CN117882193A - 摄像元件、摄像装置和制造方法 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及摄像元件、摄像装置和制造方法，它们能够实现摄像元件的小型化并且将摄像元件构造成在制造期间能够防止当在像素间分离部中埋入填充物时发生埋入不良。所述摄像元件包括基板、光电转换区域和像素间分离部。所述光电转换区域设置于所述基板中。所述像素间分离部设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间。所述像素间分离部的开口部具有由(111)面形成的倾斜面。所述倾斜面位于光入射面侧且分别设置于所述像素间分离部的两端处，或者位于光入射面侧且设置于所述像素间分离部的一端处。例如，本技术可应用于摄像元件。

Description

摄像元件、摄像装置和制造方法
技术领域
本技术涉及摄像元件、摄像装置和制造方法，并且更具体地，涉及例如能够在制造期间抑制埋入不良的发生的摄像元件、摄像装置和制造法。
背景技术
摄像元件需要小型化且多像素化。因此，像素的微细化不断取得进展。然而，当伴随着像素的微细化而导致灵敏度降低时，就要求通过补偿因开口率(aperture ratio)的缩小而引起的灵敏度降低，以此提高灵敏度。为了提高摄像元件中的各像素的灵敏度，提出了一种在形成于各像素之间的沟槽的侧壁上形成P型扩散层和N型扩散层以产生强电场区域且保持电荷的技术。
专利文献1提出了一种用于防止电荷钉扎的减弱、白点的出现和暗电流的产生的结构。
[引用文献列表]
[专利文献]
[专利文献1]：日本专利特开第2018-148116号
发明内容
[要解决的技术问题]
由于摄像元件的微细化不断取得进展，形成于各像素之间的沟槽本身也被微细化。随着沟槽的微细化，沟槽的线宽(开口部：opening)变得更窄，这可能会导致在制造期间在埋入填充物时发生埋入不良。即使在已经微细化的情况下，也期望避免例如埋入不良。
本技术是鉴于上述情形而做出的。本技术的目的是为了避免发生填充物在沟槽中的埋入不良。
[解决问题的技术方案]
根据本技术的一个方面的摄像元件包括：光电转换区域，其设置于基板中；和像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间，其中，所述像素间分离部的开口部具有倾斜面，并且所述倾斜面由(111)面形成。
根据本技术的一个方面的摄像装置包括摄像元件和处理部。所述摄像元件包括：光电转换区域，其设置于基板中；和像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间，其中，所述像素间分离部的开口部具有倾斜面，并且所述倾斜面由(111)面形成。所述处理部用于处理来自所述摄像元件的信号。
根据本技术的一个方面的用于制造摄像元件的制造方法，所述摄像元件包括：光电转换区域，其设置于基板中；和像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间。所述制造方法包括：在成膜于所述基板上的硬掩模中形成孔，所述孔的线宽大于所述像素间分离部的线宽；和通过使用碱性化学溶液进行蚀刻，在所述像素间分离部上形成倾斜面。
在根据本技术的一个方面的摄像元件中，该摄像元件包括光电转换区域和像素间分离部。所述光电转换区域设置于基板中。所述像素间分离部设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间。所述像素间分离部的开口部具有倾斜面，且所述倾斜面由(111)面形成。
在根据本技术的一个方面的摄像装置中，该摄像装置包括上述摄像元件。
在根据本技术的一个方面的制造方法中，该制造方法用于制造包括光电转换区域和像素间分离部的摄像元件。所述光电转换区域设置于基板中。所述像素间分离部设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间。所述制造方法在成膜于所述基板上的硬掩模中形成孔，所述孔的线宽大于所述像素间分离部的线宽，并且所述制造方法通过使用碱性化学溶液进行蚀刻，在所述像素间分离部上形成倾斜面。
应当注意，摄像装置可以是独立的装置，或者也可以是搭载于一个装置中的内部区块。
附图说明
图1是示出根据本发明的摄像器件的示意性构造的图。
图2是示出根据第一实施方案的像素的剖面构造的示例的图。
图3是示出根据第一实施方案的像素的剖面构造的另一示例的图。
图4是示出布置有开口部的边的图。
图5是用于说明像素的制造的图。
图6是用于说明像素的制造的图。
图7是示出根据第二实施方案的像素的剖面构造的示例的图。
图8是用于说明像素的制造的图。
图9是用于说明像素的制造的图。
图10是用于说明像素的制造的图。
图11是用于说明像素的制造的图。
图12是用于说明电子设备的构造的图。
图13是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图14是用于辅助说明车外信息检测单元和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
现在将会说明用于实施本技术的模式(在下文中，被称为实施方案)。
<摄像器件的示意性构造的示例>
图1示出了根据本发明的摄像器件的示意性构造。
图1所示的摄像器件1包括像素阵列部3和周边电路部。像素阵列部3被布置在半导体基板12上，并且被构造为使得像素2以二维阵列状排列着。半导体基板12使用硅(Si)作为半导体。例如，布置于像素阵列部3周围的周边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和控制电路8。
像素2各自包括光电二极管和多个像素晶体管。光电二极管被用作光电转换元件。例如，多个像素晶体管可包括传输晶体管、选择晶体管、复位晶体管和放大晶体管这四个MOS晶体管。
像素2可以具有共享像素结构。作为像素共用结构(pixel-sharing structure)的该共享像素结构包括多个光电二极管、多个传输晶体管、共用的一个浮动扩散部(floatingdiffusion region)和共用的其他各一个像素晶体管。也就是说，在共用像素中，多个单位像素分别所包含的光电二极管及传输晶体管被构造为共用其他各一个像素晶体管。
控制电路8接收输入时钟和用于指示例如操作模式等的数据，并且输出诸如摄像器件1的内部信息等数据。更具体地，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例如要成为垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等的操作的基准的时钟信号和控制信号。随后，控制电路8将生成的时钟信号和控制信号输出到例如垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等。
由例如移位寄存器形成的垂直驱动电路4选择像素驱动配线10，向所选择的像素驱动配线10提供用于驱动像素2的脉冲，并且以行为单位驱动像素2。更具体地，垂直驱动电路4对像素阵列部3中的各像素2以行为单位沿垂直方向依次执行选择性扫描，并且把基于由各像素2的光电转换部根据所接收到的光量而生成的信号电荷的像素信号经由垂直信号线9提供给列信号处理电路5。
与像素2的每一列对应布置着的列信号处理电路5对于从一行中的像素2输出的信号按每一像素列来执行诸如噪声去除等信号处理。例如，列信号处理电路5执行诸如用于去除像素固有的固定模式噪声的相关双采样(CDS：Correlated Double Sampling)处理和AD(模数)转换处理等信号处理。
由例如移位寄存器形成的水平驱动电路6依次输出水平扫描脉冲，从而依次选择列信号处理电路5各者并且使列信号处理器电路5各者将像素信号输出到水平信号线11。
输出电路7对从列信号处理电路5各者经由水平信号线11依次提供过来的信号执行信号处理，并且输出处理后的信号。例如，输出电路7可以仅执行缓冲，或者可以执行诸如黑电平调整、列差异校正和各种数字信号处理操作等信号处理。输入/输出端子13与外部交换信号。
如上所述构造而成的摄像器件1是基于列AD方式的CMOS图像传感器，在该列AD方式中，对应于每个像素列而布置有用于执行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路5。
摄像器件1是背面照射型MOS摄像器件，其被构造为让光从半导体基板12的与形成有像素晶体管的正面侧相反的背侧入射。
<第一实施方案>
图2是示出根据第一实施方案的像素2a的剖面构造的示例的图。
摄像器件1包括半导体基板12、以及形成在半导体基板12的正面侧上的多层配线层和支撑基板(未图示该后两个组成部分)。
例如，半导体基板12由硅(Si)形成。例如，半导体基板12被构造为使得：在P型(第一导电类型)半导体区域41中，对应于每一个像素2a而形成有N型(第二导电类型)半导体区域42，从而以像素为单位形成了光电二极管PD(光电转换区域)。设置于半导体基板12的正面和背面这两个面处的P型半导体区域41兼用作用于抑制暗电流的空穴电荷累积区域。
如图2所示，摄像器件1包括透明绝缘膜46和芯片上透镜51。透明绝缘膜46和芯片上透镜51被层叠于在其内对应于每一个像素2a而形成有用于构成光电二极管PD的N型半导体区域42的半导体基板12上。
遮光膜49被形成在透明绝缘膜46和位于N型半导体区域42上方的用作电荷累积区域的P型半导体区域41的界面(光接收面侧的界面)之间。作为遮光膜49，可以使用诸如钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钨(W)、铝(Al)或氮化钨(WN)等单层金属膜。可供替代地，作为遮光膜49，可以使用上述这些金属的层叠膜(例如，钛和钨的层叠膜、或氮化钛和钨的层叠膜等)。
透明绝缘膜46被形成在P型半导体区域41的背面侧(光入射面侧)的整个面上。透明绝缘膜46是允许光透过、具有绝缘性、并且具有比半导体区域41和42的折射率n2更小的折射率n1(n1＜n2)的材料。例如，作为透明绝缘膜46的材料，可以单独使用或组合使用下列材料：氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化镧(La2O3)、氧化镨(Pr2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化钕(Nd2O3)、氧化钷(Pm2O3)、氧化钐(Sm2O3)、氧化铕(Eu2O3)、氧化钆(Gd2O3)、氧化铽(Tb2O3)、氧化镝(Dy2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铥(Tm2O3)、氧化镱(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)、氧化钇(Y2O3)、树脂。
在涵盖了遮光膜49的透明绝缘膜46的上方可以形成有彩色滤光片层。例如，可以采用其中对应于每一个像素而形成有红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的彩色滤光片层的构造。
在透明绝缘膜46上，对应于每一个像素2a而形成有芯片上透镜51。例如，芯片上透镜51由诸如苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂、或硅氧烷树脂等树脂材料形成。芯片上透镜51收集入射光，并且使得所收集的入射光高效地入射到光电二极管PD。
对于图2所示的像素2a，像素间分离部54被形成在半导体基板12中以将像素2a彼此分离。像素间分离部54被形成为贯通半导体基板12的沟槽，并且被布置在用于构成光电二极管PD的N型半导体区域42之间。固定电荷膜62被形成在该沟槽的内表面上。固定电荷膜62是具有正或负的固定电荷的膜。
例如，在像素2a的元件结构是空穴电荷读出型的情况下，向固定电荷膜62施加正的固定电荷。具体地，作为该固定电荷膜62，可以使用氮化硅膜(SiN)或氮氧化硅膜(SiON)。例如，在像素2a的元件结构是电子电荷读出型的情况下，向固定电荷膜62施加负的固定电荷。具体地，作为该固定电荷膜62，例如，可以使用氧化铪膜(HfO2)、二氧化锆膜(ZrO2)、氧化铝膜(AlO3)、二氧化钛膜(TiO2)或五氧化二钽膜(Ta2O5)。
像素间分离部54被填充物55填充。作为将要填充在像素间分离部54中的填充物55，可以使用多晶硅，或者可以使用由氧化铪或氧化硅形成的材料。作为填充物55，也可以使用诸如Al(铝)、W(钨)、Ti(钛)、Ta(钽)、Cu(铜)、Cr(铬)、Ni(镍)、Sn(锡)、Si(硅)或它们的任何化合物等能够反射光的材料。
借助于如上所述构造而成的像素间分离部54，彼此相邻的像素2a利用埋入在沟槽中的填充物55而彼此完全电气隔离。这就能够防止在半导体基板12内部生成的电荷泄漏到相邻的像素2a。
像素间分离部54(用于构成像素间分离部54的沟槽)可以被构造为贯通半导体基板12，或者可以被构造为不贯通半导体基板12。
图2所示的用于像素2a的像素间分离部54被构造为这样：在制造期间能够容易地将填充物55填充到沟槽中。在像素间分离部54的光入射面侧形成有较宽的开口部(被称为开口部60)。假定像素间分离部54的除开口部60以外的部分具有宽度d1，并且开口部60的最宽部分具有宽度d2，那么像素间分离部54被构造为使得宽度d1＜宽度d2这个关系表达式成立。
开口部60在其与遮光膜49(透明绝缘膜46)的界面处具有宽度d2。例如，由于开口部60被形成得较宽，因此能够防止当经由开口部60埋入填充物55时发生埋入不良。应当注意，埋入不良是指如下情况：例如，填充物55没有充分地填充像素间分离部54的沟槽并且在沟槽内产生了间隙，或者填充物55漏出到不要被填充的部分中。
图2所示的像素间分离部54的开口部60具有在图2中的左方向上的扩大开口部61-1和在图2中的右方向上的扩大开口部61-2。以下关系是成立的：扩大开口部61-1的宽度+扩大开口部61-2的宽度+宽度d1＝宽度d2。
图2所示的像素间分离部54被构造为使得扩大开口部61-1和61-2被分别设置在像素间分离部54的光入射面侧的左端和右端处。然而，可供替代地，如图3所示，像素间分离部54可以被构造为使得：仅扩大开口部61-1被设置在像素间分离部54的光入射面侧的一端处。
参照图3，像素间分离部54的开口部60被构造为在图3的左侧具有扩大开口部61-1，而在图3的右侧不具有扩大开口部61-2。图3示出了在所图示的像素间分离部54的左侧具有扩大开口部61-1的开口部60。然而，可供替代地，开口部60也可以在不具有扩大开口部61-1的情况下在图3的右侧具有扩大开口部61-2。
如图3所示，即使仅在像素间分离部54的一端处设置有扩大开口部61的情况下，例如，开口部60也可以被形成得较宽，从而使得能够防止当经由开口部60埋入填充物55时埋入不良的发生。
扩大开口部61具有相对于半导体基板12的光入射面侧的表面在倾斜方向上被切出的形状。然而，所得到的在倾斜方向上的面由(111)面形成。由于扩大开口部61的这种倾斜面是由(111)面形成的，因此能够在形成过程中通过进行晶体各向异性蚀刻来减少晶体缺陷的同时形成高精度的倾斜面。
如上所述，像素间分离部54的开口部60被构造为使得(111)面露出。
图4是示出从上方观察时含有开口部60的表面的图。图4示出了3×3总共九个像素2a。在图4中，粗线表示其中形成有扩大开口部61的开口部60，并且细线表示其中未形成有扩大开口部61的开口部60。
如图4的部分A所示，围绕像素2a的四条边之中的所有边都可以被形成为具有扩大开口部61的开口部60。
如图4的部分B所示，围绕像素2a的四条边之中的两条边可以被形成为具有扩大开口部61的开口部60。在图4的部分B所示的示例中，具有扩大开口部61的开口部60分别被形成在所图示的像素2a的左右两侧。尽管图4的部分B示出了其中扩大开口部61是在图4中的纵向方向上被形成在像素间分离部54中的示例，但是可供替代地，扩大开口部61可以在图4的横向方向上被形成在像素间分离部54中。
如图4的部分C所示，围绕像素2a的四条边之中的一条边可以被形成为具有扩大开口部61的开口部60。在图4的部分C的示例中，当关注所图示的像素2a-1时，具有扩大开口部61的开口部60被形成在所图示的像素2a-1的左侧上。当关注所图示的位于像素2a-1右侧的像素2a-2时，具有扩大开口部61的开口部60被形成在所图示的像素2a-2的右侧。当如上所述这样关注一个像素2a时，可以采用如下的可替代构造：其中，围绕像素2a的四条边之中的一条边被形成为具有扩大开口部61的开口部60，而其它三条边被形成为不具有扩大开口部61的开口部60。
尽管未图示，但可以采用如下的可替代构造：其中，围绕像素2a的四条边之中的三条边被形成为具有扩大开口部61的开口部60。
＜像素2a的制造＞
现在将会参照图5和图6来说明像素2a的制造。在图5和图6中，上侧部分示出了像素2a的简易剖面构造的示例，中间部分示出了当从上方观察时像素间分离部54之间的像素2a的构造的示例，并且下侧部分示出了像素间分离部54之间的像素2a的剖面构造的示例。在以下说明中，如图2所示的像素2a中那样，将会以包括形成有扩大开口部61-1和61-2的开口部60的像素2a为例来继续说明。
在步骤S11中，对已经形成有浅沟槽隔离部(STI：Shallow Trench Isolation)101、SiN层102和多晶硅层103的半导体基板12进行表面研磨。
形成有SiN层102和多晶硅层103的部分成为像素间分离部54。参照图5的中间部分中的俯视图，半导体基板12具有SiN层102，该SiN层102被形成得围绕其中形成有N型半导体区域42的区域。形成有SiN层102的部分是形成有像素间分离部54的部分。像素间分离部54被形成得围绕其中形成有N型半导体区域42的区域。
在步骤S12中，在经过表面研磨后的面(图5中的上表面)上形成硬掩模(HM)111。例如，硬掩模111由SiO形成。
在步骤S13中，通过干法蚀刻来加工硬掩模111。在该加工中，形成了孔113，该孔113的尺寸被设计为包括要被开口为开口部60的区域，即，包括要被形成为扩大开口部61的区域。例如，在图2所示的像素2a的情况下，用作开口部60的孔113被形成至宽度d2。孔113以围绕像素2a的线性形状而被形成，并且具有比作为像素间分离部54的线宽的宽度d1更大的宽度d2。
参照图5的中间部分中的俯视图，硬掩模111被形成在像素2a的中央，并且在硬掩模111和SiN层102之间存在有半导体基板12。参照图5的下侧部分中的剖面图，在将要形成有扩大开口部61的位置处以让半导体基板12露出(未设置有硬掩模111)的状态形成了孔113。
在步骤S14(图6)中，进行碱性湿法处理。当通过使用诸如KOH等碱性溶液进行晶体各向异性湿法蚀刻时，该蚀刻进行至使得在开口部的侧壁上出现(111)面。由于在步骤S14中通过使用碱性溶液进行湿法蚀刻，因此在半导体基板12(硅基板)中形成了扩大开口部61，因而能够对所得到的露出的斜面以形成(111)面的方式进行加工。
参照图6的下侧部分中的剖面图，在半导体基板12中形成了沿斜向方向倾斜的扩大开口部61。在步骤S14中，填充于用作像素间分离部54的沟槽中的多晶硅层103也被去除。
在步骤S15中，去除硬掩模111。在步骤S16中，去除用于保护用作像素间分离部54的沟槽的保护膜，或者更具体地，在这种情况下，去除SiN层102。
在随后的步骤中，通过形成固定电荷膜62并且用填充物55填充沟槽，来形成像素2a。由于形成有扩大开口部61，因此开口部60变得更大。这就能够提高在形成固定电荷膜62和填充填充物55时的埋入性。
在扩大开口部61的形成过程中，上述蚀刻在(111)面处停止。这能够防止：化学溶液从硬掩模111的界面漏出至无需加工的部分或者因该漏出而导致的异常形成。
<第二实施方案>
图7是示出根据第二实施方案的像素2b的剖面构造的示例的图。
摄像器件1包括半导体基板212、以及形成在半导体基板212的正面侧上的多层配线层和支撑基板(未图示该后两个组成部分)。例如，半导体基板212由硅(Si)形成。例如，半导体基板212被构造为使得：在P型(第一导电类型)半导体区域241中，对应于每一个像素2b而形成有N型(第二导电类型)半导体区242，从而以像素为单位形成了光电二极管PD(光电转换区域)。设置于半导体基板212的正面和背面这两个面处的P型半导体区域241兼用作用于抑制暗电流的空穴电荷累积区域。
如图7所示，摄像器件1包括防反射膜261、透明绝缘膜246和芯片上透镜251。防反射膜261、透明绝缘膜246和芯片上透镜251被层叠于在其内对应于每一个像素2b而形成有用于构成光电二极管PD的N型半导体区域242的半导体基板212上。
在位于N型半导体区域242上方的用作电荷累积区域的P型半导体区域241的界面(光接收面侧的界面)上，借助于形成具有微细凹凸结构的凹凸区域248，来形成能够防止入射光的反射的防反射膜261。
例如，防反射膜261具有其中层叠有固定电荷膜和氧化物膜的层叠结构。例如，可以使用具有高介电常数(High-k)且通过原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)方法形成的绝缘薄膜作为防反射膜261。更具体地，例如，可以使用由氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)或STO(锶钛氧化物)等形成的防反射膜261。在图7的示例中，防反射膜261是通过层叠氧化铪膜262、氧化铝膜263和氧化硅膜264来构造而成的。
此外，遮光膜249以层叠于防反射膜261上的方式被形成在像素2b之间。透明绝缘膜246被形成在P型半导体区域241的背面侧(光入射面侧)整个面上。在涵盖了遮光膜249的透明绝缘膜246的上方可以形成有彩色滤光片层。例如，可以采用其中对应于每一个像素而形成有红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的彩色滤光片层的构造。
在透明绝缘膜246上，对应于每一个像素2b而形成有芯片上透镜251。在图7所示的像素2b中，像素间分离部254被形成在半导体基板212中以将像素2b彼此分离。与第一实施方案中的像素间分离部54的情况一样，像素间分离部254设置有扩大开口部281。扩大开口部281对应于扩大开口部61(图2)。
图7所示的像素间分离部254的开口部280具有在图7中的左方向上的扩大开口部281-1和在图7中的右方向上的扩大开口部281-2。假设像素间分离部254的除开口部280以外的部分具有宽度d3，并且开口部280的最宽部分具有宽度d4时，那么像素间分离部254被构造为使得宽度d3＜宽度d4这个关系表达式成立。
以下关系是成立的：扩大开口部281-1的宽度+扩大开口部281-2的宽度+宽度d3＝宽度d4。图7所示的像素间分离部254被构造为使得扩大开口部281-1和281-2被分别设置在像素间分离部254的左端和右端处。然而，如参照图3所说明的情况中一样，可以采用如下的可替代结构：其中仅设置有扩大开口部281-1和281-2中的一者。
扩大开口部281具有相对于半导体基板212的光入射面侧的表面在倾斜方向上被切出的形状。然而，所得到的在倾斜方向上的面由(111)面形成。由于扩大开口部281的这种倾斜面是由(111)面形成的，因此能够在形成过程中通过进行晶体各向异性蚀刻来减少晶体缺陷的同时形成高精度的倾斜面。如上所述，像素间分离部254的开口部280被构造为使得(111)面露出。
如参照图4所说明的情况中一样，扩大开口部281可以被形成在像素2b的四条边之中的一条、两条、三条或四条边上。
借助于如上所述构造而成的像素间分离部254，彼此相邻的像素2b利用埋入在沟槽中的填充物255而彼此完全电气隔离。这就能够防止在半导体基板212内部生成的电荷泄漏到相邻的像素2b。
像素间分离部254(用于构成像素间分离部254的沟槽)可以被构造为贯通半导体基板212，或者可以被构造为不贯通半导体基板212。
形成于凹凸区域248中的凹部(在下文中，当说明形成于凹凸区域248中的多个凹部中的一个凹部时，称之为凹部248)在图7的剖面图中被形成为三角形形状。凹部248的深度不足以抵达N型半导体区域242，并且凹部248被形成在P型半导体区域241内。
凹部248是防反射膜261和透明绝缘膜246之间的界面，其被成形为相对于形成有遮光膜249的表面而言在深度方向上是凹陷的，并且因此被记叙为凹部。例如，如果N型半导体区域242的上表面被用作基准面，那么就可以说在凹凸区域248中形成有具有突起形状的凸部248。这里，将形成有遮光膜249的表面定义为基准面，并且凹凸区域248被描述为从该基准面在深度方向上以凹陷形状形成的凹部。
由于设置有凹部248，因此可以增大入射至像素2b的光的光路长度。入射至像素2b的光落在凹部248的侧面上且被反射，然后落在该凹部248的相对位置处的侧面上且被反射，以此类推，这一反射过程被重复直到光入射至N型半导体区域242(光电二极管)。由于入射的光被反复地反射从而增大了光路长度，因此可以采用如下构造：其中，例如，即使诸如近红外光等具有较长波长的入射光也能够被高效地吸收。
＜像素2b的制造＞
现在将会参照图8和图9来说明像素2b的制造。在图8和图9中，上侧部分示出了像素2b的简易剖面构造的示例，中间部分示出了当从上方观察时像素间分离部254之间的像素2b的构造的示例，并且下侧部分示出了像素间分离部254之间的像素2b的剖面构造的示例。在以下说明中，如图7所示的像素2b中那样，将会以包括形成有扩大开口部281-1和281-2的开口部280的像素2b为例来继续说明。
在步骤S21中，对已经形成有STI 301、SiN层302和多晶硅层303的半导体基板212进行表面研磨。在步骤S22中，在经过表面研磨后的面(图8中的上表面)上形成硬掩模(HM)311。步骤S21和S22基本上类似于步骤S11和S12(图5)。
在步骤S23中，通过干法蚀刻来加工硬掩模311。在该加工中，形成了孔313，该孔313的尺寸被设计为包括将要被开口为开口部280的区域，即，包括要被形成为扩大开口部281的区域。例如，在图7所示的像素2b的情况下，用作开口部280的孔313被形成至宽度d4。也就是说，孔113以围绕像素2b的线性形状而被形成，并且具有比像素间分离部254的线宽d3更大的宽度d4。
在步骤S23中，在将要形成凹部248的位置处额外地形成了孔314。参照图8的中间部分中的俯视图，硬掩模311被形成在像素2b的中央，并且在硬掩模311内形成有圆形的孔314。所得到的形状被形成为这样：在硬掩模311和SiN层302之间存在有半导体基板212。参照图8的下侧部分中的剖面图，在将要形成有扩大开口部281的位置处形成了孔313，并且在将要形成有凹部248的位置处形成了孔314。
在步骤S24(图9)中，进行碱性湿法处理。当通过使用诸如KOH等碱性溶液进行晶体各向异性湿法蚀刻时，该蚀刻进行至使得在开口部的侧壁上出现(111)面。由于在步骤S24中通过使用碱性溶液进行湿法蚀刻，因此在半导体基板212(硅基板)中形成了扩大开口部281和凹凸区域248，因而能够对所得到的露出面以形成(111)面的方式进行加工。
参照图9的下侧部分中的剖面图，在半导体基板212中形成了沿斜向方向倾斜的扩大开口部281。此外，还形成了凹部248。在步骤S24中，填充于用作像素间分离部254的沟槽中的多晶硅层303也被去除。
在步骤S25中，去除硬掩模311。在步骤S26中，去除用于保护用作像素间分离部254的沟槽的保护膜，或者更具体地，在这种情况下，去除SiN层302。
在随后的步骤中，通过形成防反射膜261并且用填充物255填充沟槽，来形成像素2b。由于形成有扩大开口部281，因此开口部280变得更大。这能够提高在形成防反射膜261和填充填充物255时的埋入性。
在扩大开口部281的形成过程中，上述蚀刻在(111)面处停止。这能够防止：化学溶液从硬掩模311的界面漏出至诸如凹凸区域248等无需加工的部分或者因该漏出而导致的凹凸区域248的异常形成。
<像素2b的可替代制造>
现在将会参照图10和图11来说明像素2b的可替代制造。在图10和图11中，上侧部分示出了像素2b的简易剖面构造的示例，中间部分示出了当从上方观察时像素间分离部254之间的像素2b的构造的示例，并且下侧部分示出了像素间分离部254之间的像素2b的剖面构造的示例。
步骤S31和S32类似于步骤S21和S22(图8)，因此将会省略对它们的说明。在步骤S33中，通过干法蚀刻来加工硬掩模311。在该加工中，形成了孔351，该孔351的尺寸被设计为包括将要被开口为开口部280的区域，即，包括要被形成为扩大开口部281的区域。
在步骤S33中，在将要形成凹部248的位置处额外地形成了孔352。参照图10的中间部分中的俯视图，孔352被形成为使得：硬掩模311保留于凹凸区域248中的除了彼此相邻的凹部248之间的区域以外的区域中，换言之，保留于除了要被挖掘以形成凹部248的区域以外的区域中。换句话说，如示出了步骤S33的图10的中间部分所示，孔352被形成为使得：保留下来的硬掩模311为圆形形状。
参照图10的下侧部分中的剖面图，在将要形成有扩大开口部281的位置处形成了孔351，并且在将要形成有凹部248的位置处形成了孔352。
在步骤S34(图11)中，进行碱性湿法处理。当通过使用诸如KOH等碱性溶液以与步骤S24(图9)中相同的方式执行晶体各向异性湿法蚀刻时，该蚀刻在除了存在有硬掩模311的区域以外的区域中予以进行，使得在开口部的侧壁上出现(111)面。由于在步骤S34中通过使用碱性溶液进行湿法蚀刻，因此在半导体基板212(硅基板)中形成了扩大开口部281和凹凸区域248，因而能够对所得到的露出面以形成(111)面的方式进行加工。
步骤S35和S36类似于步骤S25和S26(图9)，因此将会省略对它们的说明。
在随后的步骤中，通过形成防反射膜261并且用填充物255填充沟槽，来形成像素2b。由于形成有扩大开口部281，因此开口部280变得更大。这能够提高在形成防反射膜261和填充填充物255时的埋入性。
在扩大开口部281的形成过程中，上述蚀刻在(111)面处停止。这能够防止：化学溶液从硬掩模311的界面漏出至诸如凹凸区域248等无需加工的部分或者因该漏出而导致的凹凸区域248的异常形成。
在前述实施方案中，例如，通过参照图2所示的像素2a，已经在假定扩大开口部61被形成在像素间分离部54的光入射面侧的情况下进行了说明。然而，可供替代地，扩大开口部61可以被形成在像素间分离部54的与光入射面侧相反的一侧。例如，在如上所述的当形成像素间分离部54时对光入射面侧进行加工并且填充填充物55的情况下，扩大开口部61被形成在光入射面侧。然而，在当形成像素间分离部54时对与光入射面侧的表面相反的一侧进行加工并且填充填充物55的情况下，扩大开口部61被形成在与光入射侧的表面相反的一侧。
根据前述实施方案，通过将像素间分离部54的开口部60和像素间分离部254的开口部280形成得更大，能够提高填充物55和255以及涂敷膜(例如，用作固定电荷膜62和防反射膜261的膜等)的埋入性。因此，可以防止埋入不良的发生。
当如第二实施方案中的像素2b的情况那样设置有凹凸区域248时，在凹凸区域248中发生光的衍射。这使得能够增大硅基板内的光路长度，并且能够提高饱和电子量Qs。
像素间分离部54和254是通过湿法蚀刻来形成的。因此，与通过干法蚀刻来形成像素间分离部54和254的情况相比，能够减少对像素间分离部54的开口部60和像素间分离部254的开口部280的基板界面的损伤，并且能够抑制暗电流。
<电子设备的应用例>
本技术不限于应用于摄像元件。更具体地，本技术可应用于诸如下列等在图像获取部(光电转换部)处使用了摄像元件的所有电子设备，例如：诸如数码相机、摄影机和其他类似物等摄像装置；具有摄像功能的便携式终端装置；以及在图像读取部处使用了摄像元件的复印机等。摄像元件可以是单芯片形式，或者可以是通过将摄像部与信号处理部或光学系统组合成封装件以执行摄像功能而获得的模块形式。
图12是示出了摄像装置的一个构造示例的框图，该摄像装置作为应用本技术的电子设备。
图12所示的摄像装置1000包括光学部1001、摄像元件(图像拾取器件)1002和DSP(数字信号处理器：Digital Signal Processor)电路1003。例如，光学部1001包括透镜组。摄像元件(图像拾取器件)1002使用了图1所示的摄像器件1的构造。DSP电路1003用作相机信号处理电路。摄像装置1000还包括帧存储器1004、显示部1005、记录部1006、操作部1007和电源部1008。DSP电路1003、帧存储器1004、显示部1005、记录部1006、操作部1007和电源部1008通过总线1009相互连接。
光学部1001接收来自被摄体的入射光(成像光)，并且使其在摄像元件1002的摄像面上成像。摄像元件1002通过把利用光学部1001在摄像面上成像的入射光的光量以像素为单位转换为电气信号来获得像素信号，并且输出所获得的像素信号。图1所示的摄像器件1可以用作摄像元件1002。
例如，显示部1005包括诸如液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)或有机电致发光(EL：Electro Luminescence)显示器等薄型显示器，并且用于显示由摄像元件1002拍摄的运动图像或静止图像。记录部1006将由摄像元件1002拍摄的运动图像或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1007根据用户的操作而发出关于摄像装置1000的各种功能的操作命令。电源部1008视需要把作为DSP电路1003、帧存储器1004、显示部1005、记录部1006和操作部1007的动作电源的各种电源提供至这些供给对象。
<移动体的应用例>
根据本发明的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以被实现为被安装在诸如汽车、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、无人飞行器、船舶和机器人等任何类型的移动体上的装置。
图13是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图，该车辆控制系统作为根据本发明实施方案的技术可以适用的移动体控制系统的一个示例。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001相互连接的多个电子控制单元。在图13所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。另外，作为综合控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F：interface)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到诸如下列等各种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生成设备；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；用于产生车辆制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制配备给车身的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020起到诸如下列等各种设备的控制装置的作用：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动车窗装置；或者诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯、雾灯等各种灯。在这种情况下，可以向车身系统控制单元12020输入从代替钥匙的便携装置发送的无线电波或各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测与搭载有车辆控制系统12000的车辆的外部有关的信息。例如，车外信息检测单元12030连接有摄像部12031。车外信息检测单元12030致使摄像部12031摄取车辆外部的图像，并且接收所摄取的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行用于检测诸如人、车、障碍物、标志、路面上的文字等物体的处理或用于检测与该物体相距的距离的处理。
摄像部12031是接收光且输出与所接收到的光的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像部12031可以将电气信号作为图像而输出，或者可以将电气信号作为测距信息而输出。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等非可见光。
车内信息检测单元12040检测与车辆的内部有关的信息。例如，车内信息检测单元12040连接有用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041。例如，驾驶员状态检测部12041包括对驾驶员进行摄像的相机。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可以计算出驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度，或者可以判别出驾驶员是否在打瞌睡。
基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的与车辆的内部或外部有关的信息，微型计算机12051可以计算驱动力生成设备、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)的功能的协调控制，该ADAS的功能包括车辆碰撞规避或冲击减缓、基于车间距离的追随行驶、车辆定速行驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道警告等。
另外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的与车辆的外部或内部有关的信息，微型计算机12051可以通过控制驱动力生成设备、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的操作就能自主行驶的自动驾驶等的协调控制。
另外，基于由车外信息检测单元12030获得的与车辆的外部有关的信息，微型计算机12051可以将控制指令输出到车身系统控制单元12020。例如，根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或迎面来车的位置，微型计算机12051可以执行旨在例如通过控制前照灯使其从远光切换为近光来防眩的协调控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中至少一者的输出信号传送到能够在视觉上或听觉上把信息通知给车辆乘客或车辆外部的输出装置。在图13所示的示例中，作为输出装置，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表面板12063。例如，显示部12062可以包括板载显示器(on-board display)和平视显示器(head-up display)中的至少一者。
图14是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图14中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105被设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后备箱门的位置以及车厢内挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻处的摄像部12101和设置在车厢内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要获取车辆12100前方的图像。设置在侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100侧方的图像。设置在后保险杠或后备箱门处的摄像部12104主要获取车辆12100后方的图像。设置在车厢内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要用来检测前方车辆、行人、障碍物、信号灯、交通标志、车道等。
顺便提及，图14示出了摄像部12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置于前鼻处的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置于侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置于后保险杠或后备箱门处的摄像部12104的摄像范围。例如，通过把由摄像部12101至12104摄取的图像数据叠加，来获得车辆12100的从上方观看的俯瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一者可以具有能够获取距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是包括多个摄像元件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用像素的摄像元件。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以求出与摄像范围12111至12114内的各个立体物相距的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，并且由此将如下立体物作为前车提取出来：其尤其是存在于车辆12100的行驶路径上的最近的立体物，并且在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶。此外，微型计算机12051可以设定关于前车的近前应当预先确保的车间距离，并且执行自动制动控制(包括追随停止控制)或自动加速控制(包括追随启动控制)等。因此，能够执行旨在实现使车辆不依赖于驾驶员的操作就能够自主行驶等的自动驾驶的协调控制。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将与立体物有关的立体物数据分类为两轮车、普通汽车、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物的立体物数据，对这些分类的数据进行提取，并且使用所提取的立体物数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员能够在视觉上识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。藉此，微型计算机12051判断表示与各障碍物发生碰撞的危险度的碰撞风险。在碰撞风险等于或大于设定值因而有可能发生碰撞的情形下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员发出警告，并且经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或规避转向。由此，微型计算机12051可以提供用于规避碰撞的辅助驾驶。
摄像部12101至12104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12051可以通过判定在摄像部12101至12104的所摄取图像中是否存在行人来识别行人。例如，这种对行人的识别是通过如下的过程来执行的：从作为红外相机的摄像部12101至12104的所摄取图像中提取特征点的过程；以及对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来判别该物体是否为行人的过程。当微型计算机12051判定在摄像部12101至12104的所摄取图像中存在行人并且由此识别出该行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062使其把用于强调的方形轮廓线以叠加的方式显示于所识别出来的行人上。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062使其在期望位置处显示出用于表示行人的图标等。
在本文件中，术语“系统”表示包括多个装置的整个设备。
应该注意，本文所记载的优点仅仅是说明性的，而非限制性的。本技术可以额外地提供除本文所记载的优点以外的优点。
应当注意，本技术的实施方案不限于上述那些实施方案。在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。
应当注意，本技术也可以采取以下技术方案。
(1)摄像元件，包括：
光电转换区域，其设置于基板中；和
像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间，其中，
所述像素间分离部的开口部具有倾斜面，且所述倾斜面由(111)面形成。
(2)根据上述(1)所述的摄像元件，其中，
所述倾斜面位于光入射面侧且分别设置于所述像素间分离部的两端处。
(3)根据上述(1)所述的摄像元件，其中，所述倾斜面位于光入射面侧且设置于所述像素间分离部的一端处。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的摄像元件，其中，
所述光电转换区域包括位于光入射面侧的呈凹凸形状的区域。
(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的摄像元件，其中，
具有所述倾斜面的所述像素间分离部被布置在围绕所述光电转换区域的四条边之中的至少一条边上。
(6)摄像装置，包括：
摄像元件；和
用于处理来自所述摄像元件的信号的处理部，
所述摄像元件包括：
光电转换区域，其设置于基板中；和
像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间，
其中，所述像素间分离部的开口部具有倾斜面，且所述倾斜面由(111)面形成。
(7)用于制造摄像元件的制造方法，
所述摄像元件包括：
光电转换区域，其设置于基板中；和
像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间，
所述制造方法包括：
在成膜于所述基板上的硬掩模中形成孔，所述孔的线宽大于所
述像素间分离部的线宽；和
通过使用碱性化学溶液进行蚀刻，在所述像素间分离部上形成倾斜面。
(8)根据上述(7)所述的制造方法，其中，
将所述蚀刻进行至使(111)面露出为止。
(9)根据上述(7)或(8)所述的制造方法，其中，
所述光电转换区域包括位于光入射面侧的呈凹凸形状的区域，并且所述制造方法包括：
当形成所述孔时，在所述呈凹凸形状的区域中形成额外的孔；和
通过使用所述碱性化学溶液进行蚀刻，既形成所述呈凹凸形状的区域又形成所述像素间分离部的所述倾斜面。
[附图标记说明]
1：摄像器件
2：像素
3：像素阵列部
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：控制电路
9：垂直信号线
10：像素驱动配线
11：水平信号线
12：半导体基板
13：输入/输出端子
41：半导体区域
42：半导体区域
46：透明绝缘膜
48：凹部
49：遮光膜
51：芯片上透镜(on-chip lens)
54：像素间分离部(inter-pixel separation section)
55：填充物(filler)
60：开口部
61：扩大开口部
62：固定电荷膜
102：SiN层
103：多晶硅层
111：硬掩模(hard mask)
113：孔
202：SiN层
212：半导体基板
241：P型半导体区域
242：N型半导体区域
246：透明绝缘膜
248：凹凸区域(uneven region)
249：遮光膜
251：芯片上透镜
254：像素间分离部
255：填充物
261：防反射膜
262：氧化铪膜
263：氧化铝膜
264：氧化硅膜
280：开口部
281：扩大开口部
302：SiN层
303：多晶硅层
311：硬掩模
313、314：孔
351、352：孔

Claims (9)

1.摄像元件，包括：
光电转换区域，其设置于基板中；和
像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间，
其中，所述像素间分离部的开口部具有倾斜面，且所述倾斜面由(111)面形成。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述倾斜面位于光入射面侧且分别设置于所述像素间分离部的两端处。
3.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述倾斜面位于光入射面侧且设置于所述像素间分离部的一端处。
4.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述光电转换区域包括位于光入射面侧的呈凹凸形状的区域。
5.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
具有所述倾斜面的所述像素间分离部被布置在围绕所述光电转换区域的四条边之中的至少一条边上。
6.摄像装置，包括：
摄像元件；和
用于处理来自所述摄像元件的信号的处理部，
所述摄像元件包括：
光电转换区域，其设置于基板中；和
像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间，
其中，所述像素间分离部的开口部具有倾斜面，且所述倾斜面由(111)面形成。
7.用于制造摄像元件的制造方法，
所述摄像元件包括：
光电转换区域，其设置于基板中；和
像素间分离部，其设置于所述基板中且位于彼此相邻的所述光电转换区域之间，
所述制造方法包括：
在成膜于所述基板上的硬掩模中形成孔，所述孔的线宽大于所述像素间分离部的线宽；和
通过使用碱性化学溶液进行蚀刻，在所述像素间分离部上形成倾斜面。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其中，
将所述蚀刻进行至使(111)面露出为止。
9.根据权利要求7所述的制造方法，其中，
所述光电转换区域包括位于光入射面侧的呈凹凸形状的区域，并且所述制造方法包括：
当形成所述孔时，在所述呈凹凸形状的区域中形成额外的孔；和
通过使用所述碱性化学溶液进行蚀刻，既形成所述呈凹凸形状的区域又形成所述像素间分离部的所述倾斜面。
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