KR20210060456A - 촬상 장치 - Google Patents

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KR20210060456A
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코지 후루미
슈지 만다
료스케 마츠모토
토모유키 히라노
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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 개시에 의하면, 반도체 기판에 형성된 제1 반도체층(180)과, 상기 제1 반도체층(180)상에 형성된 상기 제1 반도체층(180)과 역도전형인 제2 반도체층(170)과, 상기 제1 반도체층(180) 및 상기 제2 반도체층(170)을 포함하는 화소 영역을 획정하는 화소 분리부(150)와, 상기 반도체 기판의 일방의 면측으로부터 상기 제1 반도체층(180)과 접속된 제1 전극(130)과, 상기 반도체 기판의 타방의 면인 광조사면측으로부터 상기 제2 반도체층(170)과 접속되고, 상기 반도체 기판의 두께 방향의 적어도 일부에서 상기 화소 분리부(150)에 매입된 금속층(152)을 구비하는, 촬상 장치가 제공된다.

Description

촬상 장치
본 개시는, 촬상 장치에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 아래의 특허 문헌 1에는, SPAD(Single Photon Avalanche Diode)의 구성에서, 제1 도전형을 갖는 제1 매입층인 제1 반도체층과, 제1 반도체층하에 제1 도전형과는 반대인 제2 도전형을 갖는 제2 반도체층을 구비하고, 제2 반도체층은 에피택셜층에 매입되고, 바이어스 전압을 인가함에 의해 제2 반도체층을 완전하게 공핍층화시키는 것이 기재되어 있다.
특허 문헌 1: 특개2015-41746호 공보
SPAD의 기술에서는, 고전압의 바이어스 전압을 인가하여 전자 증배를 함에 의해 광 입사를 대신호로서 추출할 수 있다. 그렇지만, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 구성에서는, 고전압을 인가하는 한 쌍의 전극을 기판의 표면에 나열하여 마련하고 있기 때문에, 노이즈의 저감이나 광전변환 효율의 향상을 도모하기 위해서는, 한 쌍의 전극 사이를 확실하게 절연할 필요가 있다. 특히, 미세화가 진행될수록 한 쌍의 전극 사이의 절연이 곤란해지고, 미세화와, 노이즈의 저감 또는 광전변환 효율의 향상 등을 양립하는 것은 곤란하다.
또한, 한 쌍의 전극을 기판의 표면측과 이면측에 마련한 경우는, 광 조사면에 투명 전극 또는 불순물층에 의해 형성한 전극을 마련하게 되는데, 투명 전극을 마련한 경우는, 기판과의 콘택트부에서 노이즈가 발생하는 경우가 있다. 또한, 전극을 불순물층에 의해 형성한 경우, 고농도의 불순물을 주입할 필요가 있고, 불순물층의 영역에는 공핍층을 형성할 수가 없는데, 전극을 저저항화 하기 위해서는 불순물층의 두께를 확보할 필요가 있고, 그 경우, 특히 단파장의 광의 감도가 저하되는 문제가 있다.
그래서, 화소의 미세화와 저노이즈화 및 고양자효율을 실현함과 함께, 화소 사이의 간섭이나 화소마다의 편차를 억제하면서 단파장의 감도를 개선하는 것이 요구되고 있다.
본 개시에 의하면, 반도체 기판에 형성된 제1 반도체층과, 상기 제1 반도체층상에 형성된 상기 제1 반도체층과 역도전형인 제2 반도체층과, 상기 제1 반도체층 및 상기 제2 반도체층을 포함하는 화소 영역을 획정(劃定)하는 화소 분리부와, 상기 반도체 기판의 일방의 면측으로부터 상기 제1 반도체층과 접속된 제1 전극과, 상기 반도체 기판의 타방의 면인 광조사면측으로부터 상기 제2 반도체층과 접속되고, 상기 반도체 기판의 두께 방향의 적어도 일부에서 상기 화소 분리부에 매입된 금속층을 구비하는, 촬상 장치가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이 본 개시에 의하면, 화소의 미세화와 저노이즈화 및 고양자효율을 실현함과 함께, 화소 사이의 간섭이나 화소마다의 편차를 억제하면서 단파장의 감도를 개선하는 것이 가능해진다.
또한, 상기한 효과는 반드시 한정적인 것이 아니고, 상기한 효과와 함께, 또는 상기한 효과에 대신하여, 본 명세서에 나타난 어느 효과, 또는 본 명세서로부터 파악될 수 있는 다른 효과가 이루어져도 좋다.
도 1은 SPAD 포토 다이오드를 이면 조사형으로 하고, 일방의 애노드 전극을 이면측에 마련하고, 고전압을 인가하는 구성례를 도시하는 모식도.
도 2는 본 개시의 한 실시 형태에 관한 반도체 장치(SPAD 포토 다이오드)를 도시하는 모식도.
도 3은 본 실시 형태의 다른 구성례를 도시하는 모식도.
도 4는 도 3에 도시하는 구성의 매입 금속층이 이면측으로부터 매입되어 있는 구성을 도시하는 모식도.
도 5는 도 2에 도시하는 구성례에 대해, 화소 영역의 최표면에 애노드 전극과 연결되는 보조 전극을 마련한 예를 도시하는 모식도.
도 6은 도 2에 도시하는 구성례에 대해, 광전변환부의 최표면에 절연층을 마련하고, 화소 분리부상의 범위에서, 절연층상에 차광성을 갖는 금속층을 마련한 예를 도시하는 모식도.
도 7은 화소 분리부상에는 절연막을 마련하는 일 없이, 애노드 전극상에 차광성을 갖는 금속층을 마련한 예를 도시하는 모식도.
도 8은 도 3에 도시한 구성례에서, 차광성을 갖는 금속층을 마련하는 일 없이, 광조사면에 절연층을 마련한 예를 도시하는 모식도.
도 9는 도 3에 도시한 구성례에서, 도 6에 도시한 구성례와 마찬가지로, 절연층과 차광성을 갖는 금속층을 마련한 예를 도시하는 모식도.
도 10은 도 3에 도시한 구성례에서, 도 7에 도시한 구성례와 마찬가지로, 절연층과 차광성을 갖는 금속층을 마련한 예를 도시하는 모식도.
도 11은 도 4에 도시한 구성례에서, 애노드 전극을 화소 분리부보다도 화소 영역측에 배치하고, 애노드 전극과 화소 분리부상에 마련한 표면 금속층을 접속한 예를 도시하는 모식도.
도 12는 도 1에 도시한 구성례에 대해, 매입 금속층의 길이를 화소 영역의 깊이 방향에서 짧게 한 예를 도시하는 모식도.
도 13은 애노드 전극과, 애노드 전극과 접속되는 전극의 위치 관계를 도시하는 모식도.
도 14는 애노드 전극과, 애노드 전극과 접속되는 전극의 위치 관계를 도시하는 모식도.
도 15는 애노드 전극과, 애노드 전극과 접속되는 전극의 위치 관계를 도시하는 모식도.
도 16은 애노드 전극과 콘택트층의 위치 관계를 도시하는 평면도.
도 17은 애노드 전극과 콘택트층의 위치 관계를 도시하는 평면도.
도 18은 도 12에 도시하는 구성에서, 광조사면의 절연층상에 컬러 필터가 마련되고, 컬러 필터의 더 위에 온 칩 렌즈가 마련된 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 19는 도 18에 도시하는 광전변환부와 절연층의 계면에서 광전변환부측의 영역을 본 상태를 도시하는 모식도.
도 20은 본 기술을 적용한 전자 기기로서의, 카메라 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
도 21A는 각 바리에이션에서 공통되는 기본 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 21B는 도 21A에서, 금속층을 도 18과 같은 절연막으로 덮은 다음, 컬러 필터를 마련한 예를 도시하는 개략 단면도.
도 22A는 제1 바리에이션의 촬상 장치에 관해, 화소 분리부의 근방을 상세히 도시하는 개략 단면도.
도 22B는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 다른 양태를 도시하는 개략 단면도.
도 22C는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 다른 양태를 도시하는 개략 단면도.
도 22D는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 다른 양태를 도시하는 개략 단면도.
도 22E는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 다른 양태를 도시하는 개략 단면도.
도 22F는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 다른 양태를 도시하는 개략 단면도.
도 22G는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 다른 양태를 도시하는 개략 단면도.
도 22H는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 다른 양태를 도시하는 개략 단면도.
도 23A는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 평면도.
도 23B는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 평면도.
도 23C는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 평면도.
도 23D는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 평면도.
도 23E는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 평면도.
도 23F는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 평면도.
도 23G는 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치의 평면도.
도 24는 제1 바리에이션에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 공정순으로 도시하는 개략 단면도.
도 25는 도 24에 도시한 제조 방법에서, 고상(固相) 확산 등을 이용하여, 겉측으로부터 이면측으로 형성한 제2 매입층을 고농도의 P층으로 감싸는 경우의 제조 공정을 도시하는 모식도.
도 26는 제2 바리에이션에 관한 촬상 장치를 도시하는 개략 단면도.
도 27는 제3 바리에이션에 관한 촬상 장치를 도시하는 개략 단면도.
도 28는 도 31에 도시하는 영역(A1)의 범위를 확대하여 도시하는 모식도.
도 29는 제3 바리에이션의 다른 예를 도시하는 개략 단면도.
도 30는 도 29에 도시하는 영역(A2)의 범위를 확대하여 도시하는 모식도.
도 31는 제3 바리에이션에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 공정순으로 도시하는 개략 단면도.
도 32는 도 31의 공정(5)에서, 홈 내의 제1 매입층의 위에 형성된 절연막이 후퇴함에 따라, 이 부분에 절연막을 더욱 형성하는 예를 도시하는 개략 단면도.
도 33는 도 32에 도시하는 공정(5-1), 공정(5-2)에서, 영역(A3)을 확대하여 도시하는 단면도.
도 34는 촬상 장치를 포함하는 전자 디바이스의 구성을 도시하는 모식도.
도 35는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 36는 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
도 37는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 38는 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 알맞은 실시의 형태에 관해 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 관해서는, 동일한 부호를 붙임에 의해 중복 설명을 생략한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
1. 전제가 되는 기술
2. 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 구성례
3. 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 다른 구성례
4. 애노드 전극의 외부로의 인출
5. 애노드 전극과 콘택트층의 위치 관계
6. 컬러 필터, 렌즈를 포함하는 구성례
7. 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 적용례
8. 본 개시의 바리에이션
8. 1. 공통되는 구조
8. 2. 제1 바리에이션
8. 3. 제2 바리에이션
8. 4. 제3 바리에이션
9. 촬상 장치 이외에의 적용례
10. 전자 디바이스의 구성례
11. 이동체에의 응용례
12. 내시경 수술 시스템에의 응용례
1. 전제(前提)가 되는 기술
전자 증배를 함에 의해 1광자 레벨의 판독 감도를 가진 포토 다이오드를 실현하는 SPAD(Single Photon Avalanche Diode)의 기술이 있다. SPAD에서는, 증배를 일으키기 위해 ±수10V 정도의 고전압이 필요하기 때문에, 불순물의 주입 설계가 어렵고, 미세화와, 노이즈의 저감 또는 광전변환 효율의 향상 등을 양립하기가 어렵다. 이 때문에, 도 1에 도시하는 바와 같이, SPAD 포토 다이오드를 이면 조사형으로 하고, 일방의 애노드 전극(1130)을 이면측에 마련하고, 고전압을 인가함으로써 횡방향 전계 완화의 문제를 해결하면서, 깊은 공핍층을 만들어 낼 수 있도록 하는 기술이 있다. 도 1에 도시하는 구성에서는, P형의 광전변환부(1160)와 접하는 고농도의 P형층(제2 반도체층)(1170)과 캐소드의 N형층(제1 반도체층)(1180)의 사이에서 고전계가 되는 증배 영역을 형성하고 있다. 캐소드 전극(1100)에는 N형층(1180)이 접속되어 있다. 캐소드 전극(1100)의 겉측에는 전극(1102)이 접속되어 있다.
애노드 전극(1130)은 표면측에 취출되는데, 표면측으로의 콘택트부와 캐소드 전극(1100)의 사이에서 전계를 완화하기 위해서는, 콘택트부와 캐소드 전극(1100)의 사이를 충분히 이간할 필요가 있다. 이 때문에, 도 1에 도시하는 구성에서는, 애노드 전극(1130)과 접속되어 애노드 전극(1130)을 표면측에 인출하는 콘택트층(1140)을 화소 어레이의 외측에 마련하고 있다.
한편, 도 1과 같이 이면 구조로 하여, 이면측의 조사면에 애노드 전극(1130)을 형성하기 위해서는, 애노드 전극(1130)으로서 투명 전극을 이용할 필요가 있다. ITO 등의 투명 전극으로 애노드 전극(1130)을 형성하여 광전변환부(1160)에 접촉시키는 방법에서는, 애노드 전극(1130)과 광전변환부(1160)의 접촉부에서 노이즈가 발생한다. 이 때문에, 포토 다이오드 최표면, 즉 광전변환부(1160)의 최표면에 고농도의 불순물을 주입한 전극을 형성하는 경우가 있다. 그러나, 광전변환부(1160)에 고농도의 불순물 주입을 행하면, 이 부분에는 공핍층을 형성할 수 없게 되어, 포토 다이오드 최표면에서 광전변환을 할 수 없게 되기 때문에, 단파장광의 양자효율이 저하되어 버린다. 이 때문에, 광전변환부(1160)의 최표면에 형성한 고농도의 불순물 부분을 얇게 할 필요가 있는데, 고농도의 불순물 부분을 얇게 하면 저항이 높아져 버린다. 특히, 화소 어레이의 외측에 콘택트층(1140)을 마련하여 이면측의 애노드 전극(1130)으로의 콘택트를 행하는 경우, 미세화에는 유리하지만, 콘택트층(1140)으로부터 화소까지의 전기 저항이 높아지고, SPAD에 특유한 큰 증배 전류가 흘렀을 때에 전압이 변동해 버린다. 이 변동이 다른 화소에도 영향을 주어, 다른 화소의 특성을 바꾸어 버리는 화소 사이 간섭이 일어나 버린다.
이상의 점을 감안하여, 본 실시 형태에서는, 미세 화소를 실현할 수 있는 이면 전극 구조를 취하면서, 전극에서의 전압 변동에 의한 화소 사이 간섭을 억제하고, 또한, 특히 단파장측의 양자효율을 개선한다.
2. 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 구성례
도 2는 본 개시의 한 실시 형태에 관한 촬상 장치(SPAD 포토 다이오드)(1000)를 도시하는 모식도이다. 도 2에 도시하는 구성에서는, SPAD 화소로서의 증배 영역과 광전변환을 행하는 광전변환부(160)를 구비하고, 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(130)을 가진다. 도 2에 도시하는 구성은 이면 조사형의 화소이고, 포토 다이오드의 기판은 10um 이하로 박육화되어 있고, 고전압이 인가되는 한 쌍의 전극 중, 일방의 애노드 전극(130)은 이면측에 마련되어 있다. 또한, 반도체 기판(50)의 표면측이란, 반도체 기판(50)상에 배선층이 형성되는 측이고, 본 실시 형태의 촬상 장치(100)에서는, 반도체 기판(50)의 이면측이 광조사면으로 되어 있다. 이면측의 애노드 전극(130)은, 화소 분리부(150)에 대응하여 마련되어 있다. 애노드 전극(130)의 두께는, 한 예로서 500㎚ 이상이 되고, 저저항화된 전극으로 되어 있다. 화소 분리부(150) 사이의 화소 영역에 광전변환부(160)가 마련되고, 광전변환부(160)의 이면측의 최표면은 광이 조사되는 광조사부로 되어 있다. 화소 영역은, 화소 분리부(150)의 거리로 규정되고, 가로세로 5㎛ 이하의 사각형의 평면 형상을 가지고 있다. 애노드 전극(130)은, 화소 어레이 외로서, 깊은 불순물 주입이나 금속의 매입 등에 의해 형성되는 콘택트층(140)과 접속되고, 표면측에 그 전위가 취출되어 있다. 표면측에서 콘택트층(140)과 접속된 전극(142)에 소정의 전압이 인가됨으로써, 애노드 전극(130)에는, 콘택트층(140)을 통하여 소정의 전압이 인가된다. 콘택트층(140)은 화소 어레이를 둘러싸서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 콘택트층(140)은, 1개소라도 좋고, 복수로 분할되어 있어도 좋다. 또한, 애노드 전극(140)은, 화소 어레이 내에서 복수의 콘택트층(140)이 형성되어 있어도 좋다. 전극 취출을 위한 콘택트층(140)이 많을수록 이면측의 애노드 전극(130) 내에서의 전압 변동을 억제할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 화소 어레이 내에서는 화소 분리부(150)에 의해 화소가 분리되어 있다. 도 2에서는, 화소 어레이 내의 1화소를 나타내고 있다. 화소 분리부(150)는, 광전변환부(160)와 불순물의 극성을 바꿈에 의해 형성되어 있다. 이면측의 애노드 전극(130)은, 화소 분리부(150)의 위치에 대응하여 마련되고, 도 2에서는 화소 분리부(150)의 바로 위에 마련되어 있다. 화소 분리부(150)는, 고농도의 불순물 주입에 의해 형성되고, 저항을 충분히 낮추기 위해, 애노드 전극(130)은 충분한 두께, 예를 들어 500㎚ 이상으로 되어 있다. 이와 같은 구조로 함으로써, 광전변환부(160)의 공핍층을 화소 이면측의 최표면까지 형성할 수 있고, 단파장의 감도를 충분히 유지할 수 있다.
도 2에서는, 표면측에 N형의 불순물층을 형성하여 캐소드 전극(100)으로 하고, 이면측에 P형의 불순물층을 형성하여 애노드 전극(130)으로 하고 있다. 캐소드 전극(100)에는 N형층(제1 반도체층)(180)이 접속되어 있다. 또한, 캐소드 전극(100)의 겉측에는 전극(102)이 접속되어 있다. 애노드 전극(130)에 접속되어 있는 광전변환부(160)는 저농도의 P형이고, 광전변환부(제3 반도체층)(160)와 접하는 고농도의 P형층(제2 반도체층)(170)과 캐소드의 N형층(180) 사이에서 고전계가 되는 증배 영역을 형성하고 있다. 또한, 화소 분리부(150)로서 저농도의 N형층을 이용하고 있다. 또한, 광전변환부(160)를 마련하지 않고, P형층(170)이 광전변환부(160)의 영역까지 확대되어 있어도 좋다.
또한, 불순물층의 도전형과 농도는 한 예이고, P와 N을 교체하여 애노드와 캐소드를 반대의 도전형으로 하여도 좋다. 또한, 고전계가 되는 증배 영역을 만드는 법은 그 외에도 다양한 방법이 생각된다. 또한, 증배 영역을 분리하기 위한 불순물 주입 영역을 마련하거나, 화소 분리부(150)로서 매입 절연막 등을 마련하여도 좋다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 이면 조사형의 SPAD에서, 애노드 전극(130)과 캐소드 전극(100)을 기판의 표면과 이면에 가진다. 이면측의 애노드 전극(130)은 화소 사이 분리 영역(150)에 마련되어 있다. 이에 의해, 공핍층으로 이루어지는 광전변환부(160)를 광조사면의 최표면까지 확대할 수 있기 때문에, 단파장 감도를 대폭적으로 높일 수 있다. 화소가 비교적 큰 경우는 애노드 전극(130)이 화소단에 위치하기 때문에, 화소 내의 전계가 일정해지지 않고 화소 중앙부에서는 공핍층이 광전변환부(160)의 표면까지 퍼지기 어려운 경우도 있는데, 미세 화소에서는 화소단으로부터의 전위가 화소 중앙에도 도달하기 때문에, 이면측의 애노드 전극(130)을 화소 분리부(150)에 마련하는 구조를 채용할 수 있다.
도 3은 본 실시 형태의 다른 구성례를 도시하는 모식도이고, 이면측의 화소 표면에 화소 분리부(150)로서 차광성을 갖는 금속층(152)을 사용한 예이다. 이에 의해 광에 의한 화소 사이 간섭을 저감하면서, 이면의 애노드 전극(130)의 저항도 낮출 수 있고, 전압 변동에 의한 화소 간섭을 더욱 억제할 수 있다. 금속층(152)은, 텅스텐(W) 등의 금속으로 구성할 수 있다. 이 금속층(152)의 바로 아래에 도 2와 같은 고농도의 불순물 주입 영역을 마련하여 애노드 전극(130)으로 한다. 금속층(152)과 고농도 불순물 영역으로 이루어지는 애노드 전극(130)은 콘택트하고 있어도 좋다. 도 3에 도시하는 구성례인 경우도, 도 2와 마찬가지로 애노드 전극(130)은 표면측에 취출되어도 좋지만, 이면측에서 그대로 본딩 패드에 접속되어도 좋다.
화소 분리부(150)는 사각형의 화소 영역을 둘러싸도록 격자형상의 평면 형상을 가진다. 이 때문에, 화소 분리부(150)상에 형성되는 애노드 전극(130), 애노드 전극(130)상에 형성되는 금속층(152)도, 화소 분리부(150)를 모방한 격자형상의 평면 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 3에 도시하는 예에서는, 화소 분리부(150)에 차광성이 있는 매입 금속층(190)이 표면측부터 매입되어 있다. 매입 금속층(190)은, 금속층(152)과 마찬가지로 텅스텐(W) 등의 금속으로 구성할 수 있다. 이 경우, 매입 금속층(190)과 광전변환부(160)는 절연막(194)으로 분리되어 있고, 매입 금속층(190)은 인접하는 화소 영역 사이에서 절연막(194)에 둘러싸여 있다. 이 구조에서는, 화소 영역의 깊은 영역에서 일어나는 화소 사이 간섭을 억제할 수 있고, 또한 이면측에 애노드 전극(130)을 마련한 미세화에 유리한 구조를 조합시킬 수 있다. 매입 금속층(190)은 표면측으로부터 광전변환부(160)의 도중까지 매입되어 있고, 이 매입 금속층(190)의 바로 위에 고농도 불순물 영역을 만들어, 이면측의 애노드 전극(130)으로 한다.
도 4에 도시하는 예에서는, 도 3에 도시하는 구성의 매입 금속층(190)이 이면측으로부터 매입되어 있다. 이 경우, 고농도 불순물 영역으로 이루어지는 애노드 전극(130)은 매입 금속층(190)을 둘러싸도록 화소 영역 내에 형성되는데, 매입 금속층(190)을 마련함에 의해 애노드 전극(130)의 화소 사이에서의 접속이 차단되기 때문에, 금속층(152)을 화소 분리부(150)상에 마련하고, 금속층(152)과 애노드 전극(130)을 콘택트하여 화소 사이에서 애노드 전극(130)을 접속한다. 금속(152)은, 매입 금속층(190)과는 절연되어 있다. 매입 금속층(190)은 광전변환부(160)의 일부에만 매입되어 있어도 좋지만, 보다 바람직하게는, 화소 영역의 전체에 매입되어 있다. 이 구조로 함으로써, 광에 의한 화소 사이 간섭을 완전하게 차단하면서, 전압 변동에 의한 화소 사이 간섭도 억제하여, 미세화와 고양자효율을 달성할 수 있고, 저노이즈의 화소를 실현할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 애노드 전극(130)이 화소 분리부(150)의 위치에 대응하도록 형성되어 있다. 또한, 애노드 전극(130)이 화소 분리부(150)의 위치에 대응하도록 형성되는 것은, 도 2와 같이 애노드 전극(130)이 화소 분리부(150)의 바로 위에 형성되는 경우, 도 4와 같이 애노드 전극(130)이 화소 분리부(150)의 화소 영역측에 형성되는 경우를 포함하는 것으로 한다. 또한, 애노드 전극(130)은, 화소 분리부(150)의 위치에 대응하도록 형성되어 있는데, 화소 분리부(150)의 전부에 대응하여 마련되어 있지 않아도 좋고, 화소 분리부(150)의 일부에만 대응하여 마련되어 있어도 좋다.
3. 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 다른 구성례
이하에서는, 도 2∼도 4에 도시한 구성례를 기초로, 본 실시 형태의 몇가지 바리에이션에 관해 설명한다. 도 5에 도시하는 구성례는, 도 2에 도시하는 구성례에 대해, 화소 영역의 최표면에 애노드 전극(130)과 연결되는 보조 전극(132)을 마련한 예를 나타내고 있다. 보조 전극(132)은, 애노드 전극(130)과 같은 도전형으로 형성되어 있다. 보조 전극(132)의 두께는, 한 예로서 50㎚ 이하가 되고, 광전변환부(160)의 영역을 최대한 확보할 수 있도록 하고 있다. 이와 같이, 화소 내의 이면측의 최표면에는, 고농도의 불순물 주입에 의해 보조 전극(132)을 마련하여도 좋다. 단, 화소 내에 불순물이 주입된 보조 전극(132)의 영역의 두께는 충분히 얇게 하고, 예를 들어 50㎚ 이하로 하는 것이 알맞다. 도 5에 도시하는 예에서는, 보조 전극(132)상에 절연층(200)이 마련되어 있고, 절연층(200)을 통하여 광전변환부(160)에 광이 조사된다. 보조 전극(132)을 마련함으로써, 이면측의 광전변환부(160)의 최표면의 전위를 일정하게 할 수 있고, 공핍층의 퍼짐이나 증배 영역의 전계를 화소 내에서 균일화할 수 있다. 이 보조 전극(132)은 두께가 얇고 단파장 감도에는 영향을 주지 않는 만큼, 저항도 높지만, 화소 분리부에 마련한 애노드 전극(130)의 저항이 낮기 때문에, 다른 화소의 전위 변동은 일어나지 않는다.
도 6에 도시하는 구성례는, 도 2에 도시하는 구성례에 대해, 광전변환부(160)의 최표면(광조사면)에 절연층(200)을 마련하고, 화소 분리부(150)상의 범위에서, 절연층(200)상에 차광성을 갖는 금속층(152)을 마련한 예를 도시하고 있다. 또한, 도 7에 도시하는 구성례는, 화소 분리부(150)상에는 절연막(200)을 마련하는 일 없이, 애노드 전극(130)상에 차광성을 갖는 금속층(152)을 마련한 예를 도시하고 있다. 차광성을 갖는 금속층(152)을 마련함으로써, 광 침입 경로를 화소마다 구분할 수 있다. 도 7에 도시하는 구성례에 의하면, 애노드 전극(130)과 차광성을 갖는 금속층(152)을 동전위로 할 수 있다.
도 8에 도시하는 구성례는, 도 3에 도시한 구성례에서, 차광성을 갖는 금속층(152)을 마련하는 일 없이, 광조사면에 절연층(200)을 마련한 예를 나타내고 있다. 또한, 도 9에 도시하는 구성례는, 도 3에 도시한 구성례에서, 도 6에 도시한 구성례와 마찬가지로, 절연층(200)과 차광성을 갖는 금속층(152)을 마련한 예를 나타내고 있다. 또한, 도 10에 도시하는 구성례는, 도 3에 도시한 구성례에서, 도 7에 도시한 구성례와 마찬가지로, 절연층(200)과 차광성을 갖는 금속층(152)을 마련한 예를 나타내고 있다.
또한, 도 11에 도시하는 구성례는, 도 4에 도시한 구성례에서, 애노드 전극(130)을 화소 분리부(150)보다도 화소 영역측에 배치하고, 애노드 전극(130)과 화소 분리부(150)상에 마련한 표면 금속층(220)을 접속한 예를 나타내고 있다. 애노드 전극(130)은, 인접하는 화소 영역의 애노드 전극(130)과 표면 금속층(220)에 의해 접속된다. 이 때문에, 표면 금속층(220)은, 화소 분리부(150)를 넘도록 형성되어 있다. 또한, 도 12에 도시하는 구성례는, 도 1에 도시한 구성례에 대해, 매입 금속층(190)의 길이를 화소 영역(광전변환부(160))의 깊이 방향에서 짧게 한 예를 나타내고 있다.
4. 애노드 전극의 외부로의 인출
도 13∼도 15는, 애노드 전극(130)과, 애노드 전극(130)과 접속되는 전극(142)과의 위치 관계를 도시하는 모식도이다. 여기서, 전극(142)은 화소 어레이 외에 마련되고, 본딩 패드(인출 전극)로서 기능한다. 도 13은, 도 2와 마찬가지로 콘택트층(140)을 마련함으로써, 콘택트층(140)을 통하여 애노드 전극(130)을 표면측에 인출하고, 콘택트층(140)과 표면측의 전극(142)을 접속한 예를 나타내고 있다. 또한, 콘택트층(140)은, 화소 어레이 주변의 회로에 접속되어 있어도 좋다.
도 14에 도시하는 예는, 애노드 전극(130)과 같은 이면측에 전극(142)을 마련하고, 애노드 전극(130)과 전극(142)을 직접적으로 접속한 예를 나타내고 있다. 도 14에 도시하는 예에서는, 본딩 패드로서의 전극(142)이 이면측에 마련된다. 또한, 도 14에서, 애노드 전극(130)상에 차광성을 갖는 금속층(152)을 마련하고, 금속층(152)과 본딩 패드로서의 전극(142)을 접속하여도 좋다.
도 15에 도시하는 예는, 도 13에 도시하는 예와 마찬가지로 표면측에 전극(142)을 마련한 예이지만, 애노드 전극(130)과 접속되는 전극(152)을 마련하고, 전극(152)을 통하여 콘택트층(140)과의 접속을 행한 예를 도시하는 모식도이다.
5. 애노드 전극과 콘택트층의 위치 관계
도 16 및 도 17은, 애노드 전극(130)과 콘택트층(140)의 위치 관계를 도시하는 평면도로서, 광조사면측(이면측)에서 본 상태를 나타내고 있다. 도 16 및 도 17에서, 1점쇄선(R)의 내측은 화소 어레이 내의 영역이고, 1점쇄선(R)의 외측은 화소 어레이 외의 영역이다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 화소 어레이 내에서는, 애노드 전극(130)은 화소 분리부(150)를 따라 마련되기 때문에, 애노드 전극(130)은 격자형상의 형상으로 되어 있다. 차광성을 갖는 금속층(152)을 마련하는 경우는, 도 16에 도시하는 격자형상의 애노드 전극(130)을 모방한 형상의 금속층(152)을 애노드 전극(130)상에 마련할 수 있다. 차광성을 갖는 금속층(152)은, 화소 어레이 내의 주변에 갈수록 그 위치를 화소 분리부(150)로부터 어긋나게 함으로써, 동(瞳) 위치에 응한 보정을 행할 수 있고, 차광 효과를 높일 수 있다. 특히, 도 6과 같이 절연층(200)을 통하여 애노드 전극(130)상에 차광성을 갖는 금속층(152)을 형성한 경우는, 금속층(152)과 애노드 전극(130)이 일체화되어 있지 않기 때문에, 화소 어레이 내의 주변에 갈수록 금속층(152)의 위치를 화소 분리부(150)(애노드 전극(130))로부터 어긋나게 할 수 있다. 화소 어레이 외에는, 화소 어레이를 둘러싸도록 콘택트층(140)이 마련되고, 도 2에 도시한 바와 같이, 애노드 전극(130)은 콘택트층(140)을 통하여 표면측에 인출되어 있다. 콘택트층(140)을 화소 어레이 외의 전 둘레에 마련함으로써, 애노드 전극(130) 내에서의 전압 변동을 확실하게 억제할 수 있다.
도 17은, 도 16의 구성에 더하여, 화소 어레이 내에도 콘택트층(140)을 마련한 예를 나타내고 있다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 화소 어레이 내에도 콘택트층(140)을 마련함으로써, 애노드 전극(130)의 전위를 더욱 안정시키는 것이 가능하다.
6. 컬러 필터, 렌즈를 포함하는 구성례
도 18은, 도 12에 도시하는 구성에서, 광조사면의 절연층(200)상에 컬러 필터(300a, 300b, 300c)가 마련되고, 컬러 필터(300a, 300b, 300c)의 더 위에 온 칩 렌즈(400)가 마련된 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 온 칩 렌즈(400) 및 컬러 필터(300a, 300b, 300c)를 투과한 광은, 광전변환부(160)에 조사된다. 또한, 도 18에서, 도 12에 도시하는 화소 분리부(150)의 절연막(194)은, 광조사면의 절연층(200)과 공통으로 마련되어 있다.
도 19는, 도 18에 도시하는 광전변환부(160)와 절연층(200)의 계면으로부터 광전변환부(160)측의 영역을 본 상태를 도시하는 모식도이다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 매입 금속층(190)과 절연층(200)(절연막(194))으로 화소 분리부(150)가 마련되고, 화소 분리부(150)에 의해 광전변환부(160)로 이루어지는 화소 영역이 획정되어 있다. 도 19에 도시하는 각 광전변환부(160)에서, 애노드 전극(130)은 화소 분리부(150)를 따라 화소 영역을 둘러싸도록 마련되어 있다.
7. 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 적용례
도 20은, 본 기술을 적용한 전자 기기로서의, 카메라 장치(2000)의 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 20에 도시하는 카메라 장치(2000)는, 렌즈군 등으로 이루어지는 광학부(2100), 상술한 촬상 장치(촬상 디바이스)(1000), 및 카메라 신호 처리 장치인 DSP 회로(2200)를 구비한다. 또한, 카메라 장치(2000)는, 프레임 메모리(2300), 표시부(표시 장치)(2400), 기록부(2500), 조작부(2600), 및 전원부(2700)도 구비한다. DSP 회로(2200), 프레임 메모리(2300), 표시부(2400), 기록부(2500), 조작부(2600) 및 전원부(2700)는, 버스 라인(2800)을 통하여 서로 접속되어 있다.
광학부(2100)는, 피사체로부터의 입사광(상광)을 취입하여 촬상 장치(1000)의 촬상면상에 결상한다. 촬상 장치(1000)는, 광학부(2100)에 의해 촬상면상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 출력한다.
표시부(2400)는, 예를 들면, 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시 장치로 이루어지고, 촬상 장치(1000)에서 촬상된 동화 또는 정지화를 표시한다. DSP 회로(2200)는, 촬상 장치(1000)로부터 출력된 화소 신호를 수취하고, 표시부(2400)에 표시시키기 위한 처리를 행한다. 기록부(2500)는, 촬상 장치(1000)에서 촬상된 동화 또는 정지화를, 비디오테이프나 DVD(Digital Versatile Disk) 등의 기록 매체에 기록한다.
조작부(2600)는, 유저에 의한 조작하에, 촬상 장치(1000)가 갖는 다양한 기능에 관해 조작 지령을 발한다. 전원부(2700)는, DSP 회로(2200), 프레임 메모리(2300), 표시부(2400), 기록부(2500) 및 조작부(2600)의 동작 전원이 되는 각종의 전원을, 이들 공급 대상에 대해 적절히 공급한다.
8. 본 개시의 바리에이션
이하에서는, 본 개시를 구체적으로 실시한 경우에 생기는 과제와, 과제를 해결하기 위한 실시례의 바리에이션에 관해 설명한다.
8. 1. 공통되는 구조
최초에, 각 바리에이션에서 공통되는 기본 구성에 관해 설명한다. 도 21A는, 각 바리에이션에서 공통되는 기본 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 도 21A에 도시하는 촬상 장치(1000)는, SPAD 화소로서의 증배 영역과 광전변환을 행하는 광전변환부(N-영역)(160)를 구비하고, 광전변환부(160)의 이면측의 최표면은 광이 조사되는 광조사부로 되어 있다.
도 21A에 도시하는 바와 같이, 애노드 전극(130)으로서 기능하는 금속층(152)은, P영역(760)과 전기적으로 접속되어 있다. P영역(760)은, 하층일수록 불순물 농도가 낮아지도록 구성되어 있다. 또한, P영역(760)으로부터 화소 분리부(150)를 따라 P영역(700), P-영역(710)이 형성되고, P영역(760)으로부터 아발랑슈부(720)까지가 전기적으로 접속되어 있다. 아발랑슈부(720)는 P+영역(730)과 N+영역(740)이 접합되어 구성되어 있다. P영역(700)은, 아발랑슈부(720)에서 판독하고 싶은 전하(전자)가 통과하도록, 반대의 전하(홀)를 축적시킴으로써 구성되어 있다. P-영역(710)은, 아발랑슈부(720)에 전하가 통과하도록, 중앙의 전위를 높게 하기 위해, 저농도의 영역으로 하는 것이 바람직하다.
N+영역(740)은, N+영역(750)을 통하여 전극(102)과 접속되어 있다. 또한, P+영역(730)과 N+영역(740)의 측면에는, N-영역(780)이 형성되어 있다. 또한, N+영역(740) 및 N-영역(780)과 전기적으로 접속되는 P+층(790)이 마련되고, P+층(790)은 전극(800)을 통하여 접지(GND)되어 있다. 또한, P+층(790)은, N층이라도 좋다. 또한, P+층(790)에 접속되는 배선층(820) 등의 전극이 형성되어 있지 않아도 좋다. 전극(102)은, 입사한 광에 대응한 신호를 출력하는 전극이다. 한편, 전극(800)은, 정공(홀)의 배출용의 전극이다. 또한, P+층(790) 및 전극(800)은, 마련되어 있지 않아도 좋다. 전극(102), 전극(800), 화소 분리부(150)에 마련된 매입 금속층(190)은, 각각 배선층(820)과 접속되어 있다. 또한, 배선층(820)은, 도 18에 도시하는 배선층 중, 최상층의 일부의 배선층을 나타내고 있다. 또한, P+층(790)은, N층이라도 좋다. 또한, P+층(790)에 접속되는 배선층(820) 등의 전극은 없어도 된다.
화소 분리부(150)의 측면과 P영역(760)의 상층에는, 절연막(고정 전하막)(810)이 마련되어 있다. 절연막(810)은, 예를 들어 부에 대전하고 있다. 또한, P영역(760)의 상층의 구성은, 기본적으로 도 18에 도시한 구성과 마찬가지이다. 또한, 도 21A에 도시한 구성에서, P형과 N형의 도전형을 교체하여 촬상 장치(1000)를 구성할 수도 있다.
이상과 같이 구성된 도 21A의 촬상 장치(2000)에서, N+영역(740) 및 N+영역(750)은, 도 2에 도시한 N형층(180)에 대응한다. 또한, P영역(760), P영역(700), 및 P-영역(710)은, 광전변환부(제3 반도체층)(160), P형층(170)에 대응한다.
이하에서 설명하는 각 바리에이션에서는, 기본적으로 도 21A에 도시한 SPAD 화소의 구성을 구비하는 것으로 하고, 이들 구성을 기본 구성으로 하여, 도시는 적절히 생략한다. 또한, 각 바리에이션에서는, 기본 구성 이외의 구성을 일부 나타내지만, 기본 구성으로 적절히 치환하는 것이 가능하다. 도 21B는, 도 21A에서, 금속층(152)을 도 18과 같은 절연막(200)으로 덮은 다음, 컬러 필터(300a, 300b, 300c)를 마련한 예를 도시하는 개략 단면도이다.
8. 2. 제1 바리에이션
도 3에 도시한 바와 같이, 화소 분리부(150)에 매입 금속층(190)을 매입함으로써, 인접하는 화소 영역 사이의 차광성을 높일 수 있고, 화소 영역의 깊은 영역에서 일어나는 화소 사이 간섭을 억제할 수 있다. 제1 바리에이션은, 애노드 전극(130)을 금속층(152)으로 하고, 매입 금속층(190)과 애노드 전극(130)(금속층(152))을 전기적으로 접속한 구성에 관한 것이다.
도 22A는, 제1 바리에이션의 촬상 장치(1000)에 관한 것이고, 화소 분리부(150)의 근방을 상세히 도시하는 개략 단면도이다. 도 22A에 도시하는 바와 같이, 화소 분리부(150)를 관통하도록 매입 금속층(190)이 마련되어 있다. 매입 금속층(190)은, 금속층(152)을 통하여 이면측의 P영역(760)과 전기적으로 접속되어 있다. 매입 금속층(190)과 애노드 전극(130)으로서의 금속층(152)을 전기적으로 접속함으로써, 애노드 전극의 기생 저항을 저하할 수 있고, 특히 화소 에어리어 중앙부에서의 전압 강하를 저감하는 것이 가능해진다.
도 22B∼도 22H는, 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치(1000)의 다른 양태를 도시하는 개략 단면도이다. 도 22B∼도 22H의 어느 양태에서도, 매입 금속층(190)과 금속층(152)이 전기적으로 접속되어 있다.
도 22B는, 화소 분리부(150)상을 금속층(152)으로 덮은 예를 나타내고 있다. 도 22C는, 도 22A에 도시하는 표면측이 매입 절연막(510)을 형성하지 않고, 이면으로부터 표면에 이르는 화소 분리부(150)의 폭을 일정하게 한 예를 나타내고 있다. 또한, 도 22D는, 도 22A에 도시하는 매입 절연막(510)을 파고 들어 오목부(520)를 형성하고, 오목부(520) 내에 매입 금속층(190)과 접속되는 매입 금속층(530)을 형성한 예를 나타내고 있다. 또한, 도 22E는, 도 22A에 도시하는 구성에서, 절연막(194)을 마련하지 않고 매입 금속층(190)을 형성한 예를 도시하는 모식도이다. 도 22E에 도시하는 구성에서는, 매입 금속층(190)의 상측의 단면은 절연막(810)의 상면보다도 위에 돌출하고 있는데, 매입 금속층(190)의 상측의 단면이 절연막(810)의 상면과 같은 위치라도 좋다. 또한, 도 22F는, 도 22A에 도시하는 구성에서, 매입 금속층(190)이 배선층(820)에 접속되어 있지 않는 구성을 나타내고 있다. 또한, 도 22G는, 도 22A에 도시하는 구성에서, 절연막(810)을 매입 절연막(510)의 하부까지 연장시킨 구성을 나타내고 있다. 또한, 도 22H는, 도 22A에 도시하는 구성에서, 매입 금속층(190)의 측방에 절연막(810)을 마련하지 않고, 고농도의 P층(830)을 마련한 구성을 나타내고 있다. 고농도의 P층(830)은, 후술하는 도 25의 제조 공정에 나타내는 P층(544)에 대응한다. 도 22H에 도시하는 바와 같이, 절연막(810) 대신에 고농도의 P층(830)을 형성하여도 좋다. 또한, 도 22H에서, P영역(760)상에 형성되어 있는 절연막(810)을 마련하지 않아도 좋다.
도 22A∼22C, 22E, 22G, 22H에서는, 금속층(152)의 반대측에서, 매입 금속층(190)이 배선층(820)에 접속되어 있다. 매입 금속층(190)과 배선층(820)을 접속함으로써, 애노드 배선으로서의 면적이 확대하고, 보다 애노드의 저항을 낮출 수 있다.
또한, 매입 금속층(190)과 배선층(820)을 접속함으로써, 인접 화소에서의 광의 누설, 혼색을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 횡방향으로 연재되는 배선층(820) 또는 기판보다도 깊게 형성된 배선층(820)과 매입 금속층(190)이 접속됨으로써, 하층의 배선층(820)에서 반사하여 인접 화소에 광이 입사해 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 매입 금속층(190)과 접속된 횡방향의 배선층(820)에서, 비스듬히 입사한 광을 반사시킬 수 있고, 검출하고 싶은 화소에 광을 재입사시키는 것도 가능하다.
또한, 광의 입사면측(상측)에서 전하(P형이 수집하는 정공(홀))를 배출할 수도 있고, 하측에서 배선층(820)과 접속하고 있으면 하측 또는 상하 양방으로부터 전하를 배출할 수도 있다. 평면시에서는, 상측의 배선 레이아웃과 마찬가지로, 하측의 배선층(820)도 임의로 형성할 수 있다.
도 23A∼도 23G는, 제1 바리에이션에 관한 촬상 장치(1000)의 평면도이다. 도 23A에 도시하는 예는, 도 22A의 구성에 대응하고, 금속층(152)은, 매입 금속층(190)보다도 넓은 폭으로 화소 분리부(150)를 따라 형성되어 있다. 도 23A∼도 23G에서는, 금속층(152)의 영역에 도트를 붙여서 나타내고 있고, 금속층(152)이 P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 나타내고 있다. 도 23A에 도시하는 예는, 금속층(152)이 P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 1화소당 4개소로 한 구성을 나타내고 있다. 도 23B에 도시하는 예는, 도 22A의 구성에서, 금속층(152)이 P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 1화소당 1개소로 한 구성을 나타내고 있다. 도 23C에 도시하는 예는, 도 22A의 구성에서, 금속층(152)이 P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 매입 금속층(190)에 따른 4변을 따라 마련하고, 금속층(152)이 P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 링형상으로 한 구성을 나타내고 있다. 또한, 도 23C에서, 금속층(152)이 P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 매입 금속층(190)을 따른 1변만으로 하여도 좋다. 도 23D에 도시하는 예는, 도 22B의 구성에 대응하고 있다. 도 23D에 도시하는 예에서는, 도 23A와 마찬가지로 금속층(152)은 매입 금속층(190)보다도 넓은 폭으로 화소 분리부(150)를 따라 형성되고, 화소의 4모퉁이에, 매입 금속층(190)과 인접하여 P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)가 마련되어 있다. 도 23E에 도시하는 예는, 도 23D에서, P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 1화소에 1개소만 마련한 구성을 나타내고 있다. 도 23F에 도시하는 예는, 도 23D에서, P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)의 평면 형상을 삼각형으로 한 구성을 나타내고 있다. 도 23F의 구성에 의하면, 광이 입사하는 금속층(152)의 개구를 보다 확대할 수 있다. 또한, P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)의 평면 형상은, 삼각형 이외의 형상이라도 좋고, 예를 들어 원형이라도 좋다. 도 23G에 도시하는 예는, 도 23D에서, P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 매입 금속층(190)을 따라 마련한 예를 도시하는 모식도이다. 또한, 도 23G에서, 금속층(152)이 P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C)를 매입 금속층(190)에 따른 1변만으로 하여도 좋다. 또한, 도 23A∼도 23G에서는, 평면 구성에서, 금속층(152)은, P영역(760)과 전기적으로 접속되는 부위(C) 이외는, 화소 분리부(150)보다도 광전변환부측에 돌출하지 않는다.
이하, 도 24에 의거하여, 제1 바리에이션에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 공정순으로 설명한다. 도 24는, 제1 바리에이션에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 공정순으로 도시하는 개략 단면도이다.
우선, 공정(1)에서는, Si 기판(520)에 이온 주입과 열처리 등을 이용하여 필요한 N층, P층을 형성하고, 성막 등으로 소망하는 구조를 형성하고, 화소를 둘러싸도록 매입 절연막의 절연막을 매입한 제1층(528)을 형성한다. 이에 의해, 도 21A에 도시한 각 N영역, 각 P영역이 형성된다. 또한, 도 24에서, 각 N영역, 각 P영역의 도시는 생략한다. 그리고, 절연막을 매입한 제1층(528)상에 메탈층(530)을 형성하고, 또한 절연막을 형성함으로써 제1층(528) 중에 메탈층(530)을 매입한 구조를 얻는다. 제1층(528)의 매입은, 산화막, 질화막, 산화막과 질화막의 적층 등, 다양한 바리에이션을 생각할 수 있다. 메탈층(530)은 텅스텐(W) 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 메탈층(530)을 형성하지 않아도 좋다.
다음으로, 공정(2)에서는, 필요한 배선층을 형성한 다음, 첩합 등의 수법에 의해 표리면을 반전시켜, 불필요한 층을 제거한다. 다음 공정(3)에서는, 매입 절연막에 도달하도록 Si 기판(520)을 에칭한 다음, 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2) 등으로 이루어지는 절연막(532)과, 산화막 등으로 이루어지는 절연막(534)을 성막한다. 성막은 커버리지가 좋은 막종(膜種)을 이용하는 것이 알맞다. 그리고, 공정(4)에서는, 제1 매입층(528)을 관통하고, 메탈층(530)에 도달하는 홈(트렌치)을 형성하고, 메탈막(536)을 매입한다. 메탈막(536)은 텅스텐(W) 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, Si층(526)과 제1 매입층(528)을 관통시킨 후, 절연막(532)과 절연막(534)을 성막하고, 메탈층(536)을 매입하여도 좋다. 마지막으로, 공정(5)에서는, 절연막(200)을 형성한 후, 이면 콘택트를 취하는 전극(538)을 형성한다. 이들 공정에 의해, 이면 전극을 구비한 소자를 제조한다. 또한, N층, P층이 반전하여도 상관 없다. 그 경우는, 절연막(532)의 종류를 변경한다. 그리고, 절연막(200) 및 전극(538)상에, 도 21A에 도시한 바와 같은 컬러 필터(300a, 300b, 300c) 및 온 칩 렌즈(400)(도 24에서 도시 생략)를 형성한다.
도 24에 도시한 제조 방법에서, 절연막(532)의 형성이 아니라, 표면측 형성시에, 고상(高相) 확산 등을 이용하여, 겉측으로부터 이면측에 형성한 제2 매입층을 고농도의 P층으로 둘러싸도 좋다. 도 25는, 이 경우의 제조 공정을 도시하는 모식도이다. 공정(1)에서, Si 기판(520)에 이온 주입과 열처리 등을 이용하여 필요한 N층, P층을 형성하고, 성막 등으로 소망하는 구조를 형성한다. 이에 의해, 도 21A에 도시한 각 N영역, 각 P영역이 형성된다. 그리고, Si 기판(520)에 제2층(540)을 매입하고, 제2층(540) 속에 메탈막(542)을 매입한다. 제2층(540)을 매입할 때에, 고상 확산 등을 이용하여 제2층(540)과 인접하는 Si 기판(520)에 고농도의 P층(544)을 형성한다.
다음 공정(2)에서는, 표리면을 반전시켜, 불필요한 층을 제거한다. 그 후, Si 기판(520)상에 소정의 절연막을 형성한 후, 도 24의 공정(5)과 마찬가지로, 이면 콘택트를 취하는 전극(538)을 형성한다. 그리고, 절연막(200) 및 전극(538)상에, 도 21A에 도시한 바와 같은 컬러 필터(300a, 300b, 300c) 및 온 칩 렌즈(400)(도 24에서 도시 생략)를 형성한다.
도 24 및 도 25에 도시하는 공정도에서, 절연막(532)은 도 22A∼도 22F의 절연막(810)에 상당하고, 메탈층(536)은 도 22A∼도 22F의 매입 금속층(190)에 상당하고, 전극(538)은 금속층(152)(애노드 전극)에 상당한다. 매입 금속층(190)과 금속층(152)은 동일한 재료로 형성해도 좋고, 예를 들어 텅스텐(W) 등의 금속으로 형성할 수 있다.
제1 바리에이션에 의하면, 애노드 전극(130)으로서 기능하는 금속층(152)이, 광전변환부(160)의 P영역(760)과 전기적으로 접속되어 있음에 의해, 애노드 배선의 기생 저항을 저감하는 것이 가능해진다. 애노드 전극(130)으로서 기능하는 금속층(152)이, 광전변환부(160)의 P영역(760)과 전기적으로 접속되어 있음에 의해, 화소 영역의 중앙에서의 전압 강하를 억제할 수 있다.
8. 3. 제2 바리에이션
제1 바리에이션에서, P영역(760)과 접속되는 금속층(152)(애노드 전극)은, 도 23에 도시한 바와 같이, 화소 분리부(150)를 따라 형성되어 있다. 이 때문에, P영역(760)과 금속층(152)의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있고, P영역(760)과 금속층(152) 사이의 콘택트 저항을 저감할 수 있다. 한편, 이 구성인 경우, 각 화소의 광전변환부는, 화소 분리부(150)의 내측에 형성된 배선층(500)에 의해 축소된다.
제2 바리에이션에서는, 제1 바리에이션과 마찬가지로, 매입 금속층(190)과 금속층(152)을 전기적으로 접속한다. 그리고, 금속층(152)과 P영역(760)의 접속부에서, P영역(760)을 파들어감으로써 콘택트 면적이 증대하고, 콘택트 저항을 저감할 수 있다. 또한, P영역(760)을 파들어감으로써 콘택트 면적이 증대한 만큼 화소 분리부(150)의 내측에서의 배선층(500)의 점유 면적을 억제하고, 각 화소의 광전변환부의 영역을 최대한 확보하면, 콘택트 저항이 증대하는 일 없이 촬상 장치(1000)의 감도를 보다 향상할 수 있다.
도 26은, 제2 바리에이션에 관한 촬상 장치(1000)를 도시하는 개략 단면도이다. 도 26에서, P영역(760)과 접속되는 금속층(152)의 콘택트부(152a)는, P영역(760)에 파여진 영역에 충전되어 있다. 이에 의해, 콘택트 영역이 콘택트부(152a)의 측벽에도 형성되기 때문에, 콘택트 면적이 증대하고, 콘택트 저항을 저감할 수 있다. P영역(760)에 파여진 영역은, 홈 형상, 홀 형상, 화소 사이에 새겨서 형성된 홈과 연결되어 있는 형상 등, 복수의 형상을 생각할 수 있다. 평면 구성에서, 금속층(152)은, 콘택트부(152a)가 형성된 영역 이외는, 화소 분리부(150)보다도 광전변환부측에 돌출하고 있지 않다. 콘택트부(152a)의 길이를 보다 길게 함으로써, 콘택트부(152a)와 P영역(760)의 접촉 면적이 증대하고, 콘택트 저항을 저감할 수 있다.
제2 바리에이션에 의하면, 금속층(152)과 P영역(760)의 접속을 콘택트부(152a)에 의해 행함으로써, 광전변환부의 영역을 보다 넓게 확보하는 것이 가능해진다.
8. 4. 제3 바리에이션
제3 바리에이션에서는, 매입 금속층(190)과 접속된 금속층(152)을 P영역(760)에 접속할 때에, 화소 분리부(150)의 절연막(810)을 후퇴시킴으로써, 금속층(152)과 P영역(760)의 콘택트 저항을 저감한다.
도 27은, 제3 바리에이션에 관한 촬상 장치(1000)를 도시하는 개략 단면도이다. 도 27에 도시하는 구성에서, 화소 분리부(150)의 절연막(194)을 따라 절연막(810)이 형성되어 있다. 화소 분리부(150)에 따른 절연막(810)의 상단의 위치는, 화소 분리부(150)의 절연막(194)의 상단보다도 낮은 위치까지 후퇴하고 있다. 도 27에 도시하는 거리(d1)는, 절연막(700)의 하방향으로의 후퇴량을 나타내고 있다.
도 28은, 도 27에 도시하는 영역(A1)의 범위를 확대하여 도시하는 모식도로서, 금속층(152)의 충전 전과 충전 후의 상태를 각각 나타내고 있다. 도 28에서는, 절연막(810)의 근방을 보다 상세히 나타내고 있다. 절연막(810)과 인접하여, 탄탈옥사이드(Ta2O5) 등으로 형성되는 막(193)과 절연막(192)이 형성되어 있다. 막(193)은, 스퍼터법에 의해 형성되기 때문에, 커버리지가 비교적 낮고, 홈(701)의 측벽에는 형성되어 있지 않다. 한편, 절연막(192)은 CVD 등에 의해 형성되고, 커버리지가 양호하기 때문에, 홈(701)의 측벽에도 형성된다. 도 28의 좌측에 도시하는 금속층(152)의 충전 전의 상태는, 화소 분리부(150)에 매입 금속층(190)을 충전하는 홈(701)을 형성하고, 화소 분리부(150)의 상부에 개구(702)를 형성한 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 홈(701)에 매입 금속층(190)은 충전되어 있지 않고, 또한, 개구(702)에 금속층(152)은 충전되어 있지 않다. 도 28에 도시하는 파선은, 절연막(810)을 후퇴시키기 전의 개구(702)의 범위를 나타내고 있다. 파선으로 나타내는 범위에서 개구(702)를 형성한 후, 세정 공정에 의해 절연막(810)을 후퇴시킨다. 절연막(700)은 수직 방향으로 거리(d1)만큼 후퇴하고, 수평 방향으로 거리(d2)만큼 후퇴한다. 한 예로서, 후퇴량은, 수㎚부터 수십㎚ 정도이다.
그 후, 도 28의 우측에 도시하는 충전 후의 상태에 나타내는 바와 같이, 홈(701)을 충전하도록 매입 금속층(190)을 형성하고, 개구(702)를 충전하도록 금속층(152)을 형성한다. 이에 의해, P영역(760)과 접속되는 금속층(152)의 영역은, 절연막(810)이 후퇴한 만큼 넓어지게 되고, P영역(760)과 금속층(152)의 사이의 콘택트 저항을 저감할 수 있다. 또한, 도 27 및 도 28에 도시하는 예에서는, 금속층(152)과 매입 금속막(190)은 일체적으로 형성된다.
이상과 같이, 절연막(810)을 후퇴시킴에 의해, P영역(760)과 금속층(152)의 접촉 영역을 확대할 수 있다. 따라서, 도 27에 도시하는 제3 바리에이션의 구성에 의하면, P영역(760)과 금속층(152) 사이의 콘택트 저항을 보다 저감하는 것이 가능해진다.
도 29는, 제3 바리에이션의 다른 예를 도시하는 개략 단면도이다. 도 29에 도시하는 구성에서는, 금속층(152)의 P영역(760)과의 콘택트가, 화소 분리부(150)로부터 이간한 위치에서 행해지고 있다.
도 30은, 도 29에 도시하는 영역(A2)의 범위를 확대하여 도시하는 모식도이다. 도 30에 도시하는 파선은, 절연막(810)을 후퇴시키기 전의 개구(704)의 범위를 나타내고 있다. 파선으로 나타내는 범위에서 개구(704)를 형성한 후, 세정 공정에 의해 절연막(810)을 거리(d2)만큼 수평 방향으로 후퇴시킨다.
그 후, 개구(704)를 충전하도록 금속층(152)을 형성한다. 이에 의해, 금속층(152)과 P영역(760)이 접촉하는 영역은, 절연막(810)이 수평 방향으로 후퇴한 만큼 넓어지게 되고, 금속층(152)과 P영역(760) 사이의 콘택트 저항을 저감할 수 있다.
이하, 도 31에 의거하여, 제3 바리에이션에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 공정순으로 설명한다. 도 31은, 제3 바리에이션에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 공정순으로 도시하는 개략 단면도이다.
도 24의 공정(1)∼(2)와 같은 공정을 행한 후, 도 31의 공정(4)에서는, 매입 절연막에 도달하도록 Si층(926)을 에칭한 다음, 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2) 등으로 이루어지는 절연막(810)과, 산화막 등으로 이루어지는 절연막(934)을 성막한다. 성막은 커버리지가 좋은 막종을 이용하는 것이 알맞다.
다음으로, 공정(5)에서는, 제1 매입층(928)을 관통하고, 메탈층(930)에 도달하는 홈을 형성한다. 또한, 공정(5)에서는, 개구(702)를 형성한 후, 세정을 행한다. 이에 의해, 도 28에서 설명한 바와 같이, 절연막(810)이 하방향 및 수평 방향으로 후퇴한다. 예를 들면, 절연막(810)을 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2) 등으로 형성한 경우, DHF의 무기 약액이나 가공후 세정에서 사용하는 일반적인 유기 약액을 이용하여, 절연막(810)을 수㎚∼수십㎚ 정도 후퇴시킨다.
다음으로, 공정(6)에서는, 메탈막(936)을 매입한다. 메탈막(936)은 텅스텐(W) 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 메탈 성막의 형성 방법으로서 스퍼터나 CVD 등을 이용할 수 있는데, CVD(Chemical Vapor Deposition) 쪽이 커버리지에는 유리하다. 이에 의해, 공정(5)에서 형성한 홈 내, 개구(702) 내를 포함하는 영역에 메탈층(936)이 충전된다. 메탈층(936)은, 절연막(810)을 후퇴시킨 부분에도 충전된다. 충전된 메탈층(936)은, 매입 금속층(190) 및 금속층(152)에 상당한다. 또한, P층(924)은 도 27의 P영역(760)에 상당한다. 그 후, 도 21A에 도시한 바와 같은 컬러 필터(300a, 300b, 300c) 및 온 칩 렌즈(400)(도 31에서 도시 생략)를 형성한다.
이상과 같이, 공정(5)의 세정 공정에서 절연막(810)이 하방향 및 수평 방향으로 후퇴한다. 그리고, 공정(6)에서 메탈층(936)을 충전함에 의해, 절연막(810)을 후퇴시킨 부분에 메탈층(936)이 충전되기 때문에, 메탈층(936)과 P영역(760)의 접촉 면적이 확대되고, 콘택트 저항이 저감된다. 또한, 도 29에 도시하는 구성인 경우, 공정(5)에서, 개구(704)를 화소 분리부(150)로부터 이간한 위치에 형성하면 좋다.
도 32는, 도 31의 공정(5)에서, 홈 내의 제1 매입층(928)상에 형성된 절연막(810)이 후퇴함에 따라, 이 부분에 절연막을 더욱 형성하는 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 33은, 도 32에 도시하는 공정(5-1), 공정(5-2)에서, 영역(A3)을 확대하여 도시하는 단면도이다. 제1 매입층(928)을 관통하고, 메탈층(930)에 도달하는 홈을 형성한 후, 세정 공정을 행함에 의해, 제1 매입층(928)상에 절연막(810)이 노출하고 있기 때문에, 도 33의 좌측의 도면에 도시하는 바와 같이, 제1 매입층(928)상에서 절연막(810)이 후퇴한다. 이 후퇴에 의해 화소 분리부(150)의 내압이 저하될 가능성이 있기 때문에, 도 32에서는, 공정(5-2)에서, 콘택트 홀 내에 절연막(950)을 형성하고, 제1 매입층(928)상에서 콘택트 홀 내에 노출하고 있는 절연막(810)을 절연막(950)으로 덮는다. 이 때, ALD(Atomic Layer Deposition) 등의 수법을 이용하고, 내압이 높은 절연막(950)을 형성하는 것이 알맞다. 이에 의해, 도 33의 우측의 도면에 도시하는 바와 같이, 제1 매입층(928)상에서 절연막(810)이 절연막(950)으로 덮인 상태가 된다. 드라이 에칭 등에 의한 에치 백을 행함으로써, 절연막(810)이 후퇴한 부위의 절연막(950)을 남기고, 불필요한 부위의 절연막을 제거할 수 있다.
그 후, 공정(5-3)에서는, 개구(702)를 형성하여 세정 공정을 행함에 의해, 도 31에 도시하는 공정(5)과 마찬가지로, 절연막(810)을 하방향 및 수평 방향으로 후퇴시킨다. 그 후의 공정은, 도 31과 마찬가지이다.
이상과 같이, 제3 바리에이션에 의하면, 절연막(810)을 후퇴시킴에 의해, 금속층(152)과 P영역(760)의 접촉 면적을 확대할 수 있고, 콘택트 저항을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 도 32 및 도 33에 도시한 바와 같이, 콘택트부가 아닌 화소 분리부(150)의 측벽의 절연막(810)을 후퇴시키고, 절연막을 매입함으로써, 내압을 향상하는 것이 가능하다.
9. 촬상 장치 이외에의 적용례
본 개시는, 예를 들면, TOF(Time Of Flight) 센서 등, 광을 검출하는 다른 장치에 적용할 수도 있다. TOF 센서에 적용하는 경우는, 예를 들면, 직접 TOF 계측법에 의한 거리 화상 센서, 간접 TOF 계측법에 의한 거리 화상 센서에 적용하는 것이 가능하다. 직접 TOF 계측법에 의한 거리 화상 센서에서는, 포톤의 도래 타이밍을 각 화소에서 직접 시간 영역에서 구하기 때문에, 짧은 펄스 폭의 광 펄스를 송신하고, 고속으로 응답하는 수신기에서 전기적 펄스를 생성한다. 그 때의 수신기에 본 개시를 적용할 수 있다. 또한, 간접 TOF법에서는, 광에서 발생한 캐리어의 검출과 축적량이, 광의 도래 타이밍에 의존하여 변화하는 반도체 소자 구조를 이용하여 광의 비행 시간을 계측한다. 본 개시는, 그와 같은 반도체 구조로서도 적용하는 것이 가능하다. TOF 센서에 적용하는 경우는, 도 18에 도시한 바와 같은 컬러 필터(300a, 300b, 300c)와 온 칩 렌즈(400)를 마련하는 것은 임의이고, 이들을 마련하지 않아도 좋다.
10. 전자 디바이스의 구성례
도 34는, 상술한 촬상 장치(1000)를 포함하는 전자 디바이스(3000)의 구성을 도시하는 모식도이다. 도 34에 도시하는 전자 디바이스(3000)는, 복수의 광전변환부(160)가 배치되어 이루어지는 센서부(3010)를 갖는 제1 반도체 칩(3100)과, 광전변환부(160)에 의해 취득된 신호를 처리하는 신호 처리부(3020)를 갖는 제2 반도체 칩(3200)을 구비하고 있다. 제1 반도체 칩(3100)과 제2 반도체 칩(3200)은 적층되어 있다. 또한, 신호 처리부(3020)와 근접하여, 전자 디바이스(3000)를 제어하는 제어부(3030), 광전변환부(160)에 의해 취득된 신호를 기억하는 메모리부(3040)가 마련되어 있다. 제어부(3030)는, 신호 처리부(3020)의 제어 이외에도, 예를 들어 광전변환부(160)의 근방에, 다른 구동이나 제어의 목적으로 배치할 수 있다. 제어부(3030)는, 도시한 배치 이외에도, 제1 반도체 칩(3100)과 제2 반도체 칩(3200)의 임의의 영역에, 임의의 기능을 갖도록 마련할 수 있다. 또한, 복수의 광전변환부(160)는, 2차원 매트릭스형상(행렬형상)으로 배치되어 있다. 또한, 도 34에서는, 설명의 관계상, 제1 반도체 칩(3100)과 제2 반도체 칩(3200)을 분리한 상태로 도시하고 있다.
11. 이동체에의 응용례
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 35는, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 35에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차량 탑재 네트워크 I/F(Interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신된 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리 측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들어 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력된 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별하여도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득된 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12030)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하고, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현(防眩)을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 35의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 36은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 36에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 가진다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프런트글라스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프런트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 하고 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 차실내의 프런트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 36에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)은, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)로 촬상된 화상 데이터가 중합시켜짐에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 가지고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소을 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와 내 차와의 사이에 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들어 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행해진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다.
12. 내시경 수술 시스템에의 응용례
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.
도 37은, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면이다.
도 37에서는, 수술자(의사)(11131)가, 내시경 수술 시스템(11000)을 이용하여, 환자 베드(11133)상의 환자(11132)에게 수술을 행하고 있는 양상이 도시되어 있다. 도시하는 바와 같이, 내시경 수술 시스템(11000)은, 내시경(11100)과, 기복 튜브(11111)나 에너지 처치구(11112) 등의, 그 밖의 수술구(11110)와, 내시경(11100)을 지지하는 지지 암 장치(11120)와, 내시경하 수술을 위한 각종의 장치가 탑재된 카트(11200)로 구성된다.
내시경(1110)은, 선단으로부터 소정의 길이의 영역이 환자(11132)의 체강 내에 삽입되는 경통(11101)과, 경통(11101)의 기단에 접속된 카메라 헤드(11102)로 구성된다. 도시한 예에서는, 경성의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경으로서 구성되는 내시경(11100)을 도시하고 있지만, 내시경(11100)은, 연성의 경통을 갖는 이른바 연성경으로서 구성되어도 좋다.
경통(11101)의 선단에는, 대물 렌즈가 감입된 개구부가 마련되어 있다. 내시경(11100)에는 광원 장치(11203)가 접속되어 있고, 당해 광원 장치(11203)에 의해 생성된 광이, 경통(11101)의 내부에 연설(延設)되는 라이트 가이드에 의해 당해 경통의 선단까지 도광되고, 대물 렌즈를 통하여 환자(11132)의 체강 내의 관찰 대상을 향하여 조사된다. 또한, 내시경(11100)은, 직시경이라도 좋고, 사시경 또는 측시경이라도 좋다.
카메라 헤드(11102)의 내부에는 광학계 및 촬상 소자가 마련되어 있고, 관찰 대상으로부터의 반사광(관찰광)은 당해 광학계에 의해 당해 촬상 소자에 집광된다. 당해 촬상 소자에 의해 관찰광이 광전변환되고, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰상에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 당해 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 컨트롤 유닛(CCU: Camera Control Unit)(11201)에 송신된다.
CCU(11201)은, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등에 의해 구성되고, 내시경(11100) 및 표시 장치(11202)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(11201)는, 카메라 헤드(11102)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대해, 예를 들어 현상 처리(디모자이크 처리) 등의, 당해 화상 신호에 의거한 화상을 표시하기 위한 각종의 화상 처리를 시행한다.
표시 장치(11202)는, CCU(11201)로부터의 제어에 의해, 당해 CCU(11201)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거한 화상을 표시한다.
광원 장치(11203)는, 예를 들어 LED(light emitting diode) 등의 광원으로 구성되고, 수술부 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(11100)에 공급한다.
입력 장치(11204)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력 장치(11204)를 통하여, 내시경 수술 시스템(11000)에 대해 각종의 정보의 입력이나 지시 입력을 행할 수가 있다. 예를 들면, 유저는, 내시경(11100)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)을 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치구 제어 장치(11205)는, 조직의 소작(燒灼), 절개 또는 혈관의 봉지 등을 위한 에너지 처치구(11112)의 구동을 제어한다. 기복 장치(11206)는, 내시경(11100)에 의한 시야의 확보 및 수술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(11132)의 체강을 팽창시키기 위해, 기복 튜브(11111)를 통하여 당해 체강 내에 가스를 보낸다. 레코더(11207)는, 수술에 관한 각종의 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(11208)는, 수술에 관한 각종의 정보를, 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종의 형식으로 인쇄 가능한 장치이다.
또한, 내시경(11100)에 수술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(11203)는, 예를 들어 LED, 레이저 광원 또는 이들 조합에 의해 구성되는 백색 광원으로 구성할 수 있다. RGB 레이저광원의 조합에 의해 백색 광원이 구성되는 경우에는, 각 색(각 파장)의 출력 강도 및 출력 타이밍을 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 광원 장치(11203)에서 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수가 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상에 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어함에 의해, RGB 각각에 대응한 화상을 시분할로 촬상하는 것도 가능하다. 당해 방법에 의하면, 당해 촬상 소자에 컬러 필터를 마련하지 않아도, 컬러 화상을 얻을 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 출력하는 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 그 구동이 제어되어도 좋다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어하여 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함에 의해, 이른바 흑바램 및 백바램이 없는 고다이내믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응한 소정의 파장 대역의 광을 공급 가능하게 구성되어도 좋다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직에서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰시에서의 조사광(즉, 백색광)과 비하여 협대역의 광을 조사함에 의해, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 고콘트라스트로 촬영하는, 이른바 협대역 광관찰(Narrow Band Imaging)이 행하여진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함에 의해 발생하는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰이 행하여져도 좋다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하여 당해 체조직으로부터의 형광을 관찰하는 것(자가 형광 관찰), 또는 인도시아닌그린(ICG) 등의 시약을 체조직에 국주(局注)함과 함께 당해 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응한 여기광을 조사하여 형광상을 얻는 것 등을 행할 수가 있다. 광원 장치(11203)는, 이와 같은 특수광 관찰에 대응한 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하게 구성될 수 있다.
도 38은, 도 37에 도시하는 카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
카메라 헤드(11102)는, 렌즈 유닛(11401)과, 촬상부(11402)와, 구동부(11403)와, 통신부(11404)와, 카메라 헤드 제어부(11405)를 가진다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와, 제어부(11413)를 가진다. 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)는, 전송 케이블(11400)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
렌즈 유닛(11401)은, 경통(11101)과의 접속부에 마련되는 광학계이다. 경통(11101)의 선단으로부터 받아들여진 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되고, 당해 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 하나(이른바 단판식)라도 좋고, 복수(이른바 다판식)라도 좋다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들어 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응하는 화상 신호가 생성되고, 그들이 합성됨에 의해 컬러 화상이 얻어져도 좋다. 또는, 촬상부(11402)는, 3D(dimensional) 표시에 대응하는 우안용 및 좌안용의 화상 신호를 각각 취득하기 위한 한 쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성되어도 좋다. 3D 표시가 행해짐에 의해, 수술자(11131)는 수술부에서의 생체 조직의 깊이를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(11401)도 복수 계통 마련될 수 있다.
또한, 촬상부(11402)는, 반드시 카메라 헤드(11102)에 마련되지 않아도 좋다. 예를 들면, 촬상부(11402)는, 경통(11101)의 내부에, 대물 렌즈의 직후에 마련되어도 좋다.
구동부(11403)는, 액추에이터에 의해 구성되고, 카메라 헤드 제어부(11405)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(11401)의 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 광축에 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(11402)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.
통신부(11404)는, CCU(11201)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11404)는, 촬상부(11402)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(11400)을 통하여 CCU(11201)에 송신한다.
또한, 통신부(11404)는, CCU(11201)로부터, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하고, 카메라 헤드 제어부(11405)에 공급한다. 당해 제어 신호에는, 예를 들면, 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상 시의 노출치를 지정하는 취지의 정보, 및/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등, 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.
또한, 상기한 프레임 레이트나 노출치, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 좋고, 취득된 화상 신호에 의거하여 CCU(11201)의 제어부(11413)에 의해 자동적으로 설정되어도 좋다. 후자인 경우에는, 이른바 AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(11100)에 탑재되어 있게 된다.
카메라 헤드 제어부(11405)는, 통신부(11404)를 통하여 수신한 CCU(11201)로부터의 제어 신호에 의거하여, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어한다.
통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)로부터, 전송 케이블(11400)을 통하여 송신되는 화상 신호를 수신한다.
또한, 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)에 대해, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기통신이나 광통신 등에 의해 송신할 수 있다.
화상 처리부(11412)는, 카메라 헤드(11102)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대해 각종의 화상 처리를 시행한다.
제어부(11413)는, 내시경(11100)에 의한 수술부 등의 촬상, 및, 수술부 등의 촬상에 의해 얻어지는 촬상 화상의 표시에 관한 각종의 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
또한, 제어부(11413)는, 화상 처리부(11412)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거하여, 수술부 등이 찍힌 촬상 화상을 표시 장치(11202)에 표시시킨다. 이 때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 이용하여 촬상 화상 내에서의 각종의 물체를 인식하여도 좋다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지의 형상이나 색 등을 검출함에 의해, 겸자(鉗子) 등의 수술구, 특정한 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(11112)의 사용 시의 미스트 등을 인식할 수 있다. 제어부(11413)는, 표시 장치(11202)에 촬상 화상을 표시시킬 때에, 그 인식 결과를 이용하여, 각종의 수술 지원 정보를 당해 수술부의 화상에 중첩 표시시켜도 좋다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되고, 수술자(11131)에게 제시됨에 의해, 수술자(11131)의 부담을 경감하는 것이나, 수술자(11131)가 확실하게 수술을 진행하는 것이 가능해진다.
카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)를 접속하는 전송 케이블(11400)은, 전기 신호의 통신에 대응한 전기 신호 케이블, 광통신에 대응한 광파이버, 또는 이들 복합 케이블이다.
여기서, 도시한 예에서는, 전송 케이블(11400)을 이용하여 유선으로 통신이 행해지고 있지만, 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201) 사이의 통신은 무선으로 행하여져도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 내시경(11100)이나, 카메라 헤드(11102)의 촬상부(11402)에 적용될 수 있다.
또한, 여기서는, 한 예로서 내시경 수술 시스템에 관해 설명했지만, 본 개시에 관한 기술은, 그 밖에, 예를 들면, 현미경 수술 시스템 등에 적용되어도 좋다.
본 개시의 알맞은 실시 형태에 관해 상세히 설명했지만, 본 개시의 기술적 범위는 이들의 예로 한정되지 않는다. 본 개시의 기술 분야에서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종의 변경례 또는 수정례에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 본 명세서에 기재된 재료례의 화학식은 한 예로서, 화학식이 기재된 것부터 변경되어도 좋다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는, 어디까지나 설명적 또는 예시적인 것으로 한정적이지 않다. 즉, 본 개시에 관한 기술은, 상기한 효과와 함께, 또는 상기한 효과를 대신하여, 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 명확한 다른 효과를 이룰 수 있다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1) 반도체 기판에 형성된 제1 반도체층과,
상기 제1 반도체층상에 형성된 상기 제1 반도체층과 역도전형인 제2 반도체층과,
상기 제1 반도체층 및 상기 제2 반도체층을 포함하는 화소 영역을 획정하는 화소 분리부와,
상기 반도체 기판의 일방의 면측으로부터 상기 제1 반도체층과 접속된 제1 전극과,
상기 반도체 기판의 타방의 면인 광조사면측으로부터 상기 제2 반도체층과 접속되고, 상기 반도체 기판의 두께 방향의 적어도 일부에서 상기 화소 분리부에 매입된 금속층을 구비하는 촬상 장치.
(2) 상기 광조사면측으로부터 상기 제2 반도체층과 접속되고, 상기 화소 분리부의 위치에 대응하도록 형성된 제2 전극을 구비하고,
상기 금속층은, 상기 제2 전극을 통하여 상기 제2 반도체층과 전기적으로 접속된, 청구항 1에 기재된 촬상 장치.
(3) 상기 제2 전극은, 상기 화소 영역의 주연을 따라 형성된, 상기 (2)에 기재된 촬상 장치.
(4) 상기 제2 전극은, 상기 화소 영역의 주연의 일부의 영역에 형성된, 상기 (2)에 기재된 촬상 장치.
(5) 상기 제2 전극은, 사각형의 상기 화소 영역의 네 모퉁이의 적어도 1개소에 형성된, 상기 (4)에 기재된 촬상 장치.
(6) 상기 제2 전극은, 상기 제2 반도체층에 형성된 구멍에 매입된, 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 촬상 장치.
(7) 상기 제2 전극과 상기 금속층이 동일한 재료로 형성된, 상기 (2) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(8) 상기 화소 분리부 및 상기 광조사면을 따라 형성된 절연막을 구비하고,
상기 제2 전극은 상기 제2 반도체층에 마련된 개구에 매입되고, 상기 절연막의 단부가 상기 개구의 벽면보다도 후퇴한 영역이 마련되고, 상기 영역에 상기 제2 전극이 충전되어 있는, 상기 (2) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(9) 상기 화소 분리부를 따라 형성된 절연막을 구비하고,
상기 절연막의 단부가 상기 화소 분리부의 두께 방향으로 후퇴한 영역이 마련되고, 상기 영역에 절연막이 충전되어 있는, 상기 (1) 내지 (8)중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(10) 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전자 증배를 위한 전압이 인가되는, 상기 (2)에 기재된 촬상 장치.
(11) 상기 제2 반도체층상에 형성된 상기 제2 반도체층과 같은 도전형의 제3 반도체층을 구비하는, 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(12) 상기 제2 전극은, 상기 화소 분리부의 상면에 마련된, 상기 (2)에 기재된 촬상 장치.
(13) 상기 화소 분리부 및 상기 제2 전극은, 복수의 상기 화소 영역을 둘러싸는 격자형상의 평면 형상을 갖는, 상기 (2)에 기재된 촬상 장치.
100: 캐소드 전극(제2 전극)
130: 애노드 전극(제1 전극)
132: 보조 전극
140: 콘택트층
150: 화소 분리부
152: 금속층
160: 광전변환부(제3 반도체층)
170: P형층(제2 반도체층)
180: N형층(제1 반도체층)
190: 매입 금속층
760: P영역

Claims (13)

  1. 반도체 기판에 형성된 제1 반도체층과,
    상기 제1 반도체층상에 형성된 상기 제1 반도체층과 역도전형인 제2 반도체층과,
    상기 제1 반도체층 및 상기 제2 반도체층을 포함하는 화소 영역을 획정하는 화소 분리부와,
    상기 반도체 기판의 일방의 면측으로부터 상기 제1 반도체층과 접속된 제1 전극과,
    상기 반도체 기판의 타방의 면인 광조사면측으로부터 상기 제2 반도체층과 접속되고, 상기 반도체 기판의 두께 방향의 적어도 일부에서 상기 화소 분리부에 매입된 금속층을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광조사면측으로부터 상기 제2 반도체층과 접속되고, 상기 화소 분리부의 위치에 대응하도록 형성된 제2 전극을 구비하고,
    상기 금속층은, 상기 제2 전극을 통하여 상기 제2 반도체층과 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 화소 영역의 주연을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 화소 영역의 주연의 일부의 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 사각형의 상기 화소 영역의 네 모퉁이의 적어도 1개소에 형성된 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 제2 반도체층에 형성된 구멍에 매입된 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 전극과 상기 금속층이 동일한 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 화소 분리부 및 상기 광조사면을 따라 형성된 절연막을 구비하고,
    상기 제2 전극은 상기 제2 반도체층에 마련된 개구에 매입되고, 상기 절연막의 단부가 상기 개구의 벽면보다도 후퇴한 영역이 마련되고, 상기 영역에 상기 제2 전극이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화소 분리부를 따라 형성된 절연막을 구비하고,
    상기 절연막의 단부가 상기 화소 분리부의 두께 방향으로 후퇴한 영역이 마련되고, 상기 영역에 절연막이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 금속층 사이에 전자 증배를 위한 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반도체층상에 형성된 상기 제2 반도체층과 같은 도전형인 제3 반도체층을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 화소 분리부의 상면에 마련된 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 화소 분리부 및 상기 제2 전극은, 복수의 상기 화소 영역을 둘러싸는 격자형상의 평면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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