WO2021166463A1 - 撮像装置及び電子機器 - Google Patents

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WO2021166463A1
WO2021166463A1 PCT/JP2020/049177 JP2020049177W WO2021166463A1 WO 2021166463 A1 WO2021166463 A1 WO 2021166463A1 JP 2020049177 W JP2020049177 W JP 2020049177W WO 2021166463 A1 WO2021166463 A1 WO 2021166463A1
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photoelectric conversion
unit
light
layer
semiconductor substrate
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PCT/JP2020/049177
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博 馬
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith

Definitions

  • This disclosure relates to an imaging device and an electronic device.
  • a solid-state image sensor including a vertical transistor is known as a transfer transistor for transferring charges from a photoelectric conversion unit to a charge holding unit (see, for example, Patent Document 1).
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging device and an electronic device capable of improving the efficiency of photoelectric conversion and the transfer efficiency of charges obtained by photoelectric conversion. ..
  • the imaging device is provided with a photoelectric conversion unit having a first surface on which light is incident, a second surface located on the opposite side of the first surface, and a second surface side.
  • a charge holding unit, a transfer transistor for transferring a charge from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a light emitted from the second surface side are reflected between the photoelectric conversion unit and the charge holding unit. It is provided with a reflective unit.
  • the transfer transistor has a vertical gate electrode extending in the normal direction of the second surface. The vertical gate electrode is arranged at a position overlapping the center of the photoelectric conversion unit in a plan view from the normal direction of the second surface.
  • the imaging device can shorten the maximum distance from the outer circumference of the photoelectric conversion unit to the vertical gate electrode, and shorten the charge transfer path from the vicinity of the outer circumference of the photoelectric conversion unit to the vertical gate electrode. can.
  • the image pickup apparatus can improve the charge transfer efficiency.
  • the reflecting unit can reflect at least a part of the light emitted from the second surface of the photoelectric conversion unit and re-enter the photoelectric conversion unit. As a result, the imaging device can improve the efficiency of photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit.
  • the electronic device includes an optical component, an image pickup device in which light transmitted through the optical component is incident, and a signal processing circuit for processing a signal output from the image pickup device.
  • the image pickup apparatus includes a photoelectric conversion unit having a first surface on which light is incident, a second surface located on the opposite side of the first surface, a charge holding unit provided on the second surface side, and the above.
  • a transfer transistor that transfers charges from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a reflecting unit that is provided between the photoelectric conversion unit and the charge holding unit and reflects light emitted from the second surface side.
  • the transfer transistor has a vertical gate electrode extending in the normal direction of the second surface. The vertical gate electrode is arranged at a position overlapping the center of the photoelectric conversion unit in a plan view from the normal direction of the second surface.
  • the electronic device is provided with an image pickup device capable of improving the efficiency of photoelectric conversion and the transfer efficiency of charges obtained by photoelectric conversion, so that the performance can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of one pixel of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of the photodiode according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a plan view showing a configuration example 1 of the photodiode according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a plan view showing a configuration example 2 of the photodiode according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of guiding light to the photodiode according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of one pixel of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7D is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7E is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order
  • FIG. 7F is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7G is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7H is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7I is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7J is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7G is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7H is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order
  • FIG. 7K is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 7L is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of one pixel of the image pickup apparatus according to the comparative example of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the photodiode according to the comparative example of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of an image pickup apparatus according to a modified example of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example in which the technology according to the present disclosure (the present technology) is applied to an electronic device.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technique according to the present disclosure (the present technique) can be applied.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and the CCU shown in FIG.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of an installation position of the imaging unit.
  • the definition of the vertical direction in the following description is merely a definition for convenience of explanation, and does not limit the technical idea of the present disclosure. For example, if the object is rotated by 90 ° and observed, the top and bottom are converted to left and right and read, and if the object is rotated by 180 ° and observed, the top and bottom are reversed and read.
  • + and-attached to P-type and N-type in the following description mean that they are semiconductor regions having a relatively high or low impurity concentration, respectively, as compared with the semiconductor regions to which + and-are not added. do. However, even if the semiconductor regions have the same p and p, it does not mean that the impurity concentrations in the respective semiconductor regions are exactly the same.
  • the direction may be explained by using the wording in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.
  • the X-axis direction and the Y-axis direction are directions parallel to the exit surface S2, which will be described later.
  • the X-axis direction and the Y-axis direction may be referred to as horizontal directions.
  • the Z-axis direction is the thickness direction of the imaging devices 100 and 100A, which will be described later.
  • the Z-axis direction is also the thickness direction of the semiconductor substrate 111 and the photodiode PD, which will be described later.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other. Further, in the following description, "planar view” means viewing from the Z-axis direction.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the image pickup apparatus 100 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the image sensor 100 shown in FIG. 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Sensor) solid-state image sensor.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Sensor
  • FIG. 1 in the imaging device 100, a pixel region (so-called imaging region) in which pixels 102 including a plurality of photoelectric conversion elements are regularly arranged two-dimensionally on a semiconductor substrate 111 (for example, a silicon substrate). ) 103 and a peripheral circuit unit.
  • the pixel 102 has a photodiode that performs photoelectric conversion and a plurality of pixel transistors.
  • the plurality of pixel transistors can be composed of three transistors, a transfer transistor, a reset transistor, and an amplification transistor.
  • the plurality of pixel transistors may be composed of four transistors by adding a selection transistor to the above three transistors. Since the equivalent circuit of a unit pixel is the same as usual, detailed description thereof will be omitted.
  • the pixel 102 may have a shared pixel structure.
  • the shared pixel structure is composed of a plurality of photodiodes, a plurality of transfer transistors, one shared floating diffusion, and one shared other pixel transistor. That is, in the shared pixel structure, the photodiode and the transfer transistor constituting the plurality of unit pixels are configured to share one pixel transistor other than the transfer transistor.
  • the peripheral circuit unit includes a vertical drive circuit 104, a column signal processing circuit 105, a horizontal drive circuit 106, an output circuit 107, a control circuit 108, and the like.
  • the control circuit 108 receives the input clock and data instructing the operation mode, etc., and outputs data such as internal information of the imaging device. That is, the control circuit 108 generates a clock signal or a control signal that serves as a reference for the operation of the vertical drive circuit 104, the column signal processing circuit 105, the horizontal drive circuit 106, etc., based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock. do. Then, the control circuit 108 inputs these signals to the vertical drive circuit 104, the column signal processing circuit 105, the horizontal drive circuit 106, and the like.
  • the vertical drive circuit 104 is composed of, for example, a shift register, selects a pixel drive wiring, supplies a pulse for driving the pixel to the selected pixel drive wiring, and drives the pixel in line units. That is, the vertical drive circuit 104 sequentially selectively scans each pixel 102 in the pixel region 103 in the vertical direction in line units, passes through the vertical signal line 109, and generates a signal charge in the photoelectric conversion element of each pixel 102 according to the amount of light received. The pixel signal based on the above is supplied to the column signal processing circuit 105.
  • the column signal processing circuit 105 is arranged for each column of pixels 102, for example, and performs signal processing such as noise removal for each pixel string of signals output from the pixels 102 for one row. That is, the column signal processing circuit 105 performs signal processing such as CDS for removing fixed pattern noise peculiar to the pixel 102, signal amplification, and AD conversion.
  • a horizontal selection switch (not shown) is provided in the output stage of the column signal processing circuit 105 so as to be connected to the horizontal signal line 110.
  • the horizontal drive circuit 106 is composed of, for example, a shift register, and by sequentially outputting horizontal scanning pulses, each of the column signal processing circuits 105 is sequentially selected, and a pixel signal is output from each of the column signal processing circuits 105 as a horizontal signal line. Output to 110.
  • the output circuit 107 performs signal processing on signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 105 through the horizontal signal line 110 and outputs the signals.
  • the output circuit 107 may only perform buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • the input / output terminal 112 exchanges signals with the outside.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of one pixel of the image pickup apparatus 100 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows a photodiode PD (an example of the “photoelectric conversion unit” of the present disclosure) and a transfer transistor Tr1 included in one pixel, and a peripheral portion thereof.
  • the image pickup apparatus 100 has, for example, a back surface light receiving type pixel structure that captures incident light from the back surface side of the semiconductor substrate 111.
  • the semiconductor substrate 111 includes a first semiconductor substrate 11 and a second semiconductor substrate 51 bonded to one surface of the first semiconductor substrate 11 (for example, the surface 11a described later).
  • the first semiconductor substrate 11 has a front surface 11a and a back surface 11b located on the opposite side of the front surface 11a.
  • the back surface 11b is the back surface of the semiconductor substrate 111 and is the light receiving surface of the image pickup apparatus 100.
  • the second semiconductor substrate 51 has a front surface 51a and a back surface 51b located on the opposite side of the front surface 51a.
  • the front surface 11a of the first semiconductor substrate 11 and the back surface 51b of the second semiconductor substrate 51 are joined.
  • the boundary between the front surface 11a and the back surface 51b is shown as a joint surface JS.
  • the first semiconductor substrate 11 is a single crystal silicon substrate formed by polishing a silicon wafer by CMP (Chemical Mechanical Polishing). Alternatively, the first semiconductor substrate 11 may be a single crystal silicon layer formed on a silicon wafer by an epitaxial growth method.
  • a plurality of photodiode PDs are provided on the first semiconductor substrate 11.
  • a color filter layer CF and a microlens layer ML are provided on the back surface 11b side of the first semiconductor substrate 11 via a translucent insulating film.
  • the photodiode PD is composed of an N-type impurity diffusion layer.
  • the photodiode PD is provided on the incident surface S1 (an example of the "first surface” of the present disclosure) on which light is incident from the outside of the image pickup apparatus 100 through the microlens layer ML and the color filter layer CF, and on the opposite side of the incident surface S1. It has an exit surface S2 (an example of the "second surface” of the present disclosure) located.
  • the photodiode PD photoelectrically converts light in an arbitrary wavelength band (for example, visible light, infrared light, or ultraviolet light) among the light incident on the incident surface S1.
  • the specific configuration of the photodiode PD will be described later with reference to FIGS. 2 to 5.
  • a P-type well separation layer 12 provided on the first semiconductor substrate 11 is provided on the side of the photodiode PD.
  • the well separation layer 12 is arranged so as to surround the photodiode PD in a state of being adjacent to the photodiode PD.
  • Each of the plurality of photodiode PDs is electrically separated from the other photodiode PDs by the well separation layer 12.
  • the P-type well separation layer 12 may be provided not only on the side of the photodiode PD but also above the photodiode PD.
  • a P-type impurity diffusion layer (not shown) different from the P-type well separation layer 12 may be provided above the photodiode PD.
  • the photodiode PD may have a HAD (Hole Accumulation Diode) structure. Even when crystal defects occur on the surface 11a of the first semiconductor substrate 11 and electrons are easily removed through the crystal defects, the HAD structure suppresses the generation of dark current.
  • HAD Hole Accumulation Diode
  • a light-shielding film 15 is arranged on the side of the photodiode PD via a P-type well separation layer 12.
  • the light-shielding film 15 has a function of blocking light having a wavelength that is photoelectrically converted by the photodiode PD (for example, visible light, infrared light, or ultraviolet light).
  • the light-shielding film 15 prevents light from being mixed into the other pixel 102 from one adjacent pixel 102.
  • the light-shielding film 15 is made of a metal film such as titanium (Ti) or copper (Cu).
  • the end portion 15E1 on the second semiconductor substrate 51 side is bonded to the reflection film 81 described later, and the end portion 15E2 on the light-receiving surface side is bonded to the color filter layer CF.
  • the end portion 15E2 on the light-receiving surface side may be formed as a thick film in the horizontal direction (for example, the X-axis direction) as compared with other portions.
  • the incident surface S1 of the photodiode PD is covered with a P-shaped well separation layer 12. Further, a translucent insulating film 17 is arranged between the incident surface S1 of the photodiode PD and the color filter layer CF.
  • the insulating film 17 transmits light having a wavelength that is photoelectrically converted by the photodiode PD (for example, visible light, infrared light, or ultraviolet light).
  • the insulating film 17 is, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ).
  • the second semiconductor substrate 51 is a single crystal silicon substrate formed by polishing a silicon wafer with CMP.
  • the second semiconductor substrate 51 may be a single crystal silicon layer formed on a silicon wafer by an epitaxial growth method.
  • the second semiconductor substrate 51 is provided with a transfer transistor Tr1 and pixel transistors Tr2 and Tr3 other than the transfer transistor Tr1.
  • the pixel transistor Tr2 is used as a reset transistor
  • the pixel transistor Tr3 is used as an amplification transistor or a selection transistor.
  • the second semiconductor substrate 51 may be provided with a transistor other than the above.
  • a P-type impurity diffusion layer (hereinafter, P-layer) 53, a P-type well diffusion layer 55, and an N + type impurity diffusion layer (hereinafter, N + layer) 61, 62, 63 are provided on the surface 51a side of the second semiconductor substrate 51.
  • P-layer 53 is provided with a P-type well diffusion layer 55.
  • the P-type well diffusion layer 55 is provided with N + layers 61, 62, 63.
  • the N + layer 61 (an example of the “charge holding portion” of the present disclosure) is a drain of the transfer transistor Tr1 and a source of the pixel transistor Tr3, and is a floating diffusion.
  • the N + layer 62 is a drain of the pixel transistor Tr3.
  • the N + layer 63 is the source or drain of the pixel transistor Tr2.
  • the second semiconductor substrate 51 is provided with a trench H1 that is open on the surface 51a side.
  • the gate insulating film 65 is continuously provided from the bottom surface and the inner side surface of the trench H1 to the surface 51a.
  • the gate insulating film 65 is made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ).
  • the gate electrode 71 of the transfer transistor Tr1 is provided through a vertical gate electrode 71V provided inside the trench H1 via a gate insulating film 65 and a gate insulating film 65 on the surface 51a of the second semiconductor substrate 51. It has a horizontal gate electrode 71H.
  • the vertical gate electrode 71V and the horizontal gate electrode 71H are integrally formed.
  • the gate electrode 71 (vertical gate electrode 71V, horizontal gate electrode 71H) is composed of, for example, a polysilicon film doped with impurities such as phosphorus.
  • the gate electrode 72 of the pixel transistor Tr2 is provided on the surface 51a of the second semiconductor substrate 51 via the gate insulating film 65.
  • the gate electrode 73 of the pixel transistor Tr3 is provided on the surface 51a of the second semiconductor substrate 51 via the gate insulating film 65.
  • the gate electrodes 72 and 73 are made of a polysilicon film doped with impurities such as phosphorus.
  • the inner surface of the concave portion H2 (that is, the surface facing the photodiode PD) has a concave curved surface shape.
  • the concave curved surface may be referred to as a curved concave surface or a curved surface.
  • the depth d1 of the recess H2 from the back surface 51b becomes deeper as it approaches the center of the pixel 102.
  • the thickness of the reflective film 81 provided on the inner surface of the recess H2 is uniform (or substantially uniform).
  • the reflective surface 81a which is the surface of the reflective film 81, also has a concave curved surface shape that reflects the shape of the concave portion H2.
  • the reflective film 81 faces the exit surface S2 of the photodiode PD, and the light emitted from the exit surface S2 side of the photodiode PD is reflected by the reflection surface 81a.
  • the reflective film 81 is made of a metal film such as titanium (Ti) or copper (Cu).
  • a translucent insulating layer 83 is provided so as to embed the recess H2 via the reflective film 81.
  • the surface 83b (lower surface in FIG. 2) of the insulating layer 83 is flattened and bonded to each surface of the photodiode PD and the P-type well separation layer 12.
  • the insulating layer 83 is made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ).
  • a P ++ type impurity diffusion layer (hereinafter, P ++ layer) 85 is provided between the front surface 51a and the back surface 51b of the second semiconductor substrate 51 along a horizontal direction (for example, a direction parallel to the front surface 51a). ..
  • the P ++ layer 85 separates the P-layer 53 on the front surface 51a side and the reflective film 81 on the back surface side.
  • the P ++ layer 85 has a function of strengthening pinning.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of the photodiode PD according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a plan view showing a configuration example 1 of the photodiode PD according to the embodiment of the present disclosure.
  • the cross section of FIG. 4 cut along the line X4-X4' corresponds to the cross section of FIG.
  • the photodiode PD has an N ++ layer 21 (an example of the “first impurity layer” of the present disclosure) and an N-type rather than the N ++ layer 21 (the “first conductive type” of the present disclosure).
  • An example has an N + layer 22 having a low impurity concentration (an example of the “second impurity layer” of the present disclosure) and an N layer 23 having a lower N-type impurity concentration than the N + layer 22.
  • the N + layer 22 is arranged so as to surround the N ++ layer 21, and the N layer 23 is the N + layer 22. It is arranged so as to surround the area.
  • the shapes of the N ++ layer 21, the N + layer 22, and the N layer 23 in a plan view from the Z-axis direction are, for example, square. Further, the N ++ layer 21, the N + layer 22, and the N layer 23 are arranged concentrically in a plan view from the Z-axis direction.
  • Concentric means that the centers of N ++ layer 21, N + layer 22, and N layer 23 coincide with each other, and the distance from the center of each layer in the radial direction (that is, the direction extending linearly toward the outer circumference) is N ++.
  • Layer 21, N + layer 22, and N layer 23 mean different aspects.
  • each center of the N ++ layer 21, N + layer 22, and N layer 23 is a photodiode PD. Consistent with the central CNT.
  • the N ++ layer 21, the N + layer 22, and the N layer 23 are arranged symmetrically with the center line (virtual line) CNT-L in between.
  • the center line is a straight line that passes through the center CNT of the photodiode PD and is parallel to the Z-axis direction.
  • the N ++ layer 22 is formed from the exit surface S2 to a deeper position than the N ++ layer 21.
  • the N layer 23 is formed deeper from the exit surface S2 than the N + layer 22.
  • the vertical gate electrode 71V is arranged at a position where it overlaps the central CNT of the photodiode PD in the Z-axis direction.
  • FIG. 5 is a plan view showing a configuration example 2 of the photodiode PD according to the embodiment of the present disclosure.
  • the planar shape of the photodiode PD is not limited to the configuration example 1 shown in FIG.
  • the planar shape of the photodiode PD may be, for example, the configuration example 2 shown in FIG.
  • the planar shapes of the N ++ layer 21 and the N + layer 22 are perfect circles, and the planar shape of the N layer 23 is square.
  • the N ++ layer 21, the N + layer 22, and the N layer 23 are arranged concentrically in a plan view from the Z-axis direction.
  • the vertical gate electrode 71V is arranged at a position where it overlaps the central CNT of the photodiode PD in the Z-axis direction.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of guiding light to the photodiode PD according to the embodiment of the present disclosure.
  • light L1 is incident on the incident surface S1 of the photodiode PD from the outside of the image pickup apparatus 100 through the microlens layer ML and the color filter layer CF.
  • the incident light L1 is photoelectrically converted by the photodiode PD, but a part of the light L1 is transmitted through the photodiode PD and emitted from the exit surface S2, and is transmitted through the translucent insulating layer 83 to the reflective film 81. To reach.
  • the light L1 that has reached the reflective film 81 is reflected by the reflecting surface 81a.
  • the reflected light L2 passes through the insulating layer 83, enters the exit surface S2 of the photodiode PD, and is photoelectrically converted by the photodiode PD. Since the reflecting surface 81a has a concave curved surface, the light L2 is focused toward the center CNT (see FIGS. 3 to 5) of the photodiode PD. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photodiode PD is improved.
  • the light-shielding film 15 is made of a metal film such as Ti or Cu. As a result, even when a part of the light L1 and L2 reaches the light-shielding film 15, the reached light L1 and L2 are reflected by the surface 15a of the light-shielding film 15. A part of the light reflected by the surface 15a of the light-shielding film 15 is incident on the photodiode PD and photoelectrically converted. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photodiode PD is improved.
  • the imaging apparatus 100 includes a film forming apparatus (including an epitaxial growth apparatus, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a thermal oxidation furnace, a sputtering apparatus, a resist coating apparatus), an exposure apparatus, an ion injection apparatus, an annealing apparatus, and an etching apparatus. It is manufactured using various devices such as a device and a CMP (Chemical Vapor Deposition) device. Hereinafter, these devices are collectively referred to as manufacturing devices.
  • FIG. 7A to 7L are cross-sectional views showing the manufacturing method of the image pickup apparatus 100 according to the embodiment of the present disclosure in the order of processes.
  • the manufacturing apparatus forms the resist pattern RP1 on the back surface 51b with the back surface 51b of the second semiconductor substrate 51 facing vertically upward.
  • the resist pattern RP1 has a shape that opens a region in which a recess H2 (for example, see FIG. 2) is formed and covers the other region.
  • the manufacturing apparatus wet-etches the back surface 51b side of the second semiconductor substrate 51 using the resist pattern RP1 as a mask.
  • the recess H2 is formed on the back surface side of the second semiconductor substrate 51. Since the wet etching is isotropic, the inner surface of the recess H2 has a concave curved surface.
  • the manufacturing apparatus removes the resist pattern RP1.
  • the manufacturing apparatus forms a reflective film 81 on the inner surface of the recess H2.
  • the reflective film 81 is made of a refractory metal such as Ti.
  • the manufacturing apparatus forms a Ti film on the back surface of the second semiconductor substrate 51 by a sputtering method.
  • the manufacturing apparatus etches and removes the Ti film formed in the region other than the recess H2 among the Ti films formed on the back surface of the second semiconductor substrate 51.
  • the reflective film 81 is formed on the inner surface of the recess H2.
  • the manufacturing apparatus forms a translucent insulating layer 83 in the recess H2.
  • the manufacturing apparatus forms an insulating layer on the back surface of the second semiconductor substrate 51 by the CVD method.
  • the manufacturing apparatus flattens the surface of the insulating layer by the CMP method. By this flattening, among the insulating layers formed on the back surface of the second semiconductor substrate 51, the insulating layer formed in the region other than the recess H2 is removed. As a result, the flattened insulating layer 83 is formed in the recess H2.
  • the flattened surface of the insulating layer 83 is flush with (or substantially flush with) the back surface 51b of the second semiconductor substrate 51.
  • the manufacturing apparatus partially dry-etches and removes the insulating layer 83.
  • the manufacturing apparatus forms the trench H3 at a position where it overlaps the center of the recess H2 in the Z-axis direction (see, for example, FIG. 2).
  • the manufacturing apparatus epitaxially grows the semiconductor layer 87 on the back surface of the second semiconductor substrate 51.
  • the semiconductor layer 87 is a film having the same composition as that of the second semiconductor substrate 51, and is, for example, silicon. Since the single crystal second semiconductor substrate 51 is exposed at the bottom of the trench H3, the single crystal semiconductor layer 87A is formed in the trench H3. On the other hand, a polycrystalline or amorphous semiconductor layer 87B is formed on the insulating layer 83.
  • the manufacturing apparatus performs CMP treatment on the back surface side of the second semiconductor substrate 51 to remove the semiconductor layer 87B.
  • the back surface side of the second semiconductor substrate 51 is flattened.
  • the surface of the single crystal semiconductor layer 87A and the surface of the insulating layer 83 are flush with each other (or substantially flush with each other).
  • the manufacturing apparatus forms the resist pattern RP2 on the surface 51a with the surface 51a of the second semiconductor substrate 51 facing vertically upward.
  • the resist pattern RP2 has a shape that opens the region where the trench H1 is formed and covers the other regions.
  • the manufacturing apparatus dry-etches the semiconductor layer 87A using the resist pattern RP2 as a mask.
  • the trench H1 opened on the surface 51a side of the second semiconductor substrate 51 is formed.
  • the manufacturing apparatus removes the resist pattern RP2.
  • the manufacturing apparatus thermally oxidizes the second semiconductor substrate 51 to form a gate insulating film 65 on the surface 51a of the second semiconductor substrate 51 and the inner side surface and the bottom surface of the trench H1. do.
  • the manufacturing apparatus forms an electrode material 89 on the gate insulating film 65 by a CVD method and embeds the trench H1.
  • the electrode material 89 is polysilicon doped with impurities such as phosphorus.
  • the manufacturing apparatus patterns the electrode material 89 to form the gate electrodes 71, 72, and 73 as shown in FIG. 7K.
  • the manufacturing apparatus ion-implants an N-type impurity (for example, phosphorus) into the surface 51a side of the second semiconductor substrate 51 using a resist pattern (not shown) and gate electrodes 71, 72, 73 as masks.
  • the manufacturing apparatus heat-treats the second semiconductor substrate 51 to activate the ion-implanted N-type impurities. As a result, N + layers 61, 62, and 63 are formed on the second semiconductor substrate 51.
  • the manufacturing apparatus faces the back surface 51b side of the second semiconductor substrate 51 and the front surface 11a side of the first semiconductor substrate 11 on which the photodiode PD is formed in a plasma atmosphere.
  • the first semiconductor substrate 11 and the second semiconductor substrate 51 are brought into contact with each other to perform an annealing treatment.
  • the first semiconductor substrate 11 and the second semiconductor substrate 51 are joined.
  • the image pickup apparatus 100 shown in FIG. 2 is completed.
  • the reflective film 81 is made of a refractory metal such as titanium (Ti). This makes it possible to prevent the reflective film 81 from melting in the step of epitaxially growing the semiconductor layer 87 after forming the reflective film 81 (see, for example, FIG. 7F).
  • the reflective film 81 is made of a refractory metal such as Ti so that it can withstand high temperature processes such as epitaxial growth.
  • the reflective film 81 and the light-shielding film 15 are made of the same material as each other.
  • the reflective film 81 and the light-shielding film 15 are each made of Ti.
  • the bonding strength between the reflective film 81 and the light-shielding film 15 can be increased. It can contribute to the improvement of the bonding strength between the first semiconductor substrate 11 and the second semiconductor substrate 51.
  • the P ++ layer 85 shown in FIG. 2 is formed by ion-implanting a P-type impurity such as boron into the second semiconductor substrate 51 before forming, for example, the resist pattern RP1 (see, for example, FIG. 7A). May be good.
  • the P ++ layer 85 may be formed by doping P-type impurities with In-situ during the epitaxial growth.
  • the P-layer 53 shown in FIG. 2 is also formed by ion-implanting P-type impurities into the second semiconductor substrate 51 before forming the resist pattern RP1 (see, for example, FIG. 7A). You may.
  • the P-layer 53 may be formed by doping P-type impurities with In-situ.
  • the P-shaped well diffusion layer 55 shown in FIG. 2 may be formed in an arbitrary step before forming the gate insulating film 65.
  • the P-type impurity is doped with In-situ in the process of forming the semiconductor layer 87 shown in FIG. 7F, or the P-type impurity is ion-implanted into the second semiconductor substrate 51 before forming the resist pattern RP2 in FIG. 7H. By doing so, the P-type well diffusion layer 55 may be formed.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of one pixel of the image pickup apparatus 200 according to the comparative example of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the photodiode PD'according to the comparative example of the present disclosure.
  • the image pickup apparatus 200 is arranged on the side of the photodiode PD', the reflective film 281 covering the opposite side (that is, the exit surface) of the incident surface of the photodiode PD', and the photodiode PD'.
  • the light-shielding film 215 is provided.
  • the photodiode PD' has an N ++ layer 221, an N + layer 222, and an N layer 223.
  • the N ++ layer 221 and the N + layer 222 and the N layer 223 are arranged unevenly on one side in the X-axis direction (for example, the right side of FIGS. 8 and 9). In the X-axis direction, the N ++ layer 221 and the N + layer 222 and the N layer 223 are not arranged symmetrically.
  • the vertical gate electrode 271 of the transfer transistor Tr1' is arranged on the N ++ layer 221 that is unevenly arranged on the right side.
  • the reflective film 281 is formed flat, and the reflective surface 81a is not a concave curved surface but a flat surface. Therefore, the light L2'reflected by the reflecting surface 281a is not focused near the center of the photodiode PD'. The light L2'reflected by the reflecting surface 281a reaches the light-shielding film 215 located around the photodiode PD' and is easily attenuated. Therefore, the photoelectric conversion efficiency of the photodiode PD'is likely to be low. Further, since the vertical gate electrode 271 is unevenly arranged on one side (for example, the right side), a part of the light L1 emitted from the photodiode PD'is between the vertical gate electrode 271 and the reflective film 281. It may enter the N + layer (floating diffusion) 261 through the gap. When light is incident on the N + layer 261, photoelectric conversion occurs and becomes a noise source.
  • the vertical gate electrode 271 is unevenly arranged on the right side, the distance from the left end of the photodiode PD'to the vertical gate electrode 271 is long. Therefore, the electric charge generated near the left end of the photodiode PD'is difficult to reach the vertical gate electrode 271 and is difficult to be transferred to the N + layer 261.
  • the image pickup apparatus 100 includes a photodiode PD having an incident surface S1 on which the light L1 is incident and an exit surface S2 located on the opposite side of the incident surface S1 and an exit surface.
  • An exit surface provided between the N + layer (floating diffusion) 61 provided on the S2 side, the transfer transistor Tr1 that transfers the charge e ⁇ from the photodiode PD to the N + layer 61, and the photodiode PD and the N + layer 61.
  • a reflective film 81 that reflects light L2 emitted from the S2 side is provided.
  • the transfer transistor Tr1 has a vertical gate electrode 71V extending in the normal direction (for example, the Z-axis direction) of the exit surface S2.
  • the vertical gate electrode 71V is arranged at a position overlapping the central CNT of the photodiode PD in a plan view from the normal direction of the Z axis.
  • the image pickup apparatus 100 can shorten the maximum distance from the outer circumference of the photodiode PD to the vertical gate electrode 71V, and the transfer path of the charge e-from the vicinity of the outer circumference of the photodiode PD to the vertical gate electrode 71V. Can be shortened. As a result, the image pickup apparatus 100 can improve the transfer efficiency of the electric charge e ⁇ . Further, the reflective film 81 can reflect at least a part of the light L1 emitted from the exit surface S2 of the photodiode PD and re-enter the reflected light L2 on the photodiode PD. As a result, the image pickup apparatus 100 can improve the efficiency of photoelectric conversion in the photodiode PD.
  • each pixel 102 the N + layer 61, which is the transfer destination of the electric charge e ⁇ by the transfer transistor Tr1, can be arranged above the photodiode PD.
  • the photodiode PD can be expanded to the vacant region.
  • each pixel 102 can increase the area of the photodiode PD, so that the amount of photoelectric conversion can be increased and the amount of saturation signal can be increased.
  • the image pickup apparatus 100 can reduce the pixel area (that is, save space) by reducing the vacant area while maintaining the area of the photodiode PD, and miniaturize the pixel 102. You can also do it.
  • the vertical gate electrode 71V is arranged at a position where it overlaps with the central CNT of the photodiode PD in the Z-axis direction.
  • the image pickup apparatus 100 can increase the alignment margin of the vertical gate electrode 71V with respect to the photodiode PD in the horizontal direction.
  • the N ++ layer 21, the N + layer 22, and the N layer 23 are arranged concentrically in a plan view from the Z-axis direction. As a result, the image pickup apparatus 100 can increase the horizontal alignment margin of the N + layer 22 with respect to the N layer 23 and the horizontal alignment margin of the N ++ layer 21 with respect to the N + layer 22.
  • the process design that is, the implanter design
  • the implanter design of ion implantation in the photodiode PD becomes easy.
  • the vertical gate electrode 71V by arranging the vertical gate electrode 71V at a position where it overlaps with the center CNT of the photodiode PD in the Z-axis direction, the symmetry of the arrangement of the vertical gate electrode 71V becomes high between the adjacent pixels 102. Further, by arranging the N ++ layer 21, the N + layer 22, and the N layer 23 concentrically, the symmetry of the structure of the photodiode PD is increased between the adjacent pixels 102. As a result, it is possible to reduce the variation in output due to asymmetry between the adjacent pixels 102 as compared with the comparative example shown in FIGS. 8 and 9.
  • a trench H1 for passing the vertical gate electrode 71V is arranged at a position overlapping the central CNT of the photodiode PD.
  • the reflective surface 81a of the reflective film 81 is a concave curved surface.
  • the concave curved surface may be a smooth surface or a surface having irregularities.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the image pickup apparatus 100A according to the modified example of the embodiment of the present disclosure.
  • 100A according to the modified example of the embodiment includes a reflective film 81A (an example of the “reflective portion” of the present disclosure) instead of the reflective film 81 shown in FIG.
  • the reflective film 81A has a concave curved reflecting surface 81Aa facing the exit surface S2 of the photodiode PD.
  • the reflective surface 81Aa is not a smooth surface but a surface having irregularities.
  • the reflective surface 81Aa has a plurality of groove portions 88.
  • the groove 88 has an inner side surface 88a facing the exit surface S2 of the photodiode PD.
  • the angle of the inner side surface 88a with respect to the normal direction (for example, the Z-axis direction) of the exit surface S2 decreases as the distance from the center of the reflection surface 81Aa increases. For example, if the angle near the center of the reflecting surface 81Aa is ⁇ 1, the angle near the outer circumference of the reflecting surface 81Aa is ⁇ 2, and the angle near the center of the reflecting surface 81Aa is ⁇ 3, then ⁇ 1> ⁇ 2>. It is ⁇ 3.
  • the angle of the inner side surface 88a with respect to the Z-axis direction may be gradually reduced as the distance from the center of the reflecting surface 81Aa is increased, or may be gradually reduced for each of the plurality of groove portions 88.
  • the reflecting surface 81Aa can collect the reflected light L2 on the N ++ layer 21 located at the center of the photodiode PD and in the vicinity thereof.
  • the image pickup apparatus 100A can further increase the efficiency of photoelectric conversion in the photodiode PD.
  • the reflective film 81A is made of a refractory metal such as titanium (Ti). This makes it possible to prevent the reflective film 81A from melting in the step of epitaxially growing the semiconductor layer 87 (see FIG. 7F).
  • the four pixels 102 form one shared pixel structure, but the present technology is not limited to this.
  • the pixel 102 does not have to have a shared pixel structure.
  • one pixel 102 may be composed of one photodiode, one transfer transistor, one floating diffusion, one reset transistor, and one amplification transistor. It may be configured by adding one selection transistor to these.
  • the present technology can perform at least one of various omissions, substitutions, and changes of the components without departing from the gist of the above-described embodiment. Further, the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure includes, for example, an imaging system of a digital still camera, a digital video camera, etc. (hereinafter collectively referred to as a camera), a mobile device such as a mobile phone having an imaging function, or an imaging function. It can be applied to various electronic devices such as other devices equipped with.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example in which the technology according to the present disclosure (the present technology) is applied to the electronic device 300.
  • the electronic device 300 is, for example, a camera, and includes a solid-state image sensor 301, an optical lens 310, a shutter device 311, a drive circuit 312, and a signal processing circuit 313.
  • the optical lens 310 is an example of the "optical component" of the present disclosure.
  • the light transmitted through the optical lens 310 is incident on the solid-state image sensor 301.
  • the optical lens 310 forms an image light (incident light) from the subject on the image pickup surface of the solid-state image pickup device 301.
  • signal charges are accumulated in the solid-state image sensor 301 for a certain period of time.
  • the shutter device 311 controls the light irradiation period and the light blocking period of the solid-state image sensor 301.
  • the drive circuit 312 supplies a drive signal for controlling the transfer operation of the solid-state image sensor 301 and the shutter operation of the shutter device 311.
  • the signal transfer of the solid-state image sensor 301 is performed by the drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 312.
  • the signal processing circuit 313 performs various signal processing.
  • the signal processing circuit 313 processes the signal output from the solid-state image sensor 301.
  • the signal-processed video signal is stored in a storage medium such as a memory or output to a monitor.
  • the shutter operation in the electronic device 300 may be realized by an electronic shutter (for example, a global shutter) by the solid-state image sensor 301 instead of the mechanical shutter.
  • the shutter operation in the electronic device 300 is realized by the electronic shutter, the shutter device 311 in FIG. 11 may be omitted.
  • the electronic device 300 At least one of the above-mentioned image pickup devices 100 and 100A is applied to the solid-state image pickup device 301. As a result, it is possible to obtain an electronic device 300 with improved performance.
  • the electronic device 300 is not limited to the camera.
  • the electronic device 300 may be a mobile device such as a mobile phone having an imaging function, or another device having an imaging function.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technique according to the present disclosure (the present technique) can be applied.
  • FIG. 12 shows a surgeon (doctor) 11131 performing surgery on patient 11132 on 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 equipped with various devices for endoscopic surgery.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the tip 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 mirror having a 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 to be an objective. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image pickup element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the image pickup element by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the image sensor, 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 as RAW data to the camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102, and performs various image processing on the image signal for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing).
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on the image signal processed by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of, for example, a light source such as an LED (Light Emitting Diode), and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing an operating part or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode)
  • LED Light Emitting Diode
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and input 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 tool control device 11205 controls the drive of the energy treatment tool 11112 for ablation of tissue, incision, sealing of blood vessels, and the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 uses a gas in the pneumoperitoneum tube 11111 to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the field of view by the endoscope 11100 and securing the work space of the operator.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various information related to surgery in various formats such as texts, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site can be composed of, for example, an LED, a laser light source, or a white light source composed of a combination thereof.
  • a white light source is configured by combining RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation target in a time-division manner, and the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing to correspond to each of RGB. It is also possible to capture the 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 light intensity to acquire an image in a time-divided manner and synthesizing the image, so-called high dynamic without blackout and overexposure. Range images 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 light absorption in body tissue to irradiate light in a narrow band as compared with the irradiation light (that is, white light) in normal observation, the surface layer of the mucous membrane.
  • a so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is photographed with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating with excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe the 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. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 may be configured to be capable of supplying narrow band light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU11201 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.
  • CCU11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and CCU11201 are communicatively connected to each other by a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection 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 incident on 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 image sensor constituting the image pickup unit 11402 may be one (so-called single plate type) or a plurality (so-called multi-plate type).
  • each image pickup element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and a color image may be obtained by synthesizing them.
  • the image pickup unit 11402 may be configured to have a pair of image pickup elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D (Dimensional) display, respectively.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each image pickup element.
  • the imaging 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 the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 are moved by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. As a result, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • 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 image pickup 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 drive of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and / or information to specify the magnification and focus of the captured image, and the like. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of CCU11201 based on the acquired image signal. good.
  • the endoscope 11100 is equipped with a so-called AE (Auto Exposure) function, an AF (Auto Focus) function, and an AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls the drive of the camera head 11102 based on the 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 an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted by telecommunications, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various image processing on the image signal which is the RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and the display of the captured image obtained by the imaging of the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the drive of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display an image captured by the surgical unit or the like based on the image signal processed by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image by using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edge of an object included in the captured image to remove surgical tools such as forceps, a specific biological part, bleeding, and mist when using the energy treatment tool 11112. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may superimpose and display various surgical support information on the image of the surgical unit by using the recognition result. By superimposing and displaying the surgical support information and presenting it to the surgeon 11131, it is possible to reduce the burden on the surgeon 11131 and to allow the surgeon 11131 to proceed with the surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 that connects the camera head 11102 and CCU11201 is an electric signal cable that supports electric signal communication, an optical fiber that supports optical communication, or a composite cable thereof.
  • the communication was performed by wire using the transmission cable 11400, but the communication between the camera head 11102 and the CCU11201 may be performed wirelessly.
  • the above is an example of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the endoscope 11100, the image pickup unit 11402 of the camera head 11102, the image processing unit 11412 of the CCU 11201, and the like among the configurations described above.
  • at least one of the above-mentioned imaging devices 100 and 100A can be applied to the imaging unit 10402.
  • the surgical site image can be obtained with lower latency. It becomes possible to perform the treatment with the same feeling as when the person is observing the surgical site by touch.
  • the technique according to the present disclosure may be applied to other, for example, a microscopic surgery system.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind 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. You may.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are shown as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of a vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the vehicle outside 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 outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or a character on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received.
  • the image pickup unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects the in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the vehicle interior information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images 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 the driver is dozing.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving, etc., which runs autonomously without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs coordinated control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the audio image output unit 12052 transmits the output signal of at least one of the audio and the image to the output device capable of visually or audibly notifying the passenger or the outside of the vehicle of the information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.
  • FIG. 15 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 imaging units 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100, for example.
  • the image pickup unit 12101 provided on the front nose and the image pickup section 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 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the images in front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 15 shows an example of the photographing 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, respectively
  • the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103.
  • the imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as 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 pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or may be an image pickup device having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100). By obtaining 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 braking 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 coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that can be seen by the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are 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 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • 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 captured image of the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • 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 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the above is an example of a vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 and the like among the configurations described above. Specifically, at least one of 100 and 100A described above can be applied to the imaging unit 12031.
  • the technique according to the present disclosure to the image pickup unit 12031, it is possible to obtain a photographed image that is easier to see, and thus it is possible to reduce driver fatigue.
  • the present disclosure may also have the following structure.
  • a photoelectric conversion unit having a first surface on which light is incident and a second surface located on the opposite side of the first surface.
  • the charge holding portion provided on the second surface side and
  • a transfer transistor that transfers charges from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and It is provided between the photoelectric conversion unit and the charge holding unit, and includes a reflecting unit that reflects light emitted from the second surface side.
  • the transfer transistor has a vertical gate electrode extending in the normal direction of the second surface.
  • An imaging device in which the vertical gate electrode is arranged at a position overlapping the center of the photoelectric conversion unit in a plan view from the normal direction of the second surface.
  • the photoelectric conversion unit The first conductive type first impurity layer and It has a second impurity layer having a lower impurity concentration of the first conductive type than the first impurity layer. In a plan view from the normal direction of the second surface, the second impurity layer surrounds the first impurity layer and is arranged concentrically with the first impurity layer (1).
  • the imaging apparatus according to. (3)
  • the photoelectric conversion unit It further has a third impurity layer, which has a lower impurity concentration of the first conductive type than the second impurity layer. In a plan view from the normal direction of the second surface, the third impurity layer surrounds the second impurity layer and is arranged concentrically with the first impurity layer and the second impurity layer.
  • the reflecting portion has a groove portion provided on the reflecting surface and has a groove portion.
  • the groove has an inner surface facing the second surface.
  • a light-shielding film, which is arranged on the side of the photoelectric conversion unit, is further provided.
  • a first semiconductor substrate and a second semiconductor substrate bonded to one surface side of the first semiconductor substrate are further provided.
  • the photoelectric conversion unit is provided on the first semiconductor substrate and is provided on the first semiconductor substrate.
  • Optical parts and An image pickup device in which light transmitted through the optical component is incident, and A signal processing circuit for processing a signal output from the image pickup apparatus is provided.
  • the image pickup device A photoelectric conversion unit having a first surface on which light is incident and a second surface located on the opposite side of the first surface.
  • the charge holding portion provided on the second surface side and A transfer transistor that transfers charges from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and It is provided between the photoelectric conversion unit and the charge holding unit, and includes a reflecting unit that reflects light emitted from the second surface side.
  • the transfer transistor has a vertical gate electrode extending in the normal direction of the second surface.
  • An electronic device in which the vertical gate electrode is arranged at a position overlapping the center of the photoelectric conversion unit in a plan view from the normal direction of the second surface.

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Abstract

光電変換の効率と、光電変換で得られる電荷の転送効率とを向上できるようにした撮像装置及び電子機器を提供する。撮像装置は、光が入射する第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する光電変換部と、前記第２面側に設けられた電荷保持部と、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に設けられ、前記第２面側から出射した光を反射する反射部と、を備える。前記転送トランジスタは、前記第２面の法線方向へ延設された垂直ゲート電極を有する。前記第２面の法線方向からの平面視で、前記垂直ゲート電極は前記光電変換部の中心と重なる位置に配置されている。

Description

撮像装置及び電子機器
　本開示は、撮像装置及び電子機器に関する。
　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して、縦型トランジスタを備える固体撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１６／１３６４８６号
　電子機器の高性能化に伴い、効率良く光電変換でき、光電変換で得られる電荷を効率よく転送できる撮像装置が望まれている。
　本開示はこのような事情に鑑みてなされたもので、光電変換の効率と、光電変換で得られる電荷の転送効率とを向上できるようにした撮像装置及び電子機器を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る撮像装置は、光が入射する第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する光電変換部と、前記第２面側に設けられた電荷保持部と、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に設けられ、前記第２面側から出射した光を反射する反射部と、を備える。前記転送トランジスタは、前記第２面の法線方向へ延設された垂直ゲート電極を有する。前記第２面の法線方向からの平面視で、前記垂直ゲート電極は前記光電変換部の中心と重なる位置に配置されている。
　これによれば、撮像装置は、光電変換部の外周から垂直ゲート電極までの最大距離を短くすることができ、光電変換部の外周付近から垂直ゲート電極までの電荷の転送経路を短くすることができる。これにより、撮像装置は、電荷の転送効率を向上させることができる。また、反射部は、光電変換部の第２面から出射した光の少なくとも一部を反射して、光電変換部に再入射させることができる。これにより、撮像装置は、光電変換部における光電変換の効率を向上させることができる。
　本開示の一態様に係る電子機器は、光学部品と、前記光学部品を透過した光が入射する撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理回路と、を備える。前記撮像装置は、光が入射する第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する光電変換部と、前記第２面側に設けられた電荷保持部と、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に設けられ、前記第２面側から出射した光を反射する反射部と、を備える。前記転送トランジスタは、前記第２面の法線方向へ延設された垂直ゲート電極を有する。前記第２面の法線方向からの平面視で、前記垂直ゲート電極は前記光電変換部の中心と重なる位置に配置されている。
　これによれば、電子機器は、光電変換の効率と、光電変換で得られる電荷の転送効率とを向上できるようにした撮像装置を備えるため、性能の向上が可能である。
図１は、本開示の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。 図２は、本開示の実施形態に係る撮像装置の一画素の構成例を示す断面図である。 図３は、本開示の実施形態に係るフォトダイオードの構成例を示す断面図である。 図４は、本開示の実施形態に係るフォトダイオードの構成例１を示す平面図である。 図５は、本開示の実施形態に係るフォトダイオードの構成例２を示す平面図である。 図６は、本開示の実施形態に係るフォトダイオードへの導光例を示す図である。 図７Ａは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｂは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｃは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｄは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｅは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｆは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｇは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｈは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｉは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｊは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｋは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図７Ｌは、本開示の実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図８は、本開示の比較例に係る撮像装置の一画素の構成例を示す断面図である。 図９は、本開示の比較例に係るフォトダイオードの構成を示す平面図である。 図１０は、本開示の実施形態の変形例に係る撮像装置の構成を示す断面図である。 図１１は、本開示に係る技術（本技術）を電子機器に適用した例を示す概念図である。 図１２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１３は、図１２に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 図１４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。 図１５は、撮像部の設置位置の例を示す図である。
　以下において、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚さや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、１８０°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。
　また、以下の説明におけるＰ型、Ｎ型に付す＋や－は、＋及び－が付記されていない半導体領域に比して、それぞれ相対的に不純物濃度が高い又は低い半導体領域であることを意味する。ただし同じｐとｐとが付された半導体領域であっても、それぞれの半導体領域の不純物濃度が厳密に同じであることを意味するものではない。
　また、以下の説明では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、後述する出射面Ｓ２に平行な方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、水平方向と呼んでもよい。Ｚ軸方向は、後述する撮像装置１００、１００Ａの厚さ方向である。Ｚ軸方向は、後述する半導体基板１１１、フォトダイオードＰＤの厚さ方向でもある。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する。また、以下の説明において、「平面視」とは、Ｚ軸方向から見ることを意味する。
＜実施形態＞
（全体の構成例）
　図１は、本開示の実施形態に係る撮像装置１００の構成例を示す図である。図１に示す撮像装置１００は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）固体撮像装置である。図１に示すように、撮像装置１００は、半導体基板１１１（例えば、シリコン基板）に、複数の光電変換素子を含む画素１０２が規則的に２次元的に配列された画素領域（いわゆる、撮像領域）１０３と、周辺回路部とを有して構成される。画素１０２は、光電変換を行うフォトダイオードと、複数の画素トランジスタとを有する。複数の画素トランジスタは、転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができる。複数の画素トランジスタは、上記３つのトランジスタに選択トランジスタ追加して、４つのトランジスタで構成することもできる。単位画素の等価回路は通常と同様であるので、詳細説明は省略する。
　画素１０２は、共有画素構造とすることもできる。共有画素構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有される１つのフローティングディフュージョンと、共有される１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素構造では、複数の単位画素を構成するフォトダイオード及び転送トランジスタが、転送トランジスタを除く他の１つずつの画素トランジスタを共有して構成される。
　周辺回路部は、垂直駆動回路１０４と、カラム信号処理回路１０５と、水平駆動回路１０６と、出力回路１０７と、制御回路１０８などを有して構成される。
　制御回路１０８は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また撮像装置の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路１０８は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路１０４、カラム信号処理回路１０５及び水平駆動回路１０６などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路１０８は、これらの信号を垂直駆動回路１０４、カラム信号処理回路１０５及び水平駆動回路１０６等に入力する。
　垂直駆動回路１０４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路１０４は、画素領域１０３の各画素１０２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線１０９を通して、各画素１０２の光電変換素子において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路１０５に供給する。
　カラム信号処理回路１０５は、画素１０２の例えば列ごとに配置されており、１行分の画素１０２から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路１０５は、画素１０２固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳや、信号増幅、ＡＤ変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路１０５の出力段には水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１１０との間に接続されて設けられる。
　水平駆動回路１０６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路１０５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路１０５の各々から画素信号を水平信号線１１０に出力させる。
　出力回路１０７は、カラム信号処理回路１０５の各々から水平信号線１１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。例えば、出力回路１０７は、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などを行う場合もある。入出力端子１１２は、外部と信号のやりとりをする。
（画素の構成例）
　図２は、本開示の実施形態に係る撮像装置１００の一画素の構成例を示す断面図である。図２は、一画素に含まれるフォトダイオードＰＤ（本開示の「光電変換部」の一例）及び転送トランジスタＴｒ１と、その周辺部を示している。撮像装置１００は、例えば、半導体基板１１１の裏面側から入射光を取り込む裏面受光型の画素構造を有する。図２に示すように、半導体基板１１１は、第１半導体基板１１と、第１半導体基板１１の一方の面（例えば、後述の表面１１ａ）に接合された第２半導体基板５１と、を有する。
　第１半導体基板１１は、表面１１ａと、表面１１ａの反対側に位置する裏面１１ｂとを有する。裏面１１ｂは、半導体基板１１１の裏面であり、撮像装置１００の受光面である。第２半導体基板５１は、表面５１ａと、表面５１ａの反対側に位置する裏面５１ｂとを有する。半導体基板１１１では、第１半導体基板１１の表面１１ａと、第２半導体基板５１の裏面５１ｂとが接合されている。図２では、表面１１ａと裏面５１ｂとの境界を、接合面ＪＳとして示している。
　第１半導体基板１１は、シリコンウェハをＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって研磨することにより形成された単結晶のシリコン基板である。または、第１半導体基板１１は、シリコンウェハ上にエピタキシャル成長法で形成された、単結晶のシリコン層であってもよい。第１半導体基板１１には、複数のフォトダイオードＰＤが設けられている。第１半導体基板１１の裏面１１ｂ側に、透光性の絶縁膜を介して、カラーフィルタ層ＣＦとマイクロレンズ層ＭＬとが設けられている。
　フォトダイオードＰＤは、Ｎ型の不純物拡散層で構成されている。フォトダイオードＰＤは、撮像装置１００の外部からマイクロレンズ層ＭＬとカラーフィルタ層ＣＦとを通して光が入射する入射面Ｓ１（本開示の「第１面」の一例）と、入射面Ｓ１の反対側に位置する出射面Ｓ２（本開示の「第２面」の一例）と、を有する。フォトダイオードＰＤは、入射面Ｓ１に入射した光のうちの、任意の波長帯の光（例えば、可視光、赤外光又は紫外光）を光電変換する。フォトダイオードＰＤの具体的な構成は、後で図２から図５を参照しながら説明する。
　フォトダイオードＰＤの側方には、第１半導体基板１１に設けられたＰ型のウェル分離層１２が設けられている。例えば、ウェル分離層１２は、フォトダイオードＰＤに隣接した状態でフォトダイオードＰＤの周囲を囲むように配置されている。複数のフォトダイオードＰＤの各々は、ウェル分離層１２によって他のフォトダイオードＰＤから電気的に分離されている。
　なお、図示しないが、フォトダイオードＰＤの側方だけでなく、フォトダイオードＰＤの上方にもＰ型のウェル分離層１２が設けられていてもよい。または、フォトダイオードＰＤの上方に、Ｐ型のウェル分離層１２とは別のＰ型不純物拡散層（図示せず）が設けられていてもよい。これにより、フォトダイオードＰＤは、ＨＡＤ（Ｈｏｌｅ　Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｄｉｏｄｅ）構造を有してもよい。第１半導体基板１１の表面１１ａに結晶欠陥が生じ、結晶欠陥を介して電子が抜け易い場合でも、ＨＡＤ構造によって暗電流の発生が抑制される。
　また、フォトダイオードＰＤの側方には、Ｐ型のウェル分離層１２を介して遮光膜１５が配置されている。遮光膜１５は、フォトダイオードＰＤによって光電変換される波長の光（例えば、可視光、赤外光又は紫外光）を遮る機能を有する。遮光膜１５によって、隣り合う一方の画素１０２から他方の画素１０２への光の混入が防止される。遮光膜１５は、例えばチタン（Ｔｉ）又は銅（Ｃｕ）等の金属膜で構成されている。
　遮光膜１５の両端のうち、第２半導体基板５１側の端部１５Ｅ１は後述の反射膜８１に接合され、受光面側の端部１５Ｅ２はカラーフィルタ層ＣＦに接合されている。図２に示すように、遮光膜１５において、受光面側の端部１５Ｅ２は、他の部分よりも水平方向（例えば、Ｘ軸方向）に厚膜に形成されていてもよい。
　図２に示すように、フォトダイオードＰＤの入射面Ｓ１は、Ｐ型のウェル分離層１２で覆われていている。また、フォトダイオードＰＤの入射面Ｓ１と、カラーフィルタ層ＣＦとの間には、透光性の絶縁膜１７が配置されている。絶縁膜１７は、フォトダイオードＰＤによって光電変換される波長の光（例えば、可視光、赤外光又は紫外光）を透過させる。絶縁膜１７は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）である。
　第２半導体基板５１は、シリコンウェハをＣＭＰによって研磨することにより形成された単結晶のシリコン基板である。または、第２半導体基板５１は、シリコンウェハ上にエピタキシャル成長法で形成された、単結晶のシリコン層であってもよい。
　第２半導体基板５１には、転送トランジスタＴｒ１と、転送トランジスタＴｒ１以外の画素トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３が設けられている。例えば、画素トランジスタＴｒ２はリセットトランジスタとして用いられ、画素トランジスタＴｒ３は増幅トランジスタ又は選択トランジスタとして用いられる。また、図示しないが、第２半導体基板５１には、上記以外の他のトランジスタが設けられていてもよい。
　第２半導体基板５１の表面５１ａ側には、Ｐ－型の不純物拡散層（以下、Ｐ－層）５３と、Ｐ型のウェル拡散層５５と、Ｎ＋型の不純物拡散層（以下、Ｎ＋層）６１、６２、６３とが設けられている。例えば、Ｐ－層５３にＰ型のウェル拡散層５５が設けられている。また、Ｐ型のウェル拡散層５５にＮ＋層６１、６２、６３が設けられている。例えば、Ｎ＋層６１（本開示の「電荷保持部」の一例）は、転送トランジスタＴｒ１のドレイン及び画素トランジスタＴｒ３のソースであり、フローティングディフュージョンである。Ｎ＋層６２は、画素トランジスタＴｒ３のドレインである。Ｎ＋層６３は画素トランジスタＴｒ２のソース又はドレインである。
　第２半導体基板５１には、表面５１ａ側に開口したトレンチＨ１が設けられている。トレンチＨ１の底面及び内側面から表面５１ａ上までゲート絶縁膜６５が連続して設けられている。ゲート絶縁膜６５は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で構成されている。
　転送トランジスタＴｒ１のゲート電極７１は、トレンチＨ１の内部にゲート絶縁膜６５を介して設けられた垂直ゲート電極７１Ｖと、第２半導体基板５１の表面５１ａ上にゲート絶縁膜６５を介して設けられた水平ゲート電極７１Ｈとを有する。垂直ゲート電極７１Ｖと水平ゲート電極７１Ｈは一体に形成されている。ゲート電極７１（垂直ゲート電極７１Ｖ、水平ゲート電極７１Ｈ）は、例えば、リン等の不純物がドープされたポリシリコン膜で構成されている。
　画素トランジスタＴｒ２のゲート電極７２は、ゲート絶縁膜６５を介して第２半導体基板５１の表面５１ａ上に設けられている。同様に、画素トランジスタＴｒ３のゲート電極７３は、ゲート絶縁膜６５を介して第２半導体基板５１の表面５１ａ上に設けられている。ゲート電極７２、７３は、例えばリン等の不純物がドープされたポリシリコン膜で構成されている。
　第２半導体基板５１の裏面５１ｂ側には、フォトダイオードＰＤに向けて開口した凹曲面状の凹部Ｈ２と、凹部Ｈ２の内面に設けられた反射膜８１（本開示の「反射部」の一例）と、が設けられている。凹部Ｈ２は、その内面（すなわち、フォトダイオードＰＤと向かい合う面）が凹曲面状となっている。凹曲面は、曲型凹面又は湾曲面と呼んでもよい。凹部Ｈ２の裏面５１ｂからの深さｄ１は、画素１０２の中心に近づくほど深くなっている。凹部Ｈ２の内面に設けられた反射膜８１の厚さは均一（または、ほぼ均一）である。これにより、反射膜８１の表面である反射面８１ａも、凹部Ｈ２の形状を反映した凹曲面状となっている。反射膜８１は、フォトダイオードＰＤの出射面Ｓ２と向かい合っており、フォトダイオードＰＤの出射面Ｓ２側から出射した光を反射面８１ａで反射する。反射膜８１は、例えばチタン（Ｔｉ）又は銅（Ｃｕ）等の金属膜で構成されている。
　反射膜８１を介して凹部Ｈ２を埋め込むように透光性の絶縁層８３が設けられている。絶縁層８３の表面８３ｂ（図２では、下面）は平坦化されており、フォトダイオードＰＤ及びＰ型のウェル分離層１２の各表面にそれぞれ接合されている。絶縁層８３は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で構成されている。
　第２半導体基板５１の表面５１ａと裏面５１ｂとの間には、水平方向（例えば、表面５１ａに平行な方向）に沿ってＰ＋＋型の不純物拡散層（以下、Ｐ＋＋層）８５が設けられている。Ｐ＋＋層８５によって、表面５１ａ側のＰ－層５３と裏面側の反射膜８１との間が隔てられている。Ｐ＋＋層８５はピニングを強化する機能を有する。
（フォトダイオードの構成例）
　図３は、本開示の実施形態に係るフォトダイオードＰＤの構成例を示す断面図である。図４は、本開示の実施形態に係るフォトダイオードＰＤの構成例１を示す平面図である。図４をＸ４－Ｘ４’線で切断した断面が、図３の断面図に対応している。図３及び図４に示すように、フォトダイオードＰＤは、Ｎ＋＋層２１（本開示の「第１不純物層」の一例）と、Ｎ＋＋層２１よりもＮ型（本開示の「第１導電型」の一例）の不純物濃度が低いＮ＋層２２（本開示の「第２不純物層」の一例）と、Ｎ＋層２２よりもＮ型の不純物濃度が低いＮ層２３と、を有する。
　図４に示すように、出射面Ｓ２の法線方向（例えば、Ｚ軸方向）からの平面視で、Ｎ＋層２２はＮ＋＋層２１の周りを囲むように配置され、Ｎ層２３はＮ＋層２２の周りを囲むように配置されている。Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３の、Ｚ軸方向からの平面視による形状（以下、平面形状）は、例えば正方形である。また、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３は、同心状に配置されている。同心状とは、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３の各中心が互いに一致するとともに、各層の中心から径方向（すなわち、外周に向けて直線状に延びる方向）への距離が、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３でそれぞれ異なる態様を意味する。Ｚ軸方向からの平面視で、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３が同心状に配置されることにより、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３の各中心は、フォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴと一致している。
　図３に示すように、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３は、中心線（仮想線）ＣＮＴ－Ｌを挟んで左右対称に配置されている。中心線は、フォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴを通りＺ軸方向に平行な直線である。また、Ｎ＋＋層２１よりもＮ＋層２２の方が出射面Ｓ２から深い位置まで形成されている。Ｎ＋層２２よりもＮ層２３の方が出射面Ｓ２から深い位置まで形成されている。垂直ゲート電極７１Ｖは、フォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴとＺ軸方向で重なる位置に配置されている。
　図５は、本開示の実施形態に係るフォトダイオードＰＤの構成例２を示す平面図である。フォトダイオードＰＤの平面形状は、図４に示す構成例１に限定されない。フォトダイオードＰＤの平面形状は、例えば、図５に示す構成例２であってもよい。構成例２では、Ｎ＋＋層２１及びＮ＋層２２の平面形状は正円形で、Ｎ層２３の平面形状は正方形である。この場合も、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３は、Ｚ軸方向からの平面視で同心状に配置されている。Ｚ軸方向からの平面視で、垂直ゲート電極７１ＶはフォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴとＺ軸方向で重なる位置に配置されている。
（フォトダイオードへの導光例）
　図６は、本開示の実施形態に係るフォトダイオードＰＤへの導光例を示す図である。図６に示すように、撮像装置１００の外部から、マイクロレンズ層ＭＬ及びカラーフィルタ層ＣＦを通して、フォトダイオードＰＤの入射面Ｓ１に光Ｌ１が入射する。入射した光Ｌ１はフォトダイオードＰＤで光電変換されるが、光Ｌ１の一部はフォトダイオードＰＤを透過して出射面Ｓ２から出射し、透光性の絶縁層８３を透過して反射膜８１に到達する。反射膜８１に到達した光Ｌ１は反射面８１ａで反射する。反射した光Ｌ２は、絶縁層８３を透過して、フォトダイオードＰＤの出射面Ｓ２に入射し、フォトダイオードＰＤで光電変換される。反射面８１ａは凹曲面状であるため、光Ｌ２は、フォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴ（図３から図５参照）寄りに集光される。これにより、フォトダイオードＰＤの光電変換効率の向上が図られている。
　また、遮光膜１５は、例えばＴｉ又はＣｕ等の金属膜で構成されている。これにより、光Ｌ１、Ｌ２の一部が遮光膜１５に到達する場合でも、到達した光Ｌ１、Ｌ２は遮光膜１５の表面１５ａで反射する。遮光膜１５の表面１５ａで反射した光の一部は、フォトダイオードＰＤに入射して光電変換される。これにより、フォトダイオードＰＤの光電変換効率の向上が図られている。
（製造方法）
　次に、図２に示した撮像装置１００の製造方法を説明する。撮像装置１００は、成膜装置（エピタキシャル成長装置、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）装置、熱酸化炉、スパッタ装置、レジスト塗布装置を含む）、露光装置、イオン注入装置、アニール装置、エッチング装置、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置など、各種の装置を用いて製造される。以下、これらの装置を、製造装置と総称する。
　図７Ａから図７Ｌは、本開示の実施形態に係る撮像装置１００の製造方法を工程順に示す断面図である。図７Ａに示すように、製造装置は、第２半導体基板５１の裏面５１ｂを鉛直上方に向け、裏面５１ｂ上にレジストパターンＲＰ１を形成する。レジストパターンＲＰ１は、凹部Ｈ２（例えば、図２参照）が形成される領域を開口し、それ以外の領域を覆う形状を有する。
　次に、製造装置は、レジストパターンＲＰ１をマスクに用いて、第２半導体基板５１の裏面５１ｂ側をウェットエッチングする。これにより、図７Ｂに示すように、第２半導体基板５１の裏面側に凹部Ｈ２を形成する。ウェットエッチングは等方性であるため、凹部Ｈ２の内面は凹曲面となる。凹部Ｈ２の形成後、製造装置は、レジストパターンＲＰ１を除去する。
　次に、図７Ｃに示すように、製造装置は、凹部Ｈ２の内面に反射膜８１を形成する。例えば、反射膜８１は、Ｔｉ等の高融点金属で構成されている。製造装置は、スパッタ法により、第２半導体基板５１の裏面上にＴｉ膜を形成する。次に、製造装置は、第２半導体基板５１の裏面上に形成されたＴｉ膜のうち、凹部Ｈ２以外の領域に形成されたＴｉ膜をエッチングして除去する。これにより、凹部Ｈ２の内面に反射膜８１が形成される。
　次に、図７Ｄに示すように、製造装置は、凹部Ｈ２内に透光性の絶縁層８３を形成する。例えば、製造装置は、ＣＶＤ法により、第２半導体基板５１の裏面上に絶縁層を形成する。次に、製造装置は、ＣＭＰ法により、絶縁層の表面を平坦化する。この平坦化により、第２半導体基板５１の裏面上に形成された絶縁層のうち、凹部Ｈ２以外の領域に形成された絶縁層が除去される。これにより、凹部Ｈ２内に、平坦化された絶縁層８３が形成される。絶縁層８３の平坦化された表面は、第２半導体基板５１の裏面５１ｂと面一（または、ほぼ面一）となる。
　次に、図７Ｅに示すように、製造装置は、絶縁層８３を部分的にドライエッチングして除去する。これにより、製造装置は、凹部Ｈ２の中心とＺ軸方向（例えば、図２参照）で重なる位置にトレンチＨ３を形成する。
　次に、図７Ｆに示すように、製造装置は、第２半導体基板５１の裏面上に半導体層８７をエピタキシャル成長させる。半導体層８７は、第２半導体基板５１と同じ組成の膜であり、例えばシリコンである。トレンチＨ３の底部は単結晶の第２半導体基板５１が露出しているため、トレンチＨ３内には単結晶の半導体層８７Ａが形成される。一方、絶縁層８３上には、多結晶又は非晶質の半導体層８７Ｂが形成される。
　次に、図７Ｇに示すように、製造装置は、第２半導体基板５１の裏面側にＣＭＰ処理を施して、半導体層８７Ｂを除去する。これにより、第２半導体基板５１の裏面側は平坦化される。第２半導体基板５１の裏面側において、単結晶の半導体層８７Ａの表面と絶縁層８３の表面は面一（または、ほぼ面一）となる。
　次に、図７Ｈに示すように、製造装置は、第２半導体基板５１の表面５１ａを鉛直上方に向け、表面５１ａ上にレジストパターンＲＰ２を形成する。レジストパターンＲＰ２は、トレンチＨ１が形成される領域を開口し、それ以外の領域を覆う形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンＲＰ２をマスクに用いて、半導体層８７Ａをドライエッチングする。これにより、図７Ｈに示すように、第２半導体基板５１の表面５１ａ側に開口したトレンチＨ１が形成される。トレンチＨ１の形成後、製造装置は、レジストパターンＲＰ２を除去する。
　次に、図７Ｉに示すように、製造装置は、第２半導体基板５１を熱酸化して、第２半導体基板５１の表面５１ａと、トレンチＨ１の内側面及び底面とにゲート絶縁膜６５を形成する。次に、図７Ｊに示すように、製造装置は、ＣＶＤ法により、ゲート絶縁膜６５上に電極材８９を成膜して、トレンチＨ１を埋め込む。電極材８９は、例えばリン等の不純物がドープされたポリシリコンである。
　次に、製造装置は、電極材８９をパターニングして、図７Ｋに示すようにゲート電極７１、７２、７３を形成する。次に、製造装置は、図示しないレジストパターンと、ゲート電極７１、７２、７３とをマスクに用いて、第２半導体基板５１の表面５１ａ側にＮ型不純物（例えば、リン）をイオン注入する。次に、製造装置は、第２半導体基板５１に熱処理を加えて、イオン注入されたＮ型不純物を活性化する。これにより、第２半導体基板５１にＮ＋層６１、６２、６３が形成される。
　次に、図７Ｌに示すように、製造装置は、プラズマ雰囲気中で、第２半導体基板５１の裏面５１ｂ側と、フォトダイオードＰＤが形成された第１半導体基板１１の表面１１ａ側とを向い合せ、この状態で第１半導体基板１１と第２半導体基板５１とを接触させてアニール処理を行う。これにより、第１半導体基板１１と第２半導体基板５１とが接合される。以上の工程を経て、図２に示した撮像装置１００が完成する。
　上記の製造方法において、反射膜８１は例えばチタン（Ｔｉ）等の高融点金属で構成されている。これにより、反射膜８１を形成した後の、半導体層８７をエピタキシャル成長させる工程（例えば、図７Ｆ参照）において、反射膜８１が溶融することを防ぐことができる。反射膜８１は、エピタキシャル成長などの高温プロセスにも耐えることができるように、Ｔｉ等の高融点金属で構成されている。
　また、反射膜８１と遮光膜１５は、互いに同一の材料で構成されていることが好ましい。例えば、反射膜８１と遮光膜１５は、それぞれＴｉで構成されている。これにより、反射膜８１と遮光膜１５との接合強度を高めることができる。第１半導体基板１１と第２半導体基板５１との接合強度の向上に寄与することができる。
　なお、図２に示したＰ＋＋層８５は、例えばレジストパターンＲＰ１（例えば、図７Ａ参照）を形成する前に、第２半導体基板５１にボロン等のＰ型不純物をイオン注入することにより形成してもよい。または、第２半導体基板５１がエピタキシャル成長法で形成される半導体層の場合は、エピタキシャル成長の途中でＰ型不純物をＩｎ－ｓｉｔｕでドープして、Ｐ＋＋層８５を形成してもよい。
　Ｐ＋＋層８５と同様に、図２に示したＰ－層５３も、レジストパターンＲＰ１（例えば、図７Ａ参照）を形成する前に、第２半導体基板５１にＰ型不純物をイオン注入して形成してもよい。第２半導体基板５１をエピタキシャル成長で形成する場合はＩｎ－ｓｉｔｕでＰ型不純物をドープすることによって、Ｐ－層５３を形成してもよい。
　図２に示したＰ型のウェル拡散層５５は、ゲート絶縁膜６５を形成する前の任意の工程で形成してよい。例えば、図７Ｆに示した半導体層８７の形成工程でＰ型不純物をＩｎ－ｓｉｔｕでドープしたり、図７ＨにおいてレジストパターンＲＰ２を形成する前に第２半導体基板５１にＰ型不純物をイオン注入したりすることによって、Ｐ型のウェル拡散層５５を形成してもよい。
（比較例）
　図８は、本開示の比較例に係る撮像装置２００の一画素の構成例を示す断面図である。図９は、本開示の比較例に係るフォトダイオードＰＤ’の構成を示す平面図である。図８に示すように、撮像装置２００は、フォトダイオードＰＤ’と、フォトダイオードＰＤ’の入射面の反対側（すなわち、出射面）を覆う反射膜２８１と、フォトダイオードＰＤ’の側方に配置された遮光膜２１５と、を備える。
　図８及び図９に示すように、フォトダイオードＰＤ’は、Ｎ＋＋層２２１と、Ｎ＋層２２２と、Ｎ層２２３と、を有する。Ｎ＋＋層２２１と、Ｎ＋層２２２と、Ｎ層２２３は、Ｘ軸方向の一方の側（例えば、図８及び図９の右側）に偏って配置されている。Ｘ軸方向において、Ｎ＋＋層２２１と、Ｎ＋層２２２と、Ｎ層２２３は、左右対称に配置されていない。転送トランジスタＴｒ１’の垂直ゲート電極２７１は、右側に偏って配置されたＮ＋＋層２２１上に配置されている。
　反射膜２８１は平坦に形成されており、反射面８１ａは凹曲面ではなく平面となっている。このため、反射面２８１ａで反射した光Ｌ２’は、フォトダイオードＰＤ’の中心寄りには集光されない。反射面２８１ａで反射した光Ｌ２’は、フォトダイオードＰＤ’の周囲に位置する遮光膜２１５に到達して減衰し易い。このため、フォトダイオードＰＤ’の光電変換効率は低くなり易い。また、垂直ゲート電極２７１が一方の側（例えば、右側）に偏って配置されているため、フォトダイオードＰＤ’から出射した光Ｌ１の一部は、垂直ゲート電極２７１と反射膜２８１との間の隙間を通って、Ｎ＋層（フローティングディフュージョン）２６１に入射する場合がある。Ｎ＋層２６１に光が入射すると、光電変換が生じてノイズ源となる。
　また、垂直ゲート電極２７１が右側に偏って配置されているため、フォトダイオードＰＤ’の左側の端部から垂直ゲート電極２７１までの距離が長い。このため、フォトダイオードＰＤ’の左側の端部付近で生じた電荷は、垂直ゲート電極２７１に到達しにくく、Ｎ＋層２６１へ転送されにくい。
（実施形態１の効果）
　以上説明したように、本開示の実施形態に係る撮像装置１００は、光Ｌ１が入射する入射面Ｓ１と、入射面Ｓ１の反対側に位置する出射面Ｓ２とを有するフォトダイオードＰＤと、出射面Ｓ２側に設けられたＮ＋層（フローティングディフュージョン）６１と、フォトダイオードＰＤからＮ＋層６１に電荷ｅ－を転送する転送トランジスタＴｒ１と、フォトダイオードＰＤとＮ＋層６１との間に設けられ、出射面Ｓ２側から出射した光Ｌ２を反射する反射膜８１と、を備える。転送トランジスタＴｒ１は、出射面Ｓ２の法線方向（例えば、Ｚ軸方向）へ延設された垂直ゲート電極７１Ｖを有する。Ｚ軸の法線方向からの平面視で、垂直ゲート電極７１ＶはフォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴと重なる位置に配置されている。
　これによれば、撮像装置１００は、フォトダイオードＰＤの外周から垂直ゲート電極７１Ｖまでの最大距離を短くすることができ、フォトダイオードＰＤの外周付近から垂直ゲート電極７１Ｖまでの電荷ｅ－の転送経路を短くすることができる。これにより、撮像装置１００は、電荷ｅ－の転送効率を向上させることができる。また、反射膜８１は、フォトダイオードＰＤの出射面Ｓ２から出射した光Ｌ１の少なくとも一部を反射して、反射した光Ｌ２をフォトダイオードＰＤに再入射させることができる。これにより、撮像装置１００は、フォトダイオードＰＤにおける光電変換の効率を向上させることができる。
　また、各画素１０２において、転送トランジスタＴｒ１による電荷ｅ－の転送先であるＮ＋層６１をフォトダイオードＰＤの上方に配置することが可能である。Ｎ＋層６１をフォトダイオードＰＤの上方に配置することにより空いた領域まで、フォトダイオードＰＤを広げることが可能である。これにより、各画素１０２は、フォトダイオードＰＤの面積を増大することができるので、光電変換量を増やすことができ、飽和信号量を拡大することができる。また、撮像装置１００は、フォトダイオードＰＤの面積を維持したまま、上記の空いた領域を削減することにより、画素面積を低減（すなわち、省スペース化）することができ、画素１０２を微細化することもできる。
　また、垂直ゲート電極７１ＶがフォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴとＺ軸方向で重なる位置に配置される。これにより、撮像装置１００は、フォトダイオードＰＤに対する垂直ゲート電極７１Ｖの、水平方向における位置合わせのマージンを高めることができる。また、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３が同心状に配置されている。これにより、撮像装置１００は、Ｎ層２３に対するＮ＋層２２の水平方向における位置合わせのマージンと、Ｎ＋層２２に対するＮ＋＋層２１の水平方向における位置合わせのマージンと、をそれぞれ高めることができる。画素１０２を構成する垂直ゲート電極７１Ｖ及びフォトダイオードＰＤの製造工程で、水平方向における位置合わせのマージンを高めることによって、画素１０２を微細化する場合でも、製造の難易度が高くなることを抑制することができる。
　また、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３が同心状に配置されることにより、フォトダイオードＰＤにおけるイオン注入のプロセス設計（すなわち、インプラ設計）が容易となる。
　また、垂直ゲート電極７１ＶがフォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴとＺ軸方向で重なる位置に配置されることにより、隣接する画素１０２間で垂直ゲート電極７１Ｖの配置の対称性が高くなる。また、Ｎ＋＋層２１、Ｎ＋層２２及びＮ層２３が同心状に配置されることにより、隣接する画素１０２間でフォトダイオードＰＤの構造の対称性が高くなる。これにより、図８及び図９に示した比較例と比べて、隣接する画素１０２間で、非対称性による出力のばらつきを低減することができる。
　また、反射膜８１において、フォトダイオードＰＤの中心ＣＮＴと重なる位置に、垂直ゲート電極７１Ｖを通すためのトレンチＨ１が配置される。これにより、垂直ゲート電極７１ＶやトレンチＨ１を通して、水平ゲート電極７１Ｈや、水平ゲート電極７１Ｈに接続する配線（図示せず）等に光が当たる場合でも、配線等で反射した光が隣接する画素１０２に入射することが抑制される。これにより、撮像装置１００は、隣接する画素１０２間での混色を抑制することができる。
（変形例）
　上記の実施形態では、反射膜８１の反射面８１ａが凹曲面であることを説明した。この凹曲面は、滑らかな面であってもよいし、凹凸を有する面であってもよい。
　図１０は、本開示の実施形態の変形例に係る撮像装置１００Ａの構成を示す断面図である。図１０に示すように、実施形態の変形例に係る１００Ａは、図２に示した反射膜８１の代わりに、反射膜８１Ａ（本開示の「反射部」の一例）を備える。反射膜８１Ａは、フォトダイオードＰＤの出射面Ｓ２と向かい合う凹曲面状の反射面８１Ａａを有する。反射面８１Ａａは、滑らかな面ではなく凹凸を有する面である。例えば、反射面８１Ａａは、複数の溝部８８を有する。溝部８８は、フォトダイオードＰＤの出射面Ｓ２と向かい合う内側面８８ａを有する。
　出射面Ｓ２の法線方向（例えば、Ｚ軸方向）に対する内側面８８ａの角度は、反射面８１Ａａの中心から遠ざかるにしたがって小さくなっている。例えば、反射面８１Ａａの中心付近の上記角度をθ１とし、反射面８１Ａａの外周付近の上記角度をθ２とし、反射面８１Ａａの中心と外周の中間付近の上記角度をθ３とすると、θ１＞θ２＞θ３となっている。Ｚ軸方向に対する内側面８８ａの角度は、反射面８１Ａａの中心から遠ざかるにしたがって、徐々に小さくなっていってもよいし、複数個の溝部８８ごとに段階的に小さくなっていてもよい。
　このような構成であれば、反射面８１Ａａは、反射光Ｌ２をフォトダイオードＰＤの中心及びその近傍に位置するＮ＋＋層２１に集めることができる。これにより、撮像装置１００Ａは、フォトダイオードＰＤにおける光電変換の効率をさらに高めることができる。
　実施形態の変形例においても、反射膜８１Ａは、例えばチタン（Ｔｉ）等の高融点金属で構成されていることが好ましい。これにより、半導体層８７をエピタキシャル成長させる工程（図７Ｆ参照）において、反射膜８１Ａが溶融することを防ぐことができる。
＜その他の実施形態＞
　上記のように、本開示は実施形態及び変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本開示を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本開示に係る技術（本技術）はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。
　例えば、上記の実施形態では、４つの画素１０２が１つの共有画素構造を構成していることを説明したが、本技術はこれに限定されない。本技術において、画素１０２は共有画素構造でなくてもよい。具体的には、１つの画素１０２が、１つのフォトダイオードと、１つの転送トランジスタと、１つのフローティングディフュージョンと、１つのリセットトランジスと、１つの増幅トランジスタとで構成されていてもよく、さらに、これらに１つの選択トランジスタを追加して構成されていてもよい。このように、本技術は、上述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
＜電子機器への適用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなど（以下、カメラと総称する。）の撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機等のモバイル機器、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
　図１１は、本開示に係る技術（本技術）を電子機器３００に適用した例を示す概念図である。図１１に示すように、電子機器３００は、例えばカメラであり、固体撮像装置３０１、光学レンズ３１０、シャッタ装置３１１、駆動回路３１２、及び、信号処理回路３１３を有する。光学レンズ３１０は、本開示の「光学部品」の一例である。
　光学レンズ３１０を透過した光が固体撮像装置３０１に入射する。例えば、光学レンズ３１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置３０１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置３０１内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ装置３１１は、固体撮像装置３０１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路３１２は、固体撮像装置３０１の転送動作等及びシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路３１２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置３０１の信号転送を行う。信号処理回路３１３は、各種の信号処理を行う。例えば、信号処理回路３１３は、固体撮像装置３０１から出力される信号を処理する。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、あるいは、モニタに出力される。
　なお、電子機器３００におけるシャッタ動作は、機械式シャッタではなく、固体撮像装置３０１による電子式シャッタ（例えば、グローバルシャッタ）で実現されてもよい。電子機器３００におけるシャッタ動作が電子式シャッタで実現される場合、図１１のシャッタ装置３１１は省略されてもよい。
　電子機器３００では、上述した撮像装置１００、１００Ａの少なくとも一方が固体撮像装置３０１に適用される。これにより、性能の向上が図られた電子機器３００を得ることができる。なお、電子機器３００は、カメラに限られるものではない。電子機器３００は、撮像機能を備えた携帯電話機等のモバイル機器、または、撮像機能を備えた他の機器であってもよい。
＜内視鏡手術システムへの応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図１２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１２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１３は、図１２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、エネルギ処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２、ＣＣＵ１１２０１の画像処理部１１４１２等に適用され得る。具体的には、上述した撮像装置１００、１００Ａの少なくとも一方を撮像部１０４０２に適用することができる。内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２、ＣＣＵ１１２０１の画像処理部１１４１２等に本開示に係る技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。また、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２、ＣＣＵ１１２０１の画像処理部１１４１２等に本開示に係る技術を適用することにより、より低レイテンシで術部画像を得ることができるため、術者が術部を触接観察している場合と同様の感覚で処置を行うことが可能になる。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
＜移動体への応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図１４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１４に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１４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１５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１５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１５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１等に適用され得る。具体的には、上述した１００、１００Ａの少なくとも一方を撮像部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、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
　なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　光が入射する第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する光電変換部と、
　前記第２面側に設けられた電荷保持部と、
　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に設けられ、前記第２面側から出射した光を反射する反射部と、を備え、
　前記転送トランジスタは、前記第２面の法線方向へ延設された垂直ゲート電極を有し、
　前記第２面の法線方向からの平面視で、前記垂直ゲート電極は前記光電変換部の中心と重なる位置に配置されている、撮像装置。
（２）
　前記光電変換部は、
　第１導電型の第１不純物層と、
　前記第１不純物層よりも前記第１導電型の不純物濃度が低い第２不純物層と、を有し、
　前記第２面の法線方向からの平面視で、前記第２不純物層は、前記第１不純物層の周りを囲み、かつ前記第１不純物層と同心状に配置されている、上記（１）に記載の撮像装置。
（３）
　前記光電変換部は、
　前記第２不純物層よりも前記第１導電型の不純物濃度が低い第３不純物層、をさらに有し、
　前記第２面の法線方向からの平面視で、前記第３不純物層は、前記第２不純物層の周りを囲み、かつ前記第１不純物層及び前記第２不純物層と同心状に配置されている、上記（２）に記載の撮像装置。
（４）
　前記反射部は、前記第２面と向かい合う凹曲面状の反射面を有する、上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（５）
　前記反射部は、前記反射面に設けられた溝部を有し、
　前記溝部は、前記第２面と向かい合う内側面を有し、
　前記第２面の法線方向に対する前記内側面の角度は、前記反射面の中心から遠ざかるにしたがって小さくなる、上記（４）に記載の撮像装置。
（６）
　前記光電変換部の側方に配置される遮光膜、をさらに備え、
　前記遮光膜は前記反射部に接合されている、上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（７）
　前記反射部と前記遮光膜は、互いに同一の材料で構成されている、上記（６）に記載の撮像装置。
（８）
　前記反射部は、チタンで構成されている、上記（１）から（７）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（９）
　第１半導体基板と、　前記第１半導体基板の一方の面側に接合された第２半導体基板と、をさらに備え、
　前記光電変換部は前記第１半導体基板に設けられ、
　前記電荷保持部、前記転送トランジスタ及び前記反射部は前記第２半導体基板に設けられている、上記（１）から（８）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（１０）
　光学部品と、
　前記光学部品を透過した光が入射する撮像装置と、
　前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理回路と、を備え、
　前記撮像装置は、
　光が入射する第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する光電変換部と、
　前記第２面側に設けられた電荷保持部と、
　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に設けられ、前記第２面側から出射した光を反射する反射部と、を備え、
　前記転送トランジスタは、前記第２面の法線方向へ延設された垂直ゲート電極を有し、
　前記第２面の法線方向からの平面視で、前記垂直ゲート電極は前記光電変換部の中心と重なる位置に配置されている、電子機器。
１１　第１半導体基板
１１ａ、１５ａ、５１ａ　表面
１１ｂ、５１ｂ、裏面
１２　ウェル分離層
１５、２１５　遮光膜
１５Ｅ１、１５Ｅ２　端部
１７　絶縁膜
２１、２２１　Ｎ＋＋層
２２、２２２　Ｎ＋層
２３、２２３　Ｎ層
５１　第２半導体基板
５３　Ｐ－層
５５　ウェル拡散層
６１、２６１　Ｎ＋層（フローティングディフュージョン）
６２、６３　Ｎ＋層
６５　ゲート絶縁膜
７１、７２、７３　ゲート電極
７１Ｈ　水平ゲート電極
７１Ｖ、２７１　垂直ゲート電極
８１、８１Ａ、２８１　反射膜
８１ａ、８１Ａａ、２８１ａ　反射面
８３　絶縁層
８３ｂ　表面
８５　Ｐ＋＋層
８７、８７Ａ、８７Ｂ　半導体層
８８　溝部
８８ａ　内側面
８９　電極材
１００、１００Ａ、２００　撮像装置
１０２　画素１０３　画素領域
１０４　垂直駆動回路
１０５　カラム信号処理回路
１０６　水平駆動回路
１０７　出力回路
１０８　制御回路
１０９　垂直信号線
１１０　水平信号線
１１１　半導体基板
１１２　入出力端子
２００　撮像装置
３００　電子機器
３０１　固体撮像装置
３１０　光学レンズ
３１１　シャッタ装置
３１２　駆動回路
３１３　信号処理回路
１０４０２　撮像部
１１０００　内視鏡手術システム
１１１００　内視鏡
１１１０１　鏡筒
１１１０２　カメラヘッド
１１１１０　術具
１１１１１　気腹チューブ
１１１１２　エネルギ処置具
１１１２０　支持アーム装置
１１１３１　術者（医師）
１１１３１　術者
１１１３２　患者
１１１３３　患者ベッド
１１２００　カート
１１２０１　カメラコントロールユニット（ＣＣＵ：　Ｃａｍｅｒａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）
１１２０２　表示装置
１１２０３　光源装置
１１２０４　入力装置
１１２０５　処置具制御装置
１１２０６　気腹装置
１１２０７　レコーダ
１１２０８　プリンタ
１１４００　伝送ケーブル
１１４０１　レンズユニット
１１４０２　撮像部
１１４０３　駆動部
１１４０４　通信部
１１４０５　カメラヘッド制御部
１１４１１　通信部
１１４１２　画像処理部
１１４１３　制御部
１２０００　車両制御システム１２００１　通信ネットワーク
１２０１０　駆動系制御ユニット
１２０２０　ボディ系制御ユニット
１２０３０　車外情報検出ユニット
１２０３１　撮像部
１２０４０　車内情報検出ユニット
１２０４１　運転者状態検出部
１２０５０　統合制御ユニット
１２０５１　マイクロコンピュータ
１２０５２　音声画像出力部
１２０６１　オーディオスピーカ
１２０６２　表示部
１２０６３　インストルメントパネル
１２１００　車両
１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５　撮像部
１２１１１、１２１１２、１２１１３、１２１１４　撮像範囲
ＣＣＵ１１２０１　撮像部
ＣＣＵ１１２０１　カメラヘッド
ＣＦ　カラーフィルタ層
ＣＮＴ　中心
ＣＮＴ－Ｌ　中心線（仮想線）
Ｈ１、Ｈ３　トレンチ
Ｈ２　凹部
Ｉ　車載ネットワーク
ＩＣＧ　インドシアニングリーン
ＪＳ　接合面
Ｌ１　光（入射光）
Ｌ２、Ｌ２’　光（反射光）
ＭＬ　マイクロレンズ層
ＰＤ、ＰＤ’　フォトダイオード
ＲＰ１、ＲＰ２　レジストパターン
Ｓ１　入射面
Ｓ２　出射面
Ｔｒ１、Ｔｒ１’　転送トランジスタ
Ｔｒ２　画素トランジスタ
Ｔｒ３　画素トランジスタ

Claims (10)

  1. 　光が入射する第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する光電変換部と、
    　前記第２面側に設けられた電荷保持部と、
    　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に設けられ、前記第２面側から出射した光を反射する反射部と、を備え、
    　前記転送トランジスタは、前記第２面の法線方向へ延設された垂直ゲート電極を有し、
    　前記第２面の法線方向からの平面視で、前記垂直ゲート電極は前記光電変換部の中心と重なる位置に配置されている、撮像装置。
  2. 　前記光電変換部は、
    　第１導電型の第１不純物層と、
    　前記第１不純物層よりも前記第１導電型の不純物濃度が低い第２不純物層と、を有し、
    　前記第２面の法線方向からの平面視で、前記第２不純物層は、前記第１不純物層の周りを囲み、かつ前記第１不純物層と同心状に配置されている、請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記光電変換部は、
    　前記第２不純物層よりも前記第１導電型の不純物濃度が低い第３不純物層、をさらに有し、
    　前記第２面の法線方向からの平面視で、前記第３不純物層は、前記第２不純物層の周りを囲み、かつ前記第１不純物層及び前記第２不純物層と同心状に配置されている、請求項２に記載の撮像装置。
  4. 　前記反射部は、前記第２面と向かい合う凹曲面状の反射面を有する、請求項１に記載の撮像装置。
  5. 　前記反射部は、前記反射面に設けられた溝部を有し、
    　前記溝部は、前記第２面と向かい合う内側面を有し、
    　前記第２面の法線方向に対する前記内側面の角度は、前記反射面の中心から遠ざかるにしたがって小さくなる、請求項４に記載の撮像装置。
  6. 　前記光電変換部の側方に配置される遮光膜、をさらに備え、
    　前記遮光膜は前記反射部に接合されている、請求項１に記載の撮像装置。
  7. 　前記反射部と前記遮光膜は、互いに同一の材料で構成されている、請求項６に記載の撮像装置。
  8. 　前記反射部は、チタンで構成されている、請求項１に記載の撮像装置。
  9. 　第１半導体基板と、
    　前記第１半導体基板の一方の面側に接合された第２半導体基板と、をさらに備え、
    　前記光電変換部は前記第１半導体基板に設けられ、
    　前記電荷保持部、前記転送トランジスタ及び前記反射部は前記第２半導体基板に設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
  10. 　光学部品と、
    　前記光学部品を透過した光が入射する撮像装置と、
    　前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理回路と、を備え、　前記撮像装置は、
    　光が入射する第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する光電変換部と、
    　前記第２面側に設けられた電荷保持部と、
    　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に設けられ、前記第２面側から出射した光を反射する反射部と、を備え、
    　前記転送トランジスタは、前記第２面の法線方向へ延設された垂直ゲート電極を有し、
    　前記第２面の法線方向からの平面視で、前記垂直ゲート電極は前記光電変換部の中心と重なる位置に配置されている、電子機器。
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