(57)【要約】  本技術は、ＦＤ容量を小さくすることができるようにする撮像素子、電子機器に関する。基板と、基板に設けられた第１の光電変換領域を含む第１の画素と、第１の光電変換領域の隣であって、基板に設けられた第２の光電変換領域を含む第２の画素と、第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との間であって、基板に設けられたトレンチと、第１の画素に含まれる第１の領域と、第２の画素に含まれる第２の領域と、第１の領域、第２の領域、およびトレンチに接した第３の領域とを備える。本技術は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサに適用できる。
2019220945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられた第１の光電変換領域を含む第１の画素と、
前記第１の光電変換領域の隣であって、前記基板に設けられた第２の光電変換領域を含む第２の画素と、
前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換領域との間であって、前記基板に設けられたトレンチと、
前記第１の画素に含まれる第１の領域と、
前記第２の画素に含まれる第２の領域と、
前記第１の領域、前記第２の領域、および前記トレンチに接した第３の領域と
を備える撮像素子。
【請求項２】
前記第１の領域、前記第２の領域、および前記第３の領域は、Ｎ型の不純物領域またはＰ型の不純物領域である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記第１の領域、前記第２の領域、および前記第３の領域は、同一の電位となる領域である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１の領域と前記第２の領域は、ＦＤ（フローティングディフュージョン）である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記第１の領域と前記第２の領域は、グランド領域である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記第３の領域は、前記基板に対してＮ型またはＰ型の不純物を含むポリシリコンで形成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記第３の領域の側面のうち２面と底面は、前記トレンチに形成されている所定の膜と接している
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記第３の領域に、トランジスタと接続される配線が接続されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記第３の領域の深さは、前記第１の領域の深さの５０乃至８０％の深さとされている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記第１の領域と前記第３の領域が接している部分において、前記第１の領域は、前記第３の領域と同程度または大きく形成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記第３の領域は、前記第１の領域と２面で接している
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１２】
前記第１の領域に、トランジスタと接続される配線が接続され、
前記第１の領域は、前記第２の領域よりも大きい領域で形成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１３】
前記トレンチの側壁に、Ｐ型領域とＮ型領域から構成されるＰＮ接合領域が形成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１４】
基板と、
前記基板に設けられた第１の光電変換領域を含む第１の画素と、
前記第１の光電変換領域の隣であって、前記基板に設けられた第２の光電変換領域を含む第２の画素と、
前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換領域との間であって、前記基板に設けられたトレンチと、
前記第１の画素に含まれる第１の領域と、
前記第２の画素に含まれる第２の領域と、
前記第１の領域、前記第２の領域、および前記トレンチに接した第３の領域と
を備える撮像素子を含む
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は撮像素子、電子機器関し、例えば、所定のトランジスタを複数の画素で共有して用いる場合に適用して好適な撮像素子、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置に設けられるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサは、フォトダイオードおよびトランジスタなどの素子を画素毎に備える。また、ＣＭＯＳイメージセンサとして、各画素の間に隣接する画素を電気的に分離するＤＴＩ（Deep Trench Isolation）を備える構成についての提案もある。【０００３】
ＤＴＩを設けることで、所定のトランジスタを複数の画素で共有する場合に、ＦＤ（フローティングディフュージョン）領域を各画素に設け、複数のＦＤ領域を配線で電気的に接続する必要がある。ＦＤ領域を配線で接続することで配線長が長くなるためにＦＤ容量が大きくなる可能性があった。ＦＤ容量が大きくなると変換効率が下がり、出力信号が小さくなり、Ｓ／Ｎが悪化する可能性があった。【０００４】
特許文献１では、隣接画素のＦＤ領域の両方に電気的に接続されるコンタクトを形成することで、ＦＤ領域を電気的に導通させ、ＦＤ容量の増大を抑制することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／０２００７６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によると、隣接画素のＦＤ領域を接続し、接触抵抗の上昇を抑えるために、またコンタクトの合わせずれが発生しても大丈夫なように、コンタクトを大きく形成したり、ＦＤ領域を大きく形成したりする必要がある。【０００７】
特許文献１によると、コンタクトやＦＤ領域を小さくするのは限界があった。ＦＤ容量を小さくし、変換効率をより高め、Ｓ／Ｎをより高めることが望まれている。【０００８】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、Ｓ／Ｎを高めることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本技術の一側面の撮像素子は、基板と、前記基板に設けられた第１の光電変換領域を含む第１の画素と、前記第１の光電変換領域の隣であって、前記基板に設けられた第２の光電変換領域を含む第２の画素と、前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換領域との間であって、前記基板に設けられたトレンチと、前記第１の画素に含まれる第１の領域と、前記第２の画素に含まれる第２の領域と、前記第１の領域、前記第２の領域、および前記トレンチに接した第３の領域とを備える。【００１０】
本技術の一側面の電子機器は、基板と、前記基板に設けられた第１の光電変換領域を含む第１の画素と、前記第１の光電変換領域の隣であって、前記基板に設けられた第２の光電変換領域を含む第２の画素と、前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換領域との間であって、前記基板に設けられたトレンチと、前記第１の画素に含まれる第１の領域と、前記第２の画素に含まれる第２の領域と、前記第１の領域、前記第２の領域、および前記トレンチに接した第３の領域とを備える撮像素子を含む。【００１１】
本技術の一側面の撮像素子においては、基板と、基板に設けられた第１の光電変換領域を含む第１の画素と、第１の光電変換領域の隣であって、基板に設けられた第２の光電変換領域を含む第２の画素と、第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との間であって、基板に設けられたトレンチと、第１の画素に含まれる第１の領域と、第２の画素に含まれる第２の領域と、第１の領域、第２の領域、およびトレンチに接した第３の領域とが備えられる。【００１２】
本技術の一側面の電子機器においては、前記撮像素子が含まれる。
【発明の効果】
【００１３】
本技術の一側面によれば、Ｓ／Ｎを高めることができる。【００１４】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】撮像素子の構成例を示す図である。
【図３】本技術が適用された撮像素子の第１の実施の形態の平面図である。
【図４】本技術が適用された撮像素子の第１の実施の形態の平面図である。
【図５】撮像素子の回路図である。
【図６】第１の実施の形態の撮像素子の断面図である。
【図７】第１の実施の形態の撮像素子の断面図である。
【図８】接続部の構成について説明するための図である。
【図９】撮像素子の製造について説明するための図である。
【図１０】第２の実施の形態における撮像素子の平面図である。
【図１１】第３の実施の形態における撮像素子の平面図である。
【図１２】第３の実施の形態における撮像素子の断面図である。
【図１３】第４の実施の形態における撮像素子の平面図である。
【図１４】第５の実施の形態における撮像素子の平面図である。
【図１５】第６の実施の形態における撮像素子の平面図である。
【図１６】第６の実施の形態における撮像素子の断面図である。
【図１７】撮像素子の製造について説明するための図である。
【図１８】第７の実施の形態における撮像素子の平面図である。
【図１９】第７の実施の形態における撮像素子の平面図である。
【図２０】第７の実施の形態における撮像素子の断面図である。
【図２１】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２２】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。
【図２３】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２４】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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。
【００１７】
本技術は、撮像装置に適用できるため、ここでは、撮像装置に本技術を適用した場合を例に挙げて説明を行う。なおここでは、撮像装置を例に挙げて説明を続けるが、本技術は、撮像装置への適用に限られるものではなく、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置、画像読取部に撮像装置を用いる複写機など、画像取込部（光電変換部）に撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能である。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【００１８】
図１は、本開示の電子機器の一例である撮像装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、撮像装置１０は、レンズ群１１等を含む光学系、撮像素子１２、カメラ信号処理部であるＤＳＰ回路１３、フレームメモリ１４、表示部１５、記録部１６、操作系１７、及び、電源系１８等を有している。
【００１９】
そして、ＤＳＰ回路１３、フレームメモリ１４、表示部１５、記録部１６、操作系１７、及び、電源系１８がバスライン１９を介して相互に接続された構成となっている。ＣＰＵ２０は、撮像装置１０内の各部を制御する。
【００２０】
レンズ群１１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像素子１２の撮像面上に結像する。撮像素子１２は、レンズ群１１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。この撮像素子１２として、以下に説明する画素を含む撮像素子（イメージセンサ）を用いることができる。
【００２１】
表示部１５は、液晶表示部や有機ＥＬ(electro luminescence)表示部等のパネル型表示部からなり、撮像素子１２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部１６は、撮像素子１２で撮像された動画または静止画を、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やメモリカード等の記録媒体に記録する。
【００２２】
操作系１７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系１８は、ＤＳＰ回路１３、フレームメモリ１４、表示部１５、記録部１６、及び、操作系１７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。
【００２３】
＜撮像素子の構成＞
図２は、撮像素子１２の構成例を示すブロック図である。撮像素子１２は、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサとすることができる。
【００２４】
撮像素子１２は、画素アレイ部４１、垂直駆動部４２、カラム処理部４３、水平駆動部４４、およびシステム制御部４５を含んで構成される。画素アレイ部４１、垂直駆動部４２、カラム処理部４３、水平駆動部４４、およびシステム制御部４５は、図示しない半導体基板（チップ）上に形成されている。
【００２５】
画素アレイ部４１には、入射光量に応じた電荷量の光電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子を有する単位画素（例えば、図３の画素５０）が行列状に２次元配置されている。なお、以下では、入射光量に応じた電荷量の光電荷を、単に「電荷」と記述し、単位画素を、単に「画素」と記述する場合もある。
【００２６】
画素アレイ部４１にはさらに、行列状の画素配列に対して行ごとに画素駆動線４６が図の左右方向（画素行の画素の配列方向）に沿って形成され、列ごとに垂直信号線４７が図の上下方向（画素列の画素の配列方向）に沿って形成されている。画素駆動線４６の一端は、垂直駆動部４２の各行に対応した出力端に接続されている。
【００２７】
撮像素子１２はさらに、信号処理部４８およびデータ格納部４９を備えている。信号処理部４８およびデータ格納部４９については、撮像素子１２とは別の基板に設けられる外部信号処理部、例えばDSP(Digital Signal Processor)やソフトウェアによる処理でも良いし、撮像素子１２と同じ基板上に搭載しても良い。
【００２８】
垂直駆動部４２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、画素アレイ部４１の各画素を、全画素同時あるいは行単位等で駆動する画素駆動部である。この垂直駆動部４２は、その具体的な構成については図示を省略するが、読み出し走査系と、掃き出し走査系あるいは、一括掃き出し、一括転送を有する構成となっている。
【００２９】
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４１の単位画素を行単位で順に選択走査する。行駆動（ローリングシャッタ動作）の場合、掃き出しについては、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て、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が行なわれる。また、グローバル露光（グローバルシャッタ動作）の場合は、一括転送よりもシャッタスピードの時間分先行して一括掃き出しが行なわれる。
【００３０】
この掃き出しにより、読み出し行の単位画素の光電変換素子から不要な電荷が掃き出される（リセットされる）。そして、不要電荷の掃き出し（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、光電変換素子の光電荷を捨てて、新たに露光を開始する（光電荷の蓄積を開始する）動作のことを言う。
【００３１】
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ものである。行駆動の場合は、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出しタイミングから、今回の読み出し動作による読み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期間（露光期間）となる。グローバル露光の場合は、一括掃き出しから一括転送までの期間が蓄積期間（露光期間）となる。
【００３２】
垂直駆動部４２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画素信号は、垂直信号線４７の各々を通してカラム処理部４３に供給される。カラム処理部４３は、画素アレイ部４１の画素列ごとに、選択行の各単位画素から垂直信号線４７を通して出力される画素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。
【００３３】
具体的には、カラム処理部４３は、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、例えばCDS（Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング）処理を行う。このカラム処理部４３による相関二重サンプリングにより、リセットノイズや増幅トランジスタの閾値ばらつき等の画素固有の固定パターンノイズが除去される。なお、カラム処理部４３にノイズ除去処理以外に、例えば、AD（アナログ−デジタル）変換機能を持たせ、信号レベルをデジタル信号で出力することも可能である。
【００３４】
水平駆動部４４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、カラム処理部４３の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部４４による選択走査により、カラム処理部４３で信号処理された画素信号が順番に信号処理部４８に出力される。
【００３５】
システム制御部４５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によって構成され、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動部４２、カラム処理部４３、および水平駆動部４４などの駆動制御を行う。
【００３６】
信号処理部４８は、少なくとも加算処理機能を有し、カラム処理部４３から出力される画素信号に対して加算処理等の種々の信号処理を行う。データ格納部４９は、信号処理部４８での信号処理に当たって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。
【００３７】
＜画素アレイ部の画素配置＞
＜第１の実施の形態における画素の構成例＞
図３は、画素アレイ部４１に行列状に配置されている単位画素５０の配置例を示す図である。第１の実施の形態における画素５０を、画素５０ａとして説明を続ける。
【００３８】
画素アレイ部４１には、行列状に、単位画素５０ａが複数配置されている。図３では、画素アレイ部４１に配置されている４×４の１６個の画素５０ａを例示している。ここでは、２画素共有の場合を例に挙げて説明する。図４を参照して後述するように、２画素において、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタを共有し、ＦＤ（フローティングディフュージョン）を共有した構成とされている。
【００３９】
図３においては、縦方向に配置されている２画素５０ａが共有画素とされている。縦方向に配置されている画素５０ａ−１と画素５０ａ−２が共有画素とされている。同じく、縦方向に配置されている画素５０ａ−３と画素５０ａ−４、画素５０ａ−５と画素５０ａ−６、画素５０ａ−７と画素５０ａ−８、画素５０ａ−９と画素５０ａ−１０、画素５０ａ−１１と画素５０ａ−１２、画素５０ａ−１３と画素５０ａ−１４、画素５０ａ−１５と画素５０ａ−１６が、それぞれ共有画素とされている。
【００４０】
なお、画素５０ａ−１乃至５０ａ−１６を個々に区別する必要が無い場合、単に、画素５０ａと記述する。他の部分も同様に記述する。
【００４１】
図４は、共有された２画素の平面図であり、図５は、２画素共有時の回路図である。以下に説明する画素５０は、裏面照射型である場合を例に挙げて説明を行うが、表面照射型に対しても本技術を適用することはできる。また、以下の説明は一例であり、製品に合わせて適宜変更可能である。例えば、以下の説明は、共有された２画素で、１個の選択トランジスを共有する場合を例に挙げて説明を続けるが、大判タイプなどで２個の選択トランジスタを備える構成とするなど、適宜、変更可能であり、変更後の構成に対しても本技術を適用できる。
【００４２】
図４では、縦方向に配置されている画素５０ａ−１と画素５０ａ−２を図示し、説明を続ける。図４中、１つの四角形は、１画素５０ａを表す。画素５０ａは、フォトダイオード（ＰＤ）７１を含み、ＰＤ７１を取り囲むように、貫通ＤＴＩ(Deep Trench Isolation)８２が配置されている。貫通ＤＴＩ８２は、隣接する画素５０ａ間に、Ｓｉ基板７０（図６）を深さ方向に貫く形状で形成されている。
【００４３】
画素５０ａ−１の表面側には、転送トランジスタ９０−１、ＦＤ(フローティングディフュージョン)９１−１、リセットトランジスタ９２、増幅トランジスタ９３−１、変換効率切替トランジスタ９５、ＧＮＤ（グランド）コンタクト９６−１が形成されている。画素５０ａ−２の表面側には、転送トランジスタ９０−２、ＦＤ９１−２、選択トランジスタ９４、ＧＮＤコンタクト９６−２が形成されている。
【００４４】
リセットトランジスタ９２、増幅トランジスタ９３、選択トランジスタ９４、変換効率切替トランジスタ９５は、画素５０ａ−１と画素５０ｂ−１で共有される構成とされている。また、増幅トランジスタ９３は、画素５０ａ−１に配置されている増幅トランジスタ９３−１と画素５０ａ−２に配置されている増幅トランジスタ９３−２とから構成されている。
【００４５】
複数のトランジスタを、２画素５０ａで共有する構成とすることで、１画素内に配置すべきトランジスタの個数を減らすことができるため、１つのトランジスタを配置する領域を大きくすることができる。トランジスタを大きく構成することで、ノイズを低減するなどの効果を得られる。
【００４６】
さらに、図３に示したように、増幅トランジスタ９３を、画素５０ａ−１に配置されている増幅トランジスタ９３−１と画素５０ａ−２に配置されている増幅トランジスタ９３−２とから構成されているようにすることで、より大きな領域を増幅トランジスタ９３に割り当てることでき、ノイズを低減することが可能となる。
【００４７】
画素５０ａ−１のＦＤ９１−１と画素５０ａ−２のＦＤ９１−２は、貫通ＤＴＩ８２の一部に形成されている接続部９７により接続され、１つのＦＤ９１として機能するように構成されている。
【００４８】
ＦＤ配線９８は、増幅トランジスタ９３−１、増幅トランジスタ９３−２、および変換効率切替トランジスタ９５に接続されている。またＦＤ配線９８の一部は、貫通ＤＴＩ８２上に形成されている。
【００４９】
図５を参照するに、ＰＤ７１は、受光した光量に応じた電荷（信号電荷）を生成し、かつ、蓄積する。ＰＤ７１は、アノード端子が接地されているとともに、カソード端子が転送トランジスタ９０を介して、ＦＤ９１に接続されている。
【００５０】
転送トランジスタ９０は、転送信号TRによりオンされたとき、ＰＤ７１で生成された電荷を読み出し、ＦＤ９１に転送する。
【００５１】
ＦＤ９１は、ＰＤ７１から読み出された電荷を保持する。リセットトランジスタ９２は、リセット信号RSTによりオンされたとき、ＦＤ９１に蓄積されている電荷がドレイン（定電圧源Vdd）に排出されることで、ＦＤ９１の電位をリセットする。変換効率切替トランジスタ９５はオンにされると、ＦＤ９１とが電気的に結合され、ＦＤ９１の浮遊拡散領域が拡大し、ＦＤ９１の容量が増え、変換効率が下げられるように構成されている。
【００５２】
増幅トランジスタ９３は、ＦＤ９１の電位に応じた画素信号を出力する。すなわち、増幅トランジスタ９３は、垂直信号線４７を介して接続されている定電流源としての負荷MOS（不図示）とソースフォロワ回路を構成し、ＦＤ９１に蓄積されている電荷に応じたレベルを示す画素信号が、増幅トランジスタ９３から選択トランジスタ９４と垂直信号線４７を介してカラム処理部４３（図２）に出力される。
【００５３】
選択トランジスタ９４は、選択信号SELにより画素３１が選択されたときオンされ、画素３１の画素信号を、垂直信号線４７を介してカラム処理部４３に出力する。転送信号TR、選択信号SEL、及びリセット信号RSTが伝送される各信号線は、図２の画素駆動線４６に対応する。
【００５４】
画素５０ａは、以上のように構成することができるが、この構成に限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。
【００５５】
＜画素５０ａの断面の構成＞
図６は、画素５０ａの垂直方向の断面図であり、図４中の線分Ａ−Ａ’の位置に対応するものである。画素５０ａは、Ｓｉ基板７０の内部に形成された各画素の光電変換素子であるＰＤ７１を有する。ＰＤ７１の光入射側（図中、下側であり、裏面側となる）には、Ｐ型領域７２が形成され、そのＰ型領域７２のさらに下層には、平坦化膜７３が形成されている。このＰ型領域７２と平坦化膜７３の境界を、裏面Ｓｉ界面７５とする。
【００５６】
平坦化膜７３には、遮光膜７４が形成されている。遮光膜７４は、隣接する画素への光の漏れ込みを防止するために設けられ、隣接するＰＤ７１の間に形成されている。遮光膜７４は、例えば、Ｗ（タングステン）等の金属材から成る。
【００５７】
平坦化膜７３上であり、Ｓｉ基板７０の裏面側には、入射光をＰＤ７１に集光させるＯＣＬ（オンチップレンズ）（不図示）が形成されている。ＯＣＬは、無機材料で形成することができ、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯｘＮｙ（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１である）を用いることができる。
【００５８】
図６では図示していないが、ＯＣＬ上にカバーガラスや、樹脂などの透明板が接着されている構成とすることもできる。また、図６では図示していないが、ＯＣＬと平坦化膜７３との間にカラーフィルタ層を形成した構成としても良い。またそのカラーフィルタ層は、複数のカラーフィルタが画素毎に設けられており、各カラーフィルタの色は、例えば、ベイヤ配列に従って並べられているように構成することができる。
【００５９】
ＰＤ７１の光入射側の逆側（図中、上側であり、表面側となる）には、アクティブ領域（Pwell）７７が形成されている。アクティブ領域７７には、画素トランジスタ等を分離する素子分離領域（以下、ＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)７８と称する）が形成されている領域もある。Ｓｉ基板７０の表面側（図面上側）であり、アクティブ領域７７上には、配線層（不図示）が形成されており、この配線層には、複数のトランジスタが形成されている。
【００６０】
画素５０a間には、トレンチが形成されている。このトレンチを、貫通ＤＴＩ(Deep Trench Isolation)と記述する。この貫通ＤＴＩ８２は、隣接する画素５０ａ間に、Ｓｉ基板７０を深さ方向（図中縦方向であり、表面から裏面への方向）に貫く形状で形成される。貫通ＤＴＩ８２は、隣接する画素５０ａに不要な光が漏れないように、画素間の遮光壁としても機能する。
【００６１】
ＰＤ７１と貫通ＤＴＩ８２との間には、貫通ＤＴＩ８２側からＰＤ７１に向かって順にＰ型固相拡散層８３とＮ型固相拡散層８４が形成されている。Ｐ型固相拡散層８３は、貫通ＤＴＩ８２に沿ってＳｉ基板７０の裏面Ｓｉ界面７５に接するまで形成されている。Ｎ型固相拡散層８４は、貫通ＤＴＩ８２に沿ってＳｉ基板７０のＰ型領域７２に接するまで形成されている。
【００６２】
なお、固相拡散層とは、不純物ドーピングによるＰ型層とＮ型層の形成を、後述する製法によって形成した層を指すが、本技術では固相拡散による製法に限られず、イオン注入などの別の製法によって生成されたＰ型層とＮ型層を貫通ＤＴＩ８２とＰＤ７１との間にそれぞれ設けてもよい。また、実施の形態におけるＰＤ７１はＮ型領域で構成されている。光電変換は、これらＮ型領域の一部、または全てにおいて行われる。
【００６３】
また、Ｎ型とは、Ｓｉ基板７０に対してＮ型として振る舞う不純物がドーピングされていることを意味する。ここでは、Ｓｉ基板７０は、シリコン（Ｓｉ）であるため、シリコンに対して、Ｎ型となる不純物がドーピングされている領域がＮ型領域となる。同じく、Ｐ型とは、Ｓｉ基板７０に対してＰ型として振る舞う不純物がドーピングされていることを意味する。
【００６４】
Ｐ型固相拡散層８３は裏面Ｓｉ界面７５に接するまで形成されているが、Ｎ型固相拡散層８４は裏面Ｓｉ界面７５に接しておらず、Ｎ型固相拡散層８４と裏面Ｓｉ界面７５の間に間隔が設けられている。
【００６５】
このような構成により、Ｐ型固相拡散層８３とＮ型固相拡散層８４のＰＮ接合領域は強電界領域を成し、ＰＤ７１にて発生された電荷を保持するようにされている。このような構成によれば、貫通ＤＴＩ８２に沿って形成したＰ型固相拡散層８３とＮ型固相拡散層８４が強電界領域を成し、ＰＤ７１にて発生された電荷を保持することができる。
【００６６】
仮に、Ｎ型固相拡散層８４が、貫通ＤＴＩ８２に沿ってＳｉ基板７０の裏面Ｓｉ界面７５に接するまで形成されていた場合、光の入射面側であるＳｉ基板７０の裏面Ｓｉ界面７５とＮ型固相拡散層８４が接する部分で発生した電荷が、ＰＤ７１に流れ込んでDark特性が悪化してしまい、例えば、白点が生じたり、暗電流が発生したりしてしまう可能性がある。
【００６７】
しかしながら、図６に示した画素５０ａにおいては、Ｎ型固相拡散層８４が、Ｓｉ基板７０の裏面Ｓｉ界面７５とは接しない構成とされ、貫通ＤＴＩ８２に沿ってＳｉ基板７０のＰ型領域７２に接する形成とされている。このような構成とすることで、電荷がＰＤ７１に流れ込んでDark特性が悪化してしまうようなことを防ぐことが可能となる。
【００６８】
また、図６に示した画素５０ａは、貫通ＤＴＩ８２の内壁に、ＳｉＯ２から成る側壁膜８５が形成され、その内側にはポリシリコンから成る充填材８６が埋め込まれている。側壁膜８５は、充填材８６を側面と上面を少なくとも囲むように形成されている。
【００６９】
第１の実施の形態における画素５０ａは、裏面側にＰ型領域７２が設けられており、ＰＤ７１およびＮ型固相拡散層８４が裏面Ｓｉ界面７５付近に存在しないような構成とされている。これにより、裏面Ｓｉ界面７５付近において発生した電荷がＰＤ７１に流れ込んでDark特性が悪化してしまうようなことを抑止することができる。
【００７０】
なお、貫通ＤＴＩ８２については、側壁膜８５に採用したＳｉＯ２の代わりＳｉＮを採用してもよい。また、充填材８６に採用したポリシリコンの代わりにドーピングポリシリコンを用いてもよい。ドーピングポリシリコンを充填した場合、または、ポリシリコンを充填した後にＮ型不純物またはＰ型不純物をドーピングした場合には、そこに負バイアスを印加すれば、貫通ＤＴＩ８２の側壁におけるDark特性をさらに改善することができる。
【００７１】
図７は、画素５０ａの垂直方向の断面図であり、図４中の線分Ｂ−Ｂ’の位置に対応するものである。基本的な構成は、図６に示した構成と同様であるため、同様な部分に関しては説明を省略する。
【００７２】
図４中の線分Ｂ−Ｂ’の位置画素５０ａの垂直方向の断面には、転送トランジスタ９０（転送トランジスタ９０のゲート）がある点と、ＦＤ９１がある点が、図４中の線分Ａ−Ａ’の位置の画素５０ａの垂直方向の断面と異なる。
【００７３】
Ｓｉ基板７０の表面側（図面上側）であり、アクティブ領域７７上には、配線層（不図示）が形成されており、この配線層には、複数のトランジスタが形成されている。図７では、転送トランジスタ９０が形成されている例を示した。
【００７４】
転送トランジスタ（ゲート）９０は、縦型トランジスタで形成されている。すなわち、転送トランジスタ（ゲート）９０は、縦型トランジスタトレンチが開口され、そこにＰＤ７１から電荷を読み出すための転送ゲート（TG）９０が形成されている。
【００７５】
なお、転送トランジスタ９０などのトランジスタには、配線層内の配線と接続されるコンタクトが形成されているが、図６では不図示としてある。他の断面図においても、コンタクトは不図示で説明を行う。
【００７６】
転送トランジスタ９０（転送ゲート９０）と、アクティブ領域７７が接する部分には、ＳｉＯ２膜９９が成膜されている。転送トランジスタ９０と隣接する領域には、ＦＤ９１が形成されている。図７中、左側に図示してある画素５０ａ−１の転送トランジスタ９０−１の右側に、ＦＤ９１−１が形成されている。また図７中、右側に図示してある画素５０ａ−２の転送トランジスタ９０−２の左側に、ＦＤ９１−２が形成されている。
【００７７】
ＦＤ９１−１とＦＤ９１−２の間には、接続部９７が形成されている。この接続部９７は、貫通ＤＴＩ８２上（貫通ＤＴＩ８２内）に形成されている。画素５０ａ−１と画素５０ａ−２の間には、図４、図６を参照して説明したように、貫通ＤＴＩ８２が形成されている。接続部９７は、貫通ＤＴＩ８２の上部にある側壁膜８５を一部除去し、その除去した部分に形成されている。
【００７８】
接続部９７が直方体で形成されている場合、底面と、側面の４面のうちの２面は、側壁膜８５（ＳｉＯ２膜）と接している。また、接続部９７の側面の４面のうちの２面は、ＦＤ９１と接している。そして、接続部９７の上面は、ＦＤ配線９８のコンタクトと接している。
【００７９】
接続部９７は、例えばポリシリコンで形成されている。また、接続部９７は、ＦＤ９１と同一の半導体領域とされている。例えば、ＦＤ９１が、Ｎ型半導体領域である場合、接続部９７も、Ｎ型半導体領域で形成される。またはＦＤ９１が、Ｐ型半導体領域である場合、接続部９７も、Ｐ型半導体領域で形成される。ここでは、ＦＤ９１と接続部９７は、Ｎ型半導体領域で形成されている場合を例に挙げて説明を続ける。
【００８０】
ＦＤ９１−１、接続部９７、およびＦＤ９１−２は、連続したＮ＋拡散層となるように形成されている。換言すれば、ＦＤ９１−１と接続部９７が導通した状態であり、かつＦＤ９１−２と接続部９７が導通した状態であるように構成され、結果としてＦＤ９１−１とＦＤ９１−２が導通した状態となるように構成されている。
【００８１】
よって、ＦＤ９１−１、接続部９７、およびＦＤ９１−２は、１つのＮ＋拡散層として存在し、１つのＦＤ９１として扱うことができる。このようなＦＤ９１が、画素５０ａ−１と画素５０ａ−２で共有される。
【００８２】
接続部９７には、ＦＤ配線９８（ＦＤ配線９８の一部であるコンタクト）が接続されている。このＦＤ配線９８は、図４を参照して説明したように、増幅トランジスタ９３のゲートと接続されている。転送トランジスタ９０によりＰＤ７１から読み出された電荷は、ＦＤ９１、ＦＤ配線９８を介して配線層（不図示）に流れ、増幅トランジスタ９３のゲート電位が変動するように構成されている。
【００８３】
ここで、図８を参照して、ＦＤ９１と接続部９７の位置関係について説明を加える。図８のＡは、図７に示した接続部９７の部分を中心とした拡大図である。上記したように、接続部９７は、ＦＤ９１−１とＦＤ９１−２の間であり、側壁膜８５上に形成されている。また接続部９７の上面（図中上側の面であり、光入射面側の反対側の面）、ＦＤ９１−１の上面、およびＦＤ９１−２の上面は、同一面となるように、それぞれ形成されている。なお、ここでは、ＦＤ９１−１の上面、およびＦＤ９１−２の上面は、同一面となるように形成されているとして説明を続けるが、異なる高さで形成されていても良い。また、製造時などに意図せず高さが異なるような場合も、本技術の適用範囲である。
【００８４】
接続部９７の上面からの下面までの長さを深さａとし、ＦＤ９１の上面から下面までの長さを深さｂとする。接続部９７の深さａは、ＦＤ９１の深さｂよりも短く（浅く）なるように、接続部９７は形成される。ＦＤ９１の深さｂを１００％とした場合、接続部９７の深さａは、例えば、５０乃至８０％となる範囲内となるように、接続部９７は形成される。
【００８５】
接続部９７の深さａが、ＦＤ９１の深さｂの５０％よりも浅く形成されていた場合、ＦＤ配線９８のコンタクトが、接続部９７を突き抜けてしまう可能性がある。また、ＦＤ配線９８のコンタクトと接続部９７が接している部分が短くなり、ＦＤ９１からの電荷の読み出しを良好に行えない可能性が高くなる。よって、ここでは、一例として、接続部９７の深さａは、ＦＤ９１の深さｂの５０％以上であるとする。
【００８６】
なお、このような懸念がないように接続部９７やＦＤ配線９８のコンタクトを形成できれば、接続部９７の深さａは、ＦＤ９１の深さｂの５０％よりも浅く形成されていても良い。
【００８７】
また、接続部９７の深さａが、ＦＤ９１の深さｂの８０％よりも深く形成されていた場合、接続部９７から、アクティブ領域７７に電荷がリークしてしまう可能性が高くなる。例えば、接続部９７の深さａが、ＦＤ９１の深さｂよりも深く形成（１００％以上の深さで形成）されると、接続部９７とアクティブ領域７７が接する部分があり、その部分から、リークが発生する可能性が高い。
【００８８】
このようなリークを防ぐために、ここでは、一例として、接続部９７の深さａは、ＦＤ９１の深さｂの８０％以下であるとする。
【００８９】
なお、このような懸念がないように接続部９７やＦＤ配線９８のコンタクトを形成できれば、接続部９７の深さａは、ＦＤ９１の深さｂの８０％よりも深く形成されていても良い。
【００９０】
接続部９７は、図８のＡに示したように、底面が直線形状であるように形成することもできるが、図８のＢに示したように、底面が円弧形状であるように形成することもできる。図８のＢに示した接続部９７は、底面が、円弧形状となっており、その円弧の外側は、側壁膜８５で囲まれ、アクティブ領域７７とは接しないように形成されている。
【００９１】
図８のＢに示したように、接続部９７の底面が円弧形状である場合、接続部９７の深さｃは、接続部９７の上面から、底面の最も深い位置までの長さとして定義できる。このように定義した場合、接続部９７の深さｃは、例えば、５０乃至１００％となる範囲内となるように、接続部９７は形成される。
【００９２】
接続部９７の深さａが、ＦＤ９１の深さｂの５０％以上に形成されるのは、上記した場合と同じく、ＦＤ配線９８のコンタクトとの確実な接続を維持するためである。接続部９７の深さｃが、ＦＤ９１の深さｂの１００％程度まで深く形成されていても、図８のＢに示したように、接続部９７の先端部分がアクティブ領域７７と接することが無いように形成することができるため、接続部９７から、アクティブ領域７７に電荷がリークしてしまうようなことを防ぐことができる。
【００９３】
図８のＢに示したように、接続部９７の底面が円弧形状で形成することで、接続部９７を深く形成することが可能となる。
【００９４】
以下の説明においては、図８のＡに示したように、接続部９７の上面と下面は、ともに直線形状で形成されている場合を例示して説明を続ける。
【００９５】
接続部９７の側面の４面のうち２面は、ＦＤ９１と接しているため、接続部９７の側面は、Ｎ＋領域内にある。また、接続部９７の側面の４面のうち２面は、側壁膜８５と接している。また、接続部９７の底面は、側壁膜８５と接している。
【００９６】
このように、接続部９７は、ＦＤ９１や側壁膜８５（例えば、ＳｉＯ２）に接した状態で囲まれているため、空乏層にかかわらず、界面準位によるＦＤ８１のリークの増大は起きない。
【００９７】
接続部９７にＦＤ配線９８のコンタクトを接続する構成とすることができる。第４の実施の形態として、図１３を参照して説明する画素５０ｄは、ＦＤ９１にＦＤ配線９８のコンタクトを接続する構成とするため、コンタクトと転送トランジスタ９０が接しないように、ＦＤ９１の領域を大きく形成し、コンタクトと転送トランジスタ９０が離れるように形成する必要がある。
【００９８】
第１の実施の形態における画素５０ａにおいては、接続部９７にＦＤ配線９８のコンタクトを接続する構成とすることで、コンタクトと転送トランジスタ９０を、少なくともＦＤ９１の分だけ離した位置に形成することができる。
【００９９】
よって、ＦＤ９１にＦＤ配線９８のコンタクトを接続する構成とする場合に比べて、ＦＤ９１の領域を小さくすることができる。接続部９７を形成し、ＦＤ９１−１、接続部９７、およびＦＤ９１−２を接続した構成としても、結果として、ＦＤ領域を小さくすることができ、変換効率を高めることが可能となる。
【０１００】
＜接続部の製造について＞
画素５０ａの製造、特に、接続部９７の製造について、図９を参照して説明を加える。
【０１０１】
工程Ｓ１１において、Ｓｉ基板７０に貫通ＤＴＩ８２が開口される。Ｓｉ基板７０上の貫通ＤＴＩ８２を形成する位置以外が、ＳｉN膜１１１とＳｉＯ２膜１１２で構成されるハードマスクで覆われる。そして、ドライエッチングが行われることで、ハードマスクによって覆われていないＳｉ基板７０の部分に、所定の深さまで垂直方向に開口された溝が形成される。
【０１０２】
次に、開口された溝の内側にＮ型の不純物であるＰ（リン）を含むＳｉＯ２膜を成膜してから熱処理を行い、ＳｉＯ２膜からＳｉ基板７０側にＰ（リン）をドーピング(固相拡散と称する)させる。
【０１０３】
次に、開口した溝の内側に成膜したＰ（リン）を含むＳｉＯ２膜を除去してから、再び熱処理を行い、Ｐ（リン）をＳｉ基板７０の内部にまで拡散させることによって、現状の溝の形状にセルフアラインされたＮ型固相拡散層８４が形成される。
【０１０４】
次に、溝の内側にＰ型の不純物であるＢ（ボロン）を含むＳｉＯ２膜が成膜されてから熱処理が行われ、ＳｉＯ２膜からＳｉ基板７０側にＢ（ボロン）が固相拡散されることにより、溝の形状にセルフアラインされたＰ型固相拡散層８３が形成される。
【０１０５】
この後、溝の内壁に成膜されているＢ（ボロン）を含むＳｉＯ２膜が除去される。このように、貫通ＤＴＩ８２となるトレンチ、Ｐ型固相拡散層８３、およびＮ型固相拡散層８４が形成されたＳｉ基板７０が用意される。
【０１０６】
工程Ｓ１２において、開口されている溝の内壁にＳｉＯ２から成る側壁膜８５を成膜し、ポリシリコンを充填して貫通ＤＴＩ８２が形成される。
【０１０７】
工程Ｓ１３において、リソグラフィーとエッチングにより、接続部９７を形成したいところの側壁膜８５、この場合ＳｉＯ２がエッチングされる。
【０１０８】
工程Ｓ１４において、全面にポリシリコン９７’が堆積される。
【０１０９】
工程Ｓ１５において、ポリシリコン９７’をエッチバックしてトレンチの上部がポリシリコンで埋まるような形状とされる。
【０１１０】
工程Ｓ１６において、ＳｉＮ(シリコン窒化膜)１１１とＳｉＯ２膜１１２が除去され、縦型のトレンチを含む転送トランジスタ９０のゲートとなる部分のトレンチが形成される。トレンチ形成後、再度ＳｉＯ２膜９９が成膜される。成膜後、転送トランジスタ９０が形成される。
【０１１１】
転送トランジスタ９０のゲートとなる部分が形成された後、そのゲート越しに、ＦＤ９１となる部分に不純物の注入が行われることで、Ｎ＋拡散層が形成される。また、このとき、トレンチ上部にあるポリシリコンに対しても不純物注入が行われることで、ポリシリコンも、Ｎ型にドーピングされる。このようにして、ＦＤ９１と接続部９７が形成される。
【０１１２】
ＦＤ９１となるＮ＋拡散層が形成されるとき、ポリシリコンの底部よりもＮ＋拡散層の底部が深い位置に形成されるように、不純物注入が行われる。接続部９７が形成された後、その接続部９７の部分に、この場合Ｎ＋のポリシリコン上にＦＤ配線９８のコンタクトが形成される。
【０１１３】
以上のような工程を経て、接続部９７を有する画素５０ａが製造される。
【０１１４】
このように、第１の実施の形態における画素５０ａは、隣接する画素５０ａのＦＤ９１を接続部９７で接続することで、隣接する画素５０ａのＦＤ９１を電気的に導通した状態とすることができる。よって、ＦＤ９１とＦＤ配線９８のコンタクトの接触部は、１カ所設ければ良く、画素５０ａ毎に設ける必要がなくなる。よって、ＦＤ９１の領域（ＦＤ拡散層）を小さくすることができる。結果として、ＦＤ容量を抑制することが可能となり、変換効率を高めることが可能となり、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。
【０１１５】
＜第２の実施の形態における画素の構成例＞
図１０は、第２の実施の形態における画素５０ｂの構成例を示す図である。図１０に示した画素５０ｂの基本的な構成は、図４に示した画素５０ａと同様なため、同様の部分には同様の符号を付し、説明は省略する。
【０１１６】
図１０に示した画素５０ｂのＦＤ９１ｂの大きさが、図４に示した画素５０ａのＦＤ９１（以下、画素５０ａのＦＤ９１は、ＦＤ９１ａと記述する）よりも小さく構成されている点が異なる。
【０１１７】
再度図４に示した画素５０ａを参照するに、画素５０ａのＦＤ９１ａの幅（図中、横方向の長さ）は、接続部９７よりも長く形成されている。図１０に示した画素５０ｂのＦＤ９１ｂの幅は、接続部９７と同程度に形成されている。
【０１１８】
図１０に示したように、ＦＤ９１ｂと接続部９７が接する部分は、同程度の大きさで形成されているようにしても良い。
【０１１９】
第２の実施の形態における画素５０ｂにおいても、第１の実施の形態における画素５０ａと同じく、隣接する画素５０ｂのＦＤ９１ｂを接続部９７で接続することで、隣接する画素５０ｂのＦＤ９１ｂを電気的に導通した状態とすることができる。また接続部９７に、ＦＤ配線９８のコンタクトの接触部を設けることができる。
【０１２０】
よって、ＦＤ９１の領域（ＦＤ拡散層）を小さくすることができ、結果として、ＦＤ容量を抑制することが可能となり、変換効率を高めることが可能となり、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。
【０１２１】
＜第３の実施の形態における画素の構成例＞
図１１は、第３の実施の形態における画素５０ｃの構成例を示す図である。図１１に示した画素５０ｃの基本的な構成は、図４に示した画素５０ａと同様なため、同様の部分には同様の符号を付し、説明は省略する。
【０１２２】
図１１に示した画素５０ｃの転送トランジスタ９０のゲートは、アクティブ領域７７上に形成され、図４に示した画素５０ａの転送トランジスタ９０のゲートは、ＳＴＩ７８上に形成されている点が異なる。
【０１２３】
図１１に示した画素５０ｃの平面図において、転送トランジスタ９０−１の周りには、アクティブ領域７７ｃ−１が位置し、そのアクティブ領域７７ｃ−１の外側にＳＴＩ７８が位置している。同じく、転送トランジスタ９０−２の周りには、アクティブ領域７７ｃ−２が位置し、そのアクティブ領域７７ｃ−２の外側にＳＴＩ７８が位置している。
【０１２４】
このことを、断面図で示すと、図１２のようになる。図１２のＡと図１２のＢに、比較のため第１の実施の形態における画素５０ａの転送トランジスタ９０（以下、転送トランジスタ９０ａと記述する）付近の平面図と断面図を示す。
【０１２５】
図１２のＡは、画素５０ａの転送トランジスタ９０ａ付近の平面図であり、図１２のＢは、図１２のＡ中の線分ｃ−ｃ’の位置に対応する転送トランジスタ９０ａ付近の断面図である。
【０１２６】
図１２のＡに示したように、転送トランジスタ９０ａのＦＤ９１と接している部分以外は、ＳＴＩ７８ａと接している。断面で見ると、図１２のＢに示したように、転送トランジスタ９０ａの両端は、ＳＴＩ７８ａ上に位置するように、転送トランジスタ９０ａは形成されている。
【０１２７】
図１２のＣは、画素５０ｃの転送トランジスタ９０ｃ付近の平面図であり、図１２のＤは、図１２のＣ中の線分ｄ−ｄ’の位置に対応する転送トランジスタ９０ｃ付近の断面図である。
【０１２８】
図１２のＣに示したように、転送トランジスタ９０ｃのＦＤ９１と接している部分以外は、アクティブ領域７７ｃと接している。断面で見ると、図１２のＤに示したように、転送トランジスタ９０ｃは、アクティブ領域７７ｃ上に位置するように、転送トランジスタ９０ｃは形成され、ＳＴＩ７８ｃとは接しない状態で形成されている。
【０１２９】
このように、転送トランジスタ９０ｃは、ＳＴＩ７８上に形成されているように構成することも可能であるし、アクティブ領域７７上に形成されているように構成することも可能である。
【０１３０】
図１１を再度参照するに、図１１に示した画素５０ｃのＦＤ９１は、第２の実施の形態のＦＤ９１ｂを適用し、ＦＤ９１ｂと接続部９７が接する部分は、接続部９７と同程度の大きさで形成されている場合を示した。
【０１３１】
第３の実施の形態に、第１の実施の形態のＦＤ９１ａを適用し、ＦＤ９１ａと接続部９７が接する部分は、接続部９７よりも大きく形成されているようにしても良い。すなわち、第３の実施の形態は、第１の実施の形態、または第２の実施の形態と組み合わせた構成とすることができる。
【０１３２】
第３の実施の形態における画素５０ｃにおいても、第１の実施の形態における画素５０ａと同じく、隣接する画素５０ｃのＦＤ９１を接続部９７で接続することで、隣接する画素５０ｃのＦＤ９１を電気的に導通した状態とすることができ、その接続部９７に、ＦＤ配線９８のコンタクトの接触部を設けることができる。
【０１３３】
よって、ＦＤ９１の領域（ＦＤ拡散層）を小さくすることができ、結果として、ＦＤ容量を抑制することが可能となり、変換効率を高めることが可能となり、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。
【０１３４】
＜第４の実施の形態における画素の構成例＞
図１３は、第４の実施の形態における画素５０ｄの構成例を示す図である。図１３に示した画素５０ｄの基本的な構成は、図４に示した画素５０ａと同様なため、同様の部分には同様の符号を付し、説明は省略する。
【０１３５】
図１３に示した画素５０ｄのＦＤ配線９８ｄは、ＦＤ９１ｄに接続され、図４に示した画素５０ａのＦＤ配線９８は、接続部９７に接続されている点が異なる。
【０１３６】
図１３に示した画素５０ｄの平面図において、ＦＤ配線９８ｄは、画素５０ｄ−２のＦＤ９１ｄ−２に接続されている。また、ＦＤ９１ｄ−２は、ＦＤ配線９８ｄが接続されるため、ＦＤ９８ｄが接続されないＦＤ９１ｄ−１よりも大きく形成されている。
【０１３７】
画素５０ｄのように、ＦＤ配線９８ｄを、ＦＤ９１ｄに接続されるように構成することも可能である。
【０１３８】
第４の実施の形態における画素５０ｄにおいても、第１の実施の形態における画素５０ａと同じく、隣接する画素５０ｄのＦＤ９１ｄを接続部９７で接続することで、隣接する画素５０ｄのＦＤ９１ｄを電気的に導通した状態とすることができる。
【０１３９】
また、画素５０ｄ毎にＦＤ配線９８のコンタクトの接触部を設けなくても良いため、画素５０ｄ毎にＦＤ配線９８のコンタクトの接触部を設ける場合と比較して、ＦＤ９１の領域（ＦＤ拡散層）を小さくすることができる。結果として、ＦＤ容量を抑制することが可能となり、変換効率を高めることが可能となり、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。
【０１４０】
また、このように、ＦＤ配線９８の接続箇所は、接続部９７でも良いし、ＦＤ９１でも良く、配線の設計の自由度を高めることができる。
【０１４１】
＜第５の実施の形態における画素の構成例＞
図１４は、第５の実施の形態における画素５０ｅの構成例を示す図である。図１４に示した画素５０ｅの基本的な構成は、図４に示した画素５０ａと同様なため、同様の部分には同様の符号を付し、説明は省略する。
【０１４２】
上記した第１乃至第４の実施の形態における画素５０ａ乃至５０ｄは、ＦＤ９１を接続部９７により接続する場合を例に挙げて説明した。さらに、第５の実施の形態における画素５０ｅとして、ＧＮＤ領域を接続する場合について説明する。
【０１４３】
図１４に示した画素５０ｅ−１には、ＧＮＤ領域２０１−１が形成され、画素５０ｅ−２には、ＧＮＤ領域２０１−２が形成されている。このＧＮＤ領域２０１は、Ｐ＋拡散層として形成することができる。このＧＮＤ領域２０１−１とＧＮＤ領域２０１−２を接続する領域に、ＧＮＤコンタクト９６ｅが形成されている。
【０１４４】
ＧＮＤコンタクト９６ｅは、接続部９７と同じく、貫通ＤＴＩ８２上であり、画素５０ｅ−１と画素５０ｅ−２の間に形成されている。ＧＮＤコンタクト９６ｅは、ＧＮＤ領域２０１と同じく、Ｐ＋拡散層として形成することができる。
【０１４５】
またＧＮＤコンタクト９６ｅは、接続部９７と同じく、ポリシリコンで形成され、ＧＮＤ領域２０１をＰ＋拡散層として形成するときに、Ｐ＋となる不純物を注入することで形成されるようにすることができる。
【０１４６】
画素５０ｅのように構成することで、ＧＮＤコンタクト９６を画素５０ｅ毎に形成する必要がなくなる。よって、画素５０ｅに配置するトランジスタを大きく形成したり、トランジスタを多く配置したりすることができる。
【０１４７】
図１４に示した画素５０ｅは、第１の実施の形態の画素５０ａ（図４）と組み合わせた例を示したが、第２乃至第４の実施の形態における画素５０ｂ乃至５０ｄと組み合わせることも可能である。
【０１４８】
このように、本技術においては、ＦＤ９１をトレンチ上に形成された接続部９７で接続したり、ＧＮＤ領域２０１をトレンチ上に形成されたＧＮＤコンタクト９６で接続したりする構成とすることができる。
【０１４９】
換言すれば、隣接する画素５０のＦＤ９１やＧＮＤ領域２０１といった所定の領域同士を、トレンチ上に形成された領域で接続する構成とすることで、所定の領域を１つの領域として扱うことができるようにすることができる。
【０１５０】
また、所定の領域同士は、同一の不純物領域であり、トレンチ上に形成された領域も、所定の領域と同一の不純物領域である。また、所定の領域が、トレンチ上に形成された領域で接続されることで、同電位の領域となり、そのような同電位の領域としたい領域同士を、トレンチ上に形成された領域で接続することが可能となる。
【０１５１】
＜第６の実施の形態における画素の構成例＞
図１５は、第６の実施の形態における画素５０ｆの構成例を示す図である。図１５に示した画素５０ｆの基本的な構成は、図４に示した画素５０ａと同様なため、同様の部分には同様の符号を付し、説明は省略する。
【０１５２】
図１５に示した画素５０ｆの接続部９７ｆは、図４に示した画素５０ａの接続部９７よりも大きく形成されている点が異なる。
【０１５３】
図１６に示した画素５０ｆの断面図を参照する。接続部９７ｆは、貫通ＤＴＩ８２上に形成されている点は、図７に示した第１の実施の形態における画素５０ａの接続部９７と同じである。
【０１５４】
一方で、図７に示した画素５０ａの接続部９７は、全体がＳｉ基板７０内に形成されているのに対し、図１６に示した画素５０ｆの接続部９７ｆは、一部がＳｉ基板７０に形成され、他の部分は、Ｓｉ基板７０上（図示していない配線層内）に形成されている点が異なる。
【０１５５】
また接続部９７ｆは、転送トランジスタ９０のゲートと同一の高さ（図１６中、上下方向）で形成されている。接続部９７ｆは、埋め込み型に形成されている部分で、ＦＤ９１ｆ−１とＦＤ９１ｆ−２にそれぞれ接しているとともに、Ｓｉ基板７０上に形成された埋め込み型では無い部分でも、ＦＤ９１ｆ−１とＦＤ９１ｆ−２とそれぞれ接している。
【０１５６】
換言すれば、接続部９７ｆは、ＦＤ９１ｆの側面で接しているとともに、ＦＤ９１ｆの上面とも接している。すなわちこの場合、接続部９７ｆは、ＦＤ９１ｆと２面で接している。
【０１５７】
図１５の平面図を参照するに、接続部９７ｆは、ＦＤ９１ｆ−１と重なる部分があるように形成されているとともに、ＦＤ９１ｆ−２とも重なる部分があるように形成されている。すなわち、接続部９７ｆは、画素５０ａの接続部９７（図４）よりも大きく形成されている。このように接続部９７ｆを大きく構成することで、合わせずれが発生したとしても、接続部９７ｆとＦＤ９１ｆが接するように構成することができる。
【０１５８】
＜接続部の製造について＞
画素５０ｆの製造、特に、接続部９７ｆの製造について、図１７を参照して説明を加える。
【０１５９】
工程Ｓ５１において、貫通ＤＴＩ８２となるトレンチ、Ｐ型固相拡散層８３、およびＮ型固相拡散層８４が形成されたＳｉ基板７０が用意される。この工程Ｓ５１は、工程Ｓ１１（図９）と同様の工程であるため、その説明は省略する。
【０１６０】
工程Ｓ５２において、トレンチ内を含むＳｉ基板７０の全面に、ＳｉＯ２とポリシリコンが堆積され、エッチバックされる。その後、再度全面にＳｉＯ２が堆積され、エッチバックされる。この工程により、トレンチの内部は、ＳｉＯ２層とポリシリコン層が積層（充填）された状態となる。ＳｉＯ２層は、側壁膜８５となる部分であり、ポリシリコン層は、充填材８６となる部分である。
【０１６１】
この後、ＳｉＮ膜が除去され、トレンチの周囲（貫通ＤＴＩ８２の周囲）でありＳｉ基板７０の表面にＦＤ９１の一部となるＮ＋拡散層を形成するために、例えば、リンがイオン注入される。このとき、ＰＤ７１となる部分などに対するイオン注入も行われるようにしても良い。イオン注入後、転送トランジスタ９０のゲートの縦型トランジスタ部となる部分をエッチングすることで形成し、ＳｉＯ２膜を除去した後、全面がゲート酸化される。
【０１６２】
工程Ｓ５３において、リソグラフィーとエッチングにより、接続部９７ｆを形成したい部分のみ開口されるようにレジスト１５１が成膜され、接続部９７ｆを形成したい部分のＳｉＯ２膜が除去される。
【０１６３】
工程Ｓ５４において、レジスト１５１が除去された後、リンがドーピングされたポリシリコン１５２が、トレンチの内部を含み、Ｓｉ基板７０の全面に堆積される。
【０１６４】
工程Ｓ５５において、リソグラフィーとドライエッチングにより、堆積されたポリシリコン１５２がパターニングされる。パターニングされることで、転送トランジスタ９０のゲートとなる部分であり、縦型トランジスタを含む部分が形成される。また、接続部９７ｆも形成される。このように、第６の実施の形態における画素５０ｆにおいては、転送トランジスタ９０のゲートと、接続部９７ｆが、同時に形成される。
【０１６５】
工程Ｓ５６において、転送トランジスタ９０のゲート横に位置するＳｉ基板７０内、すなわちＦＤ９１となる部分（工程Ｓ５２で形成されたＦＤ９１の一部と合わせてＦＤ９１となる部分）に、Ｎ＋拡散層を形成するために、例えばリンのイオン注入が行われる。その後、リンがドーピングされているポリシリコン１５２であり、接続部９７となる部分に、ＦＤ配線７９のコンタクトが形成される。
【０１６６】
以上のような工程を経て、接続部９７ｆを有する画素５０ｆが製造される。
【０１６７】
第６の実施の形態における画素５０ｆにおいても、第１の実施の形態における画素５０ａと同じく、隣接する画素５０ｆのＦＤ９１ｆを接続部９７ｆで接続することで、隣接する画素５０ｆのＦＤ９１ｆを電気的に導通した状態とすることができる。また、その接続部９７ｆに、ＦＤ配線９８ｆのコンタクトの接触部を設けることができる。
【０１６８】
よって、ＦＤ９１ｆの領域（ＦＤ拡散層）を小さくすることができ、結果として、ＦＤ容量を抑制することが可能となり、変換効率を高めることが可能となり、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。
【０１６９】
なお、第６の実施の形態における画素５０ｆに対して、第５の実施の形態を適用し、画素５０ｆ−１と画素５０ｆ−２にそれぞれ形成されているＧＮＤ領域を、貫通ＤＴＩ８２上に形成されたＧＮＤコンタクトで接続する構成とすることも可能である。
【０１７０】
＜第７の実施の形態における画素の構成例＞
図１８乃至図２０は、第７の実施の形態における画素５０ｇの構成例を示す図である。上記した第１乃至第６の実施の形態における画素５０は、２画素共有である場合を例に挙げて説明したが、本技術は、２画素共有に限定されるわけではなく、２以上の画素でトランジスタなどを共有する場合も適用できる。
【０１７１】
第７の実施の形態として、４画素共有である場合を例に挙げて説明する。図１８は、画素アレイ部４１に行列状に配置されている単位画素５０の配置例であり、４画素共有時の配置例を示す図である。
【０１７２】
画素アレイ部４１には、行列状に、単位画素５０ｇが複数配置されている。図１８では、画素アレイ部４１に配置されている４×４の１６個の画素５０ｇを例示している。図１９を参照して後述するように、４画素において、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタを共有し、ＦＤを共有した構成とされている。
【０１７３】
図１８においては、縦方向に配置されている２画素５０ｇと横方向に配置されている２画素５０ｇの合計４画素５０ｇが共有画素とされている。２×２で配置されている画素５０ｇ−１、画素５０ｇ−２、画素５０ｇ−３、および画素５０ｇ−４が共有画素とされている。同じく、２×２で配置されている画素５０ｇ−５、画素５０ｇ−６、画素５０ｇ−７、および画素５０ｇ−８が共有画素とされている。
【０１７４】
同じく、２×２で配置されている画素５０ｇ−９、画素５０ｇ−１０、画素５０ｇ−１１、および画素５０ｇ−１２が共有画素とされている。同じく２×２で配置されている画素５０ｇ−１３、画素５０ｇ−１４、画素５０ｇ−１５、および画素５０ｇ−１６が共有画素とされている。
【０１７５】
なお、画素５０ｇ−１乃至５０ｇ−１６を個々に区別する必要が無い場合、単に、画素５０ｇと記述する。他の部分も同様に記述する。
【０１７６】
図１９は、共有された４画素の平面図である。図１９では、縦方向と横方向に配置されている２×２の４画素として、画素５０ｇ−１乃至５０ｇ−４を図示し、説明を続ける。基本的な構成は、図３に示した２画素共有時の画素５０ａと同様であるため、同様の部分は、適宜説明を省略する。
【０１７７】
図１９中、１つの四角形は、１画素５０ｇを表す。画素５０ｇは、フォトダイオード（ＰＤ）７１を含み、ＰＤ７１を取り囲むように、貫通ＤＴＩ８２が配置されている。
【０１７８】
画素５０ｇ−１の表面側には、転送トランジスタ９０ｇ−１、ＦＤ９１ｇ−１、リセットトランジスタ９２ｇ、ＧＮＤコンタクト９６ｇ−１が形成されている。画素５０ｇ−２の表面側には、転送トランジスタ９０ｇ−２、ＦＤ９１ｇ−２、選択トランジスタ９４ｇ、ＧＮＤコンタクト９６ｇ−２が形成されている。
【０１７９】
画素５０ｇ−３の表面側には、転送トランジスタ９０ｇ−３、ＦＤ９１ｇ−３、増幅トランジスタ９３ｇ−１、ＧＮＤコンタクト９６ｇ−３が形成されている。画素５０ｇ−４の表面側には、転送トランジスタ９０ｇ−４、ＦＤ９１ｇ−４、増幅トランジスタ９３ｇ−２、ＧＮＤコンタクト９６ｇ−４が形成されている。
【０１８０】
リセットトランジスタ９２ｇ、増幅トランジスタ９３ｇ、選択トランジスタ９４ｇは、画素５０ｇ−１乃至５０ｇ−４で共有される構成とされている。また、増幅トランジスタ９３ｇは、画素５０ｇ−３に配置されている増幅トランジスタ９３ｇ−１と画素５０ｇ−４に配置されている増幅トランジスタ９３ｇ−２とから構成されている。
【０１８１】
複数のトランジスタを、４画素５０ｇで共有する構成とすることで、１画素内に配置すべきトランジスタの個数を減らすことができるため、１つのトランジスタを配置する領域を大きくすることができる。トランジスタを大きく構成することで、ノイズを低減するなどの効果を得られる。
【０１８２】
さらに、図１９に示したように、増幅トランジスタ９３ｇを、２画素に配置されている増幅トランジスタ９３ｇ−１と増幅トランジスタ９３ｇ−２とから構成されているようにすることで、より大きな領域を増幅トランジスタ９３ｇに割り当てることでき、ノイズをより低減することが可能となる。
【０１８３】
画素５０ｇ−１のＦＤ９１ｇ−１、画素５０ｇ−２のＦＤ９１ｇ−２、画素５０ｇ−３のＦＤ９１ｇ−３、画素５０ｇ−４のＦＤ９１ｇ−４は、貫通ＤＴＩ８２の一部に形成されている接続部９７ｇにより接続され、１つのＦＤ９１ｇとして機能するように構成されている。この接続部９７ｇに、ＦＤ配線９８ｇが接続されている。
【０１８４】
ＦＤ配線９８ｇは、リセットトランジスタ９２ｇ、増幅トランジスタ９３ｇ−１、増幅トランジスタ９３ｇ−２にも接続されている。またＦＤ配線９８ｇの一部は、貫通ＤＴＩ８２上に形成されている。
【０１８５】
図２０は、画素５０ｇの垂直方向の断面図であり、図１９中の線分Ａ−Ａ’の位置に対応するものである。画素５０ｇの断面の構成は、図７に示した画素５０ａの断面の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１８６】
転送トランジスタ９０ｇ（転送ゲート９０ｇ）と隣接する領域には、ＦＤ９１ｇが形成されている。図２０中、左側に図示してある画素５０ｇ−１の転送トランジスタ９０ｇ−１の右側に、ＦＤ９１ｇ−１が形成され、図２０中、右側に図示してある画素５０ｇ−４の転送トランジスタ９０ｇ−４の左側に、ＦＤ９１ｇ−４が形成されている。
【０１８７】
ＦＤ９１ｇ−１とＦＤ９１ｇ−４の間には、接続部９７ｇが形成されている。この接続部９７ｇは、貫通ＤＴＩ８２上であり、Ｓｉ基板７０内に形成されている。画素５０ｇ−１と画素５０ｇ−４の間には、図１８、図１９を参照して説明したように、貫通ＤＴＩ８２が形成されている。接続部９７ｇは、貫通ＤＴＩ８２の上部にある側壁膜８５を一部除去し、その除去した部分に形成されている。
【０１８８】
接続部９７ｇは、例えばポリシリコンで形成されている。また、接続部９７ｇは、ＦＤ９１ｇと同一の半導体領域とされている。例えば、ＦＤ９１ｇが、Ｎ型半導体領域である場合、接続部９７ｇも、Ｎ型半導体領域で形成される。
【０１８９】
ＦＤ９１ｇ−１、接続部９７ｇ、およびＦＤ９１ｇ−４は、連続したＮ＋拡散層となるように形成されている。換言すれば、ＦＤ９１ｇ−１と接続部９７ｇが導通した状態であり、ＦＤ９１ｇ−４と接続部９７ｇが導通した状態であるため、接続部９７ｇを介して、ＦＤ９１ｇ−１とＦＤ９１ｇ−４が導通した状態となる。
【０１９０】
よって、ＦＤ９１ｇ−１、接続部９７ｇ、およびＦＤ９１ｇ−４は、１つのＮ＋拡散層として存在し、１つのＦＤ９１ｇとして扱うことができる。このようなＦＤ９１ｇが、画素５０ｇ−１と画素５０ｇ−４で共有される。
【０１９１】
図２０では図示していないが、画素５０ｇ−２のＦＤ９１ｇ−２と画素５０ｇ−３のＦＤ９１ｇ−３も、接続部９７ｇと接続されているため、ＦＤ９１ｇ−１乃至９１ｇ−４と接続部９７ｇは、１つのＮ＋拡散層として存在し、１つのＦＤ９１ｇとして扱うことができる。このようなＦＤ９１ｇが、画素５０ｇ−１乃至５０ｇ−４で共有される。
【０１９２】
接続部９７ｇには、ＦＤ配線９８ｇ（ＦＤ配線９８ｇの一部であるコンタクト）が接続されている。このＦＤ配線９８ｇは、図１９を参照して説明したように、増幅トランジスタ９３ｇのゲートと接続されている。転送トランジスタ９０ｇによりＰＤ７１から読み出された電荷は、ＦＤ９１ｇ、ＦＤ配線９８ｇを介して配線層（不図示）に流れ、増幅トランジスタ９３ｇのゲート電位が変動するように構成されている。
【０１９３】
このように、４画素共有の場合にも、本技術を適用することができる。なお、本明細書では、２画素共有の場合と４画素共有の場合を例に挙げて説明をしたが、例えば８画素共有のような複数の画素での共有の場合にも本技術を適用することはできる。
【０１９４】
４画素共有の場合も、２画素共有の場合と同じく、２画素共有の場合と同じく、隣接する画素５０ｇのＦＤ９１ｇを接続部９７ｇで接続することで、隣接する画素５０ｇのＦＤ９１ｇを電気的に導通した状態とすることができる。また、その接続部９７ｇに、ＦＤ配線９８ｇのコンタクトの接触部を設けることができる。
【０１９５】
よって、ＦＤ９１ｇの領域（ＦＤ拡散層）を小さくすることができ、結果として、ＦＤ容量を抑制することが可能となり、変換効率を高めることが可能となり、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。
【０１９６】
なお、４画素共有の場合の第７の実施の形態は、第１乃至第６の実施の形態のいずれかと組み合わせて適用することもできる。
【０１９７】
なお、上述した実施の形態においては、貫通ＤＴＩ８２に、Ｐ型固相拡散層８３とＮ型固相拡散層８４が形成され、強電界領域が形成されている場合を例に挙げて説明したが、強電界領域が形成されていない画素に対しても、本技術を適用することはできる。
【０１９８】
＜内視鏡手術システムへの応用例＞
また、例えば、本開示に係る技術（本技術）は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１９９】
図２１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。
【０２００】
図２１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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
図２２は、図２１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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
＜移動体への応用例＞
また、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。
【０２３１】
図２３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。
【０２３２】
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２３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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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１２０２０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。
【０２４１】
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２３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。
【０２４２】
図２４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０２４３】
図２４では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【０２４４】
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。
【０２４５】
なお、図２４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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２５１】
本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
基板と、
前記基板に設けられた第１の光電変換領域を含む第１の画素と、
前記第１の光電変換領域の隣であって、前記基板に設けられた第２の光電変換領域を含む第２の画素と、
前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換領域との間であって、前記基板に設けられたトレンチと、
前記第１の画素に含まれる第１の領域と、
前記第２の画素に含まれる第２の領域と、
前記第１の領域、前記第２の領域、および前記トレンチに接した第３の領域と
を備える撮像素子。
（２）
前記第１の領域、前記第２の領域、および前記第３の領域は、Ｎ型の不純物領域またはＰ型の不純物領域である
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記第１の領域、前記第２の領域、および前記第３の領域は、同一の電位となる領域である
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記第１の領域と前記第２の領域は、ＦＤ（フローティングディフュージョン）である
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の撮像素子。
（５）
前記第１の領域と前記第２の領域は、グランド領域である
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の撮像素子。
（６）
前記第３の領域は、前記基板に対してＮ型またはＰ型の不純物を含むポリシリコンで形成されている
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）
前記第３の領域の側面のうち２面と底面は、前記トレンチに形成されている所定の膜と接している
前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の撮像素子。
（８）
前記第３の領域に、トランジスタと接続される配線が接続されている
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の撮像素子。
（９）
前記第３の領域の深さは、前記第１の領域の深さの５０乃至８０％の深さとされている
前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の撮像素子。
（１０）
前記第１の領域と前記第３の領域が接している部分において、前記第１の領域は、前記第３の領域と同程度または大きく形成されている
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
前記第３の領域は、前記第１の領域と２面で接している
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の撮像素子。
（１２）
前記第１の領域に、トランジスタと接続される配線が接続され、
前記第１の領域は、前記第２の領域よりも大きい領域で形成されている
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の撮像素子。
（１３）
前記トレンチの側壁に、Ｐ型領域とＮ型領域から構成されるＰＮ接合領域が形成されている
前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の撮像素子。
（１４）
基板と、
前記基板に設けられた第１の光電変換領域を含む第１の画素と、
前記第１の光電変換領域の隣であって、前記基板に設けられた第２の光電変換領域を含む第２の画素と、
前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換領域との間であって、前記基板に設けられたトレンチと、
前記第１の画素に含まれる第１の領域と、
前記第２の画素に含まれる第２の領域と、
前記第１の領域、前記第２の領域、および前記トレンチに接した第３の領域と
を備える撮像素子を含む
電子機器。
【符号の説明】
【０２５２】
５０  画素，  ７０  Ｓｉ基板，  ７２  Ｐ型領域，  ７３  平坦化膜，  ７４  遮光膜，  ７５  裏面Ｓｉ界面，  ７７  アクティブ領域，  ７９  ＦＤ配線，  ８３  Ｐ型固相拡散層，  ８４  Ｎ型固相拡散層，  ８５  側壁膜，  ８６  充填材，  ９０  転送トランジスタ，  ９１  ＦＤ，  ９２  リセットトランジスタ，  ９３  増幅トランジスタ，  ９４  選択トランジスタ，  ９５  変換効率切替トランジスタ，  ９６  ＧＮＤコンタクト，  ９７  接続部，  ９８  ＦＤ配線，  ９９  ＳｉＯ２膜，  ２０１  ＧＮＤ領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2019220945.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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2019220945.tif 000028
2019220945.tif 000029
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