KR20220159374A - 촬상 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20220159374A
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아키라 마츠모토
코이치로 자이츠
케이지 니시다
미즈키 니시다
카즈타카 이즈카시
다이스케 이토
야스후미 미요시
준페이 야마모토
유스케 타나카
야스시 하마모토
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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 촬상 소자(100)를 구비하는 촬상 장치(1)로서, 상기 복수의 촬상 소자의 각각은, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소(300a, 300b)와, 상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 반도체 기판(10)을 관통하도록 마련된 소자 분리벽(310)과, 상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면(10a)의 상방에 마련된 온 칩 렌즈(200)와, 상기 소자 분리벽에 의해 둘러싸여진 영역에 마련되고, 상기 복수의 화소를 분리하는 제1 분리부(304)를 가지고, 상기 제1 분리부는, 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고, 상기 제1 분리부의 주위에 위치하여 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하는 영역에는, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역(306)이 마련되는, 촬상 장치를 제공한다.

Description

촬상 장치 및 전자 기기
본 개시는, 촬상 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
근래, 촬상 장치에서는, 오토 포커스 기능으로서, 한 쌍의 위상차 검출 화소를 이용하여 위상차를 검출하는 수법이 채용되고 있다. 이와 같은 예로서는, 하기한 특허 문헌 1에 개시되어 있는 촬상 소자를 들 수 있다. 당해 특허 문헌 1에 개시된 기술에서는, 수광면상에, 피사체의 촬상을 행하는 유효 화소와, 상술한 바와 같은 위상차를 검출하는 위상차 검출 화소의 양방이, 제각기 마련되어 있다.
특허 문헌 1: 특개2000-292685호 공보
그렇지만, 상기 특허 문헌 1에 개시된 기술에서는, 피사체의 촬상 화상을 취득할 때, 위상차 검출 화소에서 얻어지는 정보는, 촬상 화소로부터의 정보와 같은 정보로서 이용하기가 어렵다. 그 때문에, 위상차 검출 화소의 주변의 유효 화소로부터의 정보를 이용하여, 위상차 검출 화소에 대응하는 화소의 화상에 대해 보간을 행하여, 촬상 화상을 생성하게 된다. 즉, 상기 특허 문헌 1에 개시된 기술에서는, 위상차 검출을 행하기 위해 위상차 검출 화소를 마련함으로써, 위상차 검출 화소에 대응하는 촬상 화상의 정보의 결손에 의한, 촬상 화상의 열화를 피하기가 어렵다.
그래서, 본 개시에서는, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있는 촬상 장치 및 전자 기기를 제안한다.
본 개시에 의하면, 반도체 기판과, 상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 구비하고, 상기 복수의 촬상 소자의 각각은, 상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와, 상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련된 소자 분리벽과, 상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈와, 상기 소자 분리벽에 의해 둘러싸여진 영역에 마련되고, 상기 복수의 화소를 분리하는 제1 분리부를 가지고, 상기 제1 분리부는, 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고, 상기 제1 분리부의 주위에 위치하여 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하는 영역에는, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역이 마련되는, 촬상 장치가 제공된다.
또한, 본 개시에 의하면, 반도체 기판과, 상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 구비하고, 상기 복수의 촬상 소자의 각각은, 상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와, 상기 복수의 화소를 분리하는 화소 분리벽과, 상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈를 가지고, 상기 화소 분리벽은, 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 수광면으로부터, 상기 반도체 기판의 도중까지 연신하도록 마련되고, 상기 반도체 기판의 두께 방향에서, 상기 화소 분리벽에 대해, 상기 수광면과 반대측에 위치하는 영역은, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는, 촬상 장치가 제공된다.
또한, 본 개시에 의하면, 반도체 기판과, 상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 갖는 촬상 장치를 구비하고, 상기 복수의 촬상 소자의 각각은, 상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와, 상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련된 소자 분리벽과, 상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈와, 상기 소자 분리벽에 의해 둘러싸여진 영역에 마련되고, 상기 복수의 화소를 분리하는 제1 분리부를 가지고, 상기 제1 분리부는, 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고, 상기 제1 분리부의 주위에 위치하여 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하는 영역에는, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역이 마련되는, 전자 기기가 제공된다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)의 평면 구성례를 도시하는 설명도.
도 2는 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 1).
도 3은 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 2).
도 4는 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 5는 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 투과 사시도.
도 6은 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 차광부(204)의 구성례를 도시하는 설명도.
도 7은 본 개시의 제1 실시 형태의 변형례에 관한 차광부(204)의 구성례를 도시하는 설명도.
도 8은 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 9는 본 개시의 제3 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 10은 본 개시의 제4 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 1).
도 11은 본 개시의 제4 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 2).
도 12는 본 개시의 제4 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 3).
도 13은 본 개시의 제5 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 14는 본 개시의 제6 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 15는 본 개시의 제7의 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 16은 본 개시의 제7의 실시 형태에 관한 차광부(204)의 구성례를 도시하는 설명도.
도 17은 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 1).
도 18은 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 1).
도 19는 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 2).
도 20은 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 2).
도 21은 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 색마다의 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 3).
도 22는 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 3).
도 23은 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 4).
도 24는 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 4).
도 25는 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 5).
도 26은 본 개시의 제8 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도.
도 27은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 28은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 1).
도 29는 본 개시의 제9 실시 형태의 비교례에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도.
도 30은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 2).
도 31은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 3).
도 32는 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 4).
도 33은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 5).
도 34는 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 6).
도 35는 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 7).
도 36은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 2).
도 37은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도(그 1).
도 38은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도(그 2).
도 39는 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 1).
도 40은 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도.
도 41은 본 개시의 제10 실시 형태의 비교례에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도.
도 42는 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 슬릿 폭과 돌출부 폭과의 관계를 도시하는 그래프.
도 43은 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도(그 1).
도 44는 본 개시의 제9 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도(그 2).
도 45는 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 2).
도 46은 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 3).
도 47은 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 4).
도 48은 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 5).
도 49는 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 6).
도 50은 본 개시의 제10 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 7).
도 51은 본 개시의 제11 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 1).
도 52는 본 개시의 제11 실시 형태의 비교례에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 53은 본 개시의 제11 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도.
도 54는 본 개시의 제11 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 2).
도 55는 본 개시의 제11 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 3).
도 56은 본 개시의 제11 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 4).
도 57은 본 개시의 제11 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 5).
도 58은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 1).
도 59는 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면 및 단면을 도시하는 설명도(그 1).
도 60은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 슬릿 폭과 집광 특성 및 화소 특성과의 관계를 도시하는 설명도.
도 61은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면 및 단면을 도시하는 설명도(그 2).
도 62는 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면을 도시하는 설명도(그 3).
도 63은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면을 도시하는 설명도(그 4).
도 64는 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면을 도시하는 설명도(그 5).
도 65는 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면 및 단면을 도시하는 설명도(그 6).
도 66은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면을 도시하는 설명도(그 7).
도 67은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면을 도시하는 설명도(그 8).
도 68은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면 및 단면을 도시하는 설명도(그 9).
도 69는 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면 및 단면을 도시하는 설명도(그 10).
도 70은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면을 도시하는 설명도(그 11).
도 71은 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면을 도시하는 설명도(그 12).
도 72는 본 개시의 제12 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도.
도 73은 본 개시의 제13 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 1).
도 74는 본 개시의 제13 실시 형태의 비교례에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 75는 본 개시의 제13 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 2).
도 76은 본 개시의 제13 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 3).
도 77은 본 개시의 제13 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 4).
도 78은 본 개시의 제13 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 5).
도 79는 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 1).
도 80은 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 구조마다의 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 1).
도 81은 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 2).
도 82는 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 구조마다의 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도(그 2).
도 83은 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 3).
도 84는 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도(그 4).
도 85는 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)가 적용 가능한 2층 적층형 구조의 단면을 도시하는 설명도.
도 86은 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)가 적용 가능한 3층 적층형 구조의 단면을 도시하는 설명도.
도 87은 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)가 적용 가능한 2단 화소 구조의 단면을 도시하는 설명도.
도 88은 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 89는 본 개시의 실시 형태에 관한 복수의 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도.
도 90은 카메라의 개략적인 기능 구성의 한 예를 도시하는 설명도.
도 91은 스마트폰의 개략적인 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 92는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 93은 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 94는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 95는 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하에, 본 개시의 실시 형태에 관해 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태에서, 같은 부위에는 같은 부호를 붙임에 의해 중복되는 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일 또는 유사한 기능 구성을 갖는 복수의 구성 요소를, 동일한 부호의 뒤에 다른 숫자를 붙여서 구별하는 경우가 있다. 단, 실질적으로 동일 또는 유사한 기능 구성을 갖는 복수의 구성 요소의 각각을 특히 구별할 필요가 없는 경우, 동일 부호만을 붙인다. 또한, 다른 실시 형태의 유사한 구성 요소에 관해서는, 동일한 부호의 뒤에 다른 알파벳을 붙여서 구별하는 경우가 있다. 단, 유사한 구성 요소의 각각을 특히 구별할 필요가 없는 경우, 동일 부호만을 붙인다.
또한, 이하의 설명에서 참조되는 도면은, 본 개시의 한 실시 형태의 설명과 그 이해를 촉구하기 위한 도면이고, 알기 쉽게 하기 위해, 도면 중에 도시되는 형상이나 치수, 비(比) 등은 실제와 다른 경우가 있다. 또한, 도면 중에 도시되는 촬상 장치는, 이하의 설명과 공지의 기술을 참작하여 적절히, 설계 변경할 수 있다. 또한, 촬상 장치의 단면도를 이용한 설명에서는, 촬상 장치의 적층 구조의 상하 방향은, 촬상 장치에 대해 입사하는 광이 들어오는 수광면을 위(上)로 한 경우의 상대 방향에 대응하고, 실제의 중력 가속도에 따른 상하 방향과는 다른 경우가 있다.
이하의 설명에서 표현되는 치수는, 수학적 또는 기하학적으로 정의되는 치수만을 의미할 뿐만 아니라, 촬상 장치의 동작 및 촬상 장치의 제조 공정에서 허용되는 정도의 차이(오차·변형)를 포함하는 치수도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 이하의 설명에서 구체적인 치수에 대해 사용되는 「개략 동일」은, 수학적 또는 기하학적으로 완전하게 일치하고 있는 경우만을 의미하는 것이 아니고, 촬상 장치의 동작 및 촬상 장치의 제조 공정에서 허용되는 정도의 차이(오차·변형)를 갖는 경우도 포함되어 있는 것으로 한다.
또한, 이하의 설명에서, 「전기적으로 접속한다」란, 복수의 요소의 사이를, 직접적으로, 또는, 다른 요소를 통하여 간접적으로 접속하는 것을 의미한다.
또한, 이하의 설명에서는, 「공유」란, 서로 다른 요소(예를 들면, 화소 등) 사이에서 하나의 다른 요소(예를 들면, 온 칩 렌즈 등)를 함께 이용하는 것이다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
1. 촬상 장치의 개략 구성
2. 본 발명자들이 본 개시에 관한 실시 형태를 창작함에 이른 배경
3. 제1 실시 형태
3. 1 단면 구성
3. 2 평면 구성
3. 3 변형례
4. 제2 실시 형태
5. 제3 실시 형태
6. 제4 실시 형태
7. 제5 실시 형태
8. 제6 실시 형태
9. 제7의 실시 형태
10. 제8 실시 형태
11. 제9 실시 형태
12. 제10 실시 형태
13. 제11 실시 형태
14. 제12 실시 형태
15. 제13 실시 형태
16. 정리
17. 카메라에의 응용례
18. 스마트폰에의 응용례
19. 내시경 수술 시스템에의 응용례
20. 이동체에의 응용례
21. 보충
≪1. 촬상 장치의 개략 구성≫
우선, 도 1을 참조하여, 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)의 개략 구성에 관해 설명한다. 도 1은, 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)의 평면 구성례를 도시하는 설명도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)는, 예를 들면 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판(10)상에, 복수의 촬상 소자(100)가 매트릭스형상으로 배치되어 있는 화소 어레이부(20)와, 당해 화소 어레이부(20)를 둘러싸도록 마련된 주변 회로부를 갖는다. 또한, 상기 촬상 장치(1)에는, 당해 주변 회로부로서, 수직 구동 회로부(21), 칼럼 신호 처리 회로부(22), 수평 구동 회로부(23), 출력 회로부(24), 제어 회로부(25) 등이 포함된다. 이하에, 촬상 장치(1)의 각 블록의 상세에 관해 설명한다.
(화소 어레이부(20))
화소 어레이부(20)는, 반도체 기판(10)상에, 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로, 2차원 배치된 복수의 촬상 소자(100)를 갖는다. 각 촬상 소자(100)는, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는 소자로서, 광전 변환부(도시 생략)와, 복수의 화소 트랜지스터(예를 들면 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 트랜지스터)(도시 생략)를 갖고 있다. 그리고, 당해 화소 트랜지스터는, 예를 들면, 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 및, 증폭 트랜지스터의 4개의 MOS 트랜지스터를 포함한다. 또한, 화소 어레이부(20)에서는, 예를 들면 베이어 배열에 따라, 복수의 촬상 소자(100)가 2차원형상으로 배열하고 있다. 여기서, 베이어 배열이란, 녹색의 파장(예를 들면 파장 495㎚∼570㎚)을 갖는 광을 흡수하여 전하를 발생하는 촬상 소자(100)가 체크무늬형상으로 나열하고, 나머지 부분에, 적색의 파장(예를 들면 파장 620㎚∼750㎚)을 갖는 광을 흡수하여 전하를 발생하는 촬상 소자(100)와, 청색의 파장(예를 들면 파장 450㎚∼495㎚)을 갖는 광을 흡수하여 전하를 발생하는 촬상 소자(100)가 1렬마다 교대로 나열하는, 배열 패턴이다. 또한, 촬상 소자(100)의 상세 구조에 관해서는 후술한다.
(수직 구동 회로부(21))
수직 구동 회로부(21)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 형성되고, 화소 구동 배선(26)을 선택하고, 선택된 화소 구동 배선(26)에 촬상 소자(100)를 구동하기 위한 펄스를 공급하고, 행 단위로 촬상 소자(100)를 구동한다. 즉, 수직 구동 회로부(21)는, 화소 어레이부(20)의 각 촬상 소자(100)를 행 단위로 순차적으로 수직 방향(도 1 중의 상하 방향)으로 선택 주사하고, 각 촬상 소자(100)의 광전 변환부(도시 생략)의 수광량에 응하여 생성된 신호 전하에 의거한 화소 신호를, 수직 신호선(27)을 통하여 후술하는 칼럼 신호 처리 회로부(22)에 공급한다.
(칼럼 신호 처리 회로부(22))
칼럼 신호 처리 회로부(22)는, 촬상 소자(100)의 열마다 배치되어 있고, 1행분의 촬상 소자(100)로부터 출력되는 화소 신호에 대해 화소 열마다 노이즈 제거 등의 신호 처리를 행한다. 예를 들면, 칼럼 신호 처리 회로부(22)는, 화소 고유의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위해 CDS(Correlated Double Sampling: 상관 2중 샘플링) 및 AD(Analog-Degital) 변환 등의 신호 처리를 행한다.
(수평 구동 회로부(23))
수평 구동 회로부(23)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 형성되고, 수평 주사 펄스를 순차적으로 출력함에 의해, 상술한 칼럼 신호 처리 회로부(22)의 각각을 순번대로 선택하고, 칼럼 신호 처리 회로부(22)의 각각으로부터 화소 신호를 수평 신호선(28)에 출력시킨다.
(출력 회로부(24))
출력 회로부(24)는, 상술한 칼럼 신호 처리 회로부(22)의 각각으로부터 수평 신호선(28)을 통하여 순차적으로 공급되는 화소 신호에 대해, 신호 처리를 행하여 출력한다. 출력 회로부(24)는, 예를 들면, 버퍼링(buffering)을 행하는 기능부로서 기능하여도 좋고, 또는, 흑레벨 조정, 열편차 보정, 각종 디지털 신호 처리 등의 처리를 행해도 좋다. 또한, 버퍼링이란, 화소 신호를 주고받을 때의, 처리 속도나 전송 속도의 차를 보충하기 위해, 일시적으로 화소 신호를 보존하는 것을 말한다. 또한, 입출력 단자(29)는, 외부 장치와의 사이에서 신호의 주고받음을 행하기 위한 단자이다.
(제어 회로부(25))
제어 회로부(25)는, 입력 클록과, 동작 모드 등을 지령하는 데이터를 수취하고, 또한 촬상 장치(1)의 내부 정보 등의 데이터를 출력한다. 즉, 제어 회로부(25)는, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 및 마스터 클록에 의거하여, 수직 구동 회로부(21), 칼럼 신호 처리 회로부(22) 및 수평 구동 회로부(23) 등의 동작의 기준이 되는 클록 신호나 제어 신호를 생성한다. 그리고, 제어 회로부(25)는, 생성한 클록 신호나 제어 신호를, 수직 구동 회로부(21), 칼럼 신호 처리 회로부(22) 및 수평 구동 회로부(23) 등에 출력한다.
≪2. 본 발명자들이 본 개시에 관한 실시 형태를 창작하는데 이른 배경≫
다음에, 본 개시에 관한 실시 형태의 상세를 설명하기 전에, 본 발명자들이 본 개시에 관한 실시 형태를 창작하는데 이른 배경에 관해 설명한다.
그런데, 본 발명자들은, 촬상 화상의 열화를 피하면서, 오토 포커스 기능을 더욱 향상시키는, 즉, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키기 위해, 촬상 장치(1)의 화소 어레이부(20)의 전면(全面)에 위상차 검출 화소를 마련하는 것에 대해(전 화소 위상차 검출), 열심히 검토를 진행하고 있었다. 이와 같은 상황 중, 촬상시에는 하나의 촬상 소자로서 기능하고, 또한, 위상차 검출시에는 한 쌍의 위상차 검출 화소로서 기능하는 촬상 소자를, 화소 어레이부(20)의 전면에 마련하는 것이 검토되었다(듀얼 포토 다이오드 구조). 이와 같은 전 화소 위상차 검출에서는, 전면에 위상차 검출 화소를 마련하고 있어서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 나아가서는, 모든 촬상 소자로 촬상을 할 수가 있기 때문에, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있다.
또한, 본 발명자들은, 전 화소 위상차 검출에 있어서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키기 위해, 위상차 검출할 때에, 한 쌍의 위상차 검출 화소의 출력이 섞이는 것을 피하기 위한, 위상차 검출 화소를 물리적 또한 전기적으로 분리하는 요소를 마련하는 것을 착상하였다. 더하여, 본 발명자들은, 전 화소 위상차 검출에 있어서, 촬상 화상의 열화를 피하기 위해, 한 쌍의 위상차 검출 화소의 사이에 오버플로우 패스를 마련하는 것을 착상하였다. 상세하게는, 통상의 촬상시에, 위상차 검출 화소의 어느 하나의 화소의 전하가 포화하게 된 때에는, 상기 오버플로우 패스를 통하여 타방의 화소에 전하를 이동시킴에 의해, 일방의 화소의 포화를 피할 수 있다. 그리고, 이와 같은 오버플로우 패스를 마련함으로써, 촬상 소자로부터 출력되는 화소 신호의 리니어리티를 확보하고, 촬상 화상의 열화를 막을 수 있다.
즉, 상술한 바와 같은 착안점에 의거하여, 본 발명자들은, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피하는 것을 가능하게 하는, 본 개시에 관한 실시 형태를 창작함에 이르렀다. 이하에, 본 발명자들이 창작한 본 개시에 관한 실시 형태의 상세에 관해 순차적으로 설명한다.
≪3. 제1 실시 형태≫
<3. 1 단면 구성>
우선, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면 구성을 설명한다. 도 2 및 도 3은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라, 다른 위치에서 절단한 단면에 대응한다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)는, 비교례와 마찬가지로, 온 칩 렌즈(200)와, 컬러 필터(202)와, 차광부(차광막)(204)와, 반도체 기판(10)과, 전송 게이트(400a, 400b)를 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 반도체 기판(10)은, 광전 변환부(302)를 각각 가지는 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 갖는다. 또한, 반도체 기판(10)은, 이들 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 분리하는 돌출부(제1 분리부의 한 예)(304)를 가지고, 화소(300a, 300b)를 둘러싸는 소자 분리벽(310)과, 돌출부(304) 및 소자 분리벽(310)의 주위에 마련된 확산 영역(306)을 포함한다. 이하에, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 적층 구조에 관해 설명하는데, 이하의 설명에서는, 도 2 및 도 3 중의 상측(수광면(10a)측)부터 하측을 향하는 순서에 따라 설명한다. 또한, 도 2는, 상술한 돌출부(304)를 절단하는 위치에서, 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응하고, 도 3은, 서로를 마주 보는 돌출부(304) 사이(슬릿(312), 도 4 참조)의 영역을 절단하는 위치에서 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 촬상 소자(100)는, 반도체 기판(10)의 수광면(10a)의 상방에 마련되고, 입사광을 광전 변환부(302)에 집광하는 하나의 온 칩 렌즈(200)를 갖는다. 당해 촬상 소자(100)에서는, 하나의 온 칩 렌즈(200)에 대해, 한 쌍의 화소(300a, 300b)가 마련된 구조를 갖는다. 즉, 온 칩 렌즈(200)는, 2개의 화소(300a, 300b)에 의해 공유되어 있다. 또한, 온 칩 렌즈(200)는, 예를 들면, 실리콘 질화막(SiN), 또는, 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지, 또는, 실록산계 수지 등의 수지계 재료에 의해 형성할 수 있다.
그리고, 온 칩 렌즈(200)에 의해 집광된 입사광은, 온 칩 렌즈(200)의 하방에 마련된 컬러 필터(202)를 통하여, 한 쌍의 화소(300a, 300b)의 광전 변환부(302)의 각각에 조사된다. 당해 컬러 필터(202)는, 적색의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터, 녹색의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터, 또는, 청색의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터의 어느 하나이다. 예를 들면, 컬러 필터(202)는, 예를 들면, 실리콘 등의 투명 바인더 중에 안료 또는 염료가 분산된 재료로 형성할 수 있다.
또한, 컬러 필터(202)를 둘러싸도록, 반도체 기판(10)의 수광면(10a)상에, 차광부(204)가 마련되어 있다. 당해 차광부(204)는, 이웃하는 촬상 소자(100) 사이에 마련됨에 의해, 이웃하는 촬상 소자(100) 사이에서의 크로스토크를 억제하고, 위상차 검출할 때의 정밀도를 보다 향상시키기 위해, 촬상 소자(100) 사이의 차광을 행할 수 있다. 차광부(204)는, 예를 들면, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 등을 포함하는 금속재료 등으로 형성할 수 있다.
또한, 예를 들면, 제2 도전형(예를 들면 P형)의 반도체 기판(10) 내에, 제1 도전형(예를 들면 N형)의 불순물을 갖는, 광전 변환부(302)가, 서로 인접하는 화소(300a, 300b)마다 마련되어 있다. 광전 변환부(302)는, 앞서 설명한 바와 같이, 컬러 필터(202)를 통하여 입사된, 적색의 파장 성분, 녹색의 파장 성분, 또는, 청색의 파장 성분을 갖는 광(L)을 흡수하여, 전하를 생성한다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 화소(300a)의 광전 변환부(302)와 화소(300b)의 광전 변환부(302)는, 위상차 검출시에는, 한 쌍의 위상차 검출 화소로서 기능할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 화소(300a)의 광전 변환부(302)와 화소(300b)의 광전 변환부(302)에서 생성한 전하에 의거한 화소 신호의 차분을 검출함에 의해, 위상차를 검출할 수 있다.
상세하게는, 광전 변환부(302)는, 자신의 광축(수광면에 수직한 축)에 대한광의 입사각에 의존하여, 생성하는 전하량, 즉 감도가 변화한다. 예를 들면, 광전 변환부(302)는, 입사각이 0도인 경우에는, 가장 감도가 높고, 또한, 광전 변환부(302)의 감도는, 입사각에 대해, 입사각이 0도일 때를 대칭축으로 한 선대칭의 관계를 갖고 있다. 따라서, 화소(300a)의 광전 변환부(302)와 화소(300b)의 광전 변환부(302)에서는, 같은 점부터의 광이 다른 입사각으로 입사되고, 입사각에 응한 양의 전하를 각각 생성하기 때문에, 검출하는 상에 어긋남(위상차)이 생기게 된다. 즉, 화소(300a)의 광전 변환부(302)와 화소(300b)의 광전 변환부(302)에서 생성한 전하량에 의거한 화소 신호의 차분을 검출함에 의해, 위상차를 검출할 수 있다. 그래서, 이와 같은 화소 신호의 차(위상차)를, 예를 들면, 출력 회로부(24)의 검출부(도시 생략)에서 차분 신호로서 검출하고, 검출한 위상차에 의거하여, 디포커스량(量)을 산출하고, 결상 렌즈(도시 생략)를 조정(이동)함으로써, 오토 포커스를 실현할 수 있다. 또한, 상술한 설명에서는, 위상차를 화소(300a)의 광전 변환부(302)와 화소(300b)의 광전 변환부(302)의 화소 신호의 차(差)로서 검출한다고 하여 설명했지만, 본 실시 형태에서는, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 화소(300a)의 광전 변환부(302)와 화소(300b)의 광전 변환부(302)의 화소 신호의 비(比)로서 위상차를 검출해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 2개의 광전 변환부(302)는, 돌출부(304)에 의해 물리적으로 분리되어 있다. 당해 돌출부(304)는, 관통 DTI(Deep Trench Isolation)로서, 반도체 기판(10)을, 당해 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 관통하도록 마련된 홈부(트렌치)(도시 생략)와, 당해 트렌치에 매입된, 실리콘 산화막(SiO), 실리콘 질화막, 어모퍼스 실리콘, 다결정 실리콘, 티탄 산화막(TiO), 알루미늄, 텅스텐 등의 산화막이나 금속막으로 이루어지는 재료로 이루어진다. 촬상 소자(100)에서는, 위상차 검출시에, 한 쌍의 화소(300a, 300b)가 출력한 화소 신호가 서로 혼합하여, 혼색이 생긴 경우에는, 위상차 검출의 정밀도가 열화된다. 본 실시 형태에서는, 돌출부(304)는, 반도체 기판(10)을 관통하기 때문에, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 효과적으로 물리적으로 분리할 수 있고, 그 결과, 혼색의 발생을 억제하고, 위상차 검출의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 수광면(10a)측에서 촬상 소자(100)를 본 경우, 촬상 소자(100)의 중심 근방에, 2개의 돌출부(304) 사이에 대응하는 슬릿(312)(도 4 참조)이 마련되어 있다. 또한, 반도체 기판(10) 내의, 당해 슬릿(312)의 영역(돌출부(304)의 주위에 위치하여 반도체 기판(10)의 두께 방향으로 연신하는 영역의 한 예)에는, 컨포멀 도핑에 의해, 돌출부(304)를 통하여, 제2 도전형(예를 들면 P형)의 불순물이 확산되어, 확산 영역(306)(제1 확산 영역의 한 예)이 형성된다(상세하게는, 후술하는 바와 같이, 확산 영역(306)은, 소자 분리벽(310)의 주위에도 형성된다). 당해 확산 영역(306)은, 위상차 검출의 정밀도를 보다 향상시키기 위해, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 전기적으로 분리하고, 혼색을 일으키지 않도록 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 돌출부(304)는 반도체 기판(10)을 관통하기 때문에, 돌출부(304)를 통한 컨포멀 도핑에 의해, 반도체 기판(10) 내의 깊게(여기서, 깊이란, 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라, 당해 반도체 기판(10)의 이면(10a) 및 표면(10b)에 대한 거리) 확산 영역(306)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 정밀도 좋게 소망하는 확산 영역(306)을 형성할 수가 있어서, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 효과적으로 전기적으로 분리할 수 있고, 그 결과, 혼색의 발생을 억제하고, 위상차 검출의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 슬릿(312)의 영역의 상세에 관해서는, 후술한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 슬릿(312)에 마련된 확산 영역(306)의 하방(표면(10b)측)에는, 이온 주입에 의해 제1 도전형(예를 들면 N형)의 불순물이 도입됨에 의해 확산 영역(320)이 형성된다. 상세하게는, 상술한 확산 영역(306) 내의 하측 영역에, 제1 도전형의 불순물을 이온 주입하고, 확산 영역(306)에 구멍을 뚫도록 함으로써, 확산 영역(320)이 형성된다. 그리고, 당해 확산 영역(320)은, 화소(300a, 300b) 사이에서 생성된 전하를 주고받을 수 있는 오버플로우 패스로서 기능한다. 구체적으로는, 통상의 촬상시에, 화소(300a, 300b)의 어느 하나의 화소의 전하가 포화되려고 할 때에는, 상기 오버플로우 패스를 통하여 타방의 화소에 전하를 이동시킴에 의해, 일방의 화소의 포화를 피할 수 있다. 그리고, 이와 같은 오버플로우 패스를 마련함에 의해, 촬상 소자(100)로부터 출력되는 화소 신호의 리니어리티를 확보하고, 촬상 화상의 열화를 막을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 이온 주입에 의해 확산 영역(320)을 형성하는 대신에, 반도체 기판(10)의 표면(10b)의, 전송 게이트(400a, 400b) 사이 등에 게이트(도시 생략)를 마련해도 좋다. 이 경우, 당해 게이트에 인가하는 전압을 조정함에 의해, 위상차 검출시에는 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 전기적으로 분리하고, 통상의 촬상시에는, 슬릿(312)의 표면(10b)측의 영역에 오버플로우 패스가 되는 채널을 형성해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 반도체 기판(10) 내에는, 화소(300a, 300b)를 둘러싸고, 이웃하는 촬상 소자(100)를 물리적으로 분리하는, 소자 분리벽(310)이 마련되어 있다. 소자 분리벽(310)은, 반도체 기판(10)을, 당해 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 관통하도록 마련된 홈부(트렌치)(도시 생략)와, 당해 트렌치에 매입된, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 어모퍼스 실리콘, 다결정 실리콘, 티탄 산화막, 알루미늄, 텅스텐 등의 산화막이나 금속막으로 이루어지는 재료로 이루어진다. 즉, 돌출부(304)와 소자 분리벽(310)은, 동일한 재료로 형성되어도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 소자 분리벽(310)과 돌출부(304)는, 같은 구성을 갖기 때문에, 양자가 일체가 된 형태를 갖을 수 있고, 따라서 동시에 형성할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 의하면, 소자 분리벽(310)과 동시에 돌출부(304)를 형성할 수가 있어서, 촬상 소자(100)의 프로세스 공정의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 화소(300a)의 광전 변환부(302)와 화소(300b)의 광전 변환부(302)에서 생성된 전하는, 반도체 기판(10)의 수광면(10a)과는 반대측에 위치하는 표면(10b)상에 마련된 전송 트랜지스터(상술한 화소 트랜지스터의 1종)의 전송 게이트(400a, 400b)를 통하여, 전송되게 된다. 전송 게이트(400a, 400b)는, 예를 들면 금속막으로 형성할 수 있다. 그리고, 당해 전하는, 예를 들면, 반도체 기판(10) 내에 마련된 제1 도전형(예를 들면 N형)을 갖는 반도체 영역에 마련된 플로팅 디퓨전부(전하 축적부)(도시 생략)에 축적되어도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상기 플로팅 디퓨전부는, 반도체 기판(10) 내에 마련되어 있는 것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 반도체 기판(10)에 적층된 다른 기판(도시 생략)에 마련되어 있어도 좋다.
또한, 반도체 기판(10)의 표면(10b)상에는, 전하를 화소 신호로서 판독하거나 하기 위한 등에 이용하는, 상술한 전송 트랜지스터 이외의 복수의 화소 트랜지스터(도시 생략)가 마련되어 있어도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 당해 화소 트랜지스터는, 반도체 기판(10)에 마련되어 있어도 좋고, 또는, 반도체 기판(10)에 적층된 다른 기판(도시 생략)에 마련되어 있어도 좋다.
<3. 2 평면 구성>
다음에, 도 4를 참조하여, 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면 구성을 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 서로 인접하는 화소(300a, 300b)는, 소자 분리벽(310)과 일체가 되어 형성된 돌출부(304)에 의해 분리되어 있다. 상세하게는, 소자 분리벽(310)은, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 촬상 소자(100)의 중심(O)을 향하여, 열방향에 따라 돌출하고, 서로를 마주 보는 2개의 돌출부(제1 분리부의 한 예)(304)를 갖고 있다. 여기서, 수광면(10a)측에서 촬상 소자(100)를 본 경우, 촬상 소자(100)의 중심 근방에 위치하는, 2개의 돌출부(304) 사이의 영역을 슬릿(312)이라고 부르기로 한다. 당해 슬릿(312)의 영역에는, 앞서 설명한 바와 같이, 컨포멀 도핑에 의해, 제2 도전형(예를 들면 P형)의 불순물이 돌출부(304)를 통하여 확산되어, 돌출부(304)를 둘러싸도록 확산 영역(306)이 형성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 당해 확산 영역(306)은, 위상차 검출의 정밀도를 보다 향상시키기 위해, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 전기적으로 분리하고, 혼색을 일으키지 않도록 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 컨포멀 도핑에 의해, 제2 도전형의 불순물이 소자 분리벽(310)을 통하여 확산되어, 소자 분리벽(310)에 따라 확산 영역(306)이 형성된다.
또한, 2개의 돌출부(304)는, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 행방향에서의 촬상 소자(100)의 중심에 마련되어 있고, 돌출하는 길이(열방향의 길이)는 서로 개략 동일하다. 그리고, 앞서 설명한 바와 같이, 2개의 돌출부(304)는, 반도체 기판(10)을 관통하도록 마련되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 돌출부(304)의 폭은, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 분리할 수 있다면, 특히 한정되는 것이 아니다.
또한, 지금까지 설명한, 본 실시 형태에 관한 돌출부(304) 및 소자 분리벽(310)은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 투과 사시도인 도 5에 도시하는 바와 같은 형태를 갖는다. 즉, 본 실시 형태에 관한 돌출부(304) 및 소자 분리벽(310)은, 반도체 기판(10)을 관통하도록 마련되어 있다. 또한, 2개의 돌출부(304) 사이에는, 촬상 소자(100)의 중심 근방에 슬릿(312)이 마련되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 촬상 소자(100)의 중심(O) 근방에 슬릿(312)이 있기 때문에, 돌출부(304)에 의한 광의 산란이 억제된다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 촬상 소자(100)의 중심(O)에 입사한 광은, 산란되는 일 없이 광전 변환부(302)에 입사할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 의하면, 촬상 소자(100)는, 당해 촬상 소자(100)의 중심(O)에 입사하는 광을 보다 확실하게 파악할 수 있기 때문에, 촬상 화소의 열화를 피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 앞서 설명한 바와 같이, 예를 들면, 당해 슬릿(312)의 표면(10b)측의 영역에는, 이온 주입에 의해, 제1 도전형의 불순물이 도입되어, 오버플로우 패스가 되는 채널을 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 위상차 검출시에는 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 분리하면서, 통상 촬영 때로는 오버플로우 패스를 형성할 수가 있어서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 컨포멀 도핑에 의해 돌출부(304)를 통하여 불순물을 슬릿(312)의 영역에 도입하여, 확산 영역(306)을 형성할 수가 있어서, 이온 주입을 이용하는 것을 피할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 이온 주입을 이용하지 않기 때문에, 광전 변환부(302)에의 불순물의 도입을 피할 수 있고, 광전 변환부(302)의 축소나 데미지를 피할 수 있다. 또한, 컨포멀 도핑을 이용함에 의해, 고온을 인가하여 불순물을 균일하게 확산시키면서, 결정 결함을 보수(補修)할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 의하면, 촬상 소자(100)의 감도의 저하나 다이내믹 레인지의 축소를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 소자 분리벽(310)은, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 촬상 소자(100)의 중심(O)을 향하여, 행방향에 따라 돌출하고, 서로를 마주 보는 2개의 돌출부(제1 분리부의 한 예)(304)를 갖고 있어도 좋다. 또한, 이 경우, 2개의 돌출부(304)는, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 열방향에서의 촬상 소자(100)의 중심에 마련되어 있어도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 위상차 검출시에는, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 물리적으로 분리하는 돌출부(304)와 전기적으로 분리하는 확산 영역(306)과, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 전기적으로 분리하는 확산 영역(320) 등을 마련하고 있어서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있다. 상세하게는, 본 실시 형태에서는, 상기 돌출부(304) 및 확산 영역(306)에 의해, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 효과적으로 분리할 수 있고, 그 결과, 혼색의 발생을 억제하고, 위상차 검출의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 오버플로우 패스를 마련하고 있어서, 통상의 촬상시에, 화소(300a, 300b)의 어느 하나의 화소의 전하가 포화되려고 할 때에는, 상기 오버플로우 패스를 통하여 타방의 화소에 전하를 이동시킴에 의해, 일방의 화소의 포화를 피할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 이와 같은 오버플로우 패스를 마련함에 의해, 촬상 소자(100)로부터 출력되는 화소 신호의 리니어리티를 확보하고, 촬상 화상의 열화를 막을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 컨포멀 도핑에 의해 돌출부(304)를 통하여 불순물을 슬릿(312)의 영역에 확산시키고, 확산 영역(306)을 형성할 수가 있어서, 이온 주입을 이용하는 것을 피할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 이온 주입을 이용하지 않기 때문에, 광전 변환부(302)에의 불순물의 도입을 피할 수 있고, 광전 변환부(302)의 축소나 데미지를 피할 수 있다. 또한, 컨포멀 도핑을 이용함에 의해, 고온을 인가하여 불순물을 균일하게 확산시키면서, 결정 결함을 보수할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 의하면, 촬상 소자(100)의 감도의 저하나 다이내믹 레인지의 축소를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 돌출부(304)는 반도체 기판(10)을 관통하기 때문에, 돌출부(304)를 통한 컨포멀 도핑에 의해, 반도체 기판(10) 내의 깊은 영역에 확산 영역(306)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 정밀도 좋게 소망하는 확산 영역(306)을 형성할 수가 있어서, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 효과적으로 전기적으로 분리할 수 있고, 그 결과, 혼색의 발생을 억제하고, 위상차 검출의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 소자 분리벽(310)과 돌출부(304)는 같은 형태를 갖기 때문에, 소자 분리벽(310)과 동시에 돌출부(304)를 형성할 수 있고, 촬상 소자(100)의 프로세스 공정의 증가를 억제할 수 있다.
더하여, 본 실시 형태에서는, 촬상 소자(100)의 중심(O)에 슬릿(312)이 마련됨으로서, 돌출부(304)에 의한 광의 산란이 억제되고, 촬상 소자(100)의 중심(O)에 입사한 광은, 산란되는 일 없이 광전 변환부(302)에 입사할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 의하면, 촬상 소자(100)는, 당해 촬상 소자(100)의 중심(O)에 입사하는 광을 보다 확실하게 파악할 수 있기 때문에, 촬상 화소의 열화를 피할 수 있다.
<3. 3 변형례>
본 실시 형태에서는, 차광부(차광막)(204)는, 이하와 같이 변형할 수 있다. 그래서, 도 6 및 도 7을 참조하여, 차광부(204)의 상세 구성에 관해 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 관한 차광부(204)의 구성례를 도시하는 설명도이고, 도 7은, 본 실시 형태의 변형례에 관한 차광부(204)의 구성례를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 6 및 도 7에서는, 하단에 도시하는 도면은, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응하고, 상단에 도시하는 도면은, 도 3에 도시하는 B-B'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
본 실시 형태에서는, 예를 들면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 수광면(10a)의 상방에서 촬상 소자(100)를 본 경우, 차광부(차광막)(204)는, 소자 분리벽(310)상에, 소자 분리벽(310)에 따라 마련되어도 좋다.
또한, 본 실시 형태의 변형례에서는, 예를 들면, 도 7에 도시하는 바와 같이, 수광면(10a)의 상방에서 촬상 소자(100)를 본 경우, 차광부(차광막)(204)는, 소자 분리벽(310)상에, 소자 분리벽(310)에 따라 마련되어 있을 뿐만 아니라, 돌출부(304)(제1 분리부의 한 예)상에, 돌출부(304)에 따라 마련되어 있어도 좋다.
≪4. 제2 실시 형태≫
본 개시의 실시 형태에서는, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 2개의 돌출부(304)의 돌출하는 길이(열방향의 길이)는, 서로 개략 동일한 것으로 한정되는 것이 아니고, 서로 달라도 좋다. 그래서, 도 8을 참조하여, 돌출하는 길이가 서로 다른, 본 개시의 제2 실시 형태를 설명한다. 도 8은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 소자 분리벽(310)은, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 촬상 소자(100)의 중심(O)(도시 생략)을 향하여, 열방향에 따라 돌출하고, 서로를 마주 보는 2개의 돌출부(제1 분리부의 한 예)(304)를 갖고 있다. 또한, 2개의 돌출부(304)의 돌출하는 길이는, 서로 다르다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 2개의 돌출부(304)는, 촬상 소자(100)의 중심(O)(도시 생략)을 향하여, 행방향에 따라 돌출하고 있어도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 돌출부(304)는, 서로를 마주 보도록 2개 마련되어 있는 것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 하나 마련되어 있어도 좋다. 이 경우, 돌출부(304)와 당해 돌출부(304)에 대향한 소자 분리벽(310)의 부분 사이의 영역에는, 컨포멀 도핑에 의해, 제2 도전형(예를 들면 P형)의 불순물이 돌출부(304) 및 소자 분리벽(310)을 통하여 확산되어, 확산 영역(제1 확산 영역의 한 예)(306)이 형성된다.
≪5. 제3 실시 형태≫
본 개시의 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)는, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 행방향에서의 촬상 소자(100)의 중심에 마련되어 있는 것으로 한정되는 것이 아니고, 행방향에서, 촬상 소자(100)의 중심으로부터 소정의 거리만큼 비켜진 위치에 마련하고 있어도 좋다. 그래서, 도 9를 참조하여, 2개의 돌출부(304)가, 행방향에서, 촬상 소자(100)의 중심으로부터 소정의 거리만큼 비켜진 위치에 마련된, 본 개시의 제3 실시 형태를 설명한다. 도 9는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 소자 분리벽(310)은, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 서로를 마주 보고, 열방향에 따라 돌출하는, 2개의 돌출부(제1 분리부의 한 예)(304)를 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 이들 돌출부(304)는, 행방향에서, 촬상 소자(100)의 중심으로부터 소정의 거리만큼 비켜진 위치에 마련하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 소정의 거리는, 특히 한정되는 것이 아니다.
또한, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)는, 도 9에 도시하는 바와 같은 형태로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 행방향에 따라 돌출하는 2개의 돌출부(제1 분리부의 한 예)(304)의 경우, 열방향에서, 촬상 소자(100)의 중심으로부터 소정의 거리만큼 비켜진 위치에 마련하고 있어도 좋다. 더하여, 본 실시 형태는, 상술한 제2 실시 형태와 조합하여도 좋고, 따라서 2개의 돌출부(304)의 돌출하는 길이는, 서로 달라도 좋다.
≪6. 제4 실시 형태≫
그런데, 촬상 소자(100)의 평면 사이즈가 큰 경우에는, 돌출부(304)나 확산 영역(306)에서는, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 충분히 분리할 수 없을 가능성이 있다. 그래서, 이와 같은 경우, 한 쌍의 화소(300a, 300b)의 충분한 분리를 확보하기 위해, 2개의 돌출부(304) 사이에, 부가벽(308) 등을 더 마련하는 것이 생각된다. 이하에, 도 10부터 도 12를 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제4 실시 형태로서 설명한다. 도 10부터 도 12는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
우선, 도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 소자 분리벽(310)은, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 서로를 마주 보고, 열방향에 따라 돌출하는, 2개의 돌출부(제1 분리부의 한 예)(304)를 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 이들 돌출부(304) 사이(슬릿(312))에는, 사각형상의 복수의 부가벽(308)이 도트 형상으로 배치되어 있다. 당해 부가벽(308)은, 돌출부(304)와 마찬가지로, 반도체 기판(10)을 관통하도록 마련되어 있다. 더하여, 도 10에서는, 도시를 생략하지만, 부가벽(308)의 주위도, 부가벽(308)을 통한 컨포멀 도핑에 의해, 제2 도전형(예를 들면 P형)의 불순물이 도입됨에 의해 형성된 확산 영역(306)이 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304) 사이(슬릿(312))에, 복수의 부가벽(308)을 마련하고, 부가벽(308)의 주위에도 확산 영역(306)을 마련함에 의해, 한 쌍의 화소(300a, 300b)의 충분한 분리를 보다 확보할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 부가벽(308)을 도트 형상으로 마련함에 의해, 부가벽(308)에 의한 광의 산란이 억제되고, 촬상 소자(100)의 중심(O)(도시 생략)에 입사한 광은, 산란되는 일 없이 광전 변환부(302)에 입사할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 의하면, 촬상 소자(100)는, 당해 촬상 소자(100)의 중심(O)에 입사하는 광을 보다 확실하게 파악할 수 있기 때문에, 촬상 화소의 열화를 피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 부가벽(308)의 단면은, 도 10에 도시하는 바와 같은 사각형상인 것으로 한정되는 것이 아니고, 또한, 부가벽(308)의 수도, 도 10에 도시하는 바와 같은 2개로 한정되는 것이 아니라, 하나 또는 3개 이상이라도 좋다.
또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304) 사이(슬릿(312))에, 하나의 부가벽(308a)이 배치되어 있고, 당해 부가벽(308a)을, 이면 DTI로 하여도 좋다. 이면 DTI는, 반도체 기판(10)의 수광면(10a)(이면)측부터, 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라, 당해 반도체 기판(10)의 도중까지 꿰뚫는 트렌치를 형성하고, 당해 트렌치 내에 산화막 등을 매입함에 의해 형성된다. 이 경우, 당해 부가벽(308a)이 꿰뚫어지지 않은, 부가벽(308a)의 표면(10b)측의 영역에 불순물을 도입함에 의해, 상기 오버플로우 패스가 되는 채널이 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 부가벽(308a)의 단면은, 도 11에 도시하는 바와 같은 사각형상인 것으로 한정되는 것이 아니고, 또한, 부가벽(308a)의 수도, 도 11에 도시하는 바와 같은 2개로 한정되는 것이 아니라, 하나 또는 3개 이상이라도 좋다.
또한, 촬상 소자(100)의 평면 사이즈가 큰 경우에는, 확산 영역(306)에서는, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 충분히 분리할 수 없을 가능성이 있다. 그래서, 이와 같은 경우, 한 쌍의 화소(300a, 300b)의 충분한 분리를 확보하기 위해, 도 12에 도시하는 바와 같이, 2개의 돌출부(304) 사이(슬릿(312))에, 이온 주입에 의해 제2 도전형(예를 들면 P형)의 불순물을 도입함에 의해 형성된 확산 영역(306a)(제1 확산 영역의 한 예)이 마련되어 있어도 좋다.
≪7. 제5 실시 형태≫
또한, 본 개시의 실시 형태에서는, 돌출부(304)는, 소자 분리벽(310)과 다른 재료로 형성되어도 좋다. 이하에, 도 13을 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제5 실시 형태로서 설명한다. 도 13은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
앞서 설명한 바와 같이, 돌출부(304)와 소자 분리벽(310)은, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 어모퍼스 실리콘, 다결정 실리콘, 티탄 산화막, 알루미늄, 텅스텐 등의 산화막이나 금속막으로 이루어지는 재료로 이루어진다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 상술한 재료로부터 선택된 재료로서, 또한, 돌출부(304)와 소자 분리벽(310)을, 서로 다른 재료로 형성해도 좋다.
보다 구체적으로는, 예를 들면, 소자 분리벽(310)을 실리콘 산화막으로 형성하고, 돌출부(304)를, 반도체 기판(10)을 형성하는 실리콘과 굴절률 차가 적은, 고굴절률의 티탄 산화막으로 형성한다. 이와 같이 함으로써, 돌출부(304)에 의한 광의 산란을 억제하고, 촬상 소자(100)의 중심(O)(도시 생략)에 입사한 광은, 산란되는 일 없이 광전 변환부(302)에 입사할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 의하면, 촬상 소자(100)는, 당해 촬상 소자(100)의 중심(O)에 입사하는 광을 보다 확실하게 파악할 수 있기 때문에, 촬상 화소의 열화를 피할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 돌출부(304)를 티탄 산화막으로 형성하는 것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 반도체 기판(10)을 한 재료와의 굴절률 차가 작은 재료라면 다른 재료라도 좋다.
≪8. 제6 실시 형태≫
또한, 본 개시의 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)를 마련하는 것으로 한정되는 것이 아니고, 2개 이상의 복수의 돌출부(304)가 마련되어 있어도 좋다. 이하에, 도 14를 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제6 실시 형태로서 설명한다. 도 14는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 소자 분리벽(310)은, 촬상 소자(100)를 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 촬상 소자(100)의 중심을 향하여, 열방향에 따라 돌출하고, 서로를 마주 보는 2개의 돌출부(제1 분리부의 한 예)(304)와, 촬상 소자(100)의 중심을 향하여, 행방향에 따라 돌출하고, 서로를 마주 보는 2개의 돌출부(제2 분리부의 한 예)(324)를 갖는다. 그리고, 상기 4개의 돌출부(304, 324)는, 반도체 기판(10)을 관통하도록 마련되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 도 14에서는 도시를 생략하지만, 서로를 마주 보는 2개의 돌출부(304) 사이(슬릿(312)), 및, 서로를 마주 보는 2개의 돌출부(324) 사이(슬릿(312))에는, 돌출부(304, 324)를 통한 컨포멀 도핑에 의해, 제2 도전형(예를 들면 P형)의 불순물이 도입되어, 확산 영역(306)(제1 확산 영역의 한 예, 제2 확산 영역의 한 예)을 형성할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서도, 슬릿(312)에 마련된 확산 영역(306)의 하방(표면(10b)측)에는, 이온 주입에 의해 제1 도전형(예를 들면 N형)의 불순물이 도입됨에 의해 형성되고, 오버플로우 패스로서 기능하는 확산 영역(320)이 형성된다.
도 14의 경우에는, 이와 같은 4개의 돌출부(304)에 의해, 촬상 소자(100) 내는 4개의 화소(300a, 300b, 300c, 300d)로 분리되게 된다. 이 경우, 하나의 촬상 소자(100)에 의해, 행방향 및 열방향의 양방향의 위상차를 검출할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 4개의 돌출부(304, 324)로 한정되는 것이 아니라, 4개 이상의 돌출부가 마련되어 있어도 좋다(예를 들면, 8개 등).
≪9. 제7의 실시 형태≫
또한, 본 개시의 실시 형태에서는, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 분리하는, 이면 DTI로 이루어지는 화소 분리벽(334)을 마련해도 좋다. 이하에, 도 15를 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제7의 실시 형태로서 설명한다. 도 15는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 화소(300a, 300b) 사이에는, 이면 DTI로 이루어지는 화소 분리벽(분리부의 한 예)(334)이 마련되어 있다. 이면 DTI는, 앞서 설명한 바와 같이, 반도체 기판(10)의 수광면(10a)(이면)측부터, 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라, 당해 반도체 기판(10)의 도중까지 꿰뚫는 트렌치를 형성하고, 당해 트렌치 내에 산화막 등을 매입함에 의해 형성된다. 이 경우, 반도체 기판(10)의 두께 방향에서, 당해 화소 분리벽(334)이 꿰뚫어지지 않은, 화소 분리벽(334)의 표면(10b)측의 영역이, 오버플로우 패스가 된다. 또는, 본 실시 형태에서는, 당해 영역에, 이온 주입에 의해 제1 도전형의 불순물이 도입됨에 의해, 오버플로우 패스를 형성해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 화소 분리벽(334)은, 소자 분리벽(310)에 접해 있어도 좋고, 접해 있지 않아도 좋고, 특히 한정되는 것이 아니다. 또한, 접해 있지 않은 경우에는, 소자 분리벽(310)을 통한 컨포멀 도핑이나, 화소 분리벽(334)과 소자 분리벽(310)과의 사이에 대한 이온 주입에 의해, 제2 도전형(예를 들면 P형)의 불순물이 도입됨에 의해 형성되고, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 전기적으로 분리하는 확산 영역(도시 생략)이 마련된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 위상차 검출시에는 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 물리적으로 분리하는 이면 DTI로 이루어지는 화소 분리벽(334)을 마련함에 의해, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 효과적으로 물리적으로 분리할 수 있고, 그 결과, 혼색의 발생을 억제하고, 위상차 검출의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 화소 분리벽(334)의 표면(10b)측의 영역에 위치하는 오버플로우 패스에 의해, 통상의 촬상시에 화소(300a, 300b)의 어느 하나의 화소의 전하가 포화되려고 할 때에는, 상기 오버플로우 패스를 통하여 타방의 화소에 전하를 이동시킴에 의해, 일방의 화소의 포화를 피할 수 있다. 그리고, 본 실시 형태에 의하면, 이와 같은 오버플로우 패스를 마련함에 의해, 촬상 소자(100)로부터 출력되는 화소 신호의 리니어리티를 확보하고, 촬상 화상의 열화를 막을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 화소(300a, 300b) 사이에는, 이온 주입에 의해, 제2 도전형(예를 들면 P형)의 불순물이 도입됨에 의해 형성된 화소 분리벽(334)이 마련되어도 좋다. 이와 같은 변형례에서도, 이온 주입에 의해 형성된 화소 분리벽(334)은, 반도체 기판(10)의 수광면(10a)(이면)측부터, 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라, 당해 반도체 기판(10)의 도중까지 꿰뚫는 형태로 형성된다. 당해 변형례에서는, 반도체 기판(10)의 두께 방향에서, 당해 화소 분리벽(334)이 꿰뚫어지지 않은, 화소 분리벽(334)의 표면(10b)측의 영역이, 오버플로우 패스가 된다. 그리고, 당해 오버플로우 패스는, 화소 분리벽(334)의 형성을 위한 이온 주입할 때에, 화소 분리벽(334)의 표면(10b)측의 영역에 불순물이 주입되지 않도록 하는 것으로 형성해도 좋고, 또는, 당해 영역에, 이온 주입에 의해 제1 도전형의 불순물이 도입됨에 의해 형성해도 좋다. 또한, 본 변형례에서도, 화소 분리벽(334)은, 소자 분리벽(310)에 접해 있어도 좋고, 접해 있지 않아도 좋고, 특히 한정되는 것이 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 변형례에 의하면, 이온 주입으로 형성된 화소 분리벽(334)을 마련함에 의해, 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 효과적으로 전기적으로 분리할 수 있고, 그 결과, 혼색의 발생을 억제하고, 위상차 검출의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 화소 분리벽(334)의 표면(10b)측의 영역에 위치하는 오버플로우 패스에 의해, 통상의 촬상시에 화소(300a, 300b)의 어느 하나의 화소의 전하가 포화되려고 할 때에는, 상기 오버플로우 패스를 통하여 타방의 화소에 전하를 이동시킴에 의해, 일방의 화소의 포화를 피할 수 있다. 그리고, 이와 같은 오버플로우 패스를 마련함에 의해, 촬상 소자(100)로부터 출력되는 화소 신호의 리니어리티를 확보하고, 촬상 화상의 열화를 막을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 차광부(차광막)(204)는, 이하와 같이 변형할 수 있다. 그래서, 도 16을 참조하여, 차광부(204)의 상세 구성에 관해 설명한다. 도 16은, 본 실시 형태에 관한 차광부(204)의 구성례를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 16에서는, 하단에 도시하는 도면은, 도 3에 도시하는 A-A'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응하고, 상단에 도시하는 도면은, 도 3에 도시하는 B-B'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다.
본 실시 형태 및 변형례에서는, 예를 들면, 도 16의 상단에 도시하는 바와 같이, 수광면(10a)의 상방에서 촬상 소자(100)를 본 경우, 차광부(차광막)(204)는, 소자 분리벽(310)상에, 소자 분리벽(310)에 따라 마련되고, 또한, 촬상 소자(100)의 중심(O)을 향하여, 열방향에 따라 돌출하고, 서로를 마주 보는 2개의 돌출부(206)를 갖고 있어도 좋다. 또는, 본 실시 형태 및 변형례에서는, 당해 차광부(204)는, 소자 분리벽(310)에 따라 마련되고, 상기 돌출부(206)를 갖고 있지 않아도 좋다.
≪10. 제8 실시 형태≫
또한, 본 개시의 실시 형태에서는, 하나의 부가벽(308b)을 표면 DTI로 하여도 좋다. 이하에, 도 17부터 도 21을 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제8 실시 형태로서 설명한다. 도 17은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 18은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 17에 도시하는 C-C'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다. 도 19는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 17에 도시하는 D-D'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다. 도 20은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 17에 도시하는 E-E'선으로 반도체 기판(10)을 절단한 단면에 대응한다. 도 21은, 본 실시 형태에 관한 색마다의 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 17으로부터 도 20에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304) 사이(슬릿(312))에, 하나의 부가벽(308b)이 배치되어 있고, 당해 부가벽(308b)이 표면 DTI가 된다. 표면 DTI는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 반도체 기판(10)의 수광면(10a)의 반대면인 표면(10b)측부터, 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라, 당해 반도체 기판(10)의 도중까지 연신하는 트렌치를 형성하고, 당해 트렌치 내에 산화막 등을 매입함에 의해 형성된다. 이 트렌치의 깊이의 조정에 의해, 부가벽(308b)에서의 반도체 기판(10)의 두께 방향의 길이를 조정하는 것이 가능하다. 표면 DTI인 경우, 당해 부가벽(308b)이 꿰뚫어지지 않은, 부가벽(308b)의 이면(10a)측의 영역에 불순물을 도입함에 의해, 상기 오버플로우 패스가 되는 채널이 형성되어도 좋다.
즉, 부가벽(308b)은, 반도체 기판(10)의 두께 방향(기판 두께 방향)에 따라, 반도체 기판(10)에서의 수광면(10a)의 반대측의 면인 표면(10b)부터, 반도체 기판(10)의 도중까지 연신하도록 마련된다. 이에 의해, 부가벽(308b)의 기판 두께 방향의 길이는, 2개의 돌출부(304)의 기판 두께 방향의 길이보다도 짧아진다. 따라서 부가벽(308b)의 단면(端面)(수광면(10a)측의 면)이 수광면(10a)으로부터 떨어지기 때문에, 부가벽(308b)에 의한 수광면(10a) 부근에서의 입사광의 산란을 억제할 수 있다. 또한, 풀 트렌치에 의해 부가벽(308b)을 형성하는 경우에 비해, 수광면(10a)측에서 부가벽(308b)의 체적을 축소하는 것이 가능하고, 부가벽(308b)에 의한 수광면(10a) 부근에서의 입사광의 산란을 확실하게 억제할 수 있다.
여기서, 예를 들면, 도 2부터 도 5의 예에서는, 수광면(10a)의 촬상 소자(100)의 중앙 부근에 배치되어 있는 2개의 돌출부(304)에 의해 입사광이 산란하고, 이것이 혼색 악화의 요인으로 되는 경우가 있고, 또한, 감도 저하 억제가 불충분하게 되는 경우가 있다. 이 경우, 2개의 돌출부(304)의 슬릿(312)을 길게 함으로써 입사광 산란을 억제하는 것은 가능하지만, 2개의 돌출부(304)를 통한 컨포멀 도핑의 효과가 줄고, 포화 전하량(Qs)이 저하된다. 그래서, 전술한 바와 같이, 부가벽(308b)을 표면 DTI로 함으로써, 수광면(10a)측의 촬상 소자(100)의 중앙 부근에 부가벽(308b)이 없어지고, 입사광 산란이 억제된다. 이에 의해, 혼색이나 감도 저하, 포화 전하량의 저하 등을 억제할 수 있다.
또한, 도 21에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, RGB(Red, Green, Blue)의 각 촬상 소자(100)에서의 입사광의 파장, 즉 광전 변환 깊이에 응하여, 부가벽(308b)을 형성하기 위한 트렌치의 깊이(트렌치 깊이)가 조정되어도 좋다. R 화소에서는, 심부에서 광전 변환이 생기기 때문에, 트렌치 깊이가 얕게 설정된다. 예를 들면, 트렌치 깊이는, 트렌치 깊이(ZR)=3200㎚(파장 700㎚가 50% 흡수된다)이다. B 화소에서는, 천부(淺部)에서 광전 변환이 생기기 때문에, 트렌치 깊이가 깊게 설정된다. 예를 들면, 트렌치 깊이는, 트렌치 깊이(ZB)=350㎚(파장 450㎚가 50% 흡수된다)이다. G 화소에서는, Blue비(比) 심부, Red비 천부에서 광전 변환이 생기기 때문에, 트렌치 깊이가 R 화소의 트렌치 깊이와 B 화소의 트렌치 깊이의 사이에 설정된다. 예를 들면, 트렌치 깊이는, 트렌치 깊이(ZG)=1000㎚(파장 550㎚가 50% 흡수된다)이다.
이와 같이, 트렌치 깊이, 즉 부가벽(308a)의 기판 두께 방향의 길이는, 수광면(10a)에 입사하는 입사광의 파장에 응하여 결정되어도 좋다. 이에 의해, 색마다 입사광의 산란을 최소화할 수 있다. 그 결과, 입사광의 파장에 응하여, 입사광 산란을 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 혼색이나 감도 저하, 포화 전하량의 저하 등을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 부가벽(308b)을 이하와 같이 변형할 수 있다. 그래서, 도 22부터 도 25를 참조하여, 부가벽(308b)의 상세 구성에 관해 설명한다. 도 22는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향(반도체 기판(10)의 두께 방향에 직교하는 방향)에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 23은, 본 실시 형태에 관한 색마다의 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 24는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 25는, 본 실시 형태에 관한 색마다의 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 22에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 부가벽(308b)의 중앙부의 폭(예를 들면 행방향의 길이)은, 부가벽(308b)의 양단부의 폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 좁아도 좋다. 또한, 도 23에 도시하는 바와 같이, 부가벽(308b)의 중앙부의 기판 두께 방향의 길이는, 부가벽(308b)의 양단부의 기판 두께 방향의 길이보다도 짧아도 좋다.
이와 같이, 부가벽(308b)의 중앙부의 선폭을 양단부에 대해 축소하고, 부가벽(308b)의 중앙부 형성용의 트렌치의 깊이를 얕게 하여 부가벽(308b)의 중앙부의 두꺼운 기판 방향의 길이를 짧게 함으로써, 부가벽(308b)의 중앙부의 단면(端面)을 좁게 하면서 수광면(10a)으로부터 떼는 것이 가능해지고, 또한, 수광면(10a)측에서 부가벽(308b)의 체적을 축소하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 부가벽(308b)에 의한 수광면(10a) 부근에서의 입사광의 산란을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도 22 및 도 23의 예에서는, 부가벽(308b)의 중앙부의 폭이 부가벽(308b)의 양단부에 비하여 좁고, 반도체 기판(10)의 중앙부의 두께 방향의 길이가 부가벽(308b)의 양단부에 비하여 짧게 되어 있는데, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 그들의 폭 및 길이의 어느 일방이 축소되어 있어도 좋다. 또한, 부가벽(308b)의 폭이 2개의 돌출부(304)의 폭보다 짧게 되어도 좋다.
또한, 도 24에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 2개의 돌출부(304)의 개개의 폭(예를 들면 행방향의 길이)은, 부가벽(308b)의 폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 좁아도 좋다. 또한, 도 25에 도시하는 바와 같이, 2개의 돌출부(304)는, 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라, 반도체 기판(10)의 표면(10b)부터, 반도체 기판(10)의 도중까지 연신하도록 마련되어도 좋다. 이때, 부가벽(308b)의 기판 두께 방향의 길이는, 2개의 돌출부(304)의 개개의 기판 두께 방향의 길이보다도 짧아도 좋다.
이와 같이, 부가벽(308b)의 기판 두께 방향의 길이를 짧게 하는 것에 더하여, 2개의 돌출부(304)의 선폭을 가늘게 하고, 또한, 2개의 돌출부(304) 형성용의 트렌치의 깊이를 얕게 하여 각 돌출부(304)의 개개의 기판 두께 방향의 길이를 짧게 함으로써, 부가벽(308b)의 단면 및 2개의 돌출부(304)의 단면을 수광면(10a)으로부터 떼고, 또한, 수광면(10a)측에서 부가벽(308b)의 체적에 더하여, 2개의 돌출부(304)의 체적을 축소하는 것이 가능해지기 때문에, 부가벽(308b)이나 2개의 돌출부(304)에 의한 수광면(10a) 부근에서의 입사광의 산란을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도 24 및 도 25의 예에서는, 2개의 돌출부(304)의 개개의 폭은, 부가벽(308b)의 폭보다도 좁지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 2개의 돌출부(304)의 일방의 폭이, 부가벽(308b)의 폭보다도 좁아도 좋다.
여기서, 촬상 소자(100)의 제조 공정(제조 방법)의 일부에 관해 도 26을 참조하여 설명한다. 도 26은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 26에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 반도체 기판(10)의 표면(10b)상에 포토 마스크 등의 마스크(M1)가 형성된다(도 26 중의 왼쪽부터 1번째의 도면 참조). 마스크(M1)는, 예를 들면, 반도체 기판(10)의 표면(10b)상에 포토레지스트층을 스핀 코트법 등에 의해 적층하고, 그 포토레지스트층을 트렌치 형성용 패턴에 맞추어서 패터닝함에 의해 형성된다. 뒤이어, 마스크(M1)상에 보호층으로서 기능하는 마스크(M2)가 형성되고, 소자 분리벽(310) 형성용의 트렌치(T1)의 일부가 드라이 에칭 등의 에칭에 의해 형성된다(도 26 중의 왼쪽부터 2번째의 도면 참조). 그 후, 마스크(M2)가 제거되고(도 26 중의 왼쪽부터 3번째의 도면 참조), 또한, 에칭이 실행되고, 소자 분리벽(310) 형성용의 트렌치(T1)와, 부가벽(308b) 형성용의 트렌치(T2)가 형성된다(도 26 중의 왼쪽부터 4번째의 도면 참조). 후공정에서, 컨포멀 도핑 등이 실행되고, 트렌치(T1)나 트렌치(T2)에는, 산화막 등의 재료가 매입되고, 소자 분리벽(310)이나 부가벽(308b)이 형성된다. 그 후, 마스크(M1)도 제거되고, 후공정을 통하여 최종 구조의 촬상 소자(100)가 형성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태(변형례도 포함한다)에 의하면, 다른 실시 형태(변형례도 포함한다)에 관한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있다. 또한, 부가벽(308b)의 단면(수광면(10a)측의 면)이 수광면(10a)으로부터 떨어지고, 또한, 수광면(10a)측에서 부가벽(308b)의 체적을 축소하는 것이 가능하기 때문에, 부가벽(308b) 또는 돌출부(304)에 의한 수광면(10a) 부근에서의 입사광의 산란을 억제할 수 있다.
≪11. 제9 실시 형태≫
또한, 본 개시의 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304) 사이(슬릿(312))에, 이온 주입에 의해 불순물을 도입함에 의해 형성된 확산 영역(306b)(제1 확산 영역의 한 예)이 마련되어 있어도 좋다. 이하에, 도 27부터 도 29를 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제9 실시 형태로서 설명한다. 도 27은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 28은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 29는, 본 실시 형태에 관한 비교례의 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 28에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 이온 주입이 반도체 기판(10)의 표면(10b) 및 이면(10a)의 양면부터 실행된다. 이에 의해, 확산 영역(306b)은, 반도체 기판(10)의 표면(10b)부터 반도체 기판(10)의 내부를 향하여 넓게 되고, 반도체 기판(10)의 내부로부터 반도체 기판(10)의 이면(10a)을 향하여 좁게 되는 형상으로 형성된다. 즉, 확산 영역(306b)은, 반도체 기판(10)의 표면(10b)으로부터 반도체 기판(10)의 내부를 향하여 넓게 되는 제1 영역(R1)과, 반도체 기판(10)의 내부로부터 반도체 기판(10)의 이면(10a)을 향하여 좁게 되는 제2 영역(R2)을 갖는다. 이들의 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 접속되어 있다.
또한, 도 28의 예에서는, 제1 영역(R1)의 중심축과 제2 영역(R2)의 중심축이 어긋나지 않고 일치하도록 위치 부여되어 있는데, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 좌우 방향(한 예로서, 행방향)으로 어긋나도록 위치 부여되어 있어도 좋다. 이것은, 이후의 도 30부터 도 35에 도시하는 구성에서도 마찬가지이다.
여기서, 도 29에 도시하는 바와 같이, 이온 주입이 반도체 기판(10)의 표면(10b)부터만 실행되면, 반도체 기판(10)의 두께 방향으로 확산이 크게 넓게 되어, 반도체 기판(10)의 표면(10b)부터 이면(10a)까지 계속 넓게 되는 확산 영역(306a)이 형성된다. 이 때문에, 광전 변환 영역이 좁아져 버린다. 그래서, 도 28에 도시하는 바와 같이, 이온 주입이 반도체 기판(10)의 표면(10b) 및 이면(10a)의 양면부터 실행된다. 이에 의해, 확산 영역(306b)은, 반도체 기판(10)의 표면(10b)부터 반도체 기판(10)의 내부를 향하여 넓게 되고, 반도체 기판(10)의 내부로부터 반도체 기판(10)의 이면(10a)을 향하여 좁게 되는 형상으로 형성된다. 그 결과, 확산 영역(306b)(도 28 참조)은, 확산 영역(306a)(도 29 참조)과 비교하여 좁게 되기 때문에, 광전 변환 영역을 넓게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 확산 영역(306b)을 이하와 같이 변형할 수 있다. 그래서, 도 30부터 도 35를 참조하여, 확산 영역(306b)의 상세 구성에 관해 설명한다. 도 30부터 도 35는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 30에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)이 접속되지 않고 이간하도록 형성되어도 좋다. 이와 같은 형상의 확산 영역(306b)이라도, 확산 영역(306b)의 넓게 됨을 억제하는 것이 가능하고, 광전 변환 영역을 넓게 할 수 있다.
또한, 도 31에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)이, 도 28에 도시하는 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)과 비교하여 가늘게 되도록 형성되어도 좋다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 접속되어 있다. 이와 같은 형상의 확산 영역(306b)에서는, 도 28에 도시하는 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)과 비교하여, 확산 영역(306b)의 넓게 됨을 보다 억제하는 것이 가능하고, 광전 변환 영역을 확실하게 넓게 할 수 있다.
또한, 도 32에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 불순물 농도가, 도 28에 도시하는 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)과 비교하여 진해지도록 형성되어도 좋다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 접속되어 있다. 이와 같은 확산 영역(306b)에 의하면, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 불순물 농도를 바꿈으로써, 포텐셜 조정(포텐셜 설계)을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 도 33에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1)의 기판 두께 방향의 길이(깊이)가 제2 영역(R2)의 기판 두께 방향의 길이(깊이)보다 길게 되도록 형성되어도 좋다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 접속되어 있다. 이와 같은 확산 영역(306b)에 의하면, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 개개의 기판 두께 방향의 길이를 바꿈으로써, 포텐셜 조정(포텐셜 설계)을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 개개의 기판 두께 방향의 길이가 다르도록 형성되면 좋고, 예를 들면, 전술한 바와 역으로 제2 영역(R2)의 기판 두께 방향의 길이가 제1 영역(R1)의 기판 두께 방향의 길이보다 길게 되도록 형성되어도 좋다.
또한, 도 34에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1)이 제2 영역(R2)보다 가늘게 되도록 형성되어도 좋다. 즉, 제1 영역(R1)에서의 기판 두께 방향에 직교하는 방향의 길이가, 제1 영역(R1)에서의 기판 두께 방향에 직교하는 방향의 길이보다 짧아진다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 접속되어 있다. 이와 같은 확산 영역(306b)에 의하면, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 개개의 굵기를 바꿈으로써, 포텐셜 조정(포텐셜 설계)을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 개개의 굵기가 다르도록 형성되면 좋고, 예를 들면, 전술한 바와 역으로 제2 영역(R2)이 제1 영역(R1)보다 가늘게 되도록 형성되어도 좋다.
또한, 도 35에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1)의 불순물 농도가 제2 영역(R2)의 불순물 농도보다 묽게 되도록 형성되어도 좋다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 접속되어 있다. 이와 같은 확산 영역(306b)에 의하면, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 개개의 불순물 농도를 바꿈으로써, 포텐셜 조정(포텐셜 설계)을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 확산 영역(306b)은, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 개개의 불순물 농도가 다르도록 형성되면 좋고, 예를 들면, 전술한 바와 역으로 제2 영역(R2)의 불순물 농도가 제1 영역(R1)의 불순물 농도보다 묽게 되도록 형성되어도 좋다.
또한, 도 28, 도 30부터 도 35와 같은 각종 형상의 확산 영역(306b)을 형성하기 위해, 이온 주입이 실행된다. 이 이온 주입시에는, 파워나 주입 시간, 처리 온도, 전계(電界) 등의 각종 조건이 조정된다. 이 각종 조건이 적절히 조정됨으로써, 도 28, 도 30부터 도 35와 같은 각종 형상의 확산 영역(306b)을 얻는 것이 가능하다.
또한, 도 36에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304) 사이(슬릿(312))에, 하나의 부가벽(308)이 마련되어도 좋다. 이 경우, 2개의 돌출부(304)의 개개와 하나의 부가벽(308) 사이(2개의 영역)에는, 확산 영역(306b)이 각각 마련되어 있다. 또한, 도 36에 도시하는 G-G'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면은, 도 28에 도시하는 단면과 같고, 도 36에 도시하는 H-H'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면은, 도 34에 도시하는 단면과 같다. 이와 같은 구성에서는, 예를 들면, 포텐셜 구배(도 36 중의 속이 흰 화살표 참조)를 형성하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 전송 게이트(400a, 400b)를 향하여 전하를 구르기 쉽게(이동하기 쉽게) 할 수 있다. 즉, 확산 영역(306b)을 구성하는 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 각종 형상의 조합이나 불순물 농도의 조합 등에 의해, 포텐셜 구배를 형성하는 등의 포텐셜 조정(포텐셜 설계)을 용이하게 행할 수 있다.
여기서, 촬상 장치(1)의 제조 공정(제조 방법)의 일부에 관해 도 37 및 도 38을 참조하여 설명한다. 도 37 및 도 38은, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도이다. 또한, 도 37 및 38에서는, 알기 쉽게 하기 위해, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)의 주요부만을 도시하고, 다른 부분에 관해서는 도시를 생략한다.
도 37의 상단에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 포토 다이오드나 플로팅 디퓨전(모두 도시 생략), 전송 게이트(400a, 400b), 소자 분리벽(310), 돌출부(304) 등이 형성된 제1 반도체 기판(10)에 대해 이온 주입이 실행된다. 이때, 도 37의 예에서는, 제1 반도체 기판(10)의 표면(10b)부터 이온 주입이 행해진다. 그 후, 제1 반도체 기판(10)과 제2 반도체 기판(11)이 층간 절연막(10A)을 통하여 접합된다. 그 후, 제1 반도체 기판(10)에 대해, CMP(Chemical Mechanical Polishing)나 그라인더 등이 이용되어, 제1 반도체 기판(10)의 이면(10a)으로부터, 도 37의 중단에 도시하는 바와 같이, 박육화가 행해진다. 그 후, 예를 들면, 활성화 어닐 등이 실행되고, 뒤이어, 제1 반도체 기판(10)에 대해 재차 이온 주입이 실행된다. 이때, 도 37의 예에서는, 제1 반도체 기판(10)의 이면(10a)부터 이온 주입이 행해진다. 그 후, 도 37의 하단에 도시하는 바와 같이, 제1 반도체 기판(10)에 대해 지지 기판(12)이 접합되고, 예를 들면, 활성화 어닐이 실행된다.
뒤이어, 도 38의 상단에 도시하는 바와 같이, 제2 반도체 기판(11)에 대해, 예를 들면, 각종 트랜지스터나 신호선(예를 들면, 화소 구동 배선(26)이나 수평 신호선(28) 등) 등이 형성된다. 그리고, 도 38의 중단에 도시하는 바와 같이, 제2 반도체 기판(11)에 대해, 로직 기판(13)이 접합된다. 로직 기판(13)은, 예를 들면, 각종 회로부(21∼25) 등의 복수의 회로를 갖는다. 그 후, 지지 기판(12)에 대해, CMP나 그라인더 등이 이용되어, 도 38의 하단에 도시하는 바와 같이, 박육화가 행해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태(변형례도 포함한다)에 의하면, 다른 실시 형태(변형례도 포함한다)에 관한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있다. 또한, 확산 영역(306b)은, 반도체 기판(10)의 표면(10b)부터 반도체 기판(10)의 내부를 향하여 넓게 되고, 반도체 기판(10)의 내부로부터 반도체 기판(10)의 이면(10a)을 향하여 좁게 되는 형상으로 형성된다. 그 결과, 확산 영역(306b)(도 28 참조)은, 확산 영역(306a)(도 29 참조)과 비교하여 좁게 되기 때문에, 광전 변환 영역을 넓게 할 수 있다.
≪12. 제10 실시 형태≫
또한, 본 개시의 실시 형태에서는, 돌출부(304)가 연신부(304a) 및 돌기부(304b)에 의해 구성되어 있어도 좋다. 이하에, 도 39부터 도 41을 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제10 실시 형태로서 설명한다. 도 39는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 40은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 39에 도시하는 I-I'선으로 반도체 기판(10)을 절단한 단면에 대응한다. 도 41은, 본 실시 형태의 비교례에 관한 촬상 소자(100)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 39에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)는, 연신부(304a) 및 돌기부(304b)를 각각 갖고 있다. 연신부(304a)는, 소자 분리벽(310)에 연결되어 있고, 소자 분리벽(310)으로부터 열방향으로 연신하고 있다. 돌기부(304b)는, 연신부(304a)의 단부에 마련되어 있고, 행방향으로 연신하고 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 연신부(304a)의 형상 및 돌기부(304b)의 형상은 사각형상이고, 도 39의 예에서는, 돌출부(304)는 T자 형상으로 되어 있다. 각 돌기부(304b)는, 서로를 마주 보는 대향면(S1)을 각각 갖고 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 대향면(S1)의 개개의 폭(예를 들면 행방향의 길이)은, 각 연신부(304a)의 개개의 선폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 넓다.
이와 같은 구성에 의하면, 도 40에 도시하는 바와 같이, 소자 분리벽(310)의 벽면에 확산층(도핑층), 즉 확산 영역(306)이 컨포멀 도핑만으로 형성되고, 슬릿(312)은 확산 영역(306)에 의해 메워진다. 이것은, 슬릿(312)을 형성하는 2개의 돌출부(304)가, 수광면(10a)에 대해 직교하도록 곧바로 형성되어 있기 때문이다. 즉, 슬릿(312)의 형상이 테이퍼 형상이 아니라, 직선 형상으로 되어 있기 때문이다.
예를 들면, 도 41에 도시하는 바와 같이, 풀 트렌치의 가공 형상이, 에칭시의 마이크로 로딩 효과의 영향에 의해 테이퍼 형상이 되는 일이 있다. 이 경우, 컨포멀 도핑만으로는, 슬릿(312)의 영역이 확산 영역(306)에 의해 완전하게 메워지지 않고, 충분한 포텐셜 분리를 할 수 없는 일이 있다. 이 대책으로서는, 슬릿(312)에 이온 주입을 행하는 것이 바람직하지만, 이것은 제조 공정의 증가에 연결되어 버린다. 통상, 선폭이 좁은 트렌치(밀(密))를 형성하는 경우에 비해, 선폭이 넓은 트렌치(소(疎))를 형성하는 경우의 쪽이, 에칭 레이트를 향상시킬 수 있다. 그래서, 연신부(304a)에 돌기부(304b)를 마련하여 돌출부(304)를 구성함으로써, 연신부(304a)만으로 돌출부(304)를 구성하는 경우에 비해, 에칭 레이트를 높게 하여, 슬릿(312)의 형상을 테이퍼 형상이 아니라, 직선 형상으로 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 이온 주입을 생략하고, 제조 공정수의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 슬릿(312)의 수직성(트렌치의 수직성)이 향상하기 때문에, 이온 주입이 필수가 된 경우에 비해, 포화 전하량(Qs)을 개선할 수 있고, 또한, 혼색이나 양자 효율(Qe)를 개선할 수 있고, 또한, 결정 결함 데미지를 저감하여 백점을 개선할 수 있다.
여기서, 도 42는, 본 실시 형태에 관한 슬릿(312)의 폭과 돌출부(304)의 폭과의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 39에 도시하는 바와 같이, 연신부(304a)의 선폭(행방향의 길이)을 L1로 하고, 돌기부(304b)의 폭(행방향의 길이)을 L2로 하고, 도 41에 도시하는 바와 같이, 반도체 기판(10)의 이면(10a)측의 슬릿(312)의 폭(열방향의 길이)을 L3으로 하고, 반도체 기판(10)의 표면(10b)측의 슬릿(312)의 폭(열방향의 길이)을 L4라고 하면, 도 42에 도시하는 바와 같이, 「L2/L1(비율)」과 「L4-L3(차분)」의 관계를 도시하는 그래프가 구하여진다. 이 그래프로부터, 연신부(304a)의 선폭(L1)에 대해, 돌기부(304b)의 폭(L2)를 1.2배 이상으로 함으로써, 슬릿(312)이 수직화 되고, 실용화 레벨에서 충분히 효과를 얻을 수 있다. 또한 수직화를 구하는 경우에는, 연신부(304a)의 선폭(L1)에 대해, 돌기부(304b)의 폭(L2)을 1.4배 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 슬릿(312)의 형성 위치를 열방향으로 이동시키는 것도 가능하다. 이 경우에는, 연신부(304a)의 길이(예를 들면 열방향의 길이)를 조정하는 것이 된다. 이와 같은 슬릿(312)의 형성 위치의 이동은, 이후의 도 45부터 도 50의 구성에서도 가능하다. 슬릿(312)의 형성 위치를 이동시켜, 예를 들면, 블루밍 패스 영역을 중앙이 아니라 단(端)으로 갖고 감으로써, 전송 게이트(400a, 400b)나 플로팅 디퓨전 영역과, 블루밍 패스 영역을 떼는(離す) 것이 가능하고, 전송이나 백점 등에 대한 마진을 향상시킬 수 있다.
여기서, 촬상 소자(100)의 제조 공정(제조 방법)의 일부에 관해 도 43 및 도 44를 참조하여 설명한다. 도 43은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도이고, 상세하게는, 도 39에 도시하는 L-L'선으로 반도체 기판(10)을 절단한 단면에 대응한다. 도 44는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도이고, 상세하게는, 도 39에 도시하는 I-I'선으로 반도체 기판(10)을 절단한 단면에 대응한다.
도 43 및 도 44에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 반도체 기판(10)의 이면(10a)(또는 표면(10b))상에 마스크(M1)(예를 들면, SiO2 등의 무기 마스크)가 형성된다. 그 후, 마스크(M1)상에 마스크(M2)가 형성된다. 이 마스크(M2)는, 예를 들면, 반도체 기판(10)의 표면(10b)상의 마스크(M1)에 포토레지스트층을 스핀 코트법 등에 의해 적층하고, 그 포토레지스트층을 트렌치 형성용 패턴에 맞추어서 패터닝함에 의해 형성된다. 뒤이어, 돌출부(304)나 소자 분리벽(310) 형성용의 트렌치가 드라이 에칭 등의 에칭에 의해 형성되고, 마스크(M2)가 제거된다. 그리고, 예를 들면, 컨포멀 도핑이 실행되어, 확산 영역(306)이 형성된다. 그 후, 각 트렌치에 산화막 등의 재료가 매입되어, 돌출부(304)나 소자 분리벽(310)이 형성된다. 마지막으로, 마스크(M1)가 제거되고, 후공정을 통하여 최종 구조의 촬상 소자(100)가 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 돌출부(304)를 이하와 같이 변형할 수 있다. 그래서, 도 45부터 도 50을 참조하여, 돌출부(304)의 상세 구성에 관해 설명한다. 도 45부터 도 50은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 45에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 돌출부(304)는, 연신부(304a) 및 돌기부(304b)를 갖고 있다. 연신부(304a)는, 소자 분리벽(310)에 연결되어 있고, 소자 분리벽(310)으로부터 열방향으로 연신하고 있다. 돌기부(304b)는, 연신부(304a)의 단부에 마련되어 있고, 행방향으로 연신하고 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 연신부(304a)의 형상 및 돌기부(304b)의 형상은 사각형상이고, 도 45의 예에서는, 돌출부(304)의 형상은 T자 형상으로 되어 있다. 돌기부(304b)는, 소자 분리벽(310)의 벽면을 마주 보는 대향면(S1)을 갖고 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 돌기부(304b)의 대향면(S1)의 폭(예를 들면 행방향의 길이)는, 연신부(304a)의 선폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 길다.
또한, 도 46에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)는, 각각 도중에 절곡되어 슬릿(312)이 비스듬하게 되도록 형성되어 있다. 각 돌출부(304)는, 서로를 마주 보는 대향면(S1)을 각각 갖고 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 대향면(S1)의 개개의 길이(예를 들면 경사 방향의 길이)는, 2개의 돌출부(304)의 개개의 선폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 길다.
또한, 도 47에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)는, 각각 행방향에 어긋나도록 형성되어 있다. 각 돌출부(304)는, 서로를 마주 보는 대향면(S1)을 각각 갖고 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 대향면(S1)의 개개의 길이(예를 들면 열방향의 길이)는, 각 돌출부(304)의 개개의 선폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 길다.
또한, 도 48에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)는, 연신부(304a) 및 돌기부(304b)를 각각 갖고 있다. 연신부(304a)는, 소자 분리벽(310)에 연결되어 있고, 소자 분리벽(310)으로부터 열방향으로 연신하고 있다. 돌기부(304b)는, 연신부(304a)의 단부에 마련되어 있고, 행방향 및 열방향으로 연신하는 형상으로 형성되어 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 연신부(304a)의 형상은 사각형상이고, 도 48의 예에서는, 돌기부(304b)의 형상은 L자 형상으로 되어 있다. 각 돌출부(304)는, 서로를 마주 보는 대향면(S1)을 각각 갖고 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 대향면(S1)의 개개의 길이(예를 들면 행방향 및 열방향의 길이)는, 각 연신부(304a)의 개개의 선폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 길다.
또한, 도 49에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)에 더하여, 2개의 부가벽(분리부의 한 예)(308c)이, 촬상 소자(100)의 중심을 사이에 두고 대향하도록 마련되어 있다. 각 부가벽(308c)은, 서로를 마주 보는 대향면(S1)을 각각 갖고 있다. 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 대향면(S1)의 개개의 길이(예를 들면 열방향의 길이)는, 각 돌출부(304)의 개개의 선폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 길다.
또한, 도 50에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 돌출부(304)는, 연신부(304a) 및 돌기부(304b)를 각각 갖고 있다. 도 50의 예에서는, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 돌기부(304b)의 형상이 원형상인 이외의 구성은, 도 39의 구성과 같다. 또한, 돌기부(304b)의 형상은, 원형상 이외에도, 타원형상이나 사다리꼴 형상 등의 각종 형상이라도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태(변형례도 포함한다)에 의하면, 다른 실시 형태(변형례도 포함한다)에 관한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있다. 또한, 돌출부(304)의 대향면(S1)의 폭(예를 들면 행방향의 길이)은, 돌출부(304)의 연신부(304a)의 선폭(예를 들면 행방향의 길이)보다도 넓다. 이에 의해, 돌출부(304)의 대향면(S1) 측의 에칭 레이트를 높게 하여, 슬릿(312)의 형상을 테이퍼 형상이 아니라, 직선 형상으로 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 이온 주입을 생략하고, 제조 공정수의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 슬릿(312)의 수직성(트렌치의 수직성)이 향상하기 때문에, 이온 주입이 필수가 되는 경우에 비해, 포화 전하량(Qs)을 개선할 수 있고, 또한, 혼색이나 양자 효율(Qe)을 개선할 수 있고, 또한, 결정 결함 데미지를 저감하여 백점을 개선할 수 있다.
≪13. 제11 실시 형태≫
또한, 본 개시의 실시 형태에서는, 2개의 화소 분리벽(분리부의 한 예)(334a)이 마련되어도 좋다. 이하에, 도 51 및 도 52를 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제11 실시 형태로서 설명한다. 도 51은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 52는, 본 실시 형태의 비교례에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 비교례에 관한 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 51에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 화소 분리벽(334a)은, 촬상 소자(100)의 중심을 사이에 두고 대향하도록 열방향으로 나열하여 있다. 각 화소 분리벽(334a)은, 소자 분리벽(310)에 접촉하지 않고 소자 분리벽(310)으로부터 이간하여 있고, 또한, 서로 이간하여 있다. 도 51의 예에서는, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 화소 분리벽(334a)의 개개의 형상은 사각형상이다.
확산 영역(306)은, 제1 영역(306A) 및 제2 영역(306B)을 포함한다. 제1 영역(306A)은, 2개의 화소 분리벽(334a)을 형성하기 위한 각 트렌치에 대한 고상(固相) 확산 프로세스에 의해 형성된 영역이다. 제2 영역(306B)은, 소자 분리벽(310)을 형성하기 위한 트렌치에 대한 고상 확산 프로세스에 의해 형성된 영역이다. 즉, 외주의 소자 분리벽(310)에 대응하는 트렌치로부터의 확산과, 2개의 돌출부(304)에 대응하는 각 트렌치로부터의 확산이 독립해서 일어남으로써, 확산 영역(306)은, 제1 영역(306A) 및 제2 영역(306B)을 갖게 된다.
여기서, 2개의 화소 사이의 분리를 강화하기 위해서는, 예를 들면, 트렌치 측벽에 성막한 도프 산화 실리콘으로부터 고상 확산에 의해 붕소(Boron)를 확산시키는 방법을 이용하는 것이 가능하다. 이 경우, 도 52에 도시하는 바와 같은 구조에서, 외주의 소자 분리벽(310)에 대응하는 트렌치로부터의 확산과, 2개의 돌출부(304)에 대응하는 각 트렌치로부터의 확산이 동시에 일어나, 붕소의 확산 영역(306)은 넓게 형성되어 버린다. 이 확산 영역(306)이 넓게 형성됨으로써, 포화 전하량의 저하가 생겨 버린다. 그래서, 전술한 바와 같이, 소자 분리벽(310)과 2개의 화소 분리벽(334a)을 떼어 배치하고, 분리 구조를 독립해서 형성함에 의해, 분리 구조의 고상 확산을 독립해서 행하는 것이 가능해지기 때문에, 포화 전하량의 저하를 억제할 수 있다. 즉, 소자 분리벽(310)에 대응하는 트렌치로부터의 확산과, 2개의 돌출부(304)에 대응하는 각 트렌치로부터의 확산이 독립적으로 일어나기 때문에, 확산 영역(306)의 넓이를 억제하는 것이 가능해지고, 포화 전하량의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 고상 확산 프로세스(확산 프로세스의 한 예)에 의해, 예를 들면 붕소를 확산시키지만, 확산 프로세스로서는, 고상 확산 프로세스로 한하는 것이 아니고, 플라즈마 도핑 등, 측벽으로부터 열에 의해 도핑을 행하는 도핑 기술을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 도 51의 예에서는, 2개의 화소 분리벽(334a)은, 촬상 소자(100)의 중심을 통과하는 중심선상에 위치 부여되어 있는데, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 도 51의 좌우 방향(한 예로서, 행방향)으로 어긋나도록 위치 부여되어 있어도 좋다. 이것은, 이후의 도 54부터 도 57에 도시하는 구성에서도 마찬가지이다.
여기서, 촬상 소자(100)의 제조 공정(제조 방법)의 일부에 관해 도 53을 참조하여 설명한다. 도 53은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 53에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 화소 분리벽(334a) 형성용의 개개의 트렌치(T4)가, 소자 분리벽(310)의 형성 위치로부터 떨어진 내부 위치에 형성된다(도 53의 왼쪽부터 1번째의 도면 참조). 뒤이어, 그들 트렌치(T4)에 대해 고상 확산 프로세스가 이용되어, 고상 확산층(예를 들면 P형층) 즉 제1 영역(306A)이 각 트렌치(T4)의 주위에 형성되고, 그 후, 그들 트렌치(T4)에 산화막 등의 재료가 매입되어, 화소 분리벽(334a)이 형성된다(도 53의 왼쪽부터 2번째의 도면 참조). 뒤이어, 소자 분리벽(310) 형성용의 트렌치(T5)가, 각 트렌치(T4)를 둘러싸는 소정 사이즈의 사각형상으로 형성되고, 그 트렌치(T5)에 대해 고상 확산 프로세스가 이용되어, 고상 확산층(예를 들면 P형층) 즉 제2 영역(306B)이 트렌치(T5)의 주위에 형성되고, 마지막으로, 트렌치(T5)에 산화막 등의 재료가 매입되어, 소자 분리벽(310)이 형성된다(도 53의 왼쪽부터 3번째의 도면 참조). 이에 의해, 제1 영역(306A) 및 제2 영역(306B)을 포함하는 확산 영역(306)이 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 화소 분리벽(334a)을 이하와 같이 변형할 수 있다. 그래서, 도 54부터 도 57을 참조하여, 화소 분리벽(334a)의 상세 구성에 관해 설명한다. 도 54부터 도 57은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 54에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 4개의 화소 분리벽(334a)이 마련되어 있다. 4개의 화소 분리벽(334a) 중 2개가 촬상 소자(100)의 중심을 사이에 두고 대향하도록 열방향으로 나열되어 있고, 다른 2개가 촬상 소자(100)의 중심을 사이에 두고 대향하도록 행방향으로 나열되어 있다. 각 화소 분리벽(334a)은, 소자 분리벽(310)에 접촉하지 않고 소자 분리벽(310)으로부터 이간하여 있고, 또한, 서로 이간하여 있다. 도 54의 예에서는, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 화소 분리벽(334a)의 개개의 형상은 사각형상이고, 각 화소 분리벽(334a)은 십자 형상을 형성하도록 배치되어 있다.
또한, 도 55에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 화소 분리벽(334a)에 더하여, 그들 화소 분리벽(334a)보다 평면의 면적이 작은 2개의 화소 분리벽(334a)이 마련되어 있다. 이들 면적(크기)이 작은 화소 분리벽(334a)은, 촬상 소자(100)의 중심을 사이에 두고 대향하도록 행방향으로 나열되어 있다. 이 2개의 화소 분리벽(334a)의 개개의 일부는, 다른 2개의 화소 분리벽(334a) 사이의 영역에 위치한다. 도 55의 예에서는, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 화소 분리벽(334a)의 개개의 형상은 사각형상이다.
또한, 도 56에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 4개의 화소 분리벽(334a)이 마련되어 있다. 4개의 화소 분리벽(334a)은, 촬상 소자(100)의 중심을 통과하는 열방향으로 도트 형상으로 나열되어 있다. 각 화소 분리벽(334a)은, 소자 분리벽(310)에 접촉하지 않고 소자 분리벽(310)으로부터 이간하여 있고, 또한, 서로 이간하여 있다. 도 56의 예에서는, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 화소 분리벽(334a)의 개개의 형상은 사각형상이고, 각 화소 분리벽(334a)은 하나의 직선상에 배치되어 있다.
또한, 도 57에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 화소 분리벽(334a)은, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 원형상으로 각각 형성되어 있다. 도 57의 예에서는, 수광면(10a)의 상방에서 본 경우, 각 화소 분리벽(334a)의 형상이 원형상인 이외의 구성은, 도 51의 구성과 같다. 또한, 화소 분리벽(334a)의 형상은, 원형상 이외에도, 타원형상이나 사다리꼴 형상 등의 각종 형상이라도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태(변형례도 포함한다)에 의하면, 다른 실시 형태(변형례도 포함한다)에 관한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있다. 또한, 소자 분리벽(310)과 각 화소 분리벽(334a)을 떼어 배치하고, 분리 구조를 독립해서 형성함에 의해, 분리 구조의 고상 확산 등의 확산 프로세스를 독립해서 행하는 것이 가능해지기 때문에, 포화 전하량의 저하를 억제할 수 있다.
≪14. 제12 실시 형태≫
본 개시의 실시 형태에서는, 한 쌍의 돌출부(304)는, 서로의 이간 거리가 깊이 방향(높이 방향)으로 개략 동일한 것으로 한정되는 것이 아니고, 달라도 좋다. 그래서, 도 58부터 도 60을 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제12 실시 형태로서 설명한다. 도 58은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 59는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면 및 단면을 도시하는 설명도이고, 그 단면은 도 58에 도시하는 M-M'선으로 촬상 소자(100)를 절단한 단면에 대응한다. 도 60은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 슬릿 폭(슬릿의 간극의 길이)과 집광 특성 및 화소 특성과의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 58 및 도 59에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 돌출부(304)는, 서로의 이간 거리(슬릿 폭)가 깊이 방향으로 서서히 변화하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 도 59의 예에서는, 한 쌍의 돌출부(304)의 서로의 이간 거리는, 표면(10b)으로부터 이면(수광면10a)(도 58의 상면부터 하면)을 향하여 깊이 방향으로 서서히 넓게 되어 있다(a<b). 이에 의해, 한 쌍의 돌출부(304)의 수광면(10a)측을 중심으로부터 멀리하면서, 전체로서는 돌출량을 확보할 수 있다. 도 60에 도시하는 바와 같이, 화소 특성을 유지하면서도 광의 산란을 저감하는 것이 가능하고, 집광 특성과 화소 특성의 트레이드 오프를 해소할 수 있다.
여기서, b-a=2×(t/tan(θ))라는 관계가 있다. 또한, a는 표면(10b)측의 슬릿(312)의 길이이고, b는 이면(수광면)(10a)측의 슬릿(312)의 길이이고, t는 표면(10b)부터 이면(10a)까지의 두께(깊이 방향의 길이)이고, θ는 표면(10b)에 대한 슬릿(312)의 테이퍼각(角)이다. 이 테이퍼각(θ)이 작아도, 표면(10b)부터 이면(10a)까지의 두께(t)에 따라, 표면(10b)부터 이면(10a)까지의 슬릿 폭에 큰 차가 생긴다.
또한, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 돌출부(304)를 이하와 같이 변형할 수 있다. 그래서, 도 61부터 도 71을 참조하여, 한 쌍의 돌출부(304)의 상세 구성에 관해 설명한다. 도 61, 도 65, 도 68 및 도 69는, 각각, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면 및 단면을 도시하는 설명도이다. 도 62부터 도 64, 도 66은, 각각, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 67, 도 70 및 도 71은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 양면을 도시하는 설명도이다.
도 61에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)(도 61의 상면부터 하면)을 향하여, 서로의 이간 거리가 깊이 방향으로 소정 깊이만큼 개략 동일하고, 깊이 방향의 도중부터 깊이 방향으로 서서히 넓게 되도록 형성되어 있다(a<b). 또한, 혼색 악화에 관해서는 집광부에서의 트렌치 형상이 지배적이기 때문에, 집광부에 변화가 붙어 있으면 유효하다.
또한, 도 62에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)(도 62의 상면부터 하면)을 향하여, 서로의 이간 거리가 깊이 방향으로 서서히 좁게 되고, 깊이 방향으로 소정 깊이만큼 개략 동일하게 되고, 깊이 방향의 도중부터 깊이 방향으로 서서히 넓게 되도록 형성되어 있다(a=b>c). 또한, a<b나 a>b라도 좋다. 이면(수광면)(10a)측의 이간 거리는 집광에 효과적이기 때문에 넓은 쪽이 좋고. 또한, 표면(10b)측의 이간 거리는 포텐셜 설계의 관점에서 넓은 쪽이 좋다. 중앙의 이간 거리는 Qs에 효과적이기 때문에 좁은 쪽이 좋다.
또한, 도 63에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)(도 63의 상면부터 하면)을 향하여, 서로의 이간 거리가 깊이 방향으로 다단으로 변화하도록 각각 형성되어 있다. 도 63의 예에서는, 한 쌍의 돌출부(304)의 서로의 이간 거리는, 깊이 방향으로 2단계로 변화하고 있고, 표면(10b)측의 이간 거리가 이면(10a)측의 이간 거리보다도 좁게 되어 있다(a<b). 이 때문에, 한 쌍의 돌출부(304)는, 각각 단차를 갖는다. 이와 같이 한 쌍의 돌출부(304)의 이간 거리는, 연속적이 아니라 불연속으로 변화해도 좋고, 2단계가 아니고, 3단계나 4단계 등의 다단계로 변화해도 좋다.
또한, 도 64에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)(도 64의 상면부터 하면)을 향하여, 서로의 이간 거리가 깊이 방향으로 2단계로 변화하고, 깊이 방향의 도중부터 깊이 방향으로 서서히 넓게 되도록 형성되어 있다(a<c<b). 이와 같이, 도 61이나 도 62에 도시하는 도중 테이퍼 형상이나 도 63에 도시하는 다단 가공 형상 등을 조합시켜도 좋다.
또한, 도 65에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 하나의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)(도 65의 상면부터 하면)을 향하여, 소자 분리벽(310)과의 이간 거리가 깊이 방향으로 서서히 넓게 되도록 형성되어 있다(a<b).
또한, 도 66에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 하나의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)(도 66의 상면부터 하면)을 향하여, 깊이 방향으로 2단계로 변화하도록 형성되어 있다. 도 66의 예에서는, 표면(10b)측의 이간 거리가 이면(10a)측의 이간 거리보다도 좁게 되어 있다(a<b).
또한, 도 67에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 4개의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)을 향하여, 대향하는 한 쌍의 돌출부(304)의 서로의 이간 거리가 깊이 방향으로 서서히 넓게 되도록 형성되어 있다(a<b). 이들의 돌출부(304)는, 십자 형상으로 배치되어 있다.
또한, 도 65부터 도 67에 도시하는 바와 같이, 하나의 돌출부(304)나 4개의 돌출부(304) 등의 복수의 돌출부(304)에 대해, 도 61이나 도 62에 도시하는 도중 테이퍼 형상이나 도 63에 도시하는 다단 가공 형상 등을 적용해도 좋고, 또한, 그것들을 조합시켜서 적용해도 좋다.
또한, 도 68에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)(도 68의 상면부터 하면)을 향하여, 개개의 선폭(연신 방향에 직교하는 방향의 폭)이 깊이 방향으로 서서히 좁게 되도록 형성되어 있다(d>e). 또한, 한 쌍의 돌출부(304)의 서로의 이간 거리는, 깊이 방향으로 개략 동일하다(a=b).
또한, 도 69에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 하나의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)(도 69의 상면부터 하면)을 향하여, 그 선폭(연신 방향에 직교하는 방향의 폭)이 깊이 방향으로 서서히 좁게 되도록 형성되어 있다(d>e). 또한, 돌출부(304)와 소자 분리벽(310)과의 이간 거리는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)을 향하여, 깊이 방향에 따라 서서히 넓게 되어 있다(a<b).
또한, 도 70에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 4개의 화소 분리벽(334a)은, 표면(10b)으로부터 이면(10a)을 향하여, 개개의 선폭이 깊이 방향으로 서서히 좁게 되도록 형성되어 있다. 이들 화소 분리벽(334a)은, 촬상 소자(100)의 중심을 통과하는 열방향으로 도트 형상으로 나열되어 있다. 각 화소 분리벽(334a)은, 소자 분리벽(310)에 접촉하지 않고 소자 분리벽(310)으로부터 이간하여 있고, 또한, 서로 이간하여 있다.
또한, 도 71에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 4개의 돌출부(304)는, 표면(10b)으로부터 이면(10a)을 향하여, 개개의 선폭(연신 방향에 직교하는 방향의 폭)이 깊이 방향으로 서서히 좁게 되도록 형성되어 있다(d<e). 이들 돌출부(304)는, 십자 형상으로 배치되어 있다. 또한, 마주 대하는 한 쌍의 돌출부(304)의 서로의 이간 거리는, 깊이 방향으로 개략 동일하다(a=b).
이상과 같이, 수광면(10a)측에서 슬릿(312)의 간극(슬릿(312)의 폭)을 넓힘으로써, 각 돌출부(304)에 의한 산란이 억제되고, 집광 특성은 특히 수광면(10a) 근방이 지배적으로 효과적이기 때문에, 집광 특성과 화소 특성을 양립시킬 수 있다. 또한, 수광면(10a)측에서 슬릿(312)의 간극을 넓힐 뿐만 아니라, 돌출부(304)의 선폭도 수광면(10a)측에서 가늘게 함으로써, 돌출부(304)에 의한 산란이 억제되기 때문에, 혼색을 억제할 수 있다.
또한, 수광면(10a)측에서 슬릿(312)의 간극을 넓히는 것 및 돌출부(304)의 선폭을 가늘게 하는 것의 일방만을 행해도 좋고, 또한, 그들의 양방을 행해도 좋다. 즉, 도 61부터 도 71에 도시하는 구성을 단독으로 이용해도 좋고, 또한, 조합시켜서 이용해도 좋다.
여기서, 촬상 소자(100)의 제조 공정(제조 방법)의 일부에 관해 도 72를 참조하여 설명한다. 도 72는, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 제조 공정의 일부를 설명하기 위한 프로세스 단면도이고, 상세하게는, 반도체 기판(10)을 반도체 기판(10)의 두께 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 72에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 반도체 기판(10)에 대해 FFTI(표면 FTI: Full Trench Isolation) 가공이 실행되고, 재료가 매입된다. 그 후, 각종 공정 후(중략), 반도체 기판(10)과 접합 기판(501)이 첩합되고, 박육화가 행해진다. 박육화가 행해진 반도체 기판(10)에 대해 뒤메우기(埋戾)가 행해지고, 컬러 필터(202) 및 온 칩 렌즈(200)가 적층된다. 또한, 첩합 기판(502)으로서는, 예를 들면, 로직 기판이나 반도체 기판 등이 이용된다.
≪15. 제13 실시 형태≫
또한, 본 개시의 실시 형태에서는, 2개의 전송 게이트(400a, 400b), FD부(플로팅 디퓨전부)(601) 및 그라운드부(602)는, 도 73에 도시하는 바와 같이, 배치되어도 좋다. 이하에, 도 73 및 도 74를 참조하여, 이와 같은 실시 형태를 본 개시의 제13 실시 형태로서 설명한다. 도 73은, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 74는, 본 실시 형태의 비교례에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 비교례에 관한 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 73에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2개의 전송 게이트(400a, 400b)는, 소자 분리벽(310)에 의해 둘러싸인 셀 영역의 일단측(예를 들면, 도 73의 상측)에 위치 부여되어 있다. 셀 영역은 촬상 소자(100)에 포함된다. 도 73의 예에서는, 셀 영역은 정방형이다.
FD부(601)는, 인접하는 2개의 셀 영역에서 공유의 플로팅 디퓨전이다(도 73 중의 점선 영역 참조). 이 FD부(601)는, 셀 영역의 일단측(예를 들면, 도 73의 상측)에 위치 부여되어 있다. 도 73의 예에서는, FD부(601)의 형상은, 정8각형이 아니라, 장변 및 단변을 갖는 8각형의 형상이다. 구체적으로는, FD부(601)는 가로로 길고, FD부(601)에서, 돌출부(304)의 연신 방향에 직교하는 방향의 길이는, 돌출부(304)의 연신 방향의 길이보다 길다. FD부(601)로서는, 예를 들면, Poly-Si(다결정 Si)가 이용된다.
그라운드부(602)는, 인접하는 2개의 셀 영역에서 공유의 그라운드부이다(도 73 중의 점선 영역 참조). 이 그라운드부(602)는, 셀 영역의 일단측(예를 들면, 도 73의 하측)에 위치 부여되어 있다. 도 73의 예에서는, 그라운드부(602)의 형상은, 정8각형이 아니라, 장변 및 단변을 갖는 8각형의 형상이다. 구체적으로는, 그라운드부(602)는 가로로 길고, 그라운드부(602)에서, 돌출부(304)의 연신 방향에 직교하는 방향의 길이는, 돌출부(304)의 연신 방향의 길이보다 길다. 그라운드부(602)로서는, 예를 들면, Poly-Si(다결정 Si)가 이용된다. 그라운드부(602)는, 그라운드(GND) 전위이고, 예를 들면, 웰 컨택트로서 기능한다.
여기서, 도 74에 도시하는 바와 같이, FD부(601) 및 그라운드부(602)의 각각의 형상이 정8각형인 경우, 슬릿(312)의 폭(g)(도 74의 상하 방향의 길이)은, 도 75에 도시하는 슬릿(312)의 폭(f)(도 75의 상하 방향의 길이)보다도 좁다. 이와 같은 도 74에서, 광학적 요인(Qe 향상·혼색 억제)의 관점, 또는, 더한층의 미세화로, 셀 영역의 셀 피치(도 74의 상하 방향의 길이)에 대해 슬릿(312)의 폭(g)의 비율이 높게 된다. 예를 들면, 도 74에 도시하는 슬릿(312)의 폭(g)이 넓게 되면, 슬릿(312)의 영역(분단부)과, FD부(601)(예를 들면, N+확산층) 및 그라운드부(602)(예를 들면, P+확산층)가 근접한다. 이 때문에, FD부(601) 및 그라운드부(602)가, 슬릿(312)의 영역과 간섭하고, 단(單)화소 Qs 편차의 증가나 FD 백점 열화 등이 생기는 일이 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 도 73에 도시하는 바와 같이, FD부(601) 및 그라운드부(602)의 각각의 형상은, 가로로 길다란 형상이 된다. 예를 들면, FD부(601) 및 그라운드부(602)의 각각에서, 돌출부(304)의 연신 방향의 길이는, 돌출부(304)의 연신 방향에 직교하는 방향의 길이보다 짧다. 이에 의해, FD부(601) 및 그라운드부(602)는, 도 74와 비교하여, 슬릿(312)의 영역(분단부)으로부터 떨어진다. 따라서 FD부(601) 및 그라운드부(602)의 확산이, 슬릿(312)의 영역의 포텐셜에 주는 영향이 억제되기 때문에, 단화소 Qs 편차의 증가나 FD 백점 열화 등을 억제할 수 있다. 또한, 각 전송 게이트(400a, 400b)의 형상, 예를 들면, 전송 게이트(400a, 400b)에서의 슬릿(312)측의 형상을 확대하는 것이 가능해저서, 전송 개선(전송 특성의 향상)이나 포텐셜 장벽의 편차의 억제를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 그라운드부(602)를 이하와 같이 변형할 수 있다. 그래서, 도 75부터 도 78을 참조하여, 그라운드부(602)의 상세 구성에 관해 설명한다. 도 75부터 도 78은, 각각, 본 실시 형태에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다.
도 75에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 그라운드부(602)가 셀 영역의 4모퉁이의 2개에 마련되어 있다. 이들 그라운드부(602)는, 인접하는 4개의 셀 영역에서 공유의 그라운드부이다. 도 75의 예에서는, 셀 영역의 4모퉁이의 좌하와 우하에 마련되어 있다. 각 그라운드부(602)는, FD부(601)에 대해, 셀 영역의 셀 피치(도 75 중의 좌우 방향의 길이)의 반분만큼 빗나간다. 이에 의해, 각 그라운드부(602)는, 도 73이나 도 74와 비교하여, 슬릿(312)의 영역으로부터 더욱 떨어진다. 따라서 단화소 Qs 편차의 증가나 FD 백점 열화 등을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도 76에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 도 75에 도시하는 그라운드부(602)가 90도 회전되어 마련되어 있다(다른 구성은 도 75와 마찬가지이다). 이에 의해, 각 그라운드부(602)는, 도 75와 비교하여, 슬릿(312)의 영역으로부터 더욱 떨어진다. 따라서 단화소 Qs 편차의 증가나 FD 백점 열화 등을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도 77에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 도 75에 도시하는 그라운드부(602)가 정8각형으로 형성되어 있다(다른 구성은 도 75와 마찬가지이다). 이 경우에도, 각 그라운드부(602)는, 도 74와 비교하여, 슬릿(312)의 영역부터 떨어진다. 따라서 단화소 Qs 편차의 증가나 FD 백점 열화 등을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도 78에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 도 77에 도시하는 FD부(601)가 정8각형으로 형성되어 있고, 각 전송 게이트(400a, 400b)의 형상은 도 74와 동일하다(다른 구성은 도 77과 마찬가지이다). 이 경우에도, 각 그라운드부(602)는, 도 74와 비교하여, 슬릿(312)의 영역부터 떨어진다. 따라서 단화소 Qs 편차의 증가나 FD 백점 열화 등을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, FD부(601) 및 그라운드부(602)의 형상은, 같아도(도 73부터 도 76, 도 78 참조), 달라도 좋다(도 77 참조). 또한, FD부(601) 또는 그라운드부(602)의 형상은, 장변 및 단변을 갖는 형상, 예를 들면, 상하 좌우 대칭의 형상이라도 좋고(도 73부터 도 78 참조), 또는, 상하 좌우 비대칭의 형상이라도 좋다.
또한, FD부(601) 및 그라운드부(602)는, 어레이형상(예를 들면, 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상)으로 나열되는데, 셀 영역의 셀 피치와 같은 피치로 나열되어도 좋고, 또는, 서로 반피치(pitch) 어긋나게 나열되어도 좋다.
또한, FD부(601)나 그라운드부(602)의 형상은, 장변 및 단변을 갖는 8각형의 형상 이외에도, 예를 들면, 다른 다각형의 형상이라도 좋고, 또한, 타원형상이고도 좋다.
≪16. 정리≫
이상 설명한 바와 같이, 본 개시의 각 실시 형태에 의하면, 위상차 검출시에는 한 쌍의 화소(300a, 300b)를 분리하는 요소를 마련하고 있어서, 또한, 당해 분리하는 요소에 더하여, 통상 촬영시에 오버플로우 패스로서 기능하는 요소를 마련하고 있어서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키면서, 촬상 화상의 열화를 피할 수 있다.
또한, 상술한 본 개시의 실시 형태에서는, 이면 조사형 CMOS 이미지 센서 구조에 적용하는 경우에 관해 설명했지만, 본 개시의 실시 형태는 이것으로 한정되는 것이 아니고, 다른 구조에 적용되어도 좋다.
또한, 상술한 본 개시의 실시 형태에서는, 제1 도전형을 N형으로 하고, 제2 도전형을 P형으로 하고, 전자를 신호 전하로서 이용한 촬상 소자(100)에 관해 설명했지만, 본 개시의 실시 형태는 이와 같은 예로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 본 실시 형태는, 제1 도전형을 P형으로 하고, 제2 도전형을 N형으로 하고, 정공을 신호 전하로서 이용하는 촬상 소자(100)에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 본 개시의 실시 형태에서는, 반도체 기판(10)은, 반드시 실리콘 기판이 아니라도 좋고, 다른 기판(예를 들면, SOI(Silicon On Insulator) 기판이나 SiGe 기판 등)이라도 좋다. 또한, 상기 반도체 기판(10)은, 이와 같은 여러 가지의 기판상에 반도체 구조 등이 형성된 것이라도 좋다.
또한, 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)는, 가시광의 입사광량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 촬상 장치로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 본 실시 형태는, 적외선이나 X선, 또는 입자 등의 입사량의 분포를 화상으로서 촬상하는 촬상 장치나, 압력이나 정전용량 등, 다른 물리량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 지문 검출 센서 등의 촬상 장치(물리량 분포 검지 장치)에 대해 적용할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)는, 일반적인 반도체 장치의 제조에 이용되는, 방법, 장치, 및 조건을 이용함으로써 제조하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)는, 기존의 반도체 장치의 제조 공정을 이용하여 제조하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 방법으로서는, 예를 들면, PVD(Physical Vapor Deposition)법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 및 ALD(Atomic Layer Deposition)법 등을 들 수 있다. PVD법으로서는, 진공 증착법, EB(전자 빔) 증착법, 각종 스퍼터링법(마그네트론 스퍼터링법, RF(Radio Frequency)-DC(Direct Current) 결합형 바이어스 스퍼터링법, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 스퍼터링법, 대향 타겟 스퍼터링법, 고주파 스퍼터링법 등), 이온 플레이팅법, 레이저 어브레이전법, 분자선 에피택시법(MBE(Molecular Beam Epitaxy)법), 레이저 전사법을 들 수 있다. 또한, CVD법으로서는, 플라즈마 CVD법, 열 CVD법, 유기 금속(MO) CVD법, 광 CVD법을 들 수 있다. 또한, 다른 방법으로서는, 전해 도금법이나 무전해 도금법, 스핀 코트법; 침지법; 캐스트법; 마이크로 콘택트 프린트법; 드롭 캐스트법; 스크린 인쇄법이나 잉크젯 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비어 인쇄법, 플렉소 인쇄법이라는 각종 인쇄법; 스탬프법; 스프레이법; 에어 독터 코터법, 블레이드 코터법, 로드 코터법, 나이프 코터법, 스퀴즈 코터법, 리버스 롤 코터법, 트랜스퍼 롤 코터법, 그라비어 코터법, 키스 코터법, 캐스트 코터법, 스프레이 코터법, 슬릿 오리피스 코터법, 캘린더 코터법이라는 각종 코팅법을 들 수 있다. 또한, 패터닝법으로서는, 섀도 마스크, 레이저 전사, 포토 리소그래피 등의 화학적 에칭, 자외선이나 레이저 등에 의한 물리적 에칭 등을 들 수 있다. 더하여, 평탄화 기술로서는, CMP(Chemical Mechanical Polishing)법, 레이저 평탄화법, 리플로법 등을 들 수 있다.
또한, 상술한 본 개시의 실시 형태에서는, 돌출부(분리부의 한 예)(304, 324), 부가벽(분리부의 한 예)(308, 308a, 308b, 308c), 화소 분리벽(분리부의 한 예)(334, 334a)의 구조에 관해 설명했지만, 본 개시의 실시 형태에 관한 구조는 이것으로 한정되는 것이 아니다. 여기서, 각 부분의 구조의 각종 양태에 관해 도 79로부터 도 84를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 79는, 본 실시 형태(변형례)에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 80은, 본 실시 형태(변형례)에 관한 구조마다의 촬상 소자(100), 즉 구조마다의 반도체 기판(10)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 79에 도시하는 J-J'선으로 구조마다의 반도체 기판(10)을 절단한 단면에 대응한다.
도 79 및 도 80에 도시하는 바와 같이, 화소 분리벽(334)은, RDTI(이면 DTI), FDTI(표면 DTI), FFTI(표면 FTI: Full Trench Isolation), RFTI(이면 FTI), RDTI+FDTI의 어느 하나의 구조로 형성되어 있다. 이들의 구조에 있어서, 트렌치(T3)는 반도체 기판(10)의 두께 방향으로 형성된다. 이 트렌치(T3)에는, 산화막 등의 재료가 매입된다. 또한, 도 80의 예에서는, 트렌치(T3)는 반도체 기판(10)의 면부터 내부를 향하여 넓게 되는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는데, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 트렌치(T3)는, 반도체 기판(10)의 면에 직교(또는 개략 직교)하도록 곧바로 형성되어도 좋다.
RDTI는, 반도체 기판(10)의 이면(10a)(수광면(10a))으로부터 반도체 기판(10)의 도중까지 트렌치(T3)를 형성하는 구조이다. FDTI는, 반도체 기판(10)의 표면(10b)(수광면(10a)과 반대의 면)으로부터 반도체 기판(10)의 도중까지 트렌치를 형성하는 구조이다. FFTI는, 반도체 기판(10)의 표면(10b)으로부터 이면(10a)까지 트렌치(T3)를 관통시켜서 형성하는 구조이다. RFTI는, 반도체 기판(10)의 이면(10a)으로부터 표면(10b)까지 트렌치(T3)를 관통시켜서 형성하는 방법이다. RDTI+FDTI는, 전술한 RDTI 및 FDTI를 조합시킨 방법이다. 이 RDTI+FDTI에서는, 이면(10a)으로부터 늘어나는 트렌치(T3)와 표면(10b)으로부터 늘어나는 트렌치(T3)가 반도체 기판(10)의 두께 방향의 중앙 부근에서 연결된다.
도 81은, 본 실시 형태(변형례)에 관한 촬상 소자(100)의 평면을 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 촬상 소자(100)를 평면 방향에 따라 절단한 단면에 대응한다. 도 82는, 본 실시 형태(변형례)에 관한 구조마다의 촬상 소자(100), 즉 구조마다의 반도체 기판(10)의 단면의 일부를 도시하는 설명도이고, 상세하게는, 도 81에 도시하는 K-K'선으로 구조마다의 반도체 기판(10)을 절단한 단면에 대응한다.
도 81 및 도 82에 도시하는 바와 같이, 돌출부(304)는, 전술한 화소 분리벽(334)과 마찬가지로(도 80 참조), RDTI, FDTI, FFTI, RFTI, RDTI+FDTI의 어느 하나의 구조로 형성되어 있다. 이들의 구조에서, 트렌치(T3)는 반도체 기판(10)의 두께 방향으로 형성된다. 이때, 트렌치(T3)는, 도 82에 도시하는 바와 같이, 돌출부(304)가 소자 분리벽(310)과 접촉하여 서로 이간하지 않도록 형성된다. 이 트렌치(T3)에는, 산화막 등으로 이루어지는 재료가 매입된다. 도 82의 예에서는, 트렌치(T3)는 반도체 기판(10)의 면으로부터 내부를 향하여 넓게 되는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는데, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 트렌치(T3)는, 반도체 기판(10)의 면에 직교(또는 거의 직교)하도록 곧바로 형성되어도 좋다.
여기서, 화소 분리벽(334)으로서는, 도 79에 도시하는 바와 같이, 소자 분리벽(310)과 비접촉인 하나의 화소 분리벽(334) 이외에도, 다른 구조가 이용되어도 좋다. 예를 들면, 도 83에 도시하는 바와 같이, 복수의 화소 분리벽(334)이, 소자 분리벽(310)과 비접촉이 되도록, 도트 형상으로 일렬로 형성되어도 좋다. 도 83의 예에서는, 화소 분리벽(334)의 수는 6개인데, 그 수는 한정되는 것이 아니다. 또한, 도 84에 도시하는 바와 같이, 화소 분리벽(334)이, 그 양단이 소자 분리벽(310)에 접촉하도록 형성되어도 좋다. 또한, 도 79, 도 83 및 도 84의 예에서는, 화소 분리벽(334)은 열방향으로 형성되어 있는데, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 행방향으로 형성되어도 좋다.
또한, 전술한 화소 분리벽(334)이나 돌출부(304)만이 아니고, 전술한 각 실시 형태에 관한 제2 돌출부(324)나 화소 분리벽(334a), 부가벽(308, 308a, 308b, 308c)에 전술한 RDTI, FDTI, FFTI, RFTI, RDTI+FDTI의 구조를 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 본 개시의 실시 형태에서는, 1층의 CMOS 이미지 센서 구조에 적용하는 경우에 관해 설명했지만, 본 개시의 실시 형태는 이것으로 한정되는 것이 아니고, 적층형의 CMOS 이미지 센서(CIS) 구조 등의 다른 구조에 적용되어도 좋다. 예를 들면, 도 85로부터 도 87에 도시하는 바와 같이, 2층 적층 CIS, 3층 적층 CIS, 2단(段) 화소 CIS 등에 본 개시의 실시 형태가 적용되어도 좋다. 2단 화소 CIS에의 적용은 한 예이고, 1단 화소에의 적용도 가능하다. 여기서, 2층 적층 CIS, 3층 적층 CIS, 2단 화소 CIS의 구조에 관해 도 85부터 도 87을 참조하여 상세하게 설명한다.
(2층 적층 CIS)
도 85에, 본 개시의 실시 형태가 적용 가능한 2층 적층형 구조의 한 예를 도시한다. 도 85는, 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)가 적용 가능한 2층 적층형 구조의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 85에서 도시되는 구조에서는, 촬상 장치(1)는, 제1 반도체 기판(31)에 형성하는 하나의 관통 접속 도체(84)에 의해, 제1 반도체 기판(31)측의 화소 영역(화소 어레이부(20)) 및 제어 회로부(25)와, 제2 반도체 기판(45)측의 로직 회로(도시 생략)를 전기적으로 접속하여 구성된다. 즉, 도 85의 예에서는, 제1 반도체 기판(31)과 제2 반도체 기판(45)이 적층되고, 이들의 반도체 기판(31, 45)은, 관통 접속 도체(84)에 의해 전기적으로 접속된다. 상세하게는, 제1 반도체 기판의 이면(31b)측부터 제1 반도체 기판(31)을 관통하여 제2 반도체 기판(45)의 최상층의 배선(53)에 달하고, 또한, 제1 반도체 기판(31)의 최상층의 배선(40)에 달하는 관통 접속 구멍(85)을 형성한다. 관통 접속 구멍(85)의 내벽면에 절연막(63)을 형성한 후, 관통 접속 구멍(85) 내에, 상기 화소 영역 및 제어 회로부(25)측의 배선(40)과, 로직 회로 측의 배선(53)을 접속하는 관통 접속 도체(84)를 매입한다. 도 85에서는, 관통 접속 도체(84)가 최상층의 배선(40)과 접속되기 때문에, 이 접속된 최상층의 배선(40)이 접속단이 되도록 각 층의 배선(40)이 상호 접속된다.
도 85에 도시하는 구조에서는, 제1 반도체 기판(31)의 반도체웰 영역(32)에는, 각 화소의 광전 변환부가 되는 포토 다이오드(PD)가 형성되어 있다. 또한, 당해 반도체웰 영역(32)에 각 화소 트랜지스터의 소스/드레인 영역(33)이 형성되어 있다. 반도체웰 영역(32)은, 예를 들면 p형의 불순물을 도입하여 형성되고, 소스/드레인 영역(33)은, 예를 들면 n형의 불순물을 도입하여 형성된다. 구체적으로는, 포토 다이오드(PD) 및 각 화소 트랜지스터의 소스/드레인 영역(33)은, 기판 표면부터의 이온 주입에 의해 형성된다.
또한, 포토 다이오드(PD)는, n형 반도체 영역(34)과 기판 표면측의 p형 반도체 영역(35)을 갖는다. 화소를 구성하는 기판 표면상에는 게이트 절연막을 통하여 게이트 전극(36)이 형성되고, 게이트 전극(36)과 쌍의 소스/드레인 영역(33)에 의해 화소 트랜지스터(Tr1, Tr2)가 형성된다. 예를 들면, 포토 다이오드(PD)에 인접하는 화소 트랜지스터(Tr1)가 전송 트랜지스터에 상당하고, 그 소스/드레인 영역이 플로팅 디퓨전(FD)에 상당한다. 각 단위 화소는, 소자 분리 영역(38)으로 분리된다.
또한, 제1 반도체 기판(31)에는, 제어 회로를 구성하는 각 MOS 트랜지스터(Tr3, Tr4)가 형성되어 있다. MOS 트랜지스터(Tr3, Tr4)는, n형의 소스/드레인 영역(33)과, 게이트 절연막을 통하여 형성한 게이트 전극(36)에 의해 형성된다. 또한, 제1 반도체 기판(31)의 표면상에는, 1층째의 층간 절연막(39)이 형성되고, 당해 층간 절연막(39) 내에, 소요되는 트랜지스터에 접속하는 접속 도체(44)가 형성된다. 더하여, 각 접속 도체(44)에 접속하도록, 층간 절연막(39)을 통하여 복수층의 배선(40)에 의해, 다층 배선층(41)이 형성된다.
또한, 도 85에 도시되는 바와 같이, 제2 반도체 기판(45)의 표면측의 p형의 반도체웰 영역(46)에는, 소자 분리 영역(50)으로 분리된 로직 회로를 구성하는 복수의 MOS 트랜지스터가 형성되어 있다. 각 MOS 트랜지스터(Tr6, Tr7, Tr8)는, 각각 한 쌍의 n형의 소스/드레인 영역(47)과, 게이트 절연막을 통하여 형성한 게이트 전극(48)을 갖는다. 또한, 제2 반도체 기판(45)의 표면상에는, 1층째의 층간 절연막(49)이 형성되고, 당해 층간 절연막(49) 내에는, 소요되는 트랜지스터에 접속하는 접속 도체(54)가 형성되어 있다. 또한 층간 절연막(49)의 표면부터 제2 반도체 기판(45) 내의 소망하는 깊이까지 관통하는 접속 도체(51)가 마련되어 있다. 또한, 접속 도체(51)와 반도체 기판(45)을 절연하기 위한 절연막(52)이 마련되어 있다.
또한, 각 접속 도체(54) 및 전극 추출용의 접속 도체(51)에 접속하도록, 층간 절연막(49) 내에 복수층의 배선(53)을 마련함에 의해, 다층 배선층(55)을 형성한다.
또한, 도 85에 도시하는 바와 같이, 제1 반도체 기판(31)과 제2 반도체 기판(45)은, 서로의 다층 배선층(41 및 55)이 마주 보도록, 첩합되어 있다.
또한, 도 85에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(73)상에 각 화소에 대응하여 예를 들면 적(R), 녹(G), 청(B)의 온 칩 컬러 필터(74)가 마련되고, 그 위에는 온 칩 마이크로 렌즈(75)가 마련된다.
한편, 제2 반도체 기판(45)측에서는, 접속 도체(51)에 대응하는 개구(77)가 마련되고, 개구(77)를 통하여 접속 도체(51)에 전기적으로 접속한 구형상(球狀)을 이루는 전극 범프(78)가 마련된다.
(3층 적층 CIS)
도 86에, 본 개시의 실시 형태가 적용 가능한 3층 적층형 구조의 한 예를 도시한다. 도 86은, 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)가 적용 가능한 3층 적층형 구조의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 86에 도시되는 구조에서는, 촬상 장치(1)는, 제1 반도체 기판(211)과, 제2 반도체 기판(212)과, 제3 반도체 기판(213)이 적층되어, 3층 적층 구조를 이룬다. 상세하게는, 도 86에 도시되는 구조에서는, 예를 들면, 센서 회로가 형성된 제1 반도체 기판(211), 로직 회로가 형성된 제2 반도체 기판(212)에 더하여, 메모리 회로가 형성된 제3 반도체 기판(213)으로 이루어진다. 또한, 로직 회로 및 메모리 회로는, 각각 외부와의 신호의 입출력을 수반하여 동작하도록 구성되어 있다.
도 86에 도시되는 바와 같이, 제1 반도체 기판(211)에는, 화소의 광전 변환부가 되는 포토 다이오드(PD)(234)가 형성되고, 그 반도체웰 영역에 각 화소 트랜지스터의 소스/드레인 영역이 형성된다. 또한, 제1 반도체 기판(211)의 기판 표면상에는 게이트 절연막을 통하여 게이트 전극이 형성되고, 게이트 전극과 쌍의 소스/드레인 영역에 의해 화소 트랜지스터(Tr1), 화소 트랜지스터(Tr2)가 마련되어 있다. 상세하게는, 포토 다이오드(PD)(234)에 인접하는 화소 트랜지스터(Tr1)가 전송 트랜지스터에 상당하고, 그 소스/드레인 영역이 플로팅 디퓨전(FD)에 상당한다. 또한, 제1 반도체 기판(211)에는, 층간 절연막(도시 생략)이 마련되고, 층간 절연막 내에는, 화소 트랜지스터(Tr1, Tr2)에 접속하는 접속 도체(244)가 마련되어 있다.
또한, 제1 반도체 기판(211)에는, 제2 반도체 기판(212)과의 전기적 접속에 이용되는 콘택트(265)가 마련되어 있다. 콘택트(265)는, 후술하는 제2 반도체 기판(212)의 콘택트(311)에 접속됨과 함께, 제1 반도체 기판(211)의 패드(280a)에도 접속되어 있다.
한편, 제2 반도체 기판(212)에는, 로직 회로가 형성되어 있다. 상세하게는, 제2 반도체 기판(212)의 p형의 반도체웰 영역(도시 생략)에, 로직 회로를 구성하는 복수의 트랜지스터인, MOS 트랜지스터(Tr6), MOS 트랜지스터(Tr7), 및 MOS 트랜지스터(Tr8)가 형성되어 있다. 또한, 제2 반도체 기판(212)에서는, MOS 트랜지스터(Tr6), MOS 트랜지스터(Tr7), 및 MOS 트랜지스터(Tr8)에 접속하는 접속 도체(254)가 형성되어 있다.
또한, 제2 반도체 기판(212)에는, 제1 반도체 기판(211) 및 제3 반도체 기판(213)과의 전기적 접속에 이용되는 콘택트(311)가 형성되어 있다. 콘택트(311)는, 제1 반도체 기판(211)의 콘택트(265)에 접속됨과 함께, 제3 반도체 기판(213)의 패드(330a)에도 접속되어 있다.
또한, 제3 반도체 기판(213)에는, 메모리 회로가 형성된다. 상세하게는, 제3 반도체 기판(213)의 p형의 반도체 웰 영역(도시 생략)에, 메모리 회로를 구성하는 복수의 트랜지스터인, MOS 트랜지스터(Tr11), MOS 트랜지스터(Tr12), 및 MOS 트랜지스터(Tr13)가 형성되어 있다.
또한, 제3 반도체 기판(213)에서는, MOS 트랜지스터(Tr11), MOS 트랜지스터(Tr12), 및 MOS 트랜지스터(Tr13)에 접속하는 접속 도체(344)가 형성되어 있다.
(2단 화소 CIS)
도 87에, 본 개시의 실시 형태가 적용 가능한 2단 화소 구조의 한 예를 도시한다. 도 87은, 본 개시의 실시 형태에 관한 촬상 장치(1)가 적용 가능한 2단 화소 구조의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 87에 도시되는 구조에서는, 제1 기판(80)은, 반도체 기판(11)상에 절연층(86)을 적층하여 구성되어 있다. 제1 기판(80)은, 층간 절연막(87)의 일부로서, 절연층(86)을 갖고 있다. 절연층(86)은, 반도체 기판(11)과, 후술하는 반도체 기판(21A)과의 간극에 마련되어 있다. 제1 기판(80)은, 포토 다이오드(PD)(83), 전송 트랜지스터(TR) 및 플로팅 디퓨전(FD)을 갖고 있다. 제1 기판(80)은, 반도체 기판(11)의 표면측(광입사면측과는 반대측, 제2 기판(20A)측)의 부분에, 전송 트랜지스터(TR) 및 플로팅 디퓨전(FD)이 마련된 구성으로 되어 있다.
도 87에 도시되는 구조에서는, 전송 트랜지스터(TR)가, 평면형의 전송 게이트(TG)를 갖고 있다. 그렇지만, 이와 같은 구성으로 한정되는 것이 아니고, 전송 게이트(TG)는, 웰 층(42)을 관통하는 종형의 전송 게이트라도 좋다.
제2 기판(20A)은, 반도체 기판(21A)상에 절연층(88)을 적층하여 구성되어 있다. 제2 기판(20A)은, 층간 절연막(87)의 일부로서, 절연층(88)을 갖고 있다. 절연층(88)은, 반도체 기판(21A)과, 반도체 기판(81)과의 간극에 마련되어 있다. 제2 기판(20A)은, 판독 회로(22A)를 갖고 있다. 상세하게는, 제2 기판(20A)은, 반도체 기판(21A)의 표면측(제3 기판(30)측)의 부분에 판독 회로(22A)가 마련된 구성으로 되어 있다. 제2 기판(20A)은, 반도체 기판(11)의 표면측에 반도체 기판(21A)의 이면을 향하여 제1 기판(80)에 첩합되어 있다. 즉, 제2 기판(20A)은, 제1 기판(80)에, 페이스 투 백으로 첩합되어 있다. 제2 기판(20A)은, 또한, 반도체 기판(21A)과 동일한 층 내에, 반도체 기판(21A)을 관통하는 절연층(89)을 갖고 있다. 제2 기판(20A)은, 층간 절연막(87)의 일부로서, 절연층(89)을 갖고 있다.
제1 기판(80) 및 제2 기판(20A)으로 이루어지는 적층체는, 층간 절연막(87)과, 층간 절연막(87) 내에 마련된 관통 배선(90)을 갖고 있다. 구체적으로는, 관통 배선(90)은, 플로팅 디퓨전(FD) 및 후술하는 접속 배선(91)에 전기적으로 접속되어 있다. 제2 기판(20A)은, 또한, 예를 들면, 절연층(88)상에 배선층(56)을 갖고 있다.
배선층(56)은, 또한, 예를 들면, 절연층(57) 내에 복수의 패드 전극(58)을 갖고 있다. 각 패드 전극(58)은, 예를 들면, Cu(구리), Al(알루미늄) 등의 금속으로 형성되어 있다. 각 패드 전극(58)은, 배선층(56)의 표면에 노출하여 있다. 각 패드 전극(58)은, 제2 기판(20A)과 제3 기판(30)과의 전기적인 접속과, 제2 기판(20A)과 제3 기판(30)과의 첩합에 이용된다.
제3 기판(30)은, 예를 들면, 반도체 기판(81)상에 층간 절연막(61)을 적층하여 구성되어 있다. 또한, 제3 기판(30)은, 후술하는 바와 같이, 제2 기판(20A)에, 표면측의 면끼리로 첩합되어 있다. 제3 기판(30)은, 반도체 기판(81)의 표면측의 부분에 로직 회로(82)가 마련된 구성으로 되어 있다. 제3 기판(30)은, 또한, 예를 들면, 층간 절연막(61)상에 배선층(62)을 갖고 있다. 배선층(62)은, 예를 들면, 절연층(92)과, 절연층(92) 내에 마련된 복수의 패드 전극(64)을 갖고 있다. 복수의 패드 전극(64)은, 로직 회로(82)와 전기적으로 접속되어 있다. 각 패드 전극(64)은, 예를 들면, Cu(구리)로 형성되어 있다. 각 패드 전극(64)은, 배선층(62)의 표면에 노출하고 있다. 각 패드 전극(64)은, 제2 기판(20A)과 제3 기판(30)의 전기적인 접속과, 제2 기판(20A)과 제3 기판(30)과 첩합에 이용된다.
또한, 본 개시의 기술을 1단 화소(통상의 CIS)에 적용한 경우, 한 예로서, 도 88에 도시하는 바와 같이, 촬상 소자(100)에서, 각 전송 게이트(400a, 400b) 이외의 트랜지스터(예를 들면, CMOS 트랜지스터)를 2개의 화소 트랜지스터 영역(Ra, Rb)에 배치하는 것도 가능하다. 플로팅 디퓨전(FD)은, 전송 게이트(400a, 400b)에 인접하는 위치에 마련되어 있다. 도 88의 예에서는, 각 화소 트랜지스터 영역(Ra, Rb)는, 각 화소(300a 및 300b)를 포함하는 화소 영역(Rc)을 끼우도록 형성되어 있다. 도 88 중의 좌측의 화소 트랜지스터 영역(Ra)에는, 선택 트랜지스터(SEL) 및 증폭 트랜지스터(AMP)가 배치되어 있고, 도 88 중의 우측의 화소 트랜지스터 영역(Rb)에는, 리셋 트랜지스터(RST)가 배치되어 있다. 도 88에 관한 화소 공유 방식이나 트랜지스터의 배치, 포토 다이오드의 매입 구조 등은 어디까지나 한 예이고, 이것으로 한정되는 것이 아니다.
또한, 도 88에 도시하는 촬상 소자(100)를 도 89에 도시하는 바와 같이 배치하고(반복 배치), 각 촬상 소자(100)의 개개의 화소 트랜지스터 영역(Ra, Rb)에, 선택 트랜지스터(SEL), 증폭 트랜지스터(AMP), 리셋 트랜지스터(RST), FD 전송 트랜지스터(FDG)가 하나씩 배치되어도 좋다. FD 전송 트랜지스터(FDG)는, 변환 효율을 전환할 때에 이용된다. 각 트랜지스터의 배치는, 각 화소 트랜지스터 영역(Ra, Rb)에 대해 균등해도 좋고, 불균등해도 좋다. 예를 들면, 4개의 촬상 소자(100)에 대해 증폭 트랜지스터(AMP)를 복수 배치해도 좋고, 그들의 증폭 트랜지스터(AMP)를 병렬로 배치하는 것도 가능하다.
≪17. 카메라에의 응용례≫
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 또한 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 카메라 등에 적용되어도 좋다. 그래서, 도 90을 참조하여, 본 기술을 적용한 전자 기기로서의, 카메라(700)의 구성례에 관해 설명한다. 도 90은, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 카메라(700)의 개략적인 기능 구성의 한 예를 도시하는 설명도이다.
도 90에 도시하는 바와 같이, 카메라(700)는, 촬상 장치(702), 광학 렌즈(710), 셔터 기구(712), 구동 회로 유닛(714), 및, 신호 처리 회로 유닛(716)을 갖는다. 광학 렌즈(710)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 촬상 장치(702)의 촬상면상에 결상시킨다. 이에 의해, 촬상 장치(702)의 촬상 소자(100) 내에, 일정 기간, 신호 전하가 축적된다. 셔터 기구(712)는, 개폐함에 의해, 촬상 장치(702)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다. 구동 회로 유닛(714)은, 촬상 장치(702)의 신호의 전송 동작이나 셔터 기구(712)의 셔터 동작 등을 제어하는 구동 신호를 이들에 공급한다. 즉, 촬상 장치(702)는, 구동 회로 유닛(714)으로부터 공급되는 구동 신호(타이밍 신호)에 의거하여 신호 전송을 행하게 된다. 신호 처리 회로 유닛(716)은, 각종의 신호 처리를 행한다. 예를 들면, 신호 처리 회로 유닛(716)은, 신호 처리를 행한 영상 신호를 예를 들면 메모리 등의 기억 매체(도시 생략)에 출력하거나, 표시부(도시 생략)에 출력하거나 한다.
≪18. 스마트폰에의 응용례≫
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 또한 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 스마트폰 등에 적용되어도 좋다. 그래서, 도 91을 참조하여, 본 기술을 적용한 전자 기기로서의, 스마트폰(900)의 구성례에 관해 설명한다. 도 91은, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 스마트폰(900)의 개략적인 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
도 91에 도시하는 바와 같이, 스마트폰(900)은, CPU(Central Processing Unit)(901), ROM(Read Only Memory)(902), 및 RAM(Random Access Memory)(903)을 포함한다. 또한, 스마트폰(900)은, 스토리지 장치(904), 통신 모듈(905), 및 센서 모듈(907)을 포함한다. 또한, 스마트폰(900)은, 촬상 장치(909), 표시 장치(910), 스피커(911), 마이크로폰(912), 입력 장치(913), 및 버스(914)를 포함한다. 또한, 스마트폰(900)은, CPU(901)에 대신하여, 또는 이것과 함께, DSP(Digital Signal Processor) 등의 처리 회로를 가져도 좋다.
CPU(901)는, 연산 처리 장치 및 제어 장치로서 기능하여, ROM(902), RAM(903), 또는 스토리지 장치(904) 등에 기록된 각종 프로그램에 따라, 스마트폰(900) 내의 동작 전반 또는 그 일부를 제어한다. ROM(902)은, CPU(901)가 사용하는 프로그램이나 연산 파라미터 등을 기억한다. RAM(903)은, CPU(901)의 실행에서 사용하는 프로그램이나, 그 실행에서 적절히 변화하는 파라미터 등을 1차 기억한다. CPU(901), ROM(902), 및 RAM(903)은, 버스(914)에 의해 상호 접속되어 있다. 또한, 스토리지 장치(904)는, 스마트폰(900)의 기억부의 한 예로서 구성된 데이터 격납용의 장치이다. 스토리지 장치(904)는, 예를 들면, HDD(Hard Disk Drive) 등의 자기 기억 디바이스, 반도체 기억 디바이스, 광기억 디바이스 등에 의해 구성된다. 이 스토리지 장치(904)는, CPU(901)가 실행하는 프로그램이나 각종 데이터, 및 외부로부터 취득한 각종의 데이터 등을 격납한다.
통신 모듈(905)는, 예를 들면, 통신 네트워크(906)에 접속하기 위한 통신 디바이스 등으로 구성된 통신 인터페이스이다. 통신 모듈(905)는, 예를 들면, 유선 또는 무선 LAN(Local Area Network), Bluetooth(등록상표), WUSB(Wireless USB)용의 통신 카드 등일 수 있다. 또한, 통신 모듈(905)는, 광통신용의 루터, ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)용의 루터, 또는, 각종 통신용의 모뎀 등이라도 좋다. 통신 모듈(905)는, 예를 들면, 인터넷이나 다른 통신 기기와의 사이에서, TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol) 등의 소정의 프로토콜을 이용하여 신호 등을 송수신한다. 또한, 통신 모듈(905)에 접속되는 통신 네트워크(906)는, 유선 또는 무선에 의해 접속된 네트워크이고, 예를 들면, 인터넷, 가정내 LAN, 적외선 통신 또는 위성 통신 등이다.
센서 모듈(907)은, 예를 들면, 모션 센서(예를 들면, 가속도 센서, 자이로스코프 센서, 지자기 센서 등), 생체 정보 센서(예를 들면, 맥박 센서, 혈압 센서, 지문 센서 등), 또는 위치 센서(예를 들면, GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기 등) 등의 각종의 센서를 포함한다.
촬상 장치(909)는, 스마트폰(900)의 표면에 마련되고, 스마트폰(900)의 뒷측 또는 앞측에 위치하는 대상물 등을 촬상할 수 있다. 상세하게는, 촬상 장치(909)는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 CMOS(Complementary MOS) 이미지 센서 등의 촬상 소자(도시 생략)와, 촬상 소자에서 광전 변환된 신호에 대해 촬상 신호 처리를 시행하는 신호 처리 회로(도시 생략)를 포함하여 구성할 수 있다. 또한, 촬상 장치(909)는, 촬상 렌즈, 줌 렌즈, 및 포커스 렌즈 등에 의해 구성되는 광학계 기구(도시 생략) 및, 상기 광학계 기구의 동작을 제어하는 구동계 기구(도시 생략)를 더 갖을 수 있다. 그리고, 상기 촬상 소자는, 대상물로부터의 입사광을 광학상으로서 집광하고, 상기 신호 처리 회로는, 결상된 광학상을 화소 단위로 광전 변환하고, 각 화소의 신호를 촬상 신호로서 판독하고, 화상 처리함에 의해 촬상 화상을 취득할 수 있다.
표시 장치(910)는, 스마트폰(900)의 표면에 마련되고, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display), 유기 EL(Electro Luminescence) 디스플레이 등의 표시 장치일 수 있다. 표시 장치(910)는, 조작 화면이나, 상술한 촬상 장치(909)가 취득한 촬상 화상 등을 표시할 수 있다.
스피커(911)는, 예를 들면, 통화 음성이나, 상술한 표시 장치(910)가 표시하는 영상 내용에 부수되는 음성 등을, 유저를 향하여 출력할 수 있다.
마이크로폰(912)은, 예를 들면, 유저의 통화 음성, 스마트폰(900)의 기능을 기동하는 커맨드를 포함하는 음성이나, 스마트폰(900)의 주위 환경의 음성을 집음(集音)할 수 있다.
입력 장치(913)는, 예를 들면, 버튼, 키보드, 터치 패널, 마우스 등, 유저에 의해 조작되는 장치이다. 입력 장치(913)는, 유저가 입력한 정보에 의거하여 입력 신호를 생성하여 CPU(901)에 출력하는 입력 제어 회로를 포함한다. 유저는, 이 입력 장치(913)를 조작함에 의해, 스마트폰(900)에 대해 각종의 데이터를 입력하거나 처리 동작을 지시하거나 할 수 있다.
이상, 스마트폰(900)의 구성례를 나타냈다. 상기한 각 구성 요소는, 범용적인 부재를 이용하여 구성되어 있어도 좋고, 각 구성 요소의 기능에 특화한 하드웨어에 의해 구성되어 있어도 좋다. 이러한 구성은, 실시하는 그때그때의 기술 레벨에 응하여 적절히 변경될 수 있다.
≪19. 내시경 수술 시스템에의 응용례≫
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 또한 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.
도 92는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면이다.
도 92에서는, 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(11100)은, 선단부터 소정 길이의 영역이 환자(11132)의 체강 내에 삽입되는 경통(11101)과, 경통(11101)의 기단에 접속되는 카메라 헤드(11102)로 구성된다. 나타낸 예에서는, 경성의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경으로서 구성되는 내시경(11100)을 도시하고 있는데, 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 광전 변환되고, 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 들면 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 들면 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 팽창하기 위해, 기복 튜브(11111)를 통하여 당해 체강 내에 가스를 송입한다. 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 들면 LED, 레이저 광원 또는 이들의 조합에 의해 구성되는 백색 광원으로 구성할 수 있다. RGB 레이저 광원의 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 레이저 광원 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 고 다이내믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응한 소정의 파장대역의 광을 공급 가능하게 구성되어도 좋다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직에서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰시에 있어서의 조사광(즉, 백색광)과 비하여 협대역의 광을 조사함에 의해, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 고 콘트라스트로 촬영하는, 이른바 협대역 광관찰(Narrow Band Imaging)이 행해진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함에 의해 발생하는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰이 행해져도 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 대응하는 여기광을 조사하여 형광상을 얻는 것 등을 행할 수가 있다. 광원 장치(11203)는, 이와 같은 특수광 관찰에 대응하는 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하게 구성될 수 있다.
도 93은, 도 92에 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 갖는다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와, 제어부(11413)를 갖는다. 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 선단부터 받아들여진 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되고, 당해 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(11402)는, 촬상 소자로 구성된다. 촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 하나(이른바 단판식)라도 좋고, 복수(이른바 다판식)라도 좋다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들면 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 행하여짐에 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 줌 렌즈 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, 촬상시의 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)를 통하여 송신된 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. 이때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 이용하여 촬상 화상 내에서의 각종의 물체를 인식해도 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 사용시의 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)에 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 이들의 복합 케이블이다.
여기서, 도시하는 예에서는, 전송 케이블(11400)을 이용하여 유선으로 통신이 행해지고 있는데, 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201) 사이의 통신은 무선으로 행해져도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 내시경(11100)이나, 카메라 헤드(11102)(의 촬상부(11402)), CCU(11201)(의 화상 처리부(11412)) 등)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.
≪20. 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 94는, 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 94에 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 차량탑재 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 포그 램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 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 행해도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리측정의 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 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별해도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 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 취득되는 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)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 제어하여, 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 94의 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 95는, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 95에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실내의 프런트글라스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 프런트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)에서 취득된 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 95에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 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)에서 촬상된 화상 데이터가 중합됨에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 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 내차와의 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 들면 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 제어해도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 촬상부(12031) 등에 적용될 수 있는다.
≪21. 보충≫
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 알맞은 실시 형태에 관해 상세히 설명하였지만, 본 개시의 기술적 범위는 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 개시의 기술 분야에서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종의 변경례 또는 수정례에 상도할 수 있음은 분명하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는, 어디까지나 설명적 또는 예시적인 것이고 한정적이 아니다. 즉, 본 개시에 관한 기술은, 상기한 효과와 함께, 또는 상기한 효과에 대신하여, 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 명확한 다른 효과를 이룰 수 있다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
반도체 기판과,
상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 구비하고,
상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련된 소자 분리벽과,
상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈와,
상기 소자 분리벽에 의해 둘러싸여진 영역에 마련되고, 상기 복수의 화소를 분리하는 제1 분리부를 가지고,
상기 제1 분리부는, 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고,
상기 제1 분리부의 주위에 위치하여 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하는 영역에는, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역이 마련되는 촬상 장치.
(2)
상기 제1 분리부는, 2개 마련되고,
2개의 상기 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 복수의 화소를 분리하도록 각각 연신하고, 서로를 마주 보는, 상기 제1 확산 영역은, 상기 2개의 제1 분리부 사이의 영역에 마련되는 상기 (1)에 기재된 촬상 장치.
(3)
상기 2개의 제1 분리부 사이의 영역에는, 상기 복수의 화소의 사이에서 포화 전하를 주고받는 오버플로우 패스가 마련되는 상기 (2)에 기재된 촬상 장치.
(4)
상기 2개의 제1 분리부의 각각은, 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련되는 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 촬상 장치.
(5)
상기 2개의 제1 분리부의 각각은, 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 반도체 기판의 상기 수광면 또는 상기 반도체 기판에서의 상기 수광면의 반대측의 면부터, 상기 반도체 기판의 도중까지 연신하도록 마련되는 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 촬상 장치.
(6)
상기 2개의 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 촬상 소자의 중심을 향하여 상기 소자 분리벽으로부터 돌출하고, 서로를 마주 보는 상기 (2)부터 (5)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(7)
상기 2개의 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 열방향에 따라 상기 소자 분리벽으로부터 돌출하는 상기 (2)부터 (6)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(8)
상기 2개의 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 행방향에서, 상기 촬상 소자의 중심에 위치하도록 마련되어 있는 상기 (7)에 기재된 촬상 장치.
(9)
상기 2개의 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 행방향에서, 상기 촬상 소자의 중심으로부터 소정의 거리만큼 비켜진 위치에 마련되어 있는 상기 (7)에 기재된 촬상 장치.
(10)
상기 2개의 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 행방향에 따라 상기 소자 분리벽으로부터 돌출하는 상기 (2)부터 (6)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(11)
상기 2개의 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 열방향에서, 상기 촬상 소자의 중심에 위치하도록 마련되어 있는 상기 (10)에 기재된 촬상 장치.
(12)
상기 2개의 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 열방향에서, 상기 촬상 소자의 중심으로부터 소정의 거리만큼 비켜진 위치에 마련되어 있는 상기 (10)에 기재된 촬상 장치.
(13)
상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 2개의 제1 분리부의 길이는 동일한 상기 (2)부터 (12)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(14)
상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 2개의 제1 분리부의 길이는 서로 다른 상기 (2)부터 (12)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(15)
상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 2개의 제1 분리부의 개개가 연신하는 방향과 다른 방향에 따라 각각 연신하고, 서로를 마주 보는 2개의 제2 분리부를 더 가지고,
상기 2개의 제2 분리부의 각각은, 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고,
상기 2개의 제2 분리부 사이의 영역에는, 상기 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제2 확산 영역이 마련되는 상기 (2)부터 (14)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(16)
상기 2개의 제1 분리부의 사이에 마련된 하나 또는 복수의 부가벽을 갖는 상기 (2)부터 (15)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(17)
상기 부가벽은, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련되는 상기 (16)에 기재된 촬상 장치.
(18)
상기 부가벽은, 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 수광면으로부터, 상기 반도체 기판의 도중까지 연신하도록 마련되는 상기 (16)에 기재된 촬상 장치.
(19)
상기 부가벽은, 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 반도체 기판에서의 상기 수광면의 반대측의 면부터, 상기 반도체 기판의 도중까지 연신하도록 마련되는 상기 (16)에 기재된 촬상 장치.
(20)
상기 부가벽의 상기 두께 방향의 길이는, 상기 수광면에 입사하는 입사광의 파장에 응하여 결정되어 있는 상기 (19)에 기재된 촬상 장치.
(21)
상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 부가벽의 중앙부의 폭은 상기 부가벽의 양단부의 폭보다도 좁은 상기 (19) 또는 (20)에 기재된 촬상 장치.
(22)
상기 부가벽의 중앙부의 상기 두께 방향의 길이는, 상기 부가벽의 양단부의 상기 두께 방향의 길이보다도 짧은 상기 (19)부터 (21)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(23)
상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 2개의 제1 분리부의 양방 또는 일방의 폭은 상기 부가벽의 폭보다도 좁은 상기 (19)부터 (22)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(24)
상기 2개의 제1 분리부는, 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 반도체 기판에서의 상기 수광면의 반대측의 면부터, 상기 반도체 기판의 도중까지 연신하도록 마련되는 상기 (19)부터 (23)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(25)
상기 부가벽의 상기 두께 방향의 길이는, 상기 2개의 제1 분리부의 양방 또는 일방의 상기 두께 방향의 길이보다도 짧은 상기 (24)에 기재된 촬상 장치.
(26)
상기 소자 분리벽과 상기 2개의 제1 분리부는, 동일 재료로 이루어지는 상기 (2)부터 (25)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(27)
상기 소자 분리벽과 상기 2개의 제1 분리부는, 서로 다른 재료로 이루어지는 상기 (2)부터 (25)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(28)
상기 2개의 제1 돌출부는, 산화 티탄으로 이루어지는 상기 (2)부터 (25)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(29)
상기 복수의 촬상 소자는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 소자 분리벽상에, 상기 소자 분리벽에 따라 마련된 차광막을 더 가지는 상기 (2)부터 (28)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(30)
상기 차광막은, 상기 2개의 제1 분리부에 따라 마련되는 상기 (29)에 기재된 촬상 장치.
(31)
상기 제1 확산 영역은, 상기 수광면으로부터 상기 반도체 기판의 내부를 향하여 넓게 되고 상기 반도체 기판의 내부로부터 상기 반도체 기판에서의 상기 수광면의 반대측의 면을 향하여 좁게 되는 형상으로 형성되어 있는 상기 (2)부터 (30)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(32)
상기 제1 확산 영역은,
상기 수광면으로부터 상기 반도체 기판의 내부를 향하여 넓게 되는 제1 영역과,
상기 반도체 기판의 내부로부터 상기 반도체 기판에서의 상기 수광면의 반대측의 면을 향하여 좁게 되는 제2 영역을 갖는 상기 (31)에 기재된 촬상 장치.
(33)
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 이간하여 있는 상기 (32)에 기재된 촬상 장치.
(34)
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각의 상기 두께 방향의 길이는 다른 상기 (32) 또는 (33)에 기재된 촬상 장치.
(35)
상기 제1 영역의 상기 두께 방향의 길이는, 상기 제2 영역의 상기 두께 방향의 길이보다 길게 되어 있는 상기 (34)에 기재된 촬상 장치.
(36)
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각의 상기 두께 방향에 직교하는 방향의 길이는 다른 상기 (32)부터 (35)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(37)
상기 제1 영역의 상기 두께 방향에 직교하는 방향의 길이는, 상기 제2 영역의 상기 두께 방향에 직교하는 방향의 길이보다 짧게 되어 있는 상기 (36)에 기재된 촬상 장치.
(38)
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각의 상기 불순물의 농도는 다른 상기 (32)부터 (37)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(39)
상기 제1 영역의 상기 불순물의 농도는, 상기 제1 영역의 상기 불순물의 농도보다 묽게 되어 있는 상기 (38)에 기재된 촬상 장치.
(40)
상기 제1 확산 영역은, 상기 2개의 제1 분리부와 적어도 하나의 상기 부가벽 사이에 각각 마련되고,
2개의 상기 제1 확산 영역의 각각은, 다른 형상으로서, 상기 수광면으로부터 상기 반도체 기판의 내부를 향하여 넓게 되고 상기 반도체 기판의 내부로부터 상기 반도체 기판에서의 상기 수광면의 반대측의 면을 향하여 좁게 되는 형상으로 형성되어 있는 상기 (16)부터 (25)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(41)
상기 제1 분리부는,
상기 소자 분리벽에 연결되는 연신부와,
상기 소자 분리벽의 벽면을 마주 보는 대향면을 가지고,
상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 제1 분리부의 상기 대향면의 폭은, 상기 연신부의 선폭보다도 넓은 상기 (1)부터 (40)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(42)
상기 제1 분리부는,
상기 연신부의 단부에 마련되고, 상기 대향면을 갖는 돌기부를 더 가지는 상기 (41)에 기재된 촬상 장치.
(43)
상기 2개의 제1 분리부의 각각은,
상기 소자 분리벽에 연결되는 연신부와,
서로를 마주 보는 대향면을 가지고,
상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 2개의 제1 분리부의 개개의 상기 대향면의 폭은, 2개의 상기 연신부의 개개의 선폭보다도 넓은 상기 (2)부터 (40)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(44)
상기 2개의 제1 분리부의 각각은,
상기 연신부의 단부에 마련되고, 상기 대향면을 갖는 돌기부를 더 가지는 상기 (43)에 기재된 촬상 장치.
(45)
상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 촬상 소자의 중심을 사이에 두어 대향하도록 마련된 2개의 부가벽을 갖는 상기 (2)부터 (44)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(46)
상기 2개의 제1 분리부의 각각은, 상기 소자 분리벽으로부터 이간하는 위치에 마련되는 상기 (2)부터 (45)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(47)
상기 제1 분리부는, 3개 이상 마련되는 상기 (46)에 기재된 촬상 장치.
(48)
상기 제1 분리부는, 4개 마련되고,
2개의 상기 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 촬상 소자의 중심을 사이에 두고 대향하도록 상기 열방향으로 마련되고,
2개의 상기 제1 분리부는, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 촬상 소자의 중심을 사이에 두고 대향하도록 상기 행방향으로 마련되는 상기 (47)에 기재된 촬상 장치.
(49)
상기 열방향으로 나열하는 2개의 상기 제1 분리부의 개개의 크기와, 상기 행방향으로 나열하는 2개의 상기 제1 분리부의 개개의 크기는 다른 상기 (48)에 기재된 촬상 장치.
(50)
상기 제1 확산 영역은,
상기 2개의 제1 분리부를 형성하기 위한 개개의 트렌치에 대한 확산 프로세스에 의해 형성된 제1 영역과,
상기 소자 분리벽을 형성하기 위한 트렌치에 대한 확산 프로세스에 의해 형성된 제2 영역을 갖는 상기 (2)부터 (49)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(51)
반도체 기판과,
상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 구비하고,
상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
상기 복수의 화소를 분리하는 화소 분리벽과,
상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈를 가지고,
상기 화소 분리벽은, 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 수광면으로부터, 상기 반도체 기판의 도중까지 연신하도록 마련되고,
상기 반도체 기판의 두께 방향에서, 상기 화소 분리벽에 대해, 상기 수광면과 반대측에 위치하는 영역은, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 촬상 장치.
(52)
반도체 기판과,
상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 갖는 촬상 장치를 구비하고,
상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련된 소자 분리벽과,
상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈와,
상기 소자 분리벽에 의해 둘러싸여진 영역에 마련되고, 상기 복수의 화소를 분리하는 제1 분리부를 가지고,
상기 제1 분리부는, 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고,
상기 제1 분리부의 주위에 위치하여 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하는 영역에는, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역이 마련되는 전자 기기.
(추가)
(53)
상기 (1)부터 (51)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치를 구비하는 전자 기기.
(54)
상기 재료는, 산화 실리콘, 질화 실리콘, 어모퍼스 실리콘, 다결정 실리콘, 산화 티탄, 알루미늄, 및, 텅스텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 재료로 이루어지는 상기 (26) 또는 (27)에 기재된 촬상 장치.
(55)
반도체 기판과,
상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 구비하는 촬상 장치로서,
상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련된 소자 분리벽과,
상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈를 가지고,
상기 소자 분리벽은, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 촬상 소자의 중심을 향하여 돌출하고, 서로를 마주 보는 2개의 제1 돌출부를 가지고,
상기 2개의 제1 돌출부의 각각은, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련되고,
상기 2개의 제1 돌출부 사이의 영역에는, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역이 마련되는 촬상 장치.
(56)
반도체 기판과,
상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 구비하는 촬상 장치로서,
상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련된 소자 분리벽과,
상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈를 가지고,
상기 소자 분리벽은, 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 촬상 소자의 중심을 향하여 돌출하는 제1 돌출부를 가지고,
상기 제1 돌출부는, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련되고,
상기 제1 돌출부와 당해 제1 돌출부에 대향하는 상기 소자 분리벽의 부분 사이의 영역에는, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역이 마련되는 촬상 장치.
(57)
반도체 기판과,
상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는, 복수의 촬상 소자를 구비하는 촬상 장치로서,
상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
상기 복수의 화소를 분리하는 화소 분리벽과,
상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈를 가지고,
상기 화소 분리벽은, 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 촬상 장치.
1: 촬상 장치
10: 반도체 기판
10a: 수광면
10b: 표면
20: 화소 어레이부
21: 수직 구동 회로부
22: 칼럼 신호 처리 회로부
23: 수평 구동 회로부
24: 출력 회로부
25: 제어 회로부
26: 화소 구동 배선
27: 수직 신호선
28: 수평 신호선
29: 입출력 단자
100: 촬상 소자
200: 온 칩 렌즈
202: 컬러 필터
204: 차광부
300a, 300b, 300c, 300d: 화소
302: 광전 변환부
304, 324: 돌출부
304a: 연신부
304b: 돌기부
306, 306a, 306b, 320: 확산 영역
306A: 제1 영역
306B: 제2 영역
308, 308a, 308b, 308c: 부가벽
310: 소자 분리벽
312: 슬릿
334, 334a: 화소 분리벽
400a, 400b: 전송 게이트
R1: 제1 영역
R2: 제2 영역

Claims (20)

  1. 반도체 기판과,
    상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는 복수의 촬상 소자를 구비하고,
    상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
    상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
    상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련된 소자 분리벽과,
    상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈와,
    상기 소자 분리벽에 의해 둘러싸여진 영역에 마련되고, 상기 복수의 화소를 분리하는 제1 분리부를 가지고,
    상기 제1 분리부는 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고,
    상기 제1 분리부의 주위에 위치하여 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하는 영역에는 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역이 마련되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분리부는 2개 마련되고,
    2개의 상기 제1 분리부는 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 복수의 화소를 분리하도록 각각 연신하고, 서로를 마주 보는 상기 제1 확산 영역은 상기 2개의 제1 분리부 사이의 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 제1 분리부는 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 열방향에 따라 상기 소자 분리벽으로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2개의 제1 분리부는 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 행방향에서, 상기 촬상 소자의 중심에 위치하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 2개의 제1 분리부는 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 행방향에서, 상기 촬상 소자의 중심으로부터 소정의 거리만큼 비켜진 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 제1 분리부는 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 행방향에 따라 상기 소자 분리벽으로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 2개의 제1 분리부는 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 열방향에서, 상기 촬상 소자의 중심에 위치하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 2개의 제1 분리부는 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 열방향에서, 상기 촬상 소자의 중심으로부터 소정의 거리만큼 비켜진 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 2개의 제1 분리부의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 2개의 제1 분리부의 길이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 2개의 제1 분리부의 개개가 연신하는 방향과 다른 방향에 따라 각각 연신하고, 서로를 마주 보는 2개의 제2 분리부를 더 가지고,
    상기 2개의 제2 분리부의 각각은 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고,
    상기 2개의 제2 분리부 사이의 영역에는 상기 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제2 확산 영역이 마련되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 제1 분리부의 사이에 마련된 하나 또는 복수의 부가벽을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 부가벽은 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 부가벽은 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 수광면으로부터, 상기 반도체 기판의 도중까지 연신하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 소자 분리벽과 상기 2개의 제1 분리부는 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 소자 분리벽과 상기 2개의 제1 분리부는 서로 다른 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 촬상 소자는 상기 수광면의 상방에서 본 경우, 상기 소자 분리벽상에, 상기 소자 분리벽에 따라 마련된 차광막을 더 가지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 2개의 제1 분리부에 따라 마련되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  19. 반도체 기판과,
    상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는 복수의 촬상 소자를 구비하고,
    상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
    상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
    상기 복수의 화소를 분리하는 화소 분리벽과,
    상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈를 가지고,
    상기 화소 분리벽은 상기 반도체 기판의 두께 방향에 따라, 상기 수광면으로부터, 상기 반도체 기판의 도중까지 연신하도록 마련되고,
    상기 반도체 기판의 두께 방향에서, 상기 화소 분리벽에 대해, 상기 수광면과 반대측에 위치하는 영역은 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  20. 반도체 기판과,
    상기 반도체 기판상에 행방향 및 열방향에 따라 매트릭스형상으로 배열하고, 입사된 광에 대해 광전 변환을 행하는 복수의 촬상 소자를 갖는 촬상 장치를 구비하고,
    상기 복수의 촬상 소자의 각각은,
    상기 반도체 기판 내에 서로 인접하도록 마련되고, 제1 도전형의 불순물을 포함하는 복수의 화소와,
    상기 복수의 화소를 둘러싸고, 또한, 상기 반도체 기판을 관통하도록 마련된 소자 분리벽과,
    상기 복수의 화소가 공유하도록 상기 반도체 기판의 수광면의 상방에 마련된 온 칩 렌즈와,
    상기 소자 분리벽에 의해 둘러싸여진 영역에 마련되고, 상기 복수의 화소를 분리하는 제1 분리부를 가지고,
    상기 제1 분리부는 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하도록 마련되고,
    상기 제1 분리부의 주위에 위치하여 상기 반도체 기판의 두께 방향으로 연신하는 영역에는 상기 제1 도전형과는 반대의 도전형을 갖는 제2 도전형의 불순물을 포함하는 제1 확산 영역이 마련되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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