JP7654571B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、固体撮像装置およびその製造方法に関する。

固体撮像装置は、フォトダイオード（ＰＤ）の光電変換により得られた電荷を、例えば浮遊拡散部（ＦＤ）などの電荷蓄積部に一時的に蓄積した後に読み出す。このような固体撮像装置では、浮遊拡散部への迷光を抑制するために、網目状の平面形状を有する遮光膜のクロス部に浮遊拡散部を配置する場合がある。これにより、浮遊拡散部を遮光膜により遮光することが可能となる。

特開２０１７－１６８５６６号公報

しかしながら、浮遊拡散部の遮光が不十分な場合には、浮遊拡散部が迷光に応じて光電変換を行ってしまい、浮遊拡散部が偽信号を発生させるおそれがある。

そこで、本開示は、電荷蓄積部の遮光性を向上させることが可能な固体撮像装置およびその製造方法を提供する。

本開示の第１の側面の固体撮像装置は、基板と、前記基板内に設けられた複数の光電変換部と、前記基板内にて、互いに隣接する４つの光電変換部の間に設けられた電荷蓄積部と、前記基板内の溝内に設けられた遮光膜とを備え、前記溝は、前記基板内にて、互いに隣接する２つの光電変換部の間に設けられた第１部分と、前記電荷蓄積部の周りに設けられた第２部分とを含み、前記第２部分は、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第１光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第１開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第２光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通している。これにより、電荷蓄積部の多くの部分を遮光膜により遮光し、電荷蓄積部の遮光性を向上させることが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間と、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間とで前記基板を貫通していてもよい。これにより、第２、第３、および第４光電変換部から電荷蓄積部への迷光を抑制し、電荷蓄積部の遮光性をさらに向上させることが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第１部分は、前記基板内を縦方向に延びる板状の形状を有していてもよい。これにより、光電変換部間の迷光を、板状の第１部分により抑制することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第２部分は、前記基板内を縦方向に延びる筒状の形状を有していてよい。これにより、光電変換部から電荷蓄積部への迷光を、筒状の第２部分により抑制することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第２部分は、前記第１開口部を通過する横断面においてＣ字形の形状を有していてもよい。これにより、第１光電変換部以外の光電変換部から電荷蓄積部への迷光を抑制することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記遮光膜は、前記溝内に絶縁膜を介して設けられた金属層または半導体層を含んでいてもよい。これにより例えば、絶縁膜により素子分離絶縁膜の機能を実現し、金属層または半導体層により遮光膜の機能を実現することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第２開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通していてもよい。これにより例えば、第１光電変換部用の回路素子を第３光電変換部付近に好適に配置しつつ、電荷蓄積部の遮光性を向上させることが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第３光電変換部は、前記電荷蓄積部に対して、前記第１光電変換部の反対側に設けられていてもよい。これにより例えば、第１光電変換部用の回路素子を、電荷蓄積部に対して、第１光電変換部の反対側に好適に配置することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第１光電変換部用のリセットトランジスタは、前記電荷蓄積部に対して、前記第３光電変換部側に設けられていてもよい。これにより例えば、第１光電変換部用のリセットトランジスタを好適に配置することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第１部分は、前記２つの光電変換部の間に第３開口部を有していてもよい。これにより例えば、第３開口部付近に回路素子を好適に配置することが可能となる。

また、この第１の側面の固体撮像装置はさらに、前記第３開口部付近の前記基板内に設けられ、前記２つの光電変換部に共通の電荷蓄積部を備えていてもよい。これにより、この電荷蓄積部を好適に配置することが可能となる。

また、この第１の側面の固体撮像装置はさらに、前記光電変換部上にて前記基板の上面に設けられたモスアイ構造を備えていてもよい。これにより、モスアイ構造のメリットを享受しつつ、モスアイ構造に起因する迷光を遮光膜により抑制することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記第１開口部は、前記電荷蓄積部に対して、前記固体撮像装置の画素アレイ領域の中心の反対側に設けられていてもよい。各光電変換部には一般に画素アレイ領域の中心から多くの光が入射するため、これにより第１開口部が迷光の原因になることを効果的に抑制することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記画素アレイ領域は、第１領域と、前記画素アレイ領域の中心に対して前記第１領域の反対側に設けられた第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられた第３領域と、前記画素アレイ領域の中心に対して前記第３領域の反対側に設けられた第４領域とを含み、前記第２領域内の前記第１開口部は、前記画素アレイ領域の中心に対して、前記第１領域内の前記第１開口部の反対側に設けられ、前記第４領域内の前記第１開口部は、前記画素アレイ領域の中心に対して、前記第３領域内の前記第１開口部の反対側に設けられていてもよい。これにより、第１から第４領域のそれぞれで好適な位置に第１開口部を設けることが可能となる。

本開示の第２の側面の固体撮像装置の製造方法は、基板内に複数の光電変換部を形成し、前記基板内にて、互いに隣接する４つの光電変換部の間に電荷蓄積部を形成し、前記基板内に溝を形成し、前記溝内に遮光膜を形成することを含み、前記溝は、前記基板内にて、互いに隣接する２つの光電変換部の間に設けられた第１部分と、前記電荷蓄積部の周りに設けられた第２部分とを含み、前記第２部分は、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第１光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第１開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第２光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通するように形成される。これにより、電荷蓄積部の多くの部分を遮光膜により遮光し、電荷蓄積部の遮光性を向上させることが可能となる。

また、この第２の側面において、前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間と、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間とで前記基板を貫通するように形成されてもよい。これにより、第２、第３、および第４光電変換部から電荷蓄積部への迷光を抑制し、電荷蓄積部の遮光性をさらに向上させることが可能となる。

また、この第２の側面において、前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第２開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通するように形成されてもよい。これにより例えば、第１光電変換部用の回路素子を第３光電変換部付近に配置しつつ、電荷蓄積部の遮光性を向上させることが可能となる。

また、この第２の側面において、前記第１部分は、前記２つの光電変換部の間に第３開口部を有するように形成されてもよい。これにより例えば、第３開口部付近に回路素子を配置することが可能となる。

また、この第２の側面の固体撮像装置の製造方法はさらに、前記光電変換部上にて前記基板の上面にモスアイ構造を形成することを含んでいてもよい。これにより、モスアイ構造のメリットを享受しつつ、モスアイ構造に起因する迷光を遮光膜により抑制することが可能となる。

また、この第２の側面において、前記第１開口部は、前記電荷蓄積部に対して、前記固体撮像装置の画素アレイ領域の中心の反対側に形成されていてもよい。各光電変換部には一般に画素アレイ領域の中心から多くの光が入射するため、これにより第１開口部が迷光の原因になることを効果的に抑制することが可能となる。

また、この第２の側面において、前記溝は、前記基板の表面から前記溝の一部を形成し、前記基板の裏面から前記溝の別の一部を形成することで形成されてもよい。これにより、基板の厚さよりも浅い開口部（溝の一部）を複数回形成することで、溝を形成することが可能となる。

また、この第２の側面において、前記溝は、前記基板の表面および裏面の一方のみから前記基板を加工することで形成されてもよい。これにより、基板を加工する回数を低減しつつ、溝を形成することが可能となる。

第１実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す横断面図である。 第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す縦断面図である。 第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の縦断面図である。 第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す縦断面図(1/2)である。 第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す縦断面図(2/2)である。 第１実施形態の溝の形成方法の第１の例を示す縦断面図(1/2)である。 第１実施形態の溝の形成方法の第１の例を示す縦断面図(2/2)である。 第１実施形態の溝の形成方法の第２の例を示す縦断面図(1/2)である。 第１実施形態の溝の形成方法の第２の例を示す縦断面図(2/2)である。 第１実施形態の溝の形成方法の第３の例を示す縦断面図である。 第１実施形態の溝の形成方法の第４の例を示す縦断面図である。 第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す横断面図である。 第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す縦断面図である。 第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の縦断面図である。 第３実施形態の固体撮像装置の構造を示す横断面図である。 第３実施形態の固体撮像装置の構造を示す縦断面図である。 第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す横断面図である。 第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す縦断面図である。 第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の縦断面図である。 第５実施形態の固体撮像装置の構造を示す平面図および横断面図である。 電子機器の構成例を示すブロック図である。 移動体制御システムの構成例を示すブロック図である。 図２３の撮像部の設定位置の具体例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。

図１の固体撮像装置は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の固体撮像装置であり、複数の画素１を有する画素アレイ領域２と、制御回路３と、垂直駆動回路４と、複数のカラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、複数の垂直信号線８と、水平信号線９とを備えている。

各画素１は、光電変換部として機能するフォトダイオードと、複数の画素トランジスタとを備えている。画素トランジスタの例は、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタなどのＭＯＳトランジスタである。

画素アレイ領域２は、２次元アレイ状に配置された複数の画素１を有している。画素アレイ領域２は、光を受光して光電変換を行い、光電変換により生成された信号電荷を増幅して出力する有効画素領域と、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域（図示せず）とを含んでいる。一般に、黒基準画素領域は有効画素領域の外周部に配置されている。

制御回路３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、水平駆動回路６等の動作の基準となる種々の信号を生成する。制御回路３により生成される信号は、例えばクロック信号や制御信号であり、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６等に入力される。

垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタを備えており、画素アレイ領域２内の各画素１を行単位で順次垂直方向に選択走査する。垂直駆動回路４はさらに、各画素１が受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線８を通して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、例えば画素アレイ領域２内の画素１の列ごとに配置されており、１行分の画素１から出力された信号の信号処理を、黒基準画素領域からの信号に基づいて列ごとに行う。この信号処理の例は、ノイズ除去や信号増幅である。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９との間に設けられている。

水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタを備えており、水平走査パルスを順次出力することでカラム信号処理回路５のそれぞれを順番に選択し、カラム信号処理回路５のそれぞれから画素信号を水平信号線９に出力させる。

出力回路７は、カラム信号処理回路５のそれぞれから水平信号線９を通して順次に供給される信号に対し信号処理を行い、この信号処理が行われた信号を出力する。

図２は、第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す横断面図である。図２は、図１の画素アレイ領域２に含まれる９つの画素１を示しており、より詳細には、１つの画素１とこれに隣接する８つの画素１とを示している。

図２は、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ方向およびＹ方向は横方向（水平方向）に相当し、Ｚ方向は縦方向（垂直方向）に相当する。また、＋Ｚ方向は上方向に相当し、－Ｚ方向は下方向に相当する。－Ｚ方向は、厳密に重力方向に一致していてもよいし、厳密には重力方向に一致していなくてもよい。

図２はさらに、Ｘ軸に対して傾いたＸ’軸と、Ｙ軸に対して傾いたＹ’軸とを示している。Ｘ’方向およびＹ’方向は、Ｘ方向およびＹ方向と同様に、横方向（水平方向）に相当する。図２はさらに、Ｘ’方向に平行なＡ－Ａ’線と、Ｙ’方向に平行なＢ－Ｂ’線とを示している。

図３は、第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す縦断面図である。図４は、第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の縦断面図である。図３は、図２に示すＡ－Ａ’線に沿った断面（Ｘ’Ｚ断面）を示し、図４は、図２に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面（Ｙ’Ｚ断面）を示している。なお、図２は、図３に示すＡ－Ａ’線や、図４に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面（ＸＹ断面）を示している。ただし、図２は、説明を分かりやすくするため、このＸＹ断面内にある構成要素だけでなく、このＸＹ断面より低い位置にある一部の構成要素も示している。

以下、図２～図４を参照し、本実施形態の固体撮像装置の構造を説明する。

本実施形態の固体撮像装置は、図２～図４に示すように、複数のフォトダイオードＰＤと、複数の浮遊拡散部ＦＤと、複数の転送トランジスタＴＲと、複数のリセットトランジスタＲＳＴとを備えている。これらのフォトダイオードＰＤは、本開示の光電変換部の例であり、これらの浮遊拡散部ＦＤは、本開示の電荷蓄積部の例である。

本実施形態の固体撮像装置はさらに、支持基板１１と、複数の配線層１２、１３、１４と、層間絶縁膜１５と、複数のコンタクトプラグ１６と、各転送トランジスタＴＲに含まれるゲート絶縁膜１７、ゲート電極１８、および側壁絶縁膜１９とを備えている。

本実施形態の固体撮像装置はさらに、基板２１と、各フォトダイオードＰＤに含まれるｎ型半導体領域２２およびｐ型半導体領域２３と、各浮遊拡散部ＦＤに含まれるｎ＋型半導体領域２４とを備えている。これらのｎ型半導体領域２２、ｐ型半導体領域２３、およびｎ＋型半導体領域２４は、基板２１内に設けられている。

本実施形態の固体撮像装置はさらに、基板２１内に設けられた溝３１と、溝３１内に設けられた素子分離部３２と、素子分離部３２等に含まれる素子分離絶縁膜３３および遮光膜３４と、平坦化膜３５と、カラーフィルタ層３６と、オンチップレンズ３７とを備えている。溝３１は、本開示の第１部分の例である複数の線状溝３１ａと、本開示の第２部分の例である複数の環状溝３１ｂとを含んでいる。同様に、素子分離部３２は、複数の線状部３２ａと、複数の環状部３２ｂとを含んでいる。また、遮光膜３４は、溝３１内に設けられた内部遮光膜３４ａと、溝３１外に設けられた外部遮光膜３４ｂとを含んでいる。

基板２１は例えば、シリコン（Ｓｉ）基板などの半導体基板である。図３および図４において、基板２１の－Ｚ方向の面は基板２１の表面Ｓ１であり、基板２１の＋Ｚ方向の面は基板２１の裏面Ｓ２である。本実施形態の固体撮像装置は裏面照射型であるため、基板２１の裏面Ｓ２が、基板２１の光入射面となる。基板２１の厚さは、例えば１～６μｍである。基板２１は例えば、半導体基板と、この半導体基板の表面または裏面に形成された半導体層と、を含む積層基板としてもよい。

基板２１は、各フォトダイオードＰＤに含まれるｎ型半導体領域２２およびｐ型半導体領域２３と、各浮遊拡散部ＦＤに含まれるｎ＋型半導体領域２４とを含んでいる。図２～図４に示すように、ｎ型半導体領域２２は、各フォトダイオードＰＤのおおむね中央に位置し、ｐ型半導体領域２３は、おおむねｎ型半導体領域２２の周囲に位置している。ｎ＋型半導体領域２４は、基板２１の表面Ｓ１付近に位置している。

なお、本実施形態の基板２１内のｐ型半導体領域とｎ型半導体領域は、互いに入れ替えてもよい。例えば、ｎ型半導体領域２２、ｐ型半導体領域２３、およびｎ＋型半導体領域２４はそれぞれ、ｐ型半導体領域、ｎ型半導体領域、およびｐ＋型半導体領域に変更してもよい。

各フォトダイオードＰＤは、ｐｎ接合を形成しているｎ型半導体領域２２とｐ型半導体領域２３とを含んでおり、受光した光を電荷に変換して信号電荷を生成する光電変換部として機能する。図２は、９つの画素１用に設けられた９つのフォトダイオードＰＤを示しており、より詳細には、１つのフォトダイオードＰＤとこれに隣接する８つのフォトダイオードＰＤとを示している。本実施形態のフォトダイオードＰＤは、図２に示すように、正方格子の形状の２次元アレイ状に配置されている。

各浮遊拡散部ＦＤは、ｎ＋型半導体領域２４を含んでおり、対応するフォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷を蓄積する電荷蓄積部や、この信号電荷を電圧信号に変換して出力する電荷電圧変換部として機能する。図２は、４つの浮遊拡散部ＦＤを示している。本実施形態の浮遊拡散部ＦＤは、図２に示すように、正方格子の形状の２次元アレイ状に配置されている。

本実施形態の各浮遊拡散部ＦＤは、互いに隣接する４つのフォトダイオードＰＤの間に設けられている。例えば、図２の左上の浮遊拡散部ＦＤは、図２の左上、左、上、および中央の４つのフォトダイオードＰＤの間に設けられている。この浮遊拡散部ＦＤは、後述するように、図２の中央のフォトダイオードＰＤ用の電荷蓄積部として使用される。同様に、図２の各浮遊拡散部ＦＤは、その右下のフォトダイオードＰＤ用の電荷蓄積部として使用される。なお、本実施形態の浮遊拡散部ＦＤは、図３および図４に示すように、正確にはＡ－Ａ’線やＢ－Ｂ’線より低い位置に配置されているが、説明を分かりやすくするために図２に図示されている。

各転送トランジスタＴＲは、基板２１の表面Ｓ１に設けられており、対応するフォトダイオードＰＤから対応する浮遊拡散部ＦＤに信号電荷を転送する。例えば、図３に示す転送トランジスタＴＲは、図３に示すフォトダイオードＰＤからその左の浮遊拡散部ＦＤに信号電荷を転送する。図２では、この転送トランジスタＴＲは、図２の中央のフォトダイオードＰＤとその左上の浮遊拡散部ＦＤとの間に配置されている。なお、本実施形態の転送トランジスタＴＲは、正確にはＡ－Ａ’線やＢ－Ｂ’線より低い位置に配置されているが、説明を分かりやすくするために図２に図示されている。

各リセットトランジスタＲＳＴは、転送トランジスタＴＲと同様に基板２１の表面Ｓ１に設けられており、対応する浮遊拡散部ＦＤを初期化、すなわち、対応する浮遊拡散部ＦＤの電位を電源電位（ＶＤＤ電位）にリセットする。例えば、図２の左上の浮遊拡散部ＦＤは、その左上のリセットトランジスタＲＳＴにより初期化される。なお、本実施形態のリセットトランジスタＲＳＴは、正確にはＡ－Ａ’線やＢ－Ｂ’線より低い位置に配置されているが、説明を分かりやすくするために図２に図示されている。

以上のように、図２の中央のフォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷は、図２の左上の転送トランジスタＴＲにより、図２の左上の浮遊拡散部ＦＤに蓄積される。この浮遊拡散部ＦＤは、図２の左上のリセットトランジスタＲＳＴにより初期化される。

支持基板１１は、基板２１の下方に層間絶縁膜１５を介して設けられている。支持基板１１は例えば、シリコン基板などの半導体基板である。支持基板１１は、基板２１の強度を確保するために設けられている。層間絶縁膜１５は例えば、酸化シリコン膜などの絶縁膜である。

配線層１２～１４は、層間絶縁膜１５内に設けられ、多層配線構造をなしている。本実施形態の多層配線構造は、３層の配線層１２～１４を含んでいるが、４層以上の配線層を含んでいてもよい。配線層１２～１４の各々は、種々の配線を含んでおり、転送トランジスタＴＲやリセットトランジスタＲＳＴなどの画素トランジスタは、これらの配線を用いて駆動される。配線層１２～１４は例えば、タングステン（Ｗ）層、銅（Ｃｕ）層、アルミニウム（Ａｌ）層などの金属層を含んでいる。配線層１２～１４は、反射膜や遮光膜として機能する配線Ｍを含んでいてもよい。

コンタクトプラグ１６は、層間絶縁膜１５内にて配線層１４上に形成されている。コンタクトプラグ１６は例えば、浮遊拡散部ＦＤのｎ＋型半導体領域２４の下面や、転送トランジスタＴＲのゲート電極１８の下面に接している。

各転送トランジスタＴＲのゲート絶縁膜１７、ゲート電極１８、および側壁絶縁膜１９は、基板２１の表面Ｓ１に設けられており、層間絶縁膜１５により覆われている。具体的には、ゲート絶縁膜１７およびゲート電極１８は、基板２１の表面Ｓ１に順に形成されており、側壁絶縁膜１９は、ゲート電極１８の側面に形成されている。図３では、ゲート電極１８が、ｎ型半導体領域２２とｎ＋型半導体領域２４との間のｐ型半導体領域２３下にゲート絶縁膜１７を介して設けられている。

溝３１は、基板２１内に設けられ、基板２１内を縦方向（Ｚ方向）に延びている。図２に示すように、本実施形態の溝３１は、おおむね網目状の平面形状を有している。より詳細には、本実施形態の溝３１は、複数の線状溝３１ａと、複数の環状溝３１ｂとを含んでいる。

各線状溝３１ａは、図２に示すように、Ｘ方向またはＹ方向に延びる直線状の平面形状を有している。各線状溝３１ａは、Ｚ方向にも延びているため、ＸＺ平面またはＹＺ平面に平行な板状の形状を有している。本実施形態の各線状溝３１ａは、基板２１を貫通しており、基板２１の裏面Ｓ２から表面Ｓ１まで延びている。各線状溝３１ａは、互いに隣接する２つのフォトダイオードＰＤの間に設けられている。例えば、図２の中央のフォトダイオードＰＤの左の線状部３１ａは、図２の中央および左の２つのフォトダイオードＰＤの間に設けられている。

各環状溝３１ｂは、Ｚ方向に延びる筒状の形状を有しているが、筒状の形状の一部に開口部Ｅ１を有している。開口部Ｅ１は、基板２１内において溝３１が形成されていない部分である。よって、各環状溝３１ｂの内側の基板部分と、各環状溝３１ｂの外側の基板部分は、開口部Ｅ１内の基板部分により互いに接続されている。本実施形態の各環状溝３１ｂは、図３に示すように、基板２１を貫通している部分と、基板２１を貫通していない部分とを含んでいる。基板２１を貫通していない部分は、基板２１の裏面Ｓ２から延びているが、基板２１の表面Ｓ１に達していない。本実施形態の開口部Ｅ１は、基板２１を貫通していない部分の下に位置している。開口部Ｅ１は、本開示の第１開口部の例である。

本実施形態の各環状溝３１ｂは、その上部においてＯ字形（環状）の平面形状を有し、その下部においてＣ字形の平面形状を有している。図２は、各環状溝３１ｂのＣ字形の平面形状を示している。別言すると、各環状溝３１ｂは、開口部Ｅ１を通過する横断面（ＸＹ断面）において、Ｃ字形の形状を有している。各環状溝３１ｂは、４つの線状溝３１ａの間に設けられており、対応する浮遊拡散部ＦＤの周りに設けられている。

素子分離部３２は、溝３１内に順に形成された素子分離絶縁膜３３および遮光膜３４を含んでいる。素子分離絶縁膜３３は、溝３１の側面および底面に形成されている。遮光膜３４は、溝３１内に素子分離絶縁膜３３を介して埋め込まれている。素子分離部３２は、複数の線状溝３１ａ内に形成された複数の線状部３２ａと、複数の環状溝３１ｂ内に形成された複数の環状部３２ｂとを含んでいる。各線状部３２ａは、素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に含んでいる。同様に、各環状部３２ｂは、素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に含んでいる。

素子分離絶縁膜３３は、画素１同士（例えばフォトダイオードＰＤ同士）を電気的に分離するための絶縁膜として機能する。素子分離絶縁膜３３は、例えば酸化シリコン膜である。素子分離絶縁膜３３は、透明な絶縁膜でも遮光性のある絶縁膜でもよいが、遮光性がある場合の素子分離絶縁膜３３は、遮光膜としても機能する。本実施形態の素子分離絶縁膜３３は、透明な絶縁膜であり、溝３１内だけでなく、各フォトダイオードＰＤ上にて基板２１の裏面Ｓ２にも形成されている（図３および図４を参照）。なお、素子分離絶縁膜３３は、負の固定電荷を有する固定電荷膜を含んでいてもよい。

遮光膜３４は、光を遮光する膜であり、固体撮像装置内のある場所から別の場所に光が侵入することを抑制するために設けられている。遮光膜３４は例えば、タングステン層などの金属層や、吸光係数の高いカルコパイライト構造の化合物半導体層である。例えば、線状溝３１ａ内の遮光膜３４は、あるフォトダイオードＰＤから別のフォトダイオードＰＤに光が侵入するのを抑制することができ、環状溝３１ｂ内の遮光膜３４は、フォトダイオードＰＤから浮遊拡散部ＦＤに光が侵入するのを抑制することができる。本実施形態の遮光膜３４は、溝３１内に設けられた内部遮光膜３４ａだけでなく、溝３１外に設けられた外部遮光膜３４ｂも含んでいる（図３および図４を参照）。外部遮光膜３４ｂは、各環状溝３１ａ上に設けられており、平坦化膜３５から浮遊拡散部ＦＤに光が侵入するのを抑制することができる。なお、遮光膜３４は絶縁膜でもよい。

平坦化膜３５は、基板２１の裏面Ｓ２を覆うように形成されており、これにより基板２１の裏面Ｓ２上の面が平坦となっている。平坦化膜３５は例えば、樹脂膜などの有機膜である。平坦化膜３５は有機膜以外の絶縁膜でもよく、この場合、この絶縁膜の上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により平坦化してもよい。

カラーフィルタ層３６は、平坦化膜３５上に画素１ごとに形成されている。例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）用のカラーフィルタ層３６が、赤色、緑色、または青色の画素１のフォトダイオードＰＤの上方に配置されている。また、赤外光用のカラーフィルタ層３６が、赤外光の画素１のフォトダイオードＰＤの上方に配置されていてもよい。カラーフィルタ層３６は、所定の波長の光が透過できる性質を有しており、カラーフィルタ層３６を透過した光が、平坦化膜３５や素子分離絶縁膜３３を介してフォトダイオードＰＤに入射する。

オンチップレンズ３７は、カラーフィルタ層３６上に画素１ごとに形成されている。オンチップレンズ３７は、入射した光を集光する性質を有しており、オンチップレンズ３７により集光された光は、カラーフィルタ層３６、平坦化膜３５、および素子分離絶縁膜３３を介してフォトダイオードＰＤに入射する。

次に、引き続き図２～図４を参照し、本実施形態の溝３１のさらなる詳細を説明する。

上述のように、図２の左上の浮遊拡散部ＦＤは、左上、左、上、および中央の４つのフォトダイオードＰＤの間に設けられている。また、図２の中央のフォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷は、左上の浮遊拡散部ＦＤに蓄積される。

そこで、図２の左上の環状溝３１ｂは、中央のフォトダイオードＰＤとこの浮遊拡散部ＦＤとの間にのみ開口部Ｅ１を有し、左上、左、および上のフォトダイオードＰＤとこの浮遊拡散部ＦＤとの間には開口部Ｅ１を有していない。これにより、中央のフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤに開口部Ｅ１を介して信号電荷を転送でき、かつ、その他のフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤへの迷光を抑制することができる。中央のフォトダイオードＰＤは、本開示の第１光電変換部の例である。左上、左、および上のフォトダイオードＰＤは、本開示の第２、第３、および第４光電変換部の例である。

図２の左上の環状溝３１ｂは、左上、左、および上のフォトダイオードＰＤと左上の浮遊拡散部ＦＤとの間で基板２１を貫通している。よって、これらのフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤへの迷光は、環状溝３１ｂ内の遮光膜３４により効果的に抑制することができる。

一方、図２の左上の環状溝３１ｂは、中央のフォトダイオードＰＤと左上の浮遊拡散部ＦＤとの間に、開口部Ｅ１が残るように形成されている。よって、このフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤに、開口部Ｅ１を介して信号電荷を容易に転送することができる。理由は、このフォトダイオードＰＤとこの浮遊拡散部ＦＤとの間に遮光膜３４が存在すると、信号電荷を転送しにくくなるからである。さらには、中央のフォトダイオードＰＤと左上の浮遊拡散部ＦＤとの間に、基板２１を貫通しない環状溝３１ｂを設けることで、このフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤへの迷光もある程度抑制することが可能となる。

なお、図２の左上の環状溝３１ｂは、左上のフォトダイオードＰＤとこの浮遊拡散部ＦＤとの間と、左のフォトダイオードＰＤとこの浮遊拡散部ＦＤとの間と、上のフォトダイオードＰＤとこの浮遊拡散部ＦＤとの間のすべてで基板２１を貫通していなくてもよい。例えば、図２の左上の環状溝３１ｂは、左上のフォトダイオードＰＤとこの浮遊拡散部ＦＤとの間にも開口部を有していてもよい。このような開口部については、第２実施形態にて説明する。

なお、溝３１に関する以上の説明は、図２の左上の環状溝３１ｂ以外の環状溝３１ｂにも同様に適用可能である。

図５および図６は、第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す縦断面図である。図５のＡから図６のＢは、図３に対応する縦断面を示している。

まず、図５のＡに示すように、基板２１内や基板２１上に、ｎ型半導体領域２２、ｐ型半導体領域２３、およびｎ＋型半導体領域２４や、転送トランジスタＴＲのゲート絶縁膜１７、ゲート電極１８、および側壁絶縁膜１９を形成する。この段階で、リセットトランジスタＲＳＴのゲート絶縁膜、ゲート電極、および側壁絶縁膜も形成される。このようにして、フォトダイオードＰＤや浮遊拡散層ＦＤや画素トランジスタが形成される。フォトダイオードＰＤや浮遊拡散層ＦＤは、図２に示すような２次元アレイ状に配置される。転送トランジスタＴＲやリセットトランジスタＲＳＴも、図２に示すようなレイアウトで配置される。次に、図５のＡに示すように、基板２１上に、コンタクトプラグ１６、層間絶縁膜１５、および配線層１２～１４を形成する。なお、図５のＡの工程は、基板２１の表面Ｓ１を上向きにし、基板２１の裏面Ｓ２を下向きにした状態で実行される。

次に、図５のＢに示すように、基板２１の表面Ｓ１に層間絶縁膜１５を介して支持基板１１を接着させた後、基板２１の上下を反転させる。図５のＢは、基板２１の表面Ｓ１を下向きにし、基板２１の裏面Ｓ２を上向きにした状態を示している。

次に、図５のＢに示すように、基板２１を裏面Ｓ２から薄膜化した後、基板２１内に裏面Ｓ２からのエッチングにより溝３１を形成する。溝３１は、上述の線状溝３１ａ（不図示）と環状溝３１ｂとを含むように形成される。本実施形態の線状溝３１ａは、基板２１を貫通するように形成される。一方、本実施形態の環状溝３１ｂは、基板２１を貫通する部分と、基板２１を貫通しない部分とを含むように形成される。その結果、基板２１を貫通しない部分の下に、環状溝３１ｂの開口部Ｅ１が形成される。溝３１は、図２～図４に示すようなレイアウトで形成される。溝３１の形成工程の詳細は後述する。

次に、図６のＡに示すように、基板２１の裏面Ｓ２に素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に形成する。その結果、素子分離絶縁膜３３が、溝３１の側面および底面やフォトダイオードＰＤ上に形成される。さらには、遮光膜３４が、溝３１内に素子分離絶縁膜３３を介して埋め込まれると共に、フォトダイオードＰＤ上に素子分離絶縁膜３３を介して形成される。このようにして、溝３１内に素子分離部３２が形成される。より詳細には、線状溝３１ａ内に線状部３２ａが形成され（不図示）、環状溝３１ｂ内に環状部３２ｂが形成される。

次に、図６のＢに示すように、溝３１外の遮光膜３４をエッチングにより加工する。その結果、遮光膜３４が、溝３１内の内部遮光膜３４ａと、溝３１外の外部遮光膜３４ｂとを含むように加工される。外部遮光膜３４ｂは、環状溝３１ｂ上に形成される。

その後、フォトダイオードＰＤ上に素子分離絶縁膜３３を介して平坦化膜３６、カラーフィルタ層３７、およびオンチップレンズ３８が順に形成される。このようにして、本実施形態の固体撮像装置が製造される。

次に、図７から図１２を参照し、本実施形態の溝３１の形成方法の種々の例について説明する。図７のＡから図１２のＢは、図５のＢ（または図６のＢ）に対応する縦断面を示している。ただし、説明を分かりやすくするため、支持基板１１、配線層１２～１４、層間絶縁膜１５、コンタクトプラグ１６、ゲート絶縁膜１７、ゲート電極１８、側壁絶縁膜１９、ｎ型半導体領域２２、ｐ型半導体領域２３、およびｎ＋型半導体領域２４の図示は省略されている。

図７および図８は、溝３１の形成方法の第１の例を示す縦断面図である。

まず、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の一部（上部）を形成する（図７のＡ）。具体的には、線状溝３１ａおよび環状溝３１ｂの各々が、高さＨの位置まで形成される。

次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の残部（下部）を形成する（図７のＢ）。この際、各線状溝３１ａは、基板２１を貫通するように加工される。一方、各環状溝３１ｂは、基板２１を貫通する部分と、基板２１を貫通しない部分とを含むように加工される。図７のＢの工程では、各環状溝３１ｂは、基板２１を貫通する部分のみが加工され、基板２１を貫通しない部分は加工されない。その結果、基板２１を貫通しない部分の下に、環状溝３１ｂの開口部Ｅ１が形成される。このようにして、溝３１が形成される。

本例ではその後、図６のＡおよびＢの工程を実行する。その結果、溝３１内に素子分離部３２が形成される（図８のＡ）。素子分離部３２は、素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に含むように形成される。

なお、本例では、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の下部を形成し、その後に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の上部を形成してもよい。すなわち、図７のＢの工程を実行し、その後に図７のＡの工程を実行してもよい。この場合、図７のＢの工程は、基板２１の表面Ｓ１に、支持基板１１、配線層１２～１４、層間絶縁膜１５、コンタクトプラグ１６、ゲート絶縁膜１７、ゲート電極１８、および側壁絶縁膜１９を形成する前に実行される。一方、図７のＡの工程は、基板２１の表面Ｓ１にこれらを形成する前に実行してもよいし、基板２１の表面Ｓ１にこれらを形成した後に実行してもよい。

この場合、素子分離部３２は、次のように形成してもよい。まず、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の下部を形成し、溝３１の下部内に素子分離絶縁膜３３’と遮光膜３４’とを順に形成する（図８のＢ）。次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の上部を形成し、溝３１の上部内に素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に形成する（図８のＢ）。その結果、溝３１内に、素子分離部３２が、素子分離絶縁膜３３、３３’と遮光膜３４、３４’とを順に含むように形成される。素子分離絶縁膜３３’と遮光膜３４’の材料は例えば、それぞれ素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４の材料と同じである。

図９および図１０は、溝３１の形成方法の第２の例を示す縦断面図である。

まず、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に、溝３１の一部としての溝３１ｃを形成する（図９のＡ）。次に、溝３１ｃ内に素子分離絶縁膜３８を形成する（図９のＡ）。その結果、溝３１ｃ内に素子分離部が形成される。この素子分離部は例えば、基板２１の表面Ｓ１のトランジスタ同士を電気的に分離するために使用される。素子分離絶縁膜３８は、透明な絶縁膜でも遮光性のある絶縁膜でもよいが、ここでは遮光性のある絶縁膜とすることが望ましい。遮光性がある場合の素子分離絶縁膜３８は、遮光膜としても機能する。なお、溝３１ｃや素子分離絶縁膜３８は、基板２１の表面Ｓ１に、支持基板１１、配線層１２～１４、層間絶縁膜１５、コンタクトプラグ１６、ゲート絶縁膜１７、ゲート電極１８、および側壁絶縁膜１９を形成する前に形成される。

次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の一部（上部）を形成する（図９のＡ）。具体的には、線状溝３１ａおよび環状溝３１ｂの各々が、高さＨの位置まで形成される。

次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の残部（下部）を形成する（図９のＢ）。この際、各線状溝３１ａは、単独で基板２１を貫通するか、溝３１ｃと共に基板２１を貫通するように加工される。すなわち、溝３１ｃ（素子分離絶縁膜３８）の上方の線状溝３１ａは、溝２１ｃ（素子分離絶縁膜３８）に到達するように形成される。一方、各環状溝３１ｂは、単独または溝３１ｃと共に基板２１を貫通する部分と、基板２１を貫通しない部分とを含むように加工される。図９のＢの工程では、各環状溝３１ｂは、単独または溝３１ｃと共に基板２１を貫通する部分のみが加工され、基板２１を貫通しない部分は加工されない。その結果、基板２１を貫通しない部分の下に、環状溝３１ｂの開口部Ｅ１が形成される。このようにして、線状溝３１ａ、環状溝３１ｂ、および溝３１ｃを含む溝３１が形成される。

本例ではその後、図６のＡおよびＢの工程を実行する。その結果、溝３１（線状溝３１ａおよび環状溝３１ｂ）内に素子分離部３２が形成される。素子分離部３２は、素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に含むように形成される。本例では、溝３１ｃ内の素子分離部も、素子分離部３２の一部となる。

なお、溝３１ｃ内の素子分離部は、素子分離絶縁膜３８と遮光膜３９とを順に含むように形成されてもよい（図１０のＡ）。この場合、素子分離絶縁膜３８と遮光膜３９の材料は例えば、それぞれ素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４の材料と同じにしてもよい。

また、溝３１ｃの底面は、上述の高さＨの位置まで形成されてもよい（図１０のＢ）。この場合、その後に図９のＡの工程を実行し、図９のＢの工程は省略してもよい（図１０のＢ）。このようにして、線状溝３１ａ、環状溝３１ｂ、および溝３１ｃを含む溝３１が形成される。なお、この場合の溝３１ｃ内の素子分離部は、図１０のＡの手法で形成されてもよい。

また、本例の溝３１は、以下の手順で形成してもよい。まず、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に溝３１ｃを形成する。溝３１ｃは、図９のＡの工程と同様に、基板２１の表面Ｓ１から形成される。次に、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の一部（下部）を形成する。溝３１の下部は、図９のＢの工程とは異なり、基板２１の表面Ｓ１から形成される。次に、溝３１（線状溝３１ａおよび環状溝３１ｂ）の下部内に図８のＢの工程と同様の素子分離絶縁膜３３’と遮光膜３４’とを順に形成し、溝３１ｃ内に素子分離絶縁膜３８を形成する。次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の残部（上部）を形成する。溝３１の上部は、図９のＡの工程と同様に、基板２１の裏面Ｓ２から形成される。次に、溝３１の上部内に素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に形成する。

図１１は、溝３１の形成方法の第３の例を示す縦断面図である。

まず、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の一部を形成する（図１１のＡ）。具体的には、各線状溝３１ａの全部と、各環状溝３１ｂのうちの基板２１を貫通する部分とが形成される。図１１のＡでは、各線状溝３１ａの全部と、各環状溝３１ｂの当該部分とが、基板３１を貫通するように形成される。

次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の残部を形成する（図１１のＢ）。具体的には、各環状溝３１ｂのうちの基板２１を貫通しない部分が形成される。図１１のＢでは、各環状溝３１ｂの当該部分が、高さＨの位置まで形成される。その結果、基板２１を貫通しない部分の下に、環状溝３１ｂの開口部Ｅ１が形成される。このようにして、溝３１が形成される。

本例ではその後、図６のＡおよびＢの工程を実行する。その結果、溝３１内に素子分離部３２が形成される。素子分離部３２は、素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に含むように形成される。

なお、図１１のＡでは、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の一部を形成してもよい。この場合、図１１のＡの工程は、基板２１の表面Ｓ１に、支持基板１１、配線層１２～１４、層間絶縁膜１５、コンタクトプラグ１６、ゲート絶縁膜１７、ゲート電極１８、および側壁絶縁膜１９を形成する前に実行される。一方、図１１のＢの工程は、基板２１の表面Ｓ１にこれらを形成する前に実行してもよいし、基板２１の表面Ｓ１にこれらを形成した後に実行してもよい。

また、本例では、図１１のＢの工程を実行し、その後に図１１のＡの工程を実行してもよい。

図１２は、溝３１の形成方法の第４の例を示す縦断面図である。

まず、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に、溝３１の一部としての溝３１ｃを形成する（図１２のＡ）。次に、溝３１ｃ内に素子分離絶縁膜３８を形成する（図１２のＡ）。その結果、溝３１ｃ内に素子分離部が形成される。この素子分離部は例えば、基板２１の表面Ｓ１のトランジスタ同士を電気的に分離するために使用される。素子分離絶縁膜３８は、透明な絶縁膜でも遮光性のある絶縁膜でもよいが、ここでは遮光性のある絶縁膜とすることが望ましい。遮光性がある場合の素子分離絶縁膜３８は、遮光膜としても機能する。なお、溝３１ｃや素子分離絶縁膜３８は、基板２１の表面Ｓ１に、支持基板１１、配線層１２～１４、層間絶縁膜１５、コンタクトプラグ１６、ゲート絶縁膜１７、ゲート電極１８、および側壁絶縁膜１９を形成する前に形成される。

次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の一部を形成する（図１２のＡ）。具体的には、各線状溝３１ａの全部と、各環状溝３１ｂのうちの基板２１を貫通する部分とが形成される。図１２のＡでは、各線状溝３１ａの全部と、各環状溝３１ｂの当該部分とが、基板３１を単独で貫通するか、基板３１を溝３１ｃと共に貫通するように形成される。

次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の残部を形成する（図１２のＢ）。具体的には、各環状溝３１ｂのうちの基板２１を貫通しない部分が形成される。図１２のＢでは、各環状溝３１ｂの当該部分が、高さＨの位置まで形成される。その結果、基板２１を貫通しない部分の下に、環状溝３１ｂの開口部Ｅ１が形成される。このようにして、線状溝３１ａ、環状溝３１ｂ、および溝３１ｃを含む溝３１が形成される。

本例ではその後、図６のＡおよびＢの工程を実行する。その結果、溝３１（線状溝３１ａおよび環状溝３１ｂ）内に素子分離部３２が形成される。素子分離部３２は、素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に含むように形成される。本例では、溝３１ｃ内の素子分離部も、素子分離部３２の一部となる。

なお、本例では、図１２のＢの工程を実行し、その後に図１２のＡの工程を実行してもよい。

また、本例の溝３１ｃ内の素子分離部は、図１０のＡの素子分離部と同様に、素子分離絶縁膜３８と遮光膜３９とを順に含むように形成されてもよい。この場合、素子分離絶縁膜３８と遮光膜３９の材料は例えば、それぞれ素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４の材料と同じにしてもよい。

また、本例の溝３１は、以下の手順で形成してもよい。まず、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に溝３１ｃを形成する。溝３１ｃは、図１２のＡの工程と同様に、基板２１の表面Ｓ１から形成される。次に、基板２１の表面Ｓ１からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の一部を形成する。具体的には、各線状溝３１ａの全部と、各環状溝３１ｂのうちの基板２１を貫通する部分とが形成される。溝３１の当該一部は、図１２のＡの工程とは異なり、基板２１の表面Ｓ１から形成される。次に、溝３１（線状溝３１ａおよび環状溝３１ｂ）の当該一部内に図８のＢの工程と同様の素子分離絶縁膜３３’と遮光膜３４’とを順に形成し、溝３１ｃ内に素子分離絶縁膜３８を形成する。次に、基板２１の裏面Ｓ２からのエッチングによって、基板２１内に溝３１の残部を形成する。具体的には、各環状溝３１ｂのうちの基板２１を貫通しない部分が形成される。溝３１の当該残部は、図１２のＢの工程と同様に、基板２１の裏面Ｓ２から形成される。次に、溝３１の当該残部内に素子分離絶縁膜３３と遮光膜３４とを順に形成する。

なお、第１から第４の例は、後述する第２から第５実施形態にも適用可能である。

以上のように、本実施形態の溝３１は、複数の線状溝３１ａと複数の環状溝３１ｂとを含むように形成され、各環状溝３１ｂは、基板２１を貫通する部分と、基板２１を貫通しない部分とを含むように形成される。その結果、本実施形態の各環状溝３１ｂは、基板２１を貫通しない部分の下に、開口部Ｅ１を有するように形成される。

よって、本実施形態によれば、所定のフォトダイオードＰＤから浮遊拡散部ＦＤに開口部Ｅ１を介して信号電荷を転送することを可能としつつ、その他のフォトダイオードＰＤから浮遊拡散部ＦＤへの迷光を環状溝３１ｂ内の遮光膜３４により抑制することが可能となる。また、本実施形態によれば、あるフォトダイオードＰＤから別のフォトダイオードＰＤへの迷光を、線状溝３１ａ内の遮光膜３４により抑制することが可能となる。また、本実施形態によれば、溝３１内の素子分離絶縁膜３３や遮光膜３４により、画素１間の混色を抑制することが可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、浮遊拡散部ＦＤの遮光性を向上させることが可能となる。

（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す横断面図である。図１３は、図２と同様に、図１の画素アレイ領域１に含まれる９つの画素１を示している。

図１４は、第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す縦断面図である。図１５は、第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の縦断面図である。図１４は、図１３に示すＡ－Ａ’線に沿った断面（Ｘ’Ｚ断面）を示し、図１５は、図１３に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面（Ｙ’Ｚ断面）を示している。なお、図１３は、図１４に示すＡ－Ａ’線や、図１５に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面（ＸＹ断面）を示している。ただし、図１３は、説明を分かりやすくするため、このＸＹ断面内にある構成要素だけでなく、このＸＹ断面より低い位置にある一部の構成要素も示している。

以下、図１３～図１５を参照し、本実施形態の固体撮像装置の構造を説明する。

本実施形態の固体撮像装置は、第１実施形態の固体撮像装置と同様の構成要素を備えている。ただし、本実施形態の各環状溝３１ｂは、Ｚ方向に延びる筒状の形状を有しているが、筒状の形状の一部に開口部Ｅ１と開口部Ｅ２とを有している。開口部Ｅ２は、開口部Ｅ１と同様に、基板２１内において溝３１が形成されていない部分である。よって、各環状溝３１ｂの内側の基板部分と、各環状溝３１ｂの外側の基板部分は、開口部Ｅ２内の基板部分により互いに接続されている。本実施形態の各環状溝３１ｂは、図１４と図１５に示すように、基板２１を貫通している部分と、基板２１を貫通していない部分とを含んでいる。基板２１を貫通していない部分は、基板２１の裏面Ｓ２から延びているが、基板２１の表面Ｓ１に達していない。本実施形態の開口部Ｅ２は、開口部Ｅ１と同様に、基板２１を貫通していない部分の下に位置している。開口部Ｅ２は、本開示の第２開口部の例である。

次に、本実施形態の溝３１のさらなる詳細を説明する。

図１３の左上の浮遊拡散部ＦＤは、左上、左、上、および中央の４つのフォトダイオードＰＤの間に設けられている。また、図１３の中央のフォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷は、左上の浮遊拡散部ＦＤに蓄積される。また、図１３の左上の浮遊拡散部ＦＤは、左上のリセットトランジスタＲＳＴにより初期化される。

そこで、図１３の左上の環状溝３１ｂは、この浮遊拡散部ＦＤとこのリセットトランジスタＲＳＴとの間に開口部Ｅ２を有している。これにより、リセットトランジスタＲＳＴを浮遊拡散部ＦＤの左上に配置しても、浮遊拡散部ＦＤとリセットトランジスタＲＳＴとを容易に電気的に接続することができる。中央のフォトダイオードＰＤは、本開示の第１光電変換部の例であり、左上のフォトダイオードＰＤは、本開示の第３光電変換部の例である。左および上のフォトダイオードＰＤは、本開示の第２および第４光電変換部の例である。図１３では、第３光電変換部が、この浮遊拡散部ＦＤに対して第１光電変換部の反対側に配置され、このリセットトランジスタＲＳＴが、この浮遊拡散部ＦＤに対して第３光電変換部側に配置されている。

図１３の左上の環状溝３１ｂは、左および上のフォトダイオードＰＤと左上の浮遊拡散部ＦＤとの間で基板２１を貫通している。よって、これらのフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤへの迷光は、環状溝３１ｂ内の遮光膜３４により効果的に抑制することができる。

一方、図１３の左上の環状溝３１ｂは、中央のフォトダイオードＰＤと左上の浮遊拡散部ＦＤとの間に、開口部Ｅ１が残るように形成されている。よって、このフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤに、開口部Ｅ１を介して信号電荷を容易に転送することができる。理由は、このフォトダイオードＰＤとこの浮遊拡散部ＦＤとの間に遮光膜３４が存在すると、信号電荷を転送しにくくなるからである。さらには、中央のフォトダイオードＰＤと左上の浮遊拡散部ＦＤとの間に、基板２１を貫通しない環状溝３１ｂを設けることで、このフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤへの迷光もある程度抑制することが可能となる。

また、図１３の左上の環状溝３１ｂは、左上のフォトダイオードＰＤと左上の浮遊拡散部ＦＤとの間に、開口部Ｅ２が残るように形成されている。よって、リセットトランジスタＲＳＴを浮遊拡散部ＦＤの左上に配置しても、浮遊拡散部ＦＤとリセットトランジスタＲＳＴとを容易に電気的に接続することができる。さらには、左上のフォトダイオードＰＤと左上の浮遊拡散部ＦＤとの間に、基板２１を貫通しない環状溝３１ｂを設けることで、このフォトダイオードＰＤからこの浮遊拡散部ＦＤへの迷光もある程度抑制することが可能となる。

なお、溝３１に関する以上の説明は、図１３の左上の環状溝３１ｂ以外の環状溝３１ｂにも同様に適用可能である。

本実施形態の固体撮像装置は、図５および図６に示す方法により製造可能である。ただし、図５のＢの工程では、溝３１を、環状溝３１ｂの開口部Ｅ１と同様に、環状溝３１ｂの開口部Ｅ２が形成されるように形成する。

本実施形態によれば、浮遊拡散部ＦＤとリセットトランジスタＲＳＴとを容易に電気的に接続することを可能としつつ、浮遊拡散部ＦＤへの迷光を抑制することが可能となる。

（第３実施形態）
図１６は、第３実施形態の固体撮像装置の構造を示す横断面図である。図１６は、図２と同様に、図１の画素アレイ領域１に含まれる９つの画素１を示している。図１６はさらに、Ｘ方向に平行なＣ－Ｃ’線を示している。

図１７は、第３実施形態の固体撮像装置の構造を示す縦断面図である。図１７は、図１６に示すＣ－Ｃ’線に沿った断面（ＸＺ断面）を示している。なお、図１６は、図１７に示すＣ－Ｃ’線に沿った断面（ＸＹ断面）を示している。ただし、図１６は、説明を分かりやすくするため、このＸＹ断面内にある構成要素だけでなく、このＸＹ断面より低い位置にある一部の構成要素も示している。

なお、本実施形態の固体撮像装置に関し、図１６に示すＡ－Ａ’線に沿った構造は、図３に示す構造と同じであり、図１６に示すＢ－Ｂ’線に沿った構造は、図４に示す構造と同じである。

以下、図１６および図１７を参照し、本実施形態の固体撮像装置の構造を説明する。

本実施形態の固体撮像装置は、第１実施形態の固体撮像装置と同様の構成要素を備えている。ただし、図１６の左の線状溝３１ａは、Ｚ方向に延びる板状の形状を有しているが、板状の形状の一部に開口部Ｅ３を有している。開口部Ｅ３は、開口部Ｅ１と同様に、基板２１内において溝３１が形成されていない部分である。よって、この線状溝３１ａの左側の基板部分と、この線状溝３１ａの右側の基板部分は、開口部Ｅ３内の基板部分により互いに接続されている。本実施形態のこの線状溝３１ａは、基板２１を貫通している部分（図１７）と、基板２１を貫通していない部分とを含んでいる。基板２１を貫通していない部分は、基板２１の裏面Ｓ２から延びているが、基板２１の表面Ｓ１に達していない。本実施形態の開口部Ｅ３は、開口部Ｅ１と同様に、基板２１を貫通していない部分の下に位置している。開口部Ｅ３は、本開示の第３開口部の例である。

本実施形態の固体撮像装置はさらに、浮遊拡散部ＦＤと異なる複数の浮遊拡散部ＯＦＤと、転送トランジスタＴＲと異なる複数の転送トランジスタＯＦＧとを備えている。図１６は、これらの浮遊拡散部ＯＦＤのうちの１つと、これらの転送トランジスタＯＦＧのうちの２つとを示している。浮遊拡散部ＯＦＤは、上述の電荷蓄積部と異なる電荷蓄積部の例である。

本実施形態の固体撮像装置はさらに、各浮遊拡散部ＯＦＤに含まれるｎ＋型半導体領域２５を備えている。ｎ＋型半導体領域２５は、基板２１内に設けられており、基板２１の表面Ｓ１付近に位置している。

各浮遊拡散部ＯＦＤは、ｎ＋型半導体領域２５を含んでいる。本実施形態の各浮遊拡散部ＯＦＤは、互いに隣接する２つのフォトダイオードＰＤの間に設けられている。例えば、図１６の浮遊拡散部ＯＦＤは、図１６の中央および左の２つのフォトダイオードＰＤの間に設けられており、開口部Ｅ３内に位置している。この浮遊拡散部ＯＦＤは、後述するように、図１６の中央および左のフォトダイオードＰＤに共通の電荷蓄積部として使用される。なお、本実施形態の浮遊拡散部ＯＦＤは、図１７に示すように、正確にはＣ－Ｃ’線より低い位置に配置されているが、説明を分かりやすくするために図１６に図示されている。

各転送トランジスタＯＦＧは、基板２１の表面Ｓ１に設けられており、対応するフォトダイオードＰＤの付近に配置されている。図１７の転送トランジスタＯＦＧは、上述の転送トランジスタＴＲと同様に、ゲート絶縁膜１７と、ゲート電極１８と、側壁絶縁膜１９とを含んでいる。本実施形態の各転送トランジスタＯＦＧは、対応するフォトダイオードＰＤと浮遊拡散部ＯＦＤとの間に設けられており、強烈光が入射した際に、対応するフォトダイオードＰＤからあふれる電荷を排出するために使用される。なお、本実施形態の転送トランジスタＯＦＧは、図１７に示すように、正確にはＣ－Ｃ’線より低い位置に配置されているが、説明を分かりやすくするために図１６に図示されている。

本実施形態の固体撮像装置は、図５および図６に示す方法により製造可能である。ただし、図５のＢの工程では、溝３１を、環状溝３１ｂの開口部Ｅ１と同様に、線状溝３１ａの開口部Ｅ３が形成されるように形成する。また、浮遊拡散部ＯＦＤ、転送トランジスタＯＦＧ、およびｎ＋型半導体領域２５は、図５のＡの工程で形成される。

本実施形態によれば、線状溝３１ａに開口部Ｅ３を設けることで、各浮遊拡散部ＯＦＤを２つのフォトダイオードＰＤに共通の電荷蓄積部として使用することが可能となる。

（第４実施形態）
図１８は、第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す横断面図である。図１８は、図２と同様に、図１の画素アレイ領域１に含まれる９つの画素１を示している。

図１９は、第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す縦断面図である。図２０は、第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の縦断面図である。図１９は、図１８に示すＡ－Ａ’線に沿った断面（Ｘ’Ｚ断面）を示し、図２０は、図１８に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面（Ｙ’Ｚ断面）を示している。なお、図１８は、図１９に示すＡ－Ａ’線や、図２０に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面（ＸＹ断面）を示している。ただし、図１８は、説明を分かりやすくするため、このＸＹ断面内にある構成要素だけでなく、このＸＹ断面より低い位置にある一部の構成要素も示している。

以下、図１８～図２０を参照し、本実施形態の固体撮像装置の構造を説明する。

本実施形態の固体撮像装置は、第１実施形態の固体撮像装置の構成要素に加えて、各フォトダイオードＰＤ上にて基板２１の上面（裏面Ｓ２）に設けられたモスアイ構造２６を備えている。

モスアイ構造２６は、基板２１の上面に設けられた微小な凹凸構造であり、複数の凸部と複数の凹部とを含んでいる。これらの凹部は例えば、－Ｚ方向に延びるピラミッド形状を有し、２次元アレイ状に配置されている。素子分離絶縁膜３３や平坦化膜３５は、これらの凹部内に埋め込まれている。本実施形態によれば、各フォトダイオードＰＤ上にモスアイ構造２６を設けることで、入射光の反射を低減して固体撮像装置の感度を向上させることが可能となる。

しかしながら、モスアイ構造２６は、フォトダイオードＰＤへの入射光を浮遊拡散部ＦＤへと散乱させて、浮遊拡散部ＦＤへの迷光を生じさせるおそれがある。そこで、本実施形態では、第１実施形態で説明したように、浮遊拡散部ＦＤをおおむね環状溝３１ｂで包囲し、フォトダイオードＰＤと浮遊拡散部ＦＤとの接続部を開口部Ｅ１に限定している。よって、本実施形態によれば、モスアイ構造２６のメリットを享受しつつ、モスアイ構造２６に起因する浮遊拡散部ＦＤへの迷光を抑制することが可能となる。

なお、本実施形態のモスアイ構造２６は、第１実施形態以外の各実施形態にも適用可能である。

本実施形態の固体撮像装置は、図５および図６に示す方法により製造可能である。ただし、図６のＡの工程を行う前に、基板２１の裏面Ｓ２にモスアイ構造２６を形成する。

（第５実施形態）
図２１は、第５実施形態の固体撮像装置の構造を示す平面図および横断面図である。

図２１のＡは、図１の画素アレイ領域２の構造を模式的に示す平面図である。図２１のＡは、画素アレイ領域２に含まれる４つの部分領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、画素アレイ領域２の中心Ｃとを示している。本実施形態の画素アレイ領域２は、この中心Ｃを通る境界線Ｌ１、Ｌ２で４つの部分領域２ａ～２ｄに分割されている。中心Ｃは４象限の原点に相当する。

部分領域２ａは、図２１のＡの左上に位置している。部分領域２ｂは、図２１のＡの右下に位置し、中心Ｃに対して部分領域２ａの反対側に設けられている。部分領域２ｃは、図２１のＡの右上に位置し、部分領域２ａと部分領域２ｂとの間に設けられている。部分領域２ｄは、図２１のＡの左下に位置し、中心Ｃに対して部分領域２ｃの反対側に設けられている。部分領域２ａ～２ｄの各々は、複数の画素１を含んでいる。部分領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはそれぞれ、本開示の第１、第２、第３、および第４領域の例である。

なお、各部分領域内の画素１の個数は、他の部分領域内の画素１の個数と同じでもよいし、他の部分領域内の画素１の個数と異なっていてもよい。従って、画素アレイ領域２の中心Ｃは、画素アレイ領域２内の全画素１の正確な中心に位置していてもよいし、画素アレイ領域２内の全画素１の正確な中心からずれた点に位置していてもよい。

図２１のＢは、図１の画素アレイ領域２の構造を示す横断面図であり、図２１のＡの平面図の詳細を示す横断面図となっている。図２１のＢは、部分領域２ａに含まれる９つの画素１と、部分領域２ｂに含まれる９つの画素１と、部分領域２ｃに含まれる９つの画素１と、部分領域２ｄに含まれる９つの画素１とを示している。

図２１のＢに示すように、部分領域２ａ～２ｄの各々は、図２に示す構造と同様の構造を有している。ただし、部分領域２ａは、中央のフォトダイオードＰＤに対応する浮遊拡散部ＦＤ、転送トランジスタＴＲ、およびリセットトランジスタＲＳＴを、中央のフォトダイオードＰＤの右下に備えており、この浮遊拡散部ＦＤの周りの環状溝３１ｂは、その左上に開口部Ｅ１を有している。また、部分領域２ｂは、中央のフォトダイオードＰＤに対応する浮遊拡散部ＦＤ等をその左上に備えており、この浮遊拡散部ＦＤの周りの環状溝３１ｂは、その右下に開口部Ｅ１を有している。また、部分領域２ｃは、中央のフォトダイオードＰＤに対応する浮遊拡散部ＦＤ等をその左下に備えており、この浮遊拡散部ＦＤの周りの環状溝３１ｂは、その右上に開口部Ｅ１を有している。また、部分領域２ｄは、中央のフォトダイオードＰＤに対応する浮遊拡散部ＦＤ等をその右上に備えており、この浮遊拡散部ＦＤの周りの環状溝３１ｂは、その左下に開口部Ｅ１を有している。

このように、各部分領域内の各環状溝３１ｂの開口部Ｅ１は、その環状溝３１ｂに対して、中心Ｃの反対側に設けられている。よって、部分領域２ａ内の開口部Ｅ１は、中心Ｃに対して、部分領域２ｂ内の開口部Ｅ１の反対側に設けられている。同様に、部分領域２ｃ内の開口部Ｅ１は、中心Ｃに対して、部分領域２ｄ内の開口部Ｅ１の反対側に設けられている。

本実施形態の固体撮像装置では、画素アレイ領域２の中心Ｃ付近に強い光が入射し、この光が、図２１のＢにて矢印で示すように、部分領域２ａ～２ｄに進行していくと考えられる。そのため、開口部Ｅ１が中心Ｃ側を向いていると、開口部Ｅ１から浮遊拡散部ＦＤへの迷光が生じやすい。よって、本実施形態の各開口部Ｅ１は、中心Ｃの反対側を向いている。これにより、各開口部Ｅ１から浮遊拡散部ＦＤへの迷光を効果的に抑制することが可能となる。なお、境界線Ｌ１、Ｌ２付近の画素アレイ領域２の構造は、固体撮像装置の実装に応じて好適な態様で設定してもよい。

本実施形態の固体撮像装置は、図５および図６に示す方法により製造可能である。ただし、図５のＢの工程では、各部分領域内の開口部Ｅ１を、図２１のＢに示す方向に形成する。

（応用例）
図２２は、電子機器の構成例を示すブロック図である。図２２に示す電気機器は、カメラ１００である。

カメラ１００は、レンズ群などを含む光学部１０１と、第１から第５実施形態のいずれかの固体撮像装置である撮像装置１０２と、カメラ信号処理回路であるＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路１０３と、フレームメモリ１０４と、表示部１０５と、記録部１０６と、操作部１０７と、電源部１０８とを備えている。また、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７、および電源部１０８は、バスライン１０９を介して相互に接続されている。

光学部１０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像装置１０２の撮像面上に結像する。撮像装置１０２は、光学部１０１により撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して、画素信号として出力する。

ＤＳＰ回路１０３は、撮像装置１０２により出力された画素信号について信号処理を行う。フレームメモリ１０４は、撮像装置１０２で撮像された動画または静止画の１画面を記憶しておくためのメモリである。

表示部１０５は、例えば液晶パネルや有機ＥＬパネルなどのパネル型表示装置を含んでおり、撮像装置１０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部１０６は、撮像装置１０２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリなどの記録媒体に記録する。

操作部１０７は、ユーザによる操作の下に、カメラ１００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部１０８は、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示部１０５、記録部１０６、および操作部１０７の動作電源となる各種の電源を、これらの供給対象に対して適宜供給する。

撮像装置１０２として、第１から第５実施形態のいずれかの固体撮像装置を使用することで、良好な画像の取得が期待できる。

当該固体撮像装置は、その他の様々な製品に応用することができる。例えば、当該固体撮像装置は、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、ロボットなどの種々の移動体に搭載されてもよい。

図２３は、移動体制御システムの構成例を示すブロック図である。図２３に示す移動体制御システムは、車両制御システム２００である。

車両制御システム２００は、通信ネットワーク２０１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２３に示した例では、車両制御システム２００は、駆動系制御ユニット２１０と、ボディ系制御ユニット２２０と、車外情報検出ユニット２３０と、車内情報検出ユニット２４０と、統合制御ユニット２５０とを備えている。図２３はさらに、統合制御ユニット２５０の構成部として、マイクロコンピュータ２５１と、音声画像出力部２５２と、車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）２５３とを示している。

駆動系制御ユニット２１０は、各種プログラムに従って、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２１０は、内燃機関や駆動用モータなどの車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置や、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構や、車両の舵角を調節するステアリング機構や、車両の制動力を発生させる制動装置などの制御装置として機能する。

ボディ系制御ユニット２２０は、各種プログラムに従って、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２２０は、スマートキーシステム、キーレスエントリシステム、パワーウィンドウ装置、各種ランプ（例えば、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー、フォグランプ）など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２２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波また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２２０は、このような電波また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、ランプなどを制御する。

車外情報検出ユニット２３０は、車両制御システム２００を搭載した車両の外部の情報を検出する。車外情報検出ユニット２３０には、例えば撮像部２３１が接続される。車外情報検出ユニット２３０は、撮像部２３１に車外の画像を撮像させると共に、撮像された画像を撮像部２３１から受信する。車外情報検出ユニット２３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識、路面上の文字などの物体検出処理または距離検出処理を行ってもよい。

撮像部２３１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２３１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。撮像部２３１が受光する光は、可視光であってもよいし、赤外線などの非可視光であってもよい。撮像部２３１は、第１から第５実施形態のいずれかの固体撮像装置を含んでいる。

車内情報検出ユニット２４０は、車両制御システム２００を搭載した車両の内部の情報を検出する。車内情報検出ユニット２４０には例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部２４１が接続される。例えば、運転者状態検出部２４１は、運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット２４０は、運転者状態検出部２４１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また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。このカメラは、第１から第５実施形態のいずれかの固体撮像装置を含んでいてもよく、例えば、図２２に示すカメラ１００でもよい。

マイクロコンピュータ２５１は、車外情報検出ユニット２３０または車内情報検出ユニット２４０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、または制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット２１０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２５１は、車両の衝突回避、衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、衝突警告、レーン逸脱警告などの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２５１は、車外情報検出ユニット２３０または車内情報検出ユニット２４０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、または制動装置を制御することにより、運転者の操作によらずに自律的に走行する自動運転など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２５１は、車外情報検出ユニット２３０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２２０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２５１は、車外情報検出ユニット２３０で検知した先行車また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など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２５２は、車両の搭乗者または車外に対して視覚的または聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置に、音声およ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２３の例では、このような出力装置として、オーディオスピーカ２６１、表示部２６２、およびインストルメントパネル２６３が示されている。表示部２６２は例えば、オンボードディスプレイまたはヘッドアップディスプレイを含んでいてもよい。

図２４は、図２３の撮像部２３１の設定位置の具体例を示す平面図である。

図２４に示す車両３００は、撮像部２３１として、撮像部３０１、３０２、３０３、３０４、３０５を備えている。撮像部３０１、３０２、３０３、３０４、３０５は例えば、車両３００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア、車室内のフロントガラスの上部など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３０１は、主として車両３００の前方の画像を取得する。左のサイドミラーに備えられる撮像部３０２と、右のサイドミラーに備えられる撮像部３０３は、主として車両３００の側方の画像を取得する。リアバンパまたはバックドアに備えられる撮像部３０４は、主として車両３００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部３０５は、主として車両３００の前方の画像を取得する。撮像部３０５は例えば、先行車両、歩行者、障害物、信号機、交通標識、車線などの検出に用いられる。

図２４は、撮像部３０１、３０２、３０３、３０４（以下「撮像部３０１～３０４」と表記する）の撮像範囲の例を示している。撮像範囲３１１は、フロントノーズに設けられた撮像部３０１の撮像範囲を示す。撮像範囲３１２は、左のサイドミラーに設けられた撮像部３０２の撮像範囲を示す。撮像範囲３１３は、右のサイドミラーに設けられた撮像部３０３の撮像範囲を示す。撮像範囲３１４は、リアバンパまたはバックドアに設けられた撮像部３０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部３０１～３０４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３００を上方から見た俯瞰画像が得られる。以下、撮像範囲３１１、３１２、３１３、３１４を「撮像範囲３１１～３１４」と表記する。

撮像部３０１～３０４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３０１～３０４の少なくとも１つは、複数の撮像装置を含む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装置であってもよい。

例えば、マイクロコンピュータ２５１（図２３）は、撮像部３０１～３０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲３１１～３１４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３００に対する相対速度）を算出する。マイクロコンピュータ２５１は、これらの算出結果に基づいて、車両３００の進行路上にある最も近い立体物で、車両３００とほぼ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２５１は、先行車の手前にあらかじ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、この例によれば、運転者の操作によ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２５１は、撮像部３０１～３０４から得られた距離情報を基に、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２５１は、車両３００の周辺の障害物を、車両３００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２５１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２６１や表示部２６２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２１０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３０１～３０４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２５１は、撮像部３０１～３０４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３０１～３０４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り行われる。マイクロコンピュータ２５１が、撮像部３０１～３０４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２５２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２６２を制御する。また、音声画像出力部２５２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２６２を制御してもよい。

以上、本開示の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更を加えて実施してもよい。例えば、２つ以上の実施形態を組み合わせて実施してもよい。

なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。

（１）
基板と、
前記基板内に設けられた複数の光電変換部と、
前記基板内にて、互いに隣接する４つの光電変換部の間に設けられた電荷蓄積部と、
前記基板内の溝内に設けられた遮光膜とを備え、
前記溝は、
前記基板内にて、互いに隣接する２つの光電変換部の間に設けられた第１部分と、
前記電荷蓄積部の周りに設けられた第２部分とを含み、
前記第２部分は、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第１光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第１開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第２光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通している、固体撮像装置。

（２）
前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間と、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間とで前記基板を貫通している、（１）に記載の固体撮像装置。

（３）
前記第１部分は、前記基板内を縦方向に延びる板状の形状を有する、（１）に記載の固体撮像装置。

（４）
前記第２部分は、前記基板内を縦方向に延びる筒状の形状を有する、（１）に記載の固体撮像装置。

（５）
前記第２部分は、前記第１開口部を通過する横断面においてＣ字形の形状を有する、（４）に記載の固体撮像装置。

（６）
前記遮光膜は、前記溝内に絶縁膜を介して設けられた金属層または半導体層を含む、（１）に記載の固体撮像装置。

（７）
前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第２開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通している、（１）に記載の固体撮像装置。

（８）
前記第３光電変換部は、前記電荷蓄積部に対して、前記第１光電変換部の反対側に設けられている、（７）に記載の固体撮像装置。

（９）
前記第１光電変換部用のリセットトランジスタは、前記電荷蓄積部に対して、前記第３光電変換部側に設けられている、（７）に記載の固体撮像装置。

（１０）
前記第１部分は、前記２つの光電変換部の間に第３開口部を有する、（１）に記載の固体撮像装置。

（１１）
さらに、前記第３開口部付近の前記基板内に設けられ、前記２つの光電変換部に共通の電荷蓄積部を備える、（１０）に記載の固体撮像装置。

（１２）
さらに、前記光電変換部上にて前記基板の上面に設けられたモスアイ構造を備える、（１）に記載の固体撮像装置。

（１３）
前記第１開口部は、前記電荷蓄積部に対して、前記固体撮像装置の画素アレイ領域の中心の反対側に設けられている、（１）に記載の固体撮像装置。

（１４）
前記画素アレイ領域は、第１領域と、前記画素アレイ領域の中心に対して前記第１領域の反対側に設けられた第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられた第３領域と、前記画素アレイ領域の中心に対して前記第３領域の反対側に設けられた第４領域とを含み、
前記第２領域内の前記第１開口部は、前記画素アレイ領域の中心に対して、前記第１領域内の前記第１開口部の反対側に設けられ、
前記第４領域内の前記第１開口部は、前記画素アレイ領域の中心に対して、前記第３領域内の前記第１開口部の反対側に設けられている、（１３）に記載の固体撮像装置。

（１５）
基板内に複数の光電変換部を形成し、
前記基板内にて、互いに隣接する４つの光電変換部の間に電荷蓄積部を形成し、
前記基板内に溝を形成し、
前記溝内に遮光膜を形成する、
ことを含み、
前記溝は、
前記基板内にて、互いに隣接する２つの光電変換部の間に設けられた第１部分と、
前記電荷蓄積部の周りに設けられた第２部分とを含み、
前記第２部分は、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第１光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第１開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第２光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通するように形成される、固体撮像装置の製造方法。

（１６）
前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間と、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間とで前記基板を貫通するように形成される、（１５）に記載の固体撮像装置の製造方法。

（１７）
前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第２開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通するように形成される、（１５）に記載の固体撮像装置の製造方法。

（１８）
前記第１部分は、前記２つの光電変換部の間に第３開口部を有するように形成される、（１５）に記載の固体撮像装置の製造方法。

（１９）
さらに、前記光電変換部上にて前記基板の上面にモスアイ構造を形成することを含む、（１５）に記載の固体撮像装置の製造方法。

（２０）
前記第１開口部は、前記電荷蓄積部に対して、前記固体撮像装置の画素アレイ領域の中心の反対側に形成される、（１５）に記載の固体撮像装置の製造方法。

（２１）
前記溝は、前記基板の表面から前記溝の一部を形成し、前記基板の裏面から前記溝の別の一部を形成することで形成される、（１５）に記載の固体撮像装置の製造方法。

（２２）
前記溝は、前記基板の表面および裏面の一方のみから前記基板を加工することで形成される、（１５）に記載の固体撮像装置の製造方法。

１：画素、２：画素アレイ領域、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：部分領域、
３：制御回路、４：垂直駆動回路、５：カラム信号処理回路、
６：水平駆動回路、７：出力回路、８：垂直信号線、９：水平信号線、
１１：支持基板、１２、１３、１４：配線層、
１５：層間絶縁膜、１６：コンタクトプラグ、
１７：ゲート絶縁膜、１８：ゲート電極、１９：側壁絶縁膜、
２１：基板、２２：ｎ型半導体領域、２３：ｐ型半導体領域、
２４、２５：ｎ＋型半導体領域、２６：モスアイ構造、
３１：溝、３１ａ：線状溝、３１ｂ：環状溝、３１ｃ：溝、
３２：素子分離部、３２ａ：線状部、３２ｂ：環状部、
３３、３３’：素子分離絶縁膜、３４、３４’：遮光膜、
３４ａ：内部遮光膜、３４ｂ：外部遮光膜、３５：平坦化膜、
３６：カラーフィルタ層、３７：オンチップレンズ、
３８：素子分離絶縁膜、３９：遮光膜

Claims (19)

1. 基板と、
   前記基板内に設けられた複数の光電変換部と、
   前記基板内にて、互いに隣接する４つの光電変換部の間に設けられた電荷蓄積部と、
   前記基板内の溝内に設けられた遮光膜と、
   を備える固体撮像装置であって、
   前記溝は、
   前記基板内にて、互いに隣接する２つの光電変換部の間に設けられた第１部分と、
   前記電荷蓄積部の周りに設けられた第２部分とを含み、
   前記第２部分は、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第１光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第１開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第２光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通しており、
   前記第１開口部は、前記電荷蓄積部に対して、前記固体撮像装置の画素アレイ領域の中心の反対側に設けられており、
   前記画素アレイ領域は、第１領域と、前記画素アレイ領域の中心に対して前記第１領域の反対側に設けられた第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられた第３領域と、前記画素アレイ領域の中心に対して前記第３領域の反対側に設けられた第４領域とを含み、
   前記第２領域内の前記第１開口部は、前記画素アレイ領域の中心に対して、前記第１領域内の前記第１開口部の反対側に設けられており、
   前記第４領域内の前記第１開口部は、前記画素アレイ領域の中心に対して、前記第３領域内の前記第１開口部の反対側に設けられている、
   固体撮像装置。
2. 前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間と、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間とで前記基板を貫通している、請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記第１部分は、前記基板内を縦方向に延びる板状の形状を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 前記第２部分は、前記基板内を縦方向に延びる筒状の形状を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 前記第２部分は、前記第１開口部を通過する横断面においてＣ字形の形状を有する、請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記遮光膜は、前記溝内に絶縁膜を介して設けられた金属層または半導体層を含む、請求項１に記載の固体撮像装置。
7. 前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第２開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通している、請求項１に記載の固体撮像装置。
8. 前記第３光電変換部は、前記電荷蓄積部に対して、前記第１光電変換部の反対側に設けられている、請求項７に記載の固体撮像装置。
9. 前記第１光電変換部用のリセットトランジスタは、前記電荷蓄積部に対して、前記第３光電変換部側に設けられている、請求項７に記載の固体撮像装置。
10. 前記第１部分は、前記２つの光電変換部の間に第３開口部を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
11. さらに、前記第３開口部付近の前記基板内に設けられ、前記２つの光電変換部に共通の電荷蓄積部を備える、請求項１０に記載の固体撮像装置。
12. さらに、前記光電変換部上にて前記基板の上面に設けられたモスアイ構造を備える、請求項１に記載の固体撮像装置。
13. 基板内に複数の光電変換部を形成し、
    前記基板内にて、互いに隣接する４つの光電変換部の間に電荷蓄積部を形成し、
    前記基板内に溝を形成し、
    前記溝内に遮光膜を形成する、
    ことを含む固体撮像装置の製造方法であって、
    前記溝は、
    前記基板内にて、互いに隣接する２つの光電変換部の間に設けられた第１部分と、
    前記電荷蓄積部の周りに設けられた第２部分とを含み、
    前記第２部分は、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第１光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第１開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの少なくとも第２光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通するように形成され、
    前記第１開口部は、前記電荷蓄積部に対して、前記固体撮像装置の画素アレイ領域の中心の反対側に形成され、
    前記画素アレイ領域は、第１領域と、前記画素アレイ領域の中心に対して前記第１領域の反対側に設けられた第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられた第３領域と、前記画素アレイ領域の中心に対して前記第３領域の反対側に設けられた第４領域とを含み、
    前記第２領域内の前記第１開口部は、前記画素アレイ領域の中心に対して、前記第１領域内の前記第１開口部の反対側に形成され、
    前記第４領域内の前記第１開口部は、前記画素アレイ領域の中心に対して、前記第３領域内の前記第１開口部の反対側に形成される、
    固体撮像装置の製造方法。
14. 前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間と、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間とで前記基板を貫通するように形成される、請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
15. 前記第２部分はさらに、前記４つの光電変換部のうちの第３光電変換部と前記電荷蓄積部との間に第２開口部を有し、前記４つの光電変換部のうちの第４光電変換部と前記電荷蓄積部との間で前記基板を貫通するように形成される、請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
16. 前記第１部分は、前記２つの光電変換部の間に第３開口部を有するように形成される、請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
17. さらに、前記光電変換部上にて前記基板の上面にモスアイ構造を形成することを含む、請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
18. 前記溝は、前記基板の表面から前記溝の一部を形成し、前記基板の裏面から前記溝の別の一部を形成することで形成される、請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
19. 前記溝は、前記基板の表面および裏面の一方のみから前記基板を加工することで形成される、請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。

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