WO2020137370A1 - 固体撮像装置および電子機器 - Google Patents

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WO2020137370A1
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周治 萬田
奥山　敦
智之 平野
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Definitions

  • the present disclosure relates to solid-state imaging devices and electronic devices.
  • a solid-state imaging device includes a light receiving surface, and a plurality of pixels arranged to face the light receiving surface.
  • Each pixel has a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light incident through the light-receiving surface, a charge holding unit that holds electric charges transferred from the photoelectric conversion unit, and a vertical gate electrode that reaches the photoelectric conversion unit. And a transfer transistor that transfers charges from the conversion unit to the charge holding unit.
  • Each pixel further has a light shielding portion and a charge shielding portion. The light shielding portion is arranged in the layer between the photoelectric conversion portion and the charge holding portion.
  • the light-shielding portion has an opening through which the vertical gate electrode penetrates, and blocks the light incident through the light-receiving surface from entering the charge holding portion at a place other than the opening.
  • the charge blocking unit blocks transfer of charges to the transfer transistor via the edge of the opening near the charge holding unit and the vertical gate electrode.
  • An electronic device includes a solid-state imaging device that outputs a pixel signal according to incident light, and a signal processing circuit that processes the pixel signal.
  • the solid-state imaging device provided in the electronic device has the same configuration as the above-described solid-state imaging device.
  • the charge transfer to the transfer transistor is performed between the edge of the opening of the light shield section near the charge holding section and the vertical gate electrode. It is blocked by the charge blocking unit. As a result, the incidence of light on the charge holding portion can be reduced as compared with the case where the charge shielding portion is not provided in the opening of the light shielding portion.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present disclosure. It is a figure showing an example of the circuit structure of the sensor pixel of FIG. It is a figure showing an example of the cross-sectional structure of the sensor pixel of FIG. It is a figure which represents an example of schematic structure of the sensor pixel of FIG. 1 perspectively. It is a figure showing an example of the plane structure in Sec1 of FIG. It is a figure showing an example of the plane structure in Sec2 of FIG. It is a figure showing an example of the plane structure in Sec3 of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the solid-state imaging device in FIG. 1.
  • FIG. 8A It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8A. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8B. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8C. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8D. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8E. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8F. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8G. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8H.
  • FIG. 8D is a view for explaining the manufacturing process following FIG. 8I. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8J. It is a figure for demonstrating the manufacturing process following FIG. 8K.
  • FIG. 9 It is a figure showing an example of schematic structure of the sensor pixel of FIG. 9 perspectively. It is a figure showing the modification of the schematic structure of the sensor pixel of Drawing 4 perspectively. It is a figure showing the modification of the schematic structure of the sensor pixel of Drawing 4 perspectively. It is a figure showing an example of a schematic structure of an imaging system provided with an imaging device concerning the above-mentioned embodiment and its modification. It is a figure showing an example of the imaging procedure in the imaging system of FIG. It is a block diagram showing an example of a schematic structure of a vehicle control system.
  • Embodiment solid-state imaging device... FIGS. 1 to 10
  • Modification solid-state imaging device)... FIGS. 11 and 12
  • Application Example An example in which the imaging device according to the above-described embodiment and its modification is applied to an imaging system... FIGS. 13 and 14 4.
  • Application Example Application Example 1 ... Example in which the imaging device according to the above-described embodiment and its modification is applied to a moving body... FIGS. 15 and 16.
  • Application Example 2 ... Example in which the imaging device according to the above-described embodiment and its modification is applied to a surgical system... FIGS.
  • a solid-state imaging device 1 according to an embodiment of the present disclosure will be described.
  • the solid-state imaging device 1 is, for example, a global-shutter back-illuminated image sensor including a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor or the like.
  • the solid-state imaging device 1 receives light from a subject, photoelectrically converts it, and generates an image signal to capture an image.
  • the solid-state imaging device 1 outputs a pixel signal according to incident light.
  • the global shutter method is a method of performing global exposure that basically starts exposure for all pixels at the same time and ends exposure for all pixels at the same time.
  • all the pixels mean all the pixels in the portion appearing in the image, and dummy pixels and the like are excluded.
  • a method of moving the region to be globally exposed while performing global exposure in units of a plurality of rows (for example, several tens of rows) instead of simultaneously performing all pixels is also possible. It is included in the global shutter system.
  • the global shutter system includes a system in which not only all of the pixels in the image but all the pixels in a predetermined area are globally exposed.
  • a back-illuminated image sensor receives light from a subject between a light-receiving surface on which light from the subject is incident and a wiring layer provided with wiring such as a transistor for driving each pixel, and outputs an electrical signal.
  • the image sensor has a structure in which a photoelectric conversion unit such as a photodiode for converting into
  • the present disclosure is not limited to the application to the CMOS image sensor.
  • FIG. 1 illustrates an example of a schematic configuration of a solid-state imaging device 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the solid-state imaging device 1 includes a pixel array unit 10 in which a plurality of sensor pixels 11 that perform photoelectric conversion are arranged in a matrix.
  • the sensor pixel 11 corresponds to a specific but not limitative example of “pixel” in one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows an example of the circuit configuration of the sensor pixel 11 and the readout circuit 12 (described later).
  • FIG. 3 shows an example of a cross-sectional configuration of the sensor pixel 11 and the readout circuit 12.
  • the solid-state imaging device 1 is configured by, for example, bonding two substrates (first substrate 30 and second substrate 40).
  • the first substrate 30 has a plurality of sensor pixels 11 on a semiconductor substrate 31.
  • the plurality of sensor pixels 11 are provided in a matrix at positions facing the back surface (light receiving surface 31A) of the semiconductor substrate 31.
  • the first substrate 30 further includes a plurality of readout circuits 12 on the semiconductor substrate 31.
  • the read circuit 12 is not shown in FIG.
  • Each readout circuit 12 outputs a pixel signal based on the electric charge output from the sensor pixel 11.
  • the plurality of readout circuits 12 are provided, for example, one for each of the four sensor pixels 11. At this time, the four sensor pixels 11 share one readout circuit 12.
  • “shared” means that the outputs of the four sensor pixels 11 are input to the common readout circuit 12.
  • the read circuit 12 has, for example, a reset transistor RST, a selection transistor SEL, and an amplification transistor AMP.
  • the first substrate 30 has a plurality of pixel drive lines extending in the row direction and a plurality of data output lines VSL extending in the column direction.
  • the pixel drive line is a wiring to which a control signal for controlling the output of the electric charge accumulated in the sensor pixel 11 is applied.
  • the data output line VSL is a wiring that outputs the pixel signal output from each readout circuit 12 to the logic circuit 20.
  • the second substrate 40 has a logic circuit 20 for processing pixel signals on a semiconductor substrate 41.
  • the logic circuit 20 has, for example, a vertical drive circuit 21, a column signal processing circuit 22, a horizontal drive circuit 23, and a system control circuit 24.
  • the logic circuit 20 outputs the output voltage of each sensor pixel 11 to the outside.
  • the vertical drive circuit 21 sequentially selects a plurality of sensor pixels 11 for each predetermined unit pixel row.
  • the “predetermined unit pixel row” refers to a pixel row in which pixels can be selected at the same address. For example, when a plurality of sensor pixels 11 share one reading circuit 12, the layout of the plurality of sensor pixels 11 sharing the reading circuit 12 is 2 pixel rows ⁇ n pixel columns (n is an integer of 1 or more). When it is, the “predetermined unit pixel row” refers to two pixel rows. Similarly, when the layout of the plurality of sensor pixels 11 sharing the readout circuit 12 is 4 pixel rows ⁇ n pixel columns (n is an integer of 1 or more), the “predetermined unit pixel row” is 4 pixel rows. Pointing to.
  • the column signal processing circuit 22 performs Correlated Double Sampling (CDS) processing on the pixel signals output from the sensor pixels 11 in the row selected by the vertical drive circuit 21, for example.
  • the column signal processing circuit 22 extracts the signal level of the pixel signal by performing CDS processing, for example, and holds pixel data according to the amount of light received by each sensor pixel 11.
  • the column signal processing circuit 22 has, for example, a column signal processing unit for each data output line VSL.
  • the column signal processing unit includes, for example, a single slope A/D converter.
  • the single slope A/D converter includes, for example, a comparator and a counter circuit.
  • the horizontal drive circuit 23 sequentially outputs the pixel data held in the column signal processing circuit 22 to the outside, for example.
  • the system control circuit 24 controls the drive of each block (vertical drive circuit 21, column signal processing circuit 22, and horizontal drive circuit 23) in the logic circuit 20, for example.
  • Each sensor pixel 11 has a common constituent element.
  • Each sensor pixel 11 includes, for example, a photodiode PD, a first transfer transistor TRX, a second transfer transistor TRM, a charge holding unit MEM, a third transfer transistor TRG, a floating diffusion FD, and an ejection transistor OFG.
  • the first transfer transistor TRX, the second transfer transistor TRM, the third transfer transistor TRG, and the discharge transistor OFG are, for example, NMOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors.
  • the photodiode PD corresponds to a specific but not limitative example of “photoelectric conversion unit” in the present disclosure.
  • the first transfer transistor TRX corresponds to a specific but not limitative example of “transfer transistor” in one embodiment of the present disclosure.
  • the photodiode PD photoelectrically converts the light L incident through the light receiving surface 31A.
  • the photodiode PD performs photoelectric conversion to generate electric charges according to the amount of received light.
  • the photodiode PD has, for example, an N-type semiconductor region 32A and an N-type semiconductor region 32B provided in the semiconductor substrate 31.
  • the N-type semiconductor region 32A is formed closer to the light receiving surface 31A than the N-type semiconductor region 32B.
  • the light incident on the light receiving surface 31A is photoelectrically converted in the N-type semiconductor region 32A to generate charges, and then the charges are accumulated in the N-type semiconductor region 32B.
  • the cathode of the photodiode PD is electrically connected to the source of the first transfer transistor TRX, and the anode of the photodiode PD is electrically connected to a reference potential line (for example, ground GND).
  • the first transfer transistor TRX is connected between the photodiode PD and the second transfer transistor TRM, and is accumulated in the photodiode PD according to the control signal applied to the gate electrode (vertical gate electrode VG). The stored charges are transferred to the second transfer transistor TRM.
  • the first transfer transistor TRX transfers charges from the photodiode PD to the charge holding unit MEM.
  • the first transfer transistor TRX has a vertical gate electrode VG.
  • the drain of the first transfer transistor TRX is electrically connected to the source of the second transfer transistor TRM, and the gate of the first transfer transistor TRX is connected to the pixel drive line.
  • the second transfer transistor TRM is connected between the first transfer transistor TRX and the third transfer transistor TRG, and controls the potential of the charge holding unit MEM according to the control signal applied to the gate electrode. For example, when the second transfer transistor TRM is turned on, the potential of the charge holding unit MEM becomes deep, and when the second transfer transistor TRM is turned off, the potential of the charge holding unit MEM becomes shallow. Then, for example, when the first transfer transistor TRX and the second transfer transistor TRM are turned on, the charges accumulated in the photodiode PD are transferred to the charge holding unit MEM via the first transfer transistor TRX and the second transfer transistor TRM. Transferred.
  • the drain of the second transfer transistor TRM is electrically connected to the source of the third transfer transistor TRG, and the gate of the second transfer transistor TRM is connected to the pixel drive line.
  • the charge holding unit MEM is a region that temporarily holds the charges accumulated in the photodiode PD in order to realize the global shutter function.
  • the charge holding unit MEM holds the charges transferred from the photodiode PD.
  • the third transfer transistor TRG is connected between the second transfer transistor TRM and the floating diffusion FD, and in accordance with the control signal applied to the gate electrode, the charge held in the charge holding unit MEM is floating-fused. Transfer to FD. For example, when the second transfer transistor TRM is turned off and the third transfer transistor TRG is turned on, the charges held in the charge holding unit MEM are transferred to the floating diffusion FD via the second transfer transistor TRM and the third transfer transistor TRG. Transferred to.
  • the drain of the third transfer transistor TRG is electrically connected to the floating diffusion FD, and the gate of the third transfer transistor TRG is connected to the pixel drive line.
  • the floating diffusion FD is a floating diffusion region that temporarily holds the charge output from the photodiode PD via the third transfer transistor TRG.
  • a reset transistor RST is connected to the floating diffusion FD
  • a vertical signal line VSL is connected to the floating diffusion FD via an amplification transistor AMP and a selection transistor SEL.
  • the drain transistor OFG In the drain transistor OFG, the drain is connected to the power supply line VDD and the source is connected between the first transfer transistor TRX and the second transfer transistor TRM.
  • the discharge transistor OFG initializes (resets) the photodiode PD according to the control signal applied to the gate electrode. For example, when the first transfer transistor TRX and the discharge transistor OFG are turned on, the potential of the photodiode PD is reset to the potential level of the power supply line VDD. That is, the photodiode PD is initialized. Further, the discharge transistor OFG forms, for example, an overflow path between the first transfer transistor TRX and the power supply line VDD, and discharges the charge overflowing from the photodiode PD to the power supply line VDD.
  • the drain is connected to the power supply line VDD and the source is connected to the floating diffusion FD.
  • the reset transistor RST initializes (resets) each region from the charge holding unit MEM to the floating diffusion FD according to the control signal applied to the gate electrode. For example, when the third transfer transistor TRG and the reset transistor RST are turned on, the potentials of the charge holding unit MEM and the floating diffusion FD are reset to the potential level of the power supply line VDD. That is, the charge holding unit MEM and the floating diffusion FD are initialized.
  • the amplification transistor AMP has a gate electrode connected to the floating diffusion FD and a drain connected to the power supply line VDD, and serves as an input unit of a source follower circuit that reads out an electric charge obtained by photoelectric conversion in the photodiode PD. That is, the amplification transistor AMP forms a source follower circuit with a constant current source connected to one end of the vertical signal line VSL when the source is connected to the vertical signal line VSL via the selection transistor SEL.
  • the selection transistor SEL is connected between the source of the amplification transistor AMP and the vertical signal line VSL, and a control signal is supplied as a selection signal to the gate electrode of the selection transistor SEL.
  • the selection transistor SEL becomes conductive when the control signal is turned on, and the sensor pixel 11 connected to the selection transistor SEL is selected.
  • the sensor pixel 11 is in the selected state, the pixel signal output from the amplification transistor AMP is read out to the column signal processing circuit 22 via the vertical signal line VSL.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of the sensor pixel 11.
  • FIG. 5 shows an example of a planar configuration in Sec1 of FIG.
  • FIG. 6 shows an example of a plane configuration in Sec2 of FIG.
  • FIG. 7 shows an example of a plane configuration in Sec3 of FIG.
  • the layout of various transistors (reset transistor RST, amplification transistor AMP, selection transistor SEL) included in the read circuit 12 and the layout of metal-embedded portions 34A and 36A described later are added to the planar configuration of Sec1 of FIG. Are overlaid. Further, FIG.
  • FIG. 5 illustrates the case where four floating diffusions FD sharing the readout circuit 12 are electrically connected to the common extraction electrode 13. Further, in FIG. 6, a layout of metal-embedded portions 34A and 36B, which will be described later, is superimposed on the plan configuration of Sec2 of FIG.
  • the first substrate 30 is configured by laminating an insulating layer 32 on a semiconductor substrate 31. That is, the insulating layer 32 is formed in contact with the upper surface of the semiconductor substrate 31.
  • the first transfer transistor TRX, the second transfer transistor TRM, the charge holding unit MEM, the third transfer transistor TRG, the floating diffusion FD, and the discharge transistor OFG are formed on the upper surface of the semiconductor substrate 31.
  • a charge holding unit MEM is formed near the upper surface of the semiconductor substrate 31. Therefore, the upper surface of the semiconductor substrate 31 is a formation surface 31B for the first transfer transistor TRX and the like.
  • gate electrodes of the first transfer transistor TRX, the second transfer transistor TRM, the third transfer transistor TRG, and the discharge transistor OFG, wirings connected to these gate electrodes, and the like are provided.
  • the gate electrodes of the first transfer transistor TRX, the second transfer transistor TRM, the third transfer transistor TRG, and the discharge transistor OFG and the wirings connected to these gate electrodes are formed of, for example, a metal material.
  • the gate electrode (vertical gate electrode VG) of the first transfer transistor TRX may be made of polysilicon.
  • the semiconductor substrates 31 and 41 are, for example, silicon substrates.
  • the semiconductor substrate 31 is composed of, for example, a silicon (111) substrate.
  • a silicon (111) substrate is a single crystal silicon substrate having a (111) crystal orientation.
  • the semiconductor substrate 31 has an N-type semiconductor region 32B in a part of the upper surface (formation surface 31B) and in the vicinity thereof, and has an N-type semiconductor region 32A in a region deeper than the N-type semiconductor region 32B. ..
  • the semiconductor substrate 31 further has a floating diffusion FD and a charge holding unit MEM.
  • the gate electrode (vertical gate electrode VG) of the first transfer transistor TRX is formed to extend from the upper surface (formation surface 31B) of the semiconductor substrate 31 in the thickness direction (normal direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the gate electrode (vertical gate electrode VG) of the first transfer transistor TRX extends from the formation surface 31B to a depth reaching the N-type semiconductor region 32A (photodiode PD).
  • the gate electrode (vertical gate electrode VG) of the first transfer transistor TRX has, for example, a rod shape extending in the thickness direction (normal direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the first substrate 30 further has, for example, a fixed charge film 38 in contact with the back surface (light receiving surface 31A) of the semiconductor substrate 31.
  • the fixed charge film 38 has a negative fixed charge in order to suppress the generation of dark current due to the interface state on the light receiving surface 31A side of the semiconductor substrate 31.
  • the fixed charge film 38 is formed of, for example, an insulating film having a negative fixed charge. Examples of the material of such an insulating film include hafnium oxide, zircon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and tantalum oxide.
  • An electric field induced by the fixed charge film 38 forms a hole accumulation layer at the interface of the semiconductor substrate 31 on the light receiving surface 31A side. The hole accumulation layer suppresses the generation of electrons from the interface.
  • the first substrate 30 further includes, for example, a color filter 39.
  • the color filter 39 is provided on the light receiving surface 31A side of the semiconductor substrate 31.
  • the color filter 39 is provided, for example, in contact with the fixed charge film 38, and is provided at a position facing the sensor pixel 11 via the fixed charge film 38.
  • Each sensor pixel 11 has a light receiving lens 50 on the back surface (light receiving surface 31A) side of the semiconductor substrate 31. That is, the solid-state imaging device 1 includes a plurality of light receiving lenses 50 provided one for each sensor pixel 11. The plurality of light receiving lenses 50 are provided for each of the photodiodes PD, and are arranged at positions facing the photodiodes PD. That is, the solid-state imaging device 1 is a backside illumination type imaging device.
  • the light receiving lens 50 is provided, for example, in contact with the color filter 39, and is provided at a position facing the sensor pixel 11 via the color filter 39 and the fixed charge film 38.
  • the first substrate 30 has element separating portions 34 and 36 that electrically and optically separate two sensor pixels 11 adjacent to each other.
  • the element isolation portions 34 and 36 are formed so as to extend in the normal direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the element isolation portions 34 and 36 are stacked in the semiconductor substrate 31 in the normal direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31. That is, the element isolation portions 34 and 36 are connected to each other.
  • the structure including the element isolation portions 34 and 36 is formed to extend from the light receiving surface 31A to the formation surface 31B. That is, the structure including the element isolation portions 34 and 36 penetrates the semiconductor substrate 31 and the semiconductor layer 33.
  • the element isolation portion 34 is formed so as to surround the sensor pixel 11 (particularly the photodiode PD) in the horizontal plane direction, and further extends in the normal direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31. There is.
  • the element isolation portion 34 is formed between two photodiodes PD adjacent to each other.
  • the element isolation portion 34 is composed of, for example, a metal embedding portion 34A and a P-type semiconductor portion 34B.
  • the metal-embedded portion 34A and the P-type semiconductor portion 34B both surround the sensor pixel 11 (particularly the photodiode PD) in the horizontal plane direction and extend in the normal direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the P-type semiconductor portion 34B is formed in contact with the side surface of the metal-embedded portion 34A, and is formed between the metal-embedded portion 34A and the photodiode PD.
  • the metal embedding portion 34A is formed by using, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition).
  • the metal-embedded portion 34A is formed of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the P-type semiconductor portion 34B is formed of a semiconductor whose conductivity type is P-type.
  • the element separation unit 36 surrounds the sensor pixel 11 (particularly, the first transfer transistor TRX, the second transfer transistor TRM, the charge holding unit MEM, the third transfer transistor TRG, the floating diffusion FD, and the discharge transistor OFG) in the horizontal plane direction. And is formed so as to extend in the normal direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the element isolation portion 36 is provided at a position facing the element isolation portion 34 in the normal line direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the element isolation portion 36 is composed of, for example, a metal embedding portion 36A and an insulating film 36B.
  • the metal embedding portion 36A and the insulating film 36B together form the sensor pixel 11 (in particular, the first transfer transistor TRX, the second transfer transistor TRM, the charge holding portion MEM, the third transfer transistor TRG, the floating diffusion FD, and the discharge transistor OFG). It surrounds in the horizontal plane direction and extends in the normal direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the insulating film 36B is formed in contact with the side surface of the metal-embedded portion 36A, and is formed between the metal-embedded portion 36A and the sensor pixel 11.
  • the metal-embedded portion 36A is formed by using, for example, CVD.
  • the metal-embedded portion 36A is formed of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the insulating film 36B is, for example, an oxide film formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate 31, and is formed of, for example, silicon oxide.
  • the upper part of the element isolation part 34 and the lower part of the element isolation part 36 are connected to each other in the normal direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the composite body including the element isolation portion 34 and the element isolation portion 36 corresponds to a specific but not limitative example of “isolation portion” in the present disclosure.
  • the composite body including the element isolation portion 34 and the element isolation portion 36 electrically and optically isolates each sensor pixel 11.
  • the composite body including the element isolation portion 34 and the element isolation portion 36 is formed to extend from the light receiving surface 31A to the formation surface 31B. That is, the composite body including the element isolation portion 34 and the element isolation portion 36 penetrates the semiconductor substrate 31.
  • the first substrate 30 further has a light shielding portion 37 formed so as to extend in a layer between the photodiode PD and the charge holding portion MEM.
  • the light shielding unit 37 blocks the light incident through the light receiving surface 31A from entering the charge holding unit MEM.
  • the light shielding part 37 is composed of, for example, a metal embedding part 37A and an insulating film 37B.
  • the insulating film 37B is formed in contact with the upper surface, the lower surface, and the side surface of the metal-embedded portion 37A, and is formed so as to cover the metal-embedded portion 37A.
  • the metal-embedded portion 37A is formed by using, for example, CVD.
  • the metal-embedded portion 37A is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the insulating film 37B is, for example, an oxide film formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate 31, and is made of, for example, silicon oxide.
  • the insulating film 37B may be composed of a multilayer film including a SiO 2 film (silicon oxide film).
  • the insulating film 37B may have a laminated structure including, for example, a SiO 2 film (silicon oxide film), an SCF film, and a SiO 2 film (silicon oxide film).
  • the SCF film is made of, for example, hafnium oxide, zircon oxide, aluminum oxide, titanium oxide or tantalum oxide.
  • the insulating film 37B may be a single layer film made of SiO 2 (silicon oxide).
  • the metal-embedded portion 37A corresponds to a specific but not limitative example of “light-shielding portion” of the present disclosure.
  • the insulating film 37B corresponds to a specific but not limitative example of “charge-shielding portion” of the present disclosure.
  • the metal embedding portion 37A is formed in contact with the upper portion of the metal embedding portion 34A of the element isolation portion 34.
  • the metal-embedded portion 37A blocks the light incident through the back surface (light-receiving surface 31A) of the semiconductor substrate 31 from entering the charge holding portion MEM.
  • the metal embedding portion 37A is arranged in the layer between the photodiode PD and the charge holding portion MEM.
  • the metal-embedded portion 37A is a sheet-shaped metal layer extending in the normal direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 31.
  • the metal embedding portion 37A is formed in contact with the upper portion of the metal embedding portion 34A of the element isolation portion 34 and the lower portion of the metal embedding portion 36A of the element isolation portion 36.
  • the insulating film 37B is formed in contact with the insulating film 36B of the element isolation portion 36. That is, the element isolation portions 34 and 36 are connected to the light shielding portion 37.
  • the metal-embedded portion 37A has an opening 37H through which the vertical gate electrode VG penetrates. That is, the metal-embedded portion 37A blocks the light incident through the back surface (light-receiving surface 31A) of the semiconductor substrate 31 from entering the charge holding portion MEM at a position other than the opening 37H.
  • a part (semiconductor part 31C) of the semiconductor substrate 31 exists in the opening 37H, and this semiconductor part 31C functions as a transfer path for transferring charges to the first transfer transistor TRX.
  • the insulating film 37B covers the metal-embedded portion 37A and insulates and separates the metal-embedded portion 37A from the vertical gate electrode VG.
  • Both the metal-embedded portion 37A and the vertical gate electrode VG are formed in contact with the insulating film 37B.
  • the insulating film 37B blocks transfer of charges to the first transfer transistor TRX via the edge of the opening 37H closer to the charge holding unit MEM and the vertical gate electrode VG. Therefore, the first edge is provided between the vertical gate electrode VG and the edge of the opening 37H closer to the charge retaining portion MEM (that is, the edge of the metal embedding portion 37A closer to the charge retaining portion MEM). There is no transfer path for transferring charges to the transfer transistor TRX.
  • the semiconductor substrate 31 on which the photodiode PD, the P-type semiconductor portion 34B, the floating diffusion FD, the charge holding portion MEM, and the like are formed is prepared (FIG. 8A).
  • the hard mask 110 that selectively covers the formation surface 31B is formed on the upper surface (formation surface 31B) of the semiconductor substrate 31 (FIG. 8A).
  • the hard mask 110 has an opening H1 at a position where the element isolation portion 36 is to be formed, and is made of an insulating material such as SiN (silicon nitride) or SiO 2 (silicon oxide).
  • a portion of Si(111) forming the semiconductor substrate 31 exposed in the opening H1 is dug down to form a trench H2 at a position where the element isolation portion 36 is to be formed. Formed (FIG. 8B).
  • the depth of the trench H2 at this time corresponds to the dimension in the depth direction of the element isolation portion 36 formed later. Note that when performing wet etching on the semiconductor substrate 31, which will be described later, since the etching process slightly progresses in the ⁇ 111> direction, it is advisable to adjust the depth of the trench H2 in consideration thereof.
  • the sidewall 33s is formed so as to cover the side surface of the trench H2 (FIG. 8C).
  • an insulating film made of, for example, SiN or SiO 2 is formed so as to cover the inner surface of the trench H2, that is, the side surface and the bottom surface of the trench H2, and then the bottom surface of the trench H2 is dry etched back. Only the insulating film that covers is removed.
  • the hard mask 110 that selectively covers the upper surface (formation surface 31B) of the semiconductor substrate 31 is left without being removed by dry etch back, the constituent material of the sidewall 33s is different from the constituent material of the hard mask 110. Should be used.
  • Si (111) forming the semiconductor substrate 31 is partially removed by dry etch back so as to further dig into the bottom surface of the trench H2 (FIG. 8D).
  • the bottom surface of the trench H2 is further dug by a depth corresponding to the thickness of the light shielding portion 37, for example.
  • the depth of the trench H2 from the bottom surface may be adjusted in consideration thereof. ..
  • a predetermined alkaline aqueous solution is injected into the trench H2 and wet etching is performed to partially remove Si (111) forming the semiconductor substrate 31 (FIG. 8E).
  • KOH, NaOH, CsOH or the like can be applied if it is an inorganic solution, and if it is an organic solution, EDP (ethylenediamine pyrocatechol aqueous solution), N 2 H 4 (hydrazine), NH 4 OH (hydroxylation). Ammonium), TMAH (tetramethylammonium hydroxide), or the like is applicable.
  • the crystal anisotropic etching is carried out by utilizing the property that the etching rate varies depending on the plane orientation of Si(111). Specifically, in the Si(111) substrate, the etching rate in the ⁇ 110> direction is sufficiently higher than the etching rate in the ⁇ 111> direction. Therefore, in the present embodiment, while etching proceeds in a predetermined direction (first direction) parallel to the upper surface (formation surface 31B) of the semiconductor substrate 31, it is parallel to the upper surface (formation surface 31B) of the semiconductor substrate 31. The etching hardly progresses in the second direction which is the direction and is orthogonal to the first direction, and the third direction which is orthogonal to the upper surface (formation surface 31B) of the semiconductor substrate 31.
  • a cavity 51 that is surrounded by crystal planes 31D, 31E, and 31F and communicates with the trench H2 is formed (FIG. 8E).
  • the semiconductor portion 31C is formed in the same layer of the semiconductor substrate 31 as the cavity portion 51.
  • the hard mask 110 and the sidewall 33s are removed by, for example, wet etching.
  • the hard mask 110 and the sidewall 33s can be removed by isotropic dry etching.
  • a chemical solution containing HF (hydrofluoric acid) such as DHF (dilute hydrofluoric acid) or BHF (buffered hydrofluoric acid) is used to form the hard mask 110.
  • HF hydrofluoric acid
  • BHF biuffered hydrofluoric acid
  • SiN is made of SiN
  • a chemical solution containing hot phosphoric acid or HF may be used. The hard mask 110 and the sidewall 33s may not be removed.
  • the insulating film 37B is formed so as to cover the side surface of the trench H2 and the inner surface of the cavity 51, and the upper surface (formation surface 31B) of the semiconductor substrate 31, and is further embedded so as to fill the trench H2 and the cavity 51.
  • the part 35 is formed (FIG. 8F).
  • the width of the trench H2 (the dimension in the direction parallel to the formation surface 31B) is wider than the thickness of the cavity 51 (the dimension in the direction orthogonal to the formation surface 31B). Is desirable.
  • a metal material is used for the embedding portion 35 at this stage, it becomes difficult to perform subsequent processing involving high temperature.
  • the trench H2 and the cavity 51 are temporarily filled with a buried portion 35 made of a material having relatively high heat resistance such as SiO 2 , SiN, or polysilicon, and the subsequent process involving high temperature is completed. Therefore, for example, after the formation process of the read circuit 12 is completed, the predetermined metal material may be substituted.
  • a trench H3 that penetrates the semiconductor portion 31C is formed in the semiconductor substrate 31 (FIG. 8G).
  • the trench H3 is formed so that the insulating film 37B is exposed on the side surface of the trench H3.
  • the trench H3 is formed to a depth where the bottom surface of the trench H3 reaches the N-type semiconductor region 32A (photodiode PD).
  • the insulating film 37B may protrude from the side surface of the trench H3.
  • the vertical gate electrode VG is formed so as to fill the trench H3 (FIG. 8H).
  • the vertical gate electrode VG may be formed of a metal material or polysilicon.
  • the first transfer transistor TRX, the second transfer transistor TRM, the third transfer transistor TRG, and the discharge transistor OFG are formed, and the insulating layer 32 filling them is formed (FIG. 8I).
  • a trench H4 is formed in the P-type semiconductor portion 34B from the light receiving surface 31A side of the semiconductor substrate 31 (FIG. 8J).
  • the trench H4 is formed so that the bottom surface of the trench H4 reaches the buried portion 35.
  • the embedded portion 35 is removed by wet etching using a predetermined chemical solution.
  • a cavity portion 53 that extends in the in-plane direction of the stack and is connected to the trench H4 is formed (FIG. 8K).
  • the chemical solution at this time for example, hydrofluoric acid is used.
  • the insulating film 37B remains without being etched, the insulating film 37B remains between the vertical gate electrode VG and the cavity 53.
  • metal-embedded portions 34A, 36A, 37A are formed by CVD, for example, so as to fill the trench H4 and the cavity 53 (FIG. 8L). Then, the surface is flattened by surface polishing by CMP. Subsequently, the second substrate 40 is attached to the light receiving surface 31A of the semiconductor substrate 31, and the light receiving lens 50 is attached to the light receiving surface 31A. In this way, the solid-state imaging device 1 according to the present embodiment is manufactured.
  • FIG. 9 shows an example of a cross-sectional configuration of a pixel of the solid-state imaging device 100 according to the comparative example.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of a pixel of the solid-state imaging device 100.
  • the solid-state imaging device 100 is the solid-state imaging device described in Patent Document 1 described above, and has a configuration in which the light-shielding portion 370 is provided in place of the light-shielding portion 37 in the solid-state imaging device 1.
  • the light shielding portion 370 is composed of a metal layer 370A extending in the in-plane direction of the first substrate 30, and an insulating film 370B having many upper, lower and side surfaces of the metal layer 370A.
  • the portion (semiconductor portion 310C) provided in the opening 370H of the light shielding portion 370 serves as a charge transfer path, like the semiconductor portion 31C in the solid-state imaging device 1.
  • the semiconductor portion 310C is formed in a mesa shape before forming the metal layer 370A.
  • the metal layer 370A is formed around the mesa-shaped semiconductor portion 310C after the charge transfer path is formed, and then the vertical gate electrode penetrating the mesa-shaped semiconductor portion 310C. A VG is formed. Therefore, a large charge transfer path is formed between the metal layer 370A and the vertical gate electrode VG.
  • the light L incident through the light receiving surface 31A easily enters the charge holding portion through the semiconductor portion 310C. As a result, noise is generated due to the incidence of light on the charge holding portion.
  • the insulating film 37B is provided between the edge of the metal-embedded portion 37A near the charge retention portion MEM and the vertical gate electrode VG.
  • the transfer of charges to the transfer transistor via the edge of the metal-embedded portion 37A near the charge holding portion MEM and the vertical gate electrode VG is blocked by the insulating film 37B.
  • the insulating film 37B insulates and separates the metal-embedded portion 37A and the vertical gate electrode VG. As a result, the insulating film 37B can reduce the incidence of light on the charge holding portion MEM while insulatingly separating the metal-embedded portion 37A and the vertical gate electrode VG.
  • both the metal-embedded portion 37A and the vertical gate electrode VG are formed in contact with the insulating film 37B.
  • the insulating film 37B can reduce the incidence of light on the charge holding portion MEM while insulatingly separating the metal-embedded portion 37A and the vertical gate electrode VG.
  • the insulating film 37B is formed of a single layer film made of silicon oxide or a multilayer film containing a silicon oxide film. As a result, the insulating film 37B can reduce the incidence of light on the charge holding portion MEM while insulatingly separating the metal-embedded portion 37A and the vertical gate electrode VG.
  • the metal embedding portions 34A and 36A that electrically and optically separate the sensor pixels 11 are connected to the metal embedding portion 37A.
  • the metal-embedded portions 34A and 36A are formed apart from the metal-embedded portion 37A, it is possible to reduce light incident on the charge holding portion MEM. Therefore, it is possible to reduce the noise caused by the light incident on the charge holding unit MEM.
  • the composite body including the metal-embedded portions 34A and 36A is formed so as to extend from the light-receiving surface 31A to the forming surface 31B.
  • the composite body including the metal-embedded portions 34A and 36A is formed only in a part of the layer between the light-receiving surface 31A and the formation surface 31B.
  • light is incident on the charge holding portion MEM. Can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the noise caused by the light incident on the charge holding unit MEM.
  • the vertical gate electrode VG has a rod shape.
  • the vertical gate electrode VG includes the wall portions VGa and Vgb that block the light incident through the light receiving surface 31A from entering the charge holding portion MEM, as shown in FIG. 11, for example. You may have.
  • the wall portion VGa and the wall portion VGb are arranged along an end portion of the opening 37H of the metal-embedded portion 37A closer to the charge holding portion MEM.
  • the walls VGa and Vgb can block the light incident through the light-receiving surface 31A from entering the charge holding unit MEM, which results in the light entering the charge holding unit MEM. The noise generated can be reduced.
  • the vertical gate electrode VG has the wall portion VGa that blocks the light incident through the light receiving surface 31A from entering the charge holding portion MEM, as shown in FIG. 12, for example. May be The wall portion VGa is arranged along the end portion of the opening 37H of the metal-embedded portion 37A closer to the charge holding portion MEM. Even in this case, since the wall portion VGa can block the incidence of the light incident through the light receiving surface 31A on the charge retaining portion MEM, the noise caused by the light incident on the charge retaining portion MEM can be prevented. Can be reduced.
  • FIG. 13 shows an example of a schematic configuration of an imaging system 2 including the solid-state imaging device 1 according to the above-described embodiment and its modification.
  • the imaging system 2 corresponds to a specific but not limitative example of “electronic device” of the present disclosure.
  • the imaging system 2 is, for example, an imaging device such as a digital still camera or a video camera, or an electronic device such as a mobile terminal device such as a smartphone or a tablet type terminal.
  • the imaging system 2 includes, for example, the solid-state imaging device 1, the optical system 141, the shutter device 142, the control circuit 143, the DSP circuit 144, the frame memory 145, the display unit 146, the storage unit 147 according to the above-described embodiment and its modification.
  • the operation unit 148 and the power supply unit 149 are provided.
  • the solid-state imaging device 1 the DSP circuit 144, the frame memory 145, the display unit 146, the storage unit 147, the operation unit 148, and the power supply unit 149 according to the above-described embodiment and its modification are connected via the bus line 150. Are connected to each other.
  • the optical system 141 is configured to have one or a plurality of lenses, guides light (incident light) from a subject to the solid-state imaging device 1, and forms an image on the light-receiving surface of the solid-state imaging device 1.
  • the shutter device 142 is arranged between the optical system 141 and the solid-state imaging device 1, and controls the light irradiation period and the light-shielding period for the solid-state imaging device 1 under the control of the control circuit 143.
  • the solid-state imaging device 1 accumulates signal charges for a certain period in accordance with the light imaged on the light receiving surface via the optical system 141 and the shutter device 142.
  • the signal charge accumulated in the solid-state imaging device 1 is transferred to the DSP circuit 144 as a pixel signal (image data) according to a drive signal (timing signal) supplied from the control circuit 143. That is, the solid-state imaging device 1 receives the image light (incident light) incident via the optical system 141 and the shutter device 142, and outputs a pixel signal corresponding to the received image light (incident light) to the DSP circuit 144. To do.
  • the control circuit 143 outputs a drive signal for controlling the transfer operation of the solid-state imaging device 1 and the shutter operation of the shutter device 142 to drive the solid-state imaging device 1 and the shutter device 142.
  • the DSP circuit 144 is a signal processing circuit that processes pixel signals (image data) output from the solid-state imaging device 1.
  • the frame memory 145 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 144 in frame units.
  • the display unit 146 includes, for example, a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the solid-state imaging device 1.
  • the storage unit 147 records image data of a moving image or a still image captured by the solid-state imaging device 1 in a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the operation unit 148 issues operation commands for various functions of the imaging system 2 in accordance with an operation by the user.
  • the power supply unit 149 appropriately supplies various power supplies serving as operation power supplies of the solid-state imaging device 1, the DSP circuit 144, the frame memory 145, the display unit 146, the storage unit 147, and the operation unit 148 to these supply targets.
  • FIG. 14 shows an example of a flowchart of the imaging operation in the imaging system 2.
  • the user operates the operation unit 148 to instruct the start of imaging (step S101).
  • the operation unit 148 transmits an imaging command to the control circuit 143 (step S102).
  • the control circuit 143 starts controlling the shutter device 142 and the solid-state imaging device 1.
  • the solid-state imaging device 1 (specifically, the system control circuit 32d) executes imaging by a predetermined imaging method under the control of the control circuit 143 (step S103).
  • the shutter device 142 controls the light irradiation period and the light shielding period for the solid-state imaging device 1 under the control of the control circuit 143.
  • the solid-state imaging device 1 outputs the image data obtained by imaging to the DSP circuit 144.
  • the image data is data for all pixels of the pixel signal generated based on the electric charges temporarily held in the floating diffusion FD.
  • the DSP circuit 144 performs predetermined signal processing (for example, noise reduction processing) based on the image data input from the solid-state imaging device 1 (step S104).
  • the DSP circuit 144 causes the frame memory 145 to hold the image data subjected to the predetermined signal processing, and the frame memory 145 causes the storage unit 147 to store the image data (step S105). In this way, the image pickup by the image pickup system 2 is performed.
  • the solid-state imaging device 1 according to the above-described embodiment and its modification is applied to the imaging system 2.
  • the solid-state image pickup device 1 can be miniaturized or made finer, and thus the small-sized or high-definition image pickup system 2 can be provided.
  • the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on any type of moving body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system which is an example of a mobile body 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/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a drive force generation device for generating a drive force of a vehicle such as an internal combustion engine or a drive motor, a drive force transmission mechanism for transmitting the drive force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a steering mechanism for adjusting and a control device such as a braking device for generating a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls operations 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 head lamp, a back lamp, a brake lamp, a winker, or a fog lamp.
  • radio waves or signals of various switches transmitted from a portable device that substitutes for a key can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts the input of these radio waves or signals and controls the vehicle door lock device, the power window device, the lamp, and the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the image capturing unit 12031 to capture an image of the vehicle exterior and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the image pickup unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected with, for example, a driver state detection unit 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle 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 or not the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generation device, the steering mechanism or the braking device based on the information on the inside and outside of the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes a function of ADAS (Advanced Driver Assistance System) that includes collision avoidance or impact mitigation of a vehicle, follow-up traveling based on an inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance traveling, a vehicle collision warning, or a vehicle lane departure warning. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generation device, the steering mechanism, the braking device, or 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, thereby It is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like 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 the information on the outside of the vehicle acquired by the 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 vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of antiglare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the voice image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of a voice and an image to an output device capable of visually or audibly notifying information to an occupant of the vehicle 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 onboard display and a head-up display, for example.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as the front nose of the vehicle 12100, the side mirrors, the rear bumper, the back door, and the upper part of the windshield in the vehicle interior.
  • the image capturing unit 12101 provided on the front nose and the image capturing unit 12105 provided on 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 included in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the image capturing unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100.
  • the images in the front acquired by the image capturing units 12101 and 12105 are mainly used for detecting the preceding vehicle, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, or the like.
  • FIG. 16 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 on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors
  • the imaging range 12114 indicates The imaging range of the imaging part 12104 provided in a rear bumper or a back door is shown.
  • a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of image capturing elements, or may be an image capturing 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 of this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100). By determining, the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100, which is traveling in the substantially same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more), can be extracted as the preceding vehicle. it can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels without depending on the operation of the driver.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 uses the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104 to convert three-dimensional object data regarding a three-dimensional object to other three-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. It can be classified, extracted, and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles difficult to see. Then, 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 outputs the audio through the audio speaker 12061 and the display unit 12062. A driver can be assisted for avoiding a collision by outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering through the drive system control unit 12010.
  • 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 or not a pedestrian is present in the images captured by the imaging units 12101 to 12104. To recognize such a pedestrian, for example, a procedure of extracting a feature point in an image captured by the image capturing units 12101 to 12104 as an infrared camera, and a pattern matching process on a series of feature points indicating an outline of an object are performed to determine whether the pedestrian is a pedestrian. It is performed by the procedure of determining.
  • the audio image output unit 12052 causes the recognized pedestrian to have a rectangular contour line for emphasis.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon indicating a pedestrian or the like at a desired position.
  • the above has described an example of the mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 according to the above-described embodiment and its modification can be applied to the imaging unit 12031.
  • the image pickup unit 12031 can be downsized or high-definition, and thus a small or high-definition moving object control system can be provided.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied.
  • FIG. 17 illustrates a situation in which an operator (doctor) 11131 is operating on a patient 11132 on a patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment tool 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100.
  • a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 includes a lens barrel 11101 into 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 base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 configured as a so-called rigid endoscope having the rigid barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel. Good.
  • An opening in which an 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 the 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. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 via the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, or may be a perspective or side-viewing endoscope.
  • An optical system and an image pickup device are provided inside the camera head 11102, and reflected light (observation light) from an observation target is condensed on the image pickup device by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted to the camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202 in a centralized manner. Further, the CCU 11201 receives the image signal from the camera head 11102, and performs various image processing such as development processing (demosaic processing) on the image signal for displaying an image based on the image signal.
  • image processing such as development processing (demosaic processing)
  • 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.
  • the user can input various kinds of 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 driving of the energy treatment instrument 11112 for cauterization of tissue, incision, sealing of blood vessel, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 is used to inflate the body cavity of the patient 11132 through the pneumoperitoneum tube 11111 in order to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field by the endoscope 11100 and the working space of the operator.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies irradiation light to the endoscope 11100 when imaging a surgical site can be configured by, for example, an LED, a laser light source, or a white light source configured by a combination thereof.
  • a white light source is formed 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, so that the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated on the observation target in a time division manner, and the drive of the image pickup device of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing so as to correspond to each of the RGB. It is also possible to take the captured image in a time division manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter on the image sensor.
  • the drive of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light at predetermined time intervals.
  • the drive of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of changing the intensity of the light to acquire an image in a time-division manner and combining the images, a high dynamic image without so-called blackout and blown-out highlights is obtained. An image of the range can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of absorption of light in body tissues, by irradiating a narrow band of light as compared with the irradiation light (that is, white light) during normal observation, the mucosal surface layer
  • the so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as blood vessels is imaged with high contrast.
  • fluorescence observation in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating the excitation light may be performed.
  • 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 injected into the body tissue and the body tissue is injected.
  • the excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent can be irradiated to obtain a fluorescence image.
  • the light source device 11203 can be configured to be capable of supplying narrowband light and/or excitation light compatible with such special light observation.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and the CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a driving unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other by a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at the connecting portion with the lens barrel 11101.
  • the observation light taken in 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 image pickup unit 11402 is composed of an image pickup element.
  • the number of image pickup elements forming the image pickup section 11402 may be one (so-called single-plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to R, G, and B may be generated by the respective image pickup elements, and these may be combined to obtain a color image.
  • the image capturing unit 11402 may be configured to have a pair of image capturing elements for respectively acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D (Dimensional) display.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately understand the depth of the living tissue in the operation site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each image pickup element.
  • the image pickup unit 11402 does not necessarily have to be provided on the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is composed of 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. Accordingly, the magnification and focus of the image captured by the image capturing unit 11402 can be adjusted appropriately.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU11201.
  • 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 the driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information that specifies the frame rate of the captured image, information that specifies the exposure value at the time of capturing, and/or information that specifies the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the image capturing conditions such as the frame rate, the exposure value, the magnification, and the focus may be appropriately designated 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, the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are mounted on the endoscope 11100.
  • 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 composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives the image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electric communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various kinds of image processing on the image signal that is the RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls regarding imaging of a surgical site or the like by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging the surgical site or the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image of the surgical site 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 a surgical instrument such as forceps, a specific living body part, bleeding, and a mist when the energy treatment instrument 11112 is used 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 use the recognition result to superimpose and display various types of surgery support information on the image of the operation unit. By displaying the surgery support information in a superimposed manner and presenting it to the operator 11131, the burden on the operator 11131 can be reduced and the operator 11131 can surely proceed with the surgery.
  • the transmission cable 11400 that connects the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable that supports electric signal communication, an optical fiber that supports optical communication, or a composite cable of these.
  • wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be suitably applied to the imaging unit 11402 provided in the camera head 11102 of the endoscope 11100 among the configurations described above.
  • the image capturing unit 11402 can be downsized or high definition, and thus the small or high definition endoscope 11100 can be provided.
  • a light-receiving surface A plurality of pixels arranged to face the light receiving surface, A photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light incident through the light receiving surface, A charge holding unit that holds the charges transferred from the photoelectric conversion unit, A transfer transistor that has a vertical gate electrode reaching the photoelectric conversion unit and transfers charges from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit; Arranged in a layer between the photoelectric conversion unit and the charge holding unit, having an opening through which the vertical gate electrode penetrates, at a place other than the opening, A light-shielding portion that blocks incidence on the charge holding portion, A solid-state imaging device, comprising: a charge shield portion that blocks transfer of charges to the transfer transistor via an edge of the opening portion near the charge holding portion and the vertical gate electrode.
  • the solid-state imaging device according to any one of (1) to (5), further including a separating unit that is electrically connected to each of the light shielding units and electrically and optically separates the pixels.
  • a separating unit that is electrically connected to each of the light shielding units and electrically and optically separates the pixels.
  • (7) Further comprising a semiconductor substrate having the light receiving surface and a surface on which the transfer transistor is formed, in which each of the pixels is formed, The solid-state imaging device according to (6), wherein the separation unit is formed to extend from the light receiving surface to the formation surface.
  • a solid-state imaging device that outputs a pixel signal according to incident light;
  • a signal processing circuit for processing the pixel signal The solid-state imaging device, A light-receiving surface, A plurality of pixels arranged to face the light receiving surface, and each of the pixels is A photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light incident through the light receiving surface, A charge holding unit that holds the charges transferred from the photoelectric conversion unit, A transfer transistor that has a vertical gate electrode reaching the photoelectric conversion unit and transfers charges from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit; Arranged in a layer between the photoelectric conversion unit and the charge holding unit, having an opening through which the vertical gate electrode penetrates, at a place other than the opening, A light-shielding portion that blocks incidence on the charge holding portion, An electronic device, comprising: a charge shield portion that blocks transfer of charges to the transfer transistor via an edge of the opening portion near the charge holding portion and the vertical gate electrode.
  • the solid-state imaging device and the electronic apparatus it is possible to reduce light incidence on the charge holding unit as compared with the case where the charge shielding unit is not provided in the opening of the light shielding unit. Since it is possible to do so, it is possible to reduce the noise caused by the light incident on the charge holding portion.
  • the effect of the present technology is not necessarily limited to the effect described here, and may be any effect described in the present specification.

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Abstract

本開示の一実施の形態に係る固体撮像装置は、複数の画素を備えている。各画素は、光電変換部と、光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、光電変換部から電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタとを有している。各画素は、光電変換部と電荷保持部との間の層内に配置された遮光部を更に有している。遮光部には、垂直ゲートが貫通する開口部が設けられている。各画素は、開口部のうち電荷保持部寄りの端縁と垂直ゲートとの間を介した、転送トランジスタへの電荷の転送を遮る遮電荷部を更に有している。

Description

固体撮像装置および電子機器
　本開示は、固体撮像装置および電子機器に関する。
　従来、固体撮像装置において、受光面からの光が、光電変換部に蓄積された電荷が転送される電荷保持部に侵入するのを妨げるために、光電変換部と電荷保持部との間に遮光部を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開ＷＯ２０１６／１３６４８６
　ところで、上述の固体撮像装置の分野では、電荷保持部への光入射に起因するノイズを低減することが望まれている。従って、電荷保持部への光入射に起因するノイズを低減することの可能な固体撮像装置およびそれを備えた電子機器を提供することが望ましい。
　本開示の一実施の形態に係る固体撮像装置は、受光面と、受光面と対向配置された複数の画素とを備えている。各画素は、受光面を介して入射した光を光電変換する光電変換部と、光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、光電変換部に達する垂直ゲート電極を有し、光電変換部から電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタとを有している。各画素は、さらに、遮光部と、遮電荷部とを有している。遮光部は、光電変換部と電荷保持部との間の層内に配置されている。遮光部は、垂直ゲート電極が貫通する開口部を有し、受光面を介して入射した光の、電荷保持部への入射を開口部以外の箇所で遮る。遮電荷部は、開口部のうち電荷保持部寄りの端縁と垂直ゲート電極との間を介した、転送トランジスタへの電荷の転送を遮る。
　本開示の一実施の形態に係る電子機器は、入射光に応じた画素信号を出力する固体撮像装置と、画素信号を処理する信号処理回路とを備えている。電子機器に設けられた固体撮像装置は、上記の固体撮像装置と同一の構成を有している。
　本開示の一実施の形態に係る固体撮像装置および電子機器では、遮光部の開口部のうち電荷保持部寄りの端縁と垂直ゲート電極との間を介した、転送トランジスタへの電荷の転送が遮電荷部によって遮られる。これにより、遮光部の開口部に遮電荷部が設けられていない場合と比べて、電荷保持部への光入射を低減することができる。
本開示の一実施の形態に係る固体撮像装置の概略構成の一例を表す図である。 図１のセンサ画素の回路構成の一例を表す図である。 図１のセンサ画素の断面構成の一例を表す図である。 図１のセンサ画素の概略構成の一例を斜視的に表す図である。 図４のＳｅｃ１における平面構成の一例を表す図である。 図４のＳｅｃ２における平面構成の一例を表す図である。 図４のＳｅｃ３における平面構成の一例を表す図である。 図１の固体撮像装置の製造方法の一例を表す図である。 図８Ａに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｂに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｃに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｄに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｅに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｆに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｇに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｈに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｉに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｊに続く製造過程を説明するための図である。 図８Ｋに続く製造過程を説明するための図である。 比較例に係る固体撮像装置のセンサ画素の断面構成の一例を表す図である。 図９のセンサ画素の概略構成の一例を斜視的に表す図である。 図４のセンサ画素の概略構成の一変形例を斜視的に表す図である。 図４のセンサ画素の概略構成の一変形例を斜視的に表す図である。 上記実施の形態およびその変形例に係る撮像装置を備えた撮像システムの概略構成の一例を表す図である。 図１３の撮像システムにおける撮像手順の一例を表す図である。 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。 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。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（固体撮像装置）…図１～図１０
２．変形例（固体撮像装置）…図１１，図１２
３．適用例
　　　上記実施の形態およびその変形例に係る撮像装置を
　　　撮像システムに適用した例…図１３、図１４
４．応用例
　　　応用例１…上記実施の形態およびその変形例に係る撮像装置を
　　　　　　　　移動体に応用した例…図１５、図１６
　　　応用例２…上記実施の形態およびその変形例に係る撮像装置を
　　　　　　　　手術システムに応用した例…図１７、図１８
＜１．実施の形態＞
[構成]
　本開示の一実施の形態に係る固体撮像装置１について説明する。固体撮像装置１は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等からな
るグローバルシャッタ方式の裏面照射型のイメージセンサである。固体撮像装置１は、被写体からの光を受光して光電変換し、画像信号を生成することで画像を撮像する。固体撮像装置１は、入射光に応じた画素信号を出力する。
　グローバルシャッタ方式とは、基本的には全画素同時に露光を開始し、全画素同時に露光を終了するグローバル露光を行う方式である。ここで、全画素とは、画像に現れる部分の画素の全てということであり、ダミー画素等は除外される。また、時間差や画像の歪みが問題にならない程度に十分小さければ、全画素同時ではなく、複数行（例えば、数十行）単位でグローバル露光を行いながら、グローバル露光を行う領域を移動する方式もグローバルシャッタ方式に含まれる。また、画像に表れる部分の画素の全てでなく、所定領域の画素に対してグローバル露光を行う方式もグローバルシャッタ方式に含まれる。
　裏面照射型のイメージセンサとは、被写体からの光が入射する受光面と、各画素を駆動させるトランジスタ等の配線が設けられた配線層との間に、被写体からの光を受光し、電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換部が設けられている構成のイメージセンサである。なお、本開示は、ＣＭＯＳイメージセンサへの適用に限られるものではない。
　図１は、本開示の一実施の形態に係る固体撮像装置１の概略構成の一例を表す。固体撮像装置１は、光電変換を行う複数のセンサ画素１１が行列状に配置された画素アレイ部１０を備えている。センサ画素１１は、本開示の「画素」の一具体例に相当する。図２は、センサ画素１１および読み出し回路１２（後述）の回路構成の一例を表す。図３は、センサ画素１１および読み出し回路１２の断面構成の一例を表す。固体撮像装置１は、例えば、２つの基板（第１基板３０、第２基板４０）を貼り合わせて構成されている。
　第１基板３０は、半導体基板３１に複数のセンサ画素１１を有している。複数のセンサ画素１１は、半導体基板３１の裏面（受光面３１Ａ）と対向する位置に行列状に設けられている。第１基板３０は、さらに、半導体基板３１に複数の読み出し回路１２を有している。なお、図３には、読み出し回路１２は記載されていない。各読み出し回路１２は、センサ画素１１から出力された電荷に基づく画素信号を出力する。複数の読み出し回路１２は、例えば、４つのセンサ画素１１ごとに１つずつ設けられている。このとき、４つのセンサ画素１１は、１つの読み出し回路１２を共有している。ここで、「共有」とは、４つのセンサ画素１１の出力が共通の読み出し回路１２に入力されることを指している。読み出し回路１２は、例えば、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬと、増幅トランジスタＡＭＰとを有している。
　第１基板３０は、行方向に延在する複数の画素駆動線と、列方向に延在する複数のデータ出力線ＶＳＬとを有している。画素駆動線は、センサ画素１１に蓄積された電荷の出力を制御する制御信号が印加される配線である。データ出力線ＶＳＬは、各読み出し回路１２から出力された画素信号をロジック回路２０に出力する配線である。
　第２基板４０は、半導体基板４１上に、画素信号を処理するロジック回路２０を有している。ロジック回路２０は、例えば、垂直駆動回路２１、カラム信号処理回路２２、水平駆動回路２３およびシステム制御回路２４を有している。ロジック回路２０は、センサ画素１１ごとの出力電圧を外部に出力する。
　垂直駆動回路２１は、例えば、複数のセンサ画素１１を所定の単位画素行ごとに順に選択する。「所定の単位画素行」とは、同一アドレスで画素選択可能な画素行を指している。例えば、複数のセンサ画素１１が１つの読み出し回路１２を共有する場合、読み出し回路１２を共有する複数のセンサ画素１１のレイアウトが２画素行×ｎ画素列（ｎは１以上の整数）となっているときには、「所定の単位画素行」は、２画素行を指している。同様に、読み出し回路１２を共有する複数のセンサ画素１１のレイアウトが４画素行×ｎ画素列（ｎは１以上の整数）となっているときには、「所定の単位画素行」は、４画素行を指している。
　カラム信号処理回路２２は、例えば、垂直駆動回路２１によって選択された行の各センサ画素１１から出力される画素信号に対して、相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling：ＣＤＳ）処理を施す。カラム信号処理回路２２は、例えば、ＣＤＳ処理を施すことにより、画素信号の信号レベルを抽出し、各センサ画素１１の受光量に応じた画素データを保持する。カラム信号処理回路２２は、例えば、データ出力線ＶＳＬごとにカラム信号処理部を有している。カラム信号処理部は、例えば、シングルスロープＡ／Ｄ変換器を含んでいる。シングルスロープＡ／Ｄ変換器は、例えば、比較器およびカウンタ回路を含んで構成されている。水平駆動回路２３は、例えば、カラム信号処理回路２２に保持されている画素データを順次、外部に出力する。システム制御回路２４は、例えば、ロジック回路２０内の各ブロック（垂直駆動回路２１、カラム信号処理回路２２および水平駆動回路２３）の駆動を制御する。
　各センサ画素１１は、互いに共通の構成要素を有している。各センサ画素１１は、例えば、フォトダイオードＰＤと、第１転送トランジスタＴＲＸと、第２転送トランジスタＴＲＭと、電荷保持部ＭＥＭと、第３転送トランジスタＴＲＧと、フローティングディフュージョンＦＤと、排出トランジスタＯＦＧとを有している。第１転送トランジスタＴＲＸ、第２転送トランジスタＴＲＭ、第３転送トランジスタＴＲＧおよび排出トランジスタＯＦＧは、例えば、ＮＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。フォト
ダイオードＰＤは、本開示の「光電変換部」の一具体例に相当する。第１転送トランジスタＴＲＸは、本開示の「転送トランジスタ」の一具体例に相当する。
　フォトダイオードＰＤは、受光面３１Ａを介して入射した光Ｌを光電変換する。フォトダイオードＰＤは、光電変換を行って受光量に応じた電荷を発生する。フォトダイオードＰＤは、例えば、半導体基板３１内に設けられたＮ型半導体領域３２ＡおよびＮ型半導体領域３２Ｂを有している。Ｎ型半導体領域３２ＡがＮ型半導体領域３２Ｂよりも受光面３１Ａ寄りに形成されている。受光面３１Ａに入射した光は、Ｎ型半導体領域３２Ａにおいて光電変換されて電荷が生成されたのち、その電荷がＮ型半導体領域３２Ｂに蓄積される。なお、Ｎ型半導体領域３２ＡとＮ型半導体領域３２Ｂとの境界は必ずしも明確ではなく、例えばＮ型半導体領域３２ＡからＮ型半導体領域３２Ｂへ向かうにつれて徐々にＮ型の不純物濃度が高くなっていればよい。フォトダイオードＰＤのカソードが第１転送トランジスタＴＲＸのソースに電気的に接続されており、フォトダイオードＰＤのアノードが基準電位線（例えばグラウンドＧＮＤ）に電気的に接続されている。
　第１転送トランジスタＴＲＸは、フォトダイオードＰＤと第２転送トランジスタＴＲＭとの間に接続されており、ゲート電極（垂直ゲート電極ＶＧ）に印加される制御信号に応じて、フォトダイオードＰＤに蓄積されている電荷を第２転送トランジスタＴＲＭに転送する。第１転送トランジスタＴＲＸは、フォトダイオードＰＤから電荷保持部ＭＥＭに電荷を転送する。第１転送トランジスタＴＲＸは、垂直ゲート電極ＶＧを有している。第１転送トランジスタＴＲＸのドレインが第２転送トランジスタＴＲＭのソースに電気的に接続されており、第１転送トランジスタＴＲＸのゲートは画素駆動線に接続されている。
　第２転送トランジスタＴＲＭは、第１転送トランジスタＴＲＸと第３転送トランジスタＴＲＧとの間に接続されており、ゲート電極に印加される制御信号に応じて、電荷保持部ＭＥＭのポテンシャルを制御する。例えば、第２転送トランジスタＴＲＭがオンしたとき、電荷保持部ＭＥＭのポテンシャルが深くなり、第２転送トランジスタＴＲＭがオフしたとき、電荷保持部ＭＥＭのポテンシャルが浅くなる。そして、例えば、第１転送トランジスタＴＲＸおよび第２転送トランジスタＴＲＭがオンすると、フォトダイオードＰＤに蓄積されている電荷が、第１転送トランジスタＴＲＸおよび第２転送トランジスタＴＲＭを介して、電荷保持部ＭＥＭに転送される。第２転送トランジスタＴＲＭのドレインが第３転送トランジスタＴＲＧのソースに電気的に接続されており、第２転送トランジスタＴＲＭのゲートは画素駆動線に接続されている。
　電荷保持部ＭＥＭは、グローバルシャッタ機能を実現するために、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷を一時的に保持する領域である。電荷保持部ＭＥＭは、フォトダイオードＰＤから転送された電荷を保持する。
　第３転送トランジスタＴＲＧは、第２転送トランジスタＴＲＭとフローティングディフュージョンＦＤとの間に接続されており、ゲート電極に印加される制御信号に応じて、電荷保持部ＭＥＭに保持されている電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。例えば、第２転送トランジスタＴＲＭがオフし、第３転送トランジスタＴＲＧがオンすると、電荷保持部ＭＥＭに保持されている電荷が、第２転送トランジスタＴＲＭおよび第３転送トランジスタＴＲＧを介して、フローティングディフュージョンＦＤに転送される。第３転送トランジスタＴＲＧのドレインがフローティングディフュージョンＦＤに電気的に接続されており、第３転送トランジスタＴＲＧのゲートは画素駆動線に接続されている。
　フローティングディフュージョンＦＤは、第３転送トランジスタＴＲＧを介してフォトダイオードＰＤから出力された電荷を一時的に保持する浮遊拡散領域である。フローティングディフュージョンＦＤには、例えば、リセットトランジスタＲＳＴが接続されるとともに、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線ＶＳＬが接続されている。
　排出トランジスタＯＦＧでは、ドレインが電源線ＶＤＤに接続され、ソースが第１転送トランジスタＴＲＸと第２転送トランジスタＴＲＭの間に接続されている。排出トランジスタＯＦＧは、ゲート電極に印加される制御信号に応じて、フォトダイオードＰＤを初期化（リセット）する。例えば、第１転送トランジスタＴＲＸおよび排出トランジスタＯＦＧがオンすると、フォトダイオードＰＤの電位が電源線ＶＤＤの電位レベルにリセットされる。すなわち、フォトダイオードＰＤの初期化が行われる。また、排出トランジスタＯＦＧは、例えば、第１転送トランジスタＴＲＸと電源線ＶＤＤの間にオーバーフローパスを形成し、フォトダイオードＰＤから溢れた電荷を電源線ＶＤＤに排出する。
　リセットトランジスタＲＳＴでは、ドレインが電源線ＶＤＤに接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。リセットトランジスタＲＳＴは、ゲート電極に印加される制御信号に応じて、電荷保持部ＭＥＭからフローティングディフュージョンＦＤまでの各領域を初期化（リセット）する。例えば、第３転送トランジスタＴＲＧおよびリセットトランジスタＲＳＴがオンすると、電荷保持部ＭＥＭおよびフローティングディフュージョンＦＤの電位が電源線ＶＤＤの電位レベルにリセットされる。すなわち、電荷保持部ＭＥＭおよびフローティングディフュージョンＦＤの初期化が行われる。
　増幅トランジスタＡＭＰは、ゲート電極がフローティングディフュージョンＦＤに接続され、ドレインが電源線ＶＤＤに接続されており、フォトダイオードＰＤでの光電変換によって得られる電荷を読み出すソースフォロワ回路の入力部となる。すなわち、増幅トランジスタＡＭＰは、ソースが選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線ＶＳＬに接続されることにより、垂直信号線ＶＳＬの一端に接続される定電流源とソースフォロワ回路を構成する。
　選択トランジスタＳＥＬは、増幅トランジスタＡＭＰのソースと垂直信号線ＶＳＬとの間に接続されており、選択トランジスタＳＥＬのゲート電極には、選択信号として制御信号が供給される。選択トランジスタＳＥＬは、制御信号がオンすると導通状態となり、選択トランジスタＳＥＬに連結されたセンサ画素１１が選択状態となる。センサ画素１１が選択状態になると、増幅トランジスタＡＭＰから出力される画素信号が垂直信号線ＶＳＬを介してカラム信号処理回路２２に読み出される。
　次に、図３～図７を参照して、センサ画素１１の構成について詳細に説明する。図４は、センサ画素１１の概略構成の一例を斜視的に表したものである。図５は、図４のＳｅｃ１における平面構成の一例を表したものである。図６は、図４のＳｅｃ２における平面構成の一例を表したものである。図７は、図４のＳｅｃ３における平面構成の一例を表したものである。なお、図５では、図４のＳｅｃ１における平面構成に、読み出し回路１２に含まれる各種トランジスタ（リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬ）のレイアウトや、後述の金属埋め込み部３４Ａ，３６Ａのレイアウトが重ね合わされている。さらに、図５では、読み出し回路１２を共有する４つのフローティングディフュージョンＦＤが共通の引出電極１３に電気的に接続されている場合が例示されている。また、図６では、図４のＳｅｃ２における平面構成に、後述の金属埋め込み部３４Ａ，３６Ｂのレイアウトが重ね合わされている。
　第１基板３０は、半導体基板３１上に絶縁層３２を積層して構成されている。つまり、絶縁層３２は、半導体基板３１の上面に接して形成されている。半導体基板３１の上面には、第１転送トランジスタＴＲＸ、第２転送トランジスタＴＲＭ、電荷保持部ＭＥＭ、第３転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤおよび排出トランジスタＯＦＧが形成されている。半導体基板３１の上面近傍には、電荷保持部ＭＥＭが形成されている。従って、半導体基板３１の上面は、第１転送トランジスタＴＲＸなどの形成面３１Ｂとなっている。
　絶縁層３２内には、第１転送トランジスタＴＲＸ、第２転送トランジスタＴＲＭ、第３転送トランジスタＴＲＧおよび排出トランジスタＯＦＧのゲート電極や、これらのゲート電極に接続された配線などが設けられている。第１転送トランジスタＴＲＸ、第２転送トランジスタＴＲＭ、第３転送トランジスタＴＲＧおよび排出トランジスタＯＦＧのゲート電極や、これらのゲート電極に接続された配線は、例えば、金属材料によって形成されている。第１転送トランジスタＴＲＸのゲート電極（垂直ゲート電極ＶＧ）は、ポリシリコンによって形成されていてもよい。
　半導体基板３１，４１は、例えば、シリコン基板で構成されている。半導体基板３１は、例えば、シリコン（１１１）基板で構成されている。シリコン（１１１）基板とは、（１１１）の結晶方位を有する単結晶シリコン基板である。半導体基板３１は、上面（形成面３１Ｂ）の一部およびその近傍に、Ｎ型半導体領域３２Ｂを有しており、Ｎ型半導体領域３２Ｂよりも深い領域にＮ型半導体領域３２Ａを有している。半導体基板３１は、さらに、フローティングディフュージョンＦＤおよび電荷保持部ＭＥＭを有している。第１転送トランジスタＴＲＸのゲート電極（垂直ゲート電極ＶＧ）は、半導体基板３１の上面（形成面３１Ｂ）から、半導体基板３１の厚さ方向（法線方向）に延在して形成されている。第１転送トランジスタＴＲＸのゲート電極（垂直ゲート電極ＶＧ）は、形成面３１Ｂから、Ｎ型半導体領域３２Ａ（フォトダイオードＰＤ）に達する深さまで延在している。第１転送トランジスタＴＲＸのゲート電極（垂直ゲート電極ＶＧ）は、例えば、半導体基板３１の厚さ方向（法線方向）に延在する棒状の形状となっている。
　第１基板３０は、例えば、さらに、半導体基板３１の裏面（受光面３１Ａ）に接する固定電荷膜３８を有している。固定電荷膜３８は、半導体基板３１の受光面３１Ａ側の界面準位に起因する暗電流の発生を抑制するため、負の固定電荷を有している。固定電荷膜３８は、例えば、負の固定電荷を有する絶縁膜によって形成されている。そのような絶縁膜の材料としては、例えば、酸化ハフニウム、酸化ジルコン、酸化アルミニウム、酸化チタンまたは酸化タンタルが挙げられる。固定電荷膜３８が誘起する電界により、半導体基板３１の受光面３１Ａ側の界面にホール蓄積層が形成される。このホール蓄積層によって、界面からの電子の発生が抑制される。第１基板３０は、例えば、さらに、カラーフィルタ３９を有している。カラーフィルタ３９は、半導体基板３１の受光面３１Ａ側に設けられている。カラーフィルタ３９は、例えば、固定電荷膜３８に接して設けられており、固定電荷膜３８を介してセンサ画素１１と対向する位置に設けられている。
　各センサ画素１１は、半導体基板３１の裏面（受光面３１Ａ）側に受光レンズ５０を有している。つまり、固体撮像装置１は、センサ画素１１ごとに１つずつ設けられた複数の受光レンズ５０を備えている。複数の受光レンズ５０は、フォトダイオードＰＤごとに１つずつ設けられており、フォトダイオードＰＤと対向する位置に配置されている。つまり、固体撮像装置１は、裏面照射型の撮像装置である。受光レンズ５０は、例えば、カラーフィルタ３９に接して設けられており、カラーフィルタ３９および固定電荷膜３８を介してセンサ画素１１と対向する位置に設けられている。
　第１基板３０は、互いに隣接する２つのセンサ画素１１を電気的かつ光学的に分離する素子分離部３４，３６を有している。素子分離部３４，３６は、半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）に延在して形成されている。素子分離部３４，３６は、半導体基板３１内において、半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）に積層されている。つまり、素子分離部３４，３６は、互いに連結されている。素子分離部３４，３６からなる構造体は、受光面３１Ａから形成面３１Ｂまで延在して形成されている。つまり、素子分離部３４，３６からなる構造体は、半導体基板３１および半導体層３３を貫通している。
　素子分離部３４は、センサ画素１１（特にフォトダイオードＰＤ）を水平面内方向において取り囲むように形成されており、さらに、半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）に延在して形成されている。素子分離部３４は、互いに隣接する２つのフォトダイオードＰＤの間に形成されている。素子分離部３４は、例えば、金属埋め込み部３４ＡおよびＰ型半導体部３４Ｂによって構成されている。
　金属埋め込み部３４ＡおよびＰ型半導体部３４Ｂは、ともに、センサ画素１１（特にフォトダイオードＰＤ）を水平面内方向において取り囲むとともに、半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）に延在している。Ｐ型半導体部３４Ｂは、金属埋め込み部３４Ａの側面に接して形成されており、金属埋め込み部３４ＡとフォトダイオードＰＤとの間に形成されている。金属埋め込み部３４Ａは、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を用いて形成されている。金属埋め込み部３４Ａは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。Ｐ型半導体部３４Ｂは、導電型がＰ型の半導体によって形成されている。
　素子分離部３６は、センサ画素１１（特に、第１転送トランジスタＴＲＸ、第２転送トランジスタＴＲＭ、電荷保持部ＭＥＭ、第３転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤおよび排出トランジスタＯＦＧ）を水平面内方向において取り囲むように形成されており、さらに、半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）に延在して形成されている。素子分離部３６は、半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）において素子分離部３４と対向する位置に設けられている。素子分離部３６は、例えば、金属埋め込み部３６Ａおよび絶縁膜３６Ｂによって構成されている。
　金属埋め込み部３６Ａおよび絶縁膜３６Ｂは、ともに、センサ画素１１（特に、第１転送トランジスタＴＲＸ、第２転送トランジスタＴＲＭ、電荷保持部ＭＥＭ、第３転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤおよび排出トランジスタＯＦＧ）を水平面内方向において取り囲むとともに、半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）に延在している。絶縁膜３６Ｂは、金属埋め込み部３６Ａの側面に接して形成されており、金属埋め込み部３６Ａとセンサ画素１１との間に形成されている。金属埋め込み部３６Ａは、例えば、ＣＶＤを用いて形成されている。金属埋め込み部３６Ａは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。絶縁膜３６Ｂは、例えば、半導体基板３１を熱酸化することにより形成された酸化膜であり、例えば、酸化シリコンによって形成されている。
　素子分離部３４の上部と素子分離部３６の下部とが半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）において互いに連結されている。素子分離部３４および素子分離部３６からなる複合体が、本開示の「分離部」の一具体例に相当する。素子分離部３４および素子分離部３６からなる複合体は、各センサ画素１１を電気的かつ光学的に分離する。素子分離部３４および素子分離部３６からなる複合体は、受光面３１Ａから形成面３１Ｂまで延在して形成されている。つまり、素子分離部３４および素子分離部３６からなる複合体は、半導体基板３１を貫通している。
　第１基板３０は、さらに、フォトダイオードＰＤと電荷保持部ＭＥＭとの間の層内に延在して形成された遮光部３７を有している。遮光部３７は、受光面３１Ａを介して入射した光の、電荷保持部ＭＥＭへの入射を遮る。遮光部３７は、例えば、金属埋め込み部３７Ａおよび絶縁膜３７Ｂによって構成されている。絶縁膜３７Ｂは、金属埋め込み部３７Ａの上面、下面および側面に接して形成されており、金属埋め込み部３７Ａを覆うように形成されている。
　金属埋め込み部３７Ａは、例えば、ＣＶＤを用いて形成されている。金属埋め込み部３７Ａは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。絶縁膜３７Ｂは、例えば、半導体基板３１を熱酸化することにより形成された酸化膜であり、例えば、酸化シリコンによって形成されている。絶縁膜３７Ｂは、ＳｉＯ2膜（シリコン酸化膜）を含む多層膜によって構成されていてもよい。絶縁膜３７Ｂは、例えば、ＳｉＯ2膜（シリコン酸化膜）、ＳＣＦ膜およびＳｉＯ2膜（シリコン酸化膜）からなる積層構造となっていてもよい。ＳＣＦ膜は、例えば、酸化ハフニウム、酸化ジルコン、酸化アルミニウム、酸化チタンまたは酸化タンタルなどによって構成されている。絶縁膜３７Ｂは、ＳｉＯ2（シリコン酸化物）からなる単層膜となっていてもよい。金属埋め込み部３７Ａが、本開示の「遮光部」の一具体例に相当する。絶縁膜３７Ｂが、本開示の「遮電荷部」の一具体例に相当する。
　金属埋め込み部３７Ａは、素子分離部３４の金属埋め込み部３４Ａの上部に接して形成されている。金属埋め込み部３７Ａは、半導体基板３１の裏面（受光面３１Ａ）を介して入射した光の、電荷保持部ＭＥＭへの入射を遮る。金属埋め込み部３７Ａは、フォトダイオードＰＤと電荷保持部ＭＥＭとの間の層内に配置されている。金属埋め込み部３７Ａは、半導体基板３１の法線方向（厚さ方向）に延在するシート状の金属層である。金属埋め込み部３７Ａは、素子分離部３４の金属埋め込み部３４Ａの上部と、素子分離部３６の金属埋め込み部３６Ａの下部とに接して形成されている。絶縁膜３７Ｂは、素子分離部３６の絶縁膜３６Ｂに接して形成されている。つまり、素子分離部３４，３６は、遮光部３７と連結されている。
　金属埋め込み部３７Ａは、垂直ゲート電極ＶＧが貫通する開口３７Ｈを有している。つまり、金属埋め込み部３７Ａは、開口３７Ｈ以外の箇所で、半導体基板３１の裏面（受光面３１Ａ）を介して入射した光の、電荷保持部ＭＥＭへの入射を遮る。開口３７Ｈには、半導体基板３１の一部（半導体部３１Ｃ）が存在しており、この半導体部３１Ｃが、第１転送トランジスタＴＲＸへ電荷を転送する転送路として機能する。絶縁膜３７Ｂは、金属埋め込み部３７Ａを覆っており、金属埋め込み部３７Ａと、垂直ゲート電極ＶＧとを絶縁分離する。金属埋め込み部３７Ａおよび垂直ゲート電極ＶＧは、ともに、絶縁膜３７Ｂに接して形成されている。絶縁膜３７Ｂは、開口３７Ｈのうち電荷保持部ＭＥＭ寄りの端縁と垂直ゲート電極ＶＧとの間を介した、第１転送トランジスタＴＲＸへの電荷の転送を遮る。従って、開口３７Ｈのうち電荷保持部ＭＥＭ寄りの端縁（つまり、金属埋め込み部３７Ａの端縁のうち、電荷保持部ＭＥＭ寄りの端縁）と、垂直ゲート電極ＶＧとの間には、第１転送トランジスタＴＲＸへ電荷を転送する転送路が存在していない。言い換えると、開口３７Ｈのうち電荷保持部ＭＥＭ寄りの端縁（つまり、金属埋め込み部３７Ａの端縁のうち、電荷保持部ＭＥＭ寄りの端縁）と、垂直ゲート電極ＶＧとの間には、受光面３１Ａを介して入射した光が電荷保持部ＭＥＭに侵入する経路が存在しないか、または、ほとんど存在しない。なお、開口３７Ｈのうち電荷保持部ＭＥＭから遠く離れた端縁（つまり、金属埋め込み部３７Ａの端縁のうち、電荷保持部ＭＥＭから遠く離れた端縁）と、垂直ゲート電極ＶＧとの間には、第１転送トランジスタＴＲＸへ電荷を転送する転送路が存在している。
[製造方法]
　次に、固体撮像装置１の製造方法について説明する。図８Ａ～図８Ｌは、固体撮像装置１の製造過程の一例を表したものである。
　まず、フォトダイオードＰＤ、Ｐ型半導体部３４Ｂ、フローティングディフュージョンＦＤ、電荷保持部ＭＥＭなどが形成された半導体基板３１を用意する（図８Ａ）。次に、半導体基板３１の上面（形成面３１Ｂ）に、形成面３１Ｂを選択的に覆うハードマスク１１０を形成する（図８Ａ）。ハードマスク１１０は、素子分離部３６を形成する予定の位置に開口Ｈ１を有しており、例えば、ＳｉＮ（窒化珪素）やＳｉＯ2（酸化珪素）などの絶縁材料からなる。
　次に、ハードマスク１１０を利用したドライエッチングにより、半導体基板３１を構成するＳｉ（１１１）のうち開口Ｈ１において露出した部分を掘り下げることで、素子分離部３６を形成する予定の位置にトレンチＨ２を形成する（図８Ｂ）。このときのトレンチＨ２の深さが、後に形成される素子分離部３６の深さ方向の寸法に対応する。なお、後述の半導体基板３１に対するウェットエッチングの実施の際、＜１１１＞方向にも僅かにエッチング処理が進行するので、それを考慮してトレンチＨ２の深さを調節するとよい。
　次に、トレンチＨ２の側面を覆うようにサイドウォール３３ｓを形成する（図８Ｃ）。サイドウォール３３ｓを形成する際には、例えばＳｉＮやＳｉＯ2などからなる絶縁膜をトレンチＨ２の内面、すなわちトレンチＨ２の側面および底面を覆うように形成したのち、ドライエッチバックにより、トレンチＨ２の底面を覆う絶縁膜のみを除去する。このとき、半導体基板３１の上面（形成面３１Ｂ）を選択的に覆うハードマスク１１０をドライエッチバックにより除去せずに残存させるため、サイドウォール３３ｓの構成材料はハードマスク１１０の構成材料と異なるものを用いるとよい。
　次に、トレンチＨ２の底面をさらに掘り下げるように、半導体基板３１を構成するＳｉ（１１１）をドライエッチバックにより一部除去する（図８Ｄ）。その際、例えば遮光部３７の厚さに対応する深さ分だけ、トレンチＨ２の底面をさらに掘り下げる。この場合も、後述の半導体基板３１に対するウェットエッチングの実施の際、＜１１１＞方向にも僅かにエッチング処理が進行するので、それを考慮してトレンチＨ２の底面からの掘り下げ深さを調節するとよい。
　次に、トレンチＨ２に所定のアルカリ水溶液を注入し、ウェットエッチングを行うことで、半導体基板３１を構成するＳｉ（１１１）を一部除去する（図８Ｅ）。アルカリ水溶液としては、無機溶液であればＫＯＨ，ＮａＯＨ，またはＣｓＯＨなどが適用可能であり、有機溶液であればＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール水溶液），Ｎ2Ｈ4（ヒドラジン），ＮＨ4ＯＨ（水酸化アンモニウム），またはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などが適用可能である。
　ここでは、Ｓｉ（１１１）の面方位に応じてエッチングレートが異なる性質を利用した結晶異方性エッチングを行う。具体的には、Ｓｉ（１１１）基板においては、＜１１１＞方向のエッチングレートに対して＜１１０＞方向のエッチングレートが十分に高くなる。したがって、本実施の形態では、半導体基板３１の上面（形成面３１Ｂ）と平行な所定の方向（第１方向）へのエッチングが進行する一方、半導体基板３１の上面（形成面３１Ｂ）と平行な方向であって、かつ、第１方向と直交する第２方向や、半導体基板３１の上面（形成面３１Ｂ）と直交する第３方向にはほとんどエッチングが進行しないこととなる。その結果、Ｓｉ（１１１）基板である半導体基板３１の内部に、結晶面３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆによって囲まれた、トレンチＨ２と連通する空洞部５１が形成される（図８Ｅ）。このとき、半導体基板３１のうち、空洞部５１と同一の層内に、半導体部３１Ｃが形成される。
　空洞部５１を形成した後、ハードマスク１１０およびサイドウォール３３ｓを、例えばウェットエッチングにより除去する。なお、等方性のドライエッチングによりハードマスク１１０およびサイドウォール３３ｓの除去を行うことが可能な場合もある。ウェットエッチングでは、ハードマスク１１０等がＳｉＯ2からなる場合には、例えばＤＨＦ（希フッ酸）やＢＨＦ（バッファードフッ酸）などのＨＦ（フッ酸）が含有される薬液を用い、ハードマスク１１０等がＳｉＮからなる場合には、ホットりん酸（hot phosphoricacid）やＨＦが含有される薬液を用いるとよい。なお、ハードマスク１１０およびサイドウォール３３ｓの除去を行わなくともよい。
　次に、トレンチＨ２の側面および空洞部５１の内面と、半導体基板３１の上面（形成面３１Ｂ）とを覆うように絶縁膜３７Ｂを形成し、さらに、トレンチＨ２および空洞部５１を埋めるように埋め込み部３５を形成する（図８Ｆ）。なお、空洞部５１を隙間なく充填するためには、空洞部５１の厚さ（形成面３１Ｂと直交する方向の寸法）よりもトレンチＨ２の幅（形成面３１Ｂと平行な方向の寸法）が広いことが望ましい。また、埋め込み部３５として、この段階において金属材料を用いた場合には、その後の高温を伴う処理を行うことが困難となる。そこで、ＳｉＯ2やＳｉＮ、あるいはポリシリコンなどの比較的耐熱性に優れる材料からなる埋め込み部３５で、一時的にトレンチＨ２および空洞部５１を埋めておき、後の高温を伴う工程が終了してから、例えば読み出し回路１２の形成工程が終了してから、所定の金属材料に置換するようにするとよい。
　次に、半導体基板３１に、半導体部３１Ｃを貫通するトレンチＨ３を形成する（図８Ｇ）。このとき、トレンチＨ３の側面に絶縁膜３７Ｂが露出するように、トレンチＨ３を形成する。さらに、トレンチＨ３の底面がＮ型半導体領域３２Ａ（フォトダイオードＰＤ）に達する深さにまでトレンチＨ３を形成する。図８Ｇに示したように、トレンチＨ３の側面に絶縁膜３７Ｂが突出していてもかまわない。
　次に、トレンチＨ３を埋め込むように、垂直ゲート電極ＶＧを形成する（図８Ｈ）。このとき、垂直ゲート電極ＶＧは、金属材料によって形成されていてもよいし、ポリシリコンによって形成されていてもよい。次に、第１転送トランジスタＴＲＸ、第２転送トランジスタＴＲＭ、第３転送トランジスタＴＲＧおよび排出トランジスタＯＦＧを形成するとともに、これらを埋め込む絶縁層３２を形成する（図８Ｉ）。
　次に、例えば、ドライエッチングを用いて、半導体基板３１の受光面３１Ａ側から、Ｐ型半導体部３４ＢにトレンチＨ４を形成する（図８Ｊ）。このとき、トレンチＨ４の底面が、埋め込み部３５に達する深さまでトレンチＨ４を形成する。続いて、所定の薬液を用いたウェットエッチングにより、埋め込み部３５を除去する。その結果、埋め込み部３５が除去された位置に、積層面内方向に広がり、トレンチＨ４と繋がる空洞部５３が形成される（図８Ｋ）。このときの薬液としては、例えば、フッ酸が用いられる。ここで、絶縁膜３７Ｂはエッチングされずに残るので、垂直ゲート電極ＶＧと空洞部５３との間には、絶縁膜３７Ｂが残る。
　次に、例えば、ＣＶＤにより、トレンチＨ４および空洞部５３を埋め込むように金属埋め込み部３４Ａ，３６Ａ，３７Ａを形成する（図８Ｌ）。その後、ＣＭＰによる表面研磨により、表面を平坦化する。続いて、半導体基板３１の受光面３１Ａに第２基板４０を貼り合わせるとともに、受光レンズ５０を受光面３１Ａに貼り合わせる。このようにして、本実施の形態に係る固体撮像装置１が製造される。
[効果]
　次に、比較例と対比しつつ、本実施の形態に係る固体撮像装置１の効果について説明する。
　図９は、比較例に係る固体撮像装置１００の画素の断面構成の一例を表したものである。図１０は、固体撮像装置１００の画素の概略構成の一例を斜視的に表したものである。固体撮像装置１００は、上記特許文献１に記載の固体撮像装置であり、固体撮像装置１において、遮光部３７の代わりに遮光部３７０が設けられた構成となっている。
　遮光部３７０は、第１基板３０の面内方向に延在する金属層３７０Ａと、金属層３７０Ａの上面、下面および側面を多く絶縁膜３７０Ｂとにより構成されている。半導体基板３１のうち、遮光部３７０の開口３７０Ｈ内に設けられた部分（半導体部３１０Ｃ）が、固体撮像装置１における半導体部３１Ｃと同様、電荷の転送路となっている。半導体部３１０Ｃは、半導体部３１Ｃとは異なり、金属層３７０Ａを形成する前にメサ状に形成される。このように、固体撮像装置１００では、電荷の転送路が形成された後に、メサ状の半導体部３１０Ｃの周囲に金属層３７０Ａが形成され、その後、メサ状の半導体部３１０Ｃを貫通する垂直ゲート電極ＶＧが形成される。そのため、金属層３７０Ａと垂直ゲート電極ＶＧとの間には、電荷の転送路が大きく形成されている。しかし、そのような構成となっているために、受光面３１Ａを介して入射した光Ｌが、半導体部３１０Ｃを介して、電荷保持部に侵入し易くなっている。その結果、電荷保持部への光入射に起因するノイズが発生してしまう。
　一方、本実施の形態では、金属埋め込み部３７Ａの、電荷保持部ＭＥＭ寄りの端縁と垂直ゲート電極ＶＧとの間に、絶縁膜３７Ｂが設けられている。これにより、金属埋め込み部３７Ａの、電荷保持部ＭＥＭ寄りの端縁と垂直ゲート電極ＶＧとの間を介した、転送トランジスタへの電荷の転送が絶縁膜３７Ｂによって遮られる。その結果、金属埋め込み部３７Ａの開口３７Ｈに絶縁膜３７Ｂが設けられていない場合と比べて、電荷保持部ＭＥＭへの光入射を低減することができる。従って、電荷保持部ＭＥＭへの光入射に起因するノイズを低減することができる。
　また、本実施の形態では、絶縁膜３７Ｂは、金属埋め込み部３７Ａと垂直ゲート電極ＶＧとを絶縁分離する。これにより、絶縁膜３７Ｂによって、金属埋め込み部３７Ａと垂直ゲート電極ＶＧとを絶縁分離しつつ、電荷保持部ＭＥＭへの光入射を低減することができる。
　また、本実施の形態では、金属埋め込み部３７Ａおよび垂直ゲート電極ＶＧは、ともに、絶縁膜３７Ｂに接して形成されている。これにより、絶縁膜３７Ｂによって、金属埋め込み部３７Ａと垂直ゲート電極ＶＧとを絶縁分離しつつ、電荷保持部ＭＥＭへの光入射を低減することができる。
　また、本実施の形態では、絶縁膜３７Ｂは、シリコン酸化物からなる単層膜、またはシリコン酸化膜を含む多層膜によって構成されている。これにより、絶縁膜３７Ｂによって、金属埋め込み部３７Ａと垂直ゲート電極ＶＧとを絶縁分離しつつ、電荷保持部ＭＥＭへの光入射を低減することができる。
　また、本実施の形態では、各センサ画素１１を電気的かつ光学的に分離する金属埋め込み部３４Ａ，３６Ａが、金属埋め込み部３７Ａと連結されている。これにより、金属埋め込み部３４Ａ，３６Ａが、金属埋め込み部３７Ａから離れて形成されている場合と比べて、電荷保持部ＭＥＭへの光入射を低減することができる。従って、電荷保持部ＭＥＭへの光入射に起因するノイズを低減することができる。
　また、本実施の形態では、金属埋め込み部３４Ａ，３６Ａからなる複合体が、受光面３１Ａから形成面３１Ｂまで延在して形成されている。これにより、金属埋め込み部３４Ａ，３６Ａからなる複合体が、受光面３１Ａと形成面３１Ｂとの間の層内の一部にだけ形成されている場合と比べて、電荷保持部ＭＥＭへの光入射を低減することができる。従って、電荷保持部ＭＥＭへの光入射に起因するノイズを低減することができる。
＜２．変形例＞
　以下に、上記実施の形態に係る固体撮像装置１の変形例について説明する。
　上記実施の形態では、垂直ゲート電極ＶＧは、棒状となっていた。しかし、上記実施の形態において、垂直ゲート電極ＶＧが、例えば、図１１に示したように、受光面３１Ａを介して入射した光の、電荷保持部ＭＥＭへの入射を遮る壁部ＶＧａ，Ｖｇｂを有していてもよい。壁部ＶＧａおよび壁部ＶＧｂは、金属埋め込み部３７Ａの開口３７Ｈのうち、電荷保持部ＭＥＭ寄りの端部に沿って配置されている。このようにした場合には、壁部ＶＧａ，Ｖｇｂで、受光面３１Ａを介して入射した光の、電荷保持部ＭＥＭへの入射を遮ることができるので、電荷保持部ＭＥＭへの光入射に起因するノイズを低減することができる。
　また、上記実施の形態において、垂直ゲート電極ＶＧが、例えば、図１２に示したように、受光面３１Ａを介して入射した光の、電荷保持部ＭＥＭへの入射を遮る壁部ＶＧａを有していてもよい。壁部ＶＧａは、金属埋め込み部３７Ａの開口３７Ｈのうち、電荷保持部ＭＥＭ寄りの端部に沿って配置されている。このようにした場合にも、壁部ＶＧａで、受光面３１Ａを介して入射した光の、電荷保持部ＭＥＭへの入射を遮ることができるので、電荷保持部ＭＥＭへの光入射に起因するノイズを低減することができる。
　＜３．適用例＞
　図１３は、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像装置１を備えた撮像システム２の概略構成の一例を表したものである。撮像システム２は、本開示の「電子機器」の一具体例に相当する。
　撮像システム２は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。撮像システム２は、例えば、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像装置１、光学系１４１、シャッタ装置１４２、制御回路１４３、ＤＳＰ回路１４４、フレームメモリ１４５、表示部１４６、記憶部１４７、操作部１４８および電源部１４９を備えている。撮像システム２において、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像装置１、ＤＳＰ回路１４４、フレームメモリ１４５、表示部１４６、記憶部１４７、操作部１４８および電源部１４９は、バスライン１５０を介して相互に接続されている。
　光学系１４１は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光（入射光）を固体撮像装置１に導き、固体撮像装置１の受光面に結像させる。シャッタ装置１４２は、光学系１４１および固体撮像装置１の間に配置され、制御回路１４３の制御に従って、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御する。固体撮像装置１は、光学系１４１およびシャッタ装置１４２を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像装置１に蓄積された信号電荷は、画素信号（画像データ）として、制御回路１４３から供給される駆動信号（タイミング信号）に従ってＤＳＰ回路１４４に転送される。つまり、固体撮像装置１は、光学系１４１およびシャッタ装置１４２を介して入射された像光（入射光）を受光し、受光した像光（入射光）に応じた画素信号をＤＳＰ回路１４４に出力する。制御回路１４３は、固体撮像装置１の転送動作、および、シャッタ装置１４２のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像装置１およびシャッタ装置１４２を駆動する。
　ＤＳＰ回路１４４は、固体撮像装置１から出力される画素信号（画像データ）を処理する信号処理回路である。フレームメモリ１４５は、ＤＳＰ回路１４４により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。表示部１４６は、例えば、液晶パネルや有機EL（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置１で撮像された動画又は静止画を表示する。記憶部１４７は、固体撮像装置１で撮像された動画又は静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。操作部１４８は、ユーザによる操作に従い、撮像システム２が有する各種の機能についての操作指令を発する。電源部１４９は、固体撮像装置１、ＤＳＰ回路１４４、フレームメモリ１４５、表示部１４６、記憶部１４７および操作部１４８の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
　次に、撮像システム２における撮像手順について説明する。
　図１４は、撮像システム２における撮像動作のフローチャートの一例を表す。ユーザは、操作部１４８を操作することにより撮像開始を指示する（ステップＳ１０１）。すると、操作部１４８は、撮像指令を制御回路１４３に送信する（ステップＳ１０２）。制御回路１４３は、撮像指令を受信すると、シャッタ装置１４２および固体撮像装置１の制御を開始する。固体撮像装置１（具体的にはシステム制御回路３２ｄ）は、制御回路１４３による制御によって、所定の撮像方式での撮像を実行する（ステップＳ１０３）。シャッタ装置１４２は、制御回路１４３による制御によって、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御する。
　固体撮像装置１は、撮像により得られた画像データをＤＳＰ回路１４４に出力する。ここで、画像データとは、フローティングディフュージョンＦＤに一時的に保持された電荷に基づいて生成された画素信号の全画素分のデータである。ＤＳＰ回路１４４は、固体撮像装置１から入力された画像データに基づいて所定の信号処理（例えばノイズ低減処理など）を行う（ステップＳ１０４）。ＤＳＰ回路１４４は、所定の信号処理がなされた画像データをフレームメモリ１４５に保持させ、フレームメモリ１４５は、画像データを記憶部１４７に記憶させる（ステップＳ１０５）。このようにして、撮像システム２における撮像が行われる。
　本適用例では、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像装置１が撮像システム２に適用される。これにより、固体撮像装置１を小型化もしくは高精細化することができるので、小型もしくは高精細な撮像システム２を提供することができる。
　＜４．応用例＞
[応用例１]
　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１５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２９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、可視光であってもよいし、赤外線等の非可視光であってもよい。
　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１５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１６は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１６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１６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移動体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に適用され得る。具体的には、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像装置１は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部１２０３１小型化もしくは高精細化することができるので、小型もしくは高精細な移動体制御システムを提供することができる。
[応用例２]
　図１７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１７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１８は、図１７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のカメラヘッド１１１０２に設けられた撮像部１１４０２に好適に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部１１４０２を小型化もしくは高精細化することができるので、小型もしくは高精細な内視鏡１１１００を提供することができる。
　以上、実施の形態およびその変形例、適用例ならびに応用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
　また、本開示は、以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
　受光面と、
　前記受光面と対向配置された複数の画素と
　を備え
　各前記画素は、
　前記受光面を介して入射した光を光電変換する光電変換部と、
　前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
　前記光電変換部に達する垂直ゲート電極を有し、前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタと、
　前記光電変換部と前記電荷保持部との間の層内に配置され、前記垂直ゲート電極が貫通する開口部を有し、前記開口部以外の箇所で、前記受光面を介して入射した光の、前記電荷保持部への入射を遮る遮光部と、
　前記開口部のうち前記電荷保持部寄りの端縁と前記垂直ゲート電極との間を介した、前記転送トランジスタへの電荷の転送を遮る遮電荷部と
　を有する
　固体撮像装置。
（２）
　前記遮電荷部は、前記遮光部と前記垂直ゲート電極とを絶縁分離する
　（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
　前記遮光部および前記垂直ゲート電極は、ともに、前記遮電荷部に接して形成されている
　（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
　前記遮電荷部は、シリコン酸化物からなる単層膜、またはシリコン酸化膜を含む多層膜によって構成されている
　（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（５）
　前記垂直ゲート電極は、前記受光面を介して入射した光の、前記電荷保持部への入射を遮る壁部を有する
　（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（６）
　各前記遮光部と連結され、各前記画素を電気的かつ光学的に分離する分離部を更に備えた
　（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（７）
　前記受光面と、前記転送トランジスタの形成面とを有し、各前記画素が形成された半導体基板を更に備え、
　前記分離部は、前記受光面から前記形成面まで延在して形成されている
　（６）に記載の固体撮像装置。
（８）
　入射光に応じた画素信号を出力する固体撮像装置と、
　前記画素信号を処理する信号処理回路と
　を備え、
　前記固体撮像装置は、
　受光面と、
　前記受光面と対向配置された複数の画素と
　を有し
　各前記画素は、
　前記受光面を介して入射した光を光電変換する光電変換部と、
　前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
　前記光電変換部に達する垂直ゲート電極を有し、前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタと、
　前記光電変換部と前記電荷保持部との間の層内に配置され、前記垂直ゲート電極が貫通する開口部を有し、前記開口部以外の箇所で、前記受光面を介して入射した光の、前記電荷保持部への入射を遮る遮光部と、
　前記開口部のうち前記電荷保持部寄りの端縁と前記垂直ゲート電極との間を介した、前記転送トランジスタへの電荷の転送を遮る遮電荷部と
　を有する
　電子機器。
　本開示の一実施の形態に係る固体撮像装置および電子機器によれば、遮光部の開口部に遮電荷部が設けられていない場合と比べて、電荷保持部への光入射を低減することができるようにしたので、電荷保持部への光入射に起因するノイズを低減することができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
　本出願は、日本国特許庁において２０１８年１２月２７日に出願された日本特許出願番号第２０１８－２４４５０８号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (8)

  1. 　受光面と、
    　前記受光面と対向配置された複数の画素と
    　を備え
    　各前記画素は、
    　前記受光面を介して入射した光を光電変換する光電変換部と、
    　前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
    　前記光電変換部に達する垂直ゲート電極を有し、前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタと、
    　前記光電変換部と前記電荷保持部との間の層内に配置され、前記垂直ゲートが貫通する開口部を有し、前記開口部以外の箇所で、前記受光面を介して入射した光の、前記電荷保持部への入射を遮る遮光部と、
    　前記開口部のうち前記電荷保持部寄りの端縁と前記垂直ゲートとの間を介した、前記転送トランジスタへの電荷の転送を遮る遮電荷部と
    　を有する
    　固体撮像装置。
  2. 　前記遮電荷部は、前記遮光部と前記垂直ゲートとを絶縁分離する
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　前記遮光部および前記垂直ゲートは、ともに、前記遮電荷部に接して形成されている
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記遮電荷部は、シリコン酸化物からなる単層膜、またはシリコン酸化膜を含む多層膜によって構成されている
    　請求項２に記載の固体撮像装置。
  5. 　前記垂直ゲートは、前記受光面を介して入射した光の、前記電荷保持部への入射を遮る壁部を有する
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 　各前記遮光部と連結され、各前記画素を電気的かつ光学的に分離する分離部を更に備えた
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記受光面と、前記転送トランジスタの形成面とを有し、各前記画素が形成された半導体基板を更に備え、
    　前記分離部は、前記受光面から前記形成面まで延在して形成されている
    　請求項６に記載の固体撮像装置。
  8. 　入射光に応じた画素信号を出力する固体撮像装置と、
    　前記画素信号を処理する信号処理回路と
    　を備え、
    　前記固体撮像装置は、
    　受光面と、
    　前記受光面と対向配置された複数の画素と
    　を有し
    　各前記画素は、
    　前記受光面を介して入射した光を光電変換する光電変換部と、
    　前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
    　前記光電変換部に達する垂直ゲート電極を有し、前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタと、
    　前記光電変換部と前記電荷保持部との間の層内に配置され、前記垂直ゲートが貫通する開口部を有し、前記開口部以外の箇所で、前記受光面を介して入射した光の、前記電荷保持部への入射を遮る遮光部と、
    　前記開口部のうち前記電荷保持部寄りの端縁と前記垂直ゲートとの間を介した、前記転送トランジスタへの電荷の転送を遮る遮電荷部と
    　を有する
    　電子機器。
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