WO2018180575A1 - 固体撮像素子、電子機器、並びに製造方法 - Google Patents

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慎平 福岡
秀晃 富樫
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a solid-state imaging device, an electronic device, and a manufacturing method, and more particularly, to a solid-state imaging device, an electronic device, and a manufacturing method that can further reduce an element layout area.
  • an image sensor in which a photoelectric conversion film is stacked has a through electrode structure connecting a photoelectric conversion film and a floating diffusion as disclosed in Patent Document 1, for example.
  • a through electrode structure connecting a photoelectric conversion film and a floating diffusion as disclosed in Patent Document 1, for example.
  • the through electrodes are arranged close to each other.
  • a shield electrode is arranged to prevent electrical color mixture due to capacitive coupling.
  • Patent Document 1 since there is a concern that the wiring connected to the shield electrode and the floating diffusion may be short-circuited due to process variations such as overlay and line width, a countermeasure is taken to separate the through electrode from the shield electrode. . As a result, the pixel size is increased, the photodiode area is reduced, and the saturation signal amount and sensitivity characteristics are reduced.
  • the present disclosure has been made in view of such a situation, and can further reduce the element layout area.
  • a solid-state imaging device includes a photoelectric conversion element provided on a first surface side of a semiconductor substrate, connected to the photoelectric conversion element, the first surface of the semiconductor substrate, the first surface, A through electrode provided between the second surface, which are different surfaces, a transistor and a floating diffusion provided on the second surface and connected to the photoelectric conversion element via the through electrode, and the second surface And a dielectric layer thicker than the gate insulating film of the transistor, which is formed between the through electrodes.
  • a shield electrode may be further provided inside the dielectric layer as viewed from the second surface side.
  • the material of the shield electrode is polysilicon or amorphous silicon.
  • the shield electrode is controlled to a predetermined voltage from a contact electrically connected to the shield electrode and a wiring electrically connected to the contact.
  • the contact electrically connected to the shield electrode is provided between the through electrodes.
  • the contacts electrically connected to the shield electrode are provided in a line shape between the through electrodes.
  • the dielectric layer is provided around the through electrode.
  • the through electrode penetrates the semiconductor substrate and is separated from the semiconductor substrate by a separation groove, and the dielectric layer and the separation groove are in contact with each other.
  • One or more photodiodes provided in the semiconductor substrate can be further provided.
  • An electronic apparatus includes: a photoelectric conversion element provided on a first surface side of a semiconductor substrate; and the first surface of the semiconductor substrate and the first surface connected to the photoelectric conversion element.
  • a through electrode provided between a second surface and a different surface; a transistor and a floating diffusion provided on the second surface and connected to the photoelectric conversion element via the through electrode;
  • a solid-state imaging device including a dielectric layer thicker than a gate insulating film of the transistor, formed between the through electrodes, a signal processing circuit for processing an output signal output from the solid-state imaging device, and incident light And an optical system incident on the solid-state imaging device.
  • a manufacturing apparatus forms a through hole between a first surface of a semiconductor substrate and a second surface that is a surface different from the first surface, and the through hole in the second surface is formed.
  • a dielectric layer thicker than the gate insulating film of the transistor formed on the second surface is formed, a gate wiring including the transistor is formed on the second surface, and a metal material film is embedded in the through hole.
  • a through electrode is formed, and the photoelectric conversion element connected to the transistor and the floating diffusion through the through electrode is formed on the first surface.
  • a through electrode provided with a photoelectric conversion element on a first surface side of a semiconductor substrate is connected to the photoelectric conversion element, and the first surface of the semiconductor substrate and the first surface
  • the transistor and the floating diffusion are provided on the second surface and connected to the photoelectric conversion element through the through electrode.
  • a dielectric layer thicker than the gate insulating film of the transistor is formed between the through electrodes on the second surface.
  • the element layout area can be further reduced.
  • FIG. 2 Use example of image sensor Example 4 of electronic device 4.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration example of an example of a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) solid-state imaging device applied to each embodiment of the present technology.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • a solid-state imaging device (element chip) 1 includes a pixel region (a pixel region in which pixels 2 including a plurality of photoelectric conversion elements are regularly arranged two-dimensionally on a semiconductor substrate 11 (for example, a silicon substrate). A so-called imaging region) 3 and a peripheral circuit region.
  • the pixel 2 includes a photoelectric conversion element (for example, PD (Photo Diode)) and a plurality of pixel transistors (so-called MOS transistors).
  • the plurality of pixel transistors can be constituted by three transistors, for example, a transfer transistor, a reset transistor, and an amplifying transistor, and can further be constituted by four transistors by adding a selection transistor.
  • the pixel 2 can have a pixel sharing structure.
  • the pixel sharing structure includes a plurality of photodiodes, a plurality of transfer transistors, one shared floating diffusion, and one other pixel transistor that is shared.
  • the photodiode is a photoelectric conversion element.
  • the peripheral circuit area includes a vertical drive circuit 4, a column signal processing circuit 5, a horizontal drive circuit 6, an output circuit 7, and a control circuit 8.
  • the control circuit 8 receives data for instructing an input clock, an operation mode, and the like, and outputs data such as internal information of the solid-state imaging device 1. Specifically, the control circuit 8 is based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock, and the clock signal or the reference signal for the operations of the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, and the horizontal drive circuit 6 Generate a control signal. The control circuit 8 inputs these signals to the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, and the horizontal drive circuit 6.
  • the vertical drive circuit 4 is composed of, for example, a shift register, selects a pixel drive wiring, supplies a pulse for driving the pixel 2 to the selected pixel drive wiring, and drives the pixels 2 in units of rows. Specifically, the vertical drive circuit 4 selectively scans each pixel 2 in the pixel region 3 sequentially in the vertical direction in units of rows, and generates the signal according to the amount of light received by the photoelectric conversion element of each pixel 2 through the vertical signal line 9. A pixel signal based on the signal charge is supplied to the column signal processing circuit 5.
  • the column signal processing circuit 5 is disposed, for example, for each column of the pixels 2 and performs signal processing such as noise removal on the signal output from the pixels 2 for one row for each pixel column. Specifically, the column signal processing circuit 5 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) for removing fixed pattern noise specific to the pixel 2, signal amplification, A / D (Analog / Digital) conversion, and the like. .
  • a horizontal selection switch (not shown) is provided connected to the horizontal signal line 10. A part of the signal processing may be subjected to signal processing for each pixel.
  • the horizontal drive circuit 6 is constituted by, for example, a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses to select each of the column signal processing circuits 5 in order, and the pixel signal is output from each of the column signal processing circuits 5 to the horizontal signal line. 10 to output.
  • the output circuit 7 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 5 through the horizontal signal line 10 and outputs the signals.
  • the output circuit 7 may perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • the input / output terminal 12 is provided for exchanging signals with the outside.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a pixel structure example of the first embodiment of the solid-state imaging device to which the present technology is applied.
  • the photoelectric conversion element 109 provided on the first surface 11-1 of the semiconductor substrate 11, and the first surface and the second surface of the semiconductor substrate 11 connected to the photoelectric conversion element 109 are connected.
  • a through electrode 104 provided therebetween, an amplifier transistor 115 and a floating diffusion 116 provided on the second surface 11-2 of the semiconductor substrate 11 are provided.
  • the photoelectric conversion element 109 is connected to the gate of the amplifier transistor 115 and the floating diffusion 116 via the through electrode 104.
  • the dielectric layer 103 is provided between the through electrodes 104 of the second surface 11-2, and the shield electrode is formed inside the dielectric layer 103 when viewed from the second surface 11-2 side.
  • 114 is provided.
  • the dielectric layer 103 is formed thicker than the gate insulating film 120 of the transistor (for example, the amplifier transistor 115) disposed on the second surface 11-2 side.
  • the shield electrode 114 is controlled to a predetermined voltage from a contact 128 electrically connected to the shield electrode 114 and a wiring electrically connected to the contact 128.
  • the dielectric layer 103 is processed due to the feature that the etching rate of the dielectric layer 103 is lower than that of the semiconductor substrate 11 when the through electrode is formed from the first surface 11-1 of the semiconductor substrate 11.
  • the diameter of the through electrode 104 is defined by the dielectric layer 103 in a self-aligning manner.
  • a separation groove 105 that separates the through electrode 104 and the semiconductor substrate 11 is formed, and the separation groove 105 is filled with the dielectric 101. It is preferable to take. Impurity regions (P + in FIG. 2) are preferably provided in the semiconductor substrate on the outer surface of the separation groove 105 and the outer surface of the dielectric layer 103.
  • the hole accumulation layer can be formed on the outer surface of the dielectric layer 103 of the semiconductor substrate 11 even under a condition where the shield electrode 114 is applied with a positive bias.
  • the thickness of the dielectric layer 103 is preferably 20 nm or more.
  • a shield electrode 114 is provided inside the dielectric layer 103 when viewed from the second surface 11-2 side.
  • the shield electrode 114 is positioned at a distance of 20 nm or more from the end of the dielectric layer 103 to the inside. Is preferably arranged.
  • the dielectric layer 103 may be disposed between the through electrodes 104 such that the distance between the separation groove 105 and the dielectric layer 103 is closer than 30% of the combined diameter of the through electrode 104 and the separation groove 105.
  • the distance between the separation groove 105 and the dielectric layer 103 is preferably 100 nm or less.
  • the material of the dielectric layer 103 is not particularly limited, and includes, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film.
  • the shield electrode 114 is made of, for example, a doped silicon material such as polysilicon or PDAS (Phosphorus Doped Amorphous Silicon).
  • the material forming the through electrode 104 is not particularly limited, but is preferably a metal such as aluminum, tungsten, titanium, cobalt, hafnium, or tantalum, or a conductive material.
  • an on-chip lens or a color filter may be formed on the light incident surface 112 as necessary.
  • This manufacturing process is a process executed by the manufacturing apparatus, and the process diagrams of FIGS. 5 to 10 are referred to as appropriate.
  • step S111 the manufacturing apparatus forms, for example, a P well as the first conductivity type well in the semiconductor substrate 11, and the second conductivity type (for example, N-type photodiodes 123 and 124 are formed. At this time, a P + region is formed in the vicinity of the first surface 11-1 of the semiconductor substrate 11.
  • step S112 the manufacturing apparatus penetrates from the first surface 11-1 to the second surface 11-2 of the semiconductor substrate 11 in the planned formation area 151 of the through electrode 104 and the separation groove 105, as shown in FIG.
  • An impurity region (P + region) to be formed is formed.
  • the manufacturing apparatus forms the dielectric layer 103 on the second surface 11-2 side between the formation scheduled areas 151.
  • the dielectric layer 103 may be formed at the same time as element isolation disposed on the second surface 11-2 side, for example, STI.
  • step S113 the manufacturing apparatus formed, on the second surface 11-2 of the semiconductor substrate 11, N + regions serving as floating diffusions (hereinafter referred to as FD) 116 to 118 as shown in FIG. After that, the gate insulating film 120 and the gate wiring including the gates of the vertical transfer gate 122, the transfer gate 121, the amplifier transistor 115, and the reset transistor 129 are formed.
  • FD floating diffusions
  • step S114 the manufacturing apparatus forms a multilayer wiring 127 including the contact 128, the wiring layer 125, and the insulating film 126 on the second surface 11-2 of the semiconductor substrate 11.
  • an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a semiconductor substrate 11, a buried oxide film (not shown), and a holding substrate (not shown) are stacked is used.
  • the buried oxide film and the holding substrate are bonded to the first surface 11-1 of the semiconductor substrate 11. After ion implantation, an annealing process is performed.
  • step S115 the manufacturing apparatus joins a support substrate (not shown) or another semiconductor substrate to the second surface 11-2 side (multilayer wiring) of the semiconductor substrate 11, as shown in FIG. Then, the solid-state imaging device 1 is turned upside down. Then, the semiconductor substrate 11 is separated from the buried oxide film of the SOI substrate and the holding substrate, and the first surface 11-1 of the semiconductor substrate 11 is exposed.
  • CMOS complementary metal-oxide-semiconductor
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • step S116 the manufacturing apparatus processes the semiconductor substrate 11 from the first surface 11-1 side by dry etching, for example, and separates the ring or ring into the semiconductor substrate 11. A groove 105 is formed.
  • step S117 the manufacturing apparatus places a film 102 having a fixed charge and a dielectric 101 on the outer and bottom surfaces of the separation groove 105 and the first surface 11-1 of the semiconductor substrate 11, as shown in FIG. Form a film.
  • a material of the dielectric 101 it is possible to use a silicon oxide film or a silicon nitride film formed by TEOS or ALD.
  • step S118 of FIG. 4 the manufacturing apparatus retracts the film 102 having a fixed charge and the dielectric 101 by dry etching or the like.
  • step S119 the manufacturing apparatus embeds the metal material film in the separation groove 105, and then recedes or planarizes the metal material film by dry etching or CMP (Chemical-Mechanical-Polishing).
  • CMP Chemical-Mechanical-Polishing
  • step S 120 the manufacturing apparatus forms the interlayer insulating film 111 and the upper contact as shown in FIG. 2, and connects the upper contact to the upper end of the through electrode 104.
  • step S121 the manufacturing apparatus forms the photoelectric conversion element 109 including the transparent electrode 106, the photoelectric conversion film 107, and the transparent electrode 108, and the protective film 110, and finally, an optical member such as a planarization film.
  • An on-chip lens (not shown) is disposed.
  • FIG. 11 is a top view illustrating a pixel structure example of the second embodiment of the solid-state imaging device to which the present technology is applied.
  • the pixel structure of FIG. 11 is different from the pixel structure of FIG. 2 only in that the contact 128 is provided between the through-electrodes 104, and the others are basically the same as the pixel structure of FIG. Yes. That is, the pixel structure shown in FIG. 11 is characterized in that the contact 128 electrically connected to the shield electrode 114 is provided between the through electrodes 104.
  • capacitive coupling between the through electrodes 104 can be further prevented as compared with the pixel structure of FIG.
  • the material of the contact 128 is not particularly limited, but includes a metal material such as aluminum, tungsten, titanium, cobalt, hafnium, and tantalum.
  • the corners of the dielectric layer 103 and the shield electrode 114 may be rounded.
  • FIG. 12 is a top view illustrating a pixel structure example of the third embodiment of the solid-state imaging device to which the present technology is applied.
  • the pixel structure of FIG. 12 is different from the pixel structure of FIG. 11 only in that the contact 128 is provided in a line shape between the through electrodes 104, and the rest is basically the same as the pixel structure of FIG. It is common.
  • the pixel structure shown in FIG. 12 is characterized in that the contact 128 is provided in a line shape between the through electrodes 104.
  • FIG. 13 is a top view illustrating a pixel structure example of the third embodiment of the solid-state imaging device to which the present technology is applied.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the pixel structure of FIG.
  • the pixel structure of FIG. 13 is different from the pixel structure of FIG. 2 only in that the dielectric layer 103 is provided around the through electrode 104, and is otherwise basically the same as the pixel structure of FIG. is doing.
  • the pixel structure shown in FIG. 13 is characterized in that the dielectric layer 103 is provided around the through electrode 104.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a pixel structure example of a fifth embodiment of a solid-state imaging device to which the present technology is applied.
  • the through electrode 104 penetrates the semiconductor substrate 11 and is separated from the semiconductor substrate 11 by the separation groove 105, and the dielectric layer 103 and the separation groove 105 are in contact with each other.
  • 2 is basically the same as the pixel structure of FIG. That is, in the pixel structure shown in FIG. 15, the through electrode 104 penetrates the semiconductor substrate 11 and is separated from the semiconductor substrate 11 by the separation groove 105, and the dielectric layer 103 and the separation groove 105 are in contact with each other. Is characterized.
  • the pixel size can be further reduced as compared with the pixel structure of FIG.
  • the dielectric layer is difficult to be processed because the etching rate of the dielectric layer is lower than that of the semiconductor substrate.
  • the diameter of the through electrode is defined in a self-aligned manner by the dielectric layer. Therefore, in the present technology, since the shield electrode is disposed on the dielectric layer, it is difficult for the through electrode and the shield electrode to be short-circuited.
  • a P-type impurity region is provided in the semiconductor substrate on the outer surface of the dielectric layer. Furthermore, by providing a dielectric layer under the shield electrode, a hole accumulation layer can be formed in the semiconductor substrate on the outer surface of the dielectric layer under the condition that the shield electrode is applied with a positive bias.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a usage example in which the above-described solid-state imaging device is used.
  • the solid-state imaging device (image sensor) described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows.
  • Devices for taking images for viewing such as digital cameras and mobile devices with camera functions
  • Devices used for traffic such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles, etc.
  • Equipment used for home appliances such as TVs, refrigerators, air conditioners, etc. to take pictures and operate the equipment according to the gestures ⁇ Endoscopes, equipment that performs blood vessel photography by receiving infrared light, etc.
  • Equipment used for medical and health care ⁇ Security equipment such as security surveillance cameras and personal authentication cameras ⁇ Skin measuring instrument for photographing skin and scalp photography Such as a microscope to do beauty Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications etc.
  • Equipment used for agriculture such as cameras for monitoring the condition of fields and crops
  • the present technology is not limited to application to a solid-state imaging device, but can also be applied to an imaging apparatus.
  • the imaging apparatus refers to a camera system such as a digital still camera or a digital video camera, or an electronic apparatus having an imaging function such as a mobile phone.
  • a module-like form mounted on an electronic device that is, a camera module is used as an imaging device.
  • the 17 includes a solid-state image sensor (element chip) 301, an optical lens 302, a shutter device 303, a drive circuit 304, and a signal processing circuit 305.
  • the solid-state imaging device 301 the above-described solid-state imaging device 1 of the present technology is provided.
  • the optical lens 302 forms image light (incident light) from the subject on the imaging surface of the solid-state imaging device 301. Thereby, signal charges are accumulated in the solid-state imaging device 301 for a certain period.
  • the shutter device 303 controls a light irradiation period and a light shielding period with respect to the solid-state imaging element 301.
  • the drive circuit 304 supplies drive signals for controlling the signal transfer operation of the solid-state imaging device 301, the shutter operation of the shutter device 303, and the light emission operation of a light emitting unit (not shown).
  • the drive circuit 304 controls each operation using parameters set by a CPU (not shown).
  • the solid-state imaging device 301 performs signal transfer by a drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 304.
  • the signal processing circuit 305 performs various types of signal processing on the signal output from the solid-state image sensor 301.
  • the video signal subjected to the signal processing is stored in a storage medium such as a memory or output to a monitor.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a patient in-vivo information acquisition system using a capsule endoscope to which the technique (present technique) according to the present disclosure can be applied.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 includes a capsule endoscope 10100 and an external control device 10200.
  • the capsule endoscope 10100 is swallowed by the patient at the time of examination.
  • the capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside the organ such as the stomach and the intestine by peristaltic motion or the like until it is spontaneously discharged from the patient.
  • Images (hereinafter also referred to as in-vivo images) are sequentially captured at predetermined intervals, and information about the in-vivo images is sequentially wirelessly transmitted to the external control device 10200 outside the body.
  • the external control device 10200 comprehensively controls the operation of the in-vivo information acquisition system 10001. Further, the external control device 10200 receives information about the in-vivo image transmitted from the capsule endoscope 10100 and, based on the received information about the in-vivo image, displays the in-vivo image on the display device (not shown). The image data for displaying is generated.
  • an in-vivo image obtained by imaging the inside of the patient's body can be obtained at any time in this manner until the capsule endoscope 10100 is swallowed and discharged.
  • the capsule endoscope 10100 includes a capsule-type casing 10101.
  • a light source unit 10111 In the casing 10101, a light source unit 10111, an imaging unit 10112, an image processing unit 10113, a wireless communication unit 10114, a power supply unit 10115, and a power supply unit 10116 and the control unit 10117 are stored.
  • the light source unit 10111 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and irradiates the imaging field of the imaging unit 10112 with light.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and irradiates the imaging field of the imaging unit 10112 with light.
  • the image capturing unit 10112 includes an image sensor and an optical system including a plurality of lenses provided in front of the image sensor. Reflected light (hereinafter referred to as observation light) of light irradiated on the body tissue to be observed is collected by the optical system and enters the image sensor. In the imaging unit 10112, in the imaging element, the observation light incident thereon is photoelectrically converted, and an image signal corresponding to the observation light is generated. The image signal generated by the imaging unit 10112 is provided to the image processing unit 10113.
  • the image processing unit 10113 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112.
  • the image processing unit 10113 provides the radio communication unit 10114 with the image signal subjected to signal processing as RAW data.
  • the wireless communication unit 10114 performs predetermined processing such as modulation processing on the image signal that has been subjected to signal processing by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control apparatus 10200 via the antenna 10114A.
  • the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A.
  • the wireless communication unit 10114 provides a control signal received from the external control device 10200 to the control unit 10117.
  • the power feeding unit 10115 includes a power receiving antenna coil, a power regeneration circuit that regenerates power from a current generated in the antenna coil, a booster circuit, and the like. In the power feeding unit 10115, electric power is generated using a so-called non-contact charging principle.
  • the power supply unit 10116 is composed of a secondary battery, and stores the electric power generated by the power supply unit 10115.
  • FIG. 19 in order to avoid complication of the drawing, illustration of an arrow or the like indicating a power supply destination from the power supply unit 10116 is omitted.
  • the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the control unit 10117 can be used for driving them.
  • the control unit 10117 includes a processor such as a CPU, and a control signal transmitted from the external control device 10200 to drive the light source unit 10111, the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the power feeding unit 10115. Control accordingly.
  • a processor such as a CPU
  • the external control device 10200 is configured by a processor such as a CPU or GPU, or a microcomputer or a control board in which a processor and a storage element such as a memory are mounted.
  • the external control device 10200 controls the operation of the capsule endoscope 10100 by transmitting a control signal to the control unit 10117 of the capsule endoscope 10100 via the antenna 10200A.
  • the capsule endoscope 10100 for example, the light irradiation condition for the observation target in the light source unit 10111 can be changed by a control signal from the external control device 10200.
  • an imaging condition for example, a frame rate or an exposure value in the imaging unit 10112
  • a control signal from the external control device 10200 can be changed by a control signal from the external control device 10200.
  • the contents of processing in the image processing unit 10113 and the conditions (for example, the transmission interval, the number of transmission images, etc.) by which the wireless communication unit 10114 transmits an image signal may be changed by a control signal from the external control device 10200. .
  • the external control device 10200 performs various image processing on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10100, and generates image data for displaying the captured in-vivo image on the display device.
  • image processing for example, development processing (demosaic processing), high image quality processing (band enhancement processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and / or camera shake correction processing, etc.), and / or enlargement processing ( Various signal processing such as electronic zoom processing can be performed.
  • the external control device 10200 controls driving of the display device to display an in-vivo image captured based on the generated image data.
  • the external control device 10200 may cause the generated image data to be recorded on a recording device (not shown) or may be printed out on a printing device (not shown).
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 10112 among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 in FIG. 1 can be applied to the imaging unit 10112.
  • the element layout area can be further reduced, and the pixel size can be further reduced, and the saturation signal amount and sensitivity characteristics can be improved. Be expected.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 19 shows a state where an operator (doctor) 11131 is performing an operation on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic operation system 11000.
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100. And a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 includes a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible lens barrel. Good.
  • An opening into which the objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101. Irradiation is performed toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the image sensor by the optical system. Observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various kinds of image processing for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing), for example.
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • a user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment instrument control device 11205 controls the drive of the energy treatment instrument 11112 for tissue ablation, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 passes gas into the body cavity via the pneumoperitoneum tube 11111.
  • the recorder 11207 is an apparatus capable of recording various types of information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information related to surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light when the surgical site is imaged to the endoscope 11100 can be configured by, for example, a white light source configured by an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time. Synchronously with the timing of changing the intensity of the light, the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled to acquire an image in a time-sharing manner, and the image is synthesized, so that high dynamic without so-called blackout and overexposure A range image can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light of a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue, the surface of the mucous membrane is irradiated by irradiating light in a narrow band compared to irradiation light (ie, white light) during normal observation.
  • a so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally administered to the body tissue and applied to the body tissue. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 20 is a block diagram illustrating an example of functional configurations of the camera head 11102 and the CCU 11201 illustrated in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 includes a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other by a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101. Observation light taken from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 includes an imaging element.
  • One (so-called single plate type) image sensor may be included in the imaging unit 11402, or a plurality (so-called multi-plate type) may be used.
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each imaging element, and a color image may be obtained by combining them.
  • the imaging unit 11402 may be configured to include a pair of imaging elements for acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (Dimensional) display. By performing the 3D display, the operator 11131 can more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • 3D 3D
  • the imaging unit 11402 is not necessarily provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the driving unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. Thereby, the magnification and the focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information for designating the frame rate of the captured image, information for designating the exposure value at the time of imaging, and / or information for designating the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good. In the latter case, a so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are mounted on the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Automatic Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on a control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electrical communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal that is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various types of control related to imaging of the surgical site by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging of the surgical site. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a picked-up image showing the surgical part or the like based on the image signal subjected to the image processing by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques.
  • the control unit 11413 detects surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like by detecting the shape and color of the edge of the object included in the captured image. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may display various types of surgery support information superimposed on the image of the surgical unit using the recognition result. Surgery support information is displayed in a superimposed manner and presented to the operator 11131, thereby reducing the burden on the operator 11131 and allowing the operator 11131 to proceed with surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 for connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable corresponding to electric signal communication, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable thereof.
  • communication is performed by wire using the transmission cable 11400.
  • communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the endoscope 11100 and the camera head 11102 (the imaging unit 11402 thereof) among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 in FIG. 1 includes an endoscope 11100 and a camera head 11102 (the imaging unit 11402).
  • the technique according to the present disclosure to the endoscope 11100 and the camera head 11102 (the imaging unit 11402), the element layout area can be further reduced, the pixel size can be further reduced, and saturation can be achieved. Expected to improve signal volume and sensitivity characteristics.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device that is mounted on any type of mobile body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
  • FIG. 21 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, a vehicle exterior information detection unit 12030, a vehicle interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a driving force generator for generating a driving force of a vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism that adjusts and a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker, or a fog lamp.
  • the body control unit 12020 can be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals, and controls a door lock device, a power window device, a lamp, and the like of the vehicle.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle on which the vehicle control system 12000 is mounted.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 may perform an object detection process or a distance detection process such as a person, a car, an obstacle, a sign, or a character on a road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output an electrical signal as an image, or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared rays.
  • the vehicle interior information detection unit 12040 detects vehicle interior information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects a driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the vehicle interior information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside / outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit A control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes an ADAS (Advanced Driver Assistance System) function including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following traveling based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintaining traveling, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of automatic driving that autonomously travels without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of anti-glare, such as switching from a high beam to a low beam. It can be carried out.
  • the sound image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of sound and image to an output device capable of visually or audibly notifying information to a vehicle occupant or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of an installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as a front nose, a side mirror, a rear bumper, a back door, and an upper part of a windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided in the front nose and the imaging unit 12105 provided in the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirror mainly acquire an image of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100.
  • the forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 22 shows an example of the shooting range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of the imaging part 12104 provided in the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, an overhead image when the vehicle 12100 is viewed from above is obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the distance to each three-dimensional object in the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change in this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance before the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like autonomously traveling without depending on the operation of the driver can be performed.
  • the microcomputer 12051 converts the three-dimensional object data related to the three-dimensional object to other three-dimensional objects such as a two-wheeled vehicle, a normal vehicle, a large vehicle, a pedestrian, and a utility pole based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles.
  • the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 as obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 is connected via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving assistance for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is, for example, whether or not the user is a pedestrian by performing a pattern matching process on a sequence of feature points indicating the outline of an object and a procedure for extracting feature points in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras. It is carried out by the procedure for determining.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that there is a pedestrian in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 has a rectangular contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to be superimposed and displayed.
  • voice image output part 12052 may control the display part 12062 so that the icon etc. which show a pedestrian may be displayed on a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 (including the imaging units 12101 to 12104) among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 in FIG. 1 can be applied to the imaging unit 12031 (including the imaging units 12101 to 12104).
  • FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a solid-state imaging device having pixels on which photoelectric conversion units are stacked, to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 23 shows a configuration example of one pixel of a solid-state imaging device having pixels on which photoelectric conversion units are stacked.
  • a multilayer wiring layer 22030 in which a transfer Tr (MOS FET) or the like is formed is provided on the surface 22011 side opposite to the light receiving surface, which is the surface of the semiconductor substrate 22010.
  • the solid-state imaging device includes one organic photoelectric conversion unit 22040 that selectively detects light in different wavelength ranges and performs photoelectric conversion, and two inorganic photoelectric conversion units 22013 and 22014 stacked in the vertical direction.
  • the organic photoelectric conversion unit 22040 includes, for example, three types of organic semiconductor materials.
  • the two inorganic photoelectric conversion units 22013 and 22014 and the one organic photoelectric conversion unit 22040 are stacked, so that one element (pixel) has red (Red), green (Green), and blue. Each color signal of (Blue) can be acquired.
  • the organic photoelectric conversion unit 22040 is formed on the surface 22012 which is the back surface of the semiconductor substrate 22010, and the inorganic photoelectric conversion units 22013 and 22014 are formed so as to be embedded in the semiconductor substrate 22010.
  • the organic photoelectric conversion unit 22040 is composed of an organic photoelectric conversion element that generates an electron-hole pair by absorbing light in a selective wavelength region, that is, green light here, using an organic semiconductor.
  • the organic photoelectric conversion unit 22040 has a configuration in which an organic photoelectric conversion layer (organic semiconductor layer) 22043 is sandwiched between a lower electrode 22041 and an upper electrode 22042 which are a pair of electrodes for extracting signal charges.
  • the lower electrode 22041 and the upper electrode 22042 are electrically connected to conductive plugs 22015 and 22016 embedded in the semiconductor substrate 22010 via a wiring layer and a contact metal layer.
  • interlayer insulating films 22045 and 22046 are formed on the surface 22012 of the semiconductor substrate 22010, and through holes are provided in the interlayer insulating film 22045 in regions facing the conductive plugs 22015 and 22016, respectively.
  • conductive plugs 22047 and 22048 are embedded in each through hole.
  • wiring layers 22049 and 22050 are embedded in regions facing the conductive plugs 22047 and 22048, respectively.
  • a lower electrode 22041 is provided over the interlayer insulating film 22046, and a wiring layer 22052 electrically separated by the lower electrode 22041 and the insulating film 22051 is provided.
  • the organic photoelectric conversion layer 22043 is formed on the lower electrode 22041, and the upper electrode 22042 is formed so as to cover the organic photoelectric conversion layer 22043.
  • a protective film 22053 is formed on the upper electrode 22042 so as to cover the surface thereof.
  • a contact hole 22054 is provided in a predetermined region of the protective film 22053, and a contact metal layer 22055 that fills the contact hole 22054 and extends to the upper surface of the wiring layer 22052 is formed on the protective film 22053.
  • the conductive plug 22047 functions as a connector together with the conductive plug 22015, and forms a charge (electron) transmission path from the lower electrode 22041 to the green power storage layer 22017 together with the conductive plug 22015 and the wiring layer 22049.
  • the conductive plug 22048 functions as a connector together with the conductive plug 22016 and, together with the conductive plug 22016, the wiring layer 22050, the wiring layer 22052, and the contact metal layer 22055, provides a discharge path for charges (holes) from the upper electrode 22042.
  • the conductive plugs 22047 and 22048 can be composed of a laminated film of a metal material such as titanium (Ti), titanium nitride (TiN), and tungsten, for example.
  • a metal material such as titanium (Ti), titanium nitride (TiN), and tungsten, for example.
  • contact with silicon can be ensured even when the conductive plugs 22015 and 22016 are formed as n-type or p-type semiconductor layers.
  • the interlayer insulating film 22045 includes an insulating film having a small interface state in order to reduce the interface state between the semiconductor substrate 22010 and the silicon layer 22018 and to suppress generation of dark current from the interface with the silicon layer 22018. can do.
  • an insulating film for example, a stacked film of a hafnium oxide (HfO2) film and a silicon oxide (SiO2) film can be used.
  • the interlayer insulating film 22046 may be formed of, for example, a single layer film made of one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiON), or the like, or a laminated film made of two or more of these. it can.
  • the insulating film 22051 is formed of, for example, a single layer film made of one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiON), or the like, or a laminated film made of two or more of these.
  • the insulating film 22051 has a planarized surface, and has a shape and a pattern substantially free of steps from the lower electrode 22041.
  • the insulating film 22051 has a function of electrically separating the lower electrodes 22041 of each pixel of the solid-state imaging device.
  • the lower electrode 22041 is provided in a region covering the light receiving surfaces facing the light receiving surfaces of the inorganic photoelectric conversion units 22013 and 22014 formed in the semiconductor substrate 22010.
  • the lower electrode 22041 is made of a light-transmitting conductive film, for example, ITO (indium tin oxide).
  • ITO indium tin oxide
  • a tin oxide (SnO2) material added with a dopant or a zinc oxide material obtained by adding a dopant to aluminum zinc oxide (ZnO) is used. It may be used.
  • zinc oxide-based material examples include aluminum zinc oxide (AZO) added with aluminum (Al) as a dopant, gallium zinc oxide (GZO) added with gallium (Ga), and indium zinc oxide added with indium (In). (IZO).
  • AZO aluminum zinc oxide
  • Ga gallium zinc oxide
  • IZO indium zinc oxide added with indium (In).
  • CuI, InSbO4, ZnMgO, CuInO2, MgIN2O4, CdO, ZnSnO3, etc. may be used.
  • the lower electrode 22041 is formed separately for each pixel.
  • the organic photoelectric conversion layer 22043 includes, for example, three types of a first organic semiconductor material, a second organic semiconductor material, and / or a third organic semiconductor material, and any one of these three types of organic semiconductor materials is In addition to being one or both of an organic p-type semiconductor and an organic n-type semiconductor, light in a selective wavelength range is photoelectrically converted while light in another wavelength range is transmitted. Specifically, the organic photoelectric conversion layer 22043 has a maximum absorption wavelength in a range of 450 nm to 650 nm as a green wavelength, for example.
  • an undercoat film, a hole transport layer, an electron blocking film, an organic photoelectric conversion layer 22043, a hole blocking film, a buffer film, an electron transport layer, and a work function adjusting film may be stacked in this order from the lower electrode 22041 side. Good.
  • the upper electrode 22042 is made of a conductive film having the same light transmittance as the lower electrode 22041.
  • the upper electrode 22042 may be separated for each pixel or may be formed as a common electrode for each pixel.
  • the thickness of the upper electrode 22042 is, for example, 10 nm to 200 nm.
  • the protective film 22053 is made of a light-transmitting material.
  • the protective film 22053 is a single-layer film made of any of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like, or a laminated film made of two or more of them. It is.
  • the thickness of the protective film 22053 is, for example, 100 nm to 30000 nm.
  • the contact metal layer 22055 is made of, for example, any one of titanium, tungsten, titanium nitride, aluminum and the like, or a laminated film made of two or more of them.
  • the inorganic photoelectric conversion units 22013 and 22014 are PDs (photodiodes) each having a pn junction, and are formed in the order of the inorganic photoelectric conversion units 22013 and 22014 from the surface 22012 side on the optical path in the semiconductor substrate 22010.
  • the inorganic photoelectric conversion unit 22013 selectively detects blue light and accumulates signal charges corresponding to blue.
  • the inorganic photoelectric conversion unit 22013 is formed to extend from a selective region along the surface 22012 of the semiconductor substrate 22010 to a region near the interface with the multilayer wiring layer 22030.
  • the inorganic photoelectric conversion unit 22014 selectively detects red light and accumulates signal charges corresponding to red.
  • the inorganic photoelectric conversion unit 22014 is formed, for example, over a region below the inorganic photoelectric conversion unit 22013 (on the side of the surface 22011).
  • blue is a color corresponding to a wavelength range of 450 nm to 495 nm
  • red is a color corresponding to a wavelength range of 620 nm to 750 nm, for example, and the inorganic photoelectric conversion units 22013 and 22014 are respectively It is only necessary that light in a part or all of the wavelength range can be detected.
  • the pixel in FIG. 23 has a stacked structure in which an organic photoelectric conversion unit 22040 and two inorganic photoelectric conversion units 22013 and 22014 are stacked in the vertical direction, and the organic photoelectric conversion unit 22040 emits green light and an inorganic photoelectric conversion unit.
  • 22013 absorbs (detects) blue light
  • inorganic photoelectric conversion unit 22014 absorbs (detects) and photoelectrically converts the light, so vertical spectroscopy in the vertical (layer) direction is performed by one pixel, and each color signal of red, green, and blue Can be obtained.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the solid-state imaging device as described above.
  • FIG. 24 is a plan view illustrating a configuration example of a solid-state imaging device having pixels in which photoelectric conversion units are stacked, to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 24 shows a configuration example of one pixel of a solid-state imaging device having pixels on which photoelectric conversion units are stacked.
  • the pixel 25010 includes a red photoelectric conversion unit, a green photoelectric conversion unit, and a blue photoelectric conversion unit (all illustrated in the drawing) that photoelectrically convert light of each wavelength of R (Red), G (Green), and B (Blue). (Not shown) has, for example, a photoelectric conversion region 25021 stacked in three layers in the order of a green photoelectric conversion unit, a blue photoelectric conversion unit, and a red photoelectric conversion unit. Further, the pixel 25010 includes Tr groups 25110 and 25120 serving as charge read-out units that read out charges corresponding to light of RGB wavelengths from the red photoelectric conversion unit, the green photoelectric conversion unit, and the blue photoelectric conversion unit, and 25130.
  • each of RGB In the solid-state imaging device, in one pixel 25010, in the vertical direction, that is, in each layer as a red photoelectric conversion unit, a green photoelectric conversion unit, and a blue photoelectric conversion unit stacked in the photoelectric conversion region 25021, each of RGB The light is split.
  • the Tr groups 25110, 25120, and 25130 are formed around the photoelectric conversion region 25021.
  • the Tr group 25110 outputs signal charges corresponding to R light generated and accumulated by the red photoelectric conversion unit as pixel signals.
  • the Tr group 25110 includes a transfer Tr (MOS-FET) 25111, a reset Tr 25112, an amplification Tr 25113, and a selection Tr 25114.
  • the Tr group 25120 outputs a signal charge corresponding to the G light generated and accumulated by the green photoelectric conversion unit as a pixel signal.
  • the Tr group 25120 includes a transfer Tr 25121, a reset Tr 25122, an amplification Tr 25123, and a selection Tr 25124.
  • the Tr group 25130 outputs a signal charge corresponding to the B light generated and accumulated by the blue photoelectric conversion unit as a pixel signal.
  • the Tr group 25130 includes a transfer Tr 25131, a reset Tr 25132, an amplification Tr 25133, and a selection Tr 25134.
  • the transfer Tr 25111 includes a gate G, a source / drain region S / D, and an FD (floating diffusion) 25115 (source / drain region).
  • the transfer Tr 25121 includes a gate G, a green photoelectric conversion unit (a source / drain region connected to the photoelectric conversion region 25021), and an FD 25125.
  • the transfer Tr 25131 includes a gate G, a source / drain region S / D, and an FD 25135.
  • the source / drain region of the transfer Tr 25111 is connected to the red photoelectric conversion unit in the photoelectric conversion region 25021, and the source / drain region of the transfer Tr 25131 is connected to the blue photoelectric conversion unit in the photoelectric conversion region 25021. Yes.
  • Each of the reset Trs 25112, 25122, and 25132, the amplification Trs 25113, 25123, and 25133, and the selection Trs 25114, 25124, and 25134 is a pair arranged in such a manner as to sandwich the gate G. Source / drain regions S / D.
  • the FDs 25115, 25125, and 25135 are connected to the source / drain regions S / D that are the sources of the reset Trs 25112, 25122, and 25132, respectively, and to the gates G of the amplification Trs 25113, 25123, and 25133, respectively. It is connected.
  • a source Vdd is connected to the common source / drain region S / D in each of the reset Tr 25112 and the amplification Tr 25113, the reset Tr 25122 and the amplification Tr 25123, and the reset 25132 and the amplification Tr 25133.
  • a VSL (vertical signal line) is connected to the source / drain region S / D which is the source of the selection Trs 25114, 25124 and 25134.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the solid-state imaging device as described above.
  • steps describing the series of processes described above are not limited to the processes performed in time series according to the described order, but are not necessarily performed in time series, either in parallel or individually.
  • the process to be executed is also included.
  • the configuration described as one device (or processing unit) may be divided and configured as a plurality of devices (or processing units).
  • the configurations described above as a plurality of devices (or processing units) may be combined into a single device (or processing unit).
  • a configuration other than that described above may be added to the configuration of each device (or each processing unit).
  • a part of the configuration of a certain device (or processing unit) may be included in the configuration of another device (or other processing unit). . That is, the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology.
  • this technique can also take the following structures.
  • a photoelectric conversion element provided on the first surface side of the semiconductor substrate;
  • a through electrode connected to the photoelectric conversion element and provided between the first surface of the semiconductor substrate and a second surface which is a surface different from the first surface;
  • a transistor and a floating diffusion provided on the second surface and connected to the photoelectric conversion element via the through electrode;
  • a solid-state imaging device comprising: a dielectric layer formed between the through electrodes on the second surface and thicker than a gate insulating film of the transistor.
  • the solid-state imaging device according to (1) further including a shield electrode inside the dielectric layer when viewed from the second surface side.
  • the material of the shield electrode is polysilicon or amorphous silicon.
  • the shield electrode is controlled to a predetermined voltage from a contact electrically connected to the shield electrode and a wiring electrically connected to the contact.
  • (6) The solid-state imaging device according to (4) or (5), wherein the contact electrically connected to the shield electrode is provided in a line shape between the through electrodes.
  • the penetration electrode penetrates the semiconductor substrate and is separated from the semiconductor substrate by a separation groove, and the dielectric layer and the separation groove are in contact with each other.
  • a solid-state imaging device according to claim 1.
  • the solid-state imaging device according to any one of (1) to (7), further including one or a plurality of photodiodes provided in the semiconductor substrate.
  • a photoelectric conversion element provided on the first surface side of the semiconductor substrate;
  • a through electrode connected to the photoelectric conversion element and provided between the first surface of the semiconductor substrate and a second surface which is a surface different from the first surface;
  • a transistor and a floating diffusion provided on the second surface and connected to the photoelectric conversion element via the through electrode;
  • a solid-state imaging device comprising a dielectric layer formed between the through electrodes on the second surface and thicker than a gate insulating film of the transistor;
  • a signal processing circuit for processing an output signal output from the solid-state imaging device;
  • an optical system that makes incident light incident on the solid-state imaging device.
  • the manufacturing equipment is Forming a through hole between the first surface of the semiconductor substrate and a second surface which is a surface different from the first surface; Forming a dielectric layer thicker than the gate insulating film of the transistor formed on the second surface between the through holes in the second surface; Forming a gate wiring including the transistor on the second surface; A through electrode is formed by embedding a metal material film in the through hole, The manufacturing method of forming the photoelectric conversion element connected to the transistor and the floating diffusion through the through electrode on the first surface.
  • 1 solid-state imaging device 2 pixels, 11 semiconductor substrate, 11-1 first surface, 11-2 second surface, 101 dielectric, 102 film, 103 dielectric layer, 104 through electrode, 105 separation groove, 106 transparent electrode, 107 photoelectric conversion film, 108 transparent electrode, 109 photoelectric conversion element, 110 protective film, 111 interlayer insulation film, 112 light incident surface, 114 shield electrode, 115 amplifier transistor, 116 to 118 floating diffusion, 120 gate insulation film, 121 transfer gate , 122 vertical transfer gate, 123, 124 photodiode, 125 wiring layer, 126 insulating film, 127 multilayer substrate, 128 contacts, 129 reset transistor, 151 formation Constant region

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Abstract

本開示は、素子レイアウト面積をより縮小することができるようにする固体撮像素子、電子機器、並びに製造方法に関する。 半導体基板の第１面に設けられた光電変換素子は、光電変換素子に接続され、半導体基板の第１面と第２面との間に設けられた貫通電極を介して、半導体基板の第２面に設けられたアンプトランジスタのゲートとフローティングディフュージョンとに接続されている。この画素構造においては、誘電体層が第２面の貫通電極の間に設けられており、第２面側から見て誘電体層の内側にシールド電極が設けられている。この誘電体層は、第２面側に配置されたトランジスタのゲート絶縁膜よりも厚く形成されている。本開示は、例えば、積層型で、裏面照射型の固体撮像素子に適用することができる。

Description

固体撮像素子、電子機器、並びに製造方法
　本開示は、固体撮像素子、電子機器、並びに製造方法に関し、特に、素子レイアウト面積をより縮小することができるようにした固体撮像素子、電子機器、並びに製造方法に関する。
　デジタルカメラ等の撮像装置において、光電変換膜を積層したイメージセンサは、例えば、特許文献１で開示されているような、光電変換膜とフローティングディフュージョンを接続する貫通電極構造をとる。画素サイズが微細になると、貫通電極同士が近接して配置される構造をとる場合があり、その場合は容量カップリングによる電気混色を防ぐために、シールド電極が配置される。
特開２０１５－３８９３１号公報
　特許文献１においては、重ねあわせや線幅といったプロセスバラつきによって、シールド電極とフローティングディフュージョンに接続した配線が短絡してしまうことが懸念されるため、貫通電極とシールド電極との間を離す対応をとる。その結果、画素サイズが大きくなったり、フォトダイオード面積が縮小し、飽和信号量や感度特性が低下したりしていた。
　本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、素子レイアウト面積をより縮小することができるものである。
　本技術の一側面の固体撮像素子は、半導体基板の第１面側に設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に設けられた貫通電極と、前記第２面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、前記第２面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層とを備える。
　前記第２面側からみて、前記誘電体層の内側にシールド電極をさらに備えることができる。
　前記シールド電極の材料は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンである。
　前記シールド電極は、前記シールド電極と電気的に接続されたコンタクトと、前記コンタクトに電気的に接続された配線から所定の電圧に制御されている。
　前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間に設けられている。
　前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間にライン状に設けられている。
　前記誘電体層は、前記貫通電極の周囲に設けられている。
　前記貫通電極は、前記半導体基板を貫通すると共に、分離溝により前記半導体基板と分離されていて、前記誘電体層と前記分離溝が接している。
　前記半導体基板内に設けられた１または複数のフォトダイオードをさらに備えることができる。
　本技術の一側面の電子機器は、半導体基板の第１面側に設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に設けられた貫通電極と、前記第２面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、前記第２面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層とを備える固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系とを有する。
　本技術の製造方法は、製造装置が、半導体基板の第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に貫通孔を形成し、前記第２面における貫通孔の間に、前記第２面に形成されるトランジスタのゲート絶縁膜より厚い誘電体層を形成し、前記第２面に前記トランジスタを含むゲート配線を形成し、前記貫通孔に金属材料膜を埋め込んで貫通電極を形成し、前記第１面に、前記貫通電極を介して前記トランジスタおよびフローティングディフュージョンと接続する前記光電変換素子を形成する。
　本技術の一側面においては、半導体基板の第１面側に光電変換素子が設けられた、貫通電極が、前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に設けられ、トランジスタおよびフローティングディフュージョンが、前記第２面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続される。そして、前記第２面における前記貫通電極の間に、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層が形成される。
　本技術によれば、素子レイアウト面積をより縮小することができる。
　なお、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書に記載された効果に限定されるものではなく、付加的な効果があってもよい。
本技術を適用した固体撮像素子の概略構成例を示すブロック図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の画素構造例を示す断面図である。 固体撮像素子の製造処理について説明するフローチャートである。 固体撮像素子の製造処理について説明するフローチャートである。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 固体撮像素子の製造処理を説明する工程図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第２の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。 図１３の画素構造の断面図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第５の実施の形態の画素構造例を示す断面図である。 本技術を適用したイメージセンサの使用例を示す図である。 本技術を適用した電子機器の構成例を示すブロック図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示す図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 本開示に係る技術を適用し得る、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の構成例を示す断面図である。 本開示に係る技術を適用し得る、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の構成例を示す平面図である。
　以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．装置の説明
１．実施の形態
２．イメージセンサの使用例
３．電子機器の例
４．体内情報取得システムへの応用例
５．内視鏡手術システムへの応用例
６．移動体への応用例
７．積層型固体撮像素子の構成例
＜０．装置の説明＞
　＜固体撮像素子の概略構成例＞
　図１は、本技術の各実施の形態に適用されるCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）固体撮像素子の一例の概略構成例を示している。
　図１に示されるように、固体撮像素子（素子チップ）１は、半導体基板１１（例えばシリコン基板）に複数の光電変換素子を含む画素２が規則的に２次元的に配列された画素領域（いわゆる撮像領域）３と、周辺回路領域とを有して構成される。
　画素２は、光電変換素子（例えば、PD(Photo Diode)）と、複数の画素トランジスタ（いわゆるMOSトランジスタ）を有してなる。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、および増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができ、さらに選択トランジスタを追加して４つのトランジスタで構成することもできる。
　また、画素２は、画素共有構造とすることもできる。画素共有構造は、複数のフォトダイオード、複数の転送トランジスタ、共有される１つのフローティングディフュージョン、および、共有される１つずつの他の画素トランジスタから構成される。フォトダイオードは、光電変換素子である。
　周辺回路領域は、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７、および制御回路８から構成される。
　制御回路８は、入力クロックや、動作モード等を指令するデータを受け取り、また、固体撮像素子１の内部情報等のデータを出力する。具体的には、制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号、およびマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路８は、これらの信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６に入力する。
　垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素２を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素２を駆動する。具体的には、垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換素子において受光量に応じて生成した信号電荷に基づいた画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
　カラム信号処理回路５は、画素２の例えば列毎に配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。具体的には、カラム信号処理回路５は、画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated Double Sampling）や、信号増幅、A/D（Analog/Digital）変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。なお、上記信号処理の一部分は、画素毎に信号処理されてもよい。
　水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
　出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路７は、例えば、バッファリングだけを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を行う場合もある。
　入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをするために設けられる。
＜１．実施の形態＞
　＜固体撮像素子の第１の実施の形態の画素構造例＞
　図２は、本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の画素構造例を示す断面図である。
　図２に示す画素構造においては、半導体基板１１の第１面１１－１に設けられた光電変換素子１０９と、光電変換素子１０９に接続され、半導体基板１１の第１面と第２面との間に設けられた貫通電極１０４と、半導体基板１１の第２面１１－２に設けられたアンプトランジスタ１１５およびフローティングディフュージョン１１６とが備えられている。光電変換素子１０９は、貫通電極１０４を介して、アンプトランジスタ１１５のゲートとフローティングディフュージョン１１６とに接続されている。
　また、この画素構造においては、誘電体層１０３が第２面１１－２の貫通電極１０４の間に設けられており、第２面１１－２側から見て誘電体層１０３の内側にシールド電極１１４が設けられている。この誘電体層１０３は、第２面１１－２側に配置されたトランジスタ（例えば、アンプトランジスタ１１５）のゲート絶縁膜１２０よりも厚く形成されている。シールド電極１１４は、シールド電極１１４と電気的に接続されたコンタクト１２８と、コンタクト１２８に電気的に接続された配線から所定の電圧に制御されている。
　図２の画素構造によれば、半導体基板１１の第１面１１－１からの貫通電極形成時において、半導体基板１１よりも誘電体層１０３のエッチングレートが低い特徴により、誘電体層１０３が加工されにくく、貫通電極１０４の直径が、誘電体層１０３で自己整合的に規定される。誘電体層１０３上にシールド電極１１４を配置することで、貫通電極１０４とシールド電極１１４が短絡しにくくなる。その結果、素子レイアウト面積をより縮小することが可能になり、画素サイズをより微細に出来たり、飽和信号量や感度特性向上出来たりする効果が期待される。
　また、この固体撮像素子１においては、図２に示されるように、貫通電極１０４と半導体基板１１の間を分離する分離溝１０５が形成され、分離溝１０５に誘電体１０１が充填される構造をとることが好ましい。分離溝１０５の外側面と誘電体層１０３の外側面の半導体基板内には不純物領域（図２ではＰ＋）が設けられていることが好ましい。
　さらに、シールド電極１１４の下に誘電体層１０３が設けられることで、シールド電極１１４が正バイアス印加された条件においても、半導体基板１１の誘電体層１０３の外側面にホール蓄積層を形成できる効果がある。ホール蓄積層を形成するためには、例えば、誘電体層１０３の厚さは２０ｎｍ以上であることが好ましい。
　また、第２面１１－２側から見て誘電体層１０３の内側にシールド電極１１４が設けられており、例えば、誘電体層１０３の端から内側に２０ｎｍ以上距離をとった位置にシールド電極１１４が配置されることが望ましい。
　さらに、分離溝１０５と誘電体層１０３との距離が、貫通電極１０４と分離溝１０５を合わせた直径の３０％よりも近い距離で誘電体層１０３が貫通電極１０４の間に配置されることが好ましい。例えば、貫通電極１０４と分離溝１０５を合わせた直径が３５０ｎｍであるならば、分離溝１０５と誘電体層１０３との距離は１００ｎｍ以下であることが好ましい。
　誘電体層１０３の材料は特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜を含む。
　シールド電極１１４は、例えば、ポリシリコン、PDAS（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料により構成されている。貫通電極１０４を構成する材料は特に限定されないが、アルミニウム、タングステン、チタン、コバルト、ハフニウム、タンタルなどの金属または導電性材料であることが好ましい。
　なお、図中には示していないが光入射面１１２にオンチップレンズやカラーフィルタを必要に応じて形成しても良い。
　次に、図３および図４のフローチャートを参照して、図２の構造の固体撮像素子１の製造処理について説明する。なお、この製造処理は、製造装置により実行される処理であり、適宜、図５乃至図１０の工程図が参照される。
　まず、ステップＳ１１１において、製造装置は、図５に示されるように、半導体基板１１内に、第１の導電型のウェルとして例えばPウェルを形成し、このPウェル内に第２の導電型（例えば、N型）のフォトダイオード１２３および１２４を形成する。このとき、半導体基板１１の第１面１１－１近傍には、P+領域が形成される。
　ステップＳ１１２において、製造装置は、図５に示されるように、貫通電極１０４および分離溝１０５の形成予定領域１５１に、半導体基板１１の第１面１１－１から第２面１１－２までを貫通する不純物領域（P+領域）を形成する。また、製造装置は、形成予定領域１５１の間の第２面１１－２側に、誘電体層１０３を形成する。なお、誘電体層１０３は、第２面１１－２側に配置される素子分離、例えば、STIと同時に形成されてもよい。
　ステップＳ１１３において、製造装置は、半導体基板１１の第２面１１－２には、同じく、図５に示されるように、フローティングディフュージョン（以下、FDと称する）１１６乃至１１８となるN+領域を形成したのち、ゲート絶縁膜１２０と、縦型転送ゲート１２２、転送ゲート１２１、アンプトランジスタ１１５、およびリセットトランジスタ１２９の各ゲートを含むゲート配線とを形成する。
　さらに、ステップＳ１１４において、製造装置は、半導体基板１１の第２面１１－２上に、コンタクト１２８、配線層１２５、絶縁膜１２６からなる多層配線１２７を形成する。
　半導体基板１１の基体としては、例えば、半導体基板１１と、埋め込み酸化膜（図示せず）と、保持基板（図示せず）とを積層したSOI(Silicon On Insulator)基板が用いられる。埋め込み酸化膜および保持基板は、図５には図示されないが、半導体基板１１の第１面１１－１に接合されている。イオン注入後、アニール処理が行われる。
　次に、ステップＳ１１５において、製造装置は、図６に示されるように、半導体基板１１の第２面１１－２側（多層配線）に支持基板（図示せず）または他の半導体基体などを接合して、固体撮像素子１を、上下反転する。そして、半導体基板１１がSOI基板の埋め込み酸化膜および保持基板から分離され、半導体基板１１の第１面１１－１が露出される。
　以上の工程は、イオン注入およびCVD(Chemical Vapor Deposition)など、通常のCMOSプロセスで利用されている技術にて行うことができる。
　そののち、ステップＳ１１６において、製造装置は、図７に示されるように、たとえば、ドライエッチングにより半導体基板１１を第１面１１－１側から加工し、半導体基板１１を貫通する環状または輪状の分離溝１０５を形成する。
　ステップＳ１１７において、製造装置は、図８に示されるように、分離溝１０５の外側面および底面と、半導体基板１１の第１面１１－１とに、固定電荷を有する膜１０２と誘電体１０１を成膜する。誘電体１０１の材料としては、TEOS、ALD法により成膜されたシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などを用いることが可能である。
　次に、図４のステップＳ１１８において、製造装置は、図９に示されるように、ドライエッチング等により固定電荷を有する膜１０２と誘電体１０１とを後退する。
　ステップＳ１１９において、製造装置は、図１０に示されるように、分離溝１０５に金属材料膜を埋め込んだ後、ドライエッチングまたはCMP(Chemical Mechanical Polishing)により、金属材料膜を後退もしくは平坦化して、貫通電極１０４を形成する。
　さらに、ステップＳ１２０において、製造装置は、図２に示されたように、層間絶縁膜１１１および上部コンタクトを形成し、上部コンタクトを貫通電極１０４の上端に接続する。そののち、ステップＳ１２１において、製造装置は、透明電極１０６、光電変換膜１０７、および透明電極１０８からなる光電変換素子１０９と、保護膜１１０とを形成し、最後に、平坦化膜などの光学部材およびオンチップレンズ（図示せず）を配設する。
　以上により、図２の構造の固体撮像素子１が完成される。
　＜固体撮像素子の第２の実施の形態の画素構造例＞
　図１１は、本技術を適用した固体撮像素子の第２の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。
　図１１の画素構造においては、コンタクト１２８が貫通電極１０４の間に設けられている点のみが、図２の画素構造と異なっており、他は、基本的に図２の画素構造と共通している。すなわち、図１１に示す画素構造においては、シールド電極１１４に電気的に接続されたコンタクト１２８は、貫通電極１０４の間に設けられていることが特徴とされる。
　これにより、図１１の画素構造においては、図２の画素構造に比べて、貫通電極１０４間の容量カップリングをより防ぐことができる。
　コンタクト１２８の材料は、特に限定されないが、アルミニウム、タングステン、チタン、コバルト、ハフニウム、タンタルなどの金属材料を含む。
　さらに、誘電体層１０３とシールド電極１１４の角部は、丸みを持っていてもかまわない。
　＜固体撮像素子の第３の実施の形態の画素構造例＞
　図１２は、本技術を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。
　図１２の画素構造においては、コンタクト１２８が貫通電極１０４の間にライン状に設けられている点のみが、図１１の画素構造と異なっており、他は、基本的に図２の画素構造と共通している。
　すなわち、図１２に示す画素構造においては、コンタクト１２８が貫通電極１０４の間にライン状に設けられていることが特徴とされる。
　これにより、図１２の画素構造においては、図１１の画素構造に比べて、貫通電極１０４間の容量カップリングをより防ぐことができる。
　＜固体撮像素子の第４の実施の形態の画素構造例＞
　図１３は、本技術を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。また、図１４は、図１３の画素構造の断面図である。
　図１３の画素構造においては、誘電体層１０３が貫通電極１０４の周囲に設けられている点のみが、図２の画素構造と異なっており、他は、基本的に図２の画素構造と共通している。
　すなわち、図１３に示す画素構造においては、誘電体層１０３が貫通電極１０４の周囲に設けられていることが特徴とされる。
　これにより、図１３の画素構造においては、図２の画素構造に比べて、貫通電極１０４以外の素子と短絡しにくくなり、画素サイズをさらに縮小できる。
　＜固体撮像素子の第５の実施の形態の画素構造例＞
　図１５は、本技術を適用した固体撮像素子の第５の実施の形態の画素構造例を示す断面図である。
　図１５の画素構造においては、貫通電極１０４が、半導体基板１１を貫通するとともに、分離溝１０５により半導体基板１１と分離されていて、誘電体層１０３と分離溝１０５が接している点が、図２の画素構造と異なっており、他は、基本的に図２の画素構造と共通している。すなわち、図１５に示す画素構造においては、貫通電極１０４が、半導体基板１１を貫通するとともに、分離溝１０５により半導体基板１１と分離されていて、誘電体層１０３と分離溝１０５が接していることが特徴とされる。
　これにより、図１５の画素構造においては、図２の画素構造に比べて画素サイズをさらに縮小できる。
　以上、上述してきたように、本技術によれば、半導体基板の第１面からの貫通電極形成時において、半導体基板よりも誘電体層のエッチングレートが低いことから、誘電体層が加工されにくく、貫通電極の直径が誘電体層で自己整合的に規定される。したがって、本技術においては、誘電体層上にシールド電極を配置するようにしたので、貫通電極とシールド電極とが短絡しにくくなる。
　その結果、素子レイアウト面積をより縮小することが可能になり、画素サイズをより微細にできたり、飽和信号量や感度特性向上できたりする効果が期待される。
　ここでは、暗電流や白点を低減させるため、誘電体層の外側面の半導体基板内にP型の不純物領域が設けられる。さらに、シールド電極の下に、誘電体層が設けられることで、シールド電極が正バイアス印加された条件において、誘電体層の外側面の半導体基板内にホール蓄積層を形成することができる。
＜２．イメージセンサの使用例＞
　図１６は、上述の固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
　上述した固体撮像素子（イメージセンサ）は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
　・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
　・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
　・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
　・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
　・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
　・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
　・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
　・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
＜３．電子機器の例＞
　＜電子機器の構成例＞
　さらに、本技術は、固体撮像素子への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器のことをいう。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、すなわちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
　ここで、図１７を参照して、本技術の電子機器の構成例について説明する。
　図１７に示される電子機器３００は、固体撮像素子（素子チップ）３０１、光学レンズ３０２、シャッタ装置３０３、駆動回路３０４、および信号処理回路３０５を備えている。固体撮像素子３０１としては、上述した本技術の固体撮像素子１が設けられる。
　光学レンズ３０２は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像素子３０１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像素子３０１内に一定期間信号電荷が蓄積される。シャッタ装置３０３は、固体撮像素子３０１に対する光照射期間および遮光期間を制御する。
　駆動回路３０４は、固体撮像素子３０１の信号転送動作、シャッタ装置３０３のシャッタ動作、および図示せぬ発光部の発光動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路３０４は、図示せぬＣＰＵにより設定されたパラメータを用いて各動作を制御する。駆動回路３０４から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像素子３０１は信号転送を行う。信号処理回路３０５は、固体撮像素子３０１から出力された信号に対して各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力される。
＜４．体内情報取得システムへの応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図１８は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
　体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
　カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
　外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
　体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
　カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
　カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
　光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
　撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
　画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
　無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
　給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
　電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図１９では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
　制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
　外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
　また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Ｎｏｉｓｅ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）処理及び／若しくは手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１０１１２に適用され得る。例えば、図１の固体撮像素子１は、撮像部１０１１２に適用することができる。撮像部１０１１２に、本開示に係る技術を適用することにより、素子レイアウト面積をより縮小することが可能になり、画素サイズをより微細に出来たり、飽和信号量や感度特性向上出来たりする効果が期待される。
＜５．内視鏡手術システムへの応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図１９は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図１９では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：　Ｃａｍｅｒａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図２０は、図１９に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）に適用され得る。例えば、図１の固体撮像素子１は、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）。内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）に本開示に係る技術を適用することにより、素子レイアウト面積をより縮小することが可能になり、画素サイズをより微細に出来たり、飽和信号量や感度特性向上出来たりする効果が期待される。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
＜６．移動体への応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図２１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２１の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図２２では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図２２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１（撮像部１２１０１乃至１２１０４含む）に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像素子１は、撮像部１２０３１（撮像部１２１０１乃至１２１０４含む）に適用することができる。撮像部１２０３１（撮像部１２１０１乃至１２１０４含む）に本開示に係る技術を適用することにより、素子レイアウト面積をより縮小することが可能になり、画素サイズをより微細に出来たり、飽和信号量や感度特性向上出来たりする効果が期待される。
＜７．積層型固体撮像素子の構成例＞
　＜本開示に係る技術を適用し得る、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の断面構成例＞
　図２３は、本開示に係る技術を適用し得る、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の構成例を示す断面図である。
　すなわち、図２３は、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の１つの画素の構成例を示している。
　固体撮像装置では、半導体基板２２０１０の表面である、受光面とは反対側の面２２０１１側に、転送Tr(MOS FET)等が形成された多層配線層２２０３０が設けられている。
　図２３において、固体撮像装置は、それぞれ異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行う１つの有機光電変換部２２０４０と、２つの無機光電変換部２２０１３，２２０１４とが縦方向に積層された積層構造を有し、有機光電変換部２２０４０は、例えば、３種類の有機半導体材料を含んで構成される。
　以上のように、２つの無機光電変換部２２０１３，２２０１４と、１つの有機光電変換部２２０４０とが積層されていることにより、１つの素子（画素）で赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)の各色信号を取得することができる。有機光電変換部２２０４０は、半導体基板２２０１０の裏面である面２２０１２上に形成され、無機光電変換部２２０１３，２２０１４は、半導体基板２２０１０内に埋め込む形で形成されている。
　有機光電変換部２２０４０は、有機半導体を用いて、選択的な波長域の光、すなわち、ここでは緑色光を吸収して、電子－正孔対を発生させる有機光電変換素子で構成される。有機光電変換部２２０４０は、信号電荷を取り出すための一対の電極である下部電極２２０４１と上部電極２２０４２との間に有機光電変換層（有機半導体層）22043を挟み込んだ構成を有している。下部電極２２０４１及び上部電極２２０４２は、配線層やコンタクトメタル層を介して、半導体基板２２０１０内に埋設された導電性プラグ２２０１５，２２０１６に電気的に接続されている。
　有機光電変換部２２０４０では、半導体基板２２０１０の面２２０１２上に、層間絶縁膜２２０４５，２２０４６が形成され、層間絶縁膜２２０４５には、導電性プラグ２２０１５，２２０１６のそれぞれと対向する領域に貫通孔が設けられ、各貫通孔に導電性プラグ２２０４７，２２０４８が埋設されている。層間絶縁膜２２０４６には、導電性プラグ２２０４７，２２０４８のそれぞれと対向する領域に、配線層２２０４９，２２０５０が埋設されている。この層間絶縁膜２２０４６上に、下部電極２２０４１が設けられるとともに、この下部電極２２０４１と絶縁膜２２０５１によって電気的に分離された配線層２２０５２が設けられている。これらのうち、下部電極２２０４１上に、有機光電変換層２２０４３が形成され、有機光電変換層２２０４３を覆うように上部電極２２０４２が形成されている。上部電極２２０４２上には、その表面を覆うように保護膜２２０５３が形成されている。保護膜２２０５３の所定の領域にはコンタクトホール２２０５４が設けられ、保護膜２２０５３上には、コンタクトホール２２０５４を埋め込み、かつ配線層２２０５２の上面まで延在するコンタクトメタル層２２０５５が形成されている。
　導電性プラグ２２０４７は、導電性プラグ２２０１５とともにコネクタとして機能するとともに、導電性プラグ２２０１５及び配線層２２０４９とともに、下部電極２２０４１から緑用蓄電層２２０１７への電荷（電子）の伝送経路を形成する。導電性プラグ22048は、導電性プラグ２２０１６とともにコネクタとして機能するとともに、導電性プラグ２２０１６、配線層２２０５０、配線層２２０５２及びコンタクトメタル層２２０５５とともに、上部電極２２０４２からの電荷（正孔）の排出経路を形成する。導電性プラグ２２０４７，２２０４８は、遮光膜としても機能させるために、例えば、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)及びタングステン等の金属材料の積層膜により構成することができる。また、このような積層膜を用いることにより、導電性プラグ２２０１５，２２０１６をn型又はp型の半導体層として形成した場合にも、シリコンとのコンタクトを確保することができる。
　層間絶縁膜２２０４５は、半導体基板２２０１０のシリコン層２２０１８との界面準位を低減させるとともに、シリコン層２２０１８との界面からの暗電流の発生を抑制するために、界面準位の小さな絶縁膜から構成することができる。このような絶縁膜としては、例えば、酸化ハフニウム(HfO2)膜と酸化シリコン(SiO2)膜との積層膜を用いることができる。層間絶縁膜２２０４６は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン及び酸窒化シリコン(SiON)等のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成することができる。
　絶縁膜２２０５１は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン及び酸窒化シリコン(SiON)等のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。絶縁膜２２０５１は、例えば、その表面が平坦化されており、下部電極２２０４１とほぼ段差のない形状及びパターンを有している。絶縁膜２２０５１は、固体撮像装置の各画素の下部電極２２０４１間を電気的に分離する機能を有している。
　下部電極２２０４１は、半導体基板２２０１０内に形成された無機光電変換部22013，２２０１４の受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。この下部電極２２０４１は、光透過性を有する導電膜により構成され、例えば、ITO（インジウム錫酸化物）により構成されている。但し、下部電極２２０４１の構成材料としては、このITOの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ(SnO2)系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物(ZnO)にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム(Al)を添加したアルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム(Ga)添加のガリウム亜鉛酸化物(GZO)、インジウム(In)添加のインジウム亜鉛酸化物(IZO)が挙げられる。また、この他にも、CuI，InSbO4，ZnMgO，CuInO2，MgIN2O4，CdO，ZnSnO3等が用いられてもよい。なお、図２３では、下部電極２２０４１から有機光電変換層２２０４３で得られた信号電荷（電子）の取り出しが行われるので、下部電極２２０４１は画素毎に分離されて形成される。
　有機光電変換層２２０４３は、例えば、第１有機半導体材料、第２有機半導体材料及び/又は第３有機半導体材料の３種類を含んで構成されるとともに、これら３種類の有機半導体材料のいずれかは、有機p型半導体及び有機n型半導体のうちの一方又は両方であるともに、選択的な波長域の光を、光電変換する一方、他の波長域の光を透過させる。具体的には、有機光電変換層２２０４３は、例えば、緑の波長としての450nm以上650nm以下の範囲において極大吸収波長を有する。
　有機光電変換層２２０４３の、下部電極２２０４１との間、及び上部電極２２０４２との間には、図示しない他の層が設けられていてもよい。例えば、下部電極２２０４１側から順に、下引き膜、正孔輸送層、電子ブロッキング膜、有機光電変換層２２０４３、正孔ブロッキング膜、バッファ膜、電子輸送層及び仕事関数調整膜が積層されていてもよい。
　上部電極２２０４２は、下部電極２２０４１と同様の光透過性を有する導電膜により構成されている。上部電極２２０４２は、画素毎に分離されていてもよいし、各画素に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極２２０４２の厚みは、例えば、10nm～200nmである。
　保護膜２２０５３は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン及び酸窒化シリコン等のうちのいずれかよりなる単層膜、あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜である。この保護膜２２０５３の厚みは、例えば、100nm～30000nmである。
　コンタクトメタル層２２０５５は、例えば、チタン、タングステン、窒化チタン及びアルミニウム等のいずれか、あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
　無機光電変換部２２０１３，２２０１４は、それぞれ、pn接合を有するPD（フォトダイオード）であり、半導体基板２２０１０内の光路上において、面２２０１２側から無機光電変換部２２０１３，２２０１４の順に形成されている。無機光電変換部２２０１３は、青色光を選択的に検出して青色に対応する信号電荷を蓄積させる。無機光電変換部２２０１３は、例えば、半導体基板２２０１０の面２２０１２に沿った選択的な領域から、多層配線層２２０３０との界面近傍の領域にかけて延在して形成される。無機光電変換部２２０１４は、赤色光を選択的に検出して赤色に対応する信号電荷を蓄積させる。無機光電変換部22014は、例えば、無機光電変換部２２０１３よりも下層（面２２０１１側）の領域にわたって形成される。なお、青(Blue)は、例えば、450nm～495nmの波長域、赤(Red)は、例えば、620nm～750nmの波長域にそれぞれ対応する色であり、無機光電変換部２２０１３，22014はそれぞれ、各波長域のうちの一部又は全部の波長域の光を検出可能となっていればよい。
　図２３の画素は、有機光電変換部２２０４０と、２つの無機光電変換部２２０１３，２２０１４とが縦方向に積層された積層構造を有し、有機光電変換部２２０４０が緑色光を、無機光電変換部２２０１３が青色光を、無機光電変換部２２０１４が赤色光を、それぞれ吸収（検出）して光電変換するので、1画素で縦（層）方向の縦分光を行い、赤、緑、青の各色信号を取得することができる。
　本開示に係る技術は、以上のような固体撮像装置に適用することができる。
　＜本開示に係る技術を適用し得る、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の平面構成例＞
　図２４は、本開示に係る技術を適用し得る、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の構成例を示す平面図である。
　すなわち、図２４は、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の１つの画素の構成例を示している。
　画素２５０１０は、R(Red)、G(Green)、及び、B(Blue)のそれぞれの波長の光を光電変換する赤色光電変換部、緑色光電変換部、及び、青色光電変換部（いずれも図示せず）が、例えば、緑色光電変換部、青色光電変換部、及び、赤色光電変換部の順番等で３層に積層された光電変換領域２５０２１を有する。さらに、画素２５０１０は、RGBのそれぞれの波長の光に対応する電荷を、赤色光電変換部、緑色光電変換部、及び、青色光電変換部から読み出す電荷読み出し部としてのTr群２５１１０，２５１２０、及び、２５１３０を有する。固体撮像装置では、１つの画素２５０１０において、縦方向の分光、すなわち、光電変換領域２５０２１に積層された赤色光電変換部、緑色光電変換部、及び、青色光電変換部としての各層で、RGBのそれぞれの光の分光が行われる。
　Tr群２５１１０，２５１２０、及び、２５１３０は、光電変換領域２５０２１の周辺に形成されている。Tr群２５１１０は、赤色光電変換部で生成、蓄積されたRの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Tr群２５１１０は、転送Tr(MOS FET)２５１１１、リセットTr２５１１２、増幅Tr２５１１３、及び、選択Tr２５１１４で構成されている。Tr群２５１２０は、緑色光電変換部で生成、蓄積されたGの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Tr群25120は、転送Tr２５１２１、リセットTr２５１２２、増幅Tr２５１２３、及び、選択Tr２５１２４で構成されている。Tr群２５１３０は、青色光電変換部で生成、蓄積されたBの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Tr群２５１３０は、転送Tr２５１３１、リセットTr２５１３２、増幅Tr２５１３３、及び、選択Tr２５１３４で構成されている。
　転送Tr２５１１１は、ゲートG、ソース／ドレイン領域S/D、及び、FD（フローティングディフュージョン）２５１１５（となっているソース／ドレイン領域）で構成される。転送Tr２５１２１は、ゲートG、光電変換領域２５０２１のうちの緑色光電変換部（と接続しているソース／ドレイン領域）、及び、FD２５１２５で構成される。転送Tr２５１３１は、ゲートG、ソース／ドレイン領域S/D、及び、FD２５１３５で構成される。なお、転送Tr２５１１１のソース／ドレイン領域は、光電変換領域２５０２１のうちの赤色光電変換部に接続され、転送Tr２５１３１のソース／ドレイン領域は、光電変換領域２５０２１のうちの青色光電変換部に接続されている。
　リセットTr２５１１２，２５１２２、及び、２５１３２、増幅Tr２５１１３，２５１２３、及び、２５１３３、並びに、選択Tr２５１１４，２５１２４、及び、２５１３４は、いずれも、ゲートGと、そのゲートGを挟むような形に配置された一対のソース／ドレイン領域S/Dとで構成されている。
　FD２５１１５，２５１２５、及び、２５１３５は、リセットTr２５１１２，２５１２２、及び、２５１３２のソースになっているソース／ドレイン領域S/Dにそれぞれ接続されるとともに、増幅Tr２５１１３，２５１２３、及び、２５１３３のゲートGにそれぞれ接続されている。リセットTr２５１１２及び増幅Tr２５１１３，リセットTr２５１２２及び増幅Tr２５１２３、並びに、リセット２５１３２及び増幅Tr２５１３３のそれぞれで共通のソース／ドレイン領域S/Dには、電源Vddが接続されている。選択Tr２５１１４，２５１２４、及び、２５１３４のソースになっているソース／ドレイン領域S/Dには、VSL（垂直信号線）が接続されている。
　本開示に係る技術は、以上のような固体撮像装置に適用することができる。
　なお、本明細書において、上述した一連の処理を記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
　また、本開示における実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有するのであれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例また修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
　（１）　半導体基板の第１面側に設けられた光電変換素子と、
　前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に設けられた貫通電極と、
　前記第２面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、
　前記第２面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層と
　を備える固体撮像素子。
　（２）　前記第２面側からみて、前記誘電体層の内側にシールド電極を
　さらに備える前記（１）に記載の固体撮像素子。
　（３）　前記シールド電極の材料は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンである
　前記（２）に記載の固体撮像素子。
　（４）　前記シールド電極は、前記シールド電極と電気的に接続されたコンタクトと、前記コンタクトに電気的に接続された配線から所定の電圧に制御されている
　前記（２）または（３）に記載の固体撮像素子。
　（５）　前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間に設けられている
　前記（４）に記載の固体撮像素子。
　（６）　前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間にライン状に設けられている
　前記（４）または（５）に記載の固体撮像素子。
　（７）　前記誘電体層は、前記貫通電極の周囲に設けられている
　前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
　（８）　前記貫通電極は、前記半導体基板を貫通すると共に、分離溝により前記半導体基板と分離されていて、前記誘電体層と前記分離溝が接している
　前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の固体撮像素子。
　（９）　前記半導体基板内に設けられた１または複数のフォトダイオードを
　さらに備える前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の固体撮像素子。
　（１０）　半導体基板の第１面側に設けられた光電変換素子と、
　前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に設けられた貫通電極と、
　前記第２面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、
　前記第２面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層と
　を備える固体撮像素子と、
　前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
　入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系と
　を有する電子機器。
　（１１）　製造装置が、
　半導体基板の第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に貫通孔を形成し、
　前記第２面における貫通孔の間に、前記第２面に形成されるトランジスタのゲート絶縁膜より厚い誘電体層を形成し、
　前記第２面に前記トランジスタを含むゲート配線を形成し、
　前記貫通孔に金属材料膜を埋め込んで貫通電極を形成し、
　前記第１面に、前記貫通電極を介して前記トランジスタおよびフローティングディフュージョンと接続する前記光電変換素子を形成する
　製造方法。
　１　固体撮像素子，　２　画素，　１１　半導体基板，　１１－１　第１面，　１１－２　第２面，　１０１　誘電体，　１０２　膜，　１０３　誘電体層，　１０４　貫通電極，　１０５　分離溝，　１０６　透明電極，　１０７　光電変換膜，　１０８　透明電極，　１０９　光電変換素子，　１１０　保護膜，　１１１　層間絶縁膜，　１１２　光入射面，　１１４　シールド電極，　１１５　アンプトランジスタ，　１１６乃至１１８　フローティングディフュージョン，　１２０　ゲート絶縁膜，　１２１　転送ゲート，　１２２　縦型転送ゲート，　１２３，１２４　フォトダイオード，　１２５　配線層，　１２６　絶縁膜，　１２７　多層基板，　１２８　コンタクト，　１２９　リセットトランジスタ，　１５１　形成予定領域

Claims (11)

  1. 　半導体基板の第１面側に設けられた光電変換素子と、
    　前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に設けられた貫通電極と、
    　前記第２面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、
    　前記第２面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層と
    　を備える固体撮像素子。
  2. 　前記第２面側からみて、前記誘電体層の内側にシールド電極を
    　さらに備える請求項１に記載の固体撮像素子。
  3. 　前記シールド電極の材料は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンである
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  4. 　前記シールド電極は、前記シールド電極と電気的に接続されたコンタクトと、前記コンタクトに電気的に接続された配線から所定の電圧に制御されている
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  5. 　前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間に設けられている
    　請求項４に記載の固体撮像素子。
  6. 　前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間にライン状に設けられている
    　請求項５に記載の固体撮像素子。
  7. 　前記誘電体層は、前記貫通電極の周囲に設けられている
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  8. 　前記貫通電極は、前記半導体基板を貫通すると共に、分離溝により前記半導体基板と分離されていて、前記誘電体層と前記分離溝が接している
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  9. 　前記半導体基板内に設けられた１または複数のフォトダイオードを
    　さらに備える請求項１に記載の固体撮像素子。
  10. 　半導体基板の第１面側に設けられた光電変換素子と、
    　前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に設けられた貫通電極と、
    　前記第２面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、
    　前記第２面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層と
    　を備える固体撮像素子と、
    　前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
    　入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系と
    　を有する電子機器。
  11. 　製造装置が、
    　半導体基板の第１面と、前記第１面とは異なる面である第２面との間に貫通孔を形成し、
    　前記第２面における貫通孔の間に、前記第２面に形成されるトランジスタのゲート絶縁膜より厚い誘電体層を形成し、
    　前記第２面に前記トランジスタを含むゲート配線を形成し、
    　前記貫通孔に金属材料膜を埋め込んで貫通電極を形成し、
    　前記第１面に、前記貫通電極を介して前記トランジスタおよびフローティングディフュージョンと接続する前記光電変換素子を形成する
    　製造方法。
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