CN116686077A

CN116686077A - 光电转换元件及电子设备

Info

Publication number: CN116686077A
Application number: CN202280009143.1A
Authority: CN
Inventors: 野本和生; 安茂博章
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2021-02-12
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2023-09-01
Also published as: JPWO2022172711A1; DE112022001031T5; WO2022172711A1; KR20230138460A; US20240088191A1

Abstract

根据本公开的实施方案的光电转换元件包括：设置有传输晶体管的第一半导体层，设置有像素晶体管的第二半导体层和设置有连接至所述传输晶体管的栅极的栅极配线的配线层。在平视图中，所有或部分的所述像素晶体管被布置在连接至两个彼此相邻的像素中的一个像素的所述传输晶体管的栅极的第一栅极配线和连接至所述两个彼此相邻的像素中的另一个像素的所述传输晶体管的栅极的第二栅极配线之间的区域中。

Description

光电转换元件及电子设备

技术领域

本公开涉及一种光电转换元件和电子设备。

背景技术

以往，在具有二维结构的固态成像元件中，通过引入微细工艺和安装密度的提高，已经减小了的一个像素的面积。近年来，为了实现固态成像元件的进一步小型化以及像素的高密度化，开发了具有三维结构的固态成像元件。在具有三维结构的固态成像元件中，例如，包含多个光电转换部的半导体基板和包含放大晶体管的半导体基板彼此层叠。放大晶体管生成具有与由各光电转换部获得的电荷的电平相对应的电压的信号(例如，参照专利文献1)。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：国际公开第WO 2019/131965号

发明内容

发明要解决的技术问题

顺便提及地，在现有的固态成像元件的情况下，随着像素的高密度化，像素内部的信号会彼此干扰，这可能导致噪声特性劣化。这样的问题不限于固态成像元件，而是在所有光电转换元件中都可能发生。因此，期望提供能够抑制噪声特性劣化的光电转换元件和电子设备。

技术问题的解决方案

根据本公开的第一方面的光电转换元件包括第一半导体层，层叠在所述第一半导体层上的第二半导体层和设置在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的配线层。在所述第一半导体层中，针对每个像素设置光电转换部、电荷蓄积部和传输晶体管。所述电荷蓄积部蓄积在所述光电转换部处生成的信号电荷。所述传输晶体管将所述信号电荷从所述光电转换部传输到所述电荷蓄积部。在第二半导体层中，针对一个或多个所述像素的每个单元设置像素晶体管。所述像素晶体管从所述电荷蓄积部读出所述信号电荷。在配线层中，设置有层间绝缘膜和栅极配线。所述栅极配线被设置在层间绝缘膜中，并且针对所述像素的每个与所述传输晶体管连接。在平面图中，所述像素晶体管被配置在第一栅极配线和第二栅极配线之间的区域中。所述第一栅极配线连接到包括在第一像素中的所述传输晶体管的所述栅极，所述第二栅极配线连接到包括在第二像素中的所述传输晶体管的所述栅极。所述第一像素和所述第二像素为所述像素中的两个并且彼此相邻。

根据本公开的第二方面的电子设备包括上述光电转换元件。

在根据本公开的第一方面的光电转换元件和根据本公开的第二方面的电子设备中，像素晶体管在平视图中被配置在所述第一栅极配线和所述第二栅极配线之间的区域中。例如，与所述第一栅极配线或所述第二栅极配线被配置在所述像素晶体管正下方的情况相比，降低了施加到所述第一栅极配线或者所述第二栅极配线的信号干扰像素晶体管的可能性。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施方案的固态成像元件的示意性构成的示例的图。

图2是示出图1的传感器像素和读出电路的电路构成的示例的图。

图3是示出图1的固态成像元件的截面构造的示例的图。

图4是示出图1的固态成像元件的截面构造的示例的图。

图5是示出图3和图4的Sec1处的截面构造的示例的图。

图6是示出图3和图4的Sec2处的截面构造的示例的图。

图7A是示出图1的固态成像元件的制造过程的截面构造的示例的图。

图7B是示出接着图7A的工序的截面构造的示例的图。

图7C是示出接着图7B的工序的截面构造的示例的图。

图7D是示出接着图7C的工序的截面构造的示例的图。

图7E是示出接着图7D的工序的截面构造的示例的图。

图7F是示出接着图7E的工序的截面构造的示例的图。

图7G是示出接着图7F的工序的截面构造的示例的图。

图7H是示出接着图7G的工序的截面构造的示例的图。

图7I是示出接着图7H的工序的截面构造的示例的图。

图7J是示出接着图7I的工序的截面构造的示例的图。

图7K是示出接着图7J的工序的截面构造的示例的图。

图8是示出图1的固态成像元件的截面构造的变形例的图。

图9是示出图8的Sec1处的截面构造的示例的图。

图10是示出图8的Sec2处的截面构造的示例的图。

图11是示出图5的截面构造的变形例的图。

图12是示出图6的截面构造的变形例的图。

图13是示出与图1的传感器像素连接的配线的变形例的图。

图14是示出与图1的传感器像素连接的配线的变形例的图。

图15是示出图9的截面构造的变形例的图。

图16是示出图10的截面构造的变形例的图。

图17是示出图1的传感器像素及读出电路的电路构成的变形例的图。

图18是示出图4的放大晶体管的截面构造的变形例的图。

图19是示出包括根据上述实施方案及其变形例的固态成像元件的成像系统的示意性构成的示例的图。

图20是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

图21是示出车外信息检测部及成像部的安装位置的示例的说明图。

图22是示出内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。

图23是示出摄像头和相机控制单元(CCU)的功能构成的示例的框图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细说明本公开的实施方案。注意，按照以下顺序进行说明。

1.实施方案(固态成像元件) 图1至图7

2.变形例(固态成像元件) 图8至图18

3.适用例(成像系统) 图19

4.应用例

应用例1(移动体) 图20和图21

应用例2(手术操作系统) 图22和图23

<1.实施方案>

[构成]

下面对根据本公开的实施方案的固态成像器件1进行说明。固态成像元件1例如是包括CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等的背面照射型图像传感器。固态成像元件1接收来自被摄体的光，并且对其执行光电转换以生成图像信号，由此捕获图像。固态成像元件1输出对应于入射光的像素信号。

背面照射型图像传感器是如下所述的图像传感器：其中，光电转换部设置在受光面与配线层之间，来自被摄体的光入射至受光面，在配线层中设置有驱动各像素的晶体管等的配线。光电转换部是接收来自被摄体的光并将其转换为电气信号的光电二极管等。注意，本公开不限于适用于CMOS图像传感器。

图1示出根据本公开的实施方案的固态成像元件1的示意性构成的示例。固态成像元件1包括3个基板(第一基板10、第二基板20和第三基板30)。固态成像元件1是具有被构造为使得3个基板(第一基板10、第二基板20和第三基板30)接合在一起的三维结构的成像单元。第一基板10、第二基板20和第三基板30顺次层叠。

第一基板10包括像素区域13，在像素区域中执行光电转换的多个传感器像素12以矩阵方式布置。像素区域13设置在半导体基板11中。第二基板20包括均输出基于从传感器像素12输出的电荷(信号电荷)的像素信号的多个读出电路22。注意，在固态成像元件1中，一组传感器像素12及读出电路22有时被称为成像像素。多个读出电路22设置在半导体基板21中，并且例如，如图2所示，每个读出电路22被分配给对应单元的多个传感器像素12。在这种情况下，一个读出电路22被多个成像像素共用。

第二基板20包括沿着行方向延伸的多个像素驱动线23和沿着列方向延伸的多个垂直信号线24。第三基板30包括处理像素信号的逻辑电路32。逻辑电路32设置在半导体基板31中。逻辑电路32例如包括垂直驱动电路33、列信号处理电路34、水平驱动电路35和系统控制电路36。逻辑电路32(具体地，水平驱动电路35)将每个传感器像素12的输出电压Vout输出到外部。

垂直驱动电路33例如以行为单位顺次选择多个传感器像素12。列信号处理电路34例如对从垂直驱动电路33选择的行中的各传感器像素12输出的像素信号执行相关双采样(CDS)处理。例如，通过执行CDS处理，列信号处理电路34提取像素信号的信号电平以保持与各传感器像素12的受光量相对应的像素数据。水平驱动电路35例如将保持在列信号处理电路34中的像素数据顺次输出到外部。系统控制电路36例如控制逻辑电路32内的各块(垂直驱动电路33、列信号处理电路34以及水平驱动电路35)的驱动。

图2示出了传感器像素12和读出电路22的示例。如图2所示，以下对4个传感器像素12共用1个读出电路22的情况进行说明。这里，“共用”是指4个传感器像素12的输出被供给到共用的读出电路22。

各传感器像素12包括彼此相同的构成部件。在图2中，为了将各传感器像素12的构成要素彼此区别，在各传感器像素12的构成要素的附图标记的末尾赋予识别编号(1、2、3、4)。以下，在需要将各传感器像素12的构成要素彼此区别的情况下，对各传感器像素12的构成要素的附图标记的末尾赋予识别编号。同时，在不需要将各传感器像素12的构成要素彼此区别的情况下，省略各传感器像素12的构成要素的附图标记的末尾的识别编号。

各传感器像素12例如包括光电二极管PD、传输晶体管TR和浮动扩散部FD。传输晶体管TR电气连接至光电二极管PD。浮动扩散部FD临时保持经由传输晶体管TR从光电二极管PD传输的电荷。光电二极管PD对应于本公开的“光电转换部”的一个具体示例。浮动扩散部FD对应于本公开的“电荷蓄积部”的一个具体示例。

光电二极管PD执行光电转换以生成对应于受光量的电荷。光电二极管PD的阴极与传输晶体管TR的源极电气连接，并且光电二极管PD的阳极与基准电位线(例如，接地)电气连接。传输晶体管TR的漏极与浮动扩散部FD电气连接，并且传输晶体管TR的栅极经由后述的连接配线57和58与像素驱动线23电气连接。传输晶体管TR例如是CMOS(互补金属氧化物半导体)晶体管。

共用一个读出电路22的各传感器像素12的浮动扩散部FD彼此电气连接，并且与共用的读出电路22的输入端电气连接。例如，读出电路22包括复位晶体管RST、转换晶体管FDG、选择晶体管SEL和放大晶体管AMP。注意，可以根据需要省略选择晶体管SEL、转换晶体管FDG或它们二者。

转换晶体管FDG的源极(读出电路22的输入端)经由连接配线54和65电气连接到浮动扩散部FD。转换晶体管FDG的漏极电气连接到复位晶体管RST的源极。复位晶体管RST的漏极电气连接到电源线VDD和放大晶体管AMP的漏极。放大晶体管AMP的源极与选择晶体管SEL的漏极电气连接。放大晶体管AMP的栅极经由连接配线55和65与转换晶体管FDG的源极电气连接。选择晶体管SEL的源极(读出电路22的输出端)电气连接到垂直信号线24。转换晶体管FDG、复位晶体管RST和选择晶体管SEL的各栅极电气连接到像素驱动线23(参见图1)。

当传输晶体管TR导通时，传输晶体管TR将光电二极管PD的电荷传输到浮动扩散部FD。例如如后述的图3所示，传输晶体管TR为具有设置在半导体基板11的表面的栅极(传输栅极TRG)的平面型。注意，传输晶体管TR也可以是具有从半导体基板11的表面延伸到预定深度的栅极(垂直栅极)的纵型。

转换晶体管FDG用于切换转换效率。一般来说，在黑暗的地方拍摄时像素信号小。基于Q＝CV，随着执行电荷电压转换时浮动扩散部FD的电容(FD电容C)变大，在放大晶体管AMP中执行转换为电压时的V变小。另一方面，在明亮的地方，像素信号变大。因此，如果FD电容C不大，浮动扩散部FD不能完全接受光电二极管PD的电荷。此外，FD电容C必须变大使得在放大晶体管AMP中执行转换为电压时的V不会变得过于大(换言之，变小)。基于上述内容，当转换晶体管FDG导通时，栅极电容增大了晶体管FDG的量，这导致FD电容C整体上变大。另一方面，当转换晶体管FDG断开时，FD电容C整体上变小。这样，通过对转换晶体管FDG进行通断切换可以使FD电容C可变，从而切换转换效率。

复位晶体管RST将浮动扩散部FD的电位复位到预定电位。当复位晶体管RST导通时，将浮动扩散部FD的电位复位为电源线VDD的电位。选择晶体管SEL控制来自读出电路22的像素信号的输出时序。放大晶体管AMP生成与浮动扩散部FD中保持的电荷的电平相对应的电压信号作为像素信号。放大晶体管AMP形成源极跟随型放大器，并且输出具有与光电二极管PD中生成的电荷的电平相对应的电压的像素信号。在选择晶体管SEL导通时，放大晶体管AMP放大浮动扩散部FD的电位，并且将对应于该电位的电压经由垂直信号线24输出到列信号处理电路34。转换晶体管FDG、复位晶体管RST、放大晶体管AMP和选择晶体管SEL例如是CMOS晶体管。转换晶体管FDG、复位晶体管RST、放大晶体管AMP和选择晶体管SEL分别例如为具有设置在半导体基板21的表面上的栅极的平面型。

注意，选择晶体管SEL可以设置在电源线VDD与放大晶体管AMP之间。在这种情况下，复位晶体管RST的漏极电气连接至电源线VDD和选择晶体管SEL的漏极。选择晶体管SEL的源极与放大晶体管AMP的漏极电气连接。选择晶体管SEL的栅极与像素驱动线23(参照图1)电气连接。放大晶体管AMP的源极(读出电路22的输出端)与垂直信号线24电气连接，放大晶体管AMP的栅极与复位晶体管RST的源极电气连接。

图3和图4均为示出固态成像元件1的垂直方向的截面构造的示例的图。图3和图4中均示出固态成像元件1中与传感器像素12相对的部位的截面构造的示例。图3示出对应于后述的图5的A-A线的部位的截面构造的示例。图4中示出对应于后述的图6的A-A线的部位的截面构造的示例。图5和图6示出固态成像元件1的水平方向的截面构造的示例。图5示出图3和图4的Sec1处的截面构造的示例。注意，在图5中，未示出绝缘层46，并且以重叠的方式示出半导体基板11的表面构成。图6示出图3和图4中的Sec2处的截面构造的示例。注意，在图6中，未示出绝缘层52，并且以重叠的方式示出半导体基板21的表面构成、图5的连接配线57和58、栅极电极TRG和元件分离部43。

固态成像元件1被构造为使得第一基板10、第二基板20和第三基板30顺次层叠，另外，固态成像元件1包括在第一基板10的背面侧(光入射面侧)的滤色器70及受光透镜80。滤色器70和受光透镜80分别例如针对每个传感器像素12设置。即，固态成像元件1是背面照射型成像单元。

第一基板10被构造为使得绝缘层46层叠在半导体基板11上。绝缘层46对应于本公开的“绝缘层”的一个具体示例。绝缘层46例如包括诸如SiO₂或SiN等无机绝缘材料。第一基板10包括绝缘层46作为后述的配线层51的一部分。绝缘层46设置在半导体基板11与半导体基板21之间的空间。即，半导体基板21隔着绝缘层46层叠在半导体基板11上。半导体基板11包括硅基板。例如，半导体基板11包括在表面的一部分及其附近的p阱层42，并且在除此以外的区域(比p阱层42深的区域)包括与p阱层42不同的导电型的PD 41。p阱层42包括p型半导体区域。PD 41包括与p阱层42不同的导电型(具体而言为n型)半导体区域。半导体基板11在p阱层42内包括浮动扩散部FD作为与p阱层42不同的导电型(具体而言为n型)的半导体区域。

第一基板10(半导体基板11)针对每个传感器像素12包括光电二极管PD、传输晶体管TR和浮动扩散部FD。第一基板10被构造为使得传输晶体管TR和浮动扩散部FD设置在半导体基板11的前面侧(与光入射面侧相反的侧，或第二基板20侧)。第一基板10(半导体基板11)包括分离各传感器像素12的元件分离部43。元件分离部43被设置为沿着半导体基板11的法线方向(与半导体基板11的表面垂直的方向)延伸而形成。元件分离部43被设置在彼此相邻的两个传感器像素12之间。元件分离部43将彼此相邻的传感器像素12彼此电气分离。元件分离部43例如由氧化硅构成。例如，元件分离部43贯穿半导体基板11。

第一基板10例如还具有在元件分离部43的侧面并且与光电二极管PD侧的面接触的p阱层44。p阱层44由与光电二极管PD不同的导电型(具体而言为p型)的半导体区域构成。第一基板10例如还包括与半导体基板11的背面接触的固定电荷膜45。固定电荷膜45为了抑制由半导体基板11的受光面侧的界面态引起的暗电流的生成而带负电。固定电荷膜45例如由具有负的固定电荷的绝缘膜构成。这种绝缘膜的材料包括例如氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化钛或氧化钽。通过固定电荷膜45感生的电场，空穴蓄积层形成在半导体基板11的受光面侧的界面处。空穴蓄积层抑制从界面生成电子。滤色器70设置在半导体基板11的背面侧。滤色器70被设置为例如与固定电荷膜45接触，并且设置在隔着固定电荷膜45与传感器像素12相对的位置。受光透镜80被设置为例如与滤色器70接触，并且设置在隔着滤色器70及固定电荷膜45与传感器像素12相对的位置。

第二基板20被构造为绝缘层52层叠在半导体基板21上。绝缘层52例如包括诸如SiO₂或SiN等无机绝缘材料。第二基板20包括绝缘层52作为配线层51的一部分。绝缘层52被设置在半导体基板21与半导体基板31之间的空间。半导体基板21包括硅基板。第二基板20(半导体基板21)例如针对每四个传感器像素12包括一个读出电路22。第二基板20被构造为使得读出电路22设置在半导体基板21的前面侧(第三基板30侧)的部分。第二基板20接合到第一基板10且半导体基板21的背面朝向半导体基板11的前面侧。半导体基板21具有贯通半导体基板21的多个开口部。绝缘层52埋入在设置于半导体基板21中的各开口部中，并且，例如，后述的连接配线54或58等穿过各开口部。

包括第一基板10和第二基板20的层叠体包含配线层51。配线层51针对共用读出电路22的多个传感器像素12包括连接部53和连接配线54和55。连接部3及连接配线54和55例如均包含诸如多晶硅、钨或铜等导电性材料。连接部53的一部分和连接配线54的一部分设置在配线层51的绝缘层46内。连接配线54的一部分和连接配线55设置在配线层51的绝缘层52内。

连接部53与共用读出电路22的多个传感器像素12的各浮动扩散部FD电气连接。共用读出电路22的4个传感器像素12的4个浮动扩散部FD被配置为隔着元件分离部43彼此接近。因此，4个浮动扩散部FD通过1个连接部53彼此电气连接。

连接配线54被设置为贯通半导体基板21的开口部，并且沿着半导体基板21的法线方向延伸。连接配线54的一端与连接部53连接。连接配线54的另一端与后述的配线层61中的连接配线65连接。第一基板10和第二基板20通过连接部53以及连接配线54和55彼此电气连接。连接配线65连接到放大晶体管AMP的栅极和转换晶体管FDG的源极。连接配线55贯通绝缘层52而形成，沿着绝缘层52的法线方向延伸。连接配线55的一端与放大晶体管AMP的栅极连接。连接配线55的另一端与连接配线65连接。

配线层51还包括，针对各传感器像素12连接到传输晶体管TR的栅极(传输栅极TRG)的连接配线57和连接到连接配线57的连接配线58。连接配线57对应于本公开的“栅极配线”的一个具体示例。例如如图5和图6所示，连接配线57在预定的方向(第一方向V)上延伸。连接配线57例如均由诸如多晶硅、钨或铜等导电性材料形成。连接配线58贯通半导体基板21的开口部而形成，沿着半导体基板21的法线方向延伸。连接配线58的一端与连接配线57连接。连接配线58的另一端经由绝缘层52内的配线与像素驱动线23电气连接。连接配线58分别例如由诸如多晶硅、钨或铜等导电性材料形成。

连接配线58例如设置在与元件分离部43相对的区域(元件分离部43的正上方)。连接配线58例如设置在元件分离部43的形成共用读出电路22的多个传感器像素12的外缘的部位处。例如，关注于共用读出电路22的4个传感器像素12(包括在第一成像像素中的4个传感器像素12)和在第二方向H上与第一成像像素相邻地布置的第二成像像素中包括的四个传感器像素12。第二方向H是与第一方向V正交的方向。在这种情况下，在元件分离部43的与第一成像像素和第二成像像素彼此分离的部位相对的区域(以下称为“区域β”(参照图6))中，设置了与区域β接触的四个传感器像素12中的各者的连接配线58。即，在区域A中，四个连接配线58在与第一方向V正交的第二方向H上并排布置。

另外，例如，注意图6所示的区域α1。区域α1是特定的两个传感器像素12中的一个传感器像素12的连接配线57(第一栅极配线)和另一个传感器像素12的连接配线57(第二栅极配线)之间的区域。特定的两个传感器像素12是共用读出电路22的4个传感器像素12中的在第二方向H上并排布置的2个传感器像素12。在此情况下，放大晶体管AMP在平面图中布置在区域α1中。

另外，例如，注意如图6所示的区域α2。区域α2是在第二方向H上并排布置的2个传感器像素12中的一个传感器像素12的连接配线57(第一栅极配线)与另一个传感器像素12的连接配线57(第二栅极配线)之间的区域。在此情况下，选择晶体管SEL在平面图中布置在区域α2中。

另外，例如，注意如图6所示的区域α3。区域α3是在第二方向H上并排布置的2个传感器像素12中的一个传感器像素12的连接配线57(第一栅极配线)与另一个传感器像素12的连接配线57(第二栅极配线)之间的区域。此时，复位晶体管RST及转换晶体管FDG在平面图中布置在区域α3中。

第二基板20还包括与配线层51(绝缘层52)接触的配线层61。配线层61还与第三基板30的第二基板20侧的表面接触。配线层61例如包括绝缘层64和设置在绝缘层64中的各种配线(例如，多个像素驱动线23、多个垂直信号线24以及多个连接配线65)。像素驱动线23、垂直信号线24及连接配线65例如均由诸如多晶硅、钨或铜等导电性材料形成。

配线层61例如还包括在绝缘层64内的多个焊盘电极66。焊盘电极66例如均由诸如Cu(铜)或Al(铝)等金属形成。各焊盘电极66在配线层61的表面露出。各焊盘电极66用于电气连接第二基板20与第三基板30，并且将第二基板20与第三基板30彼此接合。多个焊盘电极66例如针对各像素驱动线23和垂直信号线24设置。

第三基板30例如被构造为使得配线层63层叠在半导体基板31上。注意，第三基板30的前面侧的表面和第二基板20的前面侧的表面彼此接合。因此，在说明第三基板30内的构成时，关于上下方向的说明与附图中的上下方向相反。半导体基板31包括硅基板。第三基板30被构造为使得逻辑电路32设置在半导体基板31的前面侧的部分。第三基板30例如还包括配线层63上的配线层62。配线层62例如包括绝缘层68和设置在绝缘层68内的多个焊盘电极67。多个焊盘电极67与逻辑电路32电气连接。焊盘电极67例如均由诸如Cu(铜)或Al(铝)等金属形成。各焊盘电极67在配线层62的表面露出。各焊盘电极67用于电气连接第二基板20与第三基板30，并且将第二基板20与第三基板30彼此接合。另外，焊盘电极67的数量不一定是两个以上，即使是一个焊盘电极67也能够与逻辑电路32电气连接。第二基板20和第三基板30通过焊盘电极66和67彼此的接合而被彼此电气连接。传输晶体管TR的栅极(传输栅极TG)经由连接配线58和焊盘电极66和67与逻辑电路32电气连接。第三基板30接合至第二基板20并且半导体基板31的前表面朝向半导体基板21的前表面侧。

如图3和图4所示，第一基板10和第二基板20通过连接配线54和58彼此电气连接。另外，如图3和图4所示，第二基板20和第三基板30通过焊盘电极66和67彼此的接合而彼此电气连接。这里，读出电路22形成在第二基板20中，并且逻辑电路32形成在第三基板30中。这使得，与将第一基板10和第二基板20彼此电气连接的结构相比，能够提高在设置用于将第二基板20和第三基板30彼此电气连接的结构时的在布置、用于连接的接触的数量等方面的布局自由度。因此，能够采用焊盘电极66和67相互的接合，作为用于将第二基板20和第三基板30彼此电气连接的结构。

[制造方法]

接着，对固态成像元件1的制造方法进行说明。

首先，在半导体基板11中形成p阱层42、元件分离部43和p阱层44。接着，在半导体基板11中形成光电二极管PD、传输晶体管TR(传输栅极TRG)以及浮动扩散部FD(图7A)。由此在半导体基板11中形成传感器像素12。然后，在半导体基板11上形成绝缘层46a(图7B)。此时，在绝缘层46a中，在绝缘层46a的正上方形成露出绝缘层46a的表面的开口部H1。

接着，在具有开口部H1的绝缘层46a的表面形成连接配线57(图7C)。接着，形成绝缘层46b，以使连接配线57埋入其中(图7D)。由此在半导体基板11上形成绝缘层46。接着，在绝缘层46的表面布置形成有读出电路22的半导体基板21(图7E)。接着，在半导体基板21的预定部位形成开口部H2和H3(图7F)。接着，相对于具有开口部H2和H3的表面形成绝缘层52a。此后，在填充开口部H3的绝缘层52a的一部分处设置贯通开口部H3的开口部H4。连接配线57在开口部H4的底面露出。

接着，形成连接配线58使得开口部H4被填充(图7H)。接着，相对于包括连接配线58的表面形成绝缘层52b。由此在半导体基板21上形成绝缘层52。接着，在填充开口部H2的绝缘层52的一部分处设置贯穿开口部H2的开口部H5(图7I)。连接部53在开口部H5的底面露出。接着，形成连接配线54以使开口部H5被填充(图7J)。接着，在绝缘层52的表面上形成与连接配线54接触的连接配线65(图7K)。然后，形成配线层61，并且第三基板30接合到配线层61上。这样，制造了固态成像元件1。

[效果]

接着，对根据本实施方案的固态成像元件1的效果进行说明。

以往，在具有二维结构的固态成像元件中，通过微细工艺的引入和安装密度的提高已经减小了的一个像素的面积。近年来，为了实现固态成像元件的进一步小型化以及像素的高密度化，开发了具有三维结构的固态成像元件。在具有三维结构的固态成像元件中，例如，包含多个光电转换部的半导体基板和包含放大晶体管的半导体基板彼此层叠。放大晶体管生成具有与由各光电转换部获得的电荷的电平相对应的电压的信号(例如，参照专利文献1)。顺便提及地，在现有的固态成像元件的情况下，随着像素的高密度化，像素内部的信号彼此干扰，可能导致噪声特性劣化。这样的问题不限于固态成像元件，在整个光电转换元件中都可能产生。

另一方面，在本实施方案中，形成读出电路22的一个晶体管(像素晶体管)在平视图中被配置在彼此相邻的两个连接配线57(第一栅极配线和第二栅极配线)之间的区域(例如区域α1、α2或α3)。例如与连接配线57布置在像素晶体管的正下方的情况相比，这使得能够降低施加至连接配线57的信号干扰像素晶体管的可能性。结果，能够抑制像素晶体管的噪声特性的劣化。

另外，在本实施方案中，放大晶体管AMP设置在元件分离部43的与彼此相邻的两个传感器像素12被彼此分离的部分相对的区域中。这使得能够确保用于在半导体基板21中形成读出电路22的充分的空间。

另外，在本实施方案中，彼此相邻的两个连接配线57(第一栅极配线和第二栅极配线)在与第二方向H相交的第一方向V上延伸，其中它们隔着放大晶体管AMP彼此相对。例如与连接配线57布置在放大晶体管AMP的正下方的情况相比，这使得能够降低施加至连接配线57上的信号干扰放大晶体管AMP的可能性。结果，能够抑制放大晶体管AMP的噪声特性的劣化。

<2.变形例>

以下，对上述实施方案的固态成像元件1的变形例进行说明。

[变形例A]

在上述实施方案中，例如，如图8、图9和图10所示的导电层59也可以设置在配线层51的绝缘层46内。注意，图9示出对应于图8的Sec1的部位的水平截面构造的示例。图10示出对应于图8的Sec2的部位的水平截面构造的示例。导电层59设置在与放大晶体管AMP(特别地，放大晶体管AMP的沟道区域)相对的区域。对于放大晶体管AMP，这使得能够降低来自半导体基板11侧的信号干扰放大晶体管AMP的可能性。结果，这能够抑制放大晶体管AMP的噪声特性的劣化。

另外，在本变形例中，例如，如图8所示，导电层59可以与连接配线54连接。在这种构成的情况下，可以通过连接配线54控制导电层59的电位。例如，连接配线54的电位可以是电源线VDD的电位，也可以是接地电位。

[变形例B]

注意在第二方向H上彼此相邻的2个连接配线57中的一个连接配线57(第一栅极配线)。在此情况下，在上述实施方案及其变形例中，例如，如图11和图12所示，第一栅极配线可以与包括连接至第一栅极配线的传感器像素12在内的多个传感器像素12的各者的传输晶体管TG的栅极(传输栅极TRG)连接。另外，注意在第二方向H上彼此相邻的2个连接配线57中的另一个连接配线57(第二栅极配线)。在此情况下，在上述实施方案及其变形例中，例如如图11和图12所示，第二栅极配线也可以与包括连接至第二栅极配线的传感器像素12在内的多个传感器像素12的各者的传输晶体管TG的栅极(传输栅极TRG)连接。与上述实施方案及其变形例相比，这能够减少将第一基板10和第二基板20彼此电气连接的垂直配线(连接配线58)的数量。结果，能够确保用于在半导体基板21中形成读出电路22的充分的空间。

[变形例C]

将彼此相邻的两个成像像素中的一个成像像素所包括的传感器像素12的传输晶体管TR的栅极称为“第一栅极”，并且将另一个成像像素所包括的传感器像素12的传输晶体管TR的栅极称为“第二栅极”。此时，在上述实施方案及其变形例中，例如，如图13所示，连接配线57可以被构造为将第一栅极和第二栅极彼此连接。在这种构成的情况下，与针对每个传感器像素12设置一个连接配线57的情况相比，能够减少连接配线57的数量。结果，能够确保用于在半导体基板21中形成读出电路22的充分的空间。

将彼此相邻的两个成像像素中的一个成像像素所包括的两个传感器像素12的传输晶体管TR的栅极称为“第三栅极”，并且将另一成像像素所包括的两个传感器像素12的传输晶体管TR的栅极称为“第四栅极”。在此情况下，上述实施方案及其变形例可以被构造为例如如图14所示地使得两个连接配线57将两个第三栅极和两个第四栅极彼此连接。在这种构成的情况下，与针对每个传感器像素12设置一个连接配线57的情况相比，能够减少连接配线57的数量。结果，能够确保用于在半导体基板21中形成读出电路22的充分的空间。

[变形例D]

在上述变形例D中，例如，如图15所示，导电层59可以设置在与整个放大晶体管AMP相对的区域。在这种构成的情况下，进一步降低了来自半导体基板11侧的信号干扰放大晶体管AMP的可能性。结果，能够进一步抑制放大晶体管AMP的噪声特性的劣化。

[变形例E]

在上述变形例D中，例如，如图16所示，导电层59可以与连接配线54等其他导电体绝缘并且分离。此时，导电层59成为浮动态(floating)。即使在这样的情况下，也能够降低来自半导体基板11侧的信号干扰放大晶体管AMP的可能性。结果，能够抑制放大晶体管AMP的噪声特性的劣化。

[变形例E]

在上述实施方案及其变形例中，例如，如图17所示，一个读出电路22可以仅与一个传感器像素12连接。即使在这样的情况下，与上述实施方案及其变形例类似，也能够降低施加至连接配线57的信号干扰像素晶体管的可能性。结果，能够抑制像素晶体管的噪声特性的劣化。

[变形例F]

在上述实施方案及其变形例中，放大晶体管AMP可以被构造为FinFET。例如，如图18所示，放大晶体管AMP包括位于通过对半导体基板21执行选择性蚀刻而设置的开口部的内侧面内的沟道区域、源极区域和漏极区域。即，放大晶体管AMP包括位于与半导体基板21的表面相交的表面内的沟道区域、源极区域和漏极区域。放大晶体管AMP还包括与沟道区域接触的栅极绝缘膜82，并且还包括隔着栅极绝缘膜82与沟道区域相对的栅极电极81。在放大晶体管AMP被构造为FinFET的情况下，与上述实施方案及其变形例类似，降低了施加至连接配线57的信号干扰像素晶体管的可能性。结果，能够抑制像素晶体管的噪声特性的劣化。

<3.适用例>

图19是示出具备上述实施方案及其变形例的固态成像元件1的成像系统2的示意性构成的示例的图。

成像系统2例如是诸如数码相机或摄像机等成像装置、或诸如智能手机或平板型终端等便携终端装置等电子设备。成像系统2例如包括根据上述实施方案及其变形例的固态成像元件1、光学系统141、快门装置142、控制电路143、DSP电路144、帧存储器145、显示部146、存储部147、操作部148以及电源部149。在成像系统2中，上述实施方案及其变形例的固态成像元件1、DSP电路144、帧存储器145、显示部146、存储部147、操作部148以及电源部149经由总线150彼此连接。

光学系统141被构造为包括一个或多个透镜，并且将来自被摄体的光(入射光)引导到固态成像元件1以在固态成像元件1的受光面上成像。快门装置142被配置在光学系统141和固态成像元件1之间，并且在控制电路143的控制下控制对固态成像元件1的光照期间和遮光期间。固态成像元件1根据通过光学系统141和快门装置142在受光面上成像的光，在特定期间蓄积信号电荷。蓄积在固态成像元件1中的信号电荷根据从控制电路143供给的驱动信号(时序信号)而被作为像素信号(图像数据)传输至DSP电路144。即，固态成像元件1接收通过光学系统141和快门装置142入射的图像光(入射光)，并将对应于接收到的图像光(入射光)的像素信号输出到DSP电路144。控制电路143输出用于控制固态成像元件1的传输操作和快门装置142的快门操作的驱动信号，以驱动固态成像元件1和快门装置142。

DSP电路144是对从固态成像元件1输出的像素信号(图像数据)进行处理的信号处理电路。帧存储器145以帧为单位临时保持由DSP电路144处理的图像数据。显示部146例如包括诸如液晶面板或有机EL(电致发光)面板等面板型显示装置，并且显示由固态成像元件1拍摄的动态图像或静态图像。存储部147将由固态成像元件1拍摄到的动态图像或静止图像的图像数据记录在诸如半导体存储器或硬盘等记录介质中。根据使用者的操作，操作部148发出关于成像系统2具有的各种功能的操作指令。电源部149根据需要对固态成像元件1、DSP电路144、帧存储器145、显示部146、存储部147以及操作部148供给作为这些供给目标的操作电源的各种电源。

在适用例中，上述实施方案及其变形例的固态成像元件1适用于成像系统2。这能够使固态成像元件1小型化或高精细化，并且能够提供小型化或高精细化的成像系统2。

<4.应用例>

[应用例1]

根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人飞行器、船舶、机器人等任何类型的移动体上的装置。

图20是示出作为根据本公开的技术可以适用的作为移动体控制系统的车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图20所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图20所示的例子中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及综合控制单元12050。另外，作为综合控制单元12050的功能结构，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052以及车载网络I/F(interface)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作如下机构的控制装置：诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、用于调整车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。

主体系统控制单元12020根据各种程序来控制安装到车体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，用于代替按键的从便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号可以被输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。

车外信息检测单元12030检测安装车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030连接有成像部12031。车外信息检测单元12030使成像部12031捕获车辆外部的图像并接收所拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像进行诸如人、汽车、障碍物、标志、路面上的文字等物体检测处理或距离检测处理。

成像部12031是接收光并输出与光的受光量相对应的电气信号的光学传感器。成像部12031可以输出电气信号作为图像，或者可以输出电气信号作为测距信息。此外，由成像部12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测车内的信息。例如，检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接到车内信息检测单元12040。例如，驾驶员状态检测部12041包括对驾驶员成像的相机，并且基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或精神集中度，或者可以判断驾驶员是否正在打瞌睡。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行协调控制，以实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于车辆之间的距离的跟随行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告和车辆的车道偏离警告等的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能。

此外，微型计算机12051可以根据基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来进行协调控制，以实现其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等。

此外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051可以通过根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置控制车前灯以例如将远光灯切换为近光灯，由此进行旨在防止眩光的协调控制。

声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号传递到能够在视觉上或听觉上通知车辆乘员或车辆外部的信息的输出装置。在图20的示例中，作为输出装置，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示出。例如，显示部12062可以包括车载显示器和抬头显示器中的至少一种。

图21是示出成像部12031的安装位置的示例的图。

在图21中，成像部12031包括成像部12101、12102、12103、12104和12105。

成像部12101、12102、12103、12104和12105设置在例如车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后门和车内的挡风玻璃的上部等位置。设置在车头的成像部12101和设置在车内的挡风玻璃上部的成像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜的成像部12102和12103主要获得车辆12100的侧方的图像。设置在后保险杠或后门的成像部12104主要获得车辆12100的后方的图像。由成像部12101和12105获取的前方图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。

此外，图21示出了成像部12101至12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在车头的成像部12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜的成像部12102和12103的成像范围，并且成像范围12114表示设置在后保险杠或后门的成像部12104的成像范围。例如，通过叠加由成像部12101至12104捕获的图像数据，获得车辆12100的从上方看到的鸟瞰图像。

成像部12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像部12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用的像素的成像元件。

例如，基于从成像部12101至12104获得的距离信息，通过获得距成像范围12111至12114内的各立体物的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，微型计算机12051提取特别是在车辆12100的行驶路线上的且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的最靠近的立体物作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以设定针对前方车辆的预先确保的车辆间的距离，并且可以进行自动制动控制(包括跟车行驶停止控制)、自动加速控制(包括跟车行驶开始控制)等。因此，能够进行用于使得车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等的协调控制。

例如，基于从成像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将关于立体物的立体物数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆等其他立体物，提取立体物数据，并且使用立体物数据自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为可以由车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断指示与每个障碍物碰撞的危险度的碰撞风险，并且当碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，可以通过经由音频扬声器12061和显示部12062向驾驶者输出警告或者经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向来进行用于碰撞避免的驾驶辅助。

成像部12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断行人是否存在于由成像部12101至12104捕获的图像中来识别行人。例如，通过提取由作为红外相机的成像部12101至12104捕获的图像中的特征点的步骤以及对指示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判断该物体是否为行人的步骤来进行行人的识别。当微型计算机12051判断行人存在于由成像部12101至12104捕获的图像中并且识别出行人时，声音/图像输出部12052使显示部12062在所识别的行人上叠加并显示用于强调的四边形轮廓线。此外，声音/图像输出部12052可以使显示部12062在期望的位置显示指示行人的图标等。

上面已经说明了根据本公开的技术可以适用的移动体控制系统的示例。根据本公开的技术可以适用于上述构造之中的成像部12031。具体地，根据上述实施方案及其变形例的固态成像元件1可以适用于成像部12031。通过将本公开的技术应用于成像部12031，能够抑制成像部12031的效率转换的降低，因此能够提供具有高图像质量的移动体控制系统。

[应用例2]

图22是示出能够应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。

在图22中，示出了其中手术者(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量处置器械11112等其他手术器械11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120和其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。

内窥镜11100包括其中距远端预定长度的区域被插入患者11132的体腔内的透镜筒11101和连接到透镜筒11101的近端的摄像头11102。在所示的示例中，示出了被构造为具有硬性透镜筒11101的所谓硬镜的内窥镜11100，但是内窥镜11100可以被构造为具有软性透镜筒的所谓的软镜。

在透镜筒11101的远端设置有装配有物镜的开口部。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203生成的光被在透镜筒11101内部延伸的光导引导至透镜筒11101的远端，并且经由物镜朝向在患者11132的体腔内的观察对象发射。注意，内窥镜11100可以是直视内窥镜、斜视内窥镜或侧视内窥镜。

光学系统和成像元件设置在摄像头11102内部，并且来自观察对象的反射光(观察光)通过光学系统会聚在成像元件上。观察光由成像元件执行光电转换，并且生成与观察光相对应的电气信号，即，与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为RAW数据被传输到CCU11201。

CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且综合控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且例如对图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等用于显示基于该图像信号的图像的各种图像处理。

显示装置11202在CCU 11201的控制下显示基于由CCU 11201进行过图像处理的图像信号的图像。

例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且将用于对手术部位等成像的照射光供给到内窥镜11100。

输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。使用者可以经由输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种信息和指令。例如，使用者输入指令等改变内窥镜11100的成像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)。

处置器械控制装置11205控制能量处置器械11112的驱动，能量处置器械11112用于组织的烧灼和切开、血管的密封等。气腹装置11206经由气腹管11111向患者11132的体腔内注入气体以使患者11132的体腔膨胀，从而确保内窥镜11100的视野并确保手术者的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像、图形等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。

注意，将手术部位被成像时的照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203可以由包括例如LED、激光光源或它们的组合的白色光源构成。在白色光源通过RGB激光光源的组合构造的情况下，由于可以高精度地控制各种颜色(各波长)的输出强度和输出时序，因此可以在光源装置11203中进行所拍摄的图像的白平衡的调整。此外，在这种情况下，通过将来自各个RGB激光光源的激光束以分时的方式照射到观察对象上并且与照射时序同步地控制摄像头11102的成像元件的驱动，则也能够以分时的方式拍摄对应于RGB的各者的图像。根据该方法，能够在成像元件中未设置滤色器的情况下获得彩色图像。

此外，可以控制光源装置11203的驱动，从而每隔预定的时间改变要输出的光的强度。通过与光强度的改变的时序同步地控制摄像头11102的成像元件的驱动以按时间分割地获取图像并合成图像，可以生成不具有所谓的曝光不足的阴影和曝光过度的高亮的高动态范围的图像。

此外，光源装置11203可以被构造为供给与特殊光观察相对应的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过使用身体组织中的光吸收的波长依赖性，用与普通观察时的照射光(即，白光)相比更窄带域的光进行照射，进行以高对比度对诸如粘膜表层的血管等预定组织进行成像的所谓的窄带域光观察(窄带域成像)。可选择地，在特殊光观察中，可以进行用于通过照射激发光产生的荧光获得图像的荧光观察。在荧光观察中，例如，可以通过用激发光照射身体组织以观察来自身体组织的荧光(自体荧光观察)，或者将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部地注射到身体组织中并用与试剂的荧光波长相对应的激发光照射身体组织来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造为供给与这种特殊光观察相对应的窄带域光和/或激发光。

图23是示出图22所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构成的示例的框图。

摄像头11102包括透镜单元11401、成像部11402、驱动部11403、通信部11404和摄像头控制部11405。CCU 11201包括通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输线缆11400彼此可通信地连接。

透镜单元11401是设置在与透镜筒11101的连接部分处的光学系统。从透镜筒11101的远端接收的观察光被引导到摄像头11102，并且入射到透镜单元11401。透镜单元11401通过组合包括变焦透镜和焦点透镜的多个透镜来构造。

成像部11402包括的成像元件的数量可以是一个(所谓的单板型)或多个(所谓的多板型)元件。当成像部11402被构造为多板型时，例如，可以通过每个成像元件生成与RGB的各者相对应的图像信号，并且可以通过组合图像信号来获得彩色图像。可选择地，成像部11402可以被构造为具有一对成像元件，用于获取能够用于三维(3D)显示的右眼和左眼用图像信号。通过进行3D显示，手术者11131可以更加准确地把握手术部位中的身体组织的深度。注意，当成像部11402被构造为多板型时，可以设置与每个成像元件相对应的透镜单元11401的多个系统。

此外，成像部11402不一定设置在摄像头11102上。例如，成像部11402可以设置在透镜筒11101内部的物镜的正后方。

驱动部11403包括致动器，并且在摄像头控制部11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和焦点透镜沿光轴移动预定距离。因此，能够适当地调整由成像部11402捕获的图像的放大率和焦点。

通信部11404包括用于向/从CCU 11201传输和接收各种信息的通信装置。通信部11404将从成像部11402获取的图像信号作为RAW数据经由传输线缆11400传输到CCU11201。

此外，通信部11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并且将控制信号供给到摄像头控制部11405。控制信号例如包括与成像条件有关的信息，诸如用于指定所拍摄的图像的帧速率的信息、用于指定在成像时的曝光值的信息和/或用于指定所拍摄的图像的放大率和焦点的信息等。

注意，诸如帧速率、曝光值、放大率和焦点等成像条件可以由使用者适当地指定，或者可以由CCU 11201的控制部11413基于被获取的图像信号来自动设定。在后一种情况下，所谓的自动曝光(AE)功能、自动对焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能被搭载在内窥镜11100中。

摄像头控制部11405基于经由通信部11404从CCU 11201接收的控制信号来控制摄像头11102的驱动。

通信部11411包括用于向摄像头11102传输和从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信部11411经由传输线缆11400接收从摄像头11102发送的图像信号。

此外，通信部11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。图像信号和控制信号可以通过电气通信、光通信等传输。

图像处理部11412对作为从摄像头11102传输的RAW数据的图像信号进行各种图像处理。

控制部11413进行与通过使用内窥镜11100进行的手术部位等的成像以及通过对手术部位等成像获得的被摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制部11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。

此外，控制部11413基于由图像处理部11412进行了图像处理的图像信号使显示装置11202显示手术部位等的被摄图像。此时，控制部11413可以通过使用各种图像识别技术来识别被摄图像内的各种物体。例如，控制部11413可以通过检测包括在被摄图像中的物体的边缘形状和/或颜色等识别诸如钳子等手术器械、特定活体部位、出血、使用能量处置器械11112时的雾等。当在显示装置11202中显示被摄图像时，通过使用识别结果，控制部11413可以叠加并显示与手术部位的图像有关的各种手术支持信息。由于手术支持信息被叠加并显示，并且呈现给手术者11131，因此可以减轻手术者11131的负担，并且手术者11131能够可靠地进行手术。

将摄像头11102和CCU 11201连接的传输线缆11400是准备用于电气信号的通信的电气信号线缆、准备用于光通信的光纤或准备用于电气通信和光通信的复合线缆。

这里，在所示的示例中，通过使用传输电缆11400的有线通信进行通信，但是摄像头11102和CCU 11201之间的通信可以通过无线通信进行。

上面已经说明了能够应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的技术可以适当地应用于上述构成之中的设置于内窥镜11100的摄像头11102处的成像部11402。将根据本公开的技术应用于成像部11402，使得能够抑制成像部11402的效率转换的降低。因此，能够提供具有高图像质量的内窥镜11100。

上面已经参照实施方案及其变形例、适用例和应用例说明了本公开，但是本公开并不限于上述实施方案等，并且可以进行各种变形。注意，本说明书中记载的效果仅仅是示例性的。本公开的效果不限于本说明书中记载的效果。本公开可以具有本说明书中记载的效果以外的效果。

本公开不限于例如成像元件，例如也可以应用于半导体元件。例如，可以将根据上述实施方案及其变形例的固态成像元件1的构成部件应用于半导体元件。

另外，本公开也可以采用以下构成。

(1)

第一半导体层，其中针对每个像素设置有光电转换部、电荷蓄积部和传输晶体管，所述电荷蓄积部蓄积在所述光电转换部处生成的信号电荷，所述传输晶体管将所述信号电荷从所述光电转换部传输到所述电荷蓄积部；

第二半导体层，其中针对一个或多个所述像素的各个单元设置有像素晶体管，所述像素晶体管从所述电荷蓄积部读出所述信号电荷，所述第二半导体层层叠在所述第一半导体层上；和

配线层，其设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间，并且其中连接至所述传输晶体管的栅极的栅极配线针对各所述像素设置在绝缘层中，其中，

所述像素晶体管在平视图中被布置在作为彼此相邻的两个所述像素的第一像素和第二像素中的第一栅极配线与第二栅极配线之间的区域中，所述第一栅极配线连接至所述第一像素中包含的所述传输晶体管的栅极，所述第二栅极配线连接至所述第二像素中包含的所述传输晶体管的栅极。

(2)

根据(1)所述的光电转换元件，其中，所述像素晶体管包括放大晶体管、复位晶体管、选择晶体管和转换晶体管中的至少一个，所述放大晶体管生成与所述信号电荷的电平相对应的信号电压，所述复位晶体管将所述电荷蓄积部的电位复位为预定电位，所述选择晶体管控制所述信号电压的输出时序，所述转换晶体管控制所述信号电压相对于所述信号电荷的变化量的灵敏度。

(3)

根据(1)所述的光电转换元件，其中，

所述第一半导体层针对各所述像素设置有分离所述光电转换部、所述电荷蓄积部和所述传输晶体管的元件分离部，并且

所述像素晶体管为所述放大晶体管，并且被设置在所述元件分离部的与所述第一像素和所述第二像素被彼此分离的部分相对的区域中。

(4)

根据(3)所述的光电转换元件，其中，所述第一栅极配线和所述第二栅极配线在与所述第一栅极配线和所述第二栅极配线隔着所述像素晶体管彼此相对的方向相交的方向上延伸。

(5)

根据(3)所述的光电转换元件，其中，所述第一半导体层在与所述像素晶体管相对的区域中还设置有导电层。

(6)

根据(5)所述的光电转换元件，其中，

所述配线层包括将所述电荷蓄积部和所述像素晶体管电气连接的垂直配线，并且

所述导电层与所述垂直配线连接。

(7)

根据(5)所述的光电转换元件，其中，所述导电层是浮动的。

(8)

根据(4)所述的光电转换元件，其中，

所述第一栅极配线与包含所述第一像素的多个所述像素的各个单元的所述传输晶体管的栅极连接，并且

所述第二栅极配线与包含所述第二像素的多个所述像素的各个单元的所述传输晶体管的栅极连接。

(9)

一种电子设备，包括：

光电转换元件，其包括：

在根据本公开的第一方面的光电转换元件和根据本公开的第二方面的电子设备中，像素晶体管在平视图中被布置在所述第一栅极配线和所述第二栅极配线之间的区域中。例如，与所述第一栅极配线或所述第二栅极配线被布置在所述像素晶体管正下方的情况相比，降低了施加至所述第一栅极配线或者所述第二栅极配线的信号干扰像素晶体管的可能性。因而，能够抑制像素晶体管的噪声特性的劣化。注意，本技术的效果不一定限于这里记载的效果，并且可以是本说明书中记载的任何效果。

本申请要求基于2021年2月12日向日本专利局提交的日本专利申请第2021-020561号的优先权，并将其全部内容通过引用并入本文中。

本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种变形、组合、子组合和改变，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims

1.一种光电转换元件，包括：

2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，所述像素晶体管包括放大晶体管、复位晶体管、选择晶体管和转换晶体管中的至少一个，所述放大晶体管生成与所述信号电荷的电平相对应的信号电压，所述复位晶体管将所述电荷蓄积部的电位复位为预定电位，所述选择晶体管控制所述信号电压的输出时序，所述转换晶体管控制所述信号电压相对于所述信号电荷的变化量的灵敏度。

3.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，

所述像素晶体管是所述放大晶体管，并且被设置在所述元件分离部的与所述第一像素和所述第二像素被彼此分离的部分相对的区域中。

4.根据权利要求3所述的光电转换元件，其中，所述第一栅极配线和所述第二栅极配线在与所述第一栅极配线和所述第二栅极配线隔着所述像素晶体管彼此相对的方向相交的方向上延伸。

5.根据权利要求3所述的光电转换元件，其中，所述第一半导体层在与所述像素晶体管相对的区域中还设置有导电层。

6.根据权利要求5所述的光电转换元件，其中，

所述导电层与所述垂直配线连接。

7.根据权利要求5所述的光电转换元件，其中，所述导电层是浮动的。

8.根据权利要求4所述的光电转换元件，其中，

9.一种电子设备，包括：

光电转换元件，其包括：