistor SEL is disposed on the surface 30B of the semiconductor substrate 30, similar to the reset transistor RST.
  • the selection transistor SEL includes, as main components, a channel formation region (not shown), a gate insulating film 52, a gate electrode 53, and a pair of main electrodes.
  • the n-type semiconductor region 50 which is one of the main electrodes of the selection transistor SEL is formed integrally with the n-type semiconductor region 50 which is one of the main electrodes of the amplification transistor AMP, and is shared.
  • an optical filter 8 and an optical lens 9 are sequentially disposed on the surface 30A of the semiconductor substrate 30 with a protective film 7 interposed therebetween.
  • the optical filter 8 is formed, for example, as a red color filter that transmits light L in the red light band, a green color filter that transmits light L in the green light band, or a blue color filter that transmits light L in the blue light band.
  • the optical filter 8 may be a filter that transmits near-infrared light.
  • the optical filter 8 is made of, for example, a resin material to which an organic pigment is added, such as an acrylic resin or a styrene resin.
  • the optical lens 9 is disposed for each pixel 10 or for each set of multiple pixels 10 when viewed in the direction of the arrow Y (hereinafter simply referred to as "in a side view"). When viewed from the side, the optical lens 9 is formed in a curved shape that protrudes in the direction of the arrow Z.
  • the optical lens 9 is formed of, for example, a resin material having optical transparency. Although not shown in the drawings or in a detailed description, the optical lens 9 may be formed with an anti-reflection film.
  • the optical lenses 9 are connected to adjacent other optical lenses 9, and the plurality of optical lenses 9 are integrally formed.
  • the optical lenses 9 are configured as on-chip lenses.
  • FIG. 6 to 13 show an example of process cross sections for explaining each step of the method for manufacturing the photodetector 1.
  • FIG. The method for manufacturing the photodetector 1 according to the first embodiment is mainly a method for manufacturing the transfer transistor TR of the pixel 10.
  • the method for manufacturing the photodetector 1 is as follows. 6, a semiconductor substrate 30 is prepared. This semiconductor substrate 30 is in the state of a semiconductor wafer before a dicing process, and has a pixel isolation region 31 and a photoelectric conversion element PD formed therein.
  • a gate electrode material 43A is embedded in the trench 303 with a gate insulating film 42 interposed therebetween.
  • the gate electrode material 43A is formed, for example, by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and is formed of polycrystalline silicon in this case.
  • excess gate electrode material 43A on the mask 302 is removed by a planarization process. For example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or an etch-back method is used for the planarization process.
  • an insulator 60 is embedded in a portion of the exposed groove 303.
  • the insulator 60 is formed by using, for example, a CVD method or a sputtering method, and is formed of SiO 2 here.
  • a portion of the gate electrode material 43A is removed on the surface 30B side of the semiconductor substrate 30.
  • the amount of gate electrode material 43A removed corresponds to the depth of the floating diffusion FD (n-type semiconductor region 50) in the direction of the arrow Z. In this process, the gate electrode 43 of the transfer transistor TR is substantially completed.
  • an insulator 6 is formed in the region where a portion of the gate electrode material 43A has been removed.
  • the insulator 6 is formed by, for example, a CVD method or a sputtering method, and is made of SiO 2 here. Excess insulator 6 is removed by a planarization process using, for example, a CMP method or an etch-back method.
  • a floating diffusion FD is formed in the surface 30B portion of the semiconductor substrate 30.
  • the floating diffusion FD is formed in the same process as the process of forming the pairs of main electrodes of the reset transistor RST, the amplification transistor AMP, and the selection transistor SEL after the gate insulating film 52 and the gate electrode 53 are formed.
  • the light detection device 1 according to the first embodiment is completed.
  • the photodetector 1 includes a photoelectric conversion element PD, a floating diffusion FD, and a transfer transistor TR.
  • the photoelectric conversion element PD converts light L into electric charges.
  • the floating diffusion FD is disposed in the direction opposite to the arrow Z direction and spaced apart from the photoelectric conversion element PD.
  • the transfer transistor TR includes a channel formation region 40 and a gate electrode 43. The channel formation region 40 is disposed between the photoelectric conversion element PD and the floating diffusion FD, and is disposed so as to overlap the floating diffusion FD in a planar view.
  • the gate electrode 43 is disposed between the photoelectric conversion element PD and the floating diffusion FD, and is disposed in the channel formation region 40 with a gate insulating film 42 interposed therebetween. Furthermore, the gate electrode 43 is disposed so as to overlap the photoelectric conversion element PD in a planar view.
  • one of a pair of main electrodes of the transfer transistor TR is a photoelectric conversion element PD, and the other of the pair of main electrodes is a floating diffusion FD.
  • a channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed in a columnar shape with a height from the photoelectric conversion element PD to the floating diffusion FD.
  • the photoelectric conversion element PD, the channel formation region 40 of the transfer transistor TR, and the floating diffusion FD are arranged to overlap each other. Therefore, the charge converted from the light L by the photoelectric conversion element PD is transferred to the floating diffusion FD in the direction of the arrow Z (vertical direction) through the transfer transistor TR. In other words, the energy potential structure for transferring the charge is simplified to only the vertical direction. As a manufacturing method, the number of times of implantation of impurities for forming the energy potential structure can be effectively reduced. Therefore, it is possible to provide a photodetector 1 that can reduce the area of the pixel 10 (area of the element), effectively suppress or prevent the occurrence of noise, and further simplify the structure of the carrier transfer path.
  • the gate electrode 43 of the transfer transistor TR is disposed so as to surround the columnar side surface of the channel formation region 40.
  • the floating diffusion FD is formed in a circular shape in plan view
  • the gate electrode 43 of the transfer transistor TR is formed in a circular ring shape in plan view.
  • the transfer transistor TR can form a channel in the central part of the channel formation region 40 away from the vicinity of the interface between the channel formation region 40 and the gate insulating film 42 due to the electric field effect from the gate electrode 43. This makes it possible to more effectively suppress or prevent the generation of noise.
  • an insulator 6 is disposed along the periphery of the side of the floating diffusion FD on the side opposite to the direction of arrow Z of the gate electrode 43 of the transfer transistor TR.
  • the thickness of the insulator 6 in the direction of the arrow Z is greater than the thickness of the gate insulating film 42 from the channel formation region 40 to the gate electrode 43 .
  • the parasitic capacitance added to the floating diffusion FD can be effectively reduced, and therefore the speed at which charges are read from the photoelectric conversion element PD to the pixel circuit 20 can be increased.
  • Second embodiment> The photodetector 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
  • components that are the same as or substantially the same as the components of the photodetection device 1 according to the first embodiment are given the same reference numerals, and duplicated explanations are omitted.
  • FIG. 6 to 13 show an example of process cross sections for explaining each step of the method for manufacturing the photodetector 1.
  • FIG. The method for manufacturing the photodetector 1 according to the second embodiment is an example in which the method for manufacturing the photodetector 1 according to the first embodiment is modified to manufacture the transfer transistor TR of the pixel 10.
  • the method for manufacturing the photodetector 1 is as follows.
  • a mask 301 and a mask 302 are sequentially formed on the front surface 30B of the semiconductor substrate 30.
  • the masks 301 and 302 have openings in regions where the gate electrodes 43 of the transfer transistors TR are to be formed (see FIG. 15).
  • a groove 303 is formed from the surface 30B of the semiconductor substrate 30 to the photoelectric conversion element PD using a mask 301 and a mask 302, as shown in Fig. 15. When the groove 303 is formed, a cylindrical channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed.
  • an insulator 60 is embedded in the groove 303 as shown in Fig. 16.
  • the insulator 60 is formed by, for example, a CVD method or a sputtering method, and is made of SiO2 here.
  • the insulator 60 is embedded in the groove 303 first.
  • the insulator 60 is patterned to expose a portion of the groove 303 around the side of the channel formation region 40.
  • the patterning is performed by an etching method using a mask (not shown) formed by photolithography technology.
  • a gate insulating film 42 is formed along the side and bottom surfaces of the partially exposed trench 303, that is, along at least the side surfaces of the channel formation region 40 (see FIG. 18).
  • a gate electrode material 43A is then buried in the partially exposed trench 303 with a gate insulating film 42 therebetween, as shown in FIG.
  • a portion of the gate electrode material 43A is removed on the surface 30B side of the semiconductor substrate 30.
  • the amount of gate electrode material 43A removed corresponds to the depth of the floating diffusion FD in the direction of the arrow Z.
  • the gate electrode 43 of the transfer transistor TR is substantially completed.
  • an insulator 6 is formed in the area where part of the gate electrode material 43A has been removed, as shown in FIG. 20.
  • a floating diffusion FD is formed in the surface 30B portion of the semiconductor substrate 30. In this way, the transfer transistor TR is completed.
  • the photodetector 1 according to the first embodiment is completed.
  • the components of the second embodiment other than those mentioned above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the first embodiment.
  • FIG. 21 shows an example of a planar configuration of a part (transfer transistor TR) of a pixel 10 of the photodetector 1.
  • the floating diffusion FD has a rectangular planar shape in plan view.
  • the planar shape of the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is rectangular like the planar shape of the floating diffusion FD, and the channel formation region 40 is formed into a rectangular pillar shape.
  • the gate electrode 43 surrounds the side periphery of the channel formation region 40 and is formed into a rectangular ring shape in a plan view.
  • the components of the third embodiment other than those mentioned above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the first embodiment.
  • FIG. 22 shows an example of a planar configuration of a part (transfer transistor TR) of a pixel 10 of the photodetector 1.
  • the planar shape of the floating diffusion FD is formed to be polygonal in plan view.
  • the planar shape of the floating diffusion FD is formed to be octagonal.
  • the planar shape of the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed in a polygonal shape similar to the planar shape of the floating diffusion FD, and the channel formation region 40 is formed in a polygonal column shape.
  • the gate electrode 43 surrounds the side periphery of the channel formation region 40 and is formed in a polygonal ring shape in a planar view.
  • the components of the fourth embodiment other than those mentioned above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the first embodiment.
  • the planar shape of the floating diffusion FD may be formed to be a pentagon or a polygon having octagons or more sides. Also, in the present technology, the planar shape of the floating diffusion FD may be formed to be an ellipse. In response to such a change in shape, the present technology may change the planar shape of the channel formation region 40 of the transfer transistor TR to a corresponding shape.
  • FIG. 23 shows an example of a planar configuration of a part (transfer transistor TR) of a pixel 10 of the photodetector 1.
  • the planar shape of the floating diffusion FD is formed into a polygonal shape in plan view.
  • the planar shape of the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed in a polygonal shape similar to the planar shape of the floating diffusion FD, and the channel formation region 40 is formed in a polygonal columnar shape.
  • a plurality of gate electrodes 43 are disposed along the periphery of the side surface of the channel formation region 40.
  • the gate electrode 43 is formed in a rectangular shape in a plan view, with one side being the same length as one side of the polygonal shape of the channel formation region 40. Three gate electrodes 43 are disposed at equal intervals along the periphery of the side surface of the channel formation region 40. The same control signal is input to each gate electrode 43.
  • the components of the fifth embodiment other than those mentioned above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the fourth embodiment.
  • FIG. 24 shows an example of a planar configuration of a part (transfer transistor TR) of a pixel 10 of the photodetector 1.
  • the floating diffusion FD has a rectangular planar shape in plan view.
  • the planar shape of the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed in a rectangular shape similar to the planar shape of the floating diffusion FD, and the channel formation region 40 is formed in a rectangular pillar shape.
  • a plurality of gate electrodes 43 are disposed along the periphery of the side surface of the channel formation region 40.
  • the gate electrodes 43 are disposed facing each other with the channel formation region 40 interposed therebetween in a plan view. Two gate electrodes 43 are disposed and spaced apart in the direction of the arrow X. The same control signal is input to each gate electrode 43.
  • the components of the sixth embodiment other than those mentioned above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the third embodiment.
  • FIG. 25 shows an example of a planar configuration of a part (transfer transistor TR) of a pixel 10 of the photodetector 1.
  • the floating diffusion FD has a rectangular planar shape in plan view.
  • the planar shape of the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed in a rectangular shape similar to the planar shape of the floating diffusion FD, and the channel formation region 40 is formed in a rectangular pillar shape.
  • the gate electrode 43 is disposed along a part of the periphery of the side surface of the channel formation region 40. To explain in detail, the gate electrode 43 is disposed from one side in the direction of the arrow X to one side in the direction of the arrow Y in a plan view.
  • the gate electrode 43 has an L-shape in plan view.
  • the components of the seventh embodiment other than those described above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the sixth embodiment.
  • FIG. 26 shows an example of a planar configuration of a part (transfer transistor TR) of a pixel 10 of the photodetector 1.
  • the floating diffusion FD has a rectangular planar shape in plan view.
  • the planar shape of the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed in a rectangular shape similar to the planar shape of the floating diffusion FD, and the channel formation region 40 is formed in a rectangular pillar shape.
  • the gate electrode 43 is disposed along the periphery of the side surface of the channel formation region 40. That is, the gate electrode 43 is formed in a rectangular ring shape in a plan view.
  • the components of the eighth embodiment other than those described above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the third embodiment.
  • the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed in a protruding shape, and the gate electrode 43 is formed in a recessed shape that fits into the channel formation region 40. This increases the gate width of the transfer transistor TR, effectively increasing the channel area and thus increasing the charge transfer speed.
  • FIG. 27 shows an example of a planar configuration of a part (transfer transistor TR) of a pixel 10 of the photodetector 1.
  • the floating diffusion FD has a rectangular planar shape in plan view.
  • the planar shape of the channel formation region 40 of the transfer transistor TR is formed in a rectangular shape similar to the planar shape of the floating diffusion FD, and the channel formation region 40 is formed in a rectangular pillar shape.
  • the gate electrode 43 is disposed along the periphery of the side surface of the channel formation region 40. That is, the gate electrode 43 is formed in a rectangular ring shape in a plan view.
  • the channel formation region 40 is formed in a shape that protrudes (or is recessed) in the direction of the arrow Y, the direction opposite to the direction of the arrow Y, the direction of the arrow X, and the direction opposite to the direction of the arrow X.
  • the gate electrode 43 is formed in a shape that recesses (or protrudes) in the direction opposite to the direction of the arrow Y, the direction of the arrow Y, the direction opposite to the direction of the arrow X, and the direction of the arrow X.
  • the shape of the channel formation region 40 is configured to fit into the shape of the gate electrode 43.
  • the components of the ninth embodiment other than those mentioned above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the eighth embodiment.
  • the first pixel 10A of the phase difference detection pixel 10PD is formed in a rectangular shape with the direction of the arrow X as the short side direction and the direction of the arrow Y as the long side direction in a plan view.
  • a pixel isolation region 31 is disposed around the first pixel 10A.
  • the second pixel 10B is formed in a rectangular shape with the direction of the arrow X as the short side direction and the direction of the arrow Y as the long side direction.
  • a pixel isolation region 31 is disposed around the second pixel 10B.
  • the first pixel 10A includes a photoelectric conversion element PD and a transfer transistor TR.
  • the photoelectric conversion element PD and the transfer transistor TR have the same structures as the photoelectric conversion element PD and the transfer transistor TR of the photodetector 1 according to the first embodiment.
  • one transistor Tr constituting the pixel circuit 20 is disposed in the region corresponding to the first pixel 10A.
  • the transistor Tr is a reset transistor RST, an amplification transistor AMP, or a selection transistor SEL.
  • the transistor Tr is disposed in a p-type semiconductor region 31p serving as a p-type well region.
  • the second pixel 10B includes a photoelectric conversion element PD and a transfer transistor TR.
  • one transistor Tr that constitutes the pixel circuit 20 is disposed in the area corresponding to the second pixel 10B.
  • the p-type semiconductor region 31p of the first pixel 10A and the p-type semiconductor region 31p of the second pixel 10B are each integrally formed (shared) between the first pixel 10A and the second pixel 10B, and are electrically connected to wiring (not shown). A well voltage is supplied to the p-type semiconductor region 31p from the wiring.
  • the phase difference detection pixel 10PD is adjacent to another phase difference detection pixel 10PD in the direction of the arrow Y.
  • Each phase difference detection pixel 10PD is formed in a line symmetric shape with a center line CL extending in the direction of the arrow X shown for convenience.
  • the gate electrodes 43 of each phase difference detection pixel 10PD are integrally formed (shared) in a region corresponding to the pixel isolation region 31 and are electrically connected to a wiring not shown. A control signal is supplied to the gate electrode 43 from the wiring.
  • the portion where the gate electrode 43 is integrally formed in the region corresponding to the pixel isolation region 31 corresponds to a “lead wiring” that is led out from the gate electrode 43 .
  • the components of the tenth embodiment other than those mentioned above are the same or substantially the same as the components of the light detection device 1 of the first embodiment.
  • the light detection device 1 also includes a phase difference detection pixel 10PD, as shown in Figs. 28 and 29. This allows phase difference information to be obtained from the light detection information (image information) of each of the first pixel 10A and the second pixel 10B of the phase difference detection pixel 10PD, thereby realizing autofocus.
  • Fig. 30 shows an example of a cross-sectional configuration of the pixel 10 and the pixel circuit 20 of the photodetector 1.
  • Fig. 31 shows an example of a planar configuration of a part of the pixel 10 and the pixel circuit 20.
  • the photodetection device 1 according to the eleventh embodiment includes a phase difference detection pixel 10PD, similar to the photodetection device 1 according to the tenth embodiment.
  • the transfer transistor TR, the floating diffusion FD, and the reset transistor RST of the pixel circuit 20 are sequentially arranged and electrically connected from the photoelectric conversion element PD in the opposite direction to the arrow Z direction.
  • the amplification transistor AMP and the selection transistor SEL of the pixel circuit 20 are sequentially arranged and electrically connected in the opposite direction to the arrow Z direction.
  • the transfer transistor TR has a channel formation region 40A.
  • One end of the channel formation region 40A is electrically connected to the photoelectric conversion element PD.
  • the other end of the channel formation region 40A extends in a direction away from the photoelectric conversion element PD.
  • a gate electrode 43 is disposed around the side surface of the channel formation region 40A with a gate insulating film 42 interposed therebetween.
  • the transfer transistor TR corresponds to a "first transistor” according to the present technology.
  • the channel formation region 40A corresponds to a "first channel formation region” according to the present technology.
  • the gate electrode 53 corresponds to a "first gate electrode” according to the present technology
  • the main electrode (n-type semiconductor region 50) corresponds to a "first source region” or a "first drain region” according to the present technology.
  • the floating diffusion FD has one end electrically connected to the other end of the channel formation region 40A, and the other end extending in the opposite direction to the direction of the arrow Z.
  • the floating diffusion FD is formed by an n-type semiconductor region 50.
  • the reset transistor RST has a channel formation region 40B.
  • One end of the channel formation region 40B is electrically connected to the other end of the floating diffusion FD.
  • the other end of the channel formation region 40B extends in the opposite direction to the direction of the arrow Z.
  • a gate electrode 53 is disposed around the side surface of the channel formation region 40B with a gate insulating film 52 interposed therebetween.
  • the other end of the channel formation region 40B is electrically connected to a power supply voltage VDD.
  • the power supply voltage VDD is formed by an n-type semiconductor region 50.
  • the reset transistor RST corresponds to a "second transistor” according to the present technology.
  • the channel formation region 40B corresponds to a "second channel formation region” according to the present technology.
  • the gate electrode 53 corresponds to a "second gate electrode” according to the present technology
  • the main electrode (n-type semiconductor region 50) corresponds to a "second source region” or a “second drain region” according to the present technology.
  • the channel formation region 40B and the gate electrode 53 of the reset transistor RST are disposed so as to overlap the channel formation region 40A and the gate electrode 53 of the transfer transistor TR in a plan view.
  • the amplification transistor AMP is disposed apart from the channel formation region 40A of the transfer transistor TR in the direction of the arrow Y, and has a channel formation region 40C extending in the opposite direction to the direction of the arrow Z.
  • One end of the channel formation region 40C is electrically connected to a power supply voltage VDD.
  • the power supply voltage VDD is formed by an n-type semiconductor region 50.
  • a gate electrode 53 is disposed around the side surface of the channel formation region 40C with a gate insulating film 52 interposed therebetween.
  • the amplification transistor AMP corresponds to a "third transistor” according to the present technology.
  • the channel formation region 40C corresponds to a "third channel formation region” according to the present technology.
  • the gate electrode 53 corresponds to a "third gate electrode” according to the present technology.
  • the components of the eleventh embodiment other than those described above are the same or substantially the same as the components of the photodetector 1 according to the tenth embodiment.
  • the photodetector 1 corresponds to a "semiconductor device" according to the present technology.
  • the transfer transistor TR, the reset transistor RST, the amplification transistor AMP, and the selection transistor SEL are arranged in the direction opposite to the arrow Z direction from the photoelectric conversion element PD. This makes it possible to reduce the area of the phase difference detection pixel 10PD.
  • electronic device 700 includes the photodetector 1 according to any one of the first to eleventh embodiments as a photodetector 70.
  • the photodetector 70 is applied to various electronic devices, such as imaging systems such as digital still cameras and digital video cameras, mobile phones with an imaging function, or other devices with an imaging function.
  • the electronic device 700 includes an optical system 71, a light detection device 70, and a DSP (Digital Signal Processor) 72.
  • the DSP 72, a display device 73, an operation system 74, a memory 75, a recording device 76, and a power supply system 77 are connected via a bus 78.
  • the electronic device 700 is capable of capturing still images and moving images.
  • the optical system 71 is configured with one or more lenses.
  • the optical system 71 guides image light (incident light) from the subject to the light detection device 70, and forms an image on the light receiving surface (sensor section) of the light detection device 70.
  • the DSP 72 performs various signal processing on the signal from the light detection device 70 to obtain an image, and temporarily stores the image data in the memory 75.
  • the image data stored in the memory 75 is recorded in the recording device 76.
  • the image data stored in the memory 75 is also supplied to the display device 73, and the image is displayed on the display device 73.
  • the operation system 74 also accepts various operations by the user and supplies operation signals to each block of the electronic device 700.
  • the power supply system 77 supplies the power necessary to drive each block of the electronic device 700.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility device, an airplane, a drone, a ship, or a robot.
  • FIG. 33 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the 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 outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • Also shown as functional components of the integrated control unit 12050 are a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 functions as a control device for a drive force generating device for generating the drive force of the vehicle, such as an internal combustion engine or a drive motor, a drive force transmission mechanism for transmitting the drive force to the wheels, a steering mechanism for adjusting the steering angle of the vehicle, and a braking device for generating a braking force for the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, tail lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves or signals from various switches transmitted from a portable device that replaces a key can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts the input of these radio waves or signals and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the image capturing unit 12031 is connected to the outside-vehicle information detection unit 12030.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 causes the image capturing unit 12031 to capture images outside the vehicle and receives the captured images.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing for people, cars, obstacles, signs, characters on the road surface, etc. based on the received images.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects information inside the vehicle.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the state of the driver is connected.
  • 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 may calculate the driver's degree of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041, or may determine whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, and output control commands to the drive system control unit 12010.
  • the microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on the distance between vehicles, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 can also perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on the driver's operation, by controlling the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the surroundings of the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040.
  • the microcomputer 12051 can also output control commands to the body system control unit 12030 based on information outside the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030. For example, the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching high beams to low beams.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one output signal of audio and image to an output device capable of visually or audibly notifying the occupants of the vehicle or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • FIG. 34 shows an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and upper part of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided at the front nose and the imaging unit 12105 provided at the upper part of the windshield inside the vehicle cabin mainly acquire images of the front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided at the side mirrors mainly acquire images of the sides of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided at the rear bumper or back door mainly acquires images of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided at the upper part of the windshield inside the vehicle cabin is mainly used to detect leading vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.
  • FIG. 34 shows an example of the imaging ranges of the imaging units 12101 to 12104.
  • Imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door.
  • an overhead image of the vehicle 12100 viewed from above is obtained by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104.
  • 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 consisting of multiple imaging elements, or an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 can obtain the distance to each solid object within the imaging ranges 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to the vehicle 12100) based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and can extract as a preceding vehicle, in particular, the closest solid object on the path of the vehicle 12100 that is traveling in approximately the same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or faster). Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance that should be maintained in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic braking control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving, which runs autonomously without relying on the driver's operation.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 classifies and extracts three-dimensional object data on three-dimensional objects, such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and can use the data to automatically avoid obstacles.
  • the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and there is a possibility of a collision, it can provide driving assistance for collision avoidance by outputting an alarm to the driver via the audio speaker 12061 or the display unit 12062, or by performing forced deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the image captured by the imaging units 12101 to 12104. The recognition of such a pedestrian is performed, for example, by a procedure of extracting feature points in the image captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and a procedure of performing pattern matching processing on a series of feature points that indicate the contour of an object to determine whether or not it is a pedestrian.
  • the audio/image output unit 12052 controls the display unit 12062 to superimpose a rectangular contour line for emphasis on the recognized pedestrian.
  • the audio/image output unit 12052 may also control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the above describes an example of a vehicle control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the technology disclosed herein can be applied to the imaging unit 12031 of the configuration described above.
  • By applying the technology disclosed herein to the imaging unit 12031 it is possible to realize an imaging unit 12031 that can reduce the pixel area, effectively suppress or prevent noise generation, and further simplify the structure of the carrier transfer path.
  • the technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 35 is a diagram showing an example of the general configuration of an endoscopic surgery system to which the technology disclosed herein (the present technology) can be applied.
  • an operator (doctor) 11131 is shown using an endoscopic surgery system 11000 to perform surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133.
  • the endoscopic surgery system 11000 is composed of an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment tool 11112, a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100, and a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101, the tip of which is inserted into the body cavity of the patient 11132 at a predetermined length, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 is configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101, but the endoscope 11100 may also be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel.
  • the tip of the tube 11101 has an opening into which an 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 tube by a light guide extending inside the tube 11101, and is irradiated via the objective lens towards an object to be observed inside the body cavity of the patient 11132.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, an oblique-viewing endoscope, or a side-viewing endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and reflected light (observation light) from the object being observed is focused onto the image sensor by the optical system.
  • the image sensor converts the observation light into an electric signal corresponding to the observation light, i.e., an image signal corresponding to the observed image.
  • the image signal is sent to the camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and controls the overall operation of the endoscope 11100 and the display device 11202. Furthermore, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102, and performs various types of image processing on the image signal, such as development processing (demosaic processing), in order to display an image based on the image signal.
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 under the control of the CCU 11201, displays an image based on the image signal that has been subjected to image processing by the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), and supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, etc.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • a user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) of the endoscope 11100.
  • the treatment tool control device 11205 controls the operation of the energy treatment tool 11112 for cauterizing tissue, incising, sealing blood vessels, etc.
  • the insufflation device 11206 sends gas into the body cavity of the patient 11132 via the insufflation tube 11111 to inflate the body cavity in order to ensure a clear field of view for the endoscope 11100 and to ensure a working space for the surgeon.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information related to the surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information related to the surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site can be composed of a white light source composed of, for example, an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • a white light source composed of, for example, an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • the white light source is composed of a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high precision, so that the white balance of the captured image can be adjusted in the light source device 11203.
  • the light source device 11203 may be controlled to change the intensity of the light it outputs at predetermined time intervals.
  • the image sensor of the camera head 11102 may be controlled to acquire images in a time-division manner in synchronization with the timing of the change in the light intensity, and the images may be synthesized to generate an image with a high dynamic range that is free of so-called blackout and whiteout.
  • the light source device 11203 may also be configured to supply light of a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependency of light absorption in body tissue, a narrow band of light is irradiated compared to the light irradiated during normal observation (i.e., white light), and a specific tissue such as blood vessels on the surface of the mucosa is photographed with high contrast, so-called narrow band imaging is performed.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • excitation light is irradiated to body tissue 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 excitation light corresponding to the fluorescent wavelength of the reagent is irradiated to the body tissue to obtain a fluorescent image.
  • the light source device 11203 may be configured to supply narrow band light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 36 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG. 35.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other via a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at the connection with the lens barrel 11101. Observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is composed of a combination of multiple lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 may include one imaging element (a so-called single-plate type) or multiple imaging elements (a so-called multi-plate type).
  • each imaging element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and a color image may be obtained by combining these.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to a 3D (dimensional) display. By performing a 3D display, the surgeon 11131 can more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site.
  • multiple lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101, immediately after the objective lens.
  • the communication unit 11404 is configured with 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 communication unit 11404 also receives control signals for controlling the operation of the camera head 11102 from the CCU 11201, and supplies them to the camera head control unit 11405.
  • the control signals include information on the imaging conditions, such as information specifying the frame rate of the captured image, information specifying the exposure value during imaging, and/or information specifying the magnification and focus of the captured image.
  • the above-mentioned frame rate, exposure value, magnification, focus, and other imaging conditions may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal.
  • the endoscope 11100 is equipped with the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls the operation of the camera head 11102 based on a control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is configured with a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 also transmits to the camera head 11102 a control signal for controlling the operation of the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electrical communication, optical communication, etc.
  • the control unit 11413 also causes the display device 11202 to display the captured image showing the surgical site, etc., based on the image signal that has been image-processed 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 can recognize surgical tools such as forceps, specific body parts, bleeding, mist generated when the energy treatment tool 11112 is used, etc., by detecting the shape and color of the edges of objects included in the captured image. When the control unit 11413 causes the display device 11202 to display the captured image, it may use the recognition result to superimpose various types of surgical support information on the image of the surgical site. By superimposing the surgical support information and presenting it to the surgeon 11131, the burden on the surgeon 11131 can be reduced and the surgeon 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • various image recognition techniques such as forceps, specific body parts, bleeding, mist generated when the energy treatment tool 11112 is used, etc.
  • the technology disclosed herein can be applied to the imaging unit 11402 of the camera head 11102.
  • the technology disclosed herein can be applied to the imaging unit 11402, it is possible to realize an imaging unit 11402 that can reduce the pixel area, effectively suppress or prevent the occurrence of noise, and further simplify the structure of the carrier transfer path.
  • the photodetector according to the first embodiment of the present disclosure includes a photoelectric conversion element, a floating diffusion, and a transistor.
  • the photoelectric conversion element converts light into an electric charge.
  • the floating diffusion is disposed spaced apart from the photoelectric conversion element in a first direction.
  • the transistor includes a channel formation region and a gate electrode.
  • the channel formation region is disposed between the photoelectric conversion element and the floating diffusion, and is disposed so as to overlap the floating diffusion when viewed from the first direction.
  • the gate electrode is disposed between the photoelectric conversion element and the floating diffusion, and is disposed in the channel formation region with a gate insulating film interposed therebetween. According to a photodetector configured in this manner, it is possible to reduce the area of the pixels, effectively suppress or prevent the occurrence of noise, and further simplify the structure of the carrier transfer path.
  • a photodetector according to a second embodiment of the present disclosure is the photodetector according to the first embodiment, in which an insulator is disposed on a side of the gate electrode in a first direction along the periphery of the side of the floating diffusion. According to the photodetector configured in this manner, the parasitic capacitance added to the floating diffusion can be effectively reduced, thereby realizing an increase in the speed at which charges are read out from the photoelectric conversion element to the pixel circuit.
  • a photodetector according to a fourth embodiment of the present disclosure includes the photodetector according to the third embodiment, further comprising a third transistor and a fourth transistor.
  • the third transistor is disposed apart from the first channel formation region in a second direction intersecting the first direction and has a third channel formation region extending in the first direction.
  • the fourth transistor is disposed apart from the second channel formation region in the second direction and has a fourth channel formation region electrically connected to the third channel formation region and extending in the first direction. According to the photodetector configured in this manner, the photoelectric conversion element, the third transistor, and the fourth transistor can be arranged in the first direction, so that the area of the pixel can be reduced.
  • the present technology has the following configuration. According to the present technology having the following configuration, in a photodetector, it is possible to reduce the area of a pixel, effectively suppress or prevent the occurrence of noise, and further simplify the structure of a carrier transfer path.
  • a photoelectric conversion element that converts light into an electric charge; a floating diffusion disposed apart from the photoelectric conversion element in a first direction; a transistor electrically connecting the photoelectric conversion element and the floating diffusion; The transistor is a channel formation region disposed between the photoelectric conversion element and the floating diffusion and overlapping the floating diffusion when viewed from a first direction; a gate electrode disposed between the photoelectric conversion element and the floating diffusion, the gate electrode being disposed in the channel formation region with a gate insulating film interposed therebetween.
  • one of a pair of main electrodes of the transistor is the photoelectric conversion element, The photodetector according to any one of the above (1) to (7), wherein the other of the pair of main electrodes is the floating diffusion.
  • the channel formation region is formed in a shape that protrudes toward a second direction intersecting the first direction
  • an insulator is disposed along a side periphery of the floating diffusion and on a side surface of the gate electrode in the first direction.
  • a photoelectric conversion element that converts light into an electric charge; a first transistor having a first channel formation region, one end of the first channel formation region being electrically connected to the photoelectric conversion element and the other end of the first channel formation region being extended in a first direction away from the photoelectric conversion element; a floating diffusion having one end electrically connected to the other end of the first channel formation region and the other end extending in a first direction; a second transistor having a second channel formation region, one end of the second channel formation region being electrically connected to the other end of the floating diffusion, and the other end of the second channel formation region being extended in a first direction.
  • a third transistor that is disposed apart from the first channel formation region in a second direction intersecting the first direction and has a third channel formation region that extends in the first direction;
  • the photoelectric conversion element is electrically connected to a pixel circuit that reads out charges converted in the photoelectric conversion element through a transfer transistor; the first transistor is the transfer transistor,
  • the second transistor is a reset transistor that constitutes the pixel circuit.
  • the third transistor is an amplification transistor that constitutes the pixel circuit
  • (22) a source region and a drain region spaced apart in a first direction; a channel formation region disposed between the source region and the drain region and overlapping one of the source region and the drain region when viewed in a first direction; a transistor having a gate electrode disposed between the source region and the drain region, the gate electrode being disposed on the channel formation region with a gate insulating film interposed therebetween.
  • a first transistor having a first channel forming region, one end of the first channel forming region being electrically connected to one of a source region and a drain region, and the other end of the first channel forming region being extended in a first direction away from one of the source region and the drain region; a second transistor having a second channel formation region, one end of the second channel formation region being electrically connected to the other end of the first channel formation region, and the other end of the second channel formation region being extended in a first direction.
  • a first transistor including a first source region, a first drain region, a first channel forming region and a first gate electrode; a second transistor including a second channel forming region and a second gate electrode, the second transistor being electrically connected to the first transistor;
  • a semiconductor device wherein, in a plan view, the first gate electrode, the first channel formation region, the second gate electrode, and the second channel formation region overlap one of the first source region and the first drain region.
  • the second transistor includes a second source region and a second drain region; The semiconductor device according to (24), wherein the second transistor includes the other of the first source region and the first drain region as one of the second source region and the second drain region.
  • a third transistor including a third gate electrode; The semiconductor device according to (24) or (25), wherein the third gate electrode is electrically connected to the other of the first source region and the first drain region.

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

光検出装置は、光を電荷に変換する光電変換素子と、第１方向において、光電変換素子に離間して配設されたフローティングディフュージョンと、光電変換素子とフローティングディフュージョンとを電気的に接続するトランジスタとを備えている。トランジスタは、光電変換素子とフローティングディフュージョンとの間に配設され、第１方向から見て、フローティングディフュージョンに重複して配設されたチャネル形成領域と、光電変換素子とフローティングディフュージョンとの間に配設され、チャネル形成領域にゲート絶縁膜を介在して配設されたゲート電極とを備えている。

Description

光検出装置及び半導体装置
　本開示は、光検出装置及び半導体装置に関する。
　特許文献１には、固体撮像装置が開示されている。この固体撮像装置では、光電変換素子が縦型転送トランジスタを通してフローティングディフュージョンに電気的に接続されている。
　光電変換素子は、半導体基板の内部に形成されたフォトダイオードにより構成されている。
　縦型転送トランジスタは、半導体基板の表面から光電変換素子まで、半導体基板の深さ方向（垂直方向）に形成されたゲート電極を備えている。縦型転送トランジスタの一方の主電極は光電変換素子のカソード領域とされ、他方の主電極はフローティングディフュージョンとされている。ゲート電極に沿ってゲート絶縁膜を介在させた半導体基板の界面近傍には、チャネルが形成される。また、ゲート電極は、半導体基板の表面上に水平方向に引き出され、配線に電気的に接続されている。
　フローティングディフュージョンは、ゲート電極及びその引き出し部位とは別の領域において、半導体基板の表面部に形成されている。フローティングディフュージョンは、ｎ型半導体領域により形成されている。
特開２０１０－１１４２７４号公報
　上記特許文献１に開示された固体撮像装置では、ゲート電極及びその引き出し部位とフローティングディフュージョンとが、半導体基板の表面上の別々の領域に形成されている。このため、画素の面積が大きくなる。
　また、上記固体撮像装置では、縦型転送トランジスタにおいて、ゲート電極に沿った半導体基板の界面近傍にチャネルが形成される。このため、半導体基板の界面近傍では、結晶欠陥に起因するキャリアのトラップ若しくはデトラップが発生し、ノイズが発生し易い。
　さらに、上記固体撮像装置では、光電変換素子により光から変換されたキャリア（電荷）は縦型転送トランジスタを通して垂直方向に転送され、この転送されたキャリアはフローティングディフュージョンへ水平方向に転送される。このため、キャリアを転送するエネルギポテンシャル構造が複雑になる。固体撮像装置の製造方法としては、エネルギポテンシャル構造を形成する不純物の注入回数が増加してしまう。
　従って、素子の面積を縮小し、ノイズの発生を効果的に抑制又は防止し、更にキャリアの転送経路の構造を簡素化することができる光検出装置及び半導体装置が望まれていた。
　本開示の第１実施態様に係る光検出装置は、光を電荷に変換する光電変換素子と、第１方向において、光電変換素子に離間して配設されたフローティングディフュージョンと、光電変換素子とフローティングディフュージョンとを電気的に接続するトランジスタとを備え、トランジスタは、光電変換素子とフローティングディフュージョンとの間に配設され、第１方向から見て、フローティングディフュージョンに重複して配設されたチャネル形成領域と、光電変換素子とフローティングディフュージョンとの間に配設され、チャネル形成領域にゲート絶縁膜を介在して配設されたゲート電極とを備えている。
　本開示の第２実施態様に係る光検出装置は、第１実施態様に係る光検出装置において、フローティングディフュージョンの側面周囲に沿って、ゲート電極の第１方向の側面に、絶縁体が配設されている。
　本開示の第３実施態様に係る光検出装置は、光を電荷に変換する光電変換素子と、第１チャネル形成領域を有し、第１チャネル形成領域の一端が光電変換素子に電気的に接続され、第１チャネル形成領域の他端が光電変換素子から離間する第１方向に延設された第１トランジスタと、一端が第１チャネル形成領域の他端に電気的に接続され、他端が第１方向に延設されたフローティングディフュージョンと、第２チャネル形成領域を有し、第２チャネル形成領域の一端がフローティングディフュージョンの他端に電気的に接続され、第２チャネル形成領域の他端が第１方向に延設された第２トランジスタとを備えている。
　本開示の第４実施態様に係る光検出装置は、第３実施態様に係る光検出装置において、第１チャネル形成領域に対して、第１方向と交差する第２方向に離間して配設され、第１方向に延設された第３チャネル形成領域を有する第３トランジスタと、第２チャネル形成領域に対して、第２方向に離間して配設され、第３チャネル形成領域に電気的に接続され、かつ、第１方向に延設された第４チャネル形成領域を有する第４トランジスタとを更に備えている。
図１は、本開示の第１実施の形態に係る光検出装置の概略的なシステム構成図である。 図２は、図１に示される光検出装置の概略的な分解平面構成図である。 図３は、図１に示される光検出装置の画素及び画素回路の回路構成図である。 図４は、図１に示される光検出装置の画素及び画素回路の断面構成図（図５に示されるＡ－Ａ切断線において切断された断面図）である。 図５は、図４に示される光検出装置の画素の一部及び画素回路の平面構成図である。 図６は、第１実施の形態に係る光検出装置の製造方法を説明する第１工程断面図である。 図７は、第２工程断面図である。 図８は、第３工程断面図である。 図９は、第４工程断面図である。 図１０は、第５工程断面図である。 図１１は、第６工程断面図である。 図１２は、第７工程断面図である。 図１３は、第８工程断面図である。 図１４は、本開示の第２実施の形態に係る光検出装置の製造方法を説明する第１工程断面図である。 図１５は、第２工程断面図である。 図１６は、第３工程断面図である。 図１７は、第４工程断面図である。 図１８は、第５工程断面図である。 図１９は、第６工程断面図である。 図２０は、第７工程断面図である。 図２１は、本開示の第３実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の要部平面構成図である。 図２２は、本開示の第４実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の要部平面構成図である。 図２３は、本開示の第５実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の要部平面構成図である。 図２４は、本開示の第６実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の要部平面構成図である。 図２５は、本開示の第７実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の要部平面構成図である。 図２６は、本開示の第８実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の要部平面構成図である。 図２７は、本開示の第９実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の要部平面構成図である。 図２８は、本開示の第１０実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の断面構成図（図２９に示されるＢ－Ｂ切断線において切断された断面図）である。 図２９は、図２８に示される光検出装置の画素回路の平面構成図である。 図３０は、本開示の第１１実施の形態に係る光検出装置の画素及び画素回路の断面構成図（図３１に示されるＣ－Ｃ切断線において切断された断面図）である。 図３１は、図３０に示される光検出装置の画素回路の平面構成図である。 図３２は、本開示の第１２実施の形態に係る電子機器の構成を示すブロック図である。 図３３は、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３４は、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３５は、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３６は、カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１実施の形態
　第１実施の形態は、光検出装置に、本技術を適用した第１例を説明する。第１実施の形態は、光検出装置の全体構成、画素の構成及び画素回路の構成を説明する。さらに、第１実施の形態は、光検出装置の製造方法を説明する。
２．第２実施の形態
　第２実施の形態は、第１実施の形態に係る光検出装置において、製造方法を変えた第２例を説明する。
３．第３実施の形態
　第３実施の形態は、第１実施の形態又は第２実施の形態に係る光検出装置において、画素を構築するトランジスタ及びフローティングディフュージョンの構造を変えた第３例を説明する。
４．第４実施の形態
　第４実施の形態は、第１実施の形態又は第２実施の形態に係る光検出装置において、画素を構築するトランジスタ及びフローティングディフュージョンの構造を変えた第４例を説明する。
５．第５実施の形態
　第５実施の形態は、第４実施の形態に係る光検出装置において、画素を構築するトランジスタ及びフローティングディフュージョンの構造を変えた第５例を説明する。
６．第６実施の形態
　第６実施の形態は、第３実施の形態に係る光検出装置において、画素を構築するトランジスタ及びフローティングディフュージョンの構造を変えた第６例を説明する。
７．第７実施の形態
　第７実施の形態は、第６実施の形態に係る光検出装置において、画素を構築するトランジスタ及びフローティングディフュージョンの構造を変えた第７例を説明する。
８．第８実施の形態
　第８実施の形態は、第３実施の形態に係る光検出装置において、画素を構築するトランジスタ及びフローティングディフュージョンの構造を変えた第８例を説明する。
９．第９実施の形態
　第９実施の形態は、第８実施の形態に係る光検出装置において、画素を構築するトランジスタ及びフローティングディフュージョンの構造を変えた第９例を説明する。
１０．第１０実施の形態
　第１０実施の形態は、第１実施の形態又は第２実施の形態に係る光検出装置において、位相差検出画素を構築した第１０例を説明する。
１１．第１１実施の形態
　第１１実施の形態は、第１０実施の形態に係る光検出装置において、画素及び画素回路を構築するトランジスタの構造を変えた第１１例を説明する。
１２．第１２実施の形態
　第１２実施の形態は、第１実施の形態～第１１実施の形態のいずれかに係る光検出装置を備えた電子機器に、本技術を適用した第１２例を説明する。
１３．移動体への応用例
　この応用例は、移動体制御システムの一例である車両制御システムに本技術を適用した例を説明する。
１４．内視鏡手術システムへの応用例
　この応用例は、内視鏡手術システムに本技術を適用した例を説明する。
１５．その他の実施の形態
＜１．第１実施の形態＞
　図１～図１３を用いて、本開示の第１実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
　ここで、図中、適宜、示されている矢印Ｘ方向は、便宜的に平面上に載置された光検出装置１の１つの平面方向を示している。矢印Ｙ方向は、矢印Ｘ方向に対して直交する他の１つの平面方向を示している。また、矢印Ｚ方向は、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に対して直交する上方向を示している。つまり、矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向、矢印Ｚ方向は、丁度、三次元座標系のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に各々一致している。
　なお、これらの各方向は、説明の理解を助けるために便宜的に示されており、本技術の方向を限定するものではない。
［光検出装置１の構成］
（１）光検出装置１の全体構成
　図１は、第１実施の形態に係る光検出装置１のシステム構成の一例を表している。光検出装置１は、ここでは、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型固体撮像装置として構築されている。固体撮像装置では、外部から入射される光Ｌ（図４参照）が検出され、この検出された光Ｌは電荷に変換され、変換された電荷に基づいて静止画又は動画等の画像が生成される。
　光検出装置１は、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向の平面内において、二次元的に規則的に複数配列された画素１０を有する画素領域（画素アレイ部）１００と、周辺回路とを備えている。
　後に説明するが、画素１０は、光電変換素子ＰＤ（図３参照）と、転送トランジスタＴＲ（図３参照）とを備えている。光電変換素子ＰＤは、例えばフォトダイオードにより構成されている。光電変換素子ＰＤは、光Ｌを電荷に変換する。転送トランジスタＴＲは、光電変換素子ＰＤにより変換された電荷を転送する。
　また、画素１０には、画素回路２０（図３参照）が電気的に接続されている。画素回路２０では、画素１０において変換された電荷を読み出す。
　周辺回路は、垂直駆動回路ＶＤと、カラム信号処理回路ＣＳと、水平駆動回路ＨＤと、出力回路Ｏｕｔと、制御回路ＣＣ等を備えて構築されている。
　制御回路ＣＣは、入力クロックと、動作モード等を指令するデータとを受け取り、又光検出装置１の内部情報等のデータを出力する。すなわち、制御回路ＣＣは、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路ＶＤ、カラム信号処理回路ＣＳ及び水平駆動回路ＨＤ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、これらの信号は、垂直駆動回路ＶＤ、カラム信号処理回路ＣＳ及び水平駆動回路ＨＤ等に入力される。
　垂直駆動回路ＶＤは、例えばシフトレジスタにより構成されている。垂直駆動回路ＶＤは、画素駆動配線Ｌｄを選択し、選択された画素駆動配線に画素１０を駆動するためのパルスを供給する。画素１０は、行単位において駆動される。すなわち、垂直駆動回路ＶＤは、画素領域１００の各画素１０を行単位において順次垂直方向に選択走査する。垂直信号線Ｌｖを通して各画素１０の光電変換素子に受光量に応じて生成された信号電荷が、画素信号としてカラム信号処理回路ＣＳに供給される。
　カラム信号処理回路ＣＳは、画素１０の例えば列毎に配置されている。カラム信号処理回路ＣＳでは、１行分の画素１０から出力される信号に対して、画素列毎にノイズ除去等の信号処理が行われる。すなわち、カラム信号処理回路ＣＳは、画素１０に固有の固定パターンノイズを除去するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）、信号増幅、ＡＤ（Analog Digital）変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路ＣＳの出力段には、図示省略の水平選択スイッチが水平信号線Ｌｈとの間に接続されている。
　水平駆動回路ＨＤは、例えばシフトレジスタにより構成されている。水平駆動回路ＨＤは、水平走査パルスを順次出力することにより、カラム信号処理回路ＣＳの各々を順番に選択し、カラム信号処理回路ＣＳの各々から画素信号を水平信号線Ｌｈに出力する。
　出力回路Ｏｕｔは、カラム信号処理回路ＣＳの各々から水平信号線Ｌｈを通して順次供給される信号に対して、信号処理を行って出力する。例えば、出力回路Ｏｕｔでは、バッファリングだけを行う場合、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を行う場合がある。入出力端子Ｉｎは、光検出装置１とその外部との信号の遣り取りを行う。
（２）光検出装置１の装置構成
　図２は、図１に示される光検出装置１の概略的な分解平面構成の一例を表している。
　光検出装置１は、第１基体１Ａ、第２基体１Ｂ、第３基体１Ｃのそれぞれを積層し、かつ、相互に貼り合わせた３層構造を備えている。ここでは、矢印Ｚ方向に向かって、第３基体１Ｃ、第２基体１Ｂ、第１基体１Ａのそれぞれが順次積層されている。
　なお、第１実施の形態～第１２実施の形態では、第１基体１Ａ及び第２基体１Ｂを１つの基体とした２層構造を備えた光検出装置１に、本技術が適用された例を説明する。勿論、第１実施の形態～第１２実施の形態に係る光検出装置１は、３層構造により構成されてもよい。
　第１基体１Ａは、矢印Ｚ方向から見て（以下、単に「平面視において」という。）、矩形状に形成されている。詳しく説明すると、第１基体１Ａは、ここでは正方形状に形成されている。第１基体１Ａは、例えば単結晶珪素により形成された半導体基板を備えている。
　第１基体１Ａの半導体基板には、画素１０を構築する光電変換素子ＰＤ及び転送トランジスタＴＲが配設されている。第１基体１Ａの実質的に全域には、画素領域１００が配設されている。画素領域１００には、前述の通り、複数の画素１０が配列されている。つまり、第１基体１Ａは、画像を撮像する撮像面としての光検出面を構築している。
　ここで、上記矢印Ｚ方向又はその反対方向は、本技術に係る「第１方向」に相当する。さらに、矢印Ｘ方向又はその反対方向、並びに矢印Ｙ方向又はその反対方向は、本技術に係る「第２方向」に相当する。
　第２基体１Ｂは、平面視において、第１基体１Ａと同様の矩形状に形成され、かつ、第１基体１Ａの平面サイズと同様の平面サイズに形成されている。第２基体１Ｂは、第１基体１Ａと同様に、例えば単結晶珪素により形成された半導体基板を備えている。
　第２基体１Ｂの半導体基板には、ここでは図示省略の画素回路２０を構築する複数のトランジスタが配設されている。特に、配設数は限定されないが、第１実施の形態では、４つの画素１０に対して、１つの画素回路２０が配設されている。画素回路２０を構築する複数のトランジスタは、後に説明する。
　また、第２基体１Ｂには、平面視において画素領域１００に重複し、この画素領域１００を矢印Ｘ方向に延設する画素駆動配線Ｌｄ及び矢印Ｙ方向に延設する垂直信号線Ｌｖが配設されている。
　なお、２層構造を備えた光検出装置１の場合には、画素回路２０は、第１基体１Ａ及び第２基体１Ｂを１つにした基体に配設されている。
　第３基体１Ｃは、平面視において、第１基体１Ａと同様の矩形状に形成され、かつ、第１基体１Ａの平面サイズと同様の平面サイズに形成されている。第３基体１Ｃは、第１基体１Ａと同様に、例えば単結晶珪素により形成された半導体基板を備えている。
　第３基体１Ｃの半導体基板には、周辺回路が配設されている。周辺回路は、前述の通り、垂直駆動回路ＶＤ、カラム信号処理回路ＣＳ、水平駆動回路ＨＤ、出力回路Ｏｕｔ、制御回路ＣＣ等を備えている。
　なお、第１実施の形態では、周辺回路の各回路は、ロジック回路である。ロジック回路は、トランジスタ、容量及び抵抗から選択される１以上の半導体素子を含んで構築されている。トランジスタには、絶縁ゲート電界効果トランジスタ（ＩＧＦＥＴ：Insulated Gate Field Effect Transistor）が使用されている。トランジスタの少なくとも一対の主電極の表面には、ＣｏＳｉ２、ＮｉＳｉ等のサリサイド(Self-Aligned Silicide)プロセスを用いて形成された低抵抗層が形成されている。例えば半導体層の抵抗値に対して、低抵抗層の抵抗値は小さい。
（３）画素１０及び画素回路２０の回路構成
　図３は、光検出装置１の画素１０及び画素回路２０の回路構成の一例を表している。
　第１実施の形態では、４つの画素１０が１つの画素回路２０に電気的に接続され、４つの画素１０は１つの画素回路２０を共有している。つまり、４つの画素１０のそれぞれにおいて光Ｌから変換された電荷は、１つの画素回路２０において読み出される。
　画素１０は、光電変換素子ＰＤと、転送トランジスタＴＲとを備え、双方の直列回路により構成されている。
　詳しく説明すると、光電変換素子ＰＤは、ここではフォトダイオードにより構成されている。フォトダイオードは、アノード領域と、カソード領域とを備えている。
　一方、転送トランジスタＴＲは、ＩＧＦＥＴである。ＩＧＦＥＴは、一対の主電極（ソース領域及びドレイン領域）と、ゲート電極とを備えている。
　光電変換素子ＰＤのアノード領域は、基準電圧ＧＮＤに電気的に接続されている。また、カソード領域は、転送トランジスタＴＲの一方の主電極に電気的に接続されている。
　転送トランジスタＴＲの他方の主電極は、フローティングディフュージョンＦＤの一端に電気的に接続されている。そして、ゲート電極には、導通又は非導通を制御する制御信号が入力される。
　ここで、前述の通り、１つの画素回路２０に対して、４つの画素１０が配設されているので、画素１０内の構成要素の符号の末尾に識別番号１、２、３又は４を付し、相互に区別している。例えば、４つのうちの１つの画素１０は、光電変換素子ＰＤ１及び転送トランジスタＴＲ１を備えて構成されている。
　なお、相互に区別する必要が無い場合には、識別番号は付していない。
　画素回路２０は、ここでは、リセットトランジスタＲＳＴと、増幅トランジスタＡＭＰと、選択トランジスタＳＥＬとを備えて構築されている。これらのトランジスタは、ＩＧＦＥＴである。
　リセットトランジスタＲＳＴの一方の主電極は、フローティングディフュージョンＦＤの他端に電気的に接続され、他方の主電極は、電源電圧ＶＤＤに電気的に接続されている。ゲート電極には、リセット信号が入力される。
　リセットトランジスタＲＳＴは、導通状態になると、フローティングディフュージョンＦＤを電源電圧ＶＤＤに相当する電位にリセットする。
　増幅トランジスタＡＭＰの一方の主電極は、選択トランジスタＳＥＬの一方の主電極に電気的に接続され、他方の主電極は、電源電圧ＶＤＤに電気的に接続されている。ゲート電極には、リセットトランジスタＲＳＴの一方の主電極及びフローティングディフュージョンＦＤの他端が電気的に接続されている。
　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ている。つまり、増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤを通して転送された電荷に応じた画素信号を生成する。
　選択トランジスタＳＥＬの他方の主電極は、垂直信号線Ｌｖに電気的に接続されている。ゲート電極には、選択信号が入力される。
　選択トランジスタＳＥＬは、生成された画素信号を垂直信号線Ｌｖに出力する。
（４）画素１０及び画素回路２０の装置構成
　図４は、光検出装置１の画素１０及び画素回路２０の断面構成の一例を表している。図５は、画素１０の一部及び画素回路２０の平面構成の一例を表している。
　前述の通り、第１実施の形態に係る光検出装置１は、第１基体１Ａ及び第２基体１Ｂを１つの基体とし、更に第３基体１Ｃを有する２層構造を採用している。このため、第１基体１Ａ及び第２基体１Ｂに相当する１つの基体を形成する半導体基板３０に画素１０及び画素回路２０が配設されている。
（４－１）光電変換素子ＰＤの装置構成
　詳細な構造の図示及び説明は省略するが、光電変換素子ＰＤは、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向の周囲を画素分離領域３１に囲まれた領域内において、半導体基板３０の内部に配設されている。表現を代えれば、画素１０は、画素分離領域３１に囲まれた領域内に構築されている。
　画素分離領域３１は、溝３１１と、充填材３１２とを備えている。溝３１１は、半導体基板３０の表面３０Ａから表面３０Ａに対向する他の表面３０Ｂに向かって、半導体基板３０の厚さ方向に掘り下げて形成されている。
　また、溝３１１は、矢印Ｘ方向に延設され、矢印Ｙ方向に一定の間隔において配設されるとともに、矢印Ｙ方向に延設され、矢印Ｘ方向に一定の間隔において配設されている。つまり、平面視においては、溝３１１は、格子形状に形成されている。従って、第１実施の形態では、平面視において、画素１０の平面形状は、矩形状に形成されている。さらに詳細には、第１実施の形態では、画素１０の平面形状は、正方形状に形成されている。
　充填材３１２は、溝３１１内に充填されている。充填材３１２には、例えば、光学的、かつ、電気的に隣接する画素１０間を分離可能なＳｉＯ２等の絶縁材料が使用されている。
　なお、画素分離領域３１は、一例であって、図４に示されている構造に限定されない。例えば、溝３１１は、半導体基板３０の表面３０Ｂから表面３０Ａに向かって、半導体基板３０の厚さ方向に掘り下げて形成されてもよい。また、画素分離領域３１は、浅い溝と深い溝とを組み合わせて形成されてもよい。
　光電変換素子ＰＤは、アノード領域としてのｐ型半導体領域３０ｐと、カソード領域としてのｎ型半導体領域３０ｎとを備えている。
　なお、画素分離領域３１に沿ったｐ型半導体領域３０ｐの表面部分には、ｐ型半導体領域３０ｐよりも不純物密度が高く、同一導電型を有する図示省略のピニング領域が配設されている。
　半導体基板３０の表面３０Ｂ側には、フローティングディフュージョンＦＤが配設されている。フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換素子ＰＤから矢印Ｚ方向とは反対側に離間して配設されている。さらに、フローティングディフュージョンＦＤは、平面視において、画素１０の中央部分に配設されている。つまり、フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換素子ＰＤ内に、光電変換素子ＰＤと重複した位置に配設されている。ここでは、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状は、円形状に形成されている。
　フローティングディフュージョンＦＤは、例えばｎ型半導体領域５０により形成されている。
（４－２）転送トランジスタＴＲの装置構成
　転送トランジスタＴＲは、矢印Ｚ方向又はその反対方向から見て、画素１０内であって、光電変換素子ＰＤ内に配設されている。詳しく説明する。転送トランジスタＴＲは、チャネル形成領域４０と、ゲート絶縁膜４２と、ゲート電極４３と、一対の主電極（ソース領域及びドレイン領域）とを主要な構成要素として備えている。
　転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０は、光電変換素子ＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとの間に配設され、矢印Ｚ方向（第１方向）から見て、フローティングディフュージョンＦＤに重複して配設されている。チャネル形成領域４０は、ここでは、光電変換素子ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤまでを高さとする円柱形状に形成されている。チャネル形成領域４０は、半導体基板３０の一部を利用し、ｐ型半導体領域により形成されている。
　なお、重複とは、一部の重複、すべての重複の双方を含む意味において使用されている。また、円柱形状とは、柱状の一形態である。
　ゲート電極４３は、平面視において、光電変換素子ＰＤ内に配設され、かつ、光電変換素子ＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとの間に配設されている。表現を代えれば、平面視において、ゲート電極４３の平面面積は、光電変換素子ＰＤの平面面積よりも小さく、ゲート電極４３の全体は、光電変換素子ＰＤに重なる構成とされている。ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０に沿って半導体基板３０の厚さ方向（矢印Ｚ方向）に延設され、縦型ゲート構造を備えている。
　第１実施の形態では、ゲート電極４３は、円柱形状を有するチャネル形成領域４０の側面周囲の実効的に全域を取り囲んで配設されている。ゲート電極４３は、平面視において、円形リング状に形成されている。そして、ゲート電極４３の一部は、半導体基板３０の表面３０Ｂに引き出され、図示省略の配線との接続領域として形成されている。
　ゲート電極４３は、例えば多結晶珪素等のゲート電極材料により形成されている。
　チャネル形成領域４０とゲート電極４３との間には、ゲート絶縁膜４２が配設されている。ゲート絶縁膜４２は、例えばＳｉＯ２等のゲート絶縁膜材料により形成されている。
　そして、転送トランジスタＴＲの一方の主電極は、光電変換素子ＰＤのカソード領域により構成されている。また、他方の主電極は、フローティングディフュージョンＦＤにより形成されている。
　ここで、転送トランジスタＴＲは、本技術に係る「トランジスタ」又は「第１トランジスタ」に相当する。
　このように構成される転送トランジスタＴＲでは、ゲート電極４３の矢印Ｚ方向とは反対側、つまり半導体基板３０の表面３０Ｂ側の側面に、絶縁体６が配設されている。絶縁体６は、フローティングディフュージョンＦＤの側面周囲に沿って配設されている。
　絶縁体６は、例えばＳｉＯ２等の絶縁材料により形成されている。さらに、絶縁体６の矢印Ｚ方向の厚さは、ゲート絶縁膜４２のチャネル形成領域４０からゲート電極４３に至る厚さ（第２方向の厚さ）よりも厚い。絶縁体６の厚さは、例えば２０ｎｍ以上である。
　なお、絶縁体６の一部は、フローティングディフュージョンＦＤに対して絶縁分離が可能なｐ型半導体領域に置き換えてもよい。
（４－３）リセットトランジスタＲＳＴの装置構成
　リセットトランジスタＲＳＴは、画素１０内であって、転送トランジスタＴＲに対して、矢印Ｘ方向とは反対側に配設されている。リセットトランジスタＲＳＴは、半導体基板３０の表面３０Ｂ部分に配設されている。
　リセットトランジスタＲＳＴは、符号省略のチャネル形成領域と、ゲート絶縁膜５２と、ゲート電極５３と、一対の主電極とを主要な構成要素として備えている。
　リセットトランジスタＲＳＴのチャネル形成領域は、半導体基板３０の表面３０Ｂ部分のｐ型半導体領域である。ゲート電極５３は、チャネル形成領域にゲート絶縁膜５２を介在して配設されている。一対の主電極は、ｎ型半導体領域５０により形成されている。この主電極であるｎ型半導体領域５０、フローティングディフュージョンＦＤであるｎ型半導体領域５０のそれぞれは、同一の製造工程により形成されている。
（４－４）増幅トランジスタＡＭＰの装置構成
　増幅トランジスタＡＭＰは、画素１０内であって、転送トランジスタＴＲに対して、矢印Ｘ方向側に配設されている。増幅トランジスタＡＭＰは、リセットトランジスタＲＳＴと同様に、半導体基板３０の表面３０Ｂ部分に配設されている。
　増幅トランジスタＡＭＰは、リセットトランジスタＲＳＴと同様に、符号省略のチャネル形成領域と、ゲート絶縁膜５２と、ゲート電極５３と、一対の主電極とを主要な構成要素として備えている。
（４－４）選択トランジスタＳＥＬの装置構成
　選択トランジスタＳＥＬは、画素１０内であって、転送トランジスタＴＲに対して、矢印Ｘ方向側に配設されている。選択トランジスタＳＥＬは、リセットトランジスタＲＳＴと同様に、半導体基板３０の表面３０Ｂ部分に配設されている。
　選択トランジスタＳＥＬは、リセットトランジスタＲＳＴと同様に、符号省略のチャネル形成領域と、ゲート絶縁膜５２と、ゲート電極５３と、一対の主電極とを主要な構成要素として備えている。
　また、選択トランジスタＳＥＬの一方の主電極であるｎ型半導体領域５０は、増幅トランジスタＡＭＰの一方の主電極であるｎ型半導体領域５０に一体に形成され、かつ、共有化されている。
（５）光学フィルタ８の構成
　画素１０において、半導体基板３０の表面３０Ａには、保護膜７を介在させて、光学フィルタ８、光学レンズ９のそれぞれが順次配設されている。
　光学フィルタ８は、例えば赤色光の帯域の光Ｌを透過させる赤色カラーフィルタ、緑色光の帯域の光Ｌを透過させる緑色カラーフィルタ、又は青色光の帯域の光Ｌを透過させる青色カラーフィルタとして形成されている。光学フィルタ８は、近赤外線を透過させるフィルタであってもよい。
　光学フィルタ８は、例えば有機顔料が添加された樹脂材料により形成されている。樹脂材料としては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂等を使用することができる。
（６）光学レンズ９の構成
　光学レンズ９は、矢印Ｙ方向に見て（以下、単に「側面視において」という。）、画素１０毎、又は複数の画素１０毎に配設されている。光学レンズ９は、側面視において、矢印Ｚ方向に突出する湾曲形状に形成されている。光学レンズ９は、例えば光透過性を有する樹脂材料により形成されている。なお、図示並びに詳細な説明は省略するが、光学レンズ９に反射防止膜が形成されていてもよい。
　光学レンズ９は隣接する他の光学レンズ９に連結され、複数の光学レンズ９は一体に形成されている。光学レンズ９は、オンチップレンズとして構成されている。
　なお、光検出装置１の第３基体１Ｃに配設される周辺回路の図示並びに詳細な説明は省略する。
［光検出装置１の製造方法］
　図６～図１３は、光検出装置１の製造方法を工程毎に説明する工程断面の一例を表している。
　第１実施の形態に係る光検出装置１の製造方法は、主に、画素１０の転送トランジスタＴＲの製造方法である。光検出装置１の製造方法は、以下の通りである。
　まず、図６に示されるように、半導体基板３０が準備される。この半導体基板３０は、ダイシング工程前の半導体ウエハの状態であり、画素分離領域３１及び光電変換素子ＰＤが形成された状態にある。
　次に、半導体基板３０の表面３０Ｂに、マスク３０１、マスク３０２のそれぞれが順次形成される。マスク３０１には、例えばＳｉＯ２が使用され、マスク３０２には、例えばＳｉＮが使用される。マスク３０１及びマスク３０２は、転送トランジスタＴＲのゲート電極４３を形成する領域に開口を有する（図７参照）。
　図７に示されるように、マスク３０１及びマスク３０２を用いて、半導体基板３０の表面３０Ｂから光電変換素子ＰＤに至る溝３０３が形成される。溝３０３の形成には、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の異方性エッチングが使用される。溝３０３が形成されると、転送トランジスタＴＲの円柱形状を有するチャネル形成領域４０が形成される。
　図８に示されるように、溝３０３の側面及び底面、すなわちチャネル形成領域４０の少なくとも側面に沿ってゲート絶縁膜４２が形成される。ゲート絶縁膜４２は、例えば熱酸化法を用いて形成され、ここではＳｉＯ２により形成される。
　図９に示されるように、溝３０３内にゲート絶縁膜４２を介在させてゲート電極材料４３Ａが埋設される。ゲート電極材料４３Ａは、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成され、ここでは多結晶珪素により形成される。また、マスク３０２上の余分なゲート電極材料４３Ａは、平坦化処理により除去される。平坦化処理には、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法、又はエッチバック法が使用される。
　図１０に示されるように、ゲート電極材料４３Ａがパターンニングされ、溝３０３の一部が露出される。パターンニングは、フォトリソグラフィ技術により形成された図示省略のマスクを用い、エッチング法により行う。
　図１１に示されるように、露出された溝３０３の一部に絶縁体６０が埋設される。絶縁体６０は、例えばＣＶＤ法又はスパッタ法を用いて形成され、ここではＳｉＯ２により形成される。
　図１２に示されるように、半導体基板３０の表面３０Ｂ側において、ゲート電極材料４３Ａの一部が除去される。ゲート電極材料４３Ａの除去量は、フローティングディフュージョンＦＤ（ｎ型半導体領域５０）の矢印Ｚ方向の深さに相当する。この工程において、転送トランジスタＴＲのゲート電極４３が実質的に完成する。
　図１３に示されるように、ゲート電極材料４３Ａの一部が除去された領域に絶縁体６が形成される。絶縁体６は、例えばＣＶＤ法又はスパッタ法を用いて形成され、ここではＳｉＯ２により形成される。余分な絶縁体６は、例えばＣＭＰ法又はエッチバック法を用いた平坦化処理により除去される。
　前述の図４及び図５に示されるように、半導体基板３０の表面３０Ｂ部分にフローティングディフュージョンＦＤが形成される。これにより、転送トランジスタＴＲが完成する。
　なお、フローティングディフュージョンＦＤは、ゲート絶縁膜５２及びゲート電極５３を形成した後、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のそれぞれの一対の主電極を形成する工程と同一工程において形成される。
　これら一連の製造工程が終了すると、第１実施の形態に係る光検出装置１が完成する。
［作用効果］
　第１実施の形態に係る光検出装置１は、図３～図４に示されるように、光電変換素子ＰＤと、フローティングディフュージョンＦＤと、転送トランジスタＴＲとを備える。
　光電変換素子ＰＤは、光Ｌを電荷に変換する。フローティングディフュージョンＦＤは、矢印Ｚ方向とは反対方向において、光電変換素子ＰＤに離間して配設される。
　そして、転送トランジスタＴＲは、チャネル形成領域４０と、ゲート電極４３とを備える。チャネル形成領域４０は、光電変換素子ＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとの間に配設され、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤに重複して配設される。ゲート電極４３は、光電変換素子ＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとの間に配設され、チャネル形成領域４０にゲート絶縁膜４２を介在して配設される。さらに、ゲート電極４３は、平面視において、光電変換素子ＰＤに重複して配設される。
　ここで、転送トランジスタＴＲの一対の主電極の一方は、光電変換素子ＰＤであり、一対の主電極の他方は、フローティングディフュージョンＦＤである。また、転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０は、光電変換素子ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤまでを高さとする柱状に形成される。
　このように構成される光検出装置１では、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤに転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０、更にはゲート電極４３を重複させて配設可能である。このため、画素１０の面積を縮小することができる。
　また、転送トランジスタＴＲでは、ゲート電極４３に沿ったチャネル形成領域４０（半導体基板３０）の界面近傍から離れたチャネル形成領域４０の中心側においてチャネルが形成可能である。このため、チャネル形成領域４０の界面近傍に発生する結晶欠陥に起因するキャリアのトラップ若しくはデトラップを効果的に抑制又は防止することができるので、ノイズの発生を効果的に抑制又は防止することができる。
　加えて、光検出装置１では、光電変換素子ＰＤ、転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０、フローティングディフュージョンＦＤのそれぞれが重複して配設される。このため、光電変換素子ＰＤにより光Ｌから変換された電荷は、転送トランジスタＴＲを通して矢印Ｚ方向（垂直方向）にフローティングディフュージョンＦＤへ転送される。つまり、電荷を転送するエネルギポテンシャル構造が、垂直方向のみに簡素化される。製造方法としては、エネルギポテンシャル構造を形成する不純物の注入回数を効果的に減少させることができる。
　従って、画素１０の面積（素子の面積）を縮小し、ノイズの発生を効果的に抑制又は防止し、更にキャリアの転送経路の構造を簡素化することができる光検出装置１を提供することができる。
　また、光検出装置１では、図４及び図５に示されるように、転送トランジスタＴＲのゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の柱状の側面周囲を取り囲んで配設される。
　ここで、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤは、円形状に形成される。さらに、平面視において、転送トランジスタＴＲのゲート電極４３は、円形リング状に形成される。
　このように構成される光検出装置１では、転送トランジスタＴＲは、ゲート電極４３からの電界効果により、チャネル形成領域４０のゲート絶縁膜４２との界面近傍から離れたチャネル形成領域４０の中心部分にチャネルを形成可能である。このため、ノイズの発生をより一層効果的に抑制又は防止することができる。
　また、光検出装置１では、図４及び図５に示されるように、フローティングディフュージョンＦＤの側面周囲に沿って、転送トランジスタＴＲのゲート電極４３の矢印Ｚ方向とは反対方向の側面に、絶縁体６が配設される。
　ここで、絶縁体６の矢印Ｚ方向の厚さは、ゲート絶縁膜４２のチャネル形成領域４０からゲート電極４３に至る膜厚よりも厚い。
　このように構成される光検出装置１では、フローティングディフュージョンＦＤに付加される寄生容量を効果的に減少させることができる。このため、光電変換素子ＰＤから画素回路２０への電荷の読出速度の高速化を実現することができる。
＜２．第２実施の形態＞
　図１４～図２０を用いて、第２実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
　なお、第２実施の形態及びそれ以降の実施の形態において、第１実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一の構成要素、又は実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
［光検出装置１の製造方法］
　図６～図１３は、光検出装置１の製造方法を工程毎に説明する工程断面の一例を表している。
　第２実施の形態に係る光検出装置１の製造方法は、第１実施の形態に係る光検出装置１の製造方法において、画素１０の転送トランジスタＴＲの製造方法を変えた例である。光検出装置１の製造方法は、以下の通りである。
　まず、第１実施の形態に係る光検出装置１の製造方法（以下、単に「第１製造方法」という。）の図６に示される工程と同様に、図１４に示されるように、半導体基板３０が準備される。この半導体基板３０は、ダイシング工程前の半導体ウエハの状態であり、画素分離領域３１及び光電変換素子ＰＤが形成された状態にある。
　次に、第１製造方法と同様に、半導体基板３０の表面３０Ｂに、マスク３０１、マスク３０２のそれぞれが順次形成される。マスク３０１及びマスク３０２は、転送トランジスタＴＲのゲート電極４３を形成する領域に開口を有する（図１５参照）。
　第１製造方法の図７に示される工程と同様に、図１５に示されるように、マスク３０１及びマスク３０２を用いて、半導体基板３０の表面３０Ｂから光電変換素子ＰＤに至る溝３０３が形成される。溝３０３が形成されると、転送トランジスタＴＲの円柱形状を有するチャネル形成領域４０が形成される。
　第１製造方法の図１１に示される工程と同様に、図１６に示されるように、溝３０３に絶縁体６０が埋設される。絶縁体６０は、例えばＣＶＤ法又はスパッタ法を用いて形成され、ここではＳｉＯ２により形成される。第２実施の形態に係る光検出装置１の製造方法では、溝３０３に最初に絶縁体６０が埋設される。
　図１７に示されるように、絶縁体６０がパターンニングされ、チャネル形成領域４０の側面周囲において、溝３０３の一部が露出される。パターンニングは、フォトリソグラフィ技術により形成された図示省略のマスクを用い、エッチング法により行う。
　一部が露出された溝３０３の側面及び底面、すなわちチャネル形成領域４０の少なくとも側面に沿ってゲート絶縁膜４２が形成される（図１８参照）。
　引き続き、第１製造方法の図１１に示される工程と同様に、図１８に示されるように、一部が露出された溝３０３内にゲート絶縁膜４２を介在させてゲート電極材料４３Ａが埋設される。
　第１製造方法の図１２に示される工程と同様に、図１９に示されるように、半導体基板３０の表面３０Ｂ側において、ゲート電極材料４３Ａの一部が除去される。ゲート電極材料４３Ａの除去量は、フローティングディフュージョンＦＤの矢印Ｚ方向の深さに相当する。この工程において、転送トランジスタＴＲのゲート電極４３が実質的に完成する。
　第１製造方法の図１３に示される工程と同様に、図２０に示されるように、ゲート電極材料４３Ａの一部が除去された領域に絶縁体６が形成される。
　前述の第１実施の形態に係る光検出装置１の図４及び図５に示されるように、半導体基板３０の表面３０Ｂ部分にフローティングディフュージョンＦＤが形成される。これにより、転送トランジスタＴＲが完成する。
　これら一連の製造工程が終了すると、第１実施の形態に係る光検出装置１が完成する。
　第２実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第１実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第２実施の形態に係る光検出装置１によれば、第１実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
＜３．第３実施の形態＞
　図２１を用いて、第３実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図２１は、光検出装置１の画素１０の一部（転送トランジスタＴＲ）の平面構成の一例を表している。
　第３実施の形態に係る光検出装置１では、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状が矩形状に形成されている。
　転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０の平面形状は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状と同様に矩形状に形成され、チャネル形成領域４０は矩形柱状に形成されている。そして、ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の側面周囲を取り囲み、平面視において、矩形リング状に形成されている。
　第３実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第１実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第３実施の形態に係る光検出装置１によれば、第１実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
＜４．第４実施の形態＞
　図２２を用いて、第４実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図２２は、光検出装置１の画素１０の一部（転送トランジスタＴＲ）の平面構成の一例を表している。
　第４実施の形態に係る光検出装置１では、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状が多角形状に形成されている。ここでは、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状は、八角形状に形成されている。
　転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０の平面形状は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状と同様に多角形状に形成され、チャネル形成領域４０は多角形柱状に形成されている。そして、ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の側面周囲を取り囲み、平面視において、多角形リング状に形成されている。
　第４実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第１実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第４実施の形態に係る光検出装置１によれば、第１実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
　なお、本技術は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状を五角形又は八角形以上の多角形状に形成してもよい。また、本技術は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状を楕円形状に形成してもよい。
　このような形状の変化に対応させて、本技術は、転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０の平面形状等を対応する形状にしてもよい。
＜５．第５実施の形態＞
　図２３を用いて、第５実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図２３は、光検出装置１の画素１０の一部（転送トランジスタＴＲ）の平面構成の一例を表している。
　第５実施の形態に係る光検出装置１では、第４実施の形態に係る光検出装置１と同様に、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状が多角形状に形成されている。
　転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０の平面形状は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状と同様に多角形状に形成され、チャネル形成領域４０は多角形柱状に形成されている。
　そして、ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の側面周囲に沿って、複数配設されている。詳しく説明すると、ゲート電極４３は、平面視において、チャネル形成領域４０の多角形状の１つの辺の長さを１つの辺とする矩形状に形成されている。ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の側面周囲に沿って、均等な間隔に３個配設されている。それぞれのゲート電極４３には、同一の制御信号が入力される。
　第５実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第４実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第５実施の形態に係る光検出装置１によれば、第４実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
＜６．第６実施の形態＞
　図２４を用いて、第６実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図２４は、光検出装置１の画素１０の一部（転送トランジスタＴＲ）の平面構成の一例を表している。
　第６実施の形態に係る光検出装置１では、第３実施の形態に係る光検出装置１と同様に、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状が矩形形状に形成されている。
　転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０の平面形状は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状と同様に矩形形状に形成され、チャネル形成領域４０は矩形柱状に形成されている。
　そして、ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の側面周囲に沿って、複数配設されている。詳しく説明すると、ゲート電極４３は、平面視において、チャネル形成領域４０を介在させ、対向して配設されている。ゲート電極４３は、矢印Ｘ方向に離間し、２個配設されている。それぞれのゲート電極４３には、同一の制御信号が入力される。
　第６実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第３実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第６実施の形態に係る光検出装置１によれば、第３実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
＜７．第７実施の形態＞
　図２５を用いて、第７実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図２５は、光検出装置１の画素１０の一部（転送トランジスタＴＲ）の平面構成の一例を表している。
　第７実施の形態に係る光検出装置１では、第６実施の形態に係る光検出装置１と同様に、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状が矩形形状に形成されている。
　転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０の平面形状は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状と同様に矩形形状に形成され、チャネル形成領域４０は矩形柱状に形成されている。
　そして、ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の側面周囲の一部に沿って、配設されている。詳しく説明すると、ゲート電極４３は、平面視において、チャネル形成領域４０の矢印Ｘ方向の１つの辺から矢印Ｙ方向の１つの辺にわたって配設されている。ゲート電極４３の平面形状は、Ｌ字形状に形成されている。
　第７実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第６実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第７実施の形態に係る光検出装置１によれば、第６実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
＜８．第８実施の形態＞
　図２６を用いて、第８実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図２６は、光検出装置１の画素１０の一部（転送トランジスタＴＲ）の平面構成の一例を表している。
　第８実施の形態に係る光検出装置１では、第３実施の形態に係る光検出装置１と同様に、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状が矩形形状に形成されている。
　転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０の平面形状は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状と同様に矩形形状に形成され、チャネル形成領域４０は矩形柱状に形成されている。
　ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の側面周囲に沿って配設されている。つまり、ゲート電極４３は、平面視において、矩形リング状に形成されている。
　そして、平面視において、チャネル形成領域４０は、矢印Ｙ方向及び矢印Ｙ方向とは反対方向に向かって突出する（又は窪む）形状に形成されている。一方、ゲート電極４３は、矢印Ｙ方向とは反対方向及び矢印Ｙ方向に向かって窪む（又は突出する）形状に形成されている。つまり、チャネル形成領域４０の形状は、ゲート電極４３の形状に嵌合する構成とされている。
　第８実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第３実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第８実施の形態に係る光検出装置１によれば、第３実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
　また、光検出装置１では、図２６に示されるように、平面視において、転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０が突出する形状に形成され、ゲート電極４３がチャネル形成領域４０に嵌合する窪む形状に形成される。このため、転送トランジスタＴＲのゲート幅の長さが長くなり、チャネル面積を効果的に増加させることができるので、電荷の転送速度を高速化することができる。
＜９．第９実施の形態＞
　図２７を用いて、第９実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図２７は、光検出装置１の画素１０の一部（転送トランジスタＴＲ）の平面構成の一例を表している。
　第９実施の形態に係る光検出装置１では、第８実施の形態に係る光検出装置１と同様に、平面視において、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状が矩形形状に形成されている。
　転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０の平面形状は、フローティングディフュージョンＦＤの平面形状と同様に矩形形状に形成され、チャネル形成領域４０は矩形柱状に形成されている。
　ゲート電極４３は、チャネル形成領域４０の側面周囲に沿って配設されている。つまり、ゲート電極４３は、平面視において、矩形リング状に形成されている。
　そして、平面視において、チャネル形成領域４０は、矢印Ｙ方向、矢印Ｙ方向とは反対方向、矢印Ｘ方向及び矢印Ｘ方向とは反対方向に向かって突出する（又は窪む）形状に形成されている。一方、ゲート電極４３は、矢印Ｙ方向とは反対方向、矢印Ｙ方向、矢印Ｘ方向とは反対方向及び矢印Ｘ方向に向かって窪む（又は突出する）形状に形成されている。チャネル形成領域４０の形状は、ゲート電極４３の形状に嵌合する構成とされている。
　第９実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第８実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第９実施の形態に係る光検出装置１によれば、第８実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
＜１０．第１０実施の形態＞
　図２８及び図２９を用いて、第１０実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図２８は、光検出装置１の画素１０及び画素回路２０の断面構成の一例を表している。図２９は、画素１０の一部及び画素回路２０の一部の平面構成の一例を表している。
　第１０実施の形態に係る光検出装置１では、画素領域１００の少なくとも一部に位相差検出画素１０ＰＤが配列されている。ここでは、位相差検出画素１０ＰＤは、矢印Ｘ方向に隣接して配列された第１画素１０Ａ及び第２画素１０Ｂにより構成されている。
　位相差検出画素１０ＰＤの第１画素１０Ａは、平面視において、矢印Ｘ方向を短手方向とし、矢印Ｙ方向を長手方向とした長方形状に形成されている。第１画素１０Ａの周囲には画素分離領域３１が配設されている。同様に、第２画素１０Ｂは、矢印Ｘ方向を短手方向とし、矢印Ｙ方向を長手方向とした長方形状に形成されている。第２画素１０Ｂの周囲には画素分離領域３１が配設されている。
　第１画素１０Ａには、光電変換素子ＰＤと、転送トランジスタＴＲとを備えている。光電変換素子ＰＤ、転送トランジスタＴＲのそれぞれは、第１実施の形態に係る光検出装置１の光電変換素子ＰＤ、転送トランジスタＴＲのそれぞれと同様の構造により構成されている。
　また、第１画素１０Ａに対応する領域には、画素回路２０を構築する１つのトランジスタＴｒが配設されている。トランジスタＴｒは、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ又は選択トランジスタＳＥＬである。トランジスタＴｒは、ｐ型ウエル領域としてのｐ型半導体領域３１ｐに配設されている。
　第２画素１０Ｂには、光電変換素子ＰＤと、転送トランジスタＴＲとを備えている。また、第２画素１０Ｂに対応する領域には、画素回路２０を構築する１つのトランジスタＴｒが配設されている。
　第１画素１０Ａのｐ型半導体領域３１ｐ、第２画素１０Ｂのｐ型半導体領域３１ｐのそれぞれは、第１画素１０Ａと第２画素１０Ｂとの間において一体に形成され（共用され）、図示省略の配線に電気的に接続されている。配線からｐ型半導体領域３１ｐには、ウエル電圧が供給される。
　また、第１０実施の形態では、位相差検出画素１０ＰＤは、矢印Ｙ方向に隣接して他の位相差検出画素１０ＰＤを配設している。それぞれの位相差検出画素１０ＰＤは、便宜的に示された矢印Ｘ方向に延設される中心線ＣＬを中心として、線対称形状に形成されている。それぞれの位相差検出画素１０ＰＤのゲート電極４３は、画素分離領域３１に対応する領域において一体に形成され（共用され）、図示省略の配線に電気的に接続されている。配線からゲート電極４３には、制御信号が供給される。
　なお、画素分離領域３１に対応する領域においてゲート電極４３が一体に形成された部位は、ゲート電極４３から引き出された「引出配線」に相当する。
　第１０実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第１実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
［作用効果］
　第１０実施の形態に係る光検出装置１によれば、第１実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
　また、光検出装置１では、図２８及び図２９に示されるように、位相差検出画素１０ＰＤを備える。このため、位相差検出画素１０ＰＤの第１画素１０Ａ、第２画素１０Ｂのそれぞれの光検出情報（画像情報）から位相差情報を取得することができるので、オートフォーカスを実現することができる。
＜１１．第１１実施の形態＞
　図３０及び図３１を用いて、第１１実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
［光検出装置１の構成］
　図３０は、光検出装置１の画素１０及び画素回路２０の断面構成の一例を表している。図３１は、画素１０の一部及び画素回路２０の平面構成の一例を表している。
　第１１実施の形態に係る光検出装置１は、第１０実施の形態に係る光検出装置１と同様に、位相差検出画素１０ＰＤを備えている。
　位相差検出画素１０ＰＤでは、光電変換素子ＰＤから矢印Ｚ方向とは反対方向に向かって、転送トランジスタＴＲ、フローティングディフュージョンＦＤ、画素回路２０のリセットトランジスタＲＳＴのそれぞれが順次配列され、かつ、電気的に接続されている。さらに、これらの配列に離間し、かつ、並列に、矢印Ｚ方向とは反対方向に向かって、画素回路２０の増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬのそれぞれが順次配列され、かつ、電気的に接続されている。
　詳しく説明する。転送トランジスタＴＲは、チャネル形成領域４０Ａを有する。チャネル形成領域４０Ａの一端は、光電変換素子ＰＤに電気的に接続されている。チャネル形成領域４０Ａの他端は、光電変換素子ＰＤから離間する方向に延設されている。チャネル形成領域４０Ａの側面周囲には、ゲート絶縁膜４２を介在させてゲート電極４３が配設されている。
　転送トランジスタＴＲは、本技術に係る「第１トランジスタ」に相当する。また、チャネル形成領域４０Ａは、本技術に係る「第１チャネル形成領域」に相当する。また、転送トランジスタＴＲにおいて、ゲート電極５３は、本技術に係る「第１ゲート電極」に相当し、主電極（ｎ型半導体領域５０）は、本技術に係る「第１ソース領域」又は「第１ドレイン領域」に相当する。
　フローティングディフュージョンＦＤは、一端をチャネル形成領域４０Ａの他端に電気的に接続し、他端を矢印Ｚ方向とは反対方向に延設させている。フローティングディフュージョンＦＤは、ｎ型半導体領域５０により形成されている。
　リセットトランジスタＲＳＴは、チャネル形成領域４０Ｂを有する。チャネル形成領域４０Ｂの一端は、フローティングディフュージョンＦＤの他端に電気的に接続されている。チャネル形成領域４０Ｂの他端は、矢印Ｚ方向とは反対方向に延設されている。チャネル形成領域４０Ｂの側面周囲には、ゲート絶縁膜５２を介在させてゲート電極５３が配設されている。チャネル形成領域４０Ｂの他端は、電源電圧ＶＤＤに電気的に接続されている。電源電圧ＶＤＤは、ｎ型半導体領域５０により形成されている。
　リセットトランジスタＲＳＴは、本技術に係る「第２トランジスタ」に相当する。また、チャネル形成領域４０Ｂは、本技術に係る「第２チャネル形成領域」に相当する。また、リセットトランジスタＲＳＴにおいて、ゲート電極５３は、本技術に係る「第２ゲート電極」に相当し、主電極（ｎ型半導体領域５０）は、本技術に係る「第２ソース領域」又は「第２ドレイン領域」に相当する。
　リセットトランジスタＲＳＴのチャネル形成領域４０Ｂ及びゲート電極５３は、平面視において、転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０Ａ及びゲート電極５３に重複して配設されている。
　増幅トランジスタＡＭＰは、転送トランジスタＴＲのチャネル形成領域４０Ａに対して、矢印Ｙ方向に離間して配設され、矢印Ｚ方向とは反対方向に延設されたチャネル形成領域４０Ｃを有する。チャネル形成領域４０Ｃの一端は、電源電圧ＶＤＤに電気的に接続されている。電源電圧ＶＤＤは、ｎ型半導体領域５０により形成されている。チャネル形成領域４０Ｃの側面周囲には、ゲート絶縁膜５２を介在させてゲート電極５３が配設されている。
　増幅トランジスタＡＭＰは、本技術に係る「第３トランジスタ」に相当する。また、チャネル形成領域４０Ｃは、本技術に係る「第３チャネル形成領域」に相当する。また、増幅トランジスタＡＭＰにおいて、ゲート電極５３は、本技術に係る「第３ゲート電極」に相当する。
　選択トランジスタＳＥＬは、チャネル形成領域４０Ｂに対して矢印Ｙ方向に離間して配設され、矢印Ｚ方向とは反対方向に延設させたチャネル形成領域４０Ｄを有する。チャネル形成領域４０Ｄの一端は、チャネル形成領域４０Ｃの他端に電気的に接続されている。チャネル形成領域４０Ｄの他端は、垂直信号線Ｌｖに電気的に接続されている。垂直信号線Ｌｖは、ｎ型半導体領域５０により形成されている。チャネル形成領域４０Ｄの側面周囲には、ゲート絶縁膜５２を介在させてゲート電極５３が配設されている。
　増幅トランジスタＡＭＰは、本技術に係る「第４トランジスタ」に相当する。また、チャネル形成領域４０Ｄは、本技術に係る「第４チャネル形成領域」に相当する。
　増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬは、リセットトランジスタＲＳＴ及び転送トランジスタＴＲと同様に、平面視において、重複して配設されている。
　第１１実施の形態の上記構成要素以外の構成要素は、第１０実施の形態に係る光検出装置１の構成要素と同一又は実質的に同一である。
　なお、光検出装置１は、本技術に係る「半導体装置」に相当する。
［作用効果］
　第１１実施の形態に係る光検出装置１によれば、第１０実施の形態に係る光検出装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
　また、光検出装置１では、位相差検出画素１０ＰＤにおいて、光電変換素子ＰＤから矢印Ｚ方向とは反対方向に向かって、転送トランジスタＴＲ、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬのそれぞれが配列される。このため、位相差検出画素１０ＰＤの面積を縮小することができる。
＜１２．第１２実施の形態＞
　図３２を用いて、本開示の第１２実施の形態に係る光検出装置１を説明する。
　図３２は、電子機器７００のブロック構成の一例を表している。
［電子機器７００の構成］
　図３２に示されるように、電子機器７００は、第１実施の形態～第１１実施の形態のいずれかに係る光検出装置１を光検出装置７０として備えている。光検出装置７０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されている。
　電子機器７００は、光学系７１、光検出装置７０、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）７２を備えている。電子機器７００では、ＤＳＰ７２、表示装置７３、操作系７４、メモリ７５、記録装置７６及び電源系７７が、バス７８を介して接続されている。電子機器７００は、静止画像及び動画像を撮像可能である。
　光学系７１は、１枚又は複数枚のレンズを備えて構成されている。光学系７１は、被写体からの像光（入射光）を光検出装置７０に導き、光検出装置７０の受光面（センサ部）に結像させる。
　光検出装置７０には、例えば第１実施の形態～第１１実施の形態のいずれかに係る光検出装置１が使用されている。光検出装置７０では、光学系７１を通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７０に蓄積された電子に応じた信号がＤＳＰ７２に供給される。
　ＤＳＰ７２は、光検出装置７０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７５に一時的に記憶させる。メモリ７５に記憶された画像のデータは、記録装置７６に記録される。また、メモリ７５に記憶された画像のデータは表示装置７３に供給され、表示装置７３において画像が表示される。また、操作系７４は、ユーザによる各種の操作を受け付けて電子機器７００の各ブロックに操作信号を供給する。電源系７７は、電子機器７００の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
［作用効果］
　第１２実施の形態に係る電子機器７００は、図３２に示されるように、光検出装置７０を備える。光検出装置７０は、第１実施の形態～第１１実施の形態のいずれかに係る光検出装置１において説明した通り、例えば画素領域１００の全面に位相差検出画素１０ＰＤを含んで形成される。このため、電子機器７００の位相差検出精度を向上させることができる。
＜１３．移動体への応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図３３は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図３３に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検　出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット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。
　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３３の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図３４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図３４では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図３４には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、画素の面積を縮小し、ノイズの発生を効果的に抑制又は防止し、更にキャリアの転送経路の構造を簡素化することができる撮像部１２０３１を実現できる。
＜１４．内視鏡手術システムへの応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図３５は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図３５では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図３６は、図３５に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、画素の面積を縮小し、ノイズの発生を効果的に抑制又は防止し、更にキャリアの転送経路の構造を簡素化することができる撮像部１１４０２を実現することができる。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
＜１５．その他の実施の形態＞
　本技術は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更可能である。
　例えば、上記第１実施の形態から第１１実施の形態に係る光検出装置のうち、２以上の実施の形態に係る光検出装置を組み合わせてもよい。
　本開示の第１実施態様に係る光検出装置は、光電変換素子と、フローティングディフュージョンと、トランジスタとを備える。
　光電変換素子は、光を電荷に変換する。フローティングディフュージョンは、第１方向において、光電変換素子に離間して配設される。トランジスタは、チャネル形成領域と、ゲート電極とを備える。チャネル形成領域は、光電変換素子とフローティングディフュージョンとの間に配設され、第１方向から見て、フローティングディフュージョンに重複して配設される。ゲート電極は、光電変換素子とフローティングディフュージョンとの間に配設され、チャネル形成領域にゲート絶縁膜を介在して配設される。
　このように構成される光検出装置によれば、画素の面積を縮小し、ノイズの発生を効果的に抑制又は防止し、更にキャリアの転送経路の構造を簡素化することができる。
　本開示の第２実施態様に係る光検出装置は、第１実施態様に係る光検出装置において、フローティングディフュージョンの側面周囲に沿って、ゲート電極の第１方向の側面に、絶縁体が配設されている。
　このように構成される光検出装置によれば、フローティングディフュージョンに付加される寄生容量を効果的に減少させることができる。このため、光電変換素子から画素回路への電荷の読出速度の高速化を実現することができる。
　本開示の第３実施態様に係る光検出装置は、光電変換素子と、第１トランジスタと、フローティングディフュージョンと、第２トランジスタとを備える。
　光電変換素子は、光を電荷に変換する。第１トランジスタは、一端が光電変換素子に電気的に接続され、他端が光電変換素子から離間する第１方向に延設された第１チャネル形成領域を有する。フローティングディフュージョンは、一端を第１チャネル形成領域の他端に電気的に接続し、他端を第１方向に延設する。第２トランジスタは、一端がフローティングディフュージョンの他端に電気的に接続され、他端が第１方向に延設された第２チャネル形成領域を有する。
　このように構成される光検出装置によれば、第１方向において、光電変換素子、第１トランジスタ、フローティングディフュージョン、第２トランジスタのそれぞれを配列することができるので、画素の面積を縮小することができる。
　本開示の第４実施態様に係る光検出装置は、第３実施態様に係る光検出装置において、第３トランジスタと、第４トランジスタとを備える。
　第３トランジスタは、第１チャネル形成領域に対して、第１方向と交差する第２方向に離間して配設され、第１方向に延設された第３チャネル形成領域を有する。第４トランジスタは、第２チャネル形成領域に対して、第２方向に離間して配設され、第３チャネル形成領域に電気的に接続され、かつ、第１方向に延設された第４チャネル形成領域を有する。
　このように構成される光検出装置によれば、第１方向において、光電変換素子、第３トランジスタ、第４トランジスタのそれぞれを配列することができるので、画素の面積を縮小することができる。
＜本技術の構成＞
　本技術は、以下の構成を備えている。以下の構成の本技術によれば、光検出装置において、画素の面積を縮小し、ノイズの発生を効果的に抑制又は防止し、更にキャリアの転送経路の構造を簡素化することができる。
（１）
　光を電荷に変換する光電変換素子と、
　第１方向において、前記光電変換素子に離間して配設されたフローティングディフュージョンと、
　前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョンとを電気的に接続するトランジスタとを備え、
　前記トランジスタは、
　前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョンとの間に配設され、第１方向から見て、前記フローティングディフュージョンに重複して配設されたチャネル形成領域と、
　前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョンとの間に配設され、前記チャネル形成領域にゲート絶縁膜を介在して配設されたゲート電極と
　を備えている光検出装置。
（２）
　前記トランジスタの一対の主電極の一方は、前記光電変換素子であり、
　前記一対の主電極の他方は、前記フローティングディフュージョンである
　前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
　前記チャネル形成領域は、前記光電変換素子から前記フローティングディフュージョンまでを高さとする柱状に形成されている
　前記（１）又は前記（２）に記載の光検出装置。
（４）
　前記ゲート電極は、第１方向から見て、前記光電変換素子に重複して配設され、前記チャネル形成領域の柱状の側面周囲に沿って、複数配設されている
　前記（３）に記載の光検出装置。
（５）
　複数の前記ゲート電極は、第１方向から見て、前記光電変換素子に重複して配設され、前記チャネル形成領域を介在させ、対向して配設されている
　前記（４）に記載の光検出装置。
（６）
　前記ゲート電極は、第１方向から見て、前記光電変換素子に重複して配設され、前記チャネル形成領域の柱状の側面周囲を取り囲んで配設されている
　前記（３）に記載の光検出装置。
（７）
　第１方向から見て、前記フローティングディフュージョンは、円形状、矩形状又は多角形状に形成されている
　前記（１）から前記（６）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（８）
　第１方向から見て、前記ゲート電極は、円形リング状、矩形リング状又は多角形リング状に形成されている
　前記（１）から前記（７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（９）
　第１方向から見て、前記チャネル形成領域は、第１方向に対して交差する第２方向に向かって突出する形状に形成され、
　第１方向から見て、前記ゲート電極は、第２方向に向かって窪む形状に形成され、前記チャネル形成領域の形状に嵌合している
　前記（３）から前記（７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１０）
　前記フローティングディフュージョンの側面周囲に沿って、前記ゲート電極の第１方向の側面に、絶縁体が配設されている
　前記（１）から前記（１０）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１１）
　前記絶縁体の第１方向の厚さは、前記ゲート絶縁膜の前記チャネル形成領域から前記ゲート電極に至る膜厚よりも厚い
　前記（１０）に記載の光検出装置。
（１２）
　前記光電変換素子の側面周囲に、他の領域に対して、光学的、かつ、電気的に分離する画素分離領域を備え、
　前記光電変換素子は、画素を構築している
　前記（１）から前記（１１）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１３）
　前記画素は、第１方向に対して交差する第２方向に複数配列され、画素領域を構築している
　前記（１２）に記載の光検出装置。
（１４）
　前記画素領域の少なくとも一部に配列され、第２方向に隣接する複数の前記画素は、１つの前記画素分離領域に周囲を取り囲まれ、位相差検出画素を構築している
　前記（１３）に記載の光検出装置。
（１５）
　前記画素領域において、第２方向に隣接する複数の前記画素のそれぞれの前記ゲート電極は、電気的に接続され、
　電気的に接続されたそれぞれの前記ゲート電極には、同一の信号を供給する配線が電気的に接続されている
　前記（１２）から前記（１４）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１６）
　第１方向から見て、前記ゲート電極の平面面積は、前記光電変換素子の平面面積よりも小さく、前記ゲート電極の全体は、前記光電変換素子に重なっている
　前記（１）から前記（１５）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１７）
　光を電荷に変換する光電変換素子と、
　第１チャネル形成領域を有し、前記第１チャネル形成領域の一端が前記光電変換素子に電気的に接続され、前記第１チャネル形成領域の他端が前記光電変換素子から離間する第１方向に延設された第１トランジスタと、
　一端が前記第１チャネル形成領域の他端に電気的に接続され、他端が第１方向に延設されたフローティングディフュージョンと、
　第２チャネル形成領域を有し、前記第２チャネル形成領域の一端が前記フローティングディフュージョンの他端に電気的に接続され、前記第２チャネル形成領域の他端が第１方向に延設された第２トランジスタと
　を備えている光検出装置。
（１８）
　前記第１チャネル形成領域に対して、第１方向と交差する第２方向に離間して配設され、第１方向に延設された第３チャネル形成領域を有する第３トランジスタと、
　前記第２チャネル形成領域に対して、第２方向に離間して配設され、第３チャネル形成領域に電気的に接続され、かつ、第１方向に延設された第４チャネル形成領域を有する第４トランジスタとを更に備えている
　前記（１７）に記載の光検出装置。
（１９）
　前記光電変換素子は、転送トランジスタを通して、前記光電変換素子において変換された電荷を読み出す画素回路に電気的に接続され、
　前記第１トランジスタは、前記転送トランジスタであり、
　前記第２トランジスタは、前記画素回路を構築するリセットトランジスタである
　前記（１８）に記載の光検出装置。
（２０）
　前記第３トランジスタは、前記画素回路を構築する増幅トランジスタであり、
　前記第４トランジスタは、前記画素回路を構築する選択トランジスタである
　前記（１９）に記載の光検出装置。
（２１）
　前記フローティングディフュージョンは、前記増幅トランジスタのゲート電極に電気的に接続されている
　前記（２０）に記載の光検出装置。
（２２）
　第１方向に離間して配設されたソース領域及びドレイン領域と、
　前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に配設され、第１方向から見て、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方に重複して配設されたチャネル形成領域と、
　前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に配設され、前記チャネル形成領域にゲート絶縁膜を介在して配設されたゲート電極とを有するトランジスタ
　を備えている半導体装置。
（２３）
　第１チャネル形成領域を有し、前記第１チャネル形成領域の一端がソース領域及びドレイン領域の一方に電気的に接続され、前記第１チャネル形成領域の他端が前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方から離間する第１方向に延設された第１トランジスタと、
　第２チャネル形成領域を有し、前記第２チャネル形成領域の一端が前記第１チャネル形成領域の他端に電気的に接続され、前記第２チャネル形成領域の他端が第１方向に延設された第２トランジスタと
　を備えている半導体装置。
（２４）
　第１ソース領域、第１ドレイン領域、第１チャネル形成領域及び第１ゲート電極を含む第１トランジスタと、
　第２チャネル形成領域及び第２ゲート電極を含み、前記第１トランジスタに電気的に接続された第２トランジスタとを備え、
　平面視において、前記第１ゲート電極、前記第１チャネル形成領域、前記第２ゲート電極及び前記第２チャネル形成領域は、前記第１ソース領域及び第１ドレイン領域のうち一方に重複している半導体装置。
（２５）
　前記第２トランジスタは、第２ソース領域及び第２ドレイン領域を備え、
　前記第２トランジスタは、前記第１ソース領域及び前記第１ドレイン領域のうちの他方を、前記第２ソース領域及び前記第２ドレイン領域のうちの一方として含んでいる
　前記（２４）に記載の半導体装置。
（２６）
　第３ゲート電極を含む第３トランジスタを備え、
　前記第３ゲート電極は、前記第１ソース領域及び前記第１ドレイン領域のうちの他方に電気的に接続されている
　前記（２４）又は前記（２５）に記載の半導体装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０２３年７月２８日に出願された日本特許出願番号２０２３－１２３７２４号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (26)

  1. 　光を電荷に変換する光電変換素子と、
    　第１方向において、前記光電変換素子に離間して配設されたフローティングディフュージョンと、
    　前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョンとを電気的に接続するトランジスタとを備え、
    　前記トランジスタは、
    　前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョンとの間に配設され、第１方向から見て、前記フローティングディフュージョンに重複して配設されたチャネル形成領域と、
    　前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョンとの間に配設され、前記チャネル形成領域にゲート絶縁膜を介在して配設されたゲート電極と
    　を備えている光検出装置。
  2. 　前記トランジスタの一対の主電極の一方は、前記光電変換素子であり、
    　前記一対の主電極の他方は、前記フローティングディフュージョンである
    　請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記チャネル形成領域は、前記光電変換素子から前記フローティングディフュージョンまでを高さとする柱状に形成されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  4. 　前記ゲート電極は、第１方向から見て、前記光電変換素子に重複して配設され、前記チャネル形成領域の柱状の側面周囲に沿って、複数配設されている
    　請求項３に記載の光検出装置。
  5. 　複数の前記ゲート電極は、第１方向から見て、前記光電変換素子に重複して配設され、前記チャネル形成領域を介在させ、対向して配設されている
    　請求項４に記載の光検出装置。
  6. 　前記ゲート電極は、第１方向から見て、前記光電変換素子に重複して配設され、前記チャネル形成領域の柱状の側面周囲を取り囲んで配設されている
    　請求項３に記載の光検出装置。
  7. 　第１方向から見て、前記フローティングディフュージョンは、円形状、矩形状又は多角形状に形成されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  8. 　第１方向から見て、前記ゲート電極は、円形リング状、矩形リング状又は多角形リング状に形成されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  9. 　第１方向から見て、前記チャネル形成領域は、第１方向に対して交差する第２方向に向かって突出する形状に形成され、
    　第１方向から見て、前記ゲート電極は、第２方向に向かって窪む形状に形成され、前記チャネル形成領域の形状に嵌合している
    　請求項３に記載の光検出装置。
  10. 　前記フローティングディフュージョンの側面周囲に沿って、前記ゲート電極の第１方向の側面に、絶縁体が配設されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  11. 　前記絶縁体の第１方向の厚さは、前記ゲート絶縁膜の前記チャネル形成領域から前記ゲート電極に至る膜厚よりも厚い
    　請求項１０に記載の光検出装置。
  12. 　前記光電変換素子の側面周囲に、他の領域に対して、光学的、かつ、電気的に分離する画素分離領域を備え、
    　前記光電変換素子は、画素を構築している
    　請求項１に記載の光検出装置。
  13. 　前記画素は、第１方向に対して交差する第２方向に複数配列され、画素領域を構築している
    　請求項１２に記載の光検出装置。
  14. 　前記画素領域の少なくとも一部に配列され、第２方向に隣接する複数の前記画素は、１つの前記画素分離領域に周囲を取り囲まれ、位相差検出画素を構築している
    　請求項１３に記載の光検出装置。
  15. 　前記画素領域において、第２方向に隣接する複数の前記画素のそれぞれの前記ゲート電極は、電気的に接続され、
    　電気的に接続されたそれぞれの前記ゲート電極には、同一の信号を供給する配線が電気的に接続されている
    　請求項１２に記載の光検出装置。
  16. 　第１方向から見て、前記ゲート電極の平面面積は、前記光電変換素子の平面面積よりも小さく、前記ゲート電極の全体は、前記光電変換素子に重なっている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  17. 　光を電荷に変換する光電変換素子と、
    　第１チャネル形成領域を有し、前記第１チャネル形成領域の一端が前記光電変換素子に電気的に接続され、前記第１チャネル形成領域の他端が前記光電変換素子から離間する第１方向に延設された第１トランジスタと、
    　一端が前記第１チャネル形成領域の他端に電気的に接続され、他端が第１方向に延設されたフローティングディフュージョンと、
    　第２チャネル形成領域を有し、前記第２チャネル形成領域の一端が前記フローティングディフュージョンの他端に電気的に接続され、前記第２チャネル形成領域の他端が第１方向に延設された第２トランジスタと
    　を備えている光検出装置。
  18. 　前記第１チャネル形成領域に対して、第１方向と交差する第２方向に離間して配設され、第１方向に延設された第３チャネル形成領域を有する第３トランジスタと、
    　前記第２チャネル形成領域に対して、第２方向に離間して配設され、第３チャネル形成領域に電気的に接続され、かつ、第１方向に延設された第４チャネル形成領域を有する第４トランジスタとを更に備えている
    　請求項１７に記載の光検出装置。
  19. 　前記光電変換素子は、転送トランジスタを通して、前記光電変換素子において変換された電荷を読み出す画素回路に電気的に接続され、
    　前記第１トランジスタは、前記転送トランジスタであり、
    　前記第２トランジスタは、前記画素回路を構築するリセットトランジスタである
    　請求項１８に記載の光検出装置。
  20. 　前記第３トランジスタは、前記画素回路を構築する増幅トランジスタであり、
    　前記第４トランジスタは、前記画素回路を構築する選択トランジスタである
    　請求項１９に記載の光検出装置。
  21. 　前記フローティングディフュージョンは、前記増幅トランジスタのゲート電極に電気的に接続されている
    　請求項２０に記載の光検出装置。
  22. 　第１方向に離間して配設されたソース領域及びドレイン領域と、
    　前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に配設され、第１方向から見て、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方に重複して配設されたチャネル形成領域と、
    　前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に配設され、前記チャネル形成領域にゲート絶縁膜を介在して配設されたゲート電極とを有するトランジスタ
    　を備えている半導体装置。
  23. 　第１チャネル形成領域を有し、前記第１チャネル形成領域の一端がソース領域及びドレイン領域の一方に電気的に接続され、前記第１チャネル形成領域の他端が前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方から離間する第１方向に延設された第１トランジスタと、
    　第２チャネル形成領域を有し、前記第２チャネル形成領域の一端が前記第１チャネル形成領域の他端に電気的に接続され、前記第２チャネル形成領域の他端が第１方向に延設された第２トランジスタと
    　を備えている半導体装置。
  24. 　第１ソース領域、第１ドレイン領域、第１チャネル形成領域及び第１ゲート電極を含む第１トランジスタと、
    　第２チャネル形成領域及び第２ゲート電極を含み、前記第１トランジスタに電気的に接続された第２トランジスタとを備え、
    　平面視において、前記第１ゲート電極、前記第１チャネル形成領域、前記第２ゲート電極及び前記第２チャネル形成領域は、前記第１ソース領域及び第１ドレイン領域のうち一方に重複している半導体装置。
  25. 　前記第２トランジスタは、第２ソース領域及び第２ドレイン領域を備え、
    　前記第２トランジスタは、前記第１ソース領域及び前記第１ドレイン領域のうちの他方を、前記第２ソース領域及び前記第２ドレイン領域のうちの一方として含んでいる
    　請求項２４に記載の半導体装置。
  26. 　第３ゲート電極を含む第３トランジスタを備え、
    　前記第３ゲート電極は、前記第１ソース領域及び前記第１ドレイン領域のうちの他方に電気的に接続されている
    　請求項２４に記載の半導体装置。
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