CN114556575A - 固体摄像装置及固体摄像装置制造方法 - Google Patents

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Abstract

[问题]旨在提供能够抑制因沟槽引起的布局效率降低的固体摄像装置及其制造方法。[方案]一种固体摄像装置包括基板，该基板包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽。所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间且包括遮光膜。所述一个以上垂直沟槽包括第一和第二沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜。或者所述一个以上垂直沟槽包括第三沟槽，所述第三沟槽包括第一和第二部分，所述第一部分具有第三宽度且包括所述遮光膜，所述第二部分具有比所述第三宽度细的第四宽度且不包括所述遮光膜。

Description

固体摄像装置及固体摄像装置制造方法
技术领域
本发明涉及固体摄像装置及固体摄像装置制造方法。
背景技术
全局快门(GS：global shutter)型固体摄像装置为各个像素除了配备有光电二极管和浮动扩散部之外，还配备有存储部。对于GS型固体摄像装置，为了减小集成电路的面积，已经提出了一种其中存储部不是在光电二极管的横向方向(水平方向)上而是在光电二极管的纵向方向(垂直方向)上布置着的层叠结构。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：国际公开WO 2016/136486
专利文献2：日本专利特开JP 2013-98446 A
发明内容
本发明要解决的技术问题
在具有层叠结构的固体摄像装置中，需要在光电二极管和存储部之间形成沿着横向方向延伸的遮光部。例如，通过形成从基板的正面或从基板的背面沿着纵向方向延伸的垂直沟槽、并且形成从垂直沟槽沿着横向方向延伸的水平沟槽，就可以在光电二极管和存储部之间形成水平沟槽。然后，通过将遮光部的材料埋入到垂直沟槽和水平沟槽内，就可以在水平沟槽中形成遮光部。在这种情况下，存在着如下问题：例如因为垂直沟槽妨碍了其他构成要素的布置，所以，垂直沟槽可能会导致集成电路的布局效率降低。
因此，本发明提供了能够抑制因沟槽引起的布局效率降低的固体摄像装置及固体摄像装置制造方法。
解决技术问题的技术方案
根据本发明第一方面的固体摄像装置包括基板，所述基板包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽以及沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽。所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜。所述一个以上垂直沟槽包括第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜。或者，所述一个以上垂直沟槽包括第三沟槽，所述第三沟槽包括包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第三宽度且包括所述遮光膜，所述第二部分具有比所述第三宽度细的第四宽度且不包括所述遮光膜。因此，能够抑制因沟槽引起的布局效率降低。
此外，在所述第一方面中，所述第一沟槽可以包括元素隔离绝缘膜和所述遮光膜，并且所述第二沟槽可以包括元素隔离绝缘膜且不包括所述遮光膜。因此，所述第一沟槽和所述第二沟槽可以起到元件隔离部的作用。
此外，在所述第一方面中，所述遮光膜可以设置在所述水平沟槽内的固定电荷膜之间。因此，能够减小所述遮光膜附近的暗电流。
此外，在所述第一方面中，所述水平沟槽可以包括所述遮光膜和设置于所述遮光膜之间的空腔。因此，能够减少所述遮光膜的使用量，并且能够抑制因所述遮光膜引起的基板翘曲。
此外，在所述第一方面中，所述水平沟槽内的所述遮光膜的上表面与下表面之间的厚度可以等于或大于所述第一沟槽的所述第一宽度。因此，在所述水平沟槽中提供了足够量的所述遮光膜的同时还能够使所述第一沟槽的宽度变细。
此外，所述第一方面的固体摄像装置还可以包括一个以上电极，所述一个以上电极设置在所述基板上且重叠于所述第二沟槽上。因此，能够提高所述电极的布局效率。
此外，在所述第一方面中，所述第一部分可以包括元件隔离绝缘膜和所述遮光膜，并且所述第二部分可以包括所述元件隔离绝缘膜且不包括所述遮光膜。因此，所述第三沟槽的所述第一部分和所述第二部分可以起到所述元件隔离部的作用。
此外，在所述第一方面中，所述第一部分可以被设置在设置于所述基板上的一个以上电极的镜像布局的边界部处。因此，所述第一部分的布置能够以良好的对称性布置着。
此外，在所述第一方面中，所述基板可以在所述边界部处周期性地包括多个所述第一部分，并且所述第一部分的布局周期可以与所述基板内的同色像素的布局周期相同。因此，能够使同色像素的性质相互一致。
此外，在所述第一方面中，所述第一部分可以设置在像素阵列区域外侧。因此，能够提高所述像素阵列区域内侧的布局效率。
此外，在所述第一方面中，所述基板可以是硅{111}基板，并且所述一个以上垂直沟槽可以在与<110>方向正交的横向方向上延伸。这使得例如在所述硅{111}基板中能够更容易地形成所述水平沟槽。
此外，在所述第一方面中，所述一个以上垂直沟槽可以包括如下两种：从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的沟槽；和从所述基板的背面沿着纵向延伸的沟槽。这使得例如在所述水平沟槽中能够更容易地将所述遮光膜埋入。
根据本发明第二方面的固体摄像装置包括基板，所述基板包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽。所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜。所述一个以上垂直沟槽包括第四沟槽，所述第四沟槽包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述遮光膜且在所述第一区域内的所述遮光膜上设置有插塞，所述第二区域包括所述遮光膜且在所述第二区域内的所述遮光膜上未设置有插塞。此外，所述固体摄像装置还包括配线，所述配线设置在所述第二区域内的所述遮光膜的上方，并且所述配线与所述第一区域内的所述遮光膜上的所述插塞电气绝缘。因此，能够抑制因沟槽引起的布局效率降低。
此外，在所述第二方面中，所述第一区域和所述第二区域各者可以包括元件隔离绝缘膜和所述遮光膜。因此，所述第四沟槽的所述第一区域和所述第二区域可以起到元件隔离部的作用。
此外，在所述第二方面中，所述第一区域和所述第二区域可以具有相同的宽度。这使得能够更容易地形成例如包括所述第一区域和所述第二区域的所述第四沟槽。
此外，在所述第二方面中，所述基板可以是硅{111}基板，并且所述一个以上垂直沟槽可以在与<110>方向正交的横向方向上延伸。这使得例如在所述硅{111}基板中能够更容易地形成所述水平沟槽。
根据本发明第三方面的固体摄像装置包括基板，所述基板包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽。所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜。所述一个以上垂直沟槽包括第一沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜。所述水平沟槽内的所述遮光膜的上表面与下表面之间的厚度等于或大于所述第一沟槽的所述第一宽度。因此，能够抑制因沟槽引起的布局效率降低，并且能够抑制因为当入射光从所述基板的背面通过所述水平沟槽之间的间隙时的衍射现象所导致的光泄漏到所述电荷保持部中从而引起的寄生灵敏度(parasitic sensitivity)。
此外，在所述第三方面中，所述水平沟槽可以包括所述遮光膜和设置于所述遮光膜之间的空腔。因此，能够减少所述遮光膜的使用量，并且能够抑制因所述遮光膜引起的基板翘曲。
此外，在所述第三方面中，所述一个以上垂直沟槽可以包括如下两种：从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的沟槽；和从所述基板的背面沿着纵向方向延伸的沟槽。这使得例如在所述水平沟槽中能够更容易地将所述遮光膜埋入。
此外，在所述第三方面中，所述一个以上垂直沟槽还可以包括第二沟槽，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜。而且，从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的所述沟槽和从所述基板的背面沿着纵向方向延伸的所述沟槽各者可以是所述第一沟槽或所述第二沟槽。因此，例如，用于将所述遮光膜埋入的沟槽可以被限定为一部分沟槽，并且能够抑制因沟槽引起的布局效率降低。
根据本发明第四方面的固体摄像装置制造方法包括：形成一个以上垂直沟槽，所述一个以上垂直沟槽在基板内沿着纵向方向延伸；形成水平沟槽，所述水平沟槽在所述基板内沿着横向方向延伸，且所述水平沟槽连接至所述一个以上垂直沟槽；以及在所述水平沟槽内形成遮光膜。这里，将所述一个以上垂直沟槽形成得包括第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜。或者，将所述一个以上垂直沟槽形成得包括第三沟槽，所述第三沟槽包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第三宽度且包括所述遮光膜，所述第二部分具有比所述第三宽度细的第四宽度且不包括所述遮光膜。因此，能够抑制因沟槽引起的布局效率降低。
附图说明
图1是示出了第一实施方案的固体摄像装置的构造的框图。
图2示出了第一实施方案的固体摄像装置的结构的断面图。
图3是示出了第一实施方案的固体摄像装置的整体结构的断面图。
图4示出了第一实施方案的比较例的固体摄像装置的结构的断面图。
图5示出了第一实施方案的第一变形例和第二变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图6示出了第一实施方案的第三变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图7示出了第一实施方案的第四变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图8示出了第一实施方案的第五变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图9示出了第二实施方案的固体摄像装置的结构的断面图。
图10示出了第三实施方案的固体摄像装置的结构的断面图。
图11示出了第三实施方案的固体摄像装置的整体结构的一个示例的断面图。
图12示出了第三实施方案的固体摄像装置的整体结构的另一示例的断面图。
图13示出了第三实施方案的变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图14是用于说明第四实施方案的固体摄像装置的结构的平面图。
图15示出了第五实施方案的固体摄像装置的结构的断面图。
图16示出了用于说明第五实施方案的固体摄像装置的制造方法的断面图(之一)。
图17示出了用于说明第五实施方案的固体摄像装置的制造方法的断面图(之二)。
图18示出了用于说明第五实施方案的固体摄像装置的制造方法的断面图(之三)。
图19示出了用于说明第五实施方案的固体摄像装置的制造方法的细节的断面图(之一)。
图20示出了用于说明第五实施方案的固体摄像装置的制造方法的细节的断面图(之二)。
图21示出了用于说明第五实施方案的固体摄像装置的制造方法的细节的断面图(之三)。
图22示出了第五实施方案的第一变形例和第二变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图23示出了第五实施方案的第三变形例和第四变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图24示出了第五实施方案的第五变形例和第六变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图25是示出了电子设备的构造示例的框图。
图26是示出了移动体控制系统的构造示例的框图。
图27是示出了图26中的摄像部的设定位置的具体示例的平面图。
图28是用于说明本发明中的Si{111}基板的蚀刻的表格。
图29是说明本发明的Si基板的结晶面上的背键(back bond)的示意图。
图30是本发明的Si基板的正面上的偏转角(off angle)的示意图。
具体实施方案
下文中，将参照附图来详细说明本发明的实施方案。
(第一实施方案)
图1是示出了第一实施方案的固体摄像装置的构造的框图。
图1的固体摄像装置是CMOS(互补金属氧化物半导体：complementary metaloxide semiconductor)型固体摄像装置，并且包括：具有多个像素1的像素阵列区域2；控制电路3；垂直驱动电路4；多个列信号处理电路5；水平驱动电路6；输出电路7；多条垂直信号线8；和水平信号线9。
各像素1都包括光电转换部和多个像素晶体管。光电转换部例如是光电二极管。像素晶体管例如是诸如传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管等MOS晶体管。本实施方案的各像素1包括作为传输晶体管的TRZ、TRY、TRX、TRG和OFG这五个MOS晶体管。
像素阵列区域2具有以二维阵列形式布置的多个像素1。像素阵列区域2包括：有效像素区域，其用于接收光、执行光电转换以及放大且输出由光电转换产生的信号电荷；以及黑基准像素区域(未图示)，其用于输出作为黑电平的基准的光学黑。通常，黑基准像素区域布置在有效像素区域的外围部上。
控制电路3根据垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，生成用作垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作的基准的各种信号。由控制电路3生成的信号例如是时钟信号或控制信号，并且被输入到垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4例如包括移位寄存器，并且对像素阵列区域2中的各像素1以行为单位在垂直方向上依次地进行选择和扫描。此外，垂直驱动电路4将基于各像素1的与所接收到的光量对应地产生的信号电荷的像素信号经由垂直信号线8供给至列信号处理电路5。
列信号处理电路5例如对应于像素阵列区域2中的像素1的每一列而布置着，并且根据来自黑基准像素区域的信号，对从一行的像素1输出的信号逐列地进行信号处理。该信号处理例如是噪声去除和信号放大。在列信号处理电路5的输出级与水平信号线9之间设置有水平选择开关(未图示)。
水平驱动电路6例如包括移位寄存器，并且通过依次地输出水平扫描脉冲来对列信号处理电路5各者依次进行选择，并且将来自列信号处理电路5各者的像素信号输出至水平信号线9。
输出电路7对从列信号处理电路5各者经由水平信号线9依次供给过来的信号执行信号处理，并且输出已经执行了信号处理后的信号。
图2是示出了第一实施方案的固体摄像装置的结构的断面图。图2的A示出了图1的像素阵列区域2的横向截面。图2的B示出了沿着图2的A中所示的线A-A'的纵向截面。图2的C示出了沿着图2的A中所示的线B-B'的纵向截面。
本实施方案的固体摄像装置包括光电二极管PD、存储部MEM、浮动扩散部FD、另一扩散部OFD、遮光部SH、第一传输晶体管TRZ、第二传输晶体管TRY、第三传输晶体管TRX、第四传输晶体管TRG和第五传输晶体管(排出晶体管)OFG。
本实施方案的固体摄像装置还包括：基板11；含有多个垂直沟槽12a且含有水平沟槽12b的沟槽12；元件隔离绝缘膜13；遮光膜14；各晶体管的栅极电极15；含有垂直沟槽16a的沟槽16；和元件隔离绝缘膜17。附图标记VG表示包含于第一传输晶体管TRZ的栅极电极15中的垂直型栅极电极。基板11包括N型半导体区域21、P+型半导体区域22、P型半导体区域23、N+型半导体区域24、N+型半导体区域25和N+型半导体区域26。
图2示出了相互垂直的X轴、Y轴和Z轴。X方向和Y方向相当于横向方向(水平方向)，并且Z方向相当于纵向方向(垂直方向)。此外，+Z方向相当于向上方向，并且-Z方向相当于向下方向。-Z方向可以严格地与重力方向一致，或者可以不严格地与重力方向一致。
下文中，将参照图2的A、图2的B和图2的C来说明本实施方案的固体摄像装置的结构。图2的A和图2的B分别示出了像素阵列区域2中的两个像素1的横向截面和纵向截面。图2的C示出了这两个像素1之中的一个像素1的纵向截面。
基板11例如是诸如硅(Si)基板等半导体基板。在图2的B和图2的C中，基板11的+Z方向的表面是基板11的正面，并且基板11的-Z方向的表面是基板11的背面。由于本实施方案的固体摄像装置为背面照射型，因此基板11的背面为基板11的光入射面。基板11的厚度例如为1μm～6μm。基板11例如可以是含有半导体基板和形成于该半导体基板上的半导体层的基板。
基板11包括诸如N型半导体区域21等杂质半导体区域。P+型半导体区域22设置在N型半导体区域21上。P型半导体区域23设置在P+型半导体区域22上。N+型半导体区域24、N+型半导体区域25和N+型半导体区域26都设置在P型半导体区域23上，并且都从基板11的正面上露出。
光电二极管PD包括用于形成PN结的N型半导体区域21和P+型半导体区域22，并且起到用于将所接收到的光转换为电荷以产生信号电荷的光电转换部的作用。在基板11中，光电二极管PD对应于各像素1而设置着。
存储部MEM包括N+型半导体区域24，并且起到用于保持由光电二极管PD产生的信号电荷的电荷保持部的作用。信号电荷被累积在N+型半导体区域24中。图2的A示出了在Y方向上彼此相邻的两个像素1，并且图2的C示出了在X方向上彼此相邻的两个存储部MEM。关于这些像素1和这些存储部MEM，图2的C中的-X方向上的存储部MEM用作图2的A中的+Y方向上的像素1的电荷保持部，并且图2的C中的+X方向上的存储部MEM用作图2的A中的-Y方向上的像素1的电荷保持部。这些存储部MEM各者被布置得跨及这两个像素1。
浮动扩散部FD包括N+型半导体区域25，并且起到如下的电荷-电压转换部的作用，该电荷-电压转换部将从存储部MEM传输过来的信号电荷转换成电压信号且输出该电压信号。类似地，扩散部OFD包括N+型半导体区域26。在图2的A中，+Y方向上的浮动扩散部FD和-Y方向上的扩散部OFD是为了+Y方向上的像素1而设置的，并且-Y方向上的浮动扩散部FD和+Y方向上的扩散部OFD是为了-Y方向上的像素1而设置的。
藉此，本实施方案的固体摄像装置采用了全局快门(GS：global shutter)方式，并且针对各像素1除了配备有光电二极管PD和浮动扩散部FD之外还配备有存储部MEM。此外，在本实施方案的固体摄像装置中，为了减少集成电路的面积，采用了其中将存储部MEM不是布置于光电二极管PD的横向方向上而是布置于光电二极管PD的纵向方向上的层叠结构。
沟槽12包括形成于基板11中的水平沟槽12b和多个垂直沟槽12a。如图2的C所示，这些垂直沟槽12a从基板11的正面沿着纵向方向(-Z方向)延伸，并且如图2的A所示，它们在Y方向上延伸并且在X方向上彼此相邻。如图2的B和图2的C所示，水平沟槽12b连接至这些垂直沟槽12a，并且从这些垂直沟槽12a沿着横向方向(±X方向和±Y方向)延伸。本实施方案的水平沟槽12b具有在XY平面内延伸的板状形状，并且设置于光电二极管PD与存储部MEM之间(此外，也处于光电二极管PD与浮动扩散部FD之间，并且也处于光电二极管PD和扩散部OFD之间)。然而，本实施方案的水平沟槽12b在第一传输晶体管TRZ的栅极电极15的下方具有开口部，并且垂直型栅极电极VG穿过该开口部。
本实施方案的垂直沟槽12a包括具有粗宽度L1的垂直沟槽12a和具有细宽度L2的垂直沟槽12a。具有粗宽度L1的垂直沟槽12a是具有第一宽度的第一沟槽的示例。具有细宽度L2的垂直沟槽12a是具有比第一宽度细的第二宽度的第二沟槽的示例。作为示例，图2的A和图2的C示出了一个第一沟槽和两个第二沟槽。
元件隔离绝缘膜13埋入在沟槽12中，并且形成在沟槽12的侧面、上表面和下表面上。元件隔离绝缘膜13被用作将像素1彼此隔离的绝缘膜。元件隔离绝缘膜13例如是氧化硅膜(SiO2)。
遮光膜14与元件隔离绝缘膜13类似地埋入在沟槽12内，并且隔着元件隔离绝缘膜13而被形成在沟槽12的侧面、上表面和下表面上。遮光膜14用于遮挡来自基板11的背面的光，并且用于将光电二极管PD和存储部MEM光学地隔离。遮光膜14例如是诸如钨(W)层等金属层或者是光吸收系数较高的具有黄铜矿结构(chalcopyrite structure)的化合物半导体层等。
在本实施方案中，具有粗宽度L1的垂直沟槽12a(第一沟槽)包括元件隔离绝缘膜13和遮光膜14，并且该第一沟槽内的元件隔离绝缘膜13起到将像素1彼此隔离的元件隔离部的作用。另一方面，具有细宽度L2的垂直沟槽12a(第二沟槽)包括元件隔离绝缘膜13且不包括遮光膜14，但是与第一沟槽内的元件隔离绝缘膜13一样，该第二沟槽内的元件隔离绝缘膜13也起到将像素1彼此隔离的元件隔离部的作用。这里，尽管遮光膜14不是元件隔离绝缘膜13，但是由于第一沟槽内的遮光膜14设置于元件隔离绝缘膜13之间，因此第一沟槽内的遮光膜14与元件隔离绝缘膜13一起起到元件隔离部的作用。因此，第一沟槽内的元件隔离部具有粗宽度L1，而第二沟槽内的元件隔离部具有细宽度L2。
此外，在本实施方案中，水平沟槽12b包括元件隔离绝缘膜13和遮光膜14，并且水平沟槽12b内的遮光膜14用作将光电二极管PD和存储部MEM光学隔离的遮光部SH。这里，水平沟槽12b内的遮光膜14设置于元件隔离绝缘膜13之间。
栅极电极15隔着栅极绝缘膜(未图示)被设置在基板11上，并且包含于第一传输晶体管TRZ、第二传输晶体管TRY、第三传输晶体管TRX、第四传输晶体管TRG以及第五传输晶体管OFG中。栅极电极15例如是诸如硅(Si)层等半导体层或者是诸如钨(W)层、铝(Al)层、铜(Cu)层、或金属硅化物层等金属层。第一传输晶体管TRZ的栅极电极15还包括垂直型栅极电极VG，该垂直型栅极电极VG被设置在基板11内的P型半导体区域23、P+型半导体区域22和N型半导体区域21中。
第一传输晶体管TRZ将信号电荷从光电二极管PD传输至存储部MEM。第二传输晶体管TRY和第三传输晶体管TRX在存储部MEM内传输信号电荷。第四传输晶体管TRG将信号电荷从存储部MEM传输至浮动扩散部FD。第五传输晶体管OFG设置在光电二极管PD和扩散部OFD之间，并且被用来将光电二极管PD初始化，即，被用来将光电二极管PD的电位复位至电源电位(VDD电位)。这里，本实施方案的半导体装置可以仅包括第二传输晶体管TRY和第三传输晶体管TRX之中的第三传输晶体管TRX。包括传输晶体管TRY和TRX的半导体装置具有更好的信号电荷传输性能，但是仅包括传输晶体管TRX的半导体装置能够使得半导体装置的结构更简单。
在图2的A中，+X方向上的传输晶体管TRZ、TRY、TRX、TRG和OFG都是用于-Y方向上的像素1的传输晶体管，并且-X方向上的传输晶体管TRZ、TRY、TRX、TRG和OFG都是用于+Y方向的像素1的传输晶体管。前者的传输晶体管在+Y方向上按照TRG、TRX、TRY、TRZ和OFG的顺序排列着，后者的传输晶体管在+Y方向上按照OFG、TRZ、TRY、TRX和TRG的顺序排列着，并且这二者的传输晶体管以中心落在具有粗宽度L1的垂直沟槽12a上的镜像布局布置着。图2的A示出了当这些传输晶体管的栅极电极15以镜像布局布置着时的状态。
沟槽16包括形成于基板11中的垂直沟槽16a。如图2的B所示，垂直沟槽16a从基板11的背面沿着纵向方向(+Z方向)延伸。
元件隔离绝缘膜17埋入在沟槽16中，并且形成于沟槽16的侧面和底面(上表面)上。元件隔离绝缘膜17被用作使像素1彼此隔离的绝缘膜。元件隔离绝缘膜17例如是氧化硅膜(SiO2)。本实施方案的沟槽16包括元件隔离绝缘膜17，并且沟槽16内的元件隔离绝缘膜17起到将像素1彼此隔离的元件隔离部的作用。
如上所述，本实施方案的固体摄像装置包括设置于水平沟槽12b中的遮光膜14。因此，能够通过水平沟槽12b内的遮光部SH将光电二极管PD和存储部MEM光学隔离。
在本实施方案中，为了形成遮光部SH，可以将遮光膜14经由垂直沟槽12a形成到水平沟槽12b内。因此，本实施方案的沟槽12包括具有粗宽度L1的垂直沟槽12a。在这种情况下，例如因为垂直沟槽12a会干扰其他构成要素的布置，所以存在着垂直沟槽12a可能会降低集成电路的布局效率的问题。
因此，将本实施方案的垂直沟槽12a形成得使其包括具有粗宽度L1的垂直沟槽12a和具有细宽度L2的垂直沟槽12a。因此，可以将遮光膜14经由具有粗宽度L1的垂直沟槽12a形成到水平沟槽12b中。此外，通过仅加粗一部分垂直沟槽12a的宽度而不是全部垂直沟槽12a的宽度，可以抑制因垂直沟槽12a引起的集成电路布局效率的降低。在本实施方案中，由于不需要利用具有细宽度L2的垂直沟槽12a来将遮光膜14埋入，因此如图2的A和图2的C所示，在具有细宽度L2的垂直沟槽12a中未形成有遮光膜14。
在本实施方案中，具有粗宽度L1的垂直沟槽12a(第一沟槽)的数量与具有细宽度L2的垂直沟槽12a(第二沟槽)的数量的比例可以设定为任意比例。在图2的A中，将多个第一沟槽和多个第二沟槽交替布置着，并且第一沟槽的数量与第二沟槽的数量之间的比例设定为“1:1”。例如，如果减少第一沟槽的数量并且增多第二沟槽的数量，那么能够进一步提高集成电路的布局效率。
图3是示出了第一实施方案的固体摄像装置的整体结构的断面图。
图3除了示出了图2的B所示的构成要素以外，还示出了：设置在基板11的背面上的平坦化层31、颜色滤波器层32、芯片上透镜33；以及层叠在基板11的正面上的层叠部34。
平坦化层31被形成得覆盖基板11的背面，因而基板11的背面之下的面就变得平坦。平坦化层31例如是诸如树脂膜等有机膜。
颜色滤波器层32对应于各像素1而被设置在平坦化层31之下。例如，用于红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和红外光(IR：infrared light)的颜色滤波器层32分别布置在红色像素1、绿色像素1、蓝色像素1和红外光像素1的光电二极管PD的下方。各颜色滤波器层32具有能够让预定波长的光透过的特性，并且从各颜色滤波器层32透过的光入射到光电二极管PD中。
芯片上透镜33对应于各像素1而被设置在颜色滤波器层32之下。各芯片上透镜33具有使入射光会聚的特性，并且由各芯片上透镜33会聚的光经由颜色滤波器层32入射至光电二极管PD。
层叠部34包括：在设置于基板11上的层间绝缘膜内的多个金属插塞35、多个配线层36、及多个金属焊盘37等。本实施方案的固体摄像装置可以将复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管包含于与传输晶体管所在的层为同一个的层中，或者可以将它们包含于与传输晶体管所在的层不同的层中。作为一个示例，图3示出了布置于与传输晶体管所在的层不同的层中的放大晶体管AMP。
这里，本实施方案的基板11还可以包括除了图3所示的杂质半导体区域以外的杂质半导体区域。例如，在N型半导体区域21与基板11的背面之间可以设置有额外的P型半导体区域。此外，在N型半导体区域21和沟槽16之间可以设置有额外的P型半导体区域。
图4示出了第一实施方案的比较例的固体摄像装置的结构的断面图。图4的A、图4的B和图4的C示出了与图2的A、图2的B和图2的C相对应的断面图。
该比较例的固体摄像装置包括与第一实施方案的固体摄像装置一样的构成要素，但是该比较例的垂直沟槽12a仅包括具有粗宽度L1的垂直沟槽12a(第一沟槽)且不包括具有细宽度L2的垂直沟槽12a(第二沟槽)。因此，垂直沟槽12a会干扰其他构成要素的布置，并且垂直沟槽12a会降低集成电路的布局效率。
相反地，本实施方案的垂直沟槽12a不仅包括具有粗宽度L1的垂直沟槽12a(第一沟槽)，而且还包括具有细宽度L2的垂直沟槽12a(第二沟槽)。因此，根据本实施方案，在当将遮光膜14埋入到水平沟槽12b中时能够利用垂直沟槽12a(第一沟槽)的同时，还能够抑制因垂直沟槽12a引起的集成电路布局效率降低。
下文中，将说明第一实施方案的各种变形例。
图5示出了第一实施方案的第一变形例和第二变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图5的A示出了第一变形例的固体摄像装置的B-B'横截面，并且与图2的C相对应。然而，应当注意的是，图5的A是从图2的C放大而来的。
图5的A示出了形成在具有粗宽度L1的垂直沟槽12a(第一沟槽)中的空腔41。作为该变形例的沟槽12的至少一部分的第一沟槽可以包括这样的空腔41。这样的空腔41是例如在将遮光膜14埋入到沟槽12中时在第一沟槽没有被遮光膜14完全填充而有所保留的情况下形成的。
图5的B示出了第二变形例的固体摄像装置的B-B'横截面，并且与图2的C相对应。然而，应当注意的是，图5的B是从图2的C放大而来的。
如图5的B所示，该变形例的水平沟槽12b包括元件隔离绝缘膜13、设置于元件隔离绝缘膜13之间的固定电荷膜42以及设置在固定电荷膜42之间的遮光膜14。固定电荷膜42是具有负的固定电荷的膜，并且例如是氧化铪膜(HfO2)。因此，能够减少遮光部SH中的暗电流量。例如，这种结构可以通过将元件隔离绝缘膜13、固定电荷膜42和遮光膜14依次埋入到水平沟槽12b中来实现。
图5的B还示出了具有粗宽度L1的垂直沟槽12a(第一沟槽)仅被元件隔离绝缘膜13完全填充的状态。这样，作为该变形例的沟槽12的一部分的第一沟槽可以仅用元件隔离绝缘膜13完全填充。另一方面，作为该变形例的沟槽12的一部分的第二沟槽可以用元件隔离绝缘膜13和遮光膜14来填充。
这里，第一实施方案和各变形例的元件隔离部和遮光部SH可以通过如下方式予以形成：在沟槽12的侧面、上表面和下表面上形成元件隔离绝缘膜13，然后在沟槽12中隔着元件隔离绝缘膜13将遮光膜14埋入。此外，第一实施方案和各变形例的元件隔离部和遮光部SH可以通过如下方式予以形成：在将元件隔离绝缘膜13埋入到沟槽12中，从沟槽12中去除元件隔离绝缘膜13的一部分，然后在沟槽12中隔着元件隔离绝缘膜13将遮光膜14埋入。例如，当通过后一者方法来形成元件隔离部或遮光部SH时，就可以出现如图5的B所示的仅用元件隔离绝缘膜13完全填充的第一沟槽。
图6是示出了第一实施方案的第三变形例的固体摄像装置的结构的断面图。图6的A和图6的B示出了与图2的A和图2的C对应的截面。此外，图6的C相当于图6的B的变形例。
如图6的A和图6的B所示，该变形例的固体摄像装置包括与第一实施方案的固体摄像装置一样的构成要素，但是各晶体管的栅极电极15以重叠的方式设置在具有细宽度L2的垂直沟槽12a(第二个沟槽)上。为何可以这样重叠的原因在于：在第二沟槽中填充有元件隔离绝缘膜13，因此即使栅极电极15设置在第二沟槽上，栅极电极15也不会与遮光膜14电气连接。根据该变形例，当栅极电极15以重叠方式设置在第二沟槽上时，能够提高栅极电极15的布局效率。
如图6的C所示，该变形例的遮光部SH可以包括遮光膜14和设置在遮光膜14之间的空腔43。这样的遮光部SH可以通过例如如下方式来予以形成：在将遮光膜14埋入到水平沟槽12b中时，以使水平沟槽12b内保留有空腔43的方式将遮光膜14埋入到水平沟槽12b中。因此，能够减少用于形成遮光部SH的遮光膜14的使用量，并且能够抑制因遮光膜14引起的基板11的翘曲。这里，虽然空腔43不是遮光膜14，但是由于水平沟槽12b内的空腔43设置在遮光膜14之间，因此水平沟槽12b内的空腔43与遮光膜14一起起到遮光部的作用。
图6的C示出了具有粗宽度L1的垂直沟槽12a(第一沟槽)、具有细宽度L2的垂直沟槽12a(第二沟槽)以及具有厚度L3的遮光部SH。遮光部SH的厚度L3相当于水平沟槽12b内的遮光膜14的上表面与下表面之间的厚度。在该变形例中，优选的是，上述的宽度和厚度具有L2<L1≤L3的关系。即，优选的是，将遮光部SH的厚度L3设定为等于或大于第一沟槽的宽度L1。理由如下所述。
为了使遮光部SH发挥遮光功能，遮光部SH内的遮光膜14需要具有下限值以上的厚度(下文中，用“L”表示该下限值)。此外，由于遮光部SH内的遮光膜14是经由第一沟槽埋入到遮光部SH中的，因此，为了将遮光部SH内的遮光膜14的厚度设定为下限值L以上，第一沟槽的宽度L1就需要是下限值L以上(L1≥L)。例如，当具有厚度L的遮光膜14和具有厚度L'的元件隔离绝缘膜13埋入到第一沟槽中时，第一沟槽的宽度L1需要为L+L'。然而，如果第一沟槽的宽度L1变大，则集成电路的布局效率会降低。因此，优选的是，第一沟槽的宽度L1为接近于下限值L的值(L1≈L)。另一方面，遮光部SH的厚度L3可以等于下限值L(L3＝L)，或者可以大于下限值L(L3>L)。例如，如果L3>L，那么遮光部H内的遮光膜14的厚度可以设定为L，并且遮光部SH内的空腔43的厚度可以设定为L3-L。以这种方式，由于L1优选地接近于L并且L3可以等于L或大于L，因此优选地将遮光部SH的厚度L3设定为等于或大于第一沟槽的宽度L1(L3≥L1)。
这里，第一沟槽的宽度L1大于第二沟槽的宽度L2(L1>L2)，但如果第一沟槽的宽度L1过大，则存在着集成电路布局效率降低的风险。因此，优选的是，第一沟槽的宽度L1例如被设定为第二沟槽的宽度L2的3倍以下(L1≤3×L2)，而且此外更优选的是，第一沟槽的宽度L1被设定为第二沟槽的宽度L2的两倍以下(L1≤2×L2)。
图7示出了第一实施方案的第四变形例的固体摄像装置的结构的断面图。图7的A示出了图1中的一个像素1的横向截面。图7的B示出了沿着图7的A中所示的线C-C'截取的纵向截面。
该变形例的固体摄像装置包括与第一实施方案的固体摄像装置一样的构成要素，但是该变形例的存储部MEM和晶体管不是布置成跨及两个像素1的区域，而是布置在一个像素1的区域内。这里，图7的A所示的RST、AMP和SEL分别示出了上述复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。
图8示出了第一实施方案的第五变形例的固体摄像装置的结构的断面图。图8的A示出了图1中的一个像素1的横向截面。图8的B示出了沿着图8的A中所示的线C-C'截取的纵向截面。
该变形例的固体摄像装置包括与第一实施方案或第四变形例的固体摄像装置一样的构成要素，但是该变形例的垂直沟槽12a不是从基板11的正面而是从基板11的背面沿着纵向方向(+Z方向)延伸。由上所述，垂直沟槽12a可以是从基板11的正面延伸的，或者可以是从基板11的背面延伸的。
如上所述，本实施方案的固体摄像装置包括基板11，在该基板11中设置有包括水平沟槽12b和多个垂直沟槽12a的沟槽12。这些垂直沟槽12a包括：具有粗宽度L1且包括遮光膜14的第一沟槽；以及具有细宽度L2且不包括遮光膜14的第二沟槽。因此，根据本实施方案，当将具有粗宽度L1的第一沟槽限制在一部分垂直沟槽12a中时，能够抑制因沟槽12引起的固体摄像装置的布局效率降低。
(第二实施方案)
图9示出了第二实施方案的固体摄像装置的结构的断面图。与图2的A一样，图9的A示出了图1的像素阵列区域2的横向截面。图9的B示出了沿着图9的A中所示的线D-D'截取的纵向截面。图9的C示出了沿着图9的A中所示的线E-E'截取的纵向截面。
本实施方案的固体摄像装置包括与第一实施方案的固体摄像装置一样的构成要素，但是，本实施方案的各垂直沟槽12a包括如同第一实施方案的第一沟槽中一样的元件隔离绝缘膜13和设置于元件隔离绝缘膜13之间的遮光膜14。本实施方案的各垂直沟槽12a是第四沟槽的示例。
本实施方案的固体摄像装置除了包括第一实施方案的固体摄像装置的构成要素之外，还包括形成在垂直沟槽12a内的遮光膜14上的一个以上接触插塞44、形成在基板11上方的一个以上配线45、以及形成在基板11上的层间绝缘膜46。接触插塞44例如是金属插塞。配线45例如是金属配线。层间绝缘膜46例如是氧化硅膜(SiO2)。图9的B示出了形成在层间绝缘膜46中的接触插塞44。图9的C示出了在基板11上方隔着层间绝缘膜46形成的配线45。由于本实施方案的配线45的下表面的高度等于或低于接触插塞44的上表面的高度，所以当配线45延伸至接触插塞44的位置时，配线45就会与接触插塞44接触。然而，在本实施方案中，可以通过下面说明的方法来避免配线45和接触插塞44之间的接触。
这里，配线45并不是正好包含于图9的A的横向截面中，而是布置在比图9的A的横向截面高的位置处(参照图9的C)。然而，为了使本实施方案的固体摄像装置易于理解，在图9的A中绘制出了配线45。
如图9的A所示，本实施方案的各垂直沟槽12a包括第一区域C1和第二区域C2。第一区域C1和第二区域C2具有相同的宽度(例如，第一实施方案的宽度L1)，并且都包括元件隔离绝缘膜13和遮光膜14。然而，在第一区域C1的遮光膜14上设置有接触插塞44，并且在第二区域C2的遮光膜14上未设置有接触插塞44。在本实施方案中，第一区域C1位于图9的A的+Y方向的像素1中，并且第二区域C2位于图9的A的-Y方向的像素1中。
另一方面，本实施方案的配线45设置在第二区域C2的遮光膜14的上方，但没有设置在第一区域C1的遮光膜14的上方。在图9的A中，配线45在第二区域C2的遮光膜14上方沿着X方向延伸，并且与第二区域C2的遮光膜14交叉。由于本实施方案的配线45未设置在第一区域C1的上方，因此不会与第一区域C1上的接触插塞44接触，因而与第一区域C1上的接触插塞44是电气绝缘的。
如上所述，本实施方案的固体摄像装置包括设置在垂直沟槽12a上的接触插塞44。在这种情况下，当将配线45布置在垂直沟槽12a上方时，配线45可能会与接触塞44接触。如果配线45与接触插塞44接触，那么不应当与遮光膜14电气连接的配线45就经由接触插塞44与遮光膜14发生了电气连接。因此，当将接触插塞44布置在垂直沟槽12a上时，为了避免接触插塞44和配线45之间的接触，存在着配线45的布局效率降低的风险。
然而，本实施方案的接触插塞44仅布置在垂直沟槽12a的第一区域C1上。因此，如果将配线45布置在垂直沟槽12a的第二区域C2的上方，就能够避免接触插塞44与配线45之间的接触。以这种方式，根据本实施方案，即使将接触插塞44配置在垂直沟槽12a上，也能够抑制布置于垂直沟槽12a上方的配线45的布局效率降低。
(第三实施方案)
图10示出了第三实施方案的固体摄像装置的结构的断面图。与图2的A一样，图10的A示出了图1的像素阵列区域2的横向截面。图10的B示出了沿着图10的A中所示的线B-B'截取的纵向截面。图10的C示出了沿着图10的A的F-F'线截取的纵向截面。
本实施方案的固体摄像装置包括与第一实施方案的固体摄像装置一样的构成要素，但是本实施方案的各垂直沟槽12a包括具有粗宽度W1的第一部分T1和具有细宽度W2的第二部分T2。本实施方案的各垂直沟槽12a是第三沟槽的示例。此外，粗宽度W1是第三宽度的示例，并且细宽度W2是比第三宽度薄的第四宽度的示例。
在本实施方案中，第一部分T1包括元件隔离绝缘膜13和设置于元件隔离绝缘膜13之间的遮光膜14。另一方面，第二部分T2包括元件隔离绝缘膜13，但不包括遮光膜14。第一部分T1内的元件隔离绝缘膜13和第二部分T2内的元件隔离绝缘膜13如同第一实施方案中的第一沟槽内的隔离绝缘膜13和第二沟槽内的元件隔离绝缘膜13一样起到将像素1彼此隔离的元件隔离部的作用。这里，尽管遮光膜14不是元件隔离绝缘膜13，但是由于第一部分T1内的遮光膜14设置于元件隔离绝缘膜13之间，因此第一部分T1内的遮光膜14与元件隔离绝缘膜13一起起到元件隔离部的作用。因此，第一部分T1内的元件隔离部具有粗宽度W1，并且第二部分T2内的元件隔离部具有细宽度W2。
以这种方式，本实施方案的垂直沟槽12a代替了具有粗宽度L1的第一沟槽和具有细宽度的第二沟槽12a，而且，对于各垂直沟槽12a而言，都包括具有粗宽度W1的第一部分T1和具有细宽度W2的第二部分T2。因此，可以将遮光膜14经由具有粗宽度W1的第一部分T1形成到水平沟槽12b中。此外，通过仅增加垂直沟槽12a的第一部分T1的宽度而不是增加垂直沟槽12a的所有部分的宽度，可以抑制因垂直沟槽12a引起的集成电路布局效率降低。在本实施方案中，由于不需要利用具有细宽度W2的第二部分T2来将遮光膜14埋入，如图10的A和图10的B所示，在具有细宽度W2的第二部分T2中没有形成遮光膜14。
在本实施方案中，具有粗宽度W1的第一部分T1的长度与具有细宽度W2的第二部分T2的长度的比例可以设定为任意比例。此外，本实施方案的第一部分T1可以设置在各垂直沟槽12a中的任意位置。换言之，本实施方案的第一部分T1的在Y方向上的位置可以是任意位置。然而，在图10的A中，各垂直沟槽12a的第一部分T1被设置在传输晶体管TRZ、TRY、TRX、TRG和OFG的栅极电极15的镜像布局的边界部处(这里，在线F-F'上)。从考虑对称性的观点来看，第一部分T1的这种布置是优选的。这里，本实施方案的传输晶体管TRZ、TRY、TRX、TRG和OFG的栅极电极15在X方向上以半像素为单位以镜像布局布置着并且在Y方向上以两个像素为单位以镜像布局布置着。
图11是示出了第三实施方案的固体摄像装置的整体结构的一个示例的断面图。
图11的A示出了与图10的A类似的像素阵列区域2的横向截面，但是示出了大约8个像素的区域。图11的B示意性地示出了图11的A的横向截面，并且示出了图11的A中的各像素1的颜色。图11的B所示的R、G、B和IR分别表示红色像素1、绿色像素1、蓝色像素1和红外光像素1。在图11的B中，同色像素在X方向上的布局周期是示出了两个像素的周期。
图11的A和图11的B示出了布置在上述镜像布局的边界部处的多个(这里，是8个)第一部分T1。这些第一部分T1周期性地布置在镜像布局的边界部处。因此，第一部分T1的在X方向上的布局周期与同色像素的在X方向上的布局周期相同，是两个像素的周期。具体地，在图11的A和图11的B的+Y方向的边界部处，对应于每两个像素布置有一个第一部分T1，并且在图11的A和图11的B的-Y方向的边界部处，对应于每两个像素布置有三个第一部分T1。
第一部分T1的这种布置具有可以让同色像素的性质相互一致的优点。例如，在图11的B中，左侧的B像素和右侧的B像素都在B像素的右上方位置具有第一部分T1。因此，能够使第一部分T1对左侧的B像素的影响与第一部分T1对右侧的B像素的影响是一致的。
图12示出了第三实施方案的固体摄像装置的整体结构的另一示例的断面图。
图12的A示出了与图11的A类似的像素阵列区域2的大约8个像素的横向截面。图12的B示意性地示出了图12的A的横向截面并且示出了图12的A中的各像素1的颜色。在图12的B中，与图11的B类似，同色像素在X方向上的布局周期是示出了两个像素的周期。
图12的A和图12的B示出了布置在上述镜像布局的边界部处的多个(这里，是3个)第一部分T1。这些第一部分T1以非周期性的方式布置在镜像布局的边界部处。以这种方式，第一部分T1可以非周期性地布置着。
这里，如图12的A和图12的B所示，本实施方案的固体摄像装置可以包括：具有第一部分T1和第二部分T2的垂直沟槽12a；以及仅包括第二部分T2的垂直沟槽12a。
图13示出了第三实施方案的变形例的固体摄像装置的结构的断面图。图13的A、图13的B和图13的C分别地示出了与图10的A、图10的B和图10的C对应的截面。
该变形例的固体摄像装置包括与第三实施方案的固体摄像装置一样的构成要素，但是该变形例的第一部分T1布置在像素阵列区域2的外侧。根据该变形例，像素阵列区2内的垂直沟槽12a可以被形成为仅包括具有细宽度W2的第二部分T2，并且这能够提高像素阵列区域2内部的布局效率。
如上所述，本实施方案的固体摄像装置包括基板11，在该基板11中设置有沟槽12，所述沟槽12包括水平沟槽12b和1个或多个垂直沟槽12a。垂直沟槽12a中的至少一者包括：具有粗宽度W1且包括遮光膜14的第一部分T1；和具有细宽度W2且不包括遮光膜14的第二部分T2。因此，根据本实施方案，当将具有粗宽度W1的第一部分T1限制在垂直沟槽12a的一部分中时，能够抑制因沟槽12引起的固体摄像装置的布局效率降低。
(第四实施方案)
图14是用于说明第四实施方案的固体摄像装置的结构的平面图。
在本实施方案中，将图14所示的基板11应用于第一实施方案至第三实施方案(包括各变形例)任何一者中的固体摄像装置。基板11是Si{111}基板。图14示出了处于晶片状态的Si{111}基板。
在图14中，X方向和Y方向与基板11的正面平行，并且Z方向与基板11的正面垂直。图14示出了基板11内的多个<110>方向和多个<112>方向与Z方向垂直的状态。
这里，由于第一实施方案至第三实施方案的垂直沟槽12a在Z方向和Y方向上延伸，因此当在基板11中形成垂直沟槽12a时，基板11的蚀刻是从基板11的正面沿着-Z方向进行的。此外，由于第一实施方案至第三实施方案的水平沟槽12b沿着X方向和Y方向延伸，因此当在基板11中形成水平沟槽12b时，基板11的蚀刻是从垂直沟槽12a沿着±X方向(下文中，简称为“X方向”)进行的。
当形成水平沟槽12b时，由于沿着X方向蚀刻掉基板11内的长距离，因此期望基板11沿着X方向能够容易地被蚀刻，即，期望基板11在X方向上有高的蚀刻速率。另一方面，已知Si{111}基板在<110>方向上的蚀刻速率较高。
这里，在本实施方案中，较佳的是，垂直沟槽12a具有在与基板11的<110>方向垂直的横向方向上延伸的形状。即，较佳的是，Y方向，其作为垂直沟槽12a在横向方向上延伸的方向(沟槽延伸方向)，是与<110>方向垂直的。因此，X方向就与<110>方向平行，并且在基板11中能够容易地形成水平沟槽12b。
在此，本实施方案的基板11可以应用于稍后所述的第五实施方案(包括变形例)的固体摄像装置。在这种情况下，较佳的是，作为沟槽延伸方向的Y方向是与<110>方向垂直的。
下文中，将对上述Si{111}基板、以及<110>方向等进行补充说明。
本发明的硅{111}基板是如下的基板或晶片：其由硅单晶制成，并且具有由密勒指数记号{111}表示的结晶面。本发明的硅{111}基板还包括如下的基板或晶片：它的结晶取向(crystal orientation)偏离了几度，例如，从{111}面在最接近的[110]方向上偏离了几度。此外，还包括如下的基板：其中，在这些基板或晶片的一部分上或全部表面上通过外延法等生长了硅单晶。
此外，在本发明的记号中，“{111}面”是作为以对称性彼此等效的结晶面的(111)面、(-111)面、(1-11)面、(11-1)面、(-1-11)面、(-11-1)面、(1-1-1)面和(-1-1-1)面的总称。因此，本发明的说明书中关于硅{111}基板的记载可以替换为例如硅(1-11)基板。这里，用于表示密勒指数的负方向指数的条形符号被替换为负号。
此外，本发明中记载的“<110>方向”是作为以对称性彼此等效的结晶面方向的[110]方向、[101]方向、[011]方向、[-110]方向、[1-10]方向、[-101]方向、[10-1]方向、[0-11]方向、[01-1]方向、[-1-10]方向、[-10-1]方向和[0-1-1]方向的总称，并且可以被替换为它们中任意一者。然而，在本发明中，在垂直于元件形成面的方向上和与垂直于元件形成面的方向垂直的方向(即，与元件形成面平行的方向)上进行蚀刻。
图28示出了当在作为本发明的硅{111}基板的结晶面的{111}面中建立<110>方向上的蚀刻时的面和取向的具体组合。
如图28所示，{111}面和<110>方向的组合有96(＝8×12)种。然而，本发明的<110>方向限于与作为元件形成面的{111}面垂直的方向和与该元件形成面平行的方向。即，本发明的硅{111}基板的元件形成面与对硅{111}基板进行蚀刻的取向的组合选自于由图28的“○”表示的组合中的任意一者。
此外，在本实施方案中，例示了使用硅{111}基板在X轴方向上实施蚀刻、但是在Y轴方向或Z轴方向上不实施蚀刻的情况。然而，本发明不限于此，并且只要在X轴方向和Y轴方向两者上或在X轴方向上或在Y轴方向上存在蚀刻实施取向就足够了。
当使用蚀刻溶液在硅基板上进行晶体各向异性蚀刻时，例如，当使用碱性溶液进行蚀刻时，利用与碱性溶液的硅蚀刻反应中的在硅键和OH离子之间的反应来进行蚀刻。因此，普遍已知的是，露出于正面侧的悬空键(dangling bond)越多，蚀刻就越容易进行，而且，向主体侧延伸的背键越多，蚀刻就越难进行。
也就是说，水平遮光部在与基板的正面大致成水平的方向上具有一个或两个硅背键(即至少是小于三个)，但在与基板的正面大致垂直的方向上具有三个硅背键。例如，用图29来举例说明，相对于硅{111}面的法线而言，当硅悬空键侧为正方向时，背键表示在相反侧的负方向上延伸的键。
图29示出了相对于{111}面而言在-19.47°至+19.47°处的三个背键的示例。具体地，当在Si{111}基板中设置有光电转换部、水平遮光部和电荷保持部时，水平遮光部包括：第一面，其垂直于第一方向并且沿着由面指数{111}表示的硅{111}基板的第一结晶面；和第二面，其相对于第一方向倾斜并且沿着由面指数{111}表示的硅{111}基板的第二结晶面。
例如，如图30所示，硅{111}基板还包括如下的基板：其中，该基板的正面被加工成使其具有相对于<112>方向的偏转角。当偏转角为19.47°以下时，即使在基板具有偏转角的情况下，也能维持如下的关系：<110>方向(即，存在一个硅背键的方向)上的蚀刻速率充分高于<111>方向(即，存在三个硅背键的方向)上的蚀刻速率。当偏转角增大了时，台阶(step)数就增多，并且微台阶的密度就变高，因此，优选的是，偏转角为5°以下。这里，在图30所示的例子中，举例说明了其中基板的正面在<112>方向上具有偏转角的情况，但是在<110>方向上是否存在偏转角则并不重要，并且该偏转角的方向也不重要。此外，硅面取向可以使用X射线衍射法、电子束衍射法、或电子背散射衍射法(electron backscatterdiffraction method)等进行分析。由于硅背键数量由Si结晶结构决定，因此也可以通过分析硅面取向来分析背键数量。
(第五实施方案)
图15示出了第五实施方案的固体摄像装置的结构的断面图。
图15的A示出了设置在基板11中的沟槽12的示例。沟槽12包括具有粗宽度L1的垂直沟槽12a和连接至垂直沟槽12a的水平沟槽12b。垂直沟槽12a和水平沟槽12b都包括元件隔离绝缘膜13和遮光膜14。水平沟槽12b内的遮光膜14包围空腔43，并且与空腔43一起起到具有厚度L3的遮光部SH的作用。遮光部SH的厚度L3相当于水平沟槽12b内的遮光膜14的上表面与下表面之间的厚度。图15的A中的沟槽12例如可以用作第二实施方案的沟槽12。图15的A还示出了元件隔离绝缘膜13的膜厚度F1、遮光膜14的膜厚度F2、垂直沟槽12a在Z方向上的尺寸(深度)D1、水平沟槽12b在Z方向上的尺寸D2、以及X方向上的从垂直沟槽12a的侧面到水平沟槽12b的侧面的尺寸D3。
垂直沟槽12a的宽度L1可以例如通过控制用于在基板11中形成垂直沟槽12a的硬掩模(hardmask)层的开口部宽度来予以调整。垂直沟槽12a在Z方向上的尺寸(深度)D1可以例如通过控制当在基板11中形成垂直沟槽12a时的基板11的蚀刻量来予以调整。水平沟槽12b在Z方向上的尺寸D2可以例如通过控制当在基板11中形成水平沟槽12b时的基板11的回蚀量(etchback amount)来予以调整。水平沟槽12b在X方向上的尺寸D3可以例如通过控制当在基板11中形成水平沟槽12b时的基板11的碱性蚀刻(alkaline etching)时间来予以调整。水平沟槽12b在X方向上的尺寸D3可以例如通过控制所形成的蚀刻阻挡层(etchingstopper)的位置来予以调整，所述蚀刻阻挡层被布置用于形成基板11中的水平沟槽12b。下面将说明这些控制的细节。可以根据这些控制来调整遮光部SH的厚度L3。
如参照图6的C所述，较佳的是，将遮光部SH的厚度L3设定为等于或大于垂直沟槽12a的宽度L1(L3≥L1)。在这种情况下，可以想到的是，将垂直沟槽12a的宽度L1和遮光部SH内的遮光膜14的厚度设定为例如接近于使得遮光部SH能够发挥遮光功能的下限值L的值。因此，能够提高集成电路的布局效率，并且遮光部SH能够发挥遮光功能。这里，需要注意的是，遮光部SH内的遮光膜14的厚度是上述膜厚度F2的两倍。其理由是：遮光部SH在空腔43的上侧和下侧两者处都包括具有膜厚度F2的遮光膜14。例如，当遮光膜14的膜厚度F2为50nm时，遮光部SH内的遮光膜14的厚度为100nm。为了使遮光部SH发挥遮光功能，100nm的厚度需要处于下限值L以上。在这种情况下，较佳的是，将遮光部SH内的遮光膜14的厚度(例如，100nm)设定为接近于下限值L的值。这里，取决于当形成遮光膜14时的条件，遮光部SH内的遮光膜14的厚度可以偏离膜厚度F2的两倍，但即使在这种情况下，较佳的是，将遮光部SH的厚度L3设定为等于或大于垂直沟槽12a的宽度L1(L3≥L1)。
图15的B示出了设置在基板11中的沟槽12的另一示例。沟槽12包括具有粗宽度L1的垂直沟槽12a(第一沟槽)、具有细宽度L2的垂直沟槽12a(第二沟槽)、以及连接至这些垂直沟槽12a的水平沟槽12b。前一者垂直沟槽12a和水平沟槽12b包括元件隔离绝缘膜13和遮光膜14，但后一者垂直沟槽12a包括元件隔离绝缘膜13且不包括遮光膜14。水平沟槽12b内的遮光膜14围绕空腔43，并且与空腔43一起起到具有厚度L3的遮光部SH的作用。图15的B的沟槽12可以用作例如第一实施方案的沟槽12。图15的B还示出了元件隔离绝缘膜13的膜厚度F1、遮光膜14的膜厚度F2、垂直沟槽12a在Z方向上的尺寸(深度)D1、水平沟槽12b在Z方向上的尺寸D2、以及X方向上的从任何垂直沟槽12a(这里为第一沟槽)的侧面到水平沟槽12b的侧面的尺寸D3。
宽度L1以及尺寸D1、尺寸D2和尺寸D3可以以与图15的A的情况相同的方式予以调整。此外，宽度L2可以以与宽度L1相同的方式予以调整。可以根据这些调整来调整遮光部SH的厚度L3。与图15的A的情况相同，较佳的是，将遮光部SH的厚度L3设定为等于或大于垂直沟槽12a(第一沟槽)的宽度L1(L3≥L1)。在这种情况下，可以想到的是，将垂直沟槽12a的宽度L1和遮光部SH内的遮光膜14的厚度设定为例如接近于能够使得遮光部SH发挥遮光功能的下限值L的值。因此，能够提高集成电路的布局效率，并且遮光部SH能够发挥遮光功能。
图16至图18示出了第五实施方案的固体摄像装置的制造方法的断面图。在该方法中，将基板11加工成图15的B中的结构。这里，当将该方法应用于图15的A中的结构时，可以省略与具有细宽度L2的垂直沟槽12a(第二沟槽)相关的处理。
首先，在基板11上形成硬掩模层47(图16的A)。硬掩模层47例如是氧化硅膜(SiO2)。接下来，通过光刻和蚀刻在硬掩模层47中形成开口部，并且通过蚀刻将该开口部转印到基板11中(图16的B)。结果，在基板11中形成了垂直沟槽12a(第一沟槽和第二沟槽)。这里，上述宽度L1和宽度L2可以通过控制硬掩模层47的开口部宽度来予以调整。此外，上述尺寸D1可以例如通过控制图16的B的过程中的基板11的蚀刻量来予以调整。在该方法中，例如，将第一沟槽的宽度L1设定为200nm左右，并且将第二沟槽的宽度L2设定为100nm以下。
接下来，在垂直沟槽12a的侧面上形成侧壁膜48(图16的C)。侧壁膜48例如是氧化硅膜(SiO2)。接下来，通过回蚀对垂直沟槽12a的底部附近的基板11进行各向异性加工(图17的A)。接下来，通过碱性蚀刻对垂直沟槽12a的底部附近的基板11进行各向同性加工(图17的B)。结果，在基板11中形成了水平沟槽11b。这里，上述尺寸D2可以通过控制图17的A的过程中的基板11的回蚀量来予以调整。此外，上述尺寸D3可以通过控制图17的B的过程中的基板11的碱性蚀刻时间来予以调整。
这里，较佳地，本实施方案的基板11是第四实施方案中所说明的Si{111}基板。因此，能够提高基板11在X方向上的蚀刻速率，并且能够在图17的B的过程中容易地形成水平沟槽11b。
接下来，从基板11的上表面和侧面去除硬掩模层47和侧壁膜48(图17的C)。图17的C示出了其中形成有沟槽12的基板11，沟槽12包括垂直沟槽12a和水平沟槽12b。
接下来，在基板11的整个表面上形成元件隔离绝缘膜13(图18的A)。因此，在垂直沟槽12a的侧面上以及在水平沟槽12b的侧面、上表面和下表面上都形成了元件隔离绝缘膜13。这里，应当注意的是，垂直沟槽12a中的第一沟槽没有被元件隔离绝缘膜13完全填充，而垂直沟槽12a中的第二沟槽被元件隔离绝缘膜13完全填充。
接下来，在基板11的整个表面上形成遮光膜14(图18的B)。因此，在垂直沟槽12a(第一沟槽)的侧面上以及在水平沟槽12b的侧面、上表面和下表面上都隔着元件隔离绝缘膜13形成了遮光膜14。这里，应当注意的是，当第一沟槽被元件隔离绝缘膜13和遮光膜14完全填充时，在水平沟槽12b中保留有空腔43。
接下来，通过化学机械研磨(CMP：chemical mechanical polishing)去除沟槽12外部的元件隔离绝缘膜13和遮光膜14(图18的C)。以这种方式，在沟槽12中，形成了元件隔离部和遮光部SH。在该方法中，例如，将遮光部SH的厚度L3设定为1μm左右。
这里，在该方法中，将遮光部SH的厚度L3设定为等于或大于第一沟槽的宽度L1(L3≥L1)。这种结构可以例如通过在图17的A的过程中增大基板11的回蚀量且因而增大尺寸D2来实现。这是因为，随着尺寸D2的增大，遮光部SH的厚度L3也变得更厚。此外，当在图17的B的过程中基板11的碱性蚀刻时间变长时，由于水平沟槽12b不仅在X方向扩展，而且在Z方向也略微扩展，因此可以增大尺寸D2，于是也能够增加遮光部SH的厚度L3。
图19至图21示出了第五实施方案的固体摄像装置的制造方法的细节的断面图。在该方法中，制造出了图2所示的固体摄像装置。图19的A、图20的A和图21的A示出了上述A-A'截面，并且图19的B、图20的B和图21的B示出了上述B-B'截面。
首先，在基板11中，形成N型半导体区21、P+型半导体区22和P型半导体区23(图19的A和图19的B)。这些杂质半导体区域是通过例如离子注入而形成的。
接下来，在基板11中，形成包括垂直沟槽12a和水平沟槽12b的沟槽12，并且在沟槽12内，形成元件隔离绝缘膜13和遮光膜14(图20的A和图20的B)。这些沟槽12、元件隔离绝缘膜13和遮光膜14是通过例如图16至图18所示的方法来形成的。
接下来，在基板11的P型半导体区域23中，形成N+型半导体区域24、N+型半导体区域25和N+型半导体区域26，并且在基板11上以及基板11内形成栅极电极15(图21的A和图21的B)。以这种方式，制造成了图2所示的固体摄像装置。
下文中，将说明第五实施方案的各种变形例。
图22至图24示出了第五实施方案的第一变形例至第六变形例的固体摄像装置的结构的断面图。
图22的A示出了第一变形例的固体摄像装置。该变形例的固体摄像装置包括与图3的固体摄像装置一样的构成要素，但是未图示诸如TRX等晶体管、层叠部34内的构成要素、存储部MEM等。图22的A中的附图标记49示出了形成在基板11的背面和平坦化层31之间的遮光膜。该遮光膜49例如如同遮光膜14一样是诸如钨(W)层等金属层或者是具有高吸收系数的黄铜矿结构的化合物半导体层。
如图22的A所示，该变形例的沟槽12包括：具有元件隔离绝缘膜13和遮光膜14的垂直沟槽12a；以及具有元件隔离绝缘膜13、遮光膜14和空腔43的水平沟槽12b。在该变形例中，垂直沟槽12a从基板11的正面沿着纵向方向延伸，并且水平沟槽12b从垂直沟槽12a沿着横向方向延伸。该变形例的沟槽12不包括仅包含元件隔离绝缘膜13的垂直沟槽12a，并且具有与图15的A中的沟槽12相同的结构。
图22的B示出了第二变形例的固体摄像装置。该变形例的固体摄像装置包括与第一变形例的固体摄像装置一样的构成要素，但是该变形例的沟槽12包括从基板11的正面沿着纵向方向延伸的垂直沟槽12a、从基板11的背面沿着纵向方向延伸的垂直沟槽12a以及从这些垂直沟槽12a沿着横向方向延伸的水平沟槽12b。以这种方式，垂直沟槽12a可以从基板11的正面延伸，或着可以从基板11的背面延伸。根据该变形例，在将遮光膜14从基板11的正面和背面同时埋入到水平沟槽12b时，就能够在短时间内将遮光膜14埋入到水平沟槽12b中。
图23的A示出了第三变形例的固体摄像装置。该变形例的固体摄像装置包括与第一变形例的固体摄像装置一样的构成要素，但是该变形例的沟槽12包括从基板11的正面沿着纵向方向延伸的粗垂直沟槽12a(第一沟槽)、从基板11的正面沿着纵向方向延伸的细垂直沟槽12a(第二沟槽)以及从这些垂直沟槽12a沿着横向方向延伸的水平沟槽12b。该变形例的沟槽12包括第一沟槽和第二沟槽，并且具有与图15的B中的沟槽12相同的结构。根据该变形例，当从第一沟槽和第二沟槽同时蚀刻基板11以形成水平沟槽12b时，就能够在短时间内形成水平沟槽12b。
图23的B示出了第四变形例的固体摄像装置。该变形例的固体摄像装置包括与第一变形例的固体摄像装置一样的构成要素，但是该变形例的沟槽12包括从基板11的正面沿着纵向方向延伸的垂直沟槽12a(第一沟槽和第二沟槽)、从基板11的背面沿着纵向方向延伸的垂直沟槽12a以及从这些垂直沟槽12a沿着横向方向延伸的水平沟槽12b。该变形例的沟槽12具有将第二变形例的沟槽12和第三变形例的沟槽12组合起来的结构，并且能够具有与这些变形例相同的效果。
图24的A示出了第五变形例的固体摄像装置。该变形例的沟槽12具有与第二变形例的沟槽12类似的结构。然而，在该变形例中，基板11的正面侧的垂直沟槽12a是细沟槽，并且包括元件隔离绝缘膜13但不包括遮光膜14。因此，根据该变形例，能够提高基板11的正面侧的布局效率。在该变形例中，可以利用基板11的背面侧的垂直沟槽12a将遮光膜14埋入到水平沟槽12b中。
图24的B示出了第六变形例的固体摄像装置。该变形例的沟槽12具有与第五变形例的沟槽12类似的结构。然而，在该变形例中，将基板11的背面侧的垂直沟槽12a的宽度设定得比第五实施方案中的情况下的宽度更粗。因此，在该变形例中，将遮光膜14埋入到水平沟槽12b中直到空腔43从水平沟槽12b内消失。需要注意的是，由于该变形例的粗垂直沟槽12a配置在基板11的背面侧，因此不会降低基板11的正面侧的布局效率。
如上所述，根据本实施方案，可以利用各种各样的垂直沟槽12a来形成水平沟槽12b和遮光部SH。例如，本实施方案的水平沟槽12b和遮光部SH可以通过利用基板11的正面侧的垂直沟槽12a、基板11的背面侧的垂直沟槽12a、具有粗宽度L1的垂直沟槽12a、具有细宽度L2的垂直沟槽12a等来予以形成。因此，能够在短时间内形成水平沟槽12b和遮光部SH，并且能够提高固体摄像装置的布局效率。例如，当第一沟槽和遮光部SH被形成得满足L3≥L1这个条件时，可以使第一沟槽的宽度L1和遮光膜14的膜厚度F2尽可能小，并且可以将遮光部SH内的遮光膜14的厚度设定为能够发挥遮光功能的厚度。
这里，本实施方案的固体摄像装置的结构及其制造方法也可以适用于第三实施方案的固体摄像装置。在这种情况下，前面所说明的“宽度L1”、“宽度L2”、“第一沟槽”和“第二沟槽”可以替换为“宽度W1”、“宽度W2”、“第一部分T1”、“第二部分T2”。
(应用例)
图25是示出了电子设备的构造示例的框图。图25所示的电子设备是相机100。
相机100包括：包含透镜组等的光学单元101；作为第一实施方案至第五实施方案(包括变形例)任意一者中的固体摄像装置的摄像装置102；作为相机信号处理电路的DSP(数字信号处理器：digital signal processor)电路103；帧存储器104；显示部105；记录部106；操作部107；和电源部108。此外，DSP电路103、帧存储器104、显示部105、记录部106、操作部107和电源部108通过总线109相互连接。
光学单元101摄取来自被摄体的入射光(像光)并且在摄像装置102的摄像面上成像。摄像装置102将通过光学单元101而在摄像面上成像的入射光的光量以像素为单位转换成电气信号，并且将电气信号作为像素信号输出。
DSP电路103对由摄像装置102输出的像素信号进行信号处理。帧存储器104是用于存储由摄像装置102拍摄到的运动图像或静止图像的一个画面的存储器。
显示部105例如包括诸如液晶面板或有机EL面板等面板型显示装置，并且显示由摄像装置102拍摄到的运动图像或静止图像。记录部106将由摄像装置102拍摄到的运动图像或者静止图像记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质中。
操作部107在用户的操作下发出用于相机100的各种功能的操作指令。电源部108将用作DSP电路103、帧存储器104、显示部105、记录部106和操作部107各者的操作电源的各种电源适当地供给到这些供给目标。
通过使用第一实施方案至第五实施方案任意一者中的固体摄像装置作为摄像装置102，可以预期能够获得良好的图像。
该固体摄像装置可以应用于其他的各种各样的产品。例如，该固体摄像装置可以安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力汽车、自动二轮车、自行车、个人机动载具、飞机、无人机、船舶和机器人等各种移动体中。
图26是示出了移动体控制系统的构造示例的框图。图26所示的移动体控制系统是车辆控制系统200。
车辆控制系统200包括经由通信网络201相互连接的多个电子控制单元。在图26所示的示例中，车辆控制系统200包括驱动系统控制单元210、车身系统控制单元220、车外信息检测单元230、车内信息检测单元240和综合控制单元250。作为综合控制单元250的构成要素，图26还示出了微型计算机251、声音图像输出部252和车载网络接口(I/F：interface)253。
驱动系统控制单元210根据各种程序来控制与车辆的驱动系统相关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元210起到例如如下设备的控制装置的作用：诸如内燃机或驱动马达等用于产生车辆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；用于调整车辆转向角的转向机构；以及用于产生车辆制动力的制动装置等。
车身系统控制单元220根据各种程序来控制安装在车身中的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元220起到例如如下设备的控制装置的作用：智能钥匙系统；无钥匙进入系统；电动车窗装置；各种灯(诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯和雾灯等)。在这种情况下，可以向车身系统控制单元220输入从替代钥匙的便携装置发送出来的无线电波或者来自各种开关的信号。车身系统控制单元220接收这样的无线电波或者信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置和灯等。
车外信息检测单元230检测搭载有车辆控制系统200的车辆的外部的信息。例如，摄像部231连接至车外信息检测单元230。车外信息检测单元230致使摄像部231拍摄车辆的外部的图像，并且从摄像部231接收所拍摄的图像。车外信息检测单元230可以基于所接收到的图像针对诸如人、车、障碍物、标志和道路上的文字等物体进行物体检测处理或距离检测处理。
摄像部231是接收光并且输出与所接收到的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像部231可以将电气信号作为图像输出或者将电气信号作为距离测量信息输出。由摄像部231接收的光可以是可见光，或可以是诸如红外线等非可见光。摄像部231包括第一实施方案至第五实施方案任意一者中的固体摄像装置。
车内信息检测单元240检测安装有车辆控制系统200的车辆的内部的信息。例如，用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部241连接至车内信息检测单元240。例如，驾驶员状态检测部241包括对驾驶员进行摄像的相机，并且车内信息检测单元240可以基于从驾驶员状态检测部241输入过来的检测信息计算出驾驶员的疲劳程度或注意力集中程度，并且可以判定驾驶员是否在睡觉。该相机可以包括第一实施方案至第五实施方案任意一者中的固体摄像装置，并且可以是例如图25所示的相机100。
微型计算机251能够基于由车外信息检测单元230或车内信息检测单元240获取的车辆内部和外部的信息，计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元210输出控制指令。例如，微型计算机251可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced Driver Assistance System)的功能的协同控制，该ADAS的功能包括：车辆的碰撞规避、冲击减缓、基于车间距离的跟随行驶、定速行驶、碰撞警告和偏离车道警告等。
此外，基于由车外信息检测单元230或车内信息检测单元240获取的车辆周围的信息，微型计算机251能够通过控制驱动力产生装置、转向机构、或制动装置等，来执行旨在实现使车辆不依赖于驾驶员操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
此外，基于由车外信息检测单元230获取的车辆外部的信息，微型计算机251可以向车身系统控制单元220输出控制指令。例如，根据由车外信息检测单元230检测到的前方车辆或迎面来车的位置，微型计算机251能够执行例如通过控制前照灯使其从远光切换为近光等来防止眩光的协同控制。
声音图像输出部252将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到能够在视觉上或从听觉上将信息通知给车辆乘客或车辆外部的输出装置。在图26所示的示例中，作为这样的输出装置，示出了音频扬声器261、显示部262和仪表板263。显示部262可以包括例如板载显示器或平视显示器。
图27是示出了图26中的摄像部231的设定位置的具体示例的平面图。
图27所示的车辆300包括作为摄像部231的摄像部301、302、303、304和305。摄像部301、302、303、304和305分别被设置在车辆300的例如前鼻、侧视镜、后保险杠、后备厢门以及车厢内挡风玻璃上部等各位置处。
设置在前鼻处的摄像部301主要用于获取车辆300的前方图像。设置在左侧视镜处的摄像部302和设置在右侧视镜处的摄像部303主要用于获取车辆300的侧方图像。设置在后保险杠或后备厢门处的摄像部304主要用于获取车辆300的后方图像。设置在车厢内挡风玻璃上部处的摄像部305主要用于获取车辆300的前方图像。摄像部305用于检测出例如前方车辆、行人、障碍物、信号灯、交通标志和车道等。
图27示出了摄像部301、302、303和304(下文中，称为“摄像部301～304”)的摄像范围的示例。摄像范围311示出了设置在前鼻处的摄像部301的摄像范围。摄像范围312示出了设置在左侧视镜处的摄像部302的摄像范围。摄像范围313示出了设置在右侧视镜处的摄像部303的摄像范围。摄像范围314示出了设置在后保险杠或后备厢门处的摄像部304的摄像范围。例如，可以通过将摄像部301～304所拍摄到的图像数据进行叠加，来获得车辆300的从上方观看的俯瞰图像。下文中，将摄像范围311、312、313和314称为“摄像范围为311～314”。
摄像部301～304中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像部301～304中的至少一者可以是包括多个摄像装置的立体相机或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像装置。
例如，基于从摄像部301～304获得的距离信息，微型计算机251(图26)计算出到摄像范围311～314中的各立体物的距离和该距离随时间的变化(相对于车辆300的相对速度)。基于这些计算结果，微型计算机251可以提取如下的立体物作为前车：其尤其作为车辆300的行进路径上的最接近的立体物，是在与车辆300大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的立体物。此外，微型计算机251可以设定关于前车的近前预先要确保的车间距离，并且进行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。这样，根据本示例，本发明能够执行旨在实现使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，基于从摄像部301～304获取的距离信息，微型计算机251将与立体物相关的立体物数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆或其他立体物的立体物数据，并且进行提取，然后利用所提取的结果来自动规避障碍物。例如，微型计算机251将车辆300周围的障碍物分类为车辆300的驾驶员能够在视觉上识别的障碍物和难以在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机251判断用于指示与各障碍物发生碰撞的危险度的碰撞风险，当碰撞风险等于或者高于设定值并且因此存在碰撞可能性时，就可以经由音频扬声器261和显示部262向驾驶员输出警告，也可以通过驱动系统控制单元210执行强制减速和规避转向，从而能够执行用于规避碰撞的驾驶辅助。
摄像部301～304中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机251可以通过判定在摄像部301～304的所摄取图像中是否存在行人来识别行人。例如，这样的行人识别是通过如下步骤来执行的：从作为红外相机的摄像部301～304的所摄取图像中提取特征点的步骤；以及对代表了物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判定该物体是否为行人的步骤。当微型计算机251判定在摄像部301～304的所摄取图像中存在行人并且由此识别出行人时，声音图像输出部252可以控制显示部262使其把用于强调的方形轮廓线叠加地显示于所识别出的行人上。此外，声音图像输出部252可以控制显示部262使其把用于表示行人等的图标显示在期望的位置处。
尽管上面已经说明了本发明的实施方案，但是在不背离本发明的主旨的情况下，可以使用各种变形来实施这些实施方案。例如，可以实施两个以上实施方案的组合。
这里，本发明可以具有以下技术方案。
(1)一种固体摄像装置，包括：
基板，包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽，
其中，所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜，并且
其中，所述一个以上垂直沟槽包括：
第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜，或者
第三沟槽，其包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第三宽度且包括所述遮光膜，所述第二部分具有比所述第三宽度细的第四宽度且不包括所述遮光膜。
(2)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述第一沟槽包括元件隔离绝缘膜和所述遮光膜，并且
其中，所述第二沟槽包括所述元件隔离绝缘膜且不包括所述遮光膜。
(3)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述遮光膜设置在所述水平沟槽内的固定电荷膜之间。
(4)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述水平沟槽包括所述遮光膜和设置于所述遮光膜之间的空腔。
(5)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述水平沟槽内的所述遮光膜的上表面与下表面之间的厚度等于或大于所述第一沟槽的所述第一宽度。
(6)根据(1)所述的固体摄像装置，还包括：
一个以上电极，其设置在所述基板上且重叠于所述第二沟槽上。
(7)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述第一部分包括元件隔离绝缘膜和所述遮光膜，并且
其中，所述第二部分包括所述元件隔离绝缘膜且不包括所述遮光膜。
(8)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述第一部分被设置在设置于所述基板上的一个以上电极的镜像布局的边界部处。
(9)根据(8)所述的固体摄像装置，
其中，所述基板在所述边界部处周期性地包括多个所述第一部分，并且
其中，所述第一部分的布局周期与所述基板内的同色像素的布局周期相同。
(10)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述第一部分设置在像素阵列区域外侧。
(11)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述基板是硅{111}基板，并且
其中，所述一个以上垂直沟槽在与<110>方向正交的横向方向上延伸。
(12)根据(1)所述的固体摄像装置，
其中，所述一个以上垂直沟槽包括如下两种：从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的沟槽；和从所述基板的背面沿着纵向方向延伸的沟槽。
(13)一种固体摄像装置，包括：
基板，其包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸并且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽，
其中，所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜，
其中，所述一个以上垂直沟槽包括：
第四沟槽，其包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述遮光膜且在所述第一区域内的所述遮光膜上设置有插塞，所述第二区域包括所述遮光膜且在所述第二区域内的所述遮光膜上未设置有插塞，并且
其中，所述固体摄像装置还包括：
配线，其设置在所述第二区域内的所述遮光膜的上方，且与所述第一区域内的所述遮光膜上的所述插塞电气绝缘。
(14)根据(13)所述的固体摄像装置，
其中，所述第一区域和所述第二区域各者包括元件隔离绝缘膜和所述遮光膜。
(15)根据(13)所述的固体摄像装置，
其中，所述第一区域和所述第二区域具有相同的宽度。
(16)根据(13)所述的固体摄像装置，
其中，所述基板是硅{111}基板，并且
其中，所述一个以上垂直沟槽在与<110>方向正交的横向方向上延伸。
(17)一种固体摄像装置，包括：
基板，其包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽，
其中，所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜，
其中，所述一个以上垂直沟槽包括第一沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，并且
其中，所述水平沟槽内的所述遮光膜的上表面与下表面之间的厚度等于或大于所述第一沟槽的所述第一宽度。
(18)根据(17)所述的固体摄像装置，
其中，所述水平沟槽包括所述遮光膜和设置于所述遮光膜之间的空腔。
(19)根据(17)所述的固体摄像装置，
其中，所述一个以上垂直沟槽包括如下两种：从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的沟槽；和从所述基板的背面沿着纵向方向延伸的沟槽。
(20)根据(19)所述的固体摄像装置，
其中，所述一个以上垂直沟槽还包括第二沟槽，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜，并且
其中，从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的所述沟槽和从所述基板的背面沿着纵向方向延伸的所述沟槽各者是所述第一沟槽或所述第二沟槽。
(21)一种固体摄像装置制造方法，包括：
形成一个以上垂直沟槽，所述一个以上垂直沟槽在基板内沿着纵向方向延伸；
形成水平沟槽，所述水平沟槽在所述基板内沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽；以及
在所述水平沟槽内形成遮光膜，
其中，将所述一个以上垂直沟槽形成得包括：
第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜，或者
第三沟槽，其包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第三宽度且包括所述遮光膜，所述第二部分具有比所述第三宽度细的第四宽度且不包括所述遮光膜。
(22)一种电子设备，其包括摄像装置，
其中，所述摄像装置包括：
基板，其包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽，
其中，所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜，并且
其中，所述一个以上垂直沟槽包括：
第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜，或者
第三沟槽，其包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第三宽度且包括所述遮光膜，所述第二部分具有比所述第三宽度细的第四宽度且不包括所述遮光膜。
附图标记列表
1：像素
2：像素阵列区域
3：控制电路
4：垂直驱动电路
5：列信号处理电路
6：水平驱动电路
7：输出电路
8：垂直信号线
9：水平信号线
11：基板
12：沟槽
12a：垂直沟槽
12b：水平沟槽
13：元件隔离绝缘膜
14：遮光膜
15：栅极电极
16：沟槽
16a：垂直沟槽
17：元件隔离绝缘膜
21：N型半导体区域
22：P+型半导体区域
23：P型半导体区域
24：N+型半导体区域
25：N+型半导体区域
26：N+型半导体区域
31：平坦化层
32：颜色滤波器层
33：芯片上透镜
34：层叠部
35：金属插塞
36：配线层
37：金属焊盘
41：空腔
42：固定电荷膜
43：空腔
44：接触插塞
45：配线
46：层间绝缘膜
47：硬掩模层
48：侧壁膜
49：遮光膜

Claims (21)

1.固体摄像装置，包括：
基板，其包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽，
其中，所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜，并且
所述一个以上垂直沟槽包括：
第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜，或者
第三沟槽，其包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第三宽度且包括所述遮光膜，所述第二部分具有比所述第三宽度细的第四宽度且不包括所述遮光膜。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述第一沟槽包括元件隔离绝缘膜和所述遮光膜，并且
所述第二沟槽包括所述元件隔离绝缘膜且不包括所述遮光膜。
3.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
在所述水平沟槽内所述遮光膜被设置于固定电荷膜之间。
4.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述水平沟槽包括所述遮光膜和设置于所述遮光膜之间的空腔。
5.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述水平沟槽内的所述遮光膜的上表面与下表面之间的厚度等于或大于所述第一沟槽的所述第一宽度。
6.根据权利要求1所述的固体摄像装置，还包括：
一个以上电极，其设置在所述基板上且重叠于所述第二沟槽上。
7.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述第一部分包括元件隔离绝缘膜和所述遮光膜，并且
所述第二部分包括所述元件隔离绝缘膜且不包括所述遮光膜。
8.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述第一部分被设置在设置于所述基板上的一个以上电极的镜像布局的边界部处。
9.根据权利要求8所述的固体摄像装置，其中，
所述基板在所述边界部处周期性地包括多个所述第一部分，并且
所述第一部分的布局周期与所述基板内的同色像素的布局周期相同。
10.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述第一部分设置在像素阵列区域外侧。
11.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述基板是硅{111}基板，并且
所述一个以上垂直沟槽在与<110>方向正交的横向方向上延伸。
12.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述一个以上垂直沟槽包括如下两种：从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的沟槽；和从所述基板的背面沿着纵向方向延伸的沟槽。
13.固体摄像装置，包括：
基板，其包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽，
其中，所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜，
所述一个以上垂直沟槽包括：
第四沟槽，其包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述遮光膜且在所述第一区域内的所述遮光膜上设置有插塞，所述第二区域包括所述遮光膜且在所述第二区域内的所述遮光膜上未设置有插塞，
而且所述固体摄像装置还包括：
配线，其设置在所述第二区域内的所述遮光膜的上方，且与所述第一区域内的所述遮光膜上的所述插塞电气绝缘。
14.根据权利要求13所述的固体摄像装置，其中，
所述第一区域和所述第二区域各者都包括元件隔离绝缘膜和所述遮光膜。
15.根据权利要求13所述的固体摄像装置，其中，
所述第一区域和所述第二区域具有相同的宽度。
16.根据权利要求13所述的固体摄像装置，其中，
所述基板是硅{111}基板，并且
所述一个以上垂直沟槽在与<110>方向正交的横向方向上延伸。
17.固体摄像装置，包括：
基板，其包括沿着纵向方向延伸的一个以上垂直沟槽和沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽的水平沟槽，
其中，所述水平沟槽设置在所述基板内的光电转换部和电荷保持部之间，且所述水平沟槽包括遮光膜，
所述一个以上垂直沟槽包括第一沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，并且
所述水平沟槽内的所述遮光膜的上表面与下表面之间的厚度等于或大于所述第一沟槽的所述第一宽度。
18.根据权利要求17所述的固体摄像装置，其中，
所述水平沟槽包括所述遮光膜和设置于所述遮光膜之间的空腔。
19.根据权利要求17所述的固体摄像装置，其中，
所述一个以上垂直沟槽包括如下两种：从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的沟槽；和从所述基板的背面沿着纵向方向延伸的沟槽。
20.根据权利要求19所述的固体摄像装置，其中，
所述一个以上垂直沟槽还包括第二沟槽，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜，并且
从所述基板的正面沿着纵向方向延伸的所述沟槽和从所述基板的背面沿着纵向方向延伸的所述沟槽各者是所述第一沟槽或所述第二沟槽。
21.固体摄像装置制造方法，包括：
形成一个以上垂直沟槽，所述一个以上垂直沟槽在基板内沿着纵向方向延伸；
形成水平沟槽，所述水平沟槽在所述基板内沿着横向方向延伸且连接至所述一个以上垂直沟槽；以及
在所述水平沟槽内形成遮光膜，
其中，将所述一个以上垂直沟槽形成得包括：
第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽具有第一宽度且包括所述遮光膜，所述第二沟槽具有比所述第一宽度细的第二宽度且不包括所述遮光膜，或者
第三沟槽，其包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第三宽度且包括所述遮光膜，所述第二部分具有比所述第三宽度细的第四宽度且不包括所述遮光膜。
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