WO2023058352A1 - 固体撮像装置 - Google Patents

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WO2023058352A1
WO2023058352A1 PCT/JP2022/031977 JP2022031977W WO2023058352A1 WO 2023058352 A1 WO2023058352 A1 WO 2023058352A1 JP 2022031977 W JP2022031977 W JP 2022031977W WO 2023058352 A1 WO2023058352 A1 WO 2023058352A1
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WO
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discharge path
section
photoelectric conversion
unit
imaging device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/031977
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English (en)
French (fr)
Inventor
翔大 森本
悠介 大竹
卓哉 丸山
優治 磯谷
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H04N25/621—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming

Definitions

  • An embodiment according to the present disclosure relates to a solid-state imaging device.
  • CMOS Complementary MOS
  • MOS Metal-Oxide-Semiconductor
  • JP 2013-16675 A Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2020-43413
  • Blooming may occur due to the incidence of strong light. Blooming (self-pixel blooming) is, for example, excessive generation of signal charges in a photodiode and overflowing signal charges flowing into a floating diffusion. Due to blooming, noise components are superimposed on the signal charge, degrading the image quality.
  • the present disclosure provides a solid-state imaging device capable of suppressing blooming.
  • a photoelectric conversion unit that generates an electric charge according to the amount of light received; a discharge path portion disposed between the photoelectric conversion portion and a discharge destination of the charge, through which the charge overflowing from the photoelectric conversion portion passes; A solid-state imaging device is provided.
  • the discharge path section may have a potential different from the potential of the outer peripheral area surrounding the photoelectric conversion section and the discharge path section.
  • the discharge route section a first discharge path portion disposed so as to be in contact with at least a portion of the photoelectric conversion portion and having a potential lower than the potential of the outer peripheral region and higher than the lowest potential value of the photoelectric conversion portion; a second discharge path portion disposed so as to allow the electric charges having passed through the first discharge path portion to pass therethrough, and having a potential lower than the potential of the first discharge path portion; may have
  • the discharge path section is disposed between the first discharge path section and the second discharge path section, and has a potential between the potential of the first discharge path section and the potential of the second discharge path section. You may further have the 3rd discharge path
  • the discharge path section may have a potential that gradually decreases from the photoelectric conversion section to the discharge destination.
  • the discharge path portion may have an impurity concentration different from that of an outer peripheral region surrounding the photoelectric conversion portion and the discharge path portion.
  • a discharge transistor for resetting the charge of the photoelectric conversion unit may not be provided between the photoelectric conversion unit and the discharge destination.
  • the ejection path section may be arranged adjacent to the transfer section.
  • the transfer unit that transfers the charge generated by the photoelectric conversion unit; the transfer unit is arranged so as to be in contact with a first linear portion of the outer edge of the photoelectric conversion unit when viewed from the normal direction of the substrate surface of the substrate on which the photoelectric conversion unit is provided;
  • the discharge path portion may be arranged so as to be in contact with the first linear portion when viewed from the normal direction.
  • a transfer unit that transfers the charge generated by the photoelectric conversion unit; a charge storage unit that stores the charge transferred by the transfer unit; a reset unit that resets the charge accumulated in the charge accumulation unit; further comprising
  • the transfer unit and the reset unit may be arranged close to each other.
  • a transfer unit that transfers the charge generated by the photoelectric conversion unit; a charge storage unit that stores the charge transferred by the transfer unit; a reset unit that resets the charge accumulated in the charge accumulation unit; further comprising
  • the transfer section and the reset section may be arranged along a second straight portion of the outer edge of the pixel region.
  • the photoelectric conversion unit is arranged inside the substrate, At least part of the discharge path portion may be arranged to extend in a normal direction of the substrate surface of the substrate.
  • the discharge path section may be arranged so as to overlap the photoelectric conversion section when viewed from the normal direction.
  • a portion of the discharge path portion is arranged to extend from at least a portion of the photoelectric conversion portion in a direction along the substrate surface of the substrate;
  • the other portion of the discharge path portion may be arranged to extend in the normal direction from a portion of the discharge path portion.
  • the output destination may be shared by multiple pixels.
  • the discharge destination may be arranged so as to be close to the photoelectric conversion unit.
  • the discharge destination may be a reference voltage node.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a solid-state imaging device according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the circuit configuration of one sensor pixel in the solid-state imaging device according to the first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a plan view schematically showing the planar configuration of one sensor pixel in the solid-state imaging device according to the first embodiment
  • 3 is a cross-sectional view schematically showing the cross-sectional configuration of a sensor pixel according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of potentials of sensor pixels according to the first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a plan view schematically showing a planar configuration of one sensor pixel in a solid-state imaging device according to a comparative example
  • FIG. 11 is a plan view schematically showing a planar configuration of one sensor pixel in a solid-state imaging device according to a second embodiment;
  • FIG. 11 is a plan view schematically showing a planar configuration of one sensor pixel in a solid-state imaging device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a PD potential according to the third embodiment;
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a PD potential according to the third embodiment; It is a top view which shows typically the planar structure of one sensor pixel in the solid-state imaging device which concerns on 4th Embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view schematically showing a planar configuration of one sensor pixel in a solid-state imaging device according to a fifth embodiment;
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing a planar configuration of one sensor pixel in a solid-state imaging device according to a sixth embodiment;
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing a planar configuration of one sensor pixel in a solid-state imaging device according to a seventh embodiment;
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing a planar configuration of four sensor pixels in a solid-state imaging device according to an eighth embodiment;
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing a planar configuration of four sensor pixels in a solid-state imaging device according to a modified example of the eighth embodiment;
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing a planar configuration of two sensor pixels in a solid-state imaging device according to a ninth embodiment;
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing a planar configuration of one sensor pixel in a solid-state imaging device according to a tenth embodiment
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing the cross-sectional configuration of a sensor pixel according to the tenth embodiment
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing a planar configuration of one sensor pixel in a solid-state imaging device according to an eleventh embodiment
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing the cross-sectional configuration of a sensor pixel according to an eleventh embodiment
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of potentials of sensor pixels according to the eleventh embodiment
  • 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of an electronic device;
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit;
  • solid-state imaging devices will be described with reference to the drawings.
  • the following description will focus on main components of the solid-state imaging device, but the solid-state imaging device may have components and functions that are not illustrated or described.
  • the following description does not exclude components or features not shown or described.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration example of a solid-state imaging device 101 according to the first embodiment.
  • the solid-state imaging device 101 is a so-called rolling shutter type back-illuminated image sensor such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • the solid-state imaging device 101 captures an image by receiving light from a subject, photoelectrically converting the light, and generating an image signal.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the rolling shutter method refers to control in which each sensor pixel 110 of the pixel array section 111 in the solid-state imaging device 101 is sequentially exposed and read row by row.
  • a back-illuminated image sensor has a photoelectric conversion unit such as a photodiode that receives light from a subject and converts it into an electrical signal. is provided between the wiring layer provided with the image sensor.
  • the solid-state imaging device 101 includes, for example, a pixel array section 111, a vertical driving section 112, a column signal processing section 113, a data storage section 119, a horizontal driving section 114, a system control section 115, and a signal processing section 118.
  • a pixel array section 111 is formed on a semiconductor substrate 11 (described later).
  • Peripheral circuits such as the vertical driving unit 112, the column signal processing unit 113, the data storage unit 119, the horizontal driving unit 114, the system control unit 115, and the signal processing unit 118 are formed on the same semiconductor substrate 11 as the pixel array unit 111, for example. It is formed.
  • the pixel array unit 111 has a plurality of sensor pixels 110 each including a photoelectric conversion unit (described later) that generates and accumulates charges according to the amount of light incident from the object.
  • the sensor pixels 110 are arranged in the horizontal direction (row direction) and the vertical direction (column direction), respectively, as shown in FIG.
  • the pixel driving lines 116 are wired along the row direction for each pixel row composed of the sensor pixels 110 arranged in a line in the row direction, and the sensor pixels 110 are arranged in a line in the column direction.
  • a vertical signal line (VSL) 117 is wired along the column direction for each pixel column.
  • the vertical driving section 112 is composed of a shift register, an address decoder, and the like.
  • the vertical drive section 112 supplies signals and the like to the plurality of sensor pixels 110 via the plurality of pixel drive lines 116, thereby simultaneously driving all of the plurality of sensor pixels 110 in the pixel array section 111, or driving the pixels. Drive by row.
  • the vertical drive unit 112 has two scanning systems, for example, a readout scanning system and a sweeping scanning system.
  • the readout scanning system sequentially selectively scans the unit pixels of the pixel array section 111 in units of rows in order to read out signals from the unit pixels.
  • the sweep-out scanning system performs sweep-out scanning ahead of the read-out scanning by the time corresponding to the shutter speed with respect to the read-out rows to be read-out scanned by the read-out scanning system.
  • Unnecessary charges are swept out from the photoelectric conversion units 51 (described later) of the unit pixels in the readout row by sweeping scanning by this sweeping scanning system. This is called reset.
  • a so-called electronic shutter operation is performed by sweeping out unnecessary charges by this sweeping scanning system, that is, resetting.
  • the electronic shutter operation means an operation of discarding the photocharges of the photoelectric conversion unit 51 and starting exposure anew, that is, of starting accumulation of photocharges anew.
  • the signal read out by the readout operation by the readout scanning system corresponds to the amount of incident light after the immediately preceding readout operation or the electronic shutter operation.
  • the period from the readout timing of the previous readout operation or the sweep timing of the electronic shutter operation to the readout timing of the current readout operation is the accumulation time of the photocharges in the unit pixel, that is, the exposure time.
  • a signal output from each unit pixel of a pixel row selectively scanned by the vertical driving section 112 is supplied to the column signal processing section 113 through each vertical signal line 117 .
  • the column signal processing unit 113 performs predetermined signal processing on the signal output from each unit pixel of the selected row through the VSL 117 for each pixel column of the pixel array unit 111, and temporarily converts the pixel signal after the signal processing. It is designed to hold
  • the column signal processing unit 113 includes, for example, a shift register and an address decoder, and performs noise removal processing, correlated double sampling processing, A/D (Analog/Digital) conversion of analog pixel signals, and A/D conversion processing. etc. to generate a digital pixel signal.
  • the column signal processing unit 113 supplies the generated pixel signals to the signal processing unit 118 .
  • the horizontal driving section 114 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and sequentially selects unit circuits corresponding to the pixel columns of the column signal processing section 113 . By selective scanning by the horizontal drive unit 114 , pixel signals that have undergone signal processing for each unit circuit in the column signal processing unit 113 are sequentially output to the signal processing unit 118 .
  • the signal processing unit 118 performs signal processing such as arithmetic processing on the pixel signals supplied from the column signal processing unit 113 while temporarily storing data in the data storage unit 119 as necessary. It outputs an image signal consisting of
  • the data storage unit 119 temporarily stores data necessary for the signal processing performed by the signal processing unit 118 .
  • the sensor pixel 110 implements an FD type rolling shutter.
  • the sensor pixel 110 in the pixel array section 111 includes, for example, a photoelectric conversion section (PD) 51, a charge transfer section (TG) 52, and a floating diffusion (FD) 53 as a charge holding section and a charge voltage conversion section. , a reset transistor (RST) 54, a feedback enable transistor (FBEN) 55, an exhaust path portion 56, an amplification transistor (AMP) 57, a select transistor (SEL) 58, and the like.
  • PD photoelectric conversion section
  • TG charge transfer section
  • FD floating diffusion
  • RST reset transistor
  • FBEN feedback enable transistor
  • AMP amplification transistor
  • SEL select transistor
  • TG52, FD53, RST54, FBEN55, AMP57, and SEL58 are all N-type MOS transistors.
  • a drive signal is supplied to each gate electrode of these TG52, FD53, RST54, FBEN55, AMP57, and SEL58.
  • Each drive signal is a pulse signal whose high level state is an active state, that is, an ON state, and whose low level state is an inactive state, that is, an OFF state.
  • setting the drive signal to the active state is also referred to as turning the drive signal on
  • setting the drive signal to the inactive state is also referred to as turning the drive signal off.
  • the TG52 is connected between the PD51 and the FD53, and transfers the charges accumulated in the PD51 to the FD53 according to the drive signal applied to the gate electrode of the TG52.
  • the FD53 is a region that temporarily holds the charges accumulated in the PD51.
  • the FD 53 is also a floating diffusion region that converts the electric charge transferred from the PD 51 via the TG 52 into an electric signal (for example, a voltage signal) and outputs the electric signal.
  • FD 53 is connected to RST 54 and VSL 117 via AMP 57 and SEL 58 .
  • FBEN 55 controls the reset voltage applied to RST 54 .
  • the discharge path section 56 is connected between the power supply (reference voltage node) VDD and the PD 51 .
  • a cathode of the PD 51 is commonly connected to one end of the discharge path portion 56 and the source of the TG 52 .
  • the AMP 57 has a gate electrode connected to the FD 53 and a drain connected to the power supply VDD, and serves as an input portion of a source follower circuit that reads out charges obtained by photoelectric conversion in the PD 51 . That is, the AMP 57 forms a source follower circuit together with the constant current source connected to one end of the VSL 117 by connecting the source to the VSL 117 via the SEL 58 .
  • the SEL58 is connected between the source of the AMP57 and the VSL117, and a selection signal is supplied to the gate electrode of the SEL58.
  • the SEL 58 becomes conductive when its selection signal is turned on, and the sensor pixel 110 provided with the SEL 58 becomes selected.
  • the sensor pixel 110 is in the selected state, the pixel signal output from the AMP 57 is read by the column signal processing section 113 via the VSL 117 .
  • a plurality of pixel drive lines 116 are wired, for example, for each pixel row.
  • Each drive signal is supplied to the selected sensor pixel 110 from the vertical drive unit 112 through the plurality of pixel drive lines 116 .
  • the pixel circuit shown in FIG. 2 is an example of a pixel circuit that can be used in the pixel array section 111, and it is also possible to use pixel circuits with other configurations.
  • FIG. 3 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 among the plurality of sensor pixels 110 forming the pixel array section 111 .
  • FIG. 4 shows a cross-sectional configuration example of one sensor pixel 110, which corresponds to a cross-section taken along the line AA shown in FIG.
  • the pixel array section 111 includes, for example, a PD 51 embedded in a semiconductor substrate 11 extending in the XY plane, and a pixel isolation section 12 provided in the semiconductor substrate 11 so as to surround the PD 51.
  • the semiconductor substrate 11 is formed of a semiconductor material such as Si (silicon), and has a front surface 11A extending in the XY plane and a back surface located on the opposite side of the front surface 11A in the Z-axis direction, which is the thickness direction orthogonal to the XY plane. 11B.
  • a color filter CF and an on-chip lens LNS are laminated in order on the back surface 11B.
  • the pixel separation portion 12 is a physical separation wall that extends from the front surface 11A to the back surface 11B in the thickness direction and separates the semiconductor substrate 11 into a plurality of pixel regions R110 within the XY plane.
  • the semiconductor substrate 11 is, for example, P-type (first conductivity type), and the PD 51 is N-type (second conductivity type).
  • One sensor pixel 110 is formed in one pixel region R110 partitioned by the pixel separating portion 12 .
  • Adjacent sensor pixels 110 are electrically isolated from each other, optically isolated from each other, or optically and electrically isolated from each other by the pixel isolation section 12 .
  • the pixel separation section 12 is a single-layer film or a multilayer film of an insulator such as silicon oxide (SiO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like. may be formed.
  • the pixel separation section 12 may be formed of a laminate of a single layer film or a multilayer film of an insulator such as tantalum oxide, hafnium oxide, or aluminum oxide, and a silicon oxide film.
  • the pixel separation section 12 made of the insulator can optically and electrically separate the sensor pixels 110 .
  • the pixel separation section 12 made of such an insulator is also called FFTI (Front Full Trench Isolation).
  • the pixel separation section 12 may include a gap inside. Even in that case, the pixel separation unit 12 can optically and electrically separate the sensor pixels 110 .
  • the pixel separation section 12 may be made of a highly light-shielding metal such as tantalum (Ta), aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), and copper (Cu).
  • the sensor pixels 110 can be optically separated.
  • polysilicon Polycrystalline Silicon
  • the pixel region R110 of each sensor pixel 110 includes a photoelectric conversion unit (PD) 51 and a gap region GR between the PD 51 and the pixel separation unit 12.
  • the pixel region R110 has a rectangular, preferably square outer edge including L12A to L12D in the XY plane.
  • the PD51 has a substantially rectangular outer edge including linear portions L51A to L51D facing the linear portions L12A to L12D in the XY plane.
  • TG 52, FD 53, RST 54, FBEN 55, discharge path portion 56, AMP 57, and SEL 58 are provided in gap region GR.
  • the TG52 is provided in a portion sandwiched between the linear portion L51A and the linear portion L12A in the gap region GR. However, part of the TG 52 is connected to the PD 51 at the first connection point P1.
  • RST54 and FBEN55 are provided in a portion sandwiched between, for example, linear portion L51D and linear portion L12D in gap region GR.
  • the FD53 is provided in the gap region GR from a portion sandwiched between the straight portions L51A and L12A to a portion sandwiched between the straight portions L51D and L12D.
  • the discharge path portion 56 is provided in a portion sandwiched between the straight portion L51C and the straight portion L12C in the gap region GR.
  • AMP 57 and SEL 58 are provided in a portion sandwiched between linear portion L51B and linear portion L12B in gap region GR.
  • the drain D of the AMP 57 is shared with a portion of the discharge path section 56 on the opposite side of the PD 51 . Furthermore, the drain D is provided in the gap region GR from a portion sandwiched between the straight portions L51B and L12B to a portion sandwiched between the straight portions L51C and L12C.
  • the FD53 is provided between the surface 11A and the PD51 in the thickness direction (Z-axis direction).
  • the solid-state imaging device 101 receives, for example, visible light from a subject and performs imaging.
  • the solid-state imaging device 101 is not limited to this, and may be, for example, a device that receives infrared light and performs imaging.
  • the sensor pixel 110 has a ratio of the thickness Z110 to the width W110 along the XY plane, that is, the aspect ratio is, for example, 3 or more. More specifically, for example, when the width W110 is 2.2 ⁇ m, the thickness Z110 is 8.0 ⁇ m. This relatively high aspect ratio provides better optical and electrical isolation, for example, between sensor pixels 110 .
  • one or more well contacts 59 such as copper are connected to the gap region GR, which is the region other than the region where the PD 51 is formed in the pixel region R110.
  • the semiconductor substrate 11 in each pixel region R110 is partitioned into each sensor pixel 110 by the pixel separation section 12 to be electrically isolated. Therefore, the connection of the well contact 59 stabilizes the potential of the semiconductor substrate 11 in each pixel region R110.
  • the discharge path portion 56 is arranged so as to be in contact with the PD 51 . Further, in the example shown in FIG. 3, the discharge path portion 56 is arranged so as to contact the end of the straight portion L51C.
  • the discharge path section 56 is arranged between the PD 51 and the discharge destination of the charge.
  • the discharge destination of the electric charge is the reference voltage node VDD electrically connected to the drain D, for example.
  • Charges overflowing from the PD 51 pass through the discharge path portion 56 .
  • the discharge path portion 56 functions as a blooming path. Therefore, for example, charges excessively generated in the PD 51 due to the incidence of strong light or the like pass through the discharge path portion 56 and are discharged to the reference voltage node VDD. As a result, excessive charges can be suppressed from flowing into the FD portion 53, and blooming (self-pixel blooming) can be suppressed. As a result, noise components that are superimposed on signal charges due to blooming can be suppressed.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the potential of the sensor pixel 110 according to the first embodiment.
  • the discharge path portion 56 has a potential different from the potential of the outer peripheral area (gap area GR) surrounding the PD 51 and the discharge path portion 56 . More specifically, the potential of the discharge path portion 56 is lower than the potential of the outer peripheral region (gap region GR).
  • the ejection path portion 56 has a first ejection path portion 561 and a second ejection path portion 562 .
  • the first discharge path part 561 is arranged so as to contact at least part of the PD 51 .
  • the first discharge path portion 561 has a potential that is lower than the potential of the outer peripheral region (gap region GR) and higher than the minimum value of potential in the PD 51 .
  • the second discharge path portion 562 is arranged so that the charges passing through the first discharge path portion 561 pass therethrough.
  • the second discharge path portion 562 has a potential lower than the potential of the first discharge path portion 561 .
  • the second discharge path portion 562 is shared with the drain D of the AMP57.
  • the gap region GR has a higher potential than PD51.
  • the charge remains in PD51 without leaving the gap region GR.
  • the PD 51 has a potential that gradually changes with position.
  • the positions of the charges accumulated in the PD 51 are adjusted. Charge is accumulated at the position where the PD 51 has the lowest potential.
  • the potential is adjusted, for example, by the impurity concentration. That is, the discharge path portion 56 has an impurity concentration different from that of the peripheral region (gap region GR) surrounding the PD 51 and the discharge path portion 56 .
  • the impurity concentration of the P-type impurities in the discharge path portion 56 is lower than the P-type impurity concentration in the gap region GR. That is, by adjusting the density of the impurity concentration, a partial region with a relatively low potential is formed so that excess charges can pass through. Impurities are introduced into the semiconductor substrate 11 by ion implantation, for example. In this case, the impurity concentration is adjusted by adjusting the ion implantation conditions.
  • the gap region GR is a region with a relatively high concentration of P-type impurities.
  • the first discharge path portion 561 is a region in which the P-type impurity is relatively thin.
  • the second discharge path portion 562 is a region having a relatively high concentration of N-type impurities.
  • the discharge path section 56 is arranged between the PD 51 and the discharge destination (reference voltage node VDD) of the charge, and discharges the charge overflowing from the PD 51 to the reference voltage node VDD. Make it movable. Thereby, blooming can be suppressed.
  • the pixel transistors include TG52, RST54, FBEN55, AMP57 and SEL58.
  • FIG. 6 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the comparative example.
  • the comparative example differs from the first embodiment in that an ejection transistor (OFG) 56a is provided instead of the ejection path portion 56.
  • OFG ejection transistor
  • the OFG 56a initializes, ie resets, the PD 51 according to the drive signal applied to its gate electrode. To reset the PD51 means to deplete the PD51.
  • the OFG 56a is provided in a portion sandwiched between the linear portion L51B and the linear portion L12B in the gap region GR. However, part of the OFG 56a is connected to the PD 51 at the second connection point P2.
  • AMP57 and SEL58 are provided in a portion sandwiched between linear portion L51C and linear portion L12C in gap region GR.
  • the OFG 56a functions as a blooming path and can reduce blooming (self-pixel blooming). However, a certain area is required in the pixel region R110 in order to arrange the OFG 56a. In this case, miniaturization of the sensor pixels 110 becomes difficult.
  • the OFG 56 a is not provided between the PD 51 and the reference voltage node VDD, and excess charges are discharged through the discharge path section 56 .
  • the discharge path portion 56 is formed by ion implantation and requires a smaller area than the OFG 56a. Thereby, the sensor pixels 110 can be further miniaturized while suppressing blooming.
  • FIG. 7 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the second embodiment.
  • 2nd Embodiment differs in arrangement
  • the discharge path portion 56 (first discharge path portion 561) is arranged so as to be in contact with the central portion of the straight portion L51C.
  • the ejection path portion 56 (first ejection path portion 561) only needs to be in contact with at least the PD 51, and its position may be changed.
  • the charge discharge destination (reference voltage node VDD) shown in FIG. 7 is arranged closer to the PD 51 than in the first embodiment described with reference to FIG. As a result, it is possible to prevent the excess charges from stopping in the middle of the discharge path portion 56, thereby making it easier to discharge the excess charges.
  • the arrangement of the discharge path portion 56 may be changed as in the second embodiment. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 8 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the third embodiment.
  • 3rd Embodiment differs in arrangement
  • the discharge path part 56 is arranged so as to be close to the TG 52 .
  • the discharge path portion 56 is arranged so as to be in contact with the end of the straight portion L51B on the side closer to the TG52.
  • FIG. 9 and 10 are schematic diagrams showing an example of the potential of PD51 according to the third embodiment. 9 and 10, the potential gradient is indicated by contour lines.
  • FIG. 9 shows the potential when TG 52 is on.
  • FIG. 10 shows the potential when TG 52 is off.
  • the potential at PD51 is designed to gradually decrease toward TG52 in order to facilitate signal charge transfer from PD51 to FD53. Also, the potential at PD51 is designed to be the lowest near TG52. This is for facilitating transfer of the signal charges accumulated in the PD 51 to the FD 53 via the TG 52 .
  • the discharge path part 56 may be arranged so as to be close to the TG 52 as in the third embodiment. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 11 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the fourth embodiment.
  • the PD 51 is arranged closer to the TG 52 than in the third embodiment.
  • the PD 51 is provided so that its outer edge is substantially rectangular when viewed from the Z direction.
  • the TG 52 is arranged so as to be in contact with the central portion of the linear portion L51A (first linear portion) of the outer edge of the PD 51 when viewed from the normal direction (Z direction) of the semiconductor substrate 11 on which the PD 51 is provided.
  • the discharge path portion 56 is arranged so as to be in contact with the end of the linear portion L51A (first linear portion) when viewed from the Z direction. As a result, the discharge path portion 56 can be arranged closer to the TG 52 .
  • the discharge path portion 56 may be arranged so as to be in contact with the straight portion L51A. Also in this case, the same effect as in the third embodiment can be obtained.
  • FIG. 12 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the fifth embodiment.
  • the fifth embodiment differs from the first embodiment in the arrangement of pixel transistors.
  • the sensor pixel 110 is not provided with the OFG 56a.
  • the degree of freedom in arranging other transistors in the sensor pixel 110 can be improved. That is, the degree of freedom in arrangement of other transistors (RST, SEL, AMP) can be improved by the area of the OFG 56a.
  • the FBEN 55 is arranged near the corner where the straight line portion L12C and the straight line portion L12D intersect in the gap region GR.
  • AMP 57 is provided in a portion sandwiched between straight portion L12C and straight portion L51C in gap region GR.
  • Pixel transistors can be arranged in all directions of the PD 51, and the area can be effectively utilized.
  • the arrangement of pixel transistors may be changed as in the fifth embodiment. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 13 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the sixth embodiment.
  • the sensor pixels 110 are smaller in size than in the first embodiment.
  • the sensor pixel 110 is not provided with the OFG 56a. Thereby, even if the size of the sensor pixel 110 is reduced, the pixel transistor can be arranged.
  • the RST 54 is provided in the gap region 54 near the corner where the straight line portion L12A and the straight line portion L12D intersect.
  • the TG 52 and the RST 54 are arranged close to each other. More specifically, the TG 52 and the RST 54 are arranged along the linear portion L12A (second linear portion) of the outer edge of the pixel region R110.
  • the area of the FD 53 which is the diffusion region between the TG 52 and the RST 54, can be reduced.
  • PLS Physical Light Sensitivity
  • PLS is, for example, a noise component generated by photoelectric conversion when light directly enters the FD 53 .
  • the size of the sensor pixels 110 may be changed as in the sixth embodiment. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 14 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the seventh embodiment.
  • the seventh embodiment differs from the first embodiment in the arrangement of pixel transistors and the size of the PD 51 .
  • the first discharge path portion 561 is arranged so as to be in contact with the straight portion L51B. Therefore, the drain D is arranged on the linear portion L12A side, not on the linear portion L12C side. Further, the RST 54 is provided near the corner where the straight line portion L12A and the straight line portion L12D intersect in the gap region GR, similarly to the sixth embodiment described with reference to FIG. As a result, the area of the PD51 can be increased so that the straight portion L51C approaches the straight portion L12C and part of the straight portion L51D approaches (protrudes) the straight portion L12D.
  • the area of the FD 53 which is the diffusion region between the TG 52 and the RST 54, can be reduced, and the PLS can be suppressed.
  • the arrangement of pixel transistors and the size of the PD 51 may be changed as in the seventh embodiment. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 15A shows a planar configuration example of four sensor pixels 110 according to the eighth embodiment.
  • the eighth embodiment differs from the first embodiment in that the four sensor pixels 110 share the reference voltage node VDD from which charges are discharged.
  • a reference voltage node VDD is shared by multiple sensor pixels 110 .
  • the reference voltage node VDD is shared by four sensor pixels 110.
  • the sensor pixels 110 can be made finer.
  • the pixel separating section 12 may not be provided.
  • the well contact 59 may be shared by a plurality of sensor pixels 110 .
  • the reference voltage node VDD may be shared by a plurality of sensor pixels 110 as in the eighth embodiment. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 15B shows a planar configuration example of four sensor pixels 110 according to a modification of the eighth embodiment.
  • the modified example of the eighth embodiment differs from the eighth embodiment in that a pixel separating section 12 is provided.
  • the pixel separation section 12 is arranged so as to cover the four sensor pixels 110 .
  • the sensor pixel 110 further has an element isolation portion 13 .
  • the element isolation portion 13 is arranged to extend from the pixel isolation portion 12 to the drain D of the AMP 57 .
  • the element isolation section 13 is used to isolate the PD 51 from elements such as pixel transistors around the PD 51 .
  • the element isolation portion 13 is also called STI (Shallow Trench Isolation).
  • the arrangement of the pixel separation section 12 and the element separation section 13 is not limited to the example shown in FIG.
  • a pixel separation unit 12 may be provided as in the modification of the eighth embodiment. Also in this case, the same effects as in the eighth embodiment can be obtained.
  • FIG. 16 shows a planar configuration example of two sensor pixels 110 according to the ninth embodiment.
  • the ninth embodiment differs from the eighth embodiment in that the number of sensor pixels 110 sharing the reference voltage node VDD, which is the destination of charge discharge, is different.
  • the reference voltage node VDD is shared by two sensor pixels 110.
  • the number of sensor pixels 110 sharing the reference voltage node VDD may be changed as in the ninth embodiment. Also in this case, the same effects as in the eighth embodiment can be obtained.
  • FIG. 17 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the tenth embodiment.
  • FIG. 18 shows a cross-sectional configuration example of one sensor pixel 110 according to the tenth embodiment, and corresponds to a cross-section in the arrow direction along the BB section line shown in FIG.
  • the tenth embodiment differs from the first embodiment in the arrangement of the discharge path portion 56 .
  • the PD 51 is arranged so as to be embedded inside the semiconductor substrate 11 .
  • At least part of the discharge path portion 56 is arranged to extend in the normal direction (Z direction) of the substrate surface of the semiconductor substrate 11 . As shown in FIG. 18, the discharge path portion 56 is arranged between the PD 51 and the surface 11A.
  • the discharge path portion 56 is arranged so as to overlap the PD 51 when viewed from the Z direction. More specifically, the discharge path portion 56 is arranged at the center of the PD 51 when viewed from the Z direction. This allows excess charges to be discharged in the Z direction. Note that the discharge path portion 56 is not connected to the drain D of the AMP 57 .
  • a contact or the like electrically connected to the fixed power supply of the voltage VDD may be provided so as to extend in the Z direction.
  • the discharge path portion 56 may be arranged to extend along the Z direction. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 19 shows a planar configuration example of one sensor pixel 110 according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 20 shows a cross-sectional configuration example of one sensor pixel 110 according to the eleventh embodiment, and corresponds to a cross-section taken along the CC section line shown in FIG. 19 in the arrow direction.
  • the eleventh embodiment differs from the tenth embodiment in the path of the discharge path portion 56 .
  • the sensor pixel 110 further has an element isolation portion 13 .
  • the two element isolation portions 13 are arranged along each of the straight portions L12B and L12D.
  • the element isolation section 13 is used to isolate the PD 51 from elements such as pixel transistors around the PD 51 .
  • part of the discharge path part 56 is arranged to extend from at least part of the PD 51 in the direction along the substrate surface (XY plane) of the semiconductor substrate 11 .
  • the other part of the discharge path part 56 is arranged so as to extend in the Z direction from part of the discharge path part 56 .
  • the discharge path part 56 further has a third discharge path part 563 .
  • the third ejection path portion 563 is arranged between the first ejection path portion 561 and the second ejection path portion 562 .
  • the third discharge path portion 563 has a potential between the potential of the first discharge path portion 561 and the potential of the second discharge path portion 562 (see FIG. 21).
  • the third discharge path portion 563 is a region in which the N-type impurity is relatively thin. Note that the first discharge path portion 561 is a region in which the P-type impurity is relatively thin. The second discharge path portion 562 is a region having a relatively high concentration of N-type impurities.
  • the low concentration N-type third discharge path portion 563 is arranged between the first discharge path portion 561 and the second discharge path portion 562 . Thereby, it is possible to suppress the occurrence of dark current due to the electric field of the discharge path portion 56 .
  • the dark current becomes a noise component superimposed on the signal charges.
  • the first discharge path portion 561 is arranged as part of the discharge path portion 56 so as to be in contact with the side surface of the outer edge of the PD 51 .
  • the second discharge path portion 562 and the third discharge path portion 563 are arranged to extend in the Z direction as other parts of the discharge path portion 56 .
  • discharge path portion 56 is arranged inside the semiconductor substrate 11, so it is not shown in FIG. Further, the discharge path portion 56 is arranged so as to partially overlap with the element isolation portion 13 when viewed from the Z direction.
  • the sensor pixel 110 further has a fixed charge film 14 .
  • the fixed charge film 14 is arranged around the element isolation portion 13 .
  • the fixed charge film 14 is formed using a high dielectric material having negative fixed charges so that a positive charge (hole) accumulation region is formed at the interface with the semiconductor substrate 11 to suppress the generation of dark current.
  • the PD51 and the reference voltage node VDD are preferably arranged close to each other as described in the second embodiment. This makes it easier to discharge excess charges. In this case, it is necessary to arrange the discharge path portion 56 near the element isolation portion 13, which may be affected by dark current. Therefore, by providing the fixed charge film 14, the dark current generated in the vicinity of the isolation portion 13 can be suppressed. Therefore, by providing the fixed charge film 14, it is possible to suppress noise due to dark current and facilitate discharge of excessive charges.
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of the potential of the sensor pixel 110 according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 21 shows potentials corresponding to the positions of the dashed lines shown in FIG.
  • the third discharge path portion 563 has a potential between the potential of the first discharge path portion 561 and the potential of the second discharge path portion 562 .
  • the discharge path portion 56 may have a potential that gradually decreases from the PD51 to the reference voltage node VDD.
  • the third discharge path portion 563 has a potential that gradually decreases from the first discharge path portion 561 to the second discharge path portion 562, for example. This makes it easier to discharge excess charges to the reference voltage node VDD.
  • the discharge path part 56 may be arranged so as to extend along the Z direction at a position away from the PD 51 when viewed from the Z direction. Also in this case, the same effect as in the tenth embodiment can be obtained.
  • FIG. 22 is a block diagram showing a configuration example of a camera 2000 as an electronic device to which the present technology is applied.
  • a camera 2000 includes an optical unit 2001 including a group of lenses, an imaging device (imaging device) 2002 to which the above-described solid-state imaging device 101 or the like (hereinafter referred to as the solid-state imaging device 101 or the like) is applied, and a camera signal processing circuit.
  • a DSP (Digital Signal Processor) circuit 2003 is provided.
  • the camera 2000 also includes a frame memory 2004 , a display section 2005 , a recording section 2006 , an operation section 2007 and a power supply section 2008 .
  • DSP circuit 2003 , frame memory 2004 , display unit 2005 , recording unit 2006 , operation unit 2007 and power supply unit 2008 are interconnected via bus line 2009 .
  • An optical unit 2001 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on an imaging surface of an imaging device 2002 .
  • the imaging device 2002 converts the amount of incident light formed on the imaging surface by the optical unit 2001 into an electric signal for each pixel, and outputs the electric signal as a pixel signal.
  • the display unit 2005 is composed of, for example, a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL panel, and displays moving images or still images captured by the imaging device 2002 .
  • a recording unit 2006 records a moving image or still image captured by the imaging device 2002 in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the operation unit 2007 issues operation commands for various functions of the camera 2000 under the user's operation.
  • a power supply unit 2008 appropriately supplies various power supplies as operating power supplies for the DSP circuit 2003, the frame memory 2004, the display unit 2005, the recording unit 2006, and the operation unit 2007 to these supply targets.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (this technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 23 shows how an operator (physician) 11131 is performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic surgery system 11000 .
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 for supporting the endoscope 11100. , and a cart 11200 loaded with various devices for endoscopic surgery.
  • An endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 whose distal end is inserted into the body cavity of a patient 11132 and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101 .
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel. good.
  • the tip of the lens barrel 11101 is provided with an opening into which the objective lens is fitted.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel 11101 by a light guide extending inside the lens barrel 11101, where it reaches the objective. Through the lens, the light is irradiated toward the observation object inside the body cavity of the patient 11132 .
  • the endoscope 11100 may be a straight scope, a perspective scope, or a side scope.
  • An optical system and an imaging element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the imaging element by the optical system.
  • the imaging element photoelectrically converts the observation light to generate an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202 in an integrated manner. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various image processing such as development processing (demosaicing) for displaying an image based on the image signal.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201 .
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for imaging a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • LED light emitting diode
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204 .
  • the user inputs an instruction or the like to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100 .
  • the treatment instrument control device 11205 controls driving of the energy treatment instrument 11112 for tissue cauterization, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 inflates the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field of the endoscope 11100 and securing the operator's working space, and injects gas into the body cavity through the pneumoperitoneum tube 11111. send in.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing the surgical site can be composed of, for example, a white light source composed of an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. It can be carried out.
  • the observation target is irradiated with laser light from each of the RGB laser light sources in a time-division manner, and by controlling the drive of the imaging element of the camera head 11102 in synchronization with the irradiation timing, each of RGB can be handled. It is also possible to pick up images by time division. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the imaging element.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time.
  • the drive of the imaging device of the camera head 11102 in synchronism with the timing of the change in the intensity of the light to obtain an image in a time-division manner and synthesizing the images, a high dynamic A range of images can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, the wavelength dependence of light absorption in body tissues is used to irradiate a narrower band of light than the irradiation light (i.e., white light) used during normal observation, thereby observing the mucosal surface layer.
  • irradiation light i.e., white light
  • Narrow Band Imaging in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained from fluorescence generated by irradiation with excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light and the fluorescence from the body tissue is observed (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is examined.
  • a fluorescence image can be obtained by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 24 is a block diagram showing an example of functional configurations of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging section 11402, a drive section 11403, a communication section 11404, and a camera head control section 11405.
  • the CCU 11201 has a communication section 11411 , an image processing section 11412 and a control section 11413 .
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other via a transmission cable 11400 .
  • a lens unit 11401 is an optical system provided at a connection with the lens barrel 11101 . Observation light captured from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401 .
  • a lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the number of imaging elements constituting the imaging unit 11402 may be one (so-called single-plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each image pickup element, and a color image may be obtained by synthesizing the image signals.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for respectively acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (dimensional) display.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • a plurality of systems of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the 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 drive unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under control from the camera head control unit 11405 . Thereby, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be appropriately adjusted.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it to the camera head control unit 11405 .
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and/or information to specify the magnification and focus of the captured image. Contains information about conditions.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately designated by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. good.
  • the endoscope 11100 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102 .
  • the communication unit 11411 receives image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102 .
  • Image signals and control signals can be transmitted by electric communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102 .
  • the control unit 11413 performs various controls related to imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and display of the captured image obtained by imaging the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates control signals for controlling driving of the camera head 11102 .
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image showing the surgical site and the like based on the image signal that has undergone image processing by the image processing unit 11412 .
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edges of objects included in the captured image, thereby detecting surgical instruments such as forceps, specific body parts, bleeding, mist during use of the energy treatment instrument 11112, and the like. can recognize.
  • the control unit 11413 may use the recognition result to display various types of surgical assistance information superimposed on the image of the surgical site. By superimposing and presenting the surgery support information to the operator 11131, the burden on the operator 11131 can be reduced and the operator 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • a transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable compatible with electrical signal communication, an optical fiber compatible with optical communication, or a composite cable of these.
  • wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402 of the camera head 11102 among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 101 to which each embodiment described above is applied can be applied to the imaging unit 10402 .
  • the technology according to the present disclosure it is possible to suppress deterioration of the image quality of the operation site image obtained by the imaging unit 10402, improve the S/N ratio, and achieve a high dynamic range. A clear image of the surgical site can be obtained, and the operator can reliably confirm the surgical site.
  • the technology according to the present disclosure may also be applied to, for example, a microsurgery system.
  • FIG. 25 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • vehicle control system 12000 includes drive system control unit 12010 , body system control unit 12020 , vehicle exterior information detection unit 12030 , vehicle interior information detection unit 12040 , and integrated control unit 12050 .
  • integrated control unit 12050 As the functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
  • body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • Body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 is connected with an imaging section 12031 .
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010 .
  • the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12030 based on the information outside the vehicle acquired by the information detection unit 12030 outside the vehicle.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 12100, for example.
  • An image pickup unit 12101 provided in the front nose and an image pickup unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment mainly acquire images in front of the vehicle 12100 .
  • Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 12100 .
  • An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100 .
  • the imaging unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment is mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 26 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of an imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity with respect to the vehicle 12100). , it is possible to extract, as the preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100. can. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
  • automatic brake control including following stop control
  • automatic acceleration control including following start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to three-dimensional objects to other three-dimensional objects such as motorcycles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed. By outputting an alarm to the driver via the drive system control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not the pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 .
  • recognition of a pedestrian is performed by, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian.
  • the audio image output unit 12052 outputs a rectangular outline for emphasis to the recognized pedestrian. is superimposed on the display unit 12062 . Also, the audio/image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging units 12031, 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105, the driver state detection unit 12041, and the like among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 101 of FIG. 1 having the imaging device of the present disclosure can be applied to these imaging units and detection units. Then, by applying the technology according to the present disclosure, it is possible to suppress noise, so it is possible to realize safer vehicle travel.
  • this technique can take the following structures.
  • a photoelectric conversion unit that generates an electric charge according to the amount of light received; a discharge path portion disposed between the photoelectric conversion portion and a discharge destination of the charge, through which the charge overflowing from the photoelectric conversion portion passes; A solid-state imaging device.
  • the discharge path section has a potential different from a potential of an outer peripheral area surrounding the photoelectric conversion section and the discharge path section.
  • the discharge route section a first discharge path portion disposed so as to be in contact with at least a portion of the photoelectric conversion portion and having a potential lower than the potential of the outer peripheral region and higher than the lowest potential value of the photoelectric conversion portion; a second discharge path portion disposed so as to allow the electric charges having passed through the first discharge path portion to pass therethrough, and having a potential lower than the potential of the first discharge path portion;
  • the discharge path section is disposed between the first discharge path section and the second discharge path section, and has a potential between the potential of the first discharge path section and the potential of the second discharge path section.
  • the solid-state imaging device further comprising a third discharge path section having (5) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (4), wherein the discharge path section has a potential that gradually decreases from the photoelectric conversion section to the discharge destination. (6) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (5), wherein the discharge path section has an impurity concentration different from that of an outer peripheral region surrounding the photoelectric conversion section and the discharge path section. (7) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (6), wherein no discharge transistor for resetting the charge of the photoelectric conversion unit is provided between the photoelectric conversion unit and the discharge destination.
  • (10) a transfer unit that transfers the charge generated by the photoelectric conversion unit; a charge storage unit that stores the charge transferred by the transfer unit; a reset unit that resets the charge accumulated in the charge accumulation unit; further comprising The solid-state imaging device according to any one of (1) to (9), wherein the transfer section and the reset section are arranged close to each other.
  • (11) a transfer unit that transfers the charge generated by the photoelectric conversion unit; a charge storage unit that stores the charge transferred by the transfer unit; a reset unit that resets the charge accumulated in the charge accumulation unit; further comprising The solid-state imaging device according to any one of (1) to (10), wherein the transfer section and the reset section are arranged along a second straight portion on the outer edge of the pixel region.
  • the photoelectric conversion unit is arranged inside the substrate,
  • a portion of the discharge path portion is arranged to extend from at least a portion of the photoelectric conversion portion in a direction along the substrate surface of the substrate;
  • 101 solid-state imaging device 12 pixel separation section, 51 PD, 52 TG, 53 FD, 54 RST, 56 ejection path section, 561 first ejection path section, 562 second ejection path section, 563 third ejection path section, 56a OFG , 57 AMP, 110 sensor pixel, D drain, GR gap region, L51A straight line portion, L12A straight line portion, R110 pixel region

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Abstract

［課題］ブルーミングを抑制する。 ［解決手段］固体撮像装置は、受光量に応じた電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部と、前記電荷の排出先と、の間に配置され、前記光電変換部から溢れる前記電荷が通過する排出経路部と、を備える。

Description

固体撮像装置
　本開示による実施形態は、固体撮像装置に関する。
　固体撮像装置として、画素毎に増幅素子を備えたＡＰＳ(Active Pixel Sensor)が存在する。その中でも、光電変換素子であるフォトダイオードに蓄積した信号電荷を、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタを介して読み出すＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサが、近年、様々な用途で用いられている（特許文献１参照）。
特開２０１３－１６６７５号公報 特開２０２０－４３４１３号公報
　しかしながら、例えば、強い光の入射等によりブルーミングが発生する場合がある。ブルーミング（自画素ブルーミング）は、例えば、フォトダイオードで信号電荷が過剰に発生し、溢れた信号電荷がフローティングディフュージョンに流入することである。ブルーミングにより、信号電荷にノイズ成分が重畳され、画質が劣化してしまう。
　そこで、本開示では、ブルーミングを抑制することができる固体撮像装置を提供するものである。
　上記の課題を解決するために、本開示によれば、
　受光量に応じた電荷を生成する光電変換部と、
　前記光電変換部と、前記電荷の排出先と、の間に配置され、前記光電変換部から溢れる前記電荷が通過する排出経路部と、
　を備える、固体撮像装置が提供される。
　前記排出経路部は、前記光電変換部及び前記排出経路部を囲む外周領域のポテンシャルとは異なるポテンシャルを有してもよい。
　前記排出経路部は、
　前記光電変換部の少なくとも一部と接するように配置され、前記外周領域のポテンシャルよりも低く、前記光電変換部におけるポテンシャルの最低値よりも高いポテンシャルを有する第１排出経路部と、
　前記第１排出経路部を通過した前記電荷が通過するように配置され、前記第１排出経路部のポテンシャルよりも低いポテンシャルを有する第２排出経路部と、
　を有してもよい。
　前記排出経路部は、前記第１排出経路部と前記第２排出経路部との間に配置され、前記第１排出経路部のポテンシャルと、前記第２排出経路部のポテンシャルと、の間のポテンシャルを有する第３排出経路部をさらに有してもよい。
　前記排出経路部は、前記光電変換部から前記排出先にかけて、徐々に低くなるポテンシャルを有してもよい。
　前記排出経路部は、前記光電変換部及び前記排出経路部を囲む外周領域の不純物濃度とは異なる不純物濃度を有してもよい。
　前記光電変換部と前記排出先との間に、前記光電変換部の前記電荷をリセットする排出トランジスタが設けられなくてもよい。
　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部をさらに備え、
　前記排出経路部は、前記転送部に近接するように配置されてもよい。
　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部をさらに備え、
　前記転送部は、前記光電変換部が設けられる基板の基板面の法線方向から見て、前記光電変換部の外縁の第１直線部分に接するように配置され、
　前記排出経路部は、前記法線方向から見て、前記第１直線部分に接するように配置されてもよい。
　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部と、
　前記転送部により転送された前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
　前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷をリセットするリセット部と、
　をさらに備え、
　前記転送部及び前記リセット部は、互いに近接するように配置されてもよい。
　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部と、
　前記転送部により転送された前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
　前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷をリセットするリセット部と、
　をさらに備え、
　前記転送部及び前記リセット部は、画素領域の外縁の第２直線部分に沿うように配置されてもよい。
　前記光電変換部は、基板の内部に配置され、
　前記排出経路部の少なくとも一部は、前記基板の基板面の法線方向に延伸するように配置されてもよい。
　前記排出経路部は、前記法線方向から見て、前記光電変換部と重なるように配置されてもよい。
　前記排出経路部の一部は、前記光電変換部の少なくとも一部から、前記基板の基板面に沿った方向に延伸するように配置され、
　前記排出経路部の他部は、前記排出経路部の一部から、前記法線方向に延伸するように配置されてもよい。
　前記排出先は、複数の画素で共有されてもよい。
　前記排出先は、前記光電変換部に近接するように配置されてもよい。
　前記排出先は、基準電圧ノードであってもよい。
第１実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の回路構成を表す回路図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第１実施形態に係るセンサ画素の断面構成を模式的に表す断面図である。 第１実施形態に係るセンサ画素のポテンシャルの一例を示す模式図である。 比較例に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第２実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第３実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第３実施形態に係るＰＤのポテンシャルの一例を示す模式図である。 第３実施形態に係るＰＤのポテンシャルの一例を示す模式図である。 第４実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第５実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第６実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第７実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第８実施形態に係る固体撮像装置における４つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第８実施形態の変形例に係る固体撮像装置における４つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第９実施形態に係る固体撮像装置における２つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第１０実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第１０実施形態に係るセンサ画素の断面構成を模式的に表す断面図である。 第１１実施形態に係る固体撮像装置における１つのセンサ画素の平面構成を模式的に表す平面図である。 第１１実施形態に係るセンサ画素の断面構成を模式的に表す断面図である。 第１１実施形態に係るセンサ画素のポテンシャルの一例を示す模式的図である。 電子機器の全体構成例を表す概略図である。 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。 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。 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。 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。
　以下、図面を参照して、固体撮像装置の実施形態について説明する。以下では、固体撮像装置の主要な構成部分を中心に説明するが、固体撮像装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
＜第１実施形態＞
［固体撮像装置１０１の構成］
　図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置１０１の機能の構成例を示すブロック図である。
　固体撮像装置１０１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの、いわゆるローリングシャッタ方式の裏面照射型イメージセンサである。固体撮像装置１０１は、被写体からの光を受光して光電変換し、画像信号を生成することで画像を撮像するものである。
　ローリングシャッタ方式とは、固体撮像装置１０１における画素アレイ部１１１の各センサ画素１１０が、行毎に順次露光され、読み出されるような制御のことをいう。
　裏面照射型イメージセンサとは、被写体からの光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換部が、被写体からの光が入射する受光面と、各画素を駆動させるトランジスタ等の配線が設けられた配線層との間に設けられている構成のイメージセンサをいう。
　固体撮像装置１０１は、例えば、画素アレイ部１１１、垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、データ格納部１１９、水平駆動部１１４、システム制御部１１５、および信号処理部１１８を備えている。
　固体撮像装置１０１では、半導体基板１１（後出）上に画素アレイ部１１１が形成される。垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、データ格納部１１９、水平駆動部１１４、システム制御部１１５、および信号処理部１１８などの周辺回路は、例えば、画素アレイ部１１１と同じ半導体基板１１上に形成される。
　画素アレイ部１１１は、被写体から入射した光の量に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部（後出）を含むセンサ画素１１０を複数有する。センサ画素１１０は、図１に示したように、横方向（行方向）および縦方向（列方向）のそれぞれに配列される。画素アレイ部１１１では、行方向に一列に配列されたセンサ画素１１０からなる画素行ごとに、画素駆動線１１６が行方向に沿って配線され、列方向に一列に配列されたセンサ画素１１０からなる画素列ごとに、垂直信号線（ＶＳＬ）１１７が列方向に沿って配線されている。
　垂直駆動部１１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなる。垂直駆動部１１２は、複数の画素駆動線１１６を介して複数のセンサ画素１１０に対し信号等をそれぞれ供給することにより、画素アレイ部１１１における複数のセンサ画素１１０の全てを同時に駆動させ、または画素行単位で駆動させる。
　垂直駆動部１１２は、例えば読み出し走査系と掃き出し走査系との２つの走査系を有する。読み出し走査系は、単位画素から信号を読み出すために、画素アレイ部１１１の単位画素を行単位で順に選択走査する。掃き出し走査系は、読み出し走査系によって読み出し走査が行われる読み出し行に対し、その読み出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃き出し走査を行う。
　この掃き出し走査系による掃き出し走査により、読み出し行の単位画素の光電変換部５１（後出）から不要な電荷が掃き出される。これをリセットという。そして、この掃き出し走査系による不要電荷の掃き出し、すなわちリセットにより、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換部５１の光電荷を捨てて、新たに露光を開始する、すなわち光電荷の蓄積を新たに開始する動作のことをいう。
　読み出し走査系による読み出し動作によって読み出される信号は、その直前の読み出し動作または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応する。直前の読み出し動作による読み出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃き出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素における光電荷の蓄積時間、すなわち露光時間となる。
　垂直駆動部１１２によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、垂直信号線１１７の各々を通してカラム信号処理部１１３に供給されるようになっている。カラム信号処理部１１３は、画素アレイ部１１１の画素列ごとに、選択行の各単位画素からＶＳＬ１１７を通して出力される信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持するようになっている。
　具体的には、カラム信号処理部１１３は、例えばシフトレジスタやアドレスデコーダなどからなり、ノイズ除去処理、相関二重サンプリング処理、アナログ画素信号のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換Ａ／Ｄ変換処理等を行い、ディジタル画素信号を生成する。カラム信号処理部１１３は、生成した画素信号を信号処理部１１８に供給する。
　水平駆動部１１４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム信号処理部１１３の画素列に対応する単位回路を順番に選択するようになっている。この水平駆動部１１４による選択走査により、カラム信号処理部１１３において単位回路ごとに信号処理された画素信号が順番に信号処理部１１８に出力されるようになっている。
　システム制御部１１５は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等からなる。システム制御部１１５は、タイミングジェネレータで生成されたタイミング信号に基づいて、垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、および水平駆動部１１４の駆動制御を行なうものである。
　信号処理部１１８は、必要に応じてデータ格納部１１９にデータを一時的に格納しながら、カラム信号処理部１１３から供給された画素信号に対して演算処理等の信号処理を行ない、各画素信号からなる画像信号を出力するものである。
　データ格納部１１９は、信号処理部１１８での信号処理にあたり、その信号処理に必要なデータを一時的に格納するようになっている。
［センサ画素１１０の構成］
（回路構成例）
　次に、図２を参照して、図１の画素アレイ部１１１に設けられたセンサ画素１１０の回路構成例について説明する。図２は、画素アレイ部１１１に設けられた複数のセンサ画素１１０のうちの任意の１つのセンサ画素１１０における回路構成例を示している。
　図２に示した例では、センサ画素１１０は、ＦＤ型のローリングシャッタを実現している。図２の例では、画素アレイ部１１１におけるセンサ画素１１０は、例えば、光電変換部（ＰＤ）５１、電荷転送部（ＴＧ）５２、電荷保持部および電荷電圧変換部としてのフローティングディフュージョン（ＦＤ）５３、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）５４、フィードバックイネーブルトランジスタ（ＦＢＥＮ）５５、排出経路部５６、増幅トランジスタ（ＡＭＰ）５７、および選択トランジスタ（ＳＥＬ）５８などを含んでいる。
　また、この例では、ＴＧ５２、ＦＤ５３、ＲＳＴ５４、ＦＢＥＮ５５、ＡＭＰ５７、およびＳＥＬ５８は、いずれもＮ型のＭＯＳトランジスタである。これらＴＧ５２、ＦＤ５３、ＲＳＴ５４、ＦＢＥＮ５５、ＡＭＰ５７、およびＳＥＬ５８の各ゲート電極には、駆動信号がそれぞれ供給されるようになっている。各駆動信号は、高レベルの状態がアクティブ状態、すなわちオン状態となり、低レベルの状態が非アクティブ状態、すなわちオフ状態となるパルス信号である。なお、以下、駆動信号をアクティブ状態にすることを、駆動信号をオンするとも称し、駆動信号を非アクティブ状態にすることを、駆動信号をオフするとも称する。
　ＰＤ５１は、例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなる光電変換素子であり、被写体からの光を受光して、その受光量に応じた電荷を光電変換により生成し、蓄積するものである。
　ＴＧ５２は、ＰＤ５１とＦＤ５３との間に接続されており、ＴＧ５２のゲート電極に印加される駆動信号に応じて、ＰＤ５１に蓄積されている電荷をＦＤ５３に転送するものである。
　ＦＤ５３は、ＰＤ５１に蓄積された電荷を一時的に保持する領域である。また、ＦＤ５３は、ＴＧ５２を介してＰＤ５１から転送されてきた電荷を電気信号（例えば、電圧信号）に変換して出力する浮遊拡散領域でもある。ＦＤ５３には、ＲＳＴ５４が接続されるとともに、ＡＭＰ５７およびＳＥＬ５８を介してＶＳＬ１１７が接続されている。
　ＲＳＴ５４は、ＦＢＥＮ５５に接続されたドレインと、ＦＤ５３に接続されたソースとを有している。ＲＳＴ５４は、そのゲート電極に印加される駆動信号に応じて、ＦＤ５３を初期化、すなわちリセットする。
　ＦＢＥＮ５５は、ＲＳＴ５４に印加されるリセット電圧の制御を行う。
　排出経路部５６は、電源（基準電圧ノード）ＶＤＤと、ＰＤ５１と、の間に接続されている。ＰＤ５１のカソードは、排出経路部５６の一端およびＴＧ５２のソースに対し共通に接続されている。
　ＡＭＰ５７は、ＦＤ５３に接続されたゲート電極と、電源ＶＤＤに接続されたドレインとを有しており、ＰＤ５１での光電変換によって得られる電荷を読み出すソースフォロワ回路の入力部となる。すなわち、ＡＭＰ５７は、そのソースがＳＥＬ５８を介してＶＳＬ１１７に接続されることにより、ＶＳＬ１１７の一端に接続される定電流源と共にソースフォロワ回路を構成する。
　ＳＥＬ５８は、ＡＭＰ５７のソースとＶＳＬ１１７との間に接続されており、ＳＥＬ５８のゲート電極には、選択信号が供給される。ＳＥＬ５８は、その選択信号がオンすると導通状態となり、ＳＥＬ５８が設けられているセンサ画素１１０が選択状態となる。センサ画素１１０が選択状態になると、ＡＭＰ５７から出力される画素信号がＶＳＬ１１７を介してカラム信号処理部１１３によって読み出されるようになっている。
　また、画素アレイ部１１１では、複数の画素駆動線１１６が、例えば画素行毎に配線される。そして、垂直駆動部１１２から複数の画素駆動線１１６を通して、選択されたセンサ画素１１０に対し各駆動信号が供給されるようになっている。
　なお、図２に示した画素回路は、画素アレイ部１１１に用いることが可能な画素回路の一例であり、他の構成の画素回路を用いることも可能である。
（平面構成例および断面構成例）
　次に、図３および図４を参照して、図１の画素アレイ部１１１に設けられたセンサ画素１１０の平面構成例および断面構成例について説明する。図３は、画素アレイ部１１１を構成する複数のセンサ画素１１０のうちの１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。図４は、１つのセンサ画素１１０の断面構成例を示しており、図３に示したＡ－Ａ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。
　図３および図４に示したように、画素アレイ部１１１は、例えばＸＹ面内に広がる半導体基板１１に埋設されたＰＤ５１と、半導体基板１１においてそのＰＤ５１を取り囲むように設けられた画素分離部１２とを有する。半導体基板１１は、Ｓｉ（シリコン）などの半導体材料により形成され、ＸＹ面内に広がる表面１１Ａと、ＸＹ面内と直交する厚さ方向であるＺ軸方向において表面１１Ａと反対側に位置する裏面１１Ｂとを有する。裏面１１Ｂには、例えばカラーフィルタＣＦと、オンチップレンズＬＮＳとが順に積層されている。画素分離部１２は、厚さ方向において表面１１Ａから裏面１１Ｂに至るまで延在し、ＸＹ面内において半導体基板１１を複数の画素領域Ｒ１１０に分離する物理分離壁である。
　なお、本実施の形態では、半導体基板１１は例えばＰ型（第１導電型）であり、ＰＤ５１はＮ型（第２導電型）である。
　センサ画素１１０は、画素分離部１２によって仕切られた１つの画素領域Ｒ１１０に１つずつ形成されている。隣接するセンサ画素１１０同士は、画素分離部１２により、互いに電気的に分離され、もしくは光学的に分離され、または、光学的かつ電気的に分離される。画素分離部１２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁体の単層膜もしくは多層膜で形成されていてもよい。また、画素分離部１２は、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム等の絶縁体の単層膜あるいは多層膜と、酸化シリコン膜との積層体で形成されていてもよい。上記の絶縁体で形成された画素分離部１２は、光学的かつ電気的にセンサ画素１１０を分離することができる。このような絶縁体からなる画素分離部１２は、ＦＦＴＩ（Front Full Trench Isolation）とも称せられる。また、画素分離部１２は、その内部に空隙を含むものであってもよい。その場合であっても、画素分離部１２は、センサ画素１１０を光学的かつ電気的に分離できる。また、画素分離部１２は、例えばタンタル（Ｔａ），アルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ）および銅（Ｃｕ）などの遮光性の高い金属により形成されていてもよい。この場合には、光学的にセンサ画素１１０を分離することができる。さらに、画素分離部１２の構成材料として、ポリシリコン（Polycrystalline Silicon）を用いることもできる。
　図３に示したように、各センサ画素１１０の画素領域Ｒ１１０は、光電変換部（ＰＤ）５１のほか、ＰＤ５１と画素分離部１２との間の間隙領域ＧＲを含んでいる。画素領域Ｒ１１０は、ＸＹ面内においてＬ１２Ａ～Ｌ１２Ｄを含む矩形状、好ましくは正方形状の外縁を有する。ＰＤ５１は、ＸＹ面内において直線部分Ｌ１２Ａ～Ｌ１２Ｄとそれぞれ対向する直線部分Ｌ５１Ａ～Ｌ５１Ｄを含む略矩形状の外縁を有する。
　間隙領域ＧＲには、例えばＴＧ５２、ＦＤ５３、ＲＳＴ５４、ＦＢＥＮ５５、排出経路部５６、ＡＭＰ５７、およびＳＥＬ５８などが設けられている。
　ＴＧ５２は、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ５１Ａと直線部分Ｌ１２Ａとの間に挟まれた部分に設けられている。但し、ＴＧ５２の一部は、第１の接続点Ｐ１においてＰＤ５１と接続されている。また、ＲＳＴ５４およびＦＢＥＮ５５は、間隙領域ＧＲのうち、例えば直線部分Ｌ５１Ｄと直線部分Ｌ１２Ｄとの間に挟まれた部分に設けられている。さらに、ＦＤ５３は、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ５１Ａと直線部分Ｌ１２Ａとの間に挟まれた部分から直線部分Ｌ５１Ｄと直線部分Ｌ１２Ｄとの間に挟まれた部分にかけて設けられている。
　排出経路部５６は、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ５１Ｃと直線部分Ｌ１２Ｃとの間に挟まれた部分に設けられている。また、ＡＭＰ５７およびＳＥＬ５８は、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ５１Ｂと直線部分Ｌ１２Ｂとの間に挟まれた部分に設けられている。なお、ＡＭＰ５７のドレインＤは、排出経路部５６のうちＰＤ５１の反対側の一部と共有されている。さらに、ドレインＤは、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ５１Ｂと直線部分Ｌ１２Ｂとの間に挟まれた部分から直線部分Ｌ５１Ｃと直線部分Ｌ１２Ｃとの間に挟まれた部分にかけて設けられている。
　図４に示したように、ＦＤ５３は、厚さ方向（Ｚ軸方向）において表面１１ＡとＰＤ５１との間に設けられている。
　また、固体撮像装置１０１は、例えば被写体からの可視光を受光し、撮像を行うものである。但し、固体撮像装置１０１は、それに限定されるものではなく、例えば赤外光を受光し、撮像を行うものであってもよい。その場合、センサ画素１１０は、ＸＹ面内に沿った幅Ｗ１１０に対する厚さＺ１１０の比、すなわちアスペクト比が、例えば３以上である。より具体的には、例えば幅Ｗ１１０が２．２μｍであるとき、厚さＺ１１０は８．０μｍである。このようにアスペクト比が比較的高いことにより、例えばセンサ画素１１０同士の光学的分離および電気的分離がより良好になされる。
　さらに、センサ画素１１０では、画素領域Ｒ１１０のうちのＰＤ５１が形成された領域以外である間隙領域ＧＲに、銅などのウェルコンタクト５９が１以上接続されている。画素アレイ部１１１では、各画素領域Ｒ１１０における半導体基板１１が画素分離部１２によってセンサ画素１１０ごとに仕切られて電気的に孤立している。このため、ウェルコンタクト５９の接続により、各画素領域Ｒ１１０における半導体基板１１の電位を安定化させるようにしている。
（排出経路部５６の詳細）
　図３に示すように、排出経路部５６は、ＰＤ５１に接するように配置される。また、図３に示す例では、排出経路部５６は、直線部分Ｌ５１Ｃの端部に接するように配置される。
　排出経路部５６は、ＰＤ５１と、電荷の排出先と、の間に配置される。電荷の排出先は、例えば、ドレインＤと電気的に接続される基準電圧ノードＶＤＤである。排出経路部５６には、ＰＤ５１から溢れる電荷が通過する。排出経路部５６は、ブルーミングパスとして機能する。従って、例えば、強い光の入射等によってＰＤ５１で過剰に発生した電荷は、排出経路部５６を通過して基準電圧ノードＶＤＤに排出される。これにより、過剰な電荷がＦＤ部５３に流入することを抑制することができ、ブルーミング（自画素ブルーミング）を抑制することができる。この結果、ブルーミングによって信号電荷に重畳されるノイズ成分を抑制することができる。
　図５は、第１実施形態に係るセンサ画素１１０のポテンシャルの一例を示す模式図である。
　排出経路部５６は、ＰＤ５１及び排出経路部５６を囲む外周領域（間隙領域ＧＲ）のポテンシャルとは異なるポテンシャルを有する。より詳細には、排出経路部５６のポテンシャル（電位）は、外周領域（間隙領域ＧＲ）のポテンシャルよりも低い。
　排出経路部５６は、第１排出経路部５６１と、第２排出経路部５６２と、を有する。
　第１排出経路部５６１は、ＰＤ５１の少なくとも一部と接するように配置される。第１排出経路部５６１は、外周領域（間隙領域ＧＲ）のポテンシャルよりも低く、ＰＤ５１におけるポテンシャルの最低値よりも高いポテンシャルを有する。
　第２排出経路部５６２は、第１排出経路部５６１を通過した電荷が通過するように配置される。第２排出経路部５６２は、第１排出経路部５６１のポテンシャルよりも低いポテンシャルを有する。図３に示す例では、第２排出経路部５６２は、ＡＭＰ５７のドレインＤと共有されている。
　図５に示すように、間隙領域ＧＲは、ＰＤ５１よりも高いポテンシャルを有する。これにより、電荷は間隙領域ＧＲから出ることなく、ＰＤ５１に留まる。また、ＰＤ５１は、位置によって徐々に変化するポテンシャルを有する。これにより、ＰＤ５１に蓄積される電荷の位置を調整される。電荷は、ＰＤ５１のポテンシャルが最低となる位置で蓄積される。
　図５に示すポテンシャルにより、強い光等によりＰＤ５１で生成される過剰な電子は、第１排出経路部５６１を乗り越え、第２排出経路部５６２を通過し、基準電圧ノードＶＤＤに排出される。
　ポテンシャルは、例えば、不純物濃度によって調整される。すなわち、排出経路部５６は、ＰＤ５１及び排出経路部５６を囲む外周領域（間隙領域ＧＲ）の不純物濃度とは異なる不純物濃度を有する。排出経路部５６のＰ型不純物の不純物濃度は、間隙領域ＧＲのＰ型の不純物濃度よりも低い。すなわち、不純物濃度の濃淡の調整により、過剰な電荷が通過可能なように、ポテンシャルが比較的低い一部の領域が形成される。不純物は、例えば、イオン注入によって半導体基板１１に導入される。この場合、不純物濃度の調整は、イオン注入の条件の調整により行われる。
　間隙領域ＧＲは、Ｐ型不純物が比較的濃い領域である。第１排出経路部５６１は、Ｐ型不純物が比較的薄い領域である。第２排出経路部５６２は、Ｎ型不純物の濃度が比較的高い領域である。
　以上のように、第１実施形態によれば、排出経路部５６は、ＰＤ５１と、電荷の排出先（基準電圧ノードＶＤＤ）と、の間に配置され、ＰＤ５１から溢れる電荷を基準電圧ノードＶＤＤに移動可能とする。これにより、ブルーミングを抑制することができる。
　なお、画素分離部１２、ウェルコンタクト５９及び画素トランジスタ等の配置は、図３に示す例に限られない。画素トランジスタは、ＴＧ５２、ＲＳＴ５４、ＦＢＥＮ５５、ＡＭＰ５７及びＳＥＬ５８等を含む。
［比較例］
　図６は、比較例に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。比較例は、排出経路部５６に代えて、排出トランジスタ（ＯＦＧ）５６ａが設けられる点で、第１実施形態とは異なっている。
　ＯＦＧ５６ａは、そのゲート電極に印加される駆動信号に応じて、ＰＤ５１を初期化、すなわちリセットする。ＰＤ５１をリセットする、とは、ＰＤ５１を空乏化するという意味である。
　なお、ＯＦＧ５６ａは、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ５１Ｂと直線部分Ｌ１２Ｂとの間に挟まれた部分に設けられている。但し、ＯＦＧ５６ａの一部は、第２の接続点Ｐ２においてＰＤ５１と接続されている。また、ＡＭＰ５７及びＳＥＬ５８は、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ５１Ｃと直線部分Ｌ１２Ｃとの間に挟まれた部分に設けられている。
　ＯＦＧ５６ａは、ブルーミングパスとして機能し、ブルーミング（自画素ブルーミング）を軽減することができる。しかし、ＯＦＧ５６ａを配置するために、画素領域Ｒ１１０内に所定の面積が必要になる。この場合、センサ画素１１０の微細化が困難になってしまう。
　これに対して、第１実施形態では、ＰＤ５１と基準電圧ノードＶＤＤとの間にＯＦＧ５６ａが設けられず、過剰な電荷は排出経路部５６を介して排出される。排出経路部５６は、イオン注入により形成され、ＯＦＧ５６ａよりも必要な面積が小さい。これにより、ブルーミングを抑制しつつ、センサ画素１１０をより微細化することができる。
＜第２実施形態＞
　図７は、第２実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第２実施形態は、第１実施形態と比較して、ＰＤ５１に対する排出経路部５６の配置が異なっている。
　排出経路部５６（第１排出経路部５６１）は、直線部分Ｌ５１Ｃの中心部に接するように配置される。排出経路部５６（第１排出経路部５６１）は、少なくともＰＤ５１に接していればよく、位置が変更されてもよい。
　また、図７に示す、電荷の排出先（基準電圧ノードＶＤＤ）は、図３を参照して説明した第１実施形態と比較して、ＰＤ５１に近接するように配置される。これにより、過剰な電荷が排出経路部５６の途中で止まってしまうことを抑制し、過剰な電荷をより排出しやすくすることができる。
　第２実施形態のように、排出経路部５６の配置が変更されてもよい。この場合にも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第３実施形態＞
　図８は、第３実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第３実施形態は、第１実施形態と比較して、ＰＤ５１に対する排出経路部５６の配置が異なっている。
　排出経路部５６は、ＴＧ５２に近接するように配置される。排出経路部５６は、直線部分Ｌ５１Ｂのうち、ＴＧ５２に近い側の端部に接するように配置される。
　図９及び図１０は、第３実施形態に係るＰＤ５１のポテンシャルの一例を示す模式図である。図９及び図１０では、ポテンシャル勾配が等高線で示されている。図９は、ＴＧ５２がオン状態である場合におけるポテンシャルを示す。図１０は、ＴＧ５２がオフ状態である場合におけるポテンシャルを示す。
　通常、ＰＤ５１からＦＤ５３へ信号電荷を転送しやすくするために、ＰＤ５１におけるポテンシャルは、ＴＧ５２に向かって徐々に低くなるように設計される。また、ＰＤ５１におけるポテンシャルは、ＴＧ５２付近で最も低くなるように設計される。これは、ＰＤ５１に蓄積された信号電荷を、ＴＧ５２を介して、ＦＤ５３に転送させやすくするためである。
　図９に示すように、ＴＧ５２がオフ状態である場合、ＰＤ５１で生成された電荷は、ＴＧ５２付近にある、ポテンシャルが最も低い領域に蓄積される。強い光等が入射されると、電荷が過剰に発生する。過剰な電荷も、ポテンシャルが最も低い領域に集まりやすい。図９に示すように、排出経路部５６がＴＧ５２に近接するように配置されているため、過剰な電荷が排出経路部５６を介して基準電圧ノードＶＤＤに排出されやすくすることができる。
　図１０に示すように、ＴＧ５２にオン状態になると、ＴＧ５２直下におけるＰＤ５１のポテンシャルが変化する。これにより、ＰＤ５１に蓄積された信号電荷は、ＴＧ５２を通過してＦＤ５３に転送される。過剰電荷は、図９に示すように排出されるため、ブルーミングを抑制することができる。この結果、ノイズを抑制することができる。
　第３実施形態のように、排出経路部５６がＴＧ５２に近接するように配置されてもよい。この場合にも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第４実施形態＞
　図１１は、第４実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第４実施形態は、第３実施形態と比較して、ＰＤ５１がＴＧ５２にさらに近接するように配置されている。
　ＰＤ５１は、Ｚ方向から見て、外縁が略矩形状となるように設けられる。
　ＴＧ５２は、ＰＤ５１が設けられる半導体基板１１の法線方向（Ｚ方向）から見て、ＰＤ５１の外縁の直線部分Ｌ５１Ａ（第１直線部分）の中心部に接するように配置される。
　排出経路部５６は、Ｚ方向から見て、直線部分Ｌ５１Ａ（第１直線部分）の端部に接するように配置される。これにより、排出経路部５６をＴＧ５２にさらに近接するように配置することができる。
　第４実施形態のように、排出経路部５６が直線部分Ｌ５１Ａに接するように配置されてもよい。この場合にも、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第５実施形態＞
　図１２は、第５実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第５実施形態は、第１実施形態と比較して、画素トランジスタの配置が異なっている。
　第１実施形態において説明したように、センサ画素１１０には、ＯＦＧ５６ａが設けられない。これにより、センサ画素１１０における他のトランジスタの配置の自由度を向上させることができる。すなわち、ＯＦＧ５６ａの面積だけ、他のトランジスタ（ＲＳＴ、ＳＥＬ、ＡＭＰ）の配置の自由度を向上することができる。
　図１２に示す例では、ＦＢＥＮ５５は、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ１２Ｃと直線部分Ｌ１２Ｄとが交わる角部付近に配置される。ＡＭＰ５７は、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ１２Ｃと直線部分Ｌ５１Ｃとの間に挟まれた部分に設けられている。ＰＤ５１の全方位に画素トランジスタを配置することができ、面積を有効活用することができる。
　第５実施形態のように、画素トランジスタの配置が変更されてもよい。この場合にも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第６実施形態＞
　図１３は、第６実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第６実施形態は、第１実施形態と比較して、センサ画素１１０のサイズが小さくなっている。
　第１実施形態において説明したように、センサ画素１１０には、ＯＦＧ５６ａが設けられない。これにより、センサ画素１１０のサイズを小さくしても、画素トランジスタを配置することができる。
　また、図１３に示す例では、ＲＳＴ５４は、間隙領域５４のうち、直線部分Ｌ１２Ａと直線部分Ｌ１２Ｄとが交わる角部付近に設けられる。これにより、ＴＧ５２及びＲＳＴ５４は、互いに近接するように配置される。より詳細には、ＴＧ５２及びＲＳＴ５４は、画素領域Ｒ１１０の外縁の直線部分Ｌ１２Ａ（第２直線部分）に沿うように配置される。これにより、ＴＧ５２とＲＳＴ５４との間の拡散領域であるＦＤ５３の面積を小さくすることができる。ＦＤ５３の面積が小さいほど、ＰＬＳ（Parasitic Light Sensitivity）を抑制することができる。ＰＬＳは、例えば、光がＦＤ５３に直接入りことにより、光電変換されて生じるノイズ成分である。
　第６実施形態のように、センサ画素１１０のサイズが変更されてもよい。この場合にも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第７実施形態＞
　図１４は、第７実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第７実施形態は、第１実施形態と比較して、画素トランジスタの配置、及び、ＰＤ５１のサイズが異なっている。
　図１４に示す例では、第１排出経路部５６１は、直線部分Ｌ５１Ｂに接するように配置される。従って、ドレインＤは、直線部分Ｌ１２Ｃ側ではなく、直線部分Ｌ１２Ａ側に配置される。また、ＲＳＴ５４は、図１３を参照して説明した第６実施形態と同様に、間隙領域ＧＲのうち、直線部分Ｌ１２Ａと直線部分Ｌ１２Ｄとが交わる角部付近に設けられる。これにより、直線部分Ｌ５１Ｃが直線部分Ｌ１２Ｃに近づくように、また、直線部分Ｌ５１Ｄの一部が直線部分Ｌ１２Ｄに近づくように（突出するように）、ＰＤ５１の面積を大きくすることができる。
　また、図１３を参照して説明した第６実施形態と同様に、ＴＧ５２とＲＳＴ５４との間の拡散領域であるＦＤ５３の面積を小さくすることができ、ＰＬＳを抑制することができる。
　第７実施形態のように、画素トランジスタの配置、及び、ＰＤ５１のサイズが変更されてもよい。この場合にも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第８実施形態＞
　図１５Ａは、第８実施形態に係る４つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第８実施形態は、電荷の排出先である基準電圧ノードＶＤＤが４つのセンサ画素１１０で共有されている点で、第１実施形態とは異なっている。
　基準電圧ノードＶＤＤは、複数のセンサ画素１１０で共有される。図１５Ａに示す例では、基準電圧ノードＶＤＤは、４つのセンサ画素１１０で共有される。これにより、センサ画素１１０をより微細化することができる。
　また、図１５Ａに示すように、画素分離部１２が設けられなくてもよい。
　また、ウェルコンタクト５９も、複数のセンサ画素１１０で共有されてもよい。
　第８実施形態のように、基準電圧ノードＶＤＤが複数のセンサ画素１１０で共有されてもよい。この場合にも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第８実施形態の変形例＞
　図１５Ｂは、第８実施形態の変形例に係る４つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第８実施形態の変形例は、画素分離部１２が設けられる点で、第８実施形態とは異なっている。
　図１５Ｂに示す例では、画素分離部１２は、４つのセンサ画素１１０を覆うように配置される。
　センサ画素１１０は、素子分離部１３をさらに有する。素子分離部１３は、画素分離部１２からＡＭＰ５７のドレインＤまで延伸するように配置される。素子分離部１３は、ＰＤ５１と、画素トランジスタ等のＰＤ５１の周りの素子と、の分離に用いられられる。素子分離部１３は、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）とも称せられる。
　なお、画素分離部１２及び素子分離部１３の配置は、図１６に示す例に限られない。
　第８実施形態の変形例のように、画素分離部１２が設けられてもよい。この場合にも、第８実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第９実施形態＞
　図１６は、第９実施形態に係る２つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。第９実施形態は、電荷の排出先である基準電圧ノードＶＤＤを共有するセンサ画素１１０の数が異なっている点で、第８実施形態とは異なっている。
　図１６に示す例では、基準電圧ノードＶＤＤは、２つのセンサ画素１１０で共有される。
　第９実施形態のように、基準電圧ノードＶＤＤを共有するセンサ画素１１０の数が変更されてもよい。この場合にも、第８実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第１０実施形態＞
　図１７は、第１０実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。図１８は、第１０実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の断面構成例を示しており、図１７に示したＢ－Ｂ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。第１０実施形態は、第１実施形態と比較して、排出経路部５６の配置が異なっている。
　図１８に示すように、ＰＤ５１は、半導体基板１１の内部に埋め込まれるように配置される。
　排出経路部５６の少なくとも一部は、半導体基板１１の基板面の法線方向（Ｚ方向）に延伸するように配置される。図１８に示すように、排出経路部５６は、ＰＤ５１と表面１１Ａとの間に配置される。
　図１７に示すように、排出経路部５６は、Ｚ方向から見て、ＰＤ５１と重なるように配置される。より詳細には、排出経路部５６は、Ｚ方向から見て、ＰＤ５１の中心部に配置される。これにより、過剰な電荷をＺ方向に排出させることができる。なお、排出経路部５６は、ＡＭＰ５７のドレインＤとは接続されない。
　なお、図１８に示す基準電圧ノードＶＤＤの位置には、電圧ＶＤＤの固定電源と電気的に接続されたコンタクト等がＺ方向に延伸するように設けられていてもよい。
　第１０実施形態のように、排出経路部５６がＺ方向に沿って延伸するように配置されてもよい。この場合にも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第１１実施形態＞
　図１９は、第１１実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の平面構成例を示している。図２０は、第１１実施形態に係る１つのセンサ画素１１０の断面構成例を示しており、図１９に示したＣ－Ｃ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。第１１実施形態は、第１０実施形態と比較して、排出経路部５６の経路が異なっている。
　センサ画素１１０は、素子分離部１３をさらに有する。２つの素子分離部１３は、直線部分Ｌ１２Ｂ、Ｌ１２Ｄのそれぞれに沿って配置される。素子分離部１３は、ＰＤ５１と、画素トランジスタ等のＰＤ５１の周りの素子と、の分離に用いられられる。
　図２０に示す例では、排出経路部５６の一部は、ＰＤ５１の少なくとも一部から、半導体基板１１の基板面（ＸＹ面）に沿った方向に延伸するように配置される。排出経路部５６の他部は、排出経路部５６の一部から、Ｚ方向に延伸するように配置される。
　排出経路部５６は、第３排出経路部５６３をさらに有する。
　第３排出経路部５６３は、第１排出経路部５６１と第２排出経路部５６２との間に配置される。第３排出経路部５６３は、第１排出経路部５６１のポテンシャルと、第２排出経路部５６２のポテンシャルと、の間のポテンシャルを有する（図２１を参照）。
　第３排出経路部５６３は、Ｎ型不純物が比較的薄い領域である。なお、第１排出経路部５６１は、Ｐ型不純物が比較的薄い領域である。第２排出経路部５６２は、Ｎ型不純物の濃度が比較的高い領域である。
　濃度の薄いＮ型の第３排出経路部５６３は、第１排出経路部５６１と第２排出経路部５６２との間に配置される。これにより、排出経路部５６の電界により暗電流が発生することを抑制することができる。暗電流は、信号電荷に重畳されるノイズ成分になる。
　図２０に示す例では、第１排出経路部５６１は、排出経路部５６の一部として、ＰＤ５１の外縁の側面に接するように配置される。第２排出経路部５６２及び第３排出経路部５６３は、排出経路部５６の他部として、Ｚ方向に延伸するように配置される。
　なお、排出経路部５６は、半導体基板１１の内部に配置されているため、図１９には示されない。また、排出経路部５６は、Ｚ方向から見て、素子分離部１３の一部と重なるように配置される。
　また、センサ画素１１０は、固定電荷膜１４をさらに有する。固定電荷膜１４は、素子分離部１３の周囲に配置される。固定電荷膜１４は、半導体基板１１との界面部分において正電荷（ホール）蓄積領域が形成されて暗電流の発生が抑制されるように、負の固定電荷を有する高誘電体を用いて形成されている。ＰＤ５１及び基準電圧ノードＶＤＤは、第２実施形態で説明したように、互いに近づけて配置されることが好ましい。これにより、過剰な電荷をより排出しやすくすることができる。この場合、排出経路部５６を素子分離部１３の付近に配置する必要があり、暗電流の影響を受ける可能性がある。そこで、固定電荷膜１４を設けることにより、素子分離部１３付近で発生する暗電流を抑制することができる。従って、固定電荷膜１４を設けることにより、暗電流によるノイズを抑制しつつ、過剰な電荷を排出しやすくすることができる。
　図２１は、第１１実施形態に係るセンサ画素１１０のポテンシャルの一例を示す模式図である。図２１は、図２０に示す破線の位置に対応するポテンシャルを示す。
　上記のように、第３排出経路部５６３は、第１排出経路部５６１のポテンシャルと、第２排出経路部５６２のポテンシャルと、の間のポテンシャルを有する。排出経路部５６は、ＰＤ５１から基準電圧ノードＶＤＤにかけて、徐々に低くなるポテンシャルを有してもよい。第３排出経路部５６３は、例えば、第１排出経路部５６１から第２排出経路部５６２にかけて、徐々に低くなるポテンシャルを有する。これにより、過剰な電荷を基準電圧ノードＶＤＤに排出させやすくすることができる。
　第１１実施形態のように、Ｚ方向から見て、ＰＤ５１から離れた位置で、排出経路部５６がＺ方向に沿って延伸するように配置されてもよい。この場合にも、第１０実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜電子機器への適用例＞
　図２２は、本技術を適用した電子機器としてのカメラ２０００の構成例を示すブロック図である。
　カメラ２０００は、レンズ群などからなる光学部２００１、上述の固体撮像装置１０１など（以下、固体撮像装置１０１等という。）が適用される撮像装置（撮像デバイス）２００２、およびカメラ信号処理回路であるＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路２００３を備える。また、カメラ２０００は、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７、および電源部２００８も備える。ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７および電源部２００８は、バスライン２００９を介して相互に接続されている。
　光学部２００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置２００２の撮像面上に結像する。撮像装置２００２は、光学部２００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
　表示部２００５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部２００６は、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
　操作部２００７は、ユーザによる操作の下に、カメラ２０００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部２００８は、ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６および操作部２００７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
　上述したように、撮像装置２００２として、上述した固体撮像装置１０１等を用いることで、良好な画像の取得が期待できる。
　＜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２３は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図２３では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　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２４は、図２３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。具体的には、上述した各実施の形態を適用した固体撮像装置１０１を、撮像部１０４０２に適用することができる。撮像部１０４０２に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部１０４０２により得られる術部画像の画質劣化を抑制し、S/N比の向上と高ダイナミックレンジを実現することができるため、より鮮明な術部画像を得ることができ、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
　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。
　＜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２５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２５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２５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２６は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図２６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２６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、、例えば、撮像部１２０３１，１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５や、運転者状態検出部１２０４１等に適用され得る。具体的には、これらの撮像部や検出部に対して、例えば、本開示の撮像装置を有する図１の固体撮像装置１０１を適用することができる。そして、本開示に係る技術を適用することにより、ノイズを抑制することができるため、より安全な車両走行を実現することが可能になる。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
　（１）
　受光量に応じた電荷を生成する光電変換部と、
　前記光電変換部と、前記電荷の排出先と、の間に配置され、前記光電変換部から溢れる前記電荷が通過する排出経路部と、
　を備える、固体撮像装置。
　（２）
　前記排出経路部は、前記光電変換部及び前記排出経路部を囲む外周領域のポテンシャルとは異なるポテンシャルを有する、（１）に記載の固体撮像装置。
　（３）
　前記排出経路部は、
　前記光電変換部の少なくとも一部と接するように配置され、前記外周領域のポテンシャルよりも低く、前記光電変換部におけるポテンシャルの最低値よりも高いポテンシャルを有する第１排出経路部と、
　前記第１排出経路部を通過した前記電荷が通過するように配置され、前記第１排出経路部のポテンシャルよりも低いポテンシャルを有する第２排出経路部と、
　を有する、（２）に記載の固体撮像装置。
　（４）
　前記排出経路部は、前記第１排出経路部と前記第２排出経路部との間に配置され、前記第１排出経路部のポテンシャルと、前記第２排出経路部のポテンシャルと、の間のポテンシャルを有する第３排出経路部をさらに有する、（３）に記載の固体撮像装置。
　（５）
　前記排出経路部は、前記光電変換部から前記排出先にかけて、徐々に低くなるポテンシャルを有する、（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（６）
　前記排出経路部は、前記光電変換部及び前記排出経路部を囲む外周領域の不純物濃度とは異なる不純物濃度を有する、（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（７）
　前記光電変換部と前記排出先との間に、前記光電変換部の前記電荷をリセットする排出トランジスタが設けられない、（１）乃至（６）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（８）
　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部をさらに備え、
　前記排出経路部は、前記転送部に近接するように配置される、（１）乃至（７）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（９）
　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部をさらに備え、
　前記転送部は、前記光電変換部が設けられる基板の基板面の法線方向から見て、前記光電変換部の外縁の第１直線部分に接するように配置され、
　前記排出経路部は、前記法線方向から見て、前記第１直線部分に接するように配置される、（１）乃至（８）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（１０）
　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部と、
　前記転送部により転送された前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
　前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷をリセットするリセット部と、
　をさらに備え、
　前記転送部及び前記リセット部は、互いに近接するように配置される、（１）乃至（９）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（１１）
　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部と、
　前記転送部により転送された前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
　前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷をリセットするリセット部と、
　をさらに備え、
　前記転送部及び前記リセット部は、画素領域の外縁の第２直線部分に沿うように配置される、（１）乃至（１０）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（１２）
　前記光電変換部は、基板の内部に配置され、
　前記排出経路部の少なくとも一部は、前記基板の基板面の法線方向に延伸するように配置される、（１）乃至（１１）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（１３）
　前記排出経路部は、前記法線方向から見て、前記光電変換部と重なるように配置される、（１２）に記載の固体撮像装置。
　（１４）
　前記排出経路部の一部は、前記光電変換部の少なくとも一部から、前記基板の基板面に沿った方向に延伸するように配置され、
　前記排出経路部の他部は、前記排出経路部の一部から、前記法線方向に延伸するように配置される、（１２）に記載の固体撮像装置。
　（１５）
　前記排出先は、複数の画素で共有される、（１）乃至（１４）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（１６）
　前記排出先は、前記光電変換部に近接するように配置される、（１）乃至（１５）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　（１７）
　前記排出先は、基準電圧ノードである、（１）乃至（１６）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
１０１　固体撮像装置、１２　画素分離部、５１　ＰＤ、５２　ＴＧ、５３　ＦＤ、５４　ＲＳＴ、５６　排出経路部、５６１　第１排出経路部、５６２　第２排出経路部、５６３　第３排出経路部、５６ａ　ＯＦＧ、５７　ＡＭＰ、１１０　センサ画素、Ｄ　ドレイン、ＧＲ　間隙領域、Ｌ５１Ａ　直線部分、Ｌ１２Ａ　直線部分、Ｒ１１０　画素領域

Claims (17)

  1. 　受光量に応じた電荷を生成する光電変換部と、
    　前記光電変換部と、前記電荷の排出先と、の間に配置され、前記光電変換部から溢れる前記電荷が通過する排出経路部と、
    　を備える、固体撮像装置。
  2. 　前記排出経路部は、前記光電変換部及び前記排出経路部を囲む外周領域のポテンシャルとは異なるポテンシャルを有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　前記排出経路部は、
    　前記光電変換部の少なくとも一部と接するように配置され、前記外周領域のポテンシャルよりも低く、前記光電変換部におけるポテンシャルの最低値よりも高いポテンシャルを有する第１排出経路部と、
    　前記第１排出経路部を通過した前記電荷が通過するように配置され、前記第１排出経路部のポテンシャルよりも低いポテンシャルを有する第２排出経路部と、
    　を有する、請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記排出経路部は、前記第１排出経路部と前記第２排出経路部との間に配置され、前記第１排出経路部のポテンシャルと、前記第２排出経路部のポテンシャルと、の間のポテンシャルを有する第３排出経路部をさらに有する、請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 　前記排出経路部は、前記光電変換部から前記排出先にかけて、徐々に低くなるポテンシャルを有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 　前記排出経路部は、前記光電変換部及び前記排出経路部を囲む外周領域の不純物濃度とは異なる不純物濃度を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記光電変換部と前記排出先との間に、前記光電変換部の前記電荷をリセットする排出トランジスタが設けられない、請求項１に記載の固体撮像装置。
  8. 　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部をさらに備え、
    　前記排出経路部は、前記転送部に近接するように配置される、請求項１に記載の固体撮像装置。
  9. 　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部をさらに備え、
    　前記転送部は、前記光電変換部が設けられる基板の基板面の法線方向から見て、前記光電変換部の外縁の第１直線部分に接するように配置され、
    　前記排出経路部は、前記法線方向から見て、前記第１直線部分に接するように配置される、請求項１に記載の固体撮像装置。
  10. 　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部と、
    　前記転送部により転送された前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
    　前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷をリセットするリセット部と、
    　をさらに備え、
    　前記転送部及び前記リセット部は、互いに近接するように配置される、請求項１に記載の固体撮像装置。
  11. 　前記光電変換部で生成された前記電荷を転送する転送部と、
    　前記転送部により転送された前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
    　前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷をリセットするリセット部と、
    　をさらに備え、
    　前記転送部及び前記リセット部は、画素領域の外縁の第２直線部分に沿うように配置される、請求項１に記載の固体撮像装置。
  12. 　前記光電変換部は、基板の内部に配置され、
    　前記排出経路部の少なくとも一部は、前記基板の基板面の法線方向に延伸するように配置される、請求項１に記載の固体撮像装置。
  13. 　前記排出経路部は、前記法線方向から見て、前記光電変換部と重なるように配置される、請求項１２に記載の固体撮像装置。
  14. 　前記排出経路部の一部は、前記光電変換部の少なくとも一部から、前記基板の基板面に沿った方向に延伸するように配置され、
    　前記排出経路部の他部は、前記排出経路部の一部から、前記法線方向に延伸するように配置される、請求項１２に記載の固体撮像装置。
  15. 　前記排出先は、複数の画素で共有される、請求項１に記載の固体撮像装置。
  16. 　前記排出先は、前記光電変換部に近接するように配置される、請求項１に記載の固体撮像装置。
  17. 　前記排出先は、基準電圧ノードである、請求項１に記載の固体撮像装置。
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