JP2018198272A - 固体撮像素子および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ノイズの発生を抑える効果を維持したままで、入射光を効率的に取り込み、感度を向上させることができる。
【解決手段】光照射面の反対側に位置し、光電変換素子と同じSiからなる基板にメモリが形成されている。Siの基板において、メモリが形成された位置のSiが光照射面から深い方向に掘り込まれて孔が形成され、形成された孔の底部に底部遮光膜が形成される。本開示は、例えば、積層型で、裏面照射型の固体撮像素子に適用することができる。
【選択図】図３

Description

本開示は、固体撮像素子および電子機器に関し、特に、ノイズの発生を抑える効果を維持したままで、入射光を効率的に取り込み、感度を向上させるようにした固体撮像素子および電子機器に関する。
メモリ保持部を持ちグローバルシャッタ機能を有する裏面照射型個体撮像装置において、メモリ領域は光照射（入射面）側と反対側のSi内に位置している。入射光がメモリ領域およびその近傍に漏れ込み光電変換すると、ノイズの原因となるため、入射面側には、メモリ領域を取り囲むように配置された溝に埋め込まれた遮光膜と、その表面をふさぐようにある蓋部からなる遮光膜が形成されている（特許文献１参照）。
特許５７９４０６８号
メモリへの光漏れを抑えるために配置されている遮光膜は、メモリ領域を取り囲むようにそれより広い領域に配置された溝への埋め込み部と、その表面のふさぐ蓋部のからなっているが、これにより、フォトダイオードの光入射側への開口が制限されるため、感度の低下が発生する。また、その遮光膜により囲まれた部分で発生した電荷がメモリに取り込まれノイズとなる。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ノイズの発生を抑える効果を維持したままで、入射光を効率的に取り込み、感度を向上させることができるものである。
本技術の一側面の固体撮像素子は、光照射面の反対側に位置し、光電変換素子と同じSiからなる基板に形成されるメモリと、前記メモリが形成された位置の前記Siが前記光照射面から深い方向に掘り込まれてなる孔の底部に形成される底部遮光膜とを備える。
前記孔の前記遮光膜上に、前記孔を埋め込むように形成される光透過性のある膜をさらに備えることができる。
前記光透過性のある膜は、前記Siより屈折率が小さい材料でなる。
前記光透過性のある膜は、酸化膜である。
前記上部遮光膜と前記底部遮光膜とを接続し、前記光透過性のある膜を掘り込んで形成される掘り込み遮光膜をさらに備えることができる。
前記光照射面の反対側から前記メモリの近傍に埋め込んで形成される埋め込み遮光膜をさらに備えることができる。
前記底部遮光膜は、前記埋め込み遮光膜に接続されるように形成される。
前記底部遮光膜は、前記孔をすべて埋めるように形成される。
グローバルシャッタ機能を有することができる。
本技術の一側面の電子機器は、光照射面の反対側に位置し、光電変換素子と同じSiからなる基板に形成されるメモリと、前記メモリが形成された位置の前記Siが前記光照射面から深い方向に掘り込まれてなる孔の底部に形成される底部遮光膜とを備える固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、入射光を前記固体撮像装置に入射する光学系とを有する。
本技術の一側面においては、光照射面の反対側に位置し、光電変換素子と同じSiからなる基板にメモリが形成され、前記メモリが形成された位置の前記Siが前記光照射面から深い方向に掘り込まれてなる孔の底部に底部遮光膜が形成される。
本技術によれば、ノイズの発生を抑える効果を維持したままで、入射光を効率的に取り込み、感度を向上させることができる。
なお、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書に記載された効果に限定されるものではなく、付加的な効果があってもよい。
本技術を適用した固体撮像素子の概略構成例を示すブロック図である。 本技術と比較するための固体撮像素子の実施の形態の画素構造例を示す図である。 本技術と比較するための固体撮像素子の実施の形態の画素構造例を示す平面図である。 画素構造例を示す等価回路図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の画素構造例を示す断面図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の画素構造例を示す平面図である。 固体撮像素子の製造処理について説明するフローチャートである。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第２の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第４の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第５の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。 本技術を適用したイメージセンサの使用例を示す図である。 本技術を適用した電子機器の構成例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．装置の説明
１．実施の形態
２．イメージセンサの使用例
３．電子機器の例
４．移動体への応用例
＜０．装置の説明＞
＜固体撮像素子の概略構成例＞
図１は、本技術の各実施の形態に適用されるCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）固体撮像素子の一例の概略構成例を示している。
図１に示されるように、固体撮像素子（素子チップ）１は、半導体基板１１（例えばシリコン基板）に複数の光電変換素子を含む画素２が規則的に２次元的に配列された画素領域（いわゆる撮像領域）３と、周辺回路領域とを有して構成される。
画素２は、光電変換素子（例えば、PD(Photo Diode)）と、複数の画素トランジスタ（いわゆるMOSトランジスタ）を有してなる。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、および増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができ、さらに選択トランジスタを追加して４つのトランジスタで構成することもできる。
また、画素２は、画素共有構造とすることもできる。画素共有構造は、複数のフォトダイオード、複数の転送トランジスタ、共有される１つのフローティングディフュージョン、および、共有される１つずつの他の画素トランジスタから構成される。フォトダイオードは、光電変換素子である。
周辺回路領域は、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７、および制御回路８から構成される。
制御回路８は、入力クロックや、動作モード等を指令するデータを受け取り、また、固体撮像素子１の内部情報等のデータを出力する。具体的には、制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号、およびマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路８は、これらの信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６に入力する。
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素２を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素２を駆動する。具体的には、垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換素子において受光量に応じて生成した信号電荷に基づいた画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
カラム信号処理回路５は、画素２の例えば列毎に配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。具体的には、カラム信号処理回路５は、画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated Double Sampling）や、信号増幅、A/D（Analog/Digital）変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。なお、上記信号処理の一部分は、画素毎に信号処理されてもよい。
水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路７は、例えば、バッファリングだけを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を行う場合もある。
入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをするために設けられる。
＜１．実施の形態＞
＜固体撮像素子の画素構造例＞
図２乃至図４は、本技術と比較するための固体撮像素子の実施の形態の画素構造例を示す図である。図２は、画素構造例を示す断面図であり、図３は、平坦化膜６０が形成される前の画素構造例を示す平面図である。図２は、図３のＰＱ面で断面にした断面図である。図４は、画素２の等価回路図であり、図３には、図４の回路構成の各要素が示されている。
図２に示す画素構造の固体撮像素子は、メモリ５６を持ちグローバルシャッタ機能を有する裏面照射型固体撮像素子である。図２の固体撮像素子において、メモリ５６は、光照射側と反対側のフォトダイオードPDが形成されているSi５７内に位置している。また、n型領域のフォトダイオードPDとn型領域のメモリ５６との裏面（図２の上側を向く面）にはp+型の表面ピニング層５０が形成されている。表面ピニング層５０の下部には、絶縁膜５５が形成されており、その下に、ポリシリコンの電極５４、遮光膜５３、配線５２が配置され、平坦化膜５１により平坦化されている。なお、図２の例においては、図示が省略されているが、実際には、Si５７内の右側にも、n型領域のフォトダイオードPDとp+型の表面ピニング層５０が形成されている。以降の断面図においても同様である。
入射光がメモリ５６およびその近傍に漏れ込み、光電変換すると、ノイズの原因となるため、入射面には、メモリ５６を取り囲むように配置され、絶縁膜５８が設けられた溝に埋め込まれた遮光膜５９ａと、その表面をふさぐ蓋部である遮光膜５９ｂ（遮光膜５９ａと遮光膜５９ｂをまとめて遮光膜５９と称する）が形成されている。その上には、平坦化膜６０、カラーフィルタ膜６１、樹脂膜６２が形成され、最後に、OCL(On Chip Lens)６３が配置されている。
図４に示されるように、固体撮像素子１において、画素２は、例えば、４画素共有で構成されている。すなわち、４画素共有においては、画素２毎の、フォトダイオードPD、第１の転送トランジスタTX1、第２の転送トランジスタTX2、第３の転送トランジスタTRY、第４の転送トランジスタTRG、オーバフローゲートOFG、およびオーバフロードレインOFD と、共有される１つの選択トランジスタSEL、共有される１つの増幅トランジスタAMP、共有される１つのリセットトランジスタRST、および共有される１つのフローティングフュージョンFDとが備えられている。
フォトダイオードPDは、画素２に照射される光を受光して、その光の光量に応じた電荷を発生して蓄積する。第１の転送トランジスタTX1、第２の転送トランジスタTX2、第３の転送トランジスタTRYは、垂直駆動回路４から供給される転送信号に従って駆動し、各転送トランジスタがオンになると、それぞれ、フォトダイオードPDからの電荷を、メモリ(MEM)５６へ転送する。第４の転送トランジスタTRGは、垂直駆動回路４から供給される転送信号に従って駆動し、第４の転送トランジスタTRGがオンになると、メモリ５６からの電荷をフローティングフュージョンFDに転送する。フローティングフュージョンFDは、第４の転送トランジスタTRGと増幅トランジスタAMPのゲート電極との接続点に形成された所定の容量を有する浮遊拡散領域であり、各画素の第４の転送トランジスタTRGからを介して、各画素のメモリ５６から転送される電荷を蓄積する。
オーバフロードレインOFDは、垂直駆動回路４から制御信号が供給されるオーバフローゲートOFGを介して、フォトダイオードPDのリセットのために、図示せぬ定電圧源VDDに接続されている。リセットトランジスタRSTは、垂直駆動回路４から供給される選択信号に従って駆動し、リセットトランジスタRSTがオンになることで、フローティングフュージョンFDに蓄積されている電荷が、リセットトランジスタRSTを介して電源VDDに排出され、フローティングフュージョンFDがリセットされる。
増幅トランジスタAMPは、図示せぬ電源VDDに接続されており、フローティングフュージョンFDに蓄積されている電荷に応じたレベルの画素信号を出力する。選択トランジスタSELは、垂直駆動回路４から供給される選択信号に従って駆動し、選択トランジスタSELがオンになることで、増幅トランジスタAMPから出力される画素信号が、選択トランジスタSELを介して、垂直信号線VSLに読み出し可能な状態とする。
このように構成された４画素共有を有する固体撮像素子１では、グローバルシャッタ方式が採用され、全ての画素に対して同時に、フォトダイオードPDからメモリ５６に電荷を転送することができ、全ての画素の露光タイミングを同一にすることができる。これにより、画像に歪みが発生することを回避できる。なお、画素２は、必ずしも画素共有構造でなくてもよい。
図２において、メモリ５６への光漏れを抑えるために配置されている遮光膜５９は、メモリ５６を取り囲むようにそれより広い領域に配置された溝への埋め込み部の遮光膜５９ａと、その表面をふさぐ蓋部である遮光膜５９ｂからなっている。これにより、図３に示されるように、フォトダイオードPDの光入射側への開口が制限されるため、感度の低下が発生する。また、その遮光膜５９により囲まれた部分で発生した電荷がメモリに取り込まれノイズとなる。
図５および図６は、本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の画素構造例を示す図である。図５は、画素構造例を示す断面図であり、図６は、平坦化膜６０が形成される前の画素構造例を示す平面図である。図５は、図６のＰＱ面で断面にした断面図である。なお、上述した図４は、画素２の等価回路図であり、図６には、図４の回路構成の各要素が示されている。
図５に示す画素構造の固体撮像素子は、図２の固体撮像素子と同様に、メモリ５６を持ちグローバルシャッタ機能を有する裏面照射型固体撮像素子である。図５の固体撮像素子において、メモリ５６は、光照射側と反対側のフォトダイオードPDが形成されているSi５７内に位置している。メモリ５６の下部（照射側とは反対側）には、絶縁膜５５が形成されており、その下に、ポリシリコンの電極５４、遮光膜５３、配線５２が配置され、平坦化膜５１により平坦化されている。
一方、図５に示す画素構造の固体撮像素子においては、図２の固体撮像素子と異なり、メモリ５６の光照射側のSi５７が掘り込まれ、掘り込んだ部分（孔）の底部に絶縁膜５８が設けられ、絶縁膜５８の上に遮光膜７０が形成される。その後、掘り込んだ部分が酸化膜７１で埋め込まれ、その上には、平坦化膜６０、カラーフィルタ膜６１、樹脂膜６２が形成され、最後に、OCL６３が配置される。
すなわち、メモリ５６の光照射側のSi５７が掘り込まれ、絶縁膜５８が設けられ、そこに遮光膜７０が形成され、掘り込んだ部分が酸化膜７１で埋め込まれることにより、光照射側の表面（入射面）よりも深い位置に遮光膜７０が形成されることになる。これにより、メモリ５６への光入射を抑えながら、かつ、フォトダイオードPDへの光入射をより効率的に取り込むことができる。
また、メモリ５６の光照射側のSi５７が掘り込まれることで、メモリ５６周辺のSiが取り除かれることになるので、電荷の発生源を減らすことができる。
なお、酸化膜７１と平坦化膜６０とは同じ材料で形成されてもよく、その場合、工程を１つ減らすことができる。
＜固体撮像素子の製造処理例＞
次に、図７および図８のフローチャートを参照して、図５の構造の固体撮像素子の製造処理について説明する。なお、この製造処理は、製造装置により実行される処理であり、適宜、図９乃至図１１の工程図が参照される。なお、Si５７内においては、高濃度の不純物をイオン注入することで、表面ピニング層５０、フォトダイオードPD、メモリ５６が形成されている。
まず、ステップＳ１１において、製造装置は、固体撮像素子の裏面照射側Si５７の表面に酸化膜５８を形成する（図９Ａ）。なお、図９Ａの固体撮像素子において、図５を参照して上述したように、メモリ５６は、光照射側と反対側のフォトダイオードPDが形成されているSi５７内に位置している。メモリ５６の下部（照射側とは反対側）には、絶縁膜５５が形成されており、その下に、ポリシリコンの電極５４、遮光膜５３、配線５２が配置され、平坦化膜５１により平坦化されている。酸化膜５８は、例えば、SiO2膜などからなる。
ステップＳ１２において、製造装置は、底部にメモリ５６がある部分のSi５７を掘り込み、孔を形成する（図９Ｂ）。ステップＳ１３において、製造装置は、酸化膜５８と遮光膜７０とを形成する（図９Ｃ）。
ステップＳ１４において、製造装置は、フォトレジスト８１を塗布する（図１０Ａ）。ステップＳ１５において、製造装置は、レジストエッチバックを行い、フォトレジスト８１を酸化膜５８の深さまで後退させる（図１０Ｂ）。ステップＳ１６において、製造装置は、底部まで、遮光膜７０のエッチングを行う（図１０Ｃ）。
ステップＳ１７において、製造装置は、フォトレジスト８１を除去し、除去された孔に、酸化膜７１を埋め込む（図１１Ａ）。なお、酸化膜７１は、SiO2膜でなくても、SiNやSiON、樹脂膜などで光透過性のあるものであればよい。
ステップＳ１８において、製造装置は、酸化膜７１の平坦化を行う（図１１Ｂ）。なお、埋め込む膜（酸化膜７１）が、酸化膜などのSiよりも屈折率が小さいものの場合、図１１Ｃの矢印に示されるように、光の全反射により感度向上効果も期待される。
以上のように、酸化膜７１が平坦化された後、図５を参照して上述したように、その上には、平坦化膜６０、カラーフィルタ膜６１、樹脂膜６２が形成され、最後に、OCL６３が配置される。
＜固体撮像素子の他の画素構造例＞
なお、酸化膜７１が平坦化された後、図１２に示されるように、フォトダイオードPD間に遮光膜９１を追加するようにしてもよい。この場合、混色を抑制することができる。
さらに、図１２の遮光膜９１に加えて、図１３に示されるように、掘り込み遮光膜９２を追加するようにしてもよい。
また、図１４Ａに示されるように、光照射側と反対側（図中下）からメモリ５６の近傍に遮光膜１０１を事前に埋め込んでおいてもよい。この場合、遮光効果を高めることができる。さらに、図１４Ｂに示されるように、本技術の特徴である、メモリ５６の上が掘り込まれ、絶縁膜５８が設けられ、そこに遮光膜７０が形成され、掘り込んだ部分に酸化膜７１で埋め込まれる。その際、形成された遮光膜７０と、メモリ５６の側に埋め込まれている遮光膜１０１とを接続するようにしてもよい。
なお、図１２の遮光膜９１や図１３の掘り込み遮光膜９２と、図１４の遮光膜１０１とは両方形成されるようにしてもよい。
さらに、図１５に示されるように、メモリ５６の上が掘り込まれ、絶縁膜５８が設けられ、掘り込まれた部分全面に遮光膜１１１で埋め込まれるようにしてもよい。
以上、上述してきたように、本技術によれば、メモリを遮断する蓋の機能である遮光膜を光入射側の表面から深い側に形成するようにしたので、メモリへの光漏れを抑制して、ノイズの発生を抑える効果を維持したままで、入射光を効率的に取り込み、感度を向上させる。また、メモリの近傍のSi領域を取り除くことにより、電荷の発生源を減らし、ノイズを低減させることができる。
＜２．イメージセンサの使用例＞
図１６は、上述の固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
上述した固体撮像素子（イメージセンサ）は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
＜３．電子機器の例＞
＜電子機器の構成例＞
さらに、本技術は、固体撮像素子への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器のことをいう。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、すなわちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
ここで、図１７を参照して、本技術の電子機器の構成例について説明する。
図１７に示される電子機器３００は、固体撮像素子（素子チップ）３０１、光学レンズ３０２、シャッタ装置３０３、駆動回路３０４、および信号処理回路３０５を備えている。固体撮像素子３０１としては、例えば、図３の固体撮像素子が設けられる。
光学レンズ３０２は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像素子３０１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像素子３０１内に一定期間信号電荷が蓄積される。シャッタ装置３０３は、固体撮像素子３０１に対する光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路３０４は、固体撮像素子３０１の信号転送動作、シャッタ装置３０３のシャッタ動作、および図示せぬ発光部の発光動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路３０４は、図示せぬＣＰＵにより設定されたパラメータを用いて各動作を制御する。駆動回路３０４から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像素子３０１は信号転送を行う。信号処理回路３０５は、固体撮像素子３０１から出力された信号に対して各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力される。
＜４．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図１８は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１８に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット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。
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１８の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図１９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１９では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図１９には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１（撮像部１２１０１乃至１２１０４含む）に適用され得る。具体的には、図５の構造の固体撮像素子は、撮像部１２０３１（撮像部１２１０１乃至１２１０４含む）に適用することができる。撮像部１２０３１（撮像部１２１０１乃至１２１０４含む）に本開示に係る技術を適用することにより、ノイズの発生を抑える効果を維持したままで、入射光を効率的に取り込み、感度を向上させる効果が期待される。
なお、本明細書において、上述した一連の処理を記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本開示における実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示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。
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、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。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有するのであれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例また修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１） 光照射面の反対側に位置し、光電変換素子と同じSiからなる基板に形成されるメモリと、
前記メモリが形成された位置の前記Siが前記光照射面から深い方向に掘り込まれてなる孔の底部に形成される底部遮光膜と
を備える固体撮像素子。
（２） 前記孔の前記遮光膜上に、前記孔を埋め込むように形成される光透過性のある膜
をさらに備える前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３） 前記光透過性のある膜は、前記Siより屈折率が小さい材料でなる
前記（２）に記載の固体撮像素子。
（４） 前記光透過性のある膜は、酸化膜である
前記（２）または（３）に記載の固体撮像素子。
（５） 前記光透過性のある膜が平坦化された後、前記光透過性のある膜上の一部に形成される上部遮光膜
をさらに備える前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（６） 前記上部遮光膜と前記底部遮光膜とを接続し、前記光透過性のある膜を掘り込んで形成される掘り込み遮光膜を
さらに備える前記（５）に記載の固体撮像素子。
（７） 前記光照射面の反対側から前記メモリの近傍に埋め込んで形成される埋め込み遮光膜
をさらに備える前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（８） 前記底部遮光膜は、前記埋め込み遮光膜に接続されるように形成される
前記（７）に記載の固体撮像素子。
（９） 前記底部遮光膜は、前記孔をすべて埋めるように形成される
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（１０） グローバルシャッタ機能を有する
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１１） 光照射面の反対側に位置し、光電変換素子と同じSiからなる基板に形成されるメモリと、
前記メモリが形成された位置の前記Siが前記光照射面から深い方向に掘り込まれてなる孔の底部に形成される底部遮光膜と
を備える固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系と
を有する電子機器。
１ 固体撮像素子， ２ 画素， １１ 半導体基板，５０ 表面ピニング層， ５１ 平坦化膜， ５２ 配線， ５３ 遮光膜， ５４ 電極， ５５ 絶縁膜， ５６ メモリ， ５７ Si， ５８ 絶縁膜， ６０ 平坦化膜， ６１ フィルタ膜， ６２ 樹脂膜， ６３ OCL， ７０ 絶縁膜， ７１ 酸化膜， ８１ フォトレジスト， ９１ 遮光膜， ９２ 掘り込み遮光膜， １０１ 遮光膜， １１１ 遮光膜

Claims (11)

  1. 光照射面の反対側に位置し、光電変換素子と同じSiからなる基板に形成されるメモリと、
    前記メモリが形成された位置の前記Siが前記光照射面から深い方向に掘り込まれてなる孔の底部に形成される底部遮光膜と
    を備える固体撮像素子。
  2. 前記孔の前記遮光膜上に、前記孔を埋め込むように形成される光透過性のある膜
    をさらに備える請求項１に記載の固体撮像素子。
  3. 前記光透過性のある膜は、前記Siより屈折率が小さい材料でなる
    請求項２に記載の固体撮像素子。
  4. 前記光透過性のある膜は、酸化膜である
    請求項３に記載の固体撮像素子。
  5. 前記光透過性のある膜が平坦化された後、前記光透過性のある膜上の一部に形成される上部遮光膜
    をさらに備える請求項２に記載の固体撮像素子。
  6. 前記上部遮光膜と前記底部遮光膜とを接続し、前記光透過性のある膜を掘り込んで形成される掘り込み遮光膜を
    さらに備える請求項５に記載の固体撮像素子。
  7. 前記光照射面の反対側から前記メモリの近傍に埋め込んで形成される埋め込み遮光膜
    をさらに備える請求項１に記載の固体撮像素子。
  8. 前記底部遮光膜は、前記埋め込み遮光膜に接続されるように形成される
    請求項７に記載の固体撮像素子。
  9. 前記底部遮光膜は、前記孔をすべて埋めるように形成される
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  10. グローバルシャッタ機能を有する
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  11. 光照射面の反対側に位置し、光電変換素子と同じSiからなる基板に形成されるメモリと、
    前記メモリが形成された位置の前記Siが前記光照射面から深い方向に掘り込まれてなる孔の底部に形成される底部遮光膜と
    を備える固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
    入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系と
    を有する電子機器。
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