KR20230123941A - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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준페이 야마모토
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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 화소 분리 홈 내에 적합하게 화소 분리부를 형성 가능한 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 개시의 고체 촬상 장치는, 제1 기판과, 상기 제1 기판 내에 마련된 복수의 광전 변환부와, 상기 제1 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 마련되어, {100}면인 상기 제1 기판의 측면에 마련된 화소 분리부를 구비한다.

Description

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법
본 개시는, 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고체 촬상 장치의 화소 사이즈가 축소되면, 어느 화소의 광전 변환부 내에 입사할 것인 광이 다른 화소의 광전 변환부 내에 입사하여, 화소 사이에서 크로스토크가 발생할 우려가 있다. 그래서, 이들 광전 변환부를 각 광전 변환부마다 환 형상으로 포위하는 화소 분리 홈이, 기판 내에 마련되는 경우가 있다.
일본 특허 공개 제2013-175494호 공보 일본 특허 공개 제2018-148116호 공보
화소 분리 홈 내에는, 화소 분리부로서, 산화막 등의 절연막과, 금속막 등의 차광막이 차례로 매립되는 경우가 많다. 이 경우, 고체 촬상 장치의 화소 사이즈가 축소되면, 광전 변환부의 사이즈에 대한 절연막의 사이즈의 비율이 커져, 광전 변환부의 사이즈가 너무 작은 것이나, 화소 분리 홈의 사이즈가 너무 큰 것이 문제가 된다. 예를 들어, 광전 변환부의 사이즈가 너무 작으면, 광전 변환부의 암전류 특성 등의 성능이 저하되어 버린다.
그래서, 본 개시는, 화소 분리 홈 내에 적합하게 화소 분리부를 형성 가능한 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 개시의 제1 측면의 고체 촬상 장치는, 제1 반도체 기판을 포함하는 제1 기판과, 상기 제1 반도체 기판 내에 마련된 복수의 광전 변환부와, 상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 마련된 화소 분리부를 구비하고, 상기 화소 분리부의 측면과 상기 제1 반도체 기판의 계면은 {100}면을 갖는다. 이에 의해 예를 들어, 화소 분리부의 사이즈를 축소하는 것이 가능해지는 등, 화소 분리 홈 내에 적합하게 화소 분리부를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 화소 분리부는, 절연막을 포함하고 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 화소 분리부용으로 얇은 절연막을 형성하는 것이가능해지고, 그 결과, 화소 분리부의 사이즈를 축소하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 화소 분리부는 차광막을 더 포함하고 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 화소 분리부용으로 얇은 절연막을 형성함으로써, 화소 분리부용으로 두꺼운 차광막을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 절연막은, 상기 제1 반도체 기판에 포함되는 원소와, 산소를 포함하고 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 제1 반도체 기판의 측면을 산화함으로써, 절연막을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함하고 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 절연막의 두꺼운 부분을 화소 분리부의 코너부에 한정하여, 절연막의 전체적인 막 두께를 얇게 하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 화소 분리부는, 평면으로 보아 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 부분과, 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 부분을 포함하고 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 그물눈 형상의 평면 형상을 갖는 화소 분리부를 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 평면으로 본 것은, 상기 제1 반도체 기판의 광 입사면을 본 상태에 해당해도 된다. 이에 의해 예를 들어, 제1 반도체 기판을 그 두께 방향으로 본 경우에 있어서, 절연막의 두꺼운 부분을 화소 분리부의 코너부에 한정하여, 절연막의 전체적인 막 두께를 얇게 하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제1 반도체 기판의 <100> 방향과 평행이어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 제1 반도체 기판의 측면을 제1 또는 제2 방향과 평행하게 함으로써, 제1 반도체 기판의 측면을 {100}면으로 하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 화소 분리부는, 상기 제1 반도체 기판을 관통하는 화소 분리 홈 내에 마련되어 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 제1 반도체 기판을 관통하는 화소 분리 홈 내에 적합하게 화소 분리부를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 화소 분리부는, 상기 제1 반도체 기판을 관통하지 않는 화소 분리 홈 내에 마련되어 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 제1 반도체 기판을 관통하지 않는 화소 분리 홈 내에 적합하게 화소 분리부를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면의 고체 촬상 장치는, 상기 제1 기판의 광 입사면과는 반대측에 마련된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층과 대향하도록 마련된 제2 반도체 기판을 포함하는 제2 기판을 더 구비하고, 상기 제2 기판은 트랜지스터를 포함하고 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 화소 분리부에 적합한 제1 반도체 기판을 사용하면서, 트랜지스터에 적합한 제2 반도체 기판을 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 화소 분리부는, 평면으로 보아 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 부분과, 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 부분을 포함하고 있어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 그물눈 형상의 평면 형상을 갖는 화소 분리부를 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <110> 방향에 평행이고, 상기 트랜지스터는, <110> 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 n형 평면 트랜지스터여도 된다. 이에 의해 예를 들어, n형 평면 트랜지스터에 적합한 제2 반도체 기판을 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <100> 방향에 평행이고, 상기 트랜지스터는, 상기 제2 반도체 기판의 {100}면인 핀 측벽을 갖고, 상기 제1 또는 제2 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 핀형 트랜지스터여도 된다. 이에 의해 예를 들어, 제1 또는 제2 방향이 <100> 방향에 평행한 제2 기판 내에, 핀형 트랜지스터를 적합하게 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <100> 방향에 평행이고, 상기 트랜지스터는, <100> 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 p형 평면 트랜지스터여도 된다. 이에 의해 예를 들어, p형 평면 트랜지스터에 적합한 제2 반도체 기판을 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <110> 방향에 평행이고, 상기 트랜지스터는, 상기 제2 반도체 기판의 {100}면인 핀 측벽을 갖고, 상기 제1 및 제2 방향에 비평행한 채널 방향을 갖는 핀형 트랜지스터여도 된다. 이에 의해 예를 들어, 제1 또는 제2 방향이 <110> 방향에 평행한 제2 반도체 기판 내에, 핀형 트랜지스터를 적합하게 형성하는 것이 가능해진다.
본 개시의 제2 측면의 고체 촬상 장치는, 제1 반도체 기판을 포함하는 제1 기판과, 상기 제1 반도체 기판 내에 마련된 복수의 광전 변환부와, 상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 마련된 화소 분리부를 구비하고, 상기 화소 분리부는 절연막을 포함하고, 상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함한다. 이에 의해 예를 들어, 화소 분리부의 사이즈를 축소하는 것이 가능해지는 등, 화소 분리 홈 내에 적합하게 화소 분리부를 형성하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 화소 분리부용의 절연막의 두꺼운 부분을 화소 분리부의 코너부에 한정하여, 화소 분리부 내용의 절연막의 전체적인 막 두께를 얇게 하는 것이 가능해진다.
본 개시의 제3 측면의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 제1 기판의 제1 반도체 기판 내에 복수의 광전 변환부를 형성하고, 상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 화소 분리부를 형성하는 것을 포함하고, 상기 화소 분리부는, 상기 화소 분리부의 측면과 상기 제1 반도체 기판의 계면이, {100}면을 갖도록 형성된다. 이에 의해 예를 들어, 화소 분리부의 사이즈를 축소하는 것이 가능해지는 등, 화소 분리 홈 내에 적합하게 화소 분리부를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에 있어서, 상기 화소 분리부는, 절연막을 포함하도록 형성되어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 제1 기판의 측면에 얇은 절연막을 형성하는 것이 가능해지고, 그 결과, 화소 분리부의 사이즈를 축소하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에 있어서, 상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함하도록 형성되어도 된다. 이에 의해 예를 들어, 절연막의 두꺼운 부분을 화소 분리부의 코너부에 한정하여, 절연막의 전체적인 막 두께를 얇게 하는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 다른 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 다른 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도(1/3)이다.
도 7은 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도(2/3)이다.
도 8은 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도(3/3)이다.
도 9는 제2 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 10은 제3 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 11은 제4 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 12는 제4 실시 형태의 변형예의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 13은 제5 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 14는 제5 실시 형태의 변형예의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 15는 제6 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 16은 전자 기기의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 17은 이동체 제어 시스템의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 18은 도 17의 촬상부의 설정 위치의 구체예를 나타내는 평면도이다.
도 19는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 20은 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1의 고체 촬상 장치는, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형의 이미지 센서이고, 복수의 화소(1)를 갖는 화소 어레이 영역(2)과, 제어 회로(3)와, 수직 구동 회로(4)와, 복수의 칼럼 신호 처리 회로(5)와, 수평 구동 회로(6)와, 출력 회로(7)와, 복수의 수직 신호선(8)과, 수평 신호선(9)을 구비하고 있다.
각 화소(1)는, 광전 변환부로서 기능하는 포토다이오드와, 화소 트랜지스터로서 기능하는 MOS 트랜지스터를 구비하고 있다. 화소 트랜지스터의 예는, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 선택 트랜지스터 등이다. 이들 화소 트랜지스터는, 몇개의 화소(1)에 의해 공유되어 있어도 된다.
화소 어레이 영역(2)은, 2차원 어레이상으로 배치된 복수의 화소(1)를 갖고 있다. 화소 어레이 영역(2)은, 광을 수광하여 광전 변환을 행하고, 광전 변환에 의해 생성된 신호 전하를 증폭하여 출력하는 유효 화소 영역과, 흑색 레벨의 기준이 되는 광학적 흑색을 출력하는 흑색 기준 화소 영역을 포함하고 있다. 일반적으로, 흑색 기준 화소 영역은 유효 화소 영역의 외주부에 배치되어 있다.
제어 회로(3)는, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 마스터 클럭 등에 기초하여, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5), 수평 구동 회로(6) 등의 동작의 기준이 되는 다양한 신호를 생성한다. 제어 회로(3)에 의해 생성되는 신호는, 예를 들어 클럭 신호나 제어 신호이고, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5), 수평 구동 회로(6) 등에 입력된다.
수직 구동 회로(4)는, 예를 들어 시프트 레지스터를 구비하고 있고, 화소 어레이 영역(2) 내의 각 화소(1)를 행 단위로 수직 방향으로 주사한다. 수직 구동 회로(4)는 또한, 각 화소(1)가 생성한 신호 전하에 기초하는 화소 신호를, 수직 신호선(8)을 통해 칼럼 신호 처리 회로(5)에 공급한다.
칼럼 신호 처리 회로(5)는, 예를 들어 화소 어레이 영역(2) 내의 화소(1)의 열마다 배치되어 있고, 1행분의 화소(1)로부터 출력된 신호의 신호 처리를, 흑색 기준 화소 영역으로부터의 신호에 기초하여 열마다 행한다. 이 신호 처리의 예는, 노이즈 제거나 신호 증폭이다.
수평 구동 회로(6)는, 예를 들어 시프트 레지스터를 구비하고 있고, 각 칼럼 신호 처리 회로(5)로부터의 화소 신호를 수평 신호선(9)에 공급한다.
출력 회로(7)는, 각 칼럼 신호 처리 회로(5)로부터 수평 신호선(9)을 통해 공급되는 신호에 대하여 신호 처리를 행하고, 이 신호 처리가 행해진 신호를 출력한다.
도 2는, 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 2의 A는, 도 1의 화소 어레이 영역(2) 내의 하나의 화소(1)의 종단면을 나타내고 있다. 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 도 2의 A에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(11)과, 광전 변환부(12)와, n형 반도체 영역(13)과, p형 반도체 영역(14)과, 화소 분리 홈(21)과, 화소 분리부(22)와, 절연막(23)과, 차광막(24)과, 차광막(25)과, 평탄화막(26)과, 컬러 필터(27)와, 온 칩 렌즈(28)와, 기판(31)과, 절연층(32)을 구비하고 있다. 반도체 기판(11)은, 본 개시의 제1 반도체 기판의 예이다. 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는 또한, 반도체 기판(11)과 절연막(23)을 포함하는 기판(11')을 구비하고 있다. 기판(11')은, 본 개시의 제1 기판의 예이다.
도 2의 A는, 서로 수직인 X축, Y축 및 Z축을 나타내고 있다. X방향 및 Y방향은 가로 방향(수평 방향)에 상당하고, Z방향은 세로 방향(수직 방향)에 상당한다. 또한, +Z방향은 상방향에 상당하고, -Z방향은 하방향에 상당한다. -Z방향은, 엄밀하게 중력 방향에 일치하고 있어도 되고, 엄밀하게는 중력 방향에 일치하지 않아도 된다. X방향 및 Y방향의 한쪽은, 본 개시의 제1 방향의 예이고, X방향 및 Y방향의 다른 쪽은, 본 개시의 제2 방향의 예이다.
이하, 도 2의 A를 참조하여, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조에 대하여 설명한다. 이 설명 중에서, 도 2의 B 및 C도 적절히 참조한다. 도 2의 B는, 다이싱 전의 기판(웨이퍼)(11)의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 2의 C는, 화소 분리 홈(21)이나 화소 분리부(22)의 구조를 나타내는 횡단면도이다.
반도체 기판(11)은 예를 들어, 실리콘 기판이다. 도 2의 A에서는, 반도체 기판(11)의 -Z방향의 면(하면)이, 반도체 기판(11)의 표면이고, 반도체 기판(11)의 +Z방향의 면(상면)이, 반도체 기판(11)의 이면이다. 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 이면 조사형이기 때문에, 반도체 기판(11)의 이면이, 반도체 기판(11)의 광 입사면(수광면)이 된다. 반도체 기판(11)의 이면은, 본 개시의 제1 면의 예이고, 반도체 기판(11)의 표면은, 본 개시의 제2 면의 예이다.
도 2의 A 및 C는, 반도체 기판(11)을 다이싱하여 제조된 고체 촬상 장치를 나타내고 있지만, 도 2의 B는, 다이싱 전의 반도체 기판(11)을 나타내고 있다. 도 2의 B에 나타내는 반도체 기판(11)은, 복수의 칩 영역(11a)과, 다이싱 영역(11b)을 포함하고 있다. 칩 영역(11a)은, 정사각형 또는 직사각형의 평면 형상을 갖고 있다. 다이싱 영역(11b)은, 이들 칩 영역(11a)을 각 칩 영역(11a)마다 환 형상으로 포위하는 평면 형상을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 반도체 기판(11)을 다이싱 영역(11b)으로 절단함으로써, 반도체 기판(11)이 이들 칩 영역(11a)으로 분할되어, 각 칩 영역(11a)으로부터 하나의 고체 촬상 장치가 제조된다.
도 2의 B는 또한, 반도체 기판(11)의 노치 N을 나타내고 있다. 도 2의 B에서는, 반도체 기판(11)의 -Y방향의 단부면에 노치 N이 마련되어 있다. 각 칩 영역(11a)의 4개의 변은, X방향 또는 Y방향으로 연장되어 있다. 다이싱 영역(11b)은, X방향으로 연장되는 복수의 선상 부분과, Y방향으로 연장되는 복수의 선상 부분을 포함하는 그물눈 형상의 평면 형상을 갖고 있다.
본 실시 형태의 반도체 기판(11)은, {100}면인 표면 및 이면을 갖고 있고, 또한 <100> 노치 기판(45° 노치 기판)으로 되어 있다. <100> 노치 기판에서는, 기판의 노치로부터 기판의 중심을 향하는 방향이, <100> 방향으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 반도체 기판(11)에서는, 반도체 기판(11) 내의 +Y방향이, <100> 방향으로 되어 있다. 도 2의 B에 나타내는 화살표 A는, 반도체 기판(11) 내의 <110> 방향을 나타내고 있다. 도 2의 B에서는, +Y방향에 대한 화살표 A의 기울기가 45°로 되어 있다.
도 3은, 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 도 3의 A는, 도 2의 B와 마찬가지로, 본 실시 형태의 반도체 기판(11)인 <100> 노치 기판(45° 노치 기판)을 나타내고 있고, 도 3의 B는, 본 실시 형태의 비교예의 반도체 기판(11)인 <110> 노치 기판(0° 노치 기판)을 나타내고 있다. <110> 노치 기판에서는, 기판의 노치로부터 기판의 중심을 향하는 방향이, <110> 방향으로 되어 있다. 따라서, 본 비교예의 반도체 기판(11)에서는, 반도체 기판(11) 내의 +Y방향이, <110> 방향으로 되어 있다. 도 3의 B에 나타내는 화살표 A는, 반도체 기판(11) 내의 <110> 방향을 나타내고 있다. 도 3의 B에서는, +Y방향에 대한 화살표 A의 기울기가 0°로 되어 있다. 또한, 도 3의 B에 나타내는 반도체 기판(11)도, {100}면인 표면 및 이면을 갖고 있다.
계속해서 도 2의 A를 참조하여, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 설명한다.
광전 변환부(12)는, 반도체 기판(11) 내에 각 화소(1)마다 마련되어 있다. 도 2의 A는, 하나의 화소(1)에 포함되는 하나의 광전 변환부(12)를 나타내고 있다. 광전 변환부(12)는, 반도체 기판(11) 내에 마련된 n형 반도체 영역(13)과, 반도체 기판(11) 내에서 n형 반도체 영역(13)의 주위에 마련된 p형 반도체 영역(14)을 포함하고 있다. 광전 변환부(12)에서는, n형 반도체 영역(13)과 p형 반도체 영역(14) 사이의 pn 접합에 의해 포토다이오드가 실현되어 있고, 포토다이오드가 광을 전하로 변환한다. 광전 변환부(12)는, 반도체 기판(11)의 이면측으로부터 광을 수광하고, 수광된 광의 광량에 따른 신호 전하를 생성하고, 생성된 신호 전하를 n형 반도체 영역(13)에 축적한다.
화소 분리 홈(21)은, 반도체 기판(11) 내에 마련되어 있고, 구체적으로는, 서로 인접하는 화소(1)끼리의 광전 변환부(12) 사이에 마련되어 있다. 본 실시 형태의 화소 분리 홈(21)은, 반도체 기판(11)의 이면측으로부터 반도체 기판(11)의 표면측으로 반도체 기판(11) 내를 관통하고 있다.
화소 분리부(22)는, 화소 분리 홈(21) 내에 마련되어 있고, 절연막(23)과 차광막(24)을 차례로 포함하고 있다. 절연막(23)은, 화소 분리 홈(21)의 측면 및 저면에 마련되어 있고, 차광막(24)은, 화소 분리 홈(21)의 측면 및 저면에 절연막(23)을 통해 마련되어 있다. 절연막(23)은 예를 들어, 산화 실리콘막이다. 본 실시 형태의 절연막(23)은, 반도체 기판(11)의 측면 등을 산화함으로써 형성되기 때문에, 반도체 기판(11)에서 유래하는 Si(실리콘) 원소와, 산화에서 유래하는 O(산소) 원소를 포함하고 있다. 차광막(24)은 예를 들어, W(텅스텐), Al(알루미늄) 또는 Cu(구리) 등의 금속 원소를 포함하는 막이고, 광을 차광하는 작용을 갖고 있다.
도 2의 C는, 화소 분리 홈(21)이나 화소 분리부(22)의 횡단면을 나타내고 있다. 화소 분리 홈(21)은, 평면으로 보아 X방향으로 연장되는 복수의 제1 선상 부분(21a)과, 평면으로 보아 Y방향으로 연장되는 복수의 제2 선상 부분(21b)을 포함하고 있고, 도 2의 C는, 이들 제1 선상 부분(21a) 중 하나와, 이들 제2 선상 부분(21b) 중 하나를 나타내고 있다. 마찬가지로, 화소 분리부(22)는, 평면으로 보아 X방향으로 연장되는 복수의 제1 선상 부분(22a)과, 평면으로 보아 Y방향으로 연장되는 복수의 제2 선상 부분(22b)을 포함하고 있고, 도 2의 C는, 이들 제1 선상 부분(22a) 중 하나와, 이들 제2 선상 부분(22b) 중 하나를 나타내고 있다. 제1 선상 부분(22a) 및 제2 선상 부분(22b)의 한쪽은, 본 개시의 화소 분리부의 제1 부분의 예이고, 제1 선상 부분(22a) 및 제2 선상 부분(22b)의 다른 쪽은, 본 개시의 화소 분리부의 제2 부분의 예이다. 또한, 본 실시 형태의 상술한 평면으로 본다는 것은, 반도체 기판(11)의 광 입사면을 본 상태에 해당한다.
도 2의 C는 또한, 화소 분리 홈(21) 내에 있어서의 반도체 기판(11)의 측면으로서, X방향으로 연장되는 측면 S1과, Y방향으로 연장되는 측면 S2를 나타내고 있다. 도 2의 C는 또한, 화소 분리 홈(21) 내에 있어서의 반도체 기판(11)의 코너부로서, 측면 S1과 측면 S2 사이의 코너부 C를 나타내고 있다. 코너부 C는, 화소 분리부(22)의 코너부에 상당한다. 본 실시 형태의 절연막(23)은, 측면 S1이나 측면 S2에 형성된 제1 부분(23a)과, 코너부 C에 형성된 제2 부분(23b)을 포함하고 있고, 평면으로 보아 제2 부분(23b)의 막 두께(T2)가, 제1 부분(23a)의 막 두께(T1)보다 두껍게 되어 있다. 코너부 C는, 제2 부분(23b) 내에 위치하고 있다. 제1 부분(23a)의 막 두께는, 본 개시의 제1 막 두께의 예이고, 제2 부분(23b)의 막 두께는, 본 개시의 제2 막 두께의 예이다.
여기서, 본 실시 형태와 상기 비교예를 비교한다. 상기 비교예의 반도체 기판(11)은, <110> 노치 기판이기 때문에, 측면 S1이나 측면 S2가, {110}면으로 된다. 한편, 본 실시 형태의 반도체 기판(11)은, <100> 노치 기판이기 때문에, 측면 S1이나 측면 S2가, {100}면으로 된다. 일반적으로, 실리콘 기판의 {110}면은, 실리콘 기판의 {100}면에 비해 산화되기 쉽다. 그 때문에, 상기 비교예에서는 제1 부분(23a)이 두꺼워지고, 그 결과, 광전 변환부(12)의 사이즈가 작아지고, 화소 분리부(22)의 사이즈가 커진다. 한편, 본 실시 형태에서는 제1 부분(23a)이 얇아지고, 그 결과, 광전 변환부(12)의 사이즈가 커지고, 화소 분리부(22)의 사이즈가 작아진다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 광전 변환부(12)의 사이즈의 축소에 의한 광전 변환부(12)의 성능의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 이상과 같이, 본 실시 형태의 측면 S1이나 측면 S2는 {100}면이고, 본 실시 형태의 화소 분리부(22)의 측면과 반도체 기판(11)의 계면은 {100}면을 갖고 있다.
도 2의 C에 나타낸 바와 같이, 코너부 C의 평면 형상은 일반적으로, 완전한 직각으로는 되지 않고, 곡선상으로 된다. 그 때문에, 본 실시 형태의 코너부 C에는, 작은 {110}면이 생기고, 본 실시 형태의 코너부 C는, 측면 S1이나 측면 S2에 비해 산화되기 쉬워진다. 그 결과, 본 실시 형태의 제2 부분(23b)의 막 두께는, 제1 부분(23a)의 막 두께보다 두꺼워진다. 본 실시 형태에 따르면, 절연막(23)의 두꺼운 부분을 코너부 C에 한정할 수 있기 때문에, 절연막(23)의 전체적인 막 두께를 얇게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 절연막(23)은, 예를 들어 라디칼 산화에 의해 형성해도 된다. 이에 의해, 제1 부분(23a)의 막 두께와 제2 부분(23b)의 막 두께를 동일하게 하는 것이 가능해져, 제1 부분(23a)의 막 두께뿐만 아니라 제2 부분(23b)의 막 두께도 얇게 하는 것이 가능해진다.
도 4는, 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 다른 단면도이다. 도 4는, 도 1의 화소 어레이 영역(2) 내의 3개의 화소(1)의 종단면을 나타내고 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 복수의 광전 변환부(12)를 구비하고 있고, 서로 인접하는 광전 변환부(12) 사이에 화소 분리 홈(21)이나 화소 분리부(22)를 구비하고 있다.
도 5는, 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 다른 단면도이다. 도 4는, 도 1의 화소 어레이 영역(2) 내의 4개의 화소(1)의 전체 및 12개의 화소(1)의 일부의 횡단면을 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 복수의 광전 변환부(12)를 구비하고 있고, 화소 분리부(22)는, 이들 광전 변환부(12)를 각 광전 변환부(12)마다 환 형상으로 포위하는 그물눈 형상의 평면 형상을 갖고 있다. 따라서, 각 광전 변환부(12)는, Y방향으로 서로 인접하는 2개의 제1 선상 부분(22a) 사이에 마련되어 있고, 또한 X방향으로 서로 인접하는 2개의 제2 선상 부분(22b) 사이에 마련되어 있다.
계속해서 도 2의 A를 참조하여, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 설명한다.
차광막(25)은, 반도체 기판(11) 외에서 화소 분리부(22) 상에 마련되어 있다. 차광막(25)은 예를 들어, W(텅스텐), Al(알루미늄), 또는 Cu(구리) 등의 금속 원소를 포함하는 막이고, 광을 차광하는 작용을 갖고 있다. 차광막(25)은, 차광막(24)과 동시에 형성되어도 된다.
평탄화막(26)은, 반도체 기판(11)의 이면(상면)을 덮도록 반도체 기판(11) 상에 차광막(25)을 통해 형성되어 있고, 이에 의해 반도체 기판(11)의 이면 상의 면이 평탄하게 되어 있다. 평탄화막(26)은 예를 들어, 수지막 등의 유기막이다.
컬러 필터(27)는, 소정의 파장의 광을 투과시키는 작용을 갖고, 평탄화막(26) 상에 각 화소(1)마다 형성되어 있다. 예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)용의 컬러 필터(27)가 각각, 적색, 녹색, 청색의 화소(1)의 광전 변환부(12)의 상방에 배치되어 있다. 또한, 적외광용의 컬러 필터(27)가, 적외광의 화소(1)의 광전 변환부(12)의 상방에 배치되어 있어도 된다. 컬러 필터(27)를 투과한 광은, 평탄화막(26)을 거쳐 광전 변환부(12)에 입사한다.
온 칩 렌즈(28)는, 입사한 광을 집광하는 작용을 갖고, 컬러 필터(27) 상에 각 화소(1)마다 형성되어 있다. 온 칩 렌즈(28)에 의해 집광된 광은, 컬러 필터(27)와 평탄화막(26)을 거쳐 광전 변환부(12)에 입사한다. 본 실시 형태의 각 온 칩 렌즈(28)는, 광이 투과하는 재료로 형성되어 있고, 온 칩 렌즈(27)끼리는, 이 재료를 통해 서로 연결되어 있다.
기판(31)은, 반도체 기판(11)의 표면(하면)에 절연층(32)을 사이에 두고 마련되어 있고, 예를 들어 반도체 기판(11)의 강도를 확보하기 위해 마련되어 있다. 기판(31)은 예를 들어, 실리콘 기판 등의 반도체 기판이다. 본 실시 형태의 기판(31)은, {100}면인 표면 및 이면을 갖고 있고, 또한 <110> 노치 기판(0° 노치 기판)으로 되어 있다. 절연층(32)은 예를 들어, 산화 실리콘막과 그밖의 절연막을 포함하는 적층막이다.
본 실시 형태에서는, 온 칩 렌즈(28)에 입사된 광이, 온 칩 렌즈(28)에 의해 집광되어, 컬러 필터(27)를 투과하여, 광전 변환부(12)로 입사한다. 광전 변환부(12)는, 이 광을 광전 변환에 의해 전하로 변환하여, 신호 전하를 생성한다. 신호 전하는, 도 1의 수직 신호선(8)을 통해, 화소 신호로서 출력된다.
도 6 내지 도 8은, 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 반도체 기판(11) 내에, 각 광전 변환부(12)의 n형 반도체 영역(13)과 p형 반도체 영역(14)을 형성하고, 반도체 기판(11) 상에, 절연층(32)을 형성한다(도 6의 A). 이와 같이 하여, 반도체 기판(11) 내에 복수의 광전 변환부(12)가 형성된다. 도 6의 A에 나타내는 공정은, 반도체 기판(11)의 표면을 상향으로 하고, 반도체 기판(11)의 이면을 하향으로 한 상태에서 행해진다.
이어서, 반도체 기판(11)의 상하를 반전시킨다(도 6의 B). 그 결과, 반도체 기판(11)의 표면이 하향으로 되고, 반도체 기판(11)의 이면이 상향으로 된다. 이어서, 기판(31)의 표면(상면)에, 절연층(32)을 통해 반도체 기판(11)을 접착한다(도 6의 B).
이어서, 반도체 기판(11) 내에 건식 에칭에 의해 화소 분리 홈(21)을 형성한다(도 7의 A). 본 실시 형태의 화소 분리 홈(21)은, 반도체 기판(11)을 관통하여 절연층(32)에 도달하도록 형성된다. 또한, 본 실시 형태의 화소 분리 홈(21)은, 상기 복수의 광전 변환부(12)를 각 광전 변환부(12)마다 환 형상으로 포위하는 그물눈 형상의 평면 형상을 갖도록 형성되고, 서로 인접하는 광전 변환부(12) 사이에 형성된다.
이어서, 화소 분리 홈(21) 내에 절연막(23)과 차광막(24)을 차례로 형성한다(도 7의 B). 이에 의해, 절연막(23)과 차광막(24)을 포함하는 화소 분리부(22)가, 화소 분리 홈(21) 내에 형성된다. 절연막(23)은, 화소 분리 홈(21)의 측면 및 저면에 형성되고, 차광막(24)은, 화소 분리 홈(21)의 측면 및 저면에 절연막(23)을 통해 형성된다.
본 실시 형태의 반도체 기판(11)은, <100> 노치 기판이기 때문에, 화소 분리 홈(21) 내의 반도체 기판(11)의 측면이, {100}면으로 된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 화소 분리 홈(21) 내의 반도체 기판(11)의 측면에 절연막(23)을 산화에 의해 형성함으로써, 얇은 막 두께를 갖는 제1 부분(23a)과, 두꺼운 막 두께를 갖는 제2 부분(23b)을 포함하는 절연막(23)을 형성할 수 있다(도 2의 C를 참조).
이어서, 반도체 기판(11) 상에, 차광막(25)과 평탄화막(26)을 차례로 형성한다(도 8의 A). 차광막(25)은, 화소 분리부(22) 상에 형성되고, 평탄화막(26)은, 반도체 기판(11) 상에 차광막(25)을 덮도록 형성된다.
이어서, 각 광전 변환부(12)의 상방에 있어서, 평탄화막(26) 상에 컬러 필터(27)와 온 칩 렌즈(28)를 차례로 형성한다(도 8의 B). 그 후, 반도체 기판(11)을 다이싱 영역(11b)으로 절단함으로써, 반도체 기판(11)이 개개의 칩 영역(11a)으로 분할된다(도 2의 B를 참조). 이와 같이 하여, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치가 제조된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 화소 분리부(22)는, {100}면인 반도체 기판(11)의 측면에 절연막(23)을 형성함으로써 형성된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 예를 들어 절연막(23)의 박막화에 의해 화소 분리부(22)의 사이즈를 축소하는 것이 가능해지는 등, 화소 분리 홈(21) 내에 적합하게 화소 분리부(22)를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 반도체 기판(11)은, 그 표면이나 이면이나 {100}면인 Si {100} 기판이고, +Y방향이 <110> 방향인 <110> 노치 기판이다. 이하, 상기한 부호 {xyz}나 부호 <xyz>의 의미에 대하여, Si {111} 기판과 <110> 방향을 예로 들어 보충한다.
본 개시에 있어서의 Si {111} 기판이란, 실리콘 단결정을 포함하고, 미러 지수의 표기에 있어서 {111}로 표시되는 결정면을 갖는 기판 또는 웨이퍼이다. 본 개시에 있어서의 Si {111} 기판은, 결정 방위가 몇차례 어긋난, 예를 들어 {111}면으로부터 최근접의 [110] 방향으로 몇차례 어긋난 기판 또는 웨이퍼도 포함한다. 또한, 이들 기판 또는 웨이퍼 상의 일부 또는 전체면에 에피택셜법 등에 의해 실리콘 단결정을 성장시킨 것도 포함한다.
또한, 본 개시의 표기에 있어서 {111}면은, 대칭성에 있어서 서로 등가의 결정면인 (111)면, (-111)면, (1-11)면, (11-1)면, (-1-11)면, (-11-1)면, (1-1-1)면 및 (-1-1-1)면의 총칭이다. 따라서, 본 개시의 명세서 등에 있어서의 Si {111} 기판이라는 기재를, 예를 들어 Si(1-11) 기판으로 바꾸어 읽어도 된다. 여기서, 미러 지수의 부방향의 지수를 표기하기 위한 바 부호는 마이너스 부호로 대용하고 있다.
또한, 본 개시의 기재에 있어서의 <110> 방향은, 대칭성에 있어서 서로 등가의 결정면 방향인 [110] 방향, [101] 방향, [011] 방향, [-110] 방향, [1-10] 방향, [-101] 방향, [10-1] 방향, [0-11] 방향, [01-1] 방향, [-1-10] 방향, [-10-1] 방향 및 [0-1-1] 방향의 총칭이고, 어느 것으로 바꾸어 읽어도 된다.
(제2 실시 형태)
도 9는, 제2 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 9의 A는, 도 2의 A와 마찬가지로, 도 1의 화소 어레이 영역(2) 내의 하나의 화소(1)의 종단면을 나타내고 있다. 도 9의 B는, 도 2의 B와 마찬가지로, 다이싱 전의 기판(웨이퍼)(11)의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 9의 C는, 도 2의 C와 마찬가지로, 화소 분리 홈(21)이나 화소 분리부(22)의 구조를 나타내는 횡단면도이다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 도 9의 A 내지 C에 나타낸 바와 같이, 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치와 동일한 구성 요소를 구비하고 있다. 단, 본 실시 형태의 화소 분리 홈(21)은, 반도체 기판(11)의 이면(상면)측에, 반도체 기판(11)을 관통하지 않도록 마련되어 있다. 본 실시 형태의 구조는 예를 들어, 화소 분리 홈(21)이 반도체 기판(11)을 관통할 필요가 없는 경우나, 화소 분리 홈(21)이 반도체 기판(11)을 관통하지 않는 것이 바람직한 경우에 채용 가능하다. 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는 예를 들어, 도 7의 A에 나타내는 공정에서, 반도체 기판(11)을 관통하지 않는 화소 분리 홈(21)을 형성함으로써 제조된다.
또한, 본 실시 형태의 화소 분리 홈(21)은, 반도체 기판(11)을 관통하고 있는 부분과, 반도체 기판(11)을 관통하고 있지 않은 부분의 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
(제3 실시 형태)
도 10은, 제3 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 10의 A는, 도 2의 A와 마찬가지로, 도 1의 화소 어레이 영역(2) 내의 하나의 화소(1)의 종단면을 나타내고 있다. 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구성 요소에 더하여, 반도체 기판(33)과, 절연층(34)과, 트랜지스터 Tr1의 게이트 전극(35)과, 트랜지스터 Tr2의 게이트 전극(36)과, 플러그(41)와, 절연막(42)과, 플러그(43)와, 배선층(44)을 구비하고 있다. 또한, 절연층(32)은, 트랜지스터 Tr1의 게이트 절연막으로서 기능하는 절연막(32a)과, 층간 절연막(32b)을 포함하고, 절연층(34)은, 트랜지스터 Tr2의 게이트 절연막으로서 기능하는 절연막(34a)과, 층간 절연막(34b)을 포함하고 있다. 절연층(32)은, 본 개시의 제1 절연층의 예이고, 반도체 기판(33)은, 본 개시의 제2 반도체 기판의 예이다. 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는 또한, 반도체 기판(33), 절연층(34), 게이트 전극(36), 플러그(41), 절연막(42), 플러그(43) 및 배선층(44)을 포함하는 기판(33')을 구비하고 있다. 기판(33')은, 본 개시의 제2 기판의 예이다.
이하, 도 10의 A를 참조하여, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조에 대하여 설명한다. 이 설명 중에서, 도 10의 B도 적절히 참조한다. 도 10의 B는, 반도체 기판(33)이나 게이트 전극(36)의 구조를 나타내는 평면도이다.
절연층(32)은, 반도체 기판(11)의 표면(하면)에 차례로 마련된 절연막(32a) 및 층간 절연막(32b)을 포함하고 있다. 절연막(32a)은 예를 들어, 산화 실리콘막이다. 층간 절연막(32b)은 예를 들어, 산화 실리콘막과 그밖의 절연막을 포함하는 적층막이다. 반도체 기판(33)은, 절연층(32)의 하면에 마련되어 있다. 반도체 기판(33)은 예를 들어, 실리콘 기판이다. 절연층(34)은, 반도체 기판(33)의 표면(하면)에 차례로 마련된 절연막(34a) 및 층간 절연막(34b)을 포함하고 있다. 절연막(34a)은 예를 들어, 산화 실리콘막이다. 층간 절연막(34b)은 예를 들어, 산화 실리콘막과 그밖의 절연막을 포함하는 적층막이다. 기판(31)은, 절연층(34)의 하면에 마련되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 반도체 기판(11) 및 기판(31)에 더하여, 반도체 기판(33)을 구비하고 있다. 본 실시 형태의 반도체 기판(11)은, 제1 실시 형태의 반도체 기판(11)과 마찬가지로, {100}면인 표면 및 이면을 갖고 있고, 또한 <100> 노치 기판(45° 노치 기판)으로 되어 있다. 한편, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)은, {100}면인 표면 및 이면을 갖고 있고, 또한 <110> 노치 기판(0° 노치 기판)으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)에서는, 도 3의 B에 나타내는 상기 비교예의 반도체 기판(11)과 마찬가지로, 반도체 기판(33) 내의 +Y방향이, <110> 방향으로 되어 있다.
트랜지스터 Tr1의 게이트 전극(35)은, 반도체 기판(11)의 표면(하면)에 절연막(32a)을 통해 마련되어 있고, 층간 절연막(32b)으로 덮여 있다. 트랜지스터 Tr1은 예를 들어, 전송 트랜지스터 등의 화소 트랜지스터이다. 게이트 전극(35)은 예를 들어, 반도체층 또는 금속층이다. 트랜지스터 Tr1은 또한, 기판(31) 내에 마련된 소스 확산층 및 드레인 확산층(도시하지 않음)을 구비하고 있다.
트랜지스터 Tr2의 게이트 전극(36)은, 반도체 기판(33)의 표면(하면)에 절연막(34a)을 통해 마련되어 있고, 층간 절연막(34b)으로 덮여 있다. 트랜지스터 Tr2는 예를 들어, 증폭 트랜지스터 등의 화소 트랜지스터이다. 게이트 전극(36)은 예를 들어, 반도체층 또는 금속층이다. 트랜지스터 Tr2는 또한, 도 10의 B에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(33) 내에 마련된 소스 확산층(33a) 및 드레인 확산층(33b)을 구비하고 있다.
본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2는, n형 평면 트랜지스터이고, X방향으로 나열된 소스 확산층(33a) 및 드레인 확산층(33b)과, Y방향으로 연장되는 게이트 전극(36)을 구비하고 있다(도 10의 B). 따라서, 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2의 채널 방향은, +X방향으로 되어 있고, <110> 방향에 평행으로 되어 있다.
n형 평면 트랜지스터의 성능은, 채널 방향을 실리콘 기판의 <110> 방향에 평행하게 함으로써 향상된다. 한편, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)은, 상술한 바와 같이 <110> 노치 기판으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, X방향으로 나열된 소스 확산층(33a) 및 드레인 확산층(33b)을 반도체 기판(33) 내에 형성함으로써, 채널 방향을 <110> 방향에 평행하게 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 트랜지스터 Tr2의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
계속해서 도 10의 A를 참조하여, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 설명한다.
배선층(44)은, 층간 절연막(34b) 내에서 게이트 전극(36)의 하방에 마련되어 있다. 플러그(43)는, 층간 절연막(34b) 내에 마련되어 있고, 배선층(44)과 게이트 전극(36)을 전기적으로 접속하고 있다. 플러그(41)는, 절연층(34), 반도체 기판(33) 및 절연층(32) 내에 마련되어 있고, 배선층(44)과 반도체 기판(11)을 전기적으로 접속하고 있다. 이에 의해, 트랜지스터 Tr2가 반도체 기판(11)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 플러그(41)는, 반도체 기판(33) 내에 절연막(42)을 통해 마련되어 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, <100> 노치 기판인 반도체 기판(11)에 더하여, <110> 노치 기판인 반도체 기판(33)을 구비하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 반도체 기판(11) 내에 화소 분리부(32)를 적합하게 형성하면서, 반도체 기판(33)의 표면에 n형 평면 트랜지스터(트랜지스터 Tr2)를 적합하게 형성하는 것이 가능해진다.
(제4 실시 형태)
도 11은, 제4 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 11의 A는, 도 10의 A와 마찬가지로, 도 1의 화소 어레이 영역(2) 내의 하나의 화소(1)의 종단면을 나타내고 있다. 도 11의 B는, 도 10의 B와 마찬가지로, 반도체 기판(33)이나 게이트 전극(36)의 구조를 나타내는 평면도이다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 도 11의 A 및 B에 나타낸 바와 같이, 제3 실시 형태의 고체 촬상 장치와 동일한 구성 요소를 구비하고 있다. 단, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)은, {100}면인 표면 및 이면을 갖고 있고, 또한 <100> 노치 기판(45° 노치 기판)으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)에서는, 반도체 기판(33) 내의 +Y방향이, <100> 방향으로 되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2는, 핀형 트랜지스터이고, 트랜지스터 Tr2의 게이트 전극(36)은, 반도체 기판(33) 외에 마련된 평면 부분(36a)과, 반도체 기판(33) 내에 마련된 복수의 핀 부분(36b)을 포함하고 있다.
본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2는, 도 11의 B에 나타낸 바와 같이, 복수의 소스 확산층(33a)과 복수의 드레인 확산층(33b)을 반도체 기판(33) 내에 구비하고 있고, 소스 확산층(33a)과 드레인 확산층(33b)이 X방향으로 나열되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 게이트 전극(36)은, 도 11의 B에 나타낸 바와 같이, 복수의 핀 부분(36b)을 반도체 기판(33) 내에 구비하고 있고, 이들 핀 부분(36b)이 Y방향으로 연장되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2의 채널 방향은, +X방향으로 되어 있고, <100> 방향에 평행으로 되어 있고, 또한 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2의 핀 측벽은, Y방향으로 연장되는 반도체 기판(33)의 측면으로 되어 있고, {100}면으로 되어 있다.
핀형 트랜지스터의 성능은, 핀 측벽을 실리콘 기판의 {100}면으로 함으로써 향상된다. 한편, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)은, 상술한 바와 같이 <100> 노치 기판으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, Y방향으로 연장되는 핀 부분(36b)을 반도체 기판(33) 내에 형성함으로써, 핀 측벽을 {100}면으로 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 트랜지스터 Tr2의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 12는, 제4 실시 형태의 변형예의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 12의 A 및 B는 각각, 도 11의 A 및 B에 대응하고 있다. 본 변형예의 고체 촬상 장치는, 제4 실시 형태의 고체 촬상 장치로부터 반도체 기판(33) 및 절연층(34)을 제외한 구조를 갖고 있고, 트랜지스터 Tr2가, 반도체 기판(33)의 표면이 아니라 반도체 기판(11)의 표면에 형성되어 있다. 따라서, 트랜지스터 Tr2의 게이트 절연막은, 절연막(34a)으로부터 절연막(32a)으로 치환되어 있고, 트랜지스터 Tr2의 확산층은, 반도체 기판(33) 내의 소스 확산층(33a) 및 드레인 확산층(33b)으로부터, 반도체 기판(11) 내의 소스 확산층(11c) 및 드레인 확산층(11d)으로 치환되어 있다. 본 변형예에 의하면, 반도체 기판(33) 대신에 반도체 기판(11)을 사용함으로써, 트랜지스터 Tr2의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, <100> 노치 기판인 반도체 기판(11)에 더하여, <100> 노치 기판인 반도체 기판(33)을 구비하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 반도체 기판(11) 내에 화소 분리부(32)를 적합하게 형성하면서, 반도체 기판(33)의 표면에 핀형 트랜지스터(트랜지스터 Tr2)를 적합하게 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 이 핀형 트랜지스터는, 상기 변형예와 같이 반도체 기판(11)의 표면에 형성해도 된다.
(제5 실시 형태)
도 13은, 제5 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 13의 A는, 도 10의 A와 마찬가지로, 도 1의 화소 어레이 영역(2) 내의 하나의 화소(1)의 종단면을 나타내고 있다. 도 13의 B는, 도 10의 B와 마찬가지로, 반도체 기판(33)이나 게이트 전극(36)의 구조를 나타내는 평면도이다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 도 13의 A 및 B에 나타낸 바와 같이, 제3 실시 형태의 고체 촬상 장치와 동일한 구성 요소를 구비하고 있다. 단, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)은, {100}면인 표면 및 이면을 갖고 있고, 또한 <100> 노치 기판(45° 노치 기판)으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)에서는, 반도체 기판(33) 내의 +Y방향이, <100> 방향으로 되어 있다.
본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2는, p형 평면 트랜지스터이고, X방향으로 나열된 소스 확산층(33a) 및 드레인 확산층(33b)과, Y방향으로 연장되는 게이트 전극(36)을 구비하고 있다(도 13의 B). 따라서, 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2의 채널 방향은, +X방향으로 되어 있고, <100> 방향에 평행하게 되어 있다.
p형 평면 트랜지스터의 성능은, 채널 방향을 실리콘 기판의 <100> 방향에 평행하게 함으로써 향상된다. 한편, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)은, 상술한 바와 같이 <100> 노치 기판으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, X방향으로 나열된 소스 확산층(33a) 및 드레인 확산층(33b)을 반도체 기판(33) 내에 형성함으로써, 채널 방향을 <100> 방향에 평행하게 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 트랜지스터 Tr2의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 14는, 제5 실시 형태의 변형예의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 14의 A 및 B는 각각, 도 13의 A 및 B에 대응하고 있다. 본 변형예의 고체 촬상 장치는, 제5 실시 형태의 고체 촬상 장치로부터 반도체 기판(33) 및 절연층(34)을 제외한 구조를 갖고 있고, 트랜지스터 Tr2가, 반도체 기판(33)의 표면이 아니라 반도체 기판(11)의 표면에 형성되어 있다. 따라서, 트랜지스터 Tr2의 게이트 절연막은, 절연막(34a)으로부터 절연막(32a)으로 치환되어 있고, 트랜지스터 Tr2의 확산층은, 반도체 기판(33) 내의 소스 확산층(33a) 및 드레인 확산층(33b)으로부터, 반도체 기판(11) 내의 소스 확산층(11c) 및 드레인 확산층(11d)으로 치환되어 있다. 본 변형예에 의하면, 반도체 기판(33) 대신에 반도체 기판(11)을 사용함으로써, 트랜지스터 Tr2의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, <100> 노치 기판인 반도체 기판(11)에 더하여, <100> 노치 기판인 반도체 기판(33)을 구비하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 반도체 기판(11) 내에 화소 분리부(32)를 적합하게 형성하면서, 반도체 기판(33)의 표면에 p형 평면 트랜지스터(트랜지스터 Tr2)를 적합하게 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 이 p형 평면 트랜지스터는, 상기 변형예와 같이 반도체 기판(11)의 표면에 형성해도 된다.
(제6 실시 형태)
도 15는, 제6 실시 형태의 고체 촬상 장치의 구조를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 15의 A는, 도 10의 A와 마찬가지로, 도 1의 화소 어레이 영역(2) 내의 하나의 화소(1)의 종단면을 나타내고 있다. 도 15의 B는, 도 10의 B와 마찬가지로, 반도체 기판(33)이나 게이트 전극(36)의 구조를 나타내는 평면도이다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 도 15의 A 및 B에 나타낸 바와 같이, 제3 실시 형태의 고체 촬상 장치와 동일한 구성 요소를 구비하고 있다. 단, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)은, {100}면인 표면 및 이면을 갖고 있고, 또한 <110> 노치 기판(0° 노치 기판)으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)에서는, 반도체 기판(33) 내의 +Y방향이, <110> 방향으로 되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2는, 핀형 트랜지스터이고, 트랜지스터 Tr2의 게이트 전극(36)은, 반도체 기판(33) 외에 마련된 평면 부분(36a)과, 반도체 기판(33) 내에 마련된 복수의 핀 부분(36b)을 포함하고 있다.
본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2는, 도 15의 B에 나타낸 바와 같이, 복수의 소스 확산층(33a)과 복수의 드레인 확산층(33b)을 반도체 기판(33) 내에 구비하고 있고, 소스 확산층(33a)과 드레인 확산층(33b)이, +X방향에 대하여 +45° 기울어진 방향으로 나열되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 게이트 전극(36)은, 도 15의 B에 나타낸 바와 같이, 복수의 핀 부분(36b)을 반도체 기판(33) 내에 구비하고 있고, 이들 핀 부분(36b)이, +Y방향에 대하여 +45° 기울어진 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2의 채널 방향은, +X방향에 대하여 +45° 기울어진 방향으로 되어 있고, <100> 방향에 평행으로 되어 있고, 또한 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2의 핀 측벽은, +Y방향에 대하여 +45° 기울어진 방향으로 연장되는 반도체 기판(33)의 측면으로 되어 있고, {100}면으로 되어 있다.
핀형 트랜지스터의 성능은, 핀 측벽을 실리콘 기판의 {100}면으로 함으로써 향상된다. 한편, 본 실시 형태의 반도체 기판(33)은, 상술한 바와 같이 <110> 노치 기판으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 상기한 방향으로 연장되는 핀 부분(36b)을 반도체 기판(33) 내에 형성함으로써, 핀 측벽을 {100}면으로 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 트랜지스터 Tr2의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 각 화소(1)의 평면 형상은, X방향으로 연장되는 2개의 변과, Y방향으로 연장되는 2개의 변을 갖는 정사각형(또는 직사각형)으로 되어 있다. 제4 실시 형태의 트랜지스터 Tr2와 같이 핀 부분(36b)이 Y방향으로 연장되는 경우, 핀 부분(36b)의 길이는 최대로, 각 화소(1)의 평면 형상의 한 변의 길이 정도가 된다. 한편, 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2와 같이 핀 부분(36b)이 경사 방향으로 연장되는 경우, 핀 부분(36b)의 길이는 최대로, 각 화소(1)의 평면 형상의 한 변의 길이의 √2배 정도가 된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 핀 부분(36b)의 길이를 길게 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 트랜지스터 Tr2의 성능을 더 향상시키는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, <100> 노치 기판인 반도체 기판(11)에 더하여, <110> 노치 기판인 반도체 기판(33)을 구비하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 반도체 기판(11) 내에 화소 분리부(32)를 적합하게 형성하면서, 반도체 기판(33)의 표면에 핀형 트랜지스터(트랜지스터 Tr2)를 적합하게 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 트랜지스터 Tr2의 채널 방향은, +X방향에 대하여 +θ만큼 기울어진 방향으로 되어 있어도 된다(0°<θ<90°). 또한, 본 실시 형태의 핀 부분(36b)은, +Y방향에 대하여 +θ만큼 기울어진 방향으로 연장되어 있어도 된다. 이 θ의 값은, 45° 이외의 각도여도 된다.
(응용예)
도 16은, 전자 기기의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 16에 나타내는 전기 기기는 카메라(100)이다.
카메라(100)는, 렌즈군 등을 포함하는 광학부(101)와, 제1 내지 제6 실시 형태의 어느 고체 촬상 장치인 촬상 장치(102)와, 카메라 신호 처리 회로인 DSP(Digital Signal Processor) 회로(103)와, 프레임 메모리(104)와, 표시부(105)와, 기록부(106)와, 조작부(107)와, 전원부(108)를 구비하고 있다. 또한, DSP 회로(103), 프레임 메모리(104), 표시부(105), 기록부(106), 조작부(107) 및 전원부(108)는, 버스 라인(109)을 통해 서로 접속되어 있다.
광학부(101)는, 피사체로부터의 입사광(상광(像光))을 도입하여, 촬상 장치(102)의 촬상면 상에 결상한다. 촬상 장치(102)는, 광학부(101)에 의해 촬상면 상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여, 화소 신호로서 출력한다.
DSP 회로(103)는, 촬상 장치(102)에 의해 출력된 화소 신호에 대하여 신호 처리를 행한다. 프레임 메모리(104)는, 촬상 장치(102)로 촬상된 동화상 또는 정지 화상의 1화면을 기억해 두기 위한 메모리이다.
표시부(105)는, 예를 들어 액정 패널이나 유기 EL 패널 등의 패널형 표시 장치를 포함하고 있고, 촬상 장치(102)로 촬상된 동화상 또는 정지 화상을 표시한다. 기록부(106)는, 촬상 장치(102)로 촬상된 동화상 또는 정지 화상을, 하드 디스크나 반도체 메모리 등의 기록 매체에 기록한다.
조작부(107)는, 유저에 의한 조작 하에, 카메라(100)가 갖는 다양한 기능에 대하여 조작 명령을 발한다. 전원부(108)는, DSP 회로(103), 프레임 메모리(104), 표시부(105), 기록부(106) 및 조작부(107)의 동작 전원이 되는 각종 전원을, 이것들의 공급 대상에 대하여 적절히 공급한다.
촬상 장치(102)로서, 제1 내지 제6 실시 형태의 어느 고체 촬상 장치를 사용함으로써, 양호한 화상의 취득을 기대할 수 있다.
당해 고체 촬상 장치는, 그밖의 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들어, 당해 고체 촬상 장치는, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 다양한 이동체에 탑재되어도 된다.
도 17은, 이동체 제어 시스템의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 17에 나타내는 이동체 제어 시스템은, 차량 제어 시스템(200)이다.
차량 제어 시스템(200)은, 통신 네트워크(201)를 통해 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 17에 나타낸 예에서는, 차량 제어 시스템(200)은, 구동계 제어 유닛(210)과, 보디계 제어 유닛(220)과, 차외 정보 검출 유닛(230)과, 차내 정보 검출 유닛(240)과, 통합 제어 유닛(250)을 구비하고 있다. 도 17은 또한, 통합 제어 유닛(250)의 구성부로서, 마이크로컴퓨터(251)와, 음성 화상 출력부(252)와, 차량 탑재 네트워크 I/F(Interface)(253)를 나타내고 있다.
구동계 제어 유닛(210)은, 각종 프로그램에 따라, 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들어, 구동계 제어 유닛(210)은, 내연 기관이나 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치나, 구동력을 차륜으로 전달하기 위한 구동력 전달 기구나, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구나, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
보디계 제어 유닛(220)은, 각종 프로그램에 따라, 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들어, 보디계 제어 유닛(220)은, 스마트 키 시스템, 키리스 엔트리 시스템, 파워 윈도우 장치, 각종 램프(예를 들어, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 방향 지시등, 포그 램프) 등의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(220)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(220)은, 이러한 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(230)은, 차량 제어 시스템(200)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 차외 정보 검출 유닛(230)에는, 예를 들어 촬상부(231)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(230)은, 촬상부(231)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 촬상부(231)로부터 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(230)은, 수신된 화상에 기초하여, 사람, 차, 장애물, 표지, 노면 상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 된다.
촬상부(231)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(231)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 촬상부(231)가 수광하는 광은, 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다. 촬상부(231)는, 제1 내지 제6 실시 형태의 어느 고체 촬상 장치를 포함하고 있다.
차내 정보 검출 유닛(240)은, 차량 제어 시스템(200)을 탑재한 차량의 내부의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(240)에는 예를 들어, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(241)가 접속된다. 예를 들어, 운전자 상태 검출부(241)는, 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(240)은, 운전자 상태 검출부(241)로부터 입력되는 검출 정보에 기초하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 졸고 있지 않은지를 판별해도 된다. 이 카메라는, 제1 내지 제6 실시 형태의 어느 고체 촬상 장치를 포함하고 있어도 되고, 예를 들어 도 16에 나타내는 카메라(100)여도 된다.
마이크로컴퓨터(251)는, 차외 정보 검출 유닛(230) 또는 차내 정보 검출 유닛(240)에서 취득되는 차내외의 정보에 기초하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구, 또는 제동 장치의 제어 목표값을 연산하여, 구동계 제어 유닛(210)에 대하여 제어 명령을 출력할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(251)는, 차량의 충돌 회피, 충격 완화, 차간 거리에 기초하는 추종 주행, 차속 유지 주행, 충돌 경고, 레인 일탈 경고 등의 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(251)는, 차외 정보 검출 유닛(230) 또는 차내 정보 검출 유닛(240)에서 취득되는 차량의 주위의 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구, 또는 제동 장치를 제어함으로써, 운전자의 조작에 구애되지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(251)는, 차외 정보 검출 유닛(230)에서 취득되는 차외의 정보에 기초하여, 보디계 제어 유닛(220)에 대하여 제어 명령을 출력할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(251)는, 차외 정보 검출 유닛(230)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 따라 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
음성 화상 출력부(252)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대하여 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에, 음성 및 화상 중 적어도 한쪽의 출력 신호를 송신한다. 도 17의 예에서는, 이러한 출력 장치로서, 오디오 스피커(261), 표시부(262) 및 인스트루먼트 패널(263)이 나타나 있다. 표시부(262)는 예를 들어, 온보드 디스플레이 또는 헤드업 디스플레이를 포함하고 있어도 된다.
도 18은, 도 17의 촬상부(231)의 설정 위치의 구체예를 나타내는 평면도이다.
도 18에 나타내는 차량(300)은, 촬상부(231)로서, 촬상부(301, 302, 303, 304, 305)를 구비하고 있다. 촬상부(301, 302, 303, 304, 305)는 예를 들어, 차량(300)의 프론트 노즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어, 차실내의 프론트 글래스의 상부 등의 위치에 마련된다.
프론트 노즈에 구비되는 촬상부(301)는, 주로 차량(300)의 전방의 화상을 취득한다. 좌측의 사이드 미러에 구비되는 촬상부(302)와, 우측의 사이드 미러에 구비되는 촬상부(303)는, 주로 차량(300)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(304)는, 주로 차량(300)의 후방의 화상을 취득한다. 차실내의 프론트 글래스의 상부에 구비되는 촬상부(305)는, 주로 차량(300)의 전방의 화상을 취득한다. 촬상부(305)는 예를 들어, 선행 차량, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지, 차선 등의 검출에 사용된다.
도 18은, 촬상부(301, 302, 303, 304)(이하 「촬상부(301 내지 304)」라고 표기함)의 촬상 범위의 예를 나타내고 있다. 촬상 범위(311)는, 프론트 노즈에 마련된 촬상부(301)의 촬상 범위를 나타낸다. 촬상 범위(312)는, 좌측의 사이드 미러에 마련된 촬상부(302)의 촬상 범위를 나타낸다. 촬상 범위(313)는, 우측의 사이드 미러에 마련된 촬상부(303)의 촬상 범위를 나타낸다. 촬상 범위(314)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(304)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들어, 촬상부(301 내지 304)에서 촬상된 화상 데이터가 중첩됨으로써, 차량(300)을 상방으로부터 본 부감 화상이 얻어진다. 이하, 촬상 범위(311, 312, 313, 314)를 「촬상 범위(311 내지 314)」라고 표기한다.
촬상부(301 내지 304)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 촬상부(301 내지 304)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 장치를 포함하는 스테레오 카메라여도 되고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 장치여도 된다.
예를 들어, 마이크로컴퓨터(251)(도 17)는, 촬상부(301 내지 304)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(311 내지 314) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(300)에 대한 상대 속도)를 산출한다. 마이크로컴퓨터(251)는, 이들 산출 결과에 기초하여, 차량(300)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물이고, 차량(300)과 대략 동일한 방향으로 소정의 속도(예를 들어, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을, 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로컴퓨터(251)는, 선행차와의 앞쪽에 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하여, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함함)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함함) 등을 행할 수 있다. 이와 같이, 이 예에 의하면, 운전자의 조작에 구애되지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
예를 들어, 마이크로컴퓨터(251)는, 촬상부(301 내지 304)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전주, 그밖의 입체물로 분류하고 추출하여, 장애물의 자동 회피에 사용할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(251)는, 차량(300)의 주변의 장애물을, 차량(300)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과, 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로컴퓨터(251)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하여, 충돌 리스크가 설정값 이상에서 충돌 가능성이 있는 상황일 때는, 오디오 스피커(261)나 표시부(262)를 통해 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(210)을 통해 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(301 내지 304)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라여도 된다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(251)는, 촬상부(301 내지 304)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 여부를 판정함으로써, 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은 예를 들어, 적외선 카메라로서의 촬상부(301 내지 304)의 촬상 화상에 있어서의 특징점을 추출하는 수순과, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지 여부를 판별하는 수순에 의해 행해진다. 마이크로컴퓨터(251)가, 촬상부(301 내지 304)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(252)는, 당해 인식된 보행자에 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(262)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(252)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 원하는 위치에 표시하도록 표시부(262)를 제어해도 된다.
도 19는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 19에서는, 시술자(의사)(531)가, 내시경 수술 시스템(400)을 사용하여, 환자 베드(533) 상의 환자(532)에게 수술을 행하고 있는 모습이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 내시경 수술 시스템(400)은, 내시경(500)과, 기복 튜브(511)나 에너지 처치구(512) 등의, 그밖의 수술 도구(510)와, 내시경(500)을 지지하는 지지 암 장치(520)와, 내시경 하 수술을 위한 각종 장치가 탑재된 카트(600)로 구성된다.
내시경(500)은, 선단으로부터 소정의 길이의 영역이 환자(532)의 체강 내에 삽입되는 경통(501)과, 경통(501)의 기단에 접속되는 카메라 헤드(502)로 구성된다. 도시한 예에서는, 경성의 경통(501)을 갖는 소위 경성경으로서 구성되는 내시경(500)을 도시하고 있지만, 내시경(500)은, 연성의 경통을 갖는 소위 연성경으로서 구성되어도 된다.
경통(501)의 선단에는, 대물 렌즈가 끼움 삽입된 개구부가 마련되어 있다. 내시경(500)에는 광원 장치(603)가 접속되어 있고, 당해 광원 장치(603)에 의해 생성된 광이, 경통(501)의 내부에 연장 설치되는 라이트 가이드에 의해 당해 경통의 선단까지 도광되고, 대물 렌즈를 통해 환자(532)의 체강 내의 관찰 대상을 향해 조사된다. 또한, 내시경(500)은, 직시경이어도 되고, 사시경 또는 측시경이어도 된다.
카메라 헤드(502)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 변환되어, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰상에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 당해 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 콘트롤 유닛(CCU: Camera Control Unit)(601)으로 송신된다.
CCU(601)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등으로 구성되어, 내시경(500) 및 표시 장치(602)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(601)는, 카메라 헤드(502)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대하여, 예를 들어 현상 처리(디모자이크 처리) 등의, 당해 화상 신호에 기초하는 화상을 표시하기 위한 각종 화상 처리를 실시한다.
표시 장치(602)는, CCU(601)로부터의 제어에 의해, 당해 CCU(601)에 의해 화상 처리가 실시된 화상 신호에 기초하는 화상을 표시한다.
광원 장치(603)는, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원으로 구성되어, 시술부 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(500)에 공급한다.
입력 장치(604)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력 장치(604)를 통해, 내시경 수술 시스템(400)에 대하여 각종 정보의 입력이나 지시 입력을 행할 수 있다. 예를 들어, 유저는, 내시경(500)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)을 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치구 제어 장치(605)는, 조직의 소작, 절개 또는 혈관의 밀봉 등을 위한 에너지 처치구(512)의 구동을 제어한다. 기복 장치(606)는, 내시경(500)에 의한 시야의 확보 및 시술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(532)의 체강을 부풀리기 위해, 기복 튜브(511)를 통해 당해 체강 내에 가스를 송입한다. 레코더(607)는, 수술에 관한 각종 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(608)는, 수술에 관한 각종 정보를, 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종 형식으로 인쇄 가능한 장치이다.
또한, 내시경(500)에 시술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(603)는, 예를 들어 LED, 레이저 광원 또는 이것들의 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(603)에 있어서 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저 광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상으로 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(502)의 촬상 소자 구동을 제어함으로써, 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(603)는, 출력하는 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 그 구동이 제어되어도 된다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(502)의 촬상 소자의 구동을 제어하여 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함으로써, 소위 검게 뭉개짐 및 화이트 아웃이 없는 고다이내믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(603)는, 특수광 관찰에 대응한 소정의 파장 대역의 광을 공급 가능하게 구성되어도 된다. 특수광 관찰에서는, 예를 들어 체조직에 있어서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰 시에 있어서의 조사광(즉, 백색광)에 비해 협대역의 광을 조사함으로써, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 고콘트라스트로 촬영하는, 소위 협대역광 관찰(Narrow Band Imaging)이 행해진다. 혹은, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함으로써 발생하는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰이 행해져도 된다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하여 당해 체조직으로부터의 형광을 관찰하는 것(자가 형광 관찰), 또는 인도시아닌 그린(ICG) 등의 시약을 체조직에 국소 주사함과 함께 당해 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응한 여기광을 조사하여 형광상을 얻는 것 등을 행할 수 있다. 광원 장치(603)는, 이러한 특수광 관찰에 대응한 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하게 구성될 수 있다.
도 20은, 도 19에 나타내는 카메라 헤드(502) 및 CCU(601)의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
카메라 헤드(502)는, 렌즈 유닛(701)과, 촬상부(702)와, 구동부(703)와, 통신부(704)와, 카메라 헤드 제어부(705)를 갖는다. CCU(601)는, 통신부(711)와, 화상 처리부(712)와, 제어부(713)를 갖는다. 카메라 헤드(502)와 CCU(601)는, 전송 케이블(700)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
렌즈 유닛(701)은, 경통(501)과의 접속부에 마련되는 광학계이다. 경통(501)의 선단으로부터 도입된 관찰광은, 카메라 헤드(502)까지 도광되어, 당해 렌즈 유닛(701)에 입사한다. 렌즈 유닛(701)은, 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(702)는, 촬상 소자로 구성된다. 촬상부(702)를 구성하는 촬상 소자는, 하나(소위 단판식)여도 되고, 복수(소위 다판식)여도 된다. 촬상부(702)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들어 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응하는 화상 신호가 생성되고, 그것들이 합성됨으로써 컬러 화상이 얻어져도 된다. 혹은, 촬상부(702)는, 3D(Dimensional) 표시에 대응하는 우안용 및 좌안용의 화상 신호를 각각 취득하기 위한 한 쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성되어도 된다. 3D 표시가 행해짐으로써, 시술자(531)는 시술부에 있어서의 생체 조직의 깊이를 더 정확하게 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 촬상부(702)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(701)도 복수 계통 마련될 수 있다. 촬상부(702)는, 예를 들어 제1 내지 제6 실시 형태의 어느 고체 촬상 장치이다.
또한, 촬상부(702)는, 반드시 카메라 헤드(502)에 마련되지 않아도 된다. 예를 들어, 촬상부(702)는, 경통(501)의 내부에, 대물 렌즈의 직후에 마련되어도 된다.
구동부(703)는, 액추에이터에 의해 구성되어, 카메라 헤드 제어부(705)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(701)의 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 광축을 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(702)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.
통신부(704)는, CCU(601)와의 사이에서 각종 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(704)는, 촬상부(702)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(700)을 통해 CCU(601)로 송신한다.
또한, 통신부(704)는, CCU(601)로부터, 카메라 헤드(502)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하여, 카메라 헤드 제어부(705)에 공급한다. 당해 제어 신호에는, 예를 들어 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상 시의 노출값을 지정하는 취지의 정보, 그리고/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등, 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.
또한, 상기한 프레임 레이트나 노출값, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 되고, 취득된 화상 신호에 기초하여 CCU(601)의 제어부(713)에 의해 자동적으로 설정되어도 된다. 후자의 경우에는, 소위 AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(500)에 탑재되어 있게 된다.
카메라 헤드 제어부(705)는, 통신부(704)를 통해 수신한 CCU(601)로부터의 제어 신호에 기초하여, 카메라 헤드(502)의 구동을 제어한다.
통신부(711)는, 카메라 헤드(502)와의 사이에서 각종 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(711)는, 카메라 헤드(502)로부터, 전송 케이블(700)을 통해 송신되는 화상 신호를 수신한다.
또한, 통신부(711)는, 카메라 헤드(502)에 대하여, 카메라 헤드(502)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기 통신이나 광통신 등에 의해 송신할 수 있다.
화상 처리부(712)는, 카메라 헤드(502)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대하여 각종 화상 처리를 실시한다.
제어부(713)는, 내시경(500)에 의한 시술부 등의 촬상 및 시술부 등의 촬상에 의해 얻어지는 촬상 화상의 표시에 관한 각종 제어를 행한다. 예를 들어, 제어부(713)는, 카메라 헤드(502)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
또한, 제어부(713)는, 화상 처리부(712)에 의해 화상 처리가 실시된 화상 신호에 기초하여, 시술부 등이 비친 촬상 화상을 표시 장치(602)에 표시시킨다. 이때, 제어부(713)는, 각종 화상 인식 기술을 사용하여 촬상 화상 내에 있어서의 각종 물체를 인식해도 된다. 예를 들어, 제어부(713)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지의 형상이나 색 등을 검출함으로써, 겸자 등의 시술 도구, 특정의 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(512)의 사용 시의 미스트 등을 인식할 수 있다. 제어부(713)는, 표시 장치(602)에 촬상 화상을 표시시킬 때, 그 인식 결과를 사용하여, 각종 수술 지원 정보를 당해 시술부의 화상에 중첩 표시시켜도 된다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되어, 시술자(531)에게 제시됨으로써, 시술자(531)의 부담을 경감시키는 것이나, 시술자(531)가 확실하게 수술을 진행시키는 것이 가능해진다.
카메라 헤드(502) 및 CCU(601)를 접속하는 전송 케이블(700)은, 전기 신호의 통신에 대응한 전기 신호 케이블, 광통신에 대응한 광 파이버, 또는 이것들의 복합 케이블이다.
여기서, 도시하는 예에서는, 전송 케이블(700)을 사용하여 유선으로 통신이 행해지고 있었지만, 카메라 헤드(502)와 CCU(601) 사이의 통신은 무선으로 행해져도 된다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 이들 실시 형태는, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 다양한 변경을 더하여 실시해도 된다. 예를 들어, 둘 이상의 실시 형태를 조합하여 실시해도 된다.
또한, 본 개시는, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
(1)
제1 반도체 기판을 포함하는 제1 기판과,
상기 제1 반도체 기판 내에 마련된 복수의 광전 변환부와,
상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 마련된 화소 분리부를 구비하고,
상기 화소 분리부의 측면과 상기 제1 반도체 기판의 계면은 {100}면을 갖는 고체 촬상 장치.
(2)
상기 화소 분리부는 절연막을 포함하는, (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3)
상기 화소 분리부는 차광막을 더 포함하는, (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4)
상기 절연막은, 상기 제1 반도체 기판에 포함되는 원소와, 산소를 포함하는, (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(5)
상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함하는, (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(6)
상기 화소 분리부는, 평면으로 보아 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 부분과, 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 부분을 포함하는, (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(7)
상기 평면으로 본다는 것은, 상기 제1 반도체 기판의 광 입사면을 본 상태에 해당하는, (5)에 기재된 고체 촬상 장치.
(8)
상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제1 반도체 기판의 <100> 방향과 평행인, (6)에 기재된 고체 촬상 장치.
(9)
상기 화소 분리부는, 상기 제1 반도체 기판을 관통하는 화소 분리 홈 내에 마련되어 있는, (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(10)
상기 화소 분리부는, 상기 제1 반도체 기판을 관통하지 않는 화소 분리 홈 내에 마련되어 있는, (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(11)
상기 제1 기판의 광 입사면과는 반대측에 마련된 제1 절연층과,
상기 제1 절연층과 대향하도록 마련된 제2 반도체 기판을 포함하는 제2 기판을 더 구비하고,
상기 제2 기판은 트랜지스터를 포함하는, (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(12)
상기 화소 분리부는, 평면으로 보아 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 부분과, 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 부분을 포함하는, (11)에 기재된 고체 촬상 장치.
(13)
상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <110> 방향에 평행이고,
상기 트랜지스터는, <110> 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 n형 평면 트랜지스터인, (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
(14)
상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <100> 방향에 평행이고,
상기 트랜지스터는, 상기 제2 반도체 기판의 {100}면인 핀 측벽을 갖고, 상기 제1 또는 제2 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 핀형 트랜지스터인, (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
(15)
상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <100> 방향에 평행이고,
상기 트랜지스터는, <100> 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 p형 평면 트랜지스터인, (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
(16)
상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <110> 방향에 평행이고,
상기 트랜지스터는, 상기 제2 반도체 기판의 {100}면인 핀 측벽을 갖고, 상기 제1 및 제2 방향에 비평행한 채널 방향을 갖는 핀형 트랜지스터인, (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
(17)
제1 반도체 기판을 포함하는 제1 기판과,
상기 제1 반도체 기판 내에 마련된 복수의 광전 변환부와,
상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 마련된 화소 분리부를 구비하고,
상기 화소 분리부는, 절연막을 포함하고,
상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함하는, 고체 촬상 장치.
(18)
제1 기판의 제1 반도체 기판 내에 복수의 광전 변환부를 형성하고,
상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 화소 분리부를 형성하는
것을 포함하고,
상기 화소 분리부는, 상기 화소 분리부의 측면과 상기 제1 반도체 기판의 계면이, {100}면을 갖도록 형성되는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
(19)
상기 화소 분리부는, 절연막을 포함하도록 형성되는, (18)에 기재된 고체 촬상 장치의 제조 방법.
(20)
상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함하도록 형성되는, (19)에 기재된 고체 촬상 장치의 제조 방법.
1: 화소
2: 화소 어레이 영역
3: 제어 회로
4: 수직 구동 회로
5: 칼럼 신호 처리 회로
6: 수평 구동 회로
7: 출력 회로
8: 수직 신호선
9: 수평 신호선
11: 반도체 기판
11': 기판
11a: 칩 영역
11b: 다이싱 영역
11c: 소스 확산층
11d: 드레인 확산층
12: 광전 변환부
13: n형 반도체 영역
14: p형 반도체 영역
21: 화소 분리 홈
21a: 제1 선상 부분
21b: 제2 선상 부분
22: 화소 분리부
22a: 제1 선상 부분
22b: 제2 선상 부분
23: 절연막
23a: 제1 부분
23b: 제2 부분
24: 차광막
25: 차광막
26: 평탄화막
27: 컬러 필터
28: 온 칩 렌즈
31: 기판
32: 절연층
32a: 절연막
32b: 층간 절연막
33: 반도체 기판
33': 기판
33a: 소스 확산층
33b: 드레인 확산층
34: 절연층
34a: 절연막
34b: 층간 절연막
35: 게이트 전극
36: 게이트 전극
36a: 평면 부분
36b: 핀 부분
41: 플러그
42: 절연막
43: 플러그
44: 배선층

Claims (20)

  1. 제1 반도체 기판을 포함하는 제1 기판과,
    상기 제1 반도체 기판 내에 마련된 복수의 광전 변환부와,
    상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 마련된 화소 분리부를 구비하고,
    상기 화소 분리부의 측면과 상기 제1 반도체 기판의 계면은 {100}면을 갖는, 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화소 분리부는 절연막을 포함하는, 고체 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 화소 분리부는 차광막을 더 포함하는, 고체 촬상 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 절연막은, 상기 제1 반도체 기판에 포함되는 원소와, 산소를 포함하는, 고체 촬상 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함하는, 고체 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화소 분리부는, 평면으로 보아 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 부분과, 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 부분을 포함하는, 고체 촬상 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 평면으로 본다는 것은, 상기 제1 반도체 기판의 광 입사면을 본 상태에 해당하는, 고체 촬상 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제1 반도체 기판의 <100> 방향과 평행인, 고체 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 화소 분리부는, 상기 제1 반도체 기판을 관통하는 화소 분리 홈 내에 마련되어 있는, 고체 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 화소 분리부는, 상기 제1 반도체 기판을 관통하지 않는 화소 분리 홈 내에 마련되어 있는, 고체 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판의 광 입사면과는 반대측에 마련된 제1 절연층과,
    상기 제1 절연층과 대향하도록 마련된 제2 반도체 기판을 포함하는 제2 기판을 더 구비하고,
    상기 제2 기판은 트랜지스터를 포함하는, 고체 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 화소 분리부는, 평면으로 보아 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 부분과, 상기 제1 반도체 기판의 표면에 평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 부분을 포함하는, 고체 촬상 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <110> 방향에 평행이고,
    상기 트랜지스터는, <110> 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 n형 평면 트랜지스터인, 고체 촬상 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <100> 방향에 평행이고,
    상기 트랜지스터는, 상기 제2 반도체 기판의 {100}면인 핀 측벽을 갖고, 상기 제1 또는 제2 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 핀형 트랜지스터인, 고체 촬상 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <100> 방향에 평행이고,
    상기 트랜지스터는, <100> 방향에 평행한 채널 방향을 갖는 p형 평면 트랜지스터인, 고체 촬상 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방향은, 상기 제2 반도체 기판의 <110> 방향에 평행이고,
    상기 트랜지스터는, 상기 제2 반도체 기판의 {100}면인 핀 측벽을 갖고, 상기 제1 및 제2 방향에 비평행한 채널 방향을 갖는 핀형 트랜지스터인, 고체 촬상 장치.
  17. 제1 반도체 기판을 포함하는 제1 기판과,
    상기 제1 반도체 기판 내에 마련된 복수의 광전 변환부와,
    상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 마련된 화소 분리부를 구비하고,
    상기 화소 분리부는 절연막을 포함하고,
    상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함하는, 고체 촬상 장치.
  18. 제1 기판의 제1 반도체 기판 내에 복수의 광전 변환부를 형성하고,
    상기 제1 반도체 기판 내에서 상기 광전 변환부 사이에 화소 분리부를 형성하는
    것을 포함하고,
    상기 화소 분리부는, 상기 화소 분리부의 측면과 상기 제1 반도체 기판의 계면이, {100}면을 갖도록 형성되는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 화소 분리부는, 절연막을 포함하도록 형성되는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 절연막은, 평면으로 보아 제1 막 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 화소 분리부의 코너부에 마련되어, 상기 제1 막 두께보다도 두꺼운 제2 막 두께를 갖는 제2 부분을 포함하도록 형성되는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013175494A (ja) 2011-03-02 2013-09-05 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器
JP2018148116A (ja) 2017-03-08 2018-09-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、および電子機器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102242563B1 (ko) * 2015-03-11 2021-04-20 삼성전자주식회사 픽셀 패턴 및 이를 포함하는 이미지 센서
WO2019093151A1 (ja) * 2017-11-09 2019-05-16 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、および電子機器
JP7541971B2 (ja) * 2019-02-20 2024-08-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013175494A (ja) 2011-03-02 2013-09-05 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器
JP2018148116A (ja) 2017-03-08 2018-09-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、および電子機器

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