JP2021166249A - 光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】トレンチ周囲からの暗電流を抑制可能な光電変換装置を提供する。【解決手段】第１主面および第２主面を有する半導体基板と、前記半導体基板に形成された複数の、第１導電型の不純物を含む光電変換領域と、光電変換領域の間に形成されたトレンチと、前記トレンチの側壁に沿って形成された、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含む不純物領域と、を有し、前記トレンチの側壁に沿った前記不純物領域は、不純物濃度が第１濃度である第１領域と、不純物濃度が前記第１濃度よりも低い第２濃度である第２領域とを含み、前記第１主面と前記第１領域との間の距離は、前記第１主面と前記第２領域との間の距離よりも小さい、光電変換装置。【選択図】図１
Description
本発明は、光電変換装置およびその製造方法に関する。
固体撮像装置（光電変換装置）はデジタルスチルカメラやビデオカムコーダーなどの２次元画像入力装置における撮像装置として広く用いられている。複数の画素が配列されている固体撮像装置での隣接画素間の混色を防ぐために画素間にアスペクト比の高いトレンチの素子分離を形成する方法が提案されている。
この素子分離用トレンチは、通常、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）などで形成される。形成時にはトレンチ表面にＲＩＥによるダメージでダングリングボンドが発生し、その結果発生する電荷が暗電流になるとされる。この暗電流を抑制するために、特許文献１はトレンチ外周を囲むようにＰ型不純物拡散領域を備える固体撮像装置を開示する。
しかしながら、特許文献１の方法では暗電流を十分に抑制できない場合がある。固体撮像装置（光電変換装置）の製造工程において、トレンチ形成後の絶縁膜埋め込み工程および熱処理工程によりトレンチ周囲の半導体基板に応力がかかり、その結果暗電流の抑制が十分ではなくなる。
本発明は、トレンチ周囲からの暗電流を抑制可能な光電変換装置を提供することを目的とする。
本発明の第一の態様は、
第１主面および第２主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に形成された複数の、第１導電型の不純物を含む光電変換領域と、
光電変換領域の間に形成されたトレンチと、
前記トレンチの側壁に沿って形成された、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含む不純物領域と、
を有し、
前記トレンチの側壁に沿った前記不純物領域は、不純物濃度が第１濃度である第１領域と、不純物濃度が前記第１濃度よりも低い第２濃度である第２領域とを含み、前記第１主面と前記第１領域との間の距離は、前記第１主面と前記第２領域との間の距離よりも小さい、
光電変換装置である。
第１主面および第２主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に形成された複数の、第１導電型の不純物を含む光電変換領域と、
光電変換領域の間に形成されたトレンチと、
前記トレンチの側壁に沿って形成された、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含む不純物領域と、
を有し、
前記トレンチの側壁に沿った前記不純物領域は、不純物濃度が第１濃度である第１領域と、不純物濃度が前記第１濃度よりも低い第２濃度である第２領域とを含み、前記第１主面と前記第１領域との間の距離は、前記第１主面と前記第２領域との間の距離よりも小さい、
光電変換装置である。
本発明の第二の態様は、
光電変換領域の間にトレンチを有する光電変換装置の製造方法であって、
第１主面と第２主面を備える半導体基板の前記第１主面にトレンチを形成する第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程の後に、前記トレンチの側壁に、第２導電型の不純物を導入する第１の導入工程と、
前記第１の導入工程の後に、前記トレンチの深さを深くする第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程の後に、前記トレンチの側壁に第２導電型の不純物を導入する第２の導入工程と、
含み、
前記第１の導入工程における不純物濃度が、前記第２の導入工程における不純物濃度よりも大きい、
光電変換装置の製造方法である。
光電変換領域の間にトレンチを有する光電変換装置の製造方法であって、
第１主面と第２主面を備える半導体基板の前記第１主面にトレンチを形成する第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程の後に、前記トレンチの側壁に、第２導電型の不純物を導入する第１の導入工程と、
前記第１の導入工程の後に、前記トレンチの深さを深くする第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程の後に、前記トレンチの側壁に第２導電型の不純物を導入する第２の導入工程と、
含み、
前記第１の導入工程における不純物濃度が、前記第２の導入工程における不純物濃度よりも大きい、
光電変換装置の製造方法である。
本発明によれば、光電変換装置において暗電流を低減できる。
以下に本発明に係る固体撮像装置（光電変換装置）に関して説明する。なお、以下では裏面照射型の固体撮像装置に適用した例で説明するが、本発明の適用はこれに限らない。本実施形態は表面照射型および裏面照射型の固体撮像装置に適用しても同等の効果を有することが可能である。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置を説明するための断面模式図を示す。半導体基板１００は例えば１〜１０μｍ、好ましくは２〜５μｍの厚さを有する単結晶シリコン層である。半導体基板１００は、第１主面と第２主面を有し、第１主面が受光面である。
図１は本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置を説明するための断面模式図を示す。半導体基板１００は例えば１〜１０μｍ、好ましくは２〜５μｍの厚さを有する単結晶シリコン層である。半導体基板１００は、第１主面と第２主面を有し、第１主面が受光面である。
半導体基板１００には、素子分離領域１０１、光電変換領域１０２、不純物領域１０３、フローティングディフュージョン部１０４が設けられる。素子分離領域１０１は、ＳＴＩまたは選択酸化法（ＬＯＣＯＳ）などにより形成される。光電変換領域１０２は、第１導電型（Ｎ型）の不純物（例えば、リン）が導入された不純物領域であり、入射光を光電荷（電子）に変換する。不純物領域１０３は、光電変換領域１０２を埋め込み構造にするための第２導電型（Ｐ型）の不純物をドープした領域である。フローティングディフュージョン部１０４は、第１導電型（Ｎ型）不純物領域である。半導体基板１００にはゲート電極１０５を含む画素トランジスタが設けられる。ゲート電極１０５を覆うようにシリコン窒化膜からなる絶縁膜１０６およびシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１０７が形成されており、フローティングディフュージョン部１０４はコンタクトプラグ１０８を通じて配線層１０９と接続される。
本実施形態では、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型としたが、第１導電型と第２導電型が反対の極性有すればよく、第１導電型をＰ型、第２導電型をＮ型としてもよい。後者の場合、信号電荷は正孔（ホール）である。
半導体基板１００は受光面２００からもう一方の主面に向かって延びるトレンチ２０１
が設けられる。トレンチ２０１は隣接画素間の混色を低減するために光電変換領域１０２の間に設けられる。本実施形態では、トレンチ２０１の幅は、受光面２００からトレンチ底部までの全体にわたって略一定である。トレンチ２０１の側壁および半導体基板１００の受光面２００にはプラズマドーピング法または固相拡散法により第２導電型（Ｐ型）の不純物が導入されて形成された第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１、３０２が設けられる。第２導電型（Ｐ型）の不純物として、ボロン（Ｂ：ホウ素）が採用できる。第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１は、トレンチ２０１の側壁と受光面２００とが交わる部分を含む所定の大きさの領域であり、トレンチ角部と称することもできる。
が設けられる。トレンチ２０１は隣接画素間の混色を低減するために光電変換領域１０２の間に設けられる。本実施形態では、トレンチ２０１の幅は、受光面２００からトレンチ底部までの全体にわたって略一定である。トレンチ２０１の側壁および半導体基板１００の受光面２００にはプラズマドーピング法または固相拡散法により第２導電型（Ｐ型）の不純物が導入されて形成された第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１、３０２が設けられる。第２導電型（Ｐ型）の不純物として、ボロン（Ｂ：ホウ素）が採用できる。第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１は、トレンチ２０１の側壁と受光面２００とが交わる部分を含む所定の大きさの領域であり、トレンチ角部と称することもできる。
トレンチ２０１の側壁上およびに半導体基板１００の受光面上には金属化合物膜４００が設けられている。金属化合物膜４００は例えば負の固定電荷を持つ酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の積層膜である。金属化合物膜４００上には酸化シリコン膜４０１および遮光膜として金属膜４０２が設けられている。酸化シリコン膜４０１は、トレンチ２０１の内部に形成されておりトレンチを埋めているが、酸化シリコン膜４０１はボイド（空隙）形状であっても良い。金属膜４０２は例えばアルミニウムやタングステンなどである。酸化シリコン膜４０１および金属膜４０２上にはパシベーション膜４０３、平坦化膜４０４、カラーフィルタ層４０５およびマイクロレンズ４０６が設けられている。
次に、図２Ａ、図２Ｂを用いてトレンチ２０１の側壁および半導体基板１００の受光面２００表面に形成された第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１、３０２の詳細を説明する。
図２Ａにプラズマドーピングまたは固相拡散法によりＳｉ基板に導入されたボロン濃度（不純物濃度）プロファイルを示す。プラズマドーピングまたは固相拡散法によりＳｉ基板に導入されたボロン濃度プロファイルはＳｉ表面からＳｉ内部に向かってボロン濃度が単調に減少する特徴を持つ。よってトレンチ２０１の側壁および半導体基板１００の受光面２００における第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１、３０２のＳｉ表面からＳｉ内部に向かうボロン濃度プロファイルは図２Ａのようなボロン濃度が単調に減少するようなプロファイルを持つ。またプラズマドーピングまたは固相拡散法によるボロン濃度のピーク濃度Ｂは例えば１．０×１０２０〜１．０×１０２３［ａｔｍｓ／ｃｍ３］の範囲でありうる。プラズマドーピングまたは固相拡散法によるボロン濃度のピーク濃度Ｂは例えば１．０×１０２１［ａｔｍｓ／ｃｍ３］以上であってもよい。プラズマドーピングまたは固相拡散法によるボロン濃度のピーク濃度Ｂは例えば１．０×１０２２［ａｔｍｓ／ｃｍ３］以下であってもよい。
図２Ｂにトレンチ２０１の側壁の深さ方向に沿ったボロン濃度プロファイルＡ−Ａ’を示す。Ｄ１は受光面２００から第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１の底部までの深さであり、Ｄ２は受光面２００からのトレンチ２０１の底部までの深さである。
図２Ｂに示すように、トレンチ２０１の側壁に沿った不純物領域のボロン濃度のプロファイルは、深さＤ１でのボロン濃度を所定濃度として、深さＤ１までは所定濃度よりも高い濃度を有し、深さＤ１より深い部分では所定濃度よりも低い濃度を有する。所定濃度はここでは深さＤ１でのボロン濃度である。トレンチ２０１の側壁に沿った不純物領域は、ボロン濃度がＣ１である第１領域（３０１）を受光面２００から深さＤ１までの間に含み、ボロン濃度がＣ２である第２領域（３０２）を深さＤ１から深さＤ２の間に含む。ボロン濃度Ｃ１は上記の所定濃度よりも高い値であり、Ｃ２は上記の所定濃度よりも低い値である。ボロン濃度のプロファイルは、図２Ｂに示す以外に、受光面２００からトレンチの深さ方向にしたがって（広義）単調減少すればよい。ただし、ボロン濃度のプロファイルは、部分的に深さ方向にしたがって増加してもよく、第１領域のボロン濃度Ｃ１が第２領
域のボロン濃度Ｃ２よりも高ければ、その他の領域の濃度は任意であってもよい。なお、受光面２００上にも第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０２が形成されており、受光面２００に沿ったボロン濃度は、トレンチ２０１の開口からの距離にしたがって減少する。
域のボロン濃度Ｃ２よりも高ければ、その他の領域の濃度は任意であってもよい。なお、受光面２００上にも第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０２が形成されており、受光面２００に沿ったボロン濃度は、トレンチ２０１の開口からの距離にしたがって減少する。
トレンチ２０１の開口部近傍の深さ領域Ａ−Ｄ１はトレンチ側壁部と比較して応力が集中する形状をしており、トレンチ形成後の絶縁膜埋め込み工程や、熱処理工程により応力がかかり欠陥が発生する。そのため暗電流を抑制するためには、深さ領域Ａ−Ｄ１でのトレンチ側壁における第２導電型不純物領域３０１のボロン濃度Ｃ１はトレンチ側壁の深さ領域Ｄ１−Ｄ２や受光面２００に第２導電型不純物領域３０２のボロン濃度Ｃ２より大きくすることが望ましい。また、トレンチ側壁の深さ領域Ｄ１−Ｄ２における第２導電型不純物領域３０２のボロン濃度Ｃ２は第１導電型の光電変換領域１０２の体積を減少させないように第２導電型不純物領域３０１のボロン濃度Ｃ１より小さくすることが望ましい。以上のことからＣ１およびＣ２のボロン濃度はＣ１＞Ｃ２の関係であることが望ましい。Ｃ１の濃度の方がＣ２のボロン濃度より２倍以上大きいこと、さらには１０倍以上大きいことが望ましい。また、受光面２００から第２導電型不純物領域３０１の底面までの深さＤ１（所定の深さ）は、受光面２００から第１導電型の光電変換領域１０２の上面までの深さよりも浅いことが望ましい。
第２導電型不純物領域３０１、３０２はプラズマドーピングまたは固相拡散法により形成されているためボロン濃度は前述のように１．０×１０２０〜１．０×１０２３［ａｔｍｓ／ｃｍ３］の範囲である。トレンチ底Ｄ２より深いＤ２−Ａ’の深さ領域のボロン濃度Ｃ３はイオン注入法により形成されるため一般的に１．０×１０１６〜１．０×１０２０［ａｔｍｓ／ｃｍ３］の範囲である。トレンチ２０１側壁のＡ−Ａ’の深さ領域全域においてイオン注入法によりボロン注入しても良いが、前述のようにイオン注入法によるボロン濃度は１．０×１０１６〜１．０×１０２０［ａｔｍｓ／ｃｍ３］の範囲である。第２導電型不純物領域３０１または３０２におけるボロンのピーク濃度Ｃ１，Ｃ２を１．０×１０２０〜１．０×１０２３［ａｔｍｓ／ｃｍ３］とするためにはプラズマドーピングまたは固相拡散法によって導入するボロン濃度を制御する必要がある。
このようにして、本実施形態によれば図２Ｂのようなトレンチ側壁のボロン濃度プロファイルを形成することによりトレンチ周囲の暗電流を抑制することが可能である。
図３Ａ〜図３Ｋを参照して、本実施形態による固体撮像装置の製造方法について説明する。
図３Ａは、ここで説明する基板貼り合わせまでを行った後の構成を示す図である。まず、半導体基板１００にＳＴＩ法またはＬＯＣＯＳ法により素子分離領域１０１を形成し、フォトリソグラフィおよびイオン注入を用いて第１導電型（Ｎ型）の光電変換領域１０２を形成する。次いで、熱酸化法により形成した酸化シリコン膜とＣＶＤ法により形成した多結晶シリコン膜を堆積後、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて多結晶シリコンをパターニングしゲート電極１０５を形成する。次いで、光電変換領域を埋め込み構造にするための第２導電型（Ｐ型）不純物領域１０３、フローティングディフュージョン部の第１導電型（Ｎ型）不純物領域の不純物領域１０４を形成する。次いで、ゲート電極１０５を覆うようにＣＶＤ法によりシリコン窒化膜からなる絶縁膜１０６を形成し、公知の製法により層間絶縁膜１０７およびタングステン膜が埋め込まれたコンタクトホール１０８、アルミニウムや銅で構成される配線層１０９を形成する。次いで、公知の基板貼り合わせ技術および基板薄化技術を用いて半導体基板を個体撮像装置の光学特性として好適な厚さまで薄化する。このとき、半導体基板１００の厚さは２μｍ〜４μｍが好ましい。
図３Ｂは、絶縁膜形成工程を示す。図３Ｂに示すように、半導体基板１００の受光面２００上にプラズマＣＶＤ法により絶縁膜１１０を形成する。絶縁膜１１０は例えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜である。
図３Ｃは第１のエッチング工程を示す。図３Ｃに示すように、絶縁膜１１０上にレジスト１１１を塗布し、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを用いて半導体基板１００の受光面（第１主面）２００にトレンチ２０１を形成しトレンチ形成後、レジストを除去する。この時、トレンチ２０１の深さは受光面（第１主面）２００から光電変換領域１０２までの距離Ｅ１より浅いことが望ましい。
図３Ｄは第１の不純物導入工程を示す。図３Ｄに示すように、プラズマドーピングまたは固相拡散法により、トレンチ２０１の側壁および底面のＳｉ内部にボロン導入し第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１を形成する。このとき導入するボロン濃度は１．０×１０２０〜１．０×１０２３［ａｔｍｓ／ｃｍ３］である。このとき導入するボロン濃度は１．０×１０２１［ａｔｍｓ／ｃｍ３］以上であってもよく、１．０×１０２２［ａｔｍｓ／ｃｍ３］以下であってもよい。ボロン導入後、熱処理もしくはレーザーアニールにより導入したボロンを活性化させることが望ましい。
図３Ｅは第２のエッチング工程を示す。図３Ｅに示すように、絶縁膜１１０をハードマスクとしてドライエッチングを行い、トレンチ２０１の深さを深くする。トレンチ２０１の深さは隣接画素間の混色を分離できるだけの深さが好適である。本実施形態では、トレンチ２０１の深さは１μｍ〜３μｍの深さが望ましい。
図３Ｆは絶縁膜除去工程を示す。図３Ｆに示すように、絶縁膜１１０をウエットエッチングもしくはドライエッチングにより除去する。絶縁膜１１０をエッチングする際のダメージを低減するために、ウエットエッチングで除去することが望ましい。
図３Ｇは第２の不純物導入工程を示す。図３Ｇに示すように、プラズマドーピングまたは固相拡散法により、トレンチ２０１の側壁および底面のＳｉ内部にボロン導入し第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０２を形成する。このとき導入するボロン濃度（第２濃度）は１．０×１０２０〜１．０×１０２３［ａｔｍｓ／ｃｍ３］であるが、図２Ｂのボロン濃度プロファイルを実現するためには、第１の不純物導入工程でのボロン濃度（第１濃度）よりも低くする必要がある。第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０２を形成するために導入するボロン濃度は、第２導電型（Ｐ型）不純物領域３０１を形成するために導入したボロン濃度より低い。ボロン導入後、熱処理もしくはレーザーアニールにより導入したボロンを活性化させることが望ましい。
図３Ｈは、金属化合物膜形成工程を示す。図３Ｈに示すように、ＡＬＤ法およびＣＶＤ法により金属化合物膜４００を形成する。金属化合膜は例えば負の固定電荷を持つ酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の積層膜である。
図３Ｉは酸化シリコン膜形成工程を示す。図３Ｉに示すように、ＡＬＤ法またはＣＶＤ法により酸化シリコン膜４０１を形成する。
図３Ｊに示すように、スパッタ法により金属膜４０２を形成し、その後ＣＶＤ法によりパシベーション膜４０３を形成する。
図３Ｋに示すように、平坦化膜４０４、カラーフィルタ層４０５およびマイクロレンズ４０６を形成する。
以上の工程により上述の固体撮像装置（光電変換装置）を製造できる。
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２による撮像システムについて、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態２による撮像システムについて、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
上記実施形態１で述べた固体撮像装置（光電変換装置）は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、医療用カメラなどの各種の機器が挙げられる。これらの機器は、電子機器、事務機器、産業機器、医療機器、分析機器、輸送機器などである。また、レンズなどの光学系と固体撮像装置（光電変換装置）とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図にはこれらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
撮像システム２０００は、図４に示すように、撮像装置１０、撮像光学系２００２、ＣＰＵ２０１０、レンズ制御部２０１２、撮像装置制御部２０１４、画像処理部２０１６、絞りシャッター制御部２０１８を備える。撮像システム２０００は、また、表示部２０２０、操作スイッチ２０２２、記録媒体２０２４を備える。
撮像光学系２００２は、被写体の光学像を形成するための光学系であり、レンズ群、絞り２００４等を含む。絞り２００４は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なう機能を備えるほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッターとしての機能も備える。レンズ群及び絞り２００４は、光軸方向に沿って進退可能に保持されており、これらの連動した動作によって変倍機能（ズーム機能）や焦点調節機能を実現する。撮像光学系２００２は、撮像システムに一体化されていてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。
撮像光学系２００２の像空間には、その撮像面が位置するように撮像装置１０が配置されている。撮像装置１０は、実施形態１で説明した固体撮像装置（光電変換装置）であり、ＣＭＯＳセンサ（画素部）とその周辺回路（周辺回路領域）とを含んで構成される。撮像装置１０は、複数の光電変換部を有する画素が２次元配置され、これらの画素に対してカラーフィルターが配置されることで、２次元単板カラーセンサを構成している。撮像装置１０は、撮像光学系２００２により結像された被写体像を光電変換し、画像信号や焦点検出信号として出力する。
レンズ制御部２０１２は、撮像光学系２００２のレンズ群の進退駆動を制御して変倍操作や焦点調節を行うためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成されている。絞りシャッター制御部２０１８は、絞り２００４の開口径を変化して（絞り値を可変として）撮影光量を調節するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成される。
ＣＰＵ２０１０は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の制御装置であり、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を含む。ＣＰＵ２０１０は、ＲＯＭ等に記憶されたコンピュータプログラムに従ってカメラ内の各部の動作を制御し、撮像光学系２００２の焦点状態の検出（焦点検出）を含むＡＦ、撮像、画像処理、記録等の一連の撮影動作を実行する。ＣＰＵ２０１０は、信号処理部でもある。
撮像装置制御部２０１４は、撮像装置１０の動作を制御するとともに、撮像装置１０か
ら出力された信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ２０１０に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。Ａ／Ｄ変換機能は、撮像装置１０が備えていてもかまわない。画像処理部２０１６は、Ａ／Ｄ変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成する処理装置であり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。表示部２０２０は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ２０２２は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体２０２４は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
ら出力された信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ２０１０に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。Ａ／Ｄ変換機能は、撮像装置１０が備えていてもかまわない。画像処理部２０１６は、Ａ／Ｄ変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成する処理装置であり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。表示部２０２０は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ２０２２は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体２０２４は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
このようにして、実施形態１による固体撮像装置を適用した撮像システム２０００を構成することにより、高性能の撮像システムを実現することができる。
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３による撮像システム及び移動体について、図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
本発明の実施形態３による撮像システム及び移動体について、図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
図５Ａは、車載カメラに関する撮像システム２１００の一例を示したものである。撮像システム２１００は、撮像装置２１１０を有する。撮像装置２１１０は、上述の実施形態１に記載の固体撮像装置（光電変換装置）のいずれかである。撮像システム２１００は、画像処理部２１１２と視差取得部２１１４を有する。画像処理部２１１２は、撮像装置２１１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である。視差取得部２１１４は、撮像装置２１１０により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う処理装置である。また、撮像システム２１００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部２１１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部２１１８と、を有する。ここで、視差取得部２１１４や距離取得部２１１６は、対象物までの距離情報等の情報を取得する情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部２１１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。上述の処理装置は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールに基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
撮像システム２１００は、車両情報取得装置２１２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム２１００は、衝突判定部２１１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ２１３０が接続されている。すなわち、制御ＥＣＵ２１３０は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム２１００は、衝突判定部２１１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置２１４０とも接続されている。例えば、衝突判定部２１１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ２１３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置２１４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム２１００で撮像する。図５Ｂに、車両前方（撮像範囲２１５０）を撮像する場合の撮像システム２１００を示した。車両情報取得装置２１２０は、撮像システム２１００を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。上述の実施形態１の固体撮像装置を撮像装置２１１０として用いることにより、本実施形態の撮像システム２１００は、測距の精度をより向上させることができる。
以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（輸送機器）に適用することができる。移動体（輸送機器）における移動装置はエンジン、モーター、車輪、プロペラなどの各種の駆動源である。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
１００ 半導体基板， １０２ 光電変換領域
３０１ ３０２ 第２導電型（Ｐ型）不純物領域
２００ 受光面, ２０１ トレンチ
３０１ ３０２ 第２導電型（Ｐ型）不純物領域
２００ 受光面, ２０１ トレンチ
Claims (20)
- 第１主面および第２主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に形成された複数の、第１導電型の不純物を含む光電変換領域と、
光電変換領域の間に形成されたトレンチと、
前記トレンチの側壁に沿って形成された、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含む不純物領域と、
を有し、
前記トレンチの側壁に沿った前記不純物領域は、不純物濃度が第１濃度である第１領域と、不純物濃度が前記第１濃度よりも低い第２濃度である第２領域とを含み、前記第１主面と前記第１領域との間の距離は、前記第１主面と前記第２領域との間の距離よりも小さい、
光電変換装置。 - 前記トレンチの側壁に沿った前記不純物領域の不純物濃度のプロファイルは、前記第１主面から所定の深さまでは所定濃度よりも高い濃度を有し、前記所定の深さより深い部分では前記所定濃度よりも低い濃度を有する、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 前記トレンチの側壁に沿った前記不純物領域の不純物濃度は、前記第１主面からトレンチの深さ方向にしたがって単調減少する、
請求項１または２に記載の光電変換装置。 - 前記第１濃度は、前記第２濃度の２倍以上である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換装置。 - 前記トレンチの側壁に沿った前記不純物領域の不純物濃度は、１．０×１０２０〜１．０×１０２３［ａｔｍｓ／ｃｍ３］の範囲である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換装置。 - 前記第１主面から前記第１領域までの深さは、前記第１主面から前記光電変換領域までの深さよりも浅い、
請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置。 - 前記不純物領域は、前記第１主面にも形成されており、前記第１主面に沿った前記不純物領域の不純物濃度は、前記トレンチの開口からの距離にしたがって減少する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置。 - 前記不純物領域の不純物はボロンである、
請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換装置。 - 前記半導体基板の第１主面および前記トレンチの側壁に、酸化アルミニウムおよび酸化タンタルの積層膜が形成されている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換装置。 - 請求項１から９のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理部と、
を有することを特徴とする機器。 - 請求項１から９のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
移動装置と、
前記光電変換装置から出力される信号から情報を取得する処理装置と、
前記情報に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする機器。 - 光電変換領域の間にトレンチを有する光電変換装置の製造方法であって、
第１主面と第２主面を備える半導体基板の前記第１主面にトレンチを形成する第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程の後に、前記トレンチの側壁に、第２導電型の不純物を導入する第１の導入工程と、
前記第１の導入工程の後に、前記トレンチの深さを深くする第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程の後に、前記トレンチの側壁に第２導電型の不純物を導入する第２の導入工程と、
含み、
前記第１の導入工程における不純物濃度が、前記第２の導入工程における不純物濃度よりも大きい、
光電変換装置の製造方法。 - 前記第１の導入工程における不純物濃度は、前記第２の導入工程における不純物濃度の２倍以上である、
請求項１２に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１の導入工程における不純物濃度および前記第２の導入工程における不純物濃度は、１．０×１０２０〜１．０×１０２３［ａｔｍｓ／ｃｍ３］の範囲である、
請求項１２または１３に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１の導入工程および前記第２の導入工程では、プラズマドーピングまたは固相拡散法により、前記不純物を導入する、
請求項１２から１４のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１の導入工程の後と前記第２の導入工程の後の少なくともいずれかに、熱処理を行う工程を含む、
請求項１２から１５のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記熱処理は、レーザーアニールにより行われる、
請求項１６に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１のエッチング工程の前に、前記半導体基板の前記第１主面に絶縁膜を形成する工程をさらに含み、
前記第２のエッチング工程では、前記第１のエッチング工程の後の絶縁膜をハードマスクとして、前記トレンチの深さを深くするエッチングを行う、
請求項１２から１７のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第２のエッチング工程の後に、前記絶縁膜をウエットエッチングにより除去する工程をさらに含む、
請求項１８に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１のエッチング工程において形成するトレンチの深さは、前記第１主面から前記光電変換領域までの深さよりも浅い、
請求項１２から１９のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
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