CN111386609A - 固态图像拾取装置、其制造方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及能够在增大饱和电荷量的同时抑制暗电流的劣化的固态图像拾取装置(1)、固态图像拾取装置的制造方法和电子设备(300)。所述固态图像拾取装置设有：第一光电转换部，其形成在基板的与光入射面侧相对的前面侧；第二光电转换部，其相对于所述第一光电转换部沿基板深度方向层叠；和像素隔离部(51)，其形成在相对于相邻像素的边界部处，并且贯通所述基板。所述第一光电转换部包括在平行于所述基板的光入射面的平面方向上接合的第一平面方向PN结区域(42,43)和沿着所述像素隔离部的侧壁延伸的第一垂直方向PN结区域(61,62)。所述第二光电转换部包括在平行于所述光入射面的平面方向上接合的第二平面方向PN结区域(45,46)和沿着所述像素隔离部的侧壁延伸的第二垂直方向PN结区域(61,63)。例如，本技术能够适用于固态图像拾取装置。

Description

固态图像拾取装置、其制造方法和电子设备
技术领域
本技术涉及固态图像拾取装置、其制造方法和电子设备，更具体地，涉及能够在增大饱和电荷量的同时抑制暗电流的劣化的固态图像拾取装置、其制造方法和电子设备。
背景技术
已经提出了用于在固态图像拾取元件中增大饱和电荷量(Qs)的各种方案。
例如，专利文献1已经提出了如下结构。在该结构中，贯通半导体基板的沟槽形成在像素之间，在沟槽侧壁中形成有P型杂质区域和N型杂质区域，并且确保宽的PN结区域。以这种方式，增大了饱和电荷量。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2015-162603
发明内容
技术问题
然而，在专利文献1的结构中，沟槽侧壁的N型杂质区域到达光入射面侧上的基板背面的界面。需要关注的是，背面界面的钉扎减弱，并且暗电流劣化。
鉴于上述情况作出了本技术，以能够在增大饱和电荷量的同时抑制暗电流的劣化。
问题的解决方案
根据本技术第一方面的固态图像拾取装置包括：第一光电转换部，其形成在基板的与光入射面侧相对的前面侧；第二光电转换部，其沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上；和像素隔离部，其形成在相对于相邻像素的边界部处，所述像素隔离部贯通所述基板。在所述固态图像拾取装置中，所述第一光电转换部包括第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合；和第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合。所述第二光电转换部包括第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合；和第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合。所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域配置成与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反。所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域配置成与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
根据本技术第二方面的固态图像拾取装置的制造方法包括：在基板的与光入射面侧相对的前面侧形成第一光电转换部；形成沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上的第二光电转换部；和在相对于相邻像素的边界部处形成像素隔离部，所述像素隔离部贯通所述基板。在固态图像拾取装置的制造方法中，所述第一光电转换部包括第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合；和第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合。所述第二光电转换部包括第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合；和第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合。所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域形成为与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反。所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域形成为与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
根据本技术第三方面的电子设备包括固态图像拾取装置。所述固态图像拾取装置包括：第一光电转换部，其形成在基板的与光入射面侧相对的前面侧；第二光电转换部，其沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上；和像素隔离部，其形成在相对于相邻像素的边界部处，所述像素隔离部贯通所述基板。在所述固态图像拾取装置中，所述第一光电转换部包括第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合；和第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合。所述第二光电转换部包括第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合；和第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合。所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域配置成与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反。所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域配置成与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
在本技术的第一至第三方面中，第一光电转换部形成在基板的与光入射面侧相对的前面侧。第二光电转换部形成为沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上。像素隔离部形成在相对于相邻像素的边界部处，所述像素隔离部贯通所述基板。所述第一光电转换部包括：第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合；和第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合。所述第二光电转换部包括第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合；和第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合。所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域形成为与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反。所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域形成为与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
固态图像拾取装置和电子设备可以是独立的装置(设备)，或者可以是合并在其他装置(设备)中的模块。
发明的有益效果
根据本技术的第一至第三方面，能够在增大饱和电荷量的同时抑制暗电流的劣化。
应当注意的是，这里记载的效果不必须受到限制，并且可以提供本公开中记载的任何效果。
附图说明
图1是示出了本技术适用的固态图像拾取装置的示意性构成的图。
图2是根据第一实施方案的像素的断面图和平面图。
图3是根据第一实施方案的像素的断面图和平面图。
图4是示出了共享像素晶体管的配置例的图。
图5是示出了根据第一实施方案的像素结构的变形例的图。
图6是说明根据第一实施方案的像素的制造方法的图。
图7是说明根据第一实施方案的像素的制造方法的图。
图8是说明像素边界部的第一形成方法的图。
图9是说明像素边界部的第一形成方法的图。
图10是说明像素边界部的第二形成方法的图。
图11是根据第二实施方案的像素的断面图和平面图。
图12是根据第三实施方案的像素的断面图和平面图。
图13是根据第四实施方案的像素的断面图和平面图。
图14是示出了根据第四实施方案的像素的变形例的图。
图15是根据第五实施方案的像素的断面图和平面图。
图16是说明图像传感器的使用例的图。
图17是示出了用作本技术适用的电子设备的图像拾取装置的构成例的框图。
图18是示出了体内信息获取系统的示意性构成的示例的框图。
图19是示出了内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
图20是示出了摄像头和相机控制单元(CCU)的功能构成的示例的框图。
图21是示出了车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图22是辅助说明车外信息检测部和图像拾取单元的安装位置的示例的图。
具体实施方式
在下文中，将说明用于实施本技术的方式(在下文中，称为实施方案)。应当注意的是，将按以下顺序进行说明。
1.固态图像拾取装置的示意性构成例
2.像素的第一实施方案
3.第一实施方案的制造方法
4.像素的第二实施方案
5.像素的第三实施方案
6.像素的第四实施方案
7.像素的第五实施方案
8.图像传感器的使用例
9.电子设备的适用例
10.体内信息获取系统的应用例
11.内窥镜手术系统的应用例
12.移动体的应用例
<1.固态图像拾取装置的示意性构成例>
图1示出了本技术适用的固态图像拾取装置的示意性构成。
图1的固态图像拾取装置1包括半导体基板12上的像素阵列部3和包围像素阵列部3的外围电路部。例如，半导体基板12由作为半导体的硅(Si)制成。在像素阵列部3中，像素2以二维阵列的形式排列。外围电路部包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、控制电路8等。
像素2包括光电二极管和多个像素晶体管。PD用作光电转换元件。例如，多个像素晶体管包括传输晶体管、选择晶体管、复位晶体管和放大晶体管这四个MOS晶体管。
此外，像素2可以形成为共享像素结构。共享像素结构包括多个光电二极管、多个传输晶体管、共享浮动扩散部(在下文中，称为FD)和其中的每个都被共享的其他像素晶体管。换句话说，共享像素结构由形成多个单位像素的光电二极管和传输晶体管形成，并且共享每个其他像素晶体管。
控制电路8接收输入时钟和用于指示操作模式等的数据。此外，控制电路8输出固态图像拾取装置1的内部信息等的数据。即，控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟生成时钟信号和控制信号。基于这些时钟信号和控制信号，操作垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。然后，控制电路8将生成的时钟信号和控制信号输出到垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
例如，垂直驱动电路4包括移位寄存器。垂直驱动电路4选择预定的一条像素驱动线10，向选择的像素驱动线10供给用于驱动像素2的脉冲并以行为单位驱动像素2。即，垂直驱动电路4在垂直方向上以行为单位顺次地选择和扫描像素阵列部3的各像素2。然后，垂直驱动电路4将基于以根据各像素2的光电转换部处接收的光量的方式生成的信号电荷的像素信号通过垂直信号线9供给到列信号处理电路5。
列信号处理电路5针对像素2的各列配置。列信号处理电路5针对各像素列对从对应于一行的像素2输出的信号执行诸如噪声消除等信号处理。例如，列信号处理电路5执行诸如用于消除像素固有的固定模式噪声的相关双采样(CDS)以及AD转换等信号处理。
例如，水平驱动电路6包括移位寄存器。水平驱动电路6顺次地输出水平扫描脉冲，由此按顺序选择各个列信号处理电路5。水平驱动电路6使各个列信号处理电路5将像素信号输出到水平信号线11。
输出电路7对通过水平信号线11从各个列信号处理电路5顺次供给的信号执行处理，并输出该信号。例如，输出电路7可以仅执行缓冲，或者可以执行黑电平调整、列变化校正、各种类型的数字信号处理等。输入/输出端子13与外部交换信号。
由此构造的固态图像拾取装置1是CMOS图像传感器。在CMOS图像传感器中，执行CDS处理和AD转换处理的信号处理电路5针对各像素列配置。这种系统称为列AD方式。
<2.像素的第一实施方案>
在下文中，对固态图像拾取装置1的像素2的像素结构进行说明。
图2和图3示出了各自显示根据第一实施方案的像素2的断面图和平面图。
图2的A和图3的A中的每个是对应于一个像素的像素2的断面图。图2的B和图3的B中的每个是其中在垂直方向和水平方向中的每个上排列有两个像素2的对应于2×2的四个像素的平面图。
在图2的A和图3的A中，上侧是半导体基板12的前面侧，并且形成有包括多个互连层和层间绝缘膜的多层互连层(未示出)。另一方面，图2的A和图3的A中的下侧是半导体基板12的背面侧。在下侧，存在光进入的光入射面。例如，片上透镜和滤色器(均未在图中示出)形成在光入射面中。因此，固态图像拾取装置1是对从半导体基板12的背面侧进入的光执行光电转换的背面照射型CMOS图像传感器。
图2的A对应于沿着图2的B的线A-A’截取的断面图。图3的A对应于沿着图2的B的线B-B’截取的断面图。
此外，图2的B的平面图是为了易于理解像素2的结构而从其中省略了一些元件的平面图。图3的B的平面图对应于从半导体基板12的前面侧观察的俯视图。
如图2的A所示，像素2包括作为形成在半导体基板12的与光入射面侧相对的前面侧的第一光电转换部的前面光电二极管(PD)和作为沿基板深度方向层叠在前面PD上的第二光电转换部的埋入PD。除非前面PD和埋入PD彼此特别区分，否则将它们简称为PD。
前面PD由N型杂质区域41、设定为具有较高杂质浓度的N型杂质区域42和P型杂质区域43构成。例如，N型杂质区域42的杂质浓度为约1012cm-2，而N型杂质区域41的杂质浓度为约1011cm-2。N型杂质区域42和P型杂质区域43在平行于半导体基板12的光入射面的平面方向上形成PN结区域(在下文中，称为平面方向PN结区域)。具有较高杂质浓度的N型杂质区域42是其中累积有通过光电转换生成的电荷(电子)的电荷累积区域。
埋入PD由N型杂质区域44、设定为具有较高杂质浓度的N型杂质区域45和P型杂质区域46构成。例如，N型杂质区域45的杂质浓度为约1012cm-2，而N型杂质区域44为约1011cm-2。N型杂质区域45和P型杂质区域46在平行于半导体基板12的光入射面的平面方向上形成平面方向PN结区域。具有较高杂质浓度的N型杂质区域45是其中累积有通过光电转换生成的电荷(电子)的电荷累积区域。
在与基板前面侧界面的N型杂质区域42的形成区域不同的区域中，形成有作为保持可以通过光电转换获得的电荷的电荷保持部的FD 47和将电荷传输到FD 47的传输晶体管48(的栅电极)。传输晶体管48由纵型晶体管构成。纵型晶体管包括形成在半导体基板12的上表面的平面栅电极部48T和沿基板深度方向延伸直至到达埋入PD的N型杂质区域44的纵向栅电极部48V。
在作为前面PD和埋入PD的外周部的相对于相邻像素2的边界部处，形成有像素隔离部51或P型杂质区域52。如此，将这个像素2与相邻像素2的前面PD和埋入PD分离。此外，P型杂质区域52也形成在作为半导体基板12的光入射面的背面侧界面附近。
像素隔离部51通过在从半导体基板12的前面侧形成的沟槽内埋入诸如多晶硅和氧化膜(SiO2)等材料来形成。在像素隔离部51的基板前面侧界面上，形成有浅沟槽隔离部(STI)64。
在像素隔离部51的侧壁上形成有P型杂质区域61。在作为P型杂质区域61的外表面(上表面)的与前面PD相同的基板深度区域中形成有N型杂质区域62。因此，在与前面PD相同的基板深度区域中的像素隔离部51的侧壁上，形成有在垂直于半导体基板12的光入射面的平面方向上的包括P型杂质区域61和N型杂质区域62的PN结区域(在下文中，称为垂直方向PN结区域)。N型杂质区域62也用作其中累积有通过光电转换生成的电荷的电荷累积区域。
形成在前面PD的区域内的像素隔离部51的侧壁上的N型杂质区域62的光入射面侧的端部形成为与构成埋入PD的P型杂质区域46在基板深度方向上相距预定距离D1。
在作为P型杂质区域61的外表面(上表面)的与埋入PD相同的基板深度区域中，形成有N型杂质区域63。N型杂质区域62和63的杂质浓度设定为高于N型杂质区域41和44的杂质浓度，如同在N型杂质区域42和45中一样。因此，在与埋入PD相同的基板深度区域中的像素隔离部51的侧壁上，也形成有在垂直于半导体基板12的光入射面的平面方向上的包括P型杂质区域61和N型杂质区域63的垂直方向PN结区域。N型杂质区域63也用作其中累积有通过光电转换生成的电荷的电荷累积区域。
形成在埋入PD的区域内的像素隔离部51的侧壁上的N型杂质区域63的光入射面侧的端部形成为与基板背面侧界面附近的P型杂质区域52在基板深度方向上相距预定距离D2。
如图2的B所示，关于2×2的四个像素，FD 47配置在四个像素的中央，并且由四个像素共享。各像素2的传输晶体管48配置在矩形像素区域内的FD 47附近。另外，在2×2的四个像素的前面PD和埋入PD的外侧(图2的B中的下侧)配置有待由四个像素共享的共享像素晶体管Tr 1～Tr 3。例如，共享像素晶体管Tr 1～Tr 3是选择晶体管、放大晶体管和复位晶体管中的任何一个。因此，该固态图像拾取装置1具有使用四个像素作为共享单位的共享像素结构。
在各像素2的前面PD和埋入PD的外周部中，在相对于相邻像素2的边界部处形成有像素隔离部51或P型杂质区域52。然而，如图2的B所示，像素隔离部51形成在共享单位之间的边界部处，并且P型杂质区域52形成在共享单位内的像素边界部处。
如图3的A所示，在共享单位内的像素边界部处的P型杂质区域52内形成有后深沟槽隔离部(RDTI)71。例如，RDTI 71通过在从基板背面侧形成的沟槽中埋入诸如氧化膜(SiO2)等材料来形成。利用该RDTI 71，可以增强共享单位内的相邻埋入PD的电气和光学隔离能力。
如图3的B所示，在像素边界部处的基板前面侧界面上形成有STI 64。
以上述方式构造根据第一实施方案的像素2。
根据第一实施方案的像素2包括沿基板深度方向层叠的前面PD和埋入PD的两级光电转换部。作为累积前面PD中生成的电荷的电荷累积区域，根据第一实施方案的像素2包括邻近于前面PD的像素隔离部51的侧壁上的N型杂质区域62以及形成在平面方向区域中的N型杂质区域42。此外，作为累积埋入PD中生成的电荷的电荷累积区域，根据第一实施方案的像素2包括邻近于埋入PD的像素隔离部51的侧壁上的N型杂质区域63以及形成在平面方向区域中的N型杂质区域45。因此，能够累积许多电荷并增大每像素的饱和电荷量。假定饱和电荷量不变，可以进一步减小像素尺寸。
邻近于前面PD的N型杂质区域62的光入射面侧的端部形成为与构成埋入PD的P型杂质区域46在基板深度方向上相距预定距离D1。邻近于埋入PD的N型杂质区域63的光入射面侧的端部形成为与基板背面侧界面附近的P型杂质区域52在基板深度方向上相距预定距离D2。因此，在P型杂质区域46和52中钉扎不会变弱，并且可以抑制暗电流的劣化。
因此，依照根据第一实施方案的像素结构，能够在增大饱和电荷量的同时抑制暗电流的劣化。
<共享像素晶体管的配置例>
图4示出了像素阵列部3中的共享像素晶体管的配置例。
在上面示出的图2的B和图3的B中，示出了单个共享单位中的共享像素晶体管Tr 1～Tr 3的配置例。图4的A和B示出了在排列有多个共享单位的情况下共享像素晶体管Tr 1～Tr 3的配置例。
如图4的A所示，多个共享像素晶体管Tr 1～Tr 3的配置可以是这样的配置，其中后续在水平方向和垂直方向上重复图2的B所示的配置。或者，如图4的B所示，在垂直方向上彼此相邻的像素行的共享像素晶体管Tr 1～Tr 3可以配置为在垂直方向上彼此镜像对称。可选择地，多个共享像素晶体管Tr 1～Tr 3的配置形式可以是图4的A和B的配置形式以外的配置形式。
<第一实施方案的变形例>
图5示出了根据第一实施方案的像素结构的变形例。在图5中，与图2和图3相对应的部分由相同的标记表示。适宜地省略这些部分的说明，并且主要说明不同的部分。
图5的A是根据第一实施方案的像素2的第一变形例的断面图。
如以上参照图2的A和B所述的，在作为2×2的四个像素的PD的外周部的共享单位之间的边界部处形成有像素隔离部51。例如，对于像素隔离部51的材料，使用多晶硅或氧化膜(SiO2)。
相比之下，在图5的A所示的第一变形例中，像素隔离部51由多晶硅81和氧化膜82这两层形成。
此外，在图2的A和B中，类似于像素隔离部51，形成在像素隔离部51的侧壁上的P型杂质区域61贯通半导体基板12。在图5的A中，P型杂质区域61具有与N型杂质区域63相同的基板深度。
除像素隔离部51具有不同的构成并且N型杂质区域63具有不同的基板深度的不同点外，第一变形例类似于第一实施方案。
图5的B是根据第一实施方案的像素2的第二变形例的断面图。
图5的B的第二变形例的不同之处在于，除了与第一变形例相同的改变点之外，P型杂质区域61还形成在像素边界部的基板前面侧界面上形成的STI 64的外周部中。
关于像素边界部，也可以是如图5的A和B所示的结构。
<3.第一实施方案的制造方法>
接着，参照图6和图7对根据第一实施方案的像素2的制造方法进行说明。应当注意的是，在图6和图7中，对具有图5的B所示的第二变形例的像素结构的像素的制造方法进行说明。
首先，如图6的A所示，通过在例如使用硅(Si)作为半导体的半导体基板12的背面侧的界面附近区域中利用诸如硼(B)等P型杂质进行离子注入来形成P型杂质区域52。
接着，如图6的B所示，通过进行诸如磷(P)等N型杂质的离子注入来形成埋入PD的N型杂质区域44和45。另外，通过进行诸如硼(B)等P型杂质的离子注入来形成P型杂质区域46。如上所述，将N型杂质区域45调整为具有比N型杂质区域44的杂质浓度高的杂质浓度。
接着，如图6的C所示，通过外延生长来形成硅层101。然后，如图6的D所示，在像素边界部处形成STI 64。
接着，如图7的A所示，在像素边界部的STI 64的下方形成包括多晶硅81和氧化膜82这两层的像素隔离部51、邻近于前面PD的作为PN结区域的P型杂质区域61和N型杂质区域62以及邻近于埋入PD的作为PN结区域的P型杂质区域61和N型杂质区域63。稍后参照图8～10对STI 64下方的该像素边界部的形成方法进行说明。
接着，如图7的B所示，通过利用N型杂质对由外延生长形成的硅层101进行离子注入来形成前面PD的N型杂质区域41。然后，通过利用P型杂质进行离子注入而在STI 64周围形成P型杂质区域61。
接着，如图7的C所示，形成纵型传输晶体管48。然后，如图7的D所示，在半导体基板12的前面侧界面附近的区域中，通过利用N型杂质进行离子注入和利用P型杂质进行离子注入来形成N型杂质区域42和P型杂质区域43。
另外，如图7的D所示，在传输晶体管48附近的基板前面侧界面上，通过利用N型杂质的离子注入来形成FD 47。应当注意的是，在传输晶体管48的栅电极侧面中形成侧壁的情况下，在形成FD 47之前形成侧壁。
在图7的D的步骤之后，形成半导体基板12的前面侧的多层互连层，并且在共享单位内的像素边界部处从半导体基板12的前面侧形成沟槽。如此，形成PD隔离用的RDTI 71。
<第一形成方法>
接着，对图7的A所示的在像素边界部的STI 64的下方形成像素隔离部51和PN结区域的步骤进行详细说明。
首先，参照图8和图9对STI 64下方的包括像素隔离部51和PN结区域的像素边界部的第一形成方法进行说明。
如图8的A所示，在通过外延生长形成的硅层101的整个上表面上形成诸如LP-TEOS等氧化硅膜121。图8的A示出了在形成图6的D所示的STI 64之后的状态下形成氧化硅膜121的状态。
接着，如图8的B所示，在氧化硅膜121的上表面上沉积抗蚀剂122作为膜。STI 64上部的仅预定区域被开口。然后，通过干法蚀刻去除抗蚀剂122的开口区域下方的氧化硅膜121、STI 64和硅层101。形成深沟槽123。深沟槽123的宽度设定为小于STI 64的宽度。深沟槽123的深度设定为使得即使考虑蚀刻工艺变化，深沟槽123也不会到达其下方的P型杂质区域46。深沟槽123的深度也设定为使得在后述的图8的D的固相扩散步骤中，N型杂质扩散直到其下方的P型杂质区域46，并且P型杂质区域46的有效杂质浓度不低于期望浓度。深沟槽123形成于其中的平面区域是图2的B所示的与像素隔离部51相对应的区域。
接着，如图8的C所示，去除抗蚀剂122。然后，例如，通过原子层沉积(ALD)在半导体基板12的前面上沉积包含磷(P)的氧化硅膜(在下文中，称为PSG膜)124。结果，PSG膜124不仅形成在半导体基板12的前面上，而且形成在深沟槽123的侧面和底表面上。然后，对半导体基板12进行热处理(退火)，使得PSG膜124的磷在PSG膜124和硅层101保持彼此接触的区域中进行固相扩散。如此，形成N型杂质区域62。
接着，例如，如图8的D所示，通过使用氢氟酸的湿法蚀刻去除PSG膜124。深沟槽123的侧壁上的N型杂质区域62的光入射面侧的端部和P型杂质区域46之间的在基板深度方向上的距离对应于图2所示的预定距离D1。
接着，如图8的E所示，例如，通过干法蚀刻在深度方向上进一步挖掘深沟槽123的底表面，并且在深入挖掘的深沟槽123的侧面和底表面以及半导体基板12的前面上再次形成PSG膜125。深沟槽123的深度设定为使得即使考虑蚀刻工艺变化，深沟槽123也不会到达基板背面侧的P型杂质区域52。深沟槽123的深度也设定为使得在后述的图9的A的固相扩散步骤中，N型杂质扩散直到其下方的P型杂质区域52，并且P型杂质区域52的有效杂质浓度不低于期望浓度。
接着，如图8的F所示，在半导体基板12的整个上表面上涂布抗蚀剂131，并且将抗蚀剂131埋入深沟槽123中。然后，在整个表面上通过干法蚀刻将抗蚀剂131去除直至深沟槽123的期望深度。收缩后的抗蚀剂131的深度对应于比P型杂质区域46深的位置。抗蚀剂131的深度设定为使得在后续的热处理和工序总热处理(process total heat treatment)步骤中，N型杂质扩散直到P型杂质区域46，并且有效P型浓度不低于期望浓度。
接着，如图9的A所示，通过湿法处理去除抗蚀剂131上方的PSG膜125，使得仅残留作为由图8的F所示的收缩后的抗蚀剂131封闭的部分的PSG膜125。然后，抗蚀剂131也被剥离。然后，对半导体基板12进行热处理(退火)，使得PSG膜125的磷在PSG膜125和N型杂质区域44保持彼此接触的区域中进行固相扩散。如此，形成N型杂质区域63。
接着，如图9的B所示，在去除了PSG膜125之后，又进行热处理。如此，使作为N型杂质的磷扩散。N型杂质区域62和N型杂质区域63在水平方向上铺展。
接着，例如，如图9的C所示，通过原子层沉积(ALD)在半导体基板12的前面上沉积包含硼(B)的氧化硅膜(在下文中，称为BSG膜)132。结果，BSG膜132不仅形成在半导体基板12的前面上，而且形成在深沟槽123的侧面和底表面上。然后，如图9的D所示，通过对半导体基板12进行热处理(退火)，使BSG膜132的硼在BSG膜132和N型杂质区域或P型杂质区域保持彼此接触的区域中进行固相扩散。如此，形成P型杂质区域61。
接着，如图9的E所示，通过湿法处理剥离BSG膜132。然后，在深度方向上进一步挖掘深沟槽123的底表面，直到深沟槽123完全贯通半导体基板12。
在图9的E中，深沟槽123的侧壁上的N型杂质区域63的光入射面侧的端部和基板背面侧界面附近的P型杂质区域52之间的在基板深度方向上的距离对应于图2所示的预定距离D2。该距离D2设定为比图8的D中的距离D1长。由于通过蚀刻从半导体基板12的前面侧形成深沟槽123，所以对于位于更深的基板位置处的距离D2，蚀刻变化量更大。通过设定该距离D2长于距离D1，可以进行调整，使得即使考虑蚀刻变化量，N型杂质区域63的光入射面侧的端部也不与P型杂质区域52保持接触。
接着，如图9的F所示，以规定的顺序形成构成像素隔离部51的氧化膜82和多晶硅81，并且将STI 64回蚀到预定深度。
接着，如图9的G所示，通过将氧化膜埋入到像素隔离部51的上部并通过CMP使其平坦化而通过STI 64封闭像素隔离部51。图9的G对应于图7的A的状态。
依照上述像素边界部的第一形成方法，深沟槽123的侧壁上的P型杂质区域61以及N型杂质区域62和63可以通过固相扩散自对准地形成。进行两次N型杂质的固相扩散，以形成N型杂质区域62和63。使用PSG膜124在前面PD的深度区域中进行第一固相扩散。使用PSG膜125在埋入PD的深度区域中进行第二固相扩散。
在根据第一形成方法的在埋入PD的深度区域中进行的第二固相扩散中，PSG膜125形成为仅留在埋入PD的深度区域部分中。如此，仅在埋入PD的深度区域部分中进行固相扩散。
<第二形成方法>
接着，参照图10对STI 64的下方的包括像素隔离部51和PN结区域的像素边界部的第二形成方法进行说明。
图10的A是与根据第一形成方法的图8的D相同的状态。图10的A之前的步骤类似于参照根据第一形成方法的图8的A～D所说明的步骤。因此，省略其说明。
如图10的A所示，在通过外延生长形成的硅层101中形成深沟槽123，并且形成N型杂质区域62。
接着，例如，如图10的B所示，通过干法蚀刻在深度方向上进一步挖掘深沟槽123的底表面。此外，在深入挖掘的深沟槽123的侧面和底表面以及半导体基板12的前面上形成保护膜141。深沟槽123的深度设定为使得即使考虑蚀刻工艺变化，深沟槽123也不会到达基板前面侧的P型杂质区域52。深沟槽123的深度也设定为使得在后述的图10的D的热处理和工序总热处理步骤中，N型杂质扩散直到其下方的P型杂质区域52，并且P型杂质区域52的有效杂质浓度不低于期望浓度。
接着，如图10的C所示，通过湿法处理去除保护膜141，使得保护膜141仅留在不应进行固相扩散的区域中。具体地，去除位于比P型杂质区域46深的位置处的保护膜141的部分。
接着，如图10的D所示，在深入挖掘的深沟槽123的侧面和底表面以及半导体基板12的前面上形成PSG膜142。然后，通过对半导体基板12进行热处理，使PSG膜142的磷在PSG膜142和N型杂质区域44保持彼此接触的区域中进行固相扩散。如此，形成N型杂质区域63。
接着，如图10的E所示，通过湿法处理去除PSG膜142和保护膜141。然后，又进行热处理。如此，如图10的F所示，使作为N型杂质的磷扩散，并且N型杂质区域62和N型杂质区域63在水平方向上铺展。
图10的F与第一形成方法中所示的图9的B相同。后续步骤类似于根据第一形成方法的步骤。因此，省略其说明。
在上述像素边界部的第二形成方法中，深沟槽123的侧壁上的P型杂质区域61以及N型杂质区域62和63也可以通过固相扩散自对准地形成。进行两次N型杂质的固相扩散，以形成N型杂质区域62和63。使用PSG膜124在前面PD的深度区域中进行第一固相扩散。使用PSG膜125在埋入PD的深度区域中进行第二固相扩散。
在根据第二形成方法的在埋入PD的深度区域中进行的第二固相扩散中，PSG膜125形成为从深沟槽123的最上部到最底部。埋入PD的深度区域部分以外的部分由保护膜141保护。如此，仅在埋入PD的深度区域部分中进行固相扩散。
<4.像素的第二实施方案>
图11示出了根据第二实施方案的像素2的断面图和平面图。
应当注意的是，在将要参照图11～15说明的第二至第五实施方案中，与第一实施方案的部分相对应的部分由相同的标记表示。适宜地省略其说明，并且主要说明不同的部分。
图11的A是根据第二实施方案的像素2的断面图。图11的B是其中在垂直方向和水平方向中的每个上排列有根据第二实施方案的两个像素2的对应于2×2的四个像素的平面图。
图11的A对应于沿着图11的B的线B-B’截取的断面图。
通过比较图11的A与图3的A可以看出，第二实施方案与第一实施方案的不同之处在于，不具有沿基板深度方向延伸的纵向栅电极部48V的传输晶体管161(的栅电极)代替了第一实施方案中的传输晶体管48。此外，埋入PD的N型杂质区域44’以贯通前面PD的N型杂质区域41并且与半导体基板12的界面保持接触的方式形成直到传输晶体管161的下表面。
关于N型杂质区域44’的杂质浓度，传输晶体管161的正下方的界面附近区域的杂质浓度设定为比深区域的杂质浓度高，该深区域处于等于或低于N型杂质区域45的水平的水平。在N型杂质区域44’内，由于从N型杂质区域45附近朝向传输晶体管161形成的电位梯度，所以N型杂质区域44’的杂质浓度构造为易于传输由入射光的光电转换生成的电荷。
在纵型传输晶体管48如第一实施方案中一样构造的情况下，即使埋入PD的N型杂质区域44位于相对于基板前面界面的深位置处，也可以可靠地传输累积的电荷。在如第二实施方案中一样使用不具有纵向栅电极部48V的传输晶体管161的情况下，可以容易地抑制噪声和白点的产生，并且还可以减少过程数量。
<5.像素的第三实施方案>
图12示出了根据第三实施方案的像素2的断面图和平面图。
图12的A是根据第三实施方案的像素2的断面图。图12的B是其中在垂直方向和水平方向中的每个上排列有根据第三实施方案的两个像素2的对应于2×2的四个像素的平面图。
图12的A对应于沿着图12的B的线C-C’截取的断面图。
图12的第三实施方案与图2的第一实施方案的不同之处在于，在构成前面PD的N型杂质区域41内新形成有各自包括P型杂质区域171和N型杂质区域172的多面三维PN结区域(在下文中，称为三维PN结区域)。三维PN结区域是指，P型杂质区域和N型杂质区域的结区域未形成为平面区域，而是形成为与长方体的两面以上的构成面相对应的区域。
在图12的示例中，形成有三面三维PN结区域。具体地，形成有包括P型杂质区域171-1和N型杂质区域172-1的三维PN结区域、包括P型杂质区域171-2和N型杂质区域172-2的三维PN结区域以及包括P型杂质区域171-3和N型杂质区域172-3的三维PN结区域。然而，三维PN结区域的数量不限于三面。三维PN结区域的数量可以是一面、两面、四面以上。各自包括P型杂质区域171和N型杂质区域172的三维PN结区域经由N型杂质区域41彼此分离地配置。三维PN结区域可以通过离子注入形成。
如此，通过在构成前面PD的N型杂质区域41内形成一面以上的三维PN结区域，可以累积更多的电荷，并且可以增大每像素的饱和电荷量。
<6.像素的第四实施方案>
图13示出了根据第四实施方案的像素2的断面图和平面图。
图13的A是根据第四实施方案的像素2的断面图。图13的B是其中在垂直方向和水平方向中的每个上排列有根据第四实施方案的两个像素2的对应于2×2的四个像素的平面图。应当注意的是，在图13的B中，作为PD区域，示出了埋入PD而不是前面PD的平面图。
图13的A对应于沿着图13的B的线C-C’截取的断面图。
图13的第四实施方案与图2的第一实施方案的不同之处在于，在构成埋入PD的N型杂质区域44内新形成有各自包括P型杂质区域181和N型杂质区域182的多面三维PN结区域。
在图13的示例中，形成有三面三维PN结区域。具体地，形成有包括P型杂质区域181-1和N型杂质区域182-1的三维PN结区域、包括P型杂质区域181-2和N型杂质区域182-2的三维PN结区域以及包括P型杂质区域181-3和N型杂质区域182-3的三维PN结区域。然而，三维PN结区域的数量不限于三面。三维PN结区域的数量可以是一面、两面、四面以上。各自包括P型杂质区域181和N型杂质区域182的三维PN结区域经由N型杂质区域44彼此分离地配置。三维PN结区域可以通过离子注入形成。
如此，通过在构成埋入PD的N型杂质区域44内形成一面以上的三维PN结区域，可以累积更多的电荷，并且可以增大每像素的饱和电荷量。
应当注意的是，不仅三维PN结区域的数量而且配置位置都不限于图13的示例。如图13的B所示，可以采用在水平方向上较长的梳齿形状。或者，例如，如图14的B所示，可以采用在垂直方向上较长的梳齿形状。此外，从平面图中观察到的形状不限于垂直的较长形状，并且可以是岛状(圆点状)。这同样适用于图12所示的根据第三实施方案的三维PN结区域。
此外，也可以采用图12所示的第三实施方案与图13和图14所示的第四实施方案的组合。即，也可以采用包括构成前面PD的N型杂质区域41内的三维PN结区域和构成埋入PD的N型杂质区域44内的三维PN结区域的结构。
<7.像素的第五实施方案>
图15示出了根据第五实施方案的像素2的断面图和平面图。
图15的A是根据第五实施方案的像素2的断面图。图15的B是其中在垂直方向和水平方向中的每个上排列有根据第五实施方案的两个像素2的对应于2×2的四个像素的平面图。
图15的A对应于沿着图15的B的线B-B’截取的断面图。
在图2的第一实施方案中，在构成埋入PD的N型杂质区域44内分别形成有包括N型杂质区域45和P型杂质区域46的在与半导体基板12的光入射面平行的平面方向上的平面方向PN结区域和包括形成于像素隔离部51的侧壁上的P型杂质区域61和N型杂质区域63的在与光入射面垂直的平面方向上的垂直方向PN结区域。
相比之下，在图15的第五实施方案中，如图15的A所示，在构成埋入PD的N型杂质区域44内在基板深度方向上形成有各自包括平面方向PN结区域和垂直方向PN结区域的两层。
更具体地，在N型杂质区域44的大约上半区域内形成有包括N型杂质区域45-1和P型杂质区域46-1的第一平面方向PN结区域以及包括P型杂质区域61和N型杂质区域63-1的第一垂直方向PN结区域。此外，在N型杂质区域44的大约下半区域内形成有包括N型杂质区域45-2和P型杂质区域46-2的第二平面方向PN结区域以及包括P型杂质区域61和N型杂质区域63-2的第二垂直方向PN结区域。这里，构成第一垂直方向PN结区域的N型杂质区域63-1的光入射面侧的端部形成为与其下层中的P型杂质区域46-2在基板深度方向上相距预定距离D3。
另外，对应于各自包括平面方向PN结区域和垂直方向PN结区域的两层，设有其中根据第一实施方案的传输晶体管48的纵向栅电极部48V由纵向栅电极部48V’代替的传输晶体管48’。即，具有纵向栅电极部48V’的传输晶体管48’形成为长到(深到)直至到达作为下层的电荷累积区域的第二平面方向PN结区域的N型杂质区域45-2的深度。平面方向PN结区域可以过针对这两层的离子注入形成。
应当注意的是，尽管图15的示例是其中形成有各自包括平面方向PN结区域和垂直方向PN结区域的两层的示例，但是各自包括平面方向PN结区域和垂直方向PN结区域的三层以上的层可以形成为该层。
如此，通过在构成埋入PD的N型杂质区域44内形成各自包括平面方向PN结区域和垂直方向PN结区域的多个层，可以累积更多的电荷，并且可以增大每像素的饱和电荷量。
依照包括根据第一至第五实施方案的像素2的固态图像拾取装置1，通过包括沿基板深度方向层叠的前面PD和埋入PD的两级光电转换部、在基板平面方向上的平面方向PN结区域的电荷累积区域以及在像素隔离部51的侧壁上形成的垂直方向PN结区域的电荷累积区域，能够使用在增大饱和电荷量的同时抑制暗电流的劣化的固态图像拾取装置。
<图像传感器的使用例>
图16是示出了使用上述固态图像拾取装置1的图像传感器的使用例的图。
例如，使用上述固态图像拾取装置1的图像传感器可以用于如下的感测诸如可见光、红外光、紫外光和X射线等光的各种情况。
·用于拍摄图像以供鉴赏的装置，例如，数码相机和具备相机的移动装置。
·用于交通目的的装置，例如，拍摄汽车的前方/后方/周围/内部的车载传感器、监视行驶车辆和道路的监视相机和测量车辆间的距离的测距传感器，用于包括自动停车的安全驾驶、识别驾驶员的状况等。
·用于家用电器的装置，例如，TV、冰箱和空调，用于拍摄使用者的姿势并根据该姿势来执行装置操作。
·用于医疗保健目的的装置，例如，内窥镜和通过接收红外光来进行血管拍摄的装置。
·用于安保目的的装置，例如，用于预防犯罪目的的监视相机和用于个人身份认证目的的相机。
·用于美容护理目的的装置，例如，拍摄皮肤的皮肤测量仪和拍摄头皮的显微镜。
·用于运动目的的装置，例如，运动相机和用于运动目的的可穿戴式相机。
·用于农业目的的装置，例如，用于监视田地和农作物的状况的相机。
<9.电子设备的应用例>
本技术不限于适用于图像传感器。具体地，本技术适用于在图像拾取部(光电转换部)中使用固态图像拾取装置的各一般电子设备。一般电子设备包括诸如数码相机和摄像机等图像拾取装置、具有成像功能的便携式终端装置、在图像读取器中使用固态图像拾取装置的复印机等。固态图像拾取装置可以是一个芯片的形式，或者可以是其中图像拾取单元和信号处理单元或光学系统封装在一起的具有成像功能的模块的形式。
图17是示出了用作本技术适用的电子设备的图像拾取装置的构成例的框图。
图17的图像拾取装置300包括由透镜组等形成的光学单元301、其中采用图1的固态图像拾取装置1的构成的固态图像拾取装置(图像拾取装置)302以及作为相机信号处理电路的数字信号处理器(DSP)电路303。此外，图像拾取装置300还包括帧存储器304、显示单元305、记录单元306、操作单元307和电源单元308。DSP电路303、帧存储器304、显示单元305、记录单元306、操作单元307和电源单元308经由总线309彼此连接。
光学单元301从被摄体捕获入射光(图像光)并在固态图像拾取装置302的成像面上形成图像。固态图像拾取装置302将通过光学单元301在成像面上形成图像的入射光量以像素为单位地转换为电气信号，并输出电气信号作为像素信号。图1的固态图像拾取装置1，即，包括沿基板深度方向层叠的前面PD和埋入PD的两级光电转换部、在基板平面方向上的平面方向PN结区域的电荷累积区域和在像素隔离部51的侧壁上形成的垂直方向PN结区域的电荷累积区域的固态图像拾取装置用作该固态图像拾取装置302。
例如，显示单元305包括诸如液晶显示器(LCD)和有机电致发光(EL)显示器等薄型显示器。显示单元305显示由固态图像拾取装置302捕获的运动图像或静止图像。记录单元306将由固态图像拾取装置302捕获的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘和半导体存储器等记录介质上。
操作单元307根据使用者的操作发出有关图像拾取装置300的各种功能的操作指令。电源单元308将成为DSP电路303、帧存储器304、显示单元305、记录单元306和操作单元307的操作电源的各种电源适宜地供给到这些供应目标。
如上所述，上述实施方案中的任一个适用的固态图像拾取装置1用作固态图像拾取装置302。如此，可以在增大饱和电荷量的同时抑制暗电流的劣化。因此，在诸如摄像机或数码相机以及进一步的用于诸如移动电话等移动装置的相机模块等图像拾取装置100中，也可以改善捕获图像的质量。
<10.体内信息获取系统的应用例>
根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以适用于体内信息获取系统。
图18是示出了使用根据本公开实施方案的技术(本技术)可以适用的胶囊型内窥镜的患者的体内信息获取系统的示意性构成的示例的框图。
体内信息获取系统10001包括胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200。
在检查时，患者吞咽胶囊型内窥镜10100。胶囊型内窥镜10100具有成像功能和无线通信功能，并且在通过蠕动而在器官内部移动一段时间直到其从患者自然排出的同时，以预定间隔顺次地拾取诸如胃或肠等器官内部的图像(在下文中，称为体内图像)。然后，胶囊型内窥镜10100将体内图像的信息通过无线传输顺次地传输到身体外部的外部控制装置10200。
外部控制装置10200综合地控制体内信息获取系统10001的操作。此外，外部控制装置10200接收从胶囊型内窥镜10100传输到其的体内图像的信息，并且基于接收到的体内图像的信息，生成用于在显示装置(未示出)上显示体内图像的图像数据。
在体内信息获取系统10001中，可以在从吞咽胶囊型内窥镜10100直到其被排出的时间段内的任何时间获取对患者体内的状态进行成像的体内图像。
下面对胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200的构成和功能进行更详细地说明。
胶囊型内窥镜10100包括其中收容有光源单元10111、图像拾取单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、供电单元10115、电源单元10116和控制单元10117的胶囊型的壳体10101。
例如，光源单元10111包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且将光照射到图像拾取单元10112的成像视野。
图像拾取单元10112包括图像拾取元件和光学系统，该光学系统包括设置在图像拾取元件的前段的多个透镜。照射到作为观察对象的身体组织的光的反射光(在下文中，称为观察光)由光学系统收集并引入到图像拾取元件上。在图像拾取单元10112中，入射的观察光由图像拾取元件执行光电转换，由此生成与观察光相对应的图像信号。将由图像拾取单元10112生成的图像信号提供给图像处理单元10113。
图像处理单元10113包括诸如中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)等处理器，并对由图像拾取单元10112生成的图像信号进行各种类型的信号处理。由此，图像处理单元10113将进行了信号处理的图像信号作为RAW数据提供给无线通信单元10114。
无线通信单元10114对由图像处理单元10113进行了信号处理的图像信号执行诸如调制处理等预定处理，并通过天线10114A将所得的图像信号传输到外部控制装置10200。此外，无线通信单元10114通过天线10114A接收来自外部控制装置10200的与胶囊型内窥镜10100的驱动控制有关的控制信号。无线通信单元10114将从外部控制装置10200接收到的控制信号提供给控制单元10117。
供电单元10115包括用于接收电力的天线线圈、用于从在天线线圈中产生的电流再生电力的电力再生电路、升压电路等。供电单元10115使用非接触充电的原理来生成电力。
电源单元10116包括二次电池，并存储由供电单元10115生成的电力。在图18中，为了避免附图复杂化，省略了指示来自电源单元10116的电力的供电目的地的箭头等。然而，存储在电源单元10116中的电力供给到并可以用于驱动光源单元10111、图像拾取单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和控制单元10117。
控制单元10117包括诸如CPU等处理器，并且根据从外部控制装置10200传输到其的控制信号来适宜地控制光源单元10111、图像拾取单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和供电单元10115的驱动。
外部控制装置10200包括诸如CPU或GPU等处理器、微型计算机、其上混合合并有处理器和诸如存储器等存储元件的控制板等。外部控制装置10200通过天线10200A将控制信号传输到胶囊型内窥镜10100的控制单元10117，以控制胶囊型内窥镜10100的操作。在胶囊型内窥镜10100中，例如，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变在光源单元10111的观察对象上的光的照射条件。此外，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变图像拾取条件(例如，图像拾取单元10112的帧速率、曝光值等)。此外，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变图像处理单元10113的处理内容或从无线通信单元10114传输图像信号的条件(例如，传输间隔、传输图像数量等)。
此外，外部控制装置10200对从胶囊型内窥镜10100传输到其的图像信号进行各种图像处理，以生成用于在显示装置上显示所拾取的体内图像的图像数据。例如，作为图像处理，可以进行各种信号处理，如显影处理(去马赛克处理)、图像质量改善处理(频带增强处理、超分辨率处理、降噪(NR)处理和/或图像稳定处理)和/或放大处理(电子变焦处理)。外部控制装置10200控制显示装置的驱动以使显示装置基于生成的图像数据显示所拾取的体内图像。可选择地，外部控制装置10200也可以控制记录装置(未示出)以记录所生成的图像数据或者控制打印装置(未示出)以通过打印输出所生成的图像数据。
上面说明了根据本公开的技术可以适用的体内信息获取系统的示例。根据本公开的技术可以适用于上述构成的图像拾取单元10112。具体地，包括根据第一至第五实施方案的像素的固态图像拾取装置1可以用作图像拾取单元10112。通过将根据本公开的技术适用于图像拾取单元10112，可以获得更清晰的手术区域图像。因此，提高了检查精度。
<11.内窥镜手术系统的应用例>
根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以适用于内窥镜手术系统。
图19是示出了根据本公开实施方案的技术(本技术)可以适用的内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
在图19中，示出了其中手术者(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000以对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量装置11112等其他手术器械11110、支撑其上的内窥镜11100的支撑臂装置11120和其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括具有距其远端预定长度以插入患者11132的体腔内的透镜筒11101和与透镜筒11101的近端连接的摄像头11102。在所示的示例中，示出了形成为具有硬性透镜筒11101的硬性内窥镜的内窥镜11100。然而，内窥镜11100也可以形成为具有软性透镜筒11101的软性内窥镜。
透镜筒11101在其远端处具有物镜装配到其中的开口部。光源装置11203与内窥镜11100连接，使得由光源装置11203生成的光通过在透镜筒11101内延伸的光引导体而被引导到透镜筒11101的远端，并通过物镜将光朝向患者11132的体腔内的观察对象照射。需要注意的是，内窥镜11100可以是直视内窥镜，或者可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。
在摄像头11102的内部设有光学系统和图像拾取元件，使得来自观察对象的反射光(观察光)通过光学系统收集在图像拾取元件上。图像拾取元件对观察光执行光电转换，以生成与观察光相对应的电气信号，即，与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为RAW数据被传输到CCU 11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且综合控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，例如，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并对图像信号进行诸如显影处理(去马赛克处理)等各种图像处理以基于该图像信号显示图像。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202在其上显示基于由CCU 11201对其进行了图像处理的图像信号的图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且在成像手术部位时将照射光供给到内窥镜11100。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入界面。使用者可以通过输入装置11204对内窥镜手术系统11000进行各种类型的信息的输入或指令输入。例如，使用者输入指令等，以通过内窥镜11100改变图像拾取条件(照射光的类型、放大率、焦距等)。
处置器械控制装置11205控制能量装置11112的驱动，用于组织消融或切开、血管密封等。为了确保内窥镜11100的视野并确保手术者的操作空间，气腹装置11206通过气腹管11111将气体输送到患者11132的体腔，以使体腔膨胀。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图形等各种形式打印与手术有关的各种类型的信息的装置。
需要注意的是，当要对手术部位进行成像时将照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203可以包括白色光源，该白色光源包括例如LED、激光光源或者其组合。在白色光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合的情况下，由于可以以高精度控制各颜色(各波长)的输出强度和输出定时，所以可以由光源装置11203调整所拾取的图像的白平衡。此外，在这种情况下，如果来自各个RGB激光光源的激光术按时间分割地照射到观察对象上，并且与照射定时同步地控制摄像头11102的图像拾取元件的驱动。然后，可以按时间分割地拾取分别与R、G和B相对应的图像。根据该方法，即使未针对图像拾取元件设置滤色器，也可以获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203，使得针对各预定时间改变将要输出的光的强度。通过与光强度的改变的定时同步地控制摄像头11102的图像拾取元件的驱动以按时间分割地获取图像并合成图像，可以生成没有曝光不足的遮挡阴影和过度曝光的高亮的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以构造成供给能够用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过使用身体组织中的光吸收的波长依赖性以照射比普通观察时的照射光(即，白光)窄的带域的光，进行以高对比度对诸如粘膜表层部分的血管等预定组织进行成像的窄带域成像(narrow band imaging)。可选择地，在特殊光观察中，可以进行用于通过从照射激发光产生的荧光获得图像的荧光观察。在荧光观察中，能够通过将激发光照射到身体组织来进行来自该身体组织的荧光的观察(自体荧光观察(autofluorescenceobservation))，或者通过将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等试剂局部注射到身体组织中并照射与身体组织上的试剂的荧光波长相对应的激发光来获得荧光图像。光源装置11203可以构造成供给适合于上述特殊光观察的窄带域光和/或激发光。
图20是示出了图19所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构成的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、图像拾取单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输线缆11400彼此通信连接。
透镜单元11401是设置在与透镜筒11101的连接位置处的光学系统。从透镜筒11101的远端捕获的观察光被引导到摄像头11102，并且引导到透镜单元11401上。透镜单元11401包括具有变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
由图像拾取单元11402包括的图像拾取元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。例如，在图像拾取单元11402构造成多板型的情况下，通过图像拾取元件生成与R、G和B各者相对应的图像信号，并且可以对图像信号进行合成来获得彩色图像。图像拾取单元11402也可以构造成具有一对图像拾取元件，用于获取能够用于三维(3D)显示的右眼和左眼用的各个图像信号。如果进行了3D显示，则手术者11131可以更加准确地把握手术部位中的活体组织的深度。需要注意的是，在图像拾取单元11402构造成立体型的情况下，可以设置与各个图像拾取元件相对应的多系统的透镜单元11401。
此外，图像拾取单元11402可以不必须设置在摄像头11102上。例如，图像拾取单元11402可以设置在透镜筒11101的内部的物镜的正后方。
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，可以适宜地调整图像拾取单元11402的拾取图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括用于向和从CCU 11201传输和接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11404将从图像拾取单元11402获取的图像信号作为RAW数据通过传输线缆11400传输到CCU 11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号供给到摄像头控制单元11405。例如，控制信号包括与图像拾取条件有关的信息，如指定所拾取的图像的帧速率的信息、指定在拾取图像时的曝光值的信息和/或指定所拾取的图像的放大率和焦点的信息等。
需要注意的是，诸如帧速率、曝光值、放大率或焦点等图像拾取条件可以由使用者指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获取的图像信号来自动设定。在后一种情况下，自动曝光(AE)功能、自动对焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能结合到内窥镜11100中。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU 11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向和从摄像头11102传输和接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11411通过传输线缆11400接收从摄像头11102传输到其的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。图像信号和控制信号可以通过电气通信、光通信等来传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102传输的RAW数据形式的图像信号进行各种图像处理。
控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术部位进行图像拾取和通过对手术部位进行图像拾取而获得的拾取图像的显示相关的各种类型的控制。例如，控制单元11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，基于由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号，控制单元11413控制显示装置11202，使其显示其中对手术部位成像的拾取图像。此时，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别所拾取的图像中的各种物体。例如，控制单元11413可以通过检测所拾取的图像包括的物体的边缘的形状、颜色等，来识别诸如钳子等手术器械、特定活体区域、出血、当使用能量装置11112时的雾等。当控制单元控制显示装置11202使其显示所拾取的图像时，控制单元11413可以使用识别结果使各种类型的手术支持信息与手术区域的图像以重叠的方式显示。在以重叠的方式显示手术支持信息并将其呈现给手术者11131的情况下，可以减轻手术者11131的负担，并且手术者11131可以可靠地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输线缆11400是能够用于电气信号通信的电气信号线缆、能够用于光学通信的光纤或能够用于电气通信和光学通信这两者的复合线缆。
这里，虽然在所示示例中，使用传输电缆11400通过有线通信来进行通信，但是可以通过无线通信在摄像头11102与CCU 11201之间进行通信。
上面说明了根据本公开的技术可以适用的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的技术可以适用于上述构成的摄像头11102的图像拾取单元11402。具体地，包括根据第一至第五实施方案的像素的固态图像拾取装置1可以用作图像拾取单元11402。通过将根据本公开的技术适用于图像拾取单元11402，可以获得更清晰的手术区域图像。
注意，这里，虽然以内窥镜手术系统为例进行了说明，但是根据本公开的技术可以适用于其他系统，例如，显微镜手术系统等。
<12.移动体的应用例>
根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在包括汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶、机器人等任何类型的移动体上的装置。
图21是示出了作为根据本公开实施方案的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图21所示的示例中，车辆控制系统12000包括：驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及综合控制单元12050。另外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052以及车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种类型的程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作诸如内燃机、驱动电机等的用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的舵角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等用的控制装置。
主体系统控制单元12020根据各种类型的程序来控制设置到车体上的各种类型的装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向灯、雾灯等各种类型的灯的控制装置。在这种情况下，从作为钥匙的替代的移动装置传输的无线电波或各种类型的开关的信号可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测与包括车辆控制系统12000的车辆外部有关的信息。例如，车外信息检测单元12030与图像拾取单元12031连接。车外信息检测单元12030使图像拾取单元12031对车辆外部的图像进行成像，并且接收成像的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以进行检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的文字等物体的处理或者检测距其的距离的处理。
图像拾取单元12031是接收光并且输出对应于光的受光量的电气信号的光学传感器。图像拾取单元12031可以输出电气信号作为图像，或者可以输出电气信号作为有关测量距离的信息。另外，由图像拾取单元12031接收的光可以是可见光或者诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。例如，驾驶员状态检测部12041包括对驾驶员进行成像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或驾驶员的集中度，或者可以判断驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算用于驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced Driver Assistance System)功能的协同控制，该功能包括：车辆碰撞避免或碰撞缓和、基于追踪距离的追踪行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆外部或内部的信息，通过控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来进行旨在用于自动驾驶的协同控制，该自动驾驶使车辆在不依赖驾驶员的操作的情况下自主行驶。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的关于车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051可以根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来进行旨在防止因控制头灯以将远光灯切换到近光灯而引起的眩光。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一种的输出信号传输到能够在视觉上或听觉上向车辆乘员或车辆外部通知信息的输出装置。在图21的示例中，作为输出装置，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示出。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器(head-up display)中的至少一种。
图22是示出了图像拾取单元12031的安装位置的示例的图。
在图22中，图像拾取单元12031包括图像拾取单元12101、12102、12103、12104和12105。
例如，图像拾取单元12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠和后门的位置以及车内的挡风玻璃的上部的位置。设置于车头的图像拾取单元12101和设置于车内的挡风玻璃的上部的图像拾取单元12105主要获取车辆12100前方的图像。设置于侧视镜的图像拾取单元12102和12103主要获取车辆12100侧面的图像。设置于后保险杠或后门的图像拾取单元12104主要获取车辆12100后方的图像。设置于车内的挡风玻璃的上部的图像拾取单元12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号机、交通标志、车道等。
顺便提及地，图22示出了图像拾取单元12101～12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置于车头的图像拾取单元12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示设置于侧视镜的图像拾取单元12102和12103的成像范围。成像范围12114表示设置于后保险杠或后门的图像拾取单元12104的成像范围。例如，通过叠加由图像拾取单元12101～12104拾取的图像数据，可以获得从上方观看车辆12100的俯视图。
图像拾取单元12101～12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，图像拾取单元12101～12104中的至少一个可以是由多个图像拾取元件构成的立体相机，或者可以是具有相位差检测用的像素的图像拾取元件。
例如，基于从图像拾取单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以确定距成像范围12111～12114内的各立体物的距离以及距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取位于车辆12100的行驶路线上且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，等于或大于0km/h)行驶的特别是最接近的立体物作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以设定在前方车辆的前方预先确保的追踪距离，并且进行自动制动控制(包括追踪停止控制)、自动加速控制(包括追踪开始控制)等。因此，可以执行旨在用于使车辆自主行驶而不依赖驾驶员的操作的自动驾驶等的协同控制。
例如，基于从图像拾取单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将关于立体物的立体物数据分类成两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物的立体物数据，提取分类的立体物数据，并使用提取的立体物数据用于自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断指示与各障碍物碰撞的危险度的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此可能发生碰撞的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向。由此，微型计算机12051可以辅助驾驶以避免碰撞。
图像拾取单元12101～12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断行人是否存在于图像拾取单元12101～12104的成像图像中来识别行人。例如，通过提取作为红外相机的图像拾取单元12101～12104的成像图像中的特征点的过程以及通过对指示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判断该物体是否为行人的过程来进行行人的识别。当微型计算机12051判断行人存在于图像拾取单元12101～12104的成像图像中并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得显示用于强调的矩形轮廓线以叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得在期望的位置显示代表行人的图标等。
上面说明了根据本公开的技术可以适用的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以适用于上述构成的图像拾取单元12031。具体地，包括根据第一至第五实施方案的像素的固态图像拾取装置1可以用作图像拾取单元12031。通过将根据本公开的技术适用于图像拾取单元12031，可以获得更清晰的捕获图像。此外，通过使用获得的捕获图像和距离信息，能够减轻驾驶员的疲劳并提高驾驶员和车辆的安全性。
在上述示例中，上面已经说明了其中第一导电类型是N型、第二导电类型是P型、电子是信号电荷的固态图像拾取装置。可选择地，本技术也可以适用于其中电子空穴是信号电荷的固态图像拾取装置。即，通过将第一导电类型设定为P型并且将第二导电类型设定为N型，上述各半导体区域可以由具有相反的导电类型的半导体区域构成。
此外，本技术不限于感测可见光的入射光量的分布并捕获其作为图像的固态图像拾取装置的应用。本技术可以适用于捕获红外线、X射线、粒子等的入射量的分布作为图像的固态图像拾取装置。从广义上来说，本技术可以适用于感测诸如压力和电容等其他物理量的分布并捕获其作为图像的诸如指纹检测传感器等一般固态图像拾取装置(物理量分布检测装置)。
此外，本技术不限于固态图像拾取装置，并且可以适用于具有其他半导体集成电路的一般半导体装置。
本技术的实施方案不限于上述实施方案，并且在不脱离本技术的要旨的情况下可以进行各种修改。
例如，可以采用组合上述多个实施方案的全部或一部分的实施方案。
应当注意的是，本说明书中记载的效果仅是说明性的而非限制性的，并且可以给出其他效果。
应当注意的是，本技术还可以具有以下构成。
(1)一种固态图像拾取装置，包括：
第一光电转换部，其形成在基板的与光入射面侧相对的前面侧；
第二光电转换部，其沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上；和
像素隔离部，其形成在相对于相邻像素的边界部处，所述像素隔离部贯通所述基板，其中
所述第一光电转换部包括
第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合，和
第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第二光电转换部包括
第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合，和
第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域配置成与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反，和
所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域配置成与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
(2)根据(1)所述的固态图像拾取装置，还包括：
电荷保持部，其保持在所述第一光电转换部和所述第二光电转换部中生成的电荷；和
传输晶体管，其将所述电荷传输到所述电荷保持部，其中
所述传输晶体管由包括从所述基板的前面侧沿基板深度方向延伸并到达所述第二光电转换部的栅电极的纵型晶体管形成。
(3)根据(1)所述的固态图像拾取装置，还包括：
电荷保持部，其保持在所述第一光电转换部和所述第二光电转换部中生成的电荷；和
传输晶体管，其将所述电荷传输到所述电荷保持部，其中
构成所述第二光电转换部的所述第一导电类型的杂质区域与所述基板的前面侧界面保持接触。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的固态图像拾取装置，其中
所述电荷保持部由多个像素共享，和
所述像素隔离部形成在共享单位之间的所述边界部处。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的固态图像拾取装置，其中
所述第二距离设定为比所述第一距离长。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的固态图像拾取装置，还包括：
在构成所述第一光电转换部的所述第一导电类型的杂质区域内的包括两面以上的PN结区域的三维PN结区域。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的固态图像拾取装置，还包括：
在构成所述第二光电转换部的所述第一导电类型的杂质区域内的包括两面以上的PN结区域的三维PN结区域。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的固态图像拾取装置，其中
所述第二光电转换部包括多个第二平面方向PN结区域和多个第二垂直方向PN结区域。
(9)根据(8)所述的固态图像拾取装置，其中
假定所述多个第二平面方向PN结区域和所述多个第二垂直方向PN结区域从靠近所述第一光电转换部的那侧起分别称为第三平面方向PN结区域、第三垂直方向PN结区域、第四平面方向PN结区域和第四垂直方向PN结区域，则
所述第四平面方向PN结区域的所述第二导电类型的杂质区域配置成与所述第三垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第三距离。
(10)根据(1)～(9)中任一项所述的固态图像拾取装置，其中
所述像素隔离部包括多晶硅和氧化膜中的一种或两种。
(11)根据(1)～(10)中任一项所述的固态图像拾取装置，其中
所述像素隔离部还包括在基板前面侧的浅沟槽隔离部。
(12)一种固态图像拾取装置的制造方法，包括：
在基板的与光入射面侧相对的前面侧形成第一光电转换部；
形成沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上的第二光电转换部；和
在相对于相邻像素的边界部处形成像素隔离部，所述像素隔离部贯通所述基板，其中
所述第一光电转换部包括
第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合，和
第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第二光电转换部包括
第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合，和
第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域形成为与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反，和
所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域形成为与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
(13)一种电子设备，包括：
固态图像拾取装置，所述固态图像拾取装置包括
第一光电转换部，其形成在基板的与光入射面侧相对的前面侧；
第二光电转换部，其沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上；和
像素隔离部，其形成在相对于相邻像素的边界部处，所述像素隔离部贯通所述基板，其中
所述第一光电转换部包括
第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合，和
第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第二光电转换部包括
第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合，和
第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域配置成与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反，和
所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域配置成与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
附图标记列表
1 固态图像拾取装置
2 像素
3 像素阵列部
12 半导体基板
Tr 1～Tr 3 共享像素晶体管
41,42 N型杂质区域
43 P型杂质区域
44,45 N型杂质区域
46 P型杂质区域
47 FD
48 传输晶体管
51 像素隔离部
52 P型杂质区域
61 P型杂质区域
62,63 N型杂质区域
64 STI
81 多晶硅
82 氧化膜
171 P型杂质区域
172 N型杂质区域
181 P型杂质区域
182 N型杂质区域
300 图像拾取装置
302 固态图像拾取装置

Claims (13)

1.一种固态图像拾取装置，包括：
第一光电转换部，其形成在基板的与光入射面侧相对的前面侧；
第二光电转换部，其沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上；和
像素隔离部，其形成在相对于相邻像素的边界部处，所述像素隔离部贯通所述基板，其中
所述第一光电转换部包括
第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合，和
第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第二光电转换部包括
第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合，和
第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域配置成与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反，和
所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域配置成与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
2.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括：
电荷保持部，其保持在所述第一光电转换部和所述第二光电转换部中生成的电荷；和
传输晶体管，其将所述电荷传输到所述电荷保持部，其中
所述传输晶体管由包括从所述基板的前面侧沿基板深度方向延伸并到达所述第二光电转换部的栅电极的纵型晶体管形成。
3.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括：
电荷保持部，其保持在所述第一光电转换部和所述第二光电转换部中生成的电荷；和
传输晶体管，其将所述电荷传输到所述电荷保持部，其中
构成所述第二光电转换部的所述第一导电类型的杂质区域与所述基板的前面侧界面保持接触。
4.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中
所述电荷保持部由多个像素共享，和
所述像素隔离部形成在共享单位之间的所述边界部处。
5.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中
所述第二距离设定为比所述第一距离长。
6.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括：
在构成所述第一光电转换部的所述第一导电类型的杂质区域内的包括两面以上的PN结区域的三维PN结区域。
7.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括：
在构成所述第二光电转换部的所述第一导电类型的杂质区域内的包括两面以上的PN结区域的三维PN结区域。
8.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中
所述第二光电转换部包括多个第二平面方向PN结区域和多个第二垂直方向PN结区域。
9.根据权利要求8所述的固态图像拾取装置，其中
假定所述多个第二平面方向PN结区域和所述多个第二垂直方向PN结区域从靠近所述第一光电转换部的那侧起分别称为第三平面方向PN结区域、第三垂直方向PN结区域、第四平面方向PN结区域和第四垂直方向PN结区域，则
所述第四平面方向PN结区域的所述第二导电类型的杂质区域配置成与所述第三垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第三距离。
10.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中
所述像素隔离部包括多晶硅和氧化膜中的一种或两种。
11.根据权利要求9所述的固态图像拾取装置，其中
所述像素隔离部还包括在基板前面侧的浅沟槽隔离部。
12.一种固态图像拾取装置的制造方法，包括：
在基板的与光入射面侧相对的前面侧形成第一光电转换部；
形成沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上的第二光电转换部；和
在相对于相邻像素的边界部处形成像素隔离部，所述像素隔离部贯通所述基板，其中
所述第一光电转换部包括
第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合，和
第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第二光电转换部包括
第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合，和
第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域形成为与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反，和
所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域形成为与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
13.一种电子设备，包括：
固态图像拾取装置，所述固态图像拾取装置包括
第一光电转换部，其形成在基板的与光入射面侧相对的前面侧；
第二光电转换部，其沿基板深度方向层叠在所述第一光电转换部上；和
像素隔离部，其形成在相对于相邻像素的边界部处，所述像素隔离部贯通所述基板，其中
所述第一光电转换部包括
第一平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述基板的光入射面的平面方向上彼此接合，和
第一垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第二光电转换部包括
第二平面方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域在平行于所述光入射面的平面方向上彼此接合，和
第二垂直方向PN结区域，其中P型杂质区域和N型杂质区域沿着所述像素隔离部的侧壁在垂直于所述光入射面的平面方向上彼此接合，
所述第一垂直方向PN结区域的第一导电类型的杂质区域配置成与所述第二平面方向PN结区域的第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第一距离，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反，和
所述第二垂直方向PN结区域的所述第一导电类型的杂质区域配置成与所述基板的背面侧界面的所述第二导电类型的杂质区域在基板深度方向上相距第二距离。
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