WO2022190993A1 - 撮像装置および電子機器 - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, an imaging device capable of acquiring imaging information and parallax information and an electronic device including the same.
  • a pixel array section in which a plurality of pixels including pixels in which a plurality of photoelectric conversion elements are formed is provided for one on-chip lens, and a plurality of pixels are arranged two-dimensionally.
  • a solid-state imaging device is disclosed in which at least one of the separation section and the inter-pixel light shielding section protrudes partly toward the center of the pixel to form a protrusion.
  • an imaging device capable of acquiring imaging information and parallax information is required to improve imaging performance.
  • An imaging device as an embodiment of the present disclosure has a first surface and a second surface facing each other, a plurality of pixels are arranged in a matrix, and an electric charge corresponding to the amount of received light is generated for each pixel.
  • a semiconductor substrate having a plurality of photoelectric conversion units generated by photoelectric conversion, a first separation unit provided between adjacent pixels for electrically and optically separating the adjacent pixels, and adjacent photoelectric conversion units in the pixels a second separation section provided between the sections to electrically separate the adjacent photoelectric conversion sections; and an electrode layer provided across the adjacent photoelectric conversion sections on the first surface side of the semiconductor substrate. It is a thing.
  • An electronic device as an embodiment of the present disclosure includes the imaging device of the embodiment of the present disclosure.
  • a plurality of pixels each having a plurality of photoelectric conversion units are arranged in a matrix, and adjacent pixels are arranged between and within adjacent pixels.
  • An electrode layer that spans adjacent photoelectric conversion portions is provided on the light incident surface (first surface) side of the semiconductor substrate on which the first separation portion and the second separation portion are respectively provided between the photoelectric conversion portions. .
  • an inversion region (or a weak inversion region) is formed in the vicinity of the first surface of the semiconductor substrate between the photoelectric conversion units adjacent to each other in the pixel, if necessary.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the configuration of the first surface side of the semiconductor substrate of the imaging device shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the configuration of the second surface side of the semiconductor substrate of the imaging device shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the imaging device shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a unit pixel shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is an example of a timing chart of biases applied to transfer gates and electrode layers during normal imaging of the imaging device shown in FIG. 1;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration along line II-II of an imaging device according to Modification 1 of the present disclosure
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration along line III-III of an imaging device according to Modification 1 of the present disclosure
  • 8 is a schematic plan view showing the configuration of the imaging device shown in FIG. 7 and the like
  • FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration along line IV-IV of an imaging device according to modification 2 of the present disclosure
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration along line VV of an imaging device according to modification 2 of the present disclosure
  • 11 is a schematic plan view showing the configuration of the imaging device shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 3 of the present disclosure
  • 14 is a schematic plan view showing the configuration of the imaging device shown in FIG. 13.
  • FIG. 14 is an example of a timing chart of biases applied to a transfer gate and two electrode layers during normal imaging of the imaging device shown in FIG. 13
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 4 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing an example of a configuration of an imaging device according to modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of an imaging device according to modification 6 of the present disclosure
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 7 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 8 of the present disclosure
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 9 of the present disclosure
  • 22 is a schematic plan view showing the configuration of the second surface side of the semiconductor substrate of the imaging device shown in FIG. 21
  • FIG. 22 is an example of a timing chart of biases applied to the transfer gate and two electrode layers during normal imaging of the imaging device shown in FIG. 21.
  • 20 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of an imaging device according to Modification 10 of the present disclosure
  • 25 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the second surface side of the semiconductor substrate of the imaging device shown in FIG. 24
  • FIG. 25 is a schematic plan view showing another example of the configuration of the second surface side of the semiconductor substrate of the imaging device shown in FIG. 24
  • FIG. 25 is an example of a timing chart of biases applied to the transfer gate and two electrode layers during normal imaging of the imaging device shown in FIG. 24.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of an imaging device according to modification 11 of the present disclosure
  • 29 is a schematic plan view showing the configuration of the second surface side of the semiconductor substrate of the imaging device shown in FIG. 28.
  • FIG. FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of an imaging device according to Modification 12 of the present disclosure
  • 5 is a block diagram showing a configuration example of an electronic device having the imaging device shown in FIG. 4
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit
  • 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU;
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU;
  • Embodiment an example of an imaging device having an electrode layer over the entire pixel portion on the light incident side
  • Modification 2-1 Modification 1 (another example of electrode layer layout) 2-2.
  • Modification 2 another example of electrode layer layout) 2-3.
  • Modification 3 another example of electrode layer layout
  • Modification 4 another example of electrode layer layout) 2-5.
  • Modification 5 another example of electrode layer layout 2-6.
  • Modification 6 (another example of the configuration of the intra-pixel separation unit) 2-7.
  • Modified Example 7 (Another Example of Electrode Layer Layout) 2-8.
  • Modification 8 (another example of electrode layer layout) 2-9.
  • Modification 9 (another example of electrode layer layout) 2-10.
  • Modification 10 (Another Example of Layout of Electrode Layers) 2-11.
  • Modified Example 11 (Another Example of Layout of Electrode Layers) 2-12.
  • Modification 12 (another example of electrode layer layout) 3.
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 schematically shows a planar configuration of the light incident side S1 of the imaging device 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 schematically shows a planar configuration of the imaging device 1 shown in FIG. 1 on the side opposite to the light incident side S1.
  • 1 shows a cross section taken along line II shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. FIG. 4 shows an example of the overall configuration of the imaging device 1 shown in FIG.
  • the imaging device 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras. portion (pixel portion 100A).
  • the imaging device 1 is, for example, a so-called back-illuminated imaging device in this CMOS image sensor or the like.
  • the imaging device 1 of the present embodiment has pixels (unit pixels P) capable of simultaneously acquiring imaging information and parallax information.
  • an electrode layer 22 is provided over the entire surface of a pixel section 100A in which a plurality of unit pixels P having a plurality of photoelectric conversion sections 12 are arranged in a matrix.
  • the imaging device 1 takes in incident light (image light) from a subject through an optical lens system (not shown), and converts the amount of incident light formed on an imaging surface into an electric signal on a pixel-by-pixel basis. are output as pixel signals.
  • the imaging device 1 has a pixel section 100A as an imaging area on a semiconductor substrate 11, and includes, for example, a vertical driving circuit 111, a column signal processing circuit 112, It has a horizontal drive circuit 113 , an output circuit 114 , a control circuit 115 and an input/output terminal 116 .
  • a plurality of unit pixels P are two-dimensionally arranged in a matrix.
  • the plurality of unit pixels P serve as imaging pixels and image plane phase difference pixels.
  • the image pickup pixel photoelectrically converts the subject image formed by the image pickup lens in the photodiode PD to generate a signal for image generation.
  • the image plane phase difference pixel divides the pupil area of the imaging lens, photoelectrically converts the subject image from the divided pupil area, and generates a signal for phase difference detection.
  • a pixel drive line Lread (specifically, a row selection line and a reset control line) is wired for each pixel row, and a vertical signal line Lsig is wired for each pixel column.
  • the pixel drive line Lread transmits drive signals for reading signals from pixels.
  • One end of the pixel drive line Lread is connected to an output terminal corresponding to each row of the vertical drive circuit 111 .
  • the vertical driving circuit 111 is a pixel driving section configured by a shift register, an address decoder, and the like, and drives each unit pixel P of the pixel section 100A, for example, in units of rows.
  • a signal output from each unit pixel P in a pixel row selectively scanned by the vertical drive circuit 111 is supplied to the column signal processing circuit 112 through each vertical signal line Lsig.
  • the column signal processing circuit 112 is composed of amplifiers, horizontal selection switches, and the like provided for each vertical signal line Lsig.
  • the horizontal drive circuit 113 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and sequentially drives the horizontal selection switches of the column signal processing circuit 112 while scanning them. By selective scanning by the horizontal drive circuit 113, the signals of the pixels transmitted through the vertical signal lines Lsig are sequentially output to the horizontal signal line 121 and transmitted to the outside of the semiconductor substrate 11 through the horizontal signal line 121. .
  • the output circuit 114 performs signal processing on signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 112 via the horizontal signal line 121 and outputs the processed signals.
  • the output circuit 114 may perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • a circuit portion consisting of the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, the horizontal signal line 121 and the output circuit 114 may be formed directly on the semiconductor substrate 11, or may be formed on the external control IC. It may be arranged. Moreover, those circuit portions may be formed on another substrate connected by a cable or the like.
  • the control circuit 115 receives a clock given from the outside of the semiconductor substrate 11, data instructing an operation mode, etc., and outputs data such as internal information of the imaging device 1.
  • the control circuit 115 further has a timing generator that generates various timing signals, and controls the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, etc. based on the various timing signals generated by the timing generator. It controls driving of peripheral circuits.
  • the input/output terminal 116 exchanges signals with the outside.
  • FIG. 5 shows an example of a readout circuit for the unit pixel P of the imaging device 1 shown in FIG.
  • the unit pixel P includes, for example, two photoelectric conversion units 12A and 12B, transfer transistors TR1 and TR2, a floating diffusion FD, a reset transistor RST, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL, as shown in FIG. and
  • the photoelectric conversion units 12A and 12B are photodiodes (PD), respectively.
  • the photoelectric conversion unit 12A has an anode connected to the ground voltage line and a cathode connected to the source of the transfer transistor TR1.
  • the photoelectric conversion unit 12 has an anode connected to the ground voltage line and a cathode connected to the source of the transfer transistor TR2.
  • the transfer transistor TR1 is connected between the photoelectric conversion section 12A and the floating diffusion FD.
  • the transfer transistor TR2 is connected between the photoelectric conversion section 12B and the floating diffusion FD.
  • a drive signal TRsig is applied to the gate electrodes of the transfer transistors TR1 and TR2, respectively.
  • the drive signal TRsig becomes active, the transfer gates of the transfer transistors TR1 and TR2 are brought into conduction, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion units 12A and 12B are floated through the transfer transistors TR1 and TR2. Transferred to Diffusion FD.
  • the floating diffusion FD is connected between the transfer transistors TR1, TR2 and the amplification transistor AMP.
  • the floating diffusion FD converts the signal charge transferred by the transfer transistors TR1 and TR2 into a voltage signal and outputs the voltage signal to the amplification transistor AMP.
  • the reset transistor RST is connected between the floating diffusion FD and the power supply.
  • a drive signal RSTsig is applied to the gate electrode of the reset transistor RST.
  • the drive signal RSTsig becomes active, the reset gate of the reset transistor RST becomes conductive, and the potential of the floating diffusion FD is reset to the level of the power supply.
  • the amplification transistor AMP has its gate electrode connected to the floating diffusion FD and its drain electrode connected to the power supply unit, and serves as an input unit for a readout circuit for the voltage signal held by the floating diffusion FD, a so-called source follower circuit. That is, the amplification transistor AMP has its source electrode connected to the vertical signal line Lsig via the selection transistor SEL, thereby forming a constant current source and a source follower circuit connected to one end of the vertical signal line Lsig.
  • the selection transistor SEL is connected between the source electrode of the amplification transistor AMP and the vertical signal line Lsig.
  • a drive signal SELsig is applied to the gate electrode of the select transistor SEL.
  • the selection transistor SEL becomes conductive, and the unit pixel P becomes selected.
  • a readout signal (pixel signal) output from the amplification transistor AMP is output to the vertical signal line Lsig via the selection transistor SEL.
  • signal charges generated in the photoelectric conversion section 12A and signal charges generated in the photoelectric conversion section 12B are respectively read.
  • a signal for phase difference autofocus can be obtained.
  • the signal charges read out from the photoelectric conversion units 12A and 12B are summed up in the floating diffusion FD and output to, for example, an imaging block of an external signal processing unit, whereby the photoelectric conversion units 12A and 12B are output.
  • a pixel signal based on the total charge of the portion 12B can be obtained.
  • the imaging device 1 is, for example, a back-illuminated imaging device as described above.
  • the unit pixel P includes, for example, the light receiving section 10, the light collecting section 20 provided on the light incident side S1 of the light receiving section 10, and the multilayer wiring layer 30 provided on the side opposite to the light incident side S1 of the light receiving section 10. and are laminated.
  • the light receiving unit 10 has a semiconductor substrate 11 having a first surface 11S1 and a second surface 11S2 facing each other, and a plurality of photoelectric conversion units 12 embedded in the semiconductor substrate 11.
  • the semiconductor substrate 11 is composed of, for example, a silicon substrate.
  • the photoelectric conversion unit 12 is, for example, a PIN (Positive Intrinsic Negative) type photodiode (PD), and has a pn junction in a predetermined region of the semiconductor substrate 11 .
  • a plurality of (for example, two (photoelectric conversion units 12A and 12B)) photoelectric conversion units 12 are embedded in each unit pixel P as described above.
  • the light receiving section 10 further has an inter-pixel separation section 13 and an intra-pixel separation section 14 .
  • the inter-pixel separation section 13 is provided between the unit pixels P adjacent to each other.
  • the inter-pixel separation section 13 is provided around the unit pixel P, and is provided, for example, in a grid pattern in the pixel section 100A.
  • the inter-pixel separation section 13 is for electrically and optically separating adjacent unit pixels P, and for example, extends from the second surface 11S2 side of the semiconductor substrate 11 toward the first surface 11S1 side, For example, it penetrates between the second surface 11S2 and the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 .
  • the inter-pixel separation section 13 is composed of, for example, a conductive light-shielding film 13A and an insulating film 13B provided around the light-shielding film 13A.
  • the light shielding film 13A includes, for example, a single layer film or a laminated film of tungsten (W), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), or an alloy of Al and copper (Cu). Alternatively, polysilicon (Poly-Si) or amorphous silicon may be used.
  • the insulating film 13B include a silicon oxide (SiO x ) film and the like.
  • the intra-pixel separation section 14 is provided between adjacent photoelectric conversion sections 12 (for example, photoelectric conversion section 12A and photoelectric conversion section 12B) in the unit pixel P.
  • the in-pixel isolation part 14 is for electrically isolating the adjacent photoelectric conversion parts 12, and for example, extends from the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11 toward the first surface 11S1.
  • 11 has an end surface 14S1.
  • the in-pixel isolation portion 14 has the semiconductor substrate 11 with a thickness of several hundred nm, for example, between the end face 14S1 and the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 .
  • the intra-pixel isolation part 14 is formed of, for example, a conductive light-shielding film 14A and an insulating film 14B provided between the light-shielding film 14A and the semiconductor substrate 11, similarly to the inter-pixel isolation part 13 .
  • the light shielding film 14A includes, for example, a single layer film or laminated film of tungsten (W), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), or an alloy of Al and copper (Cu). Alternatively, polysilicon (Poly-Si) or amorphous silicon may be used.
  • the insulating film 14B include a silicon oxide (SiO x ) film and the like.
  • a fixed charge layer 15 is provided on the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11, the side surface of the inter-pixel isolation portion 13, and the side surface and end surface 14S1 of the intra-pixel isolation portion .
  • the fixed charge layer 15 may be a film having positive fixed charges or a film having negative fixed charges.
  • a semiconductor material or a conductive material having a wider bandgap than the bandgap of the semiconductor substrate 11 can be used.
  • the second surface 1S2 of the semiconductor substrate 11 is provided with the transfer transistors TR1 and TR2, the floating diffusion FD, and the like, which constitute the readout circuit of the unit pixel P described above.
  • the light collecting section 20 is provided on the light incident side S1 of the light receiving section 10, and includes, for example, a protective layer 21 covering the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11, an electrode layer 22 having optical transparency, and a planarizing layer 23. , and a lens layer 24, which are stacked in this order from the light receiving section 10 side.
  • the protective layer 21 is for protecting the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 .
  • the protective layer 21 is formed using, for example, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), or the like.
  • the electrode layer 22 is provided, for example, over the entire surface of the pixel section 100A in which a plurality of unit pixels P having a plurality of photoelectric conversion units 12 are arranged in a matrix so as to cover the entire surface of the unit pixel P.
  • the electrode layer 22 further extends to the periphery of the pixel section 100A, and is electrically connected to the control circuit 115 in the peripheral region 100B, for example, so that the potential thereof can be freely controlled.
  • the electrode layer 22 is made of, for example, a metal oxide having optical transparency.
  • Metal atoms constituting such metal oxides include, for example, tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), silicon (Si), zirconium (Zr), aluminum (Al), gallium ( Ga), tungsten (W), chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), tantalum (Ta), niobium (Nb) and molybdenum (Mo).
  • metal oxides containing one or more metal atoms include ITO (indium tin oxide).
  • a tin oxide (SnO 2 )-based material to which a dopant is added, or a zinc oxide-based material obtained by adding a dopant to aluminum zinc oxide is used.
  • zinc oxide-based materials include aluminum zinc oxide (AZO) with aluminum (Al) added as a dopant, gallium zinc oxide (GZO) with gallium (Ga) added, and indium zinc oxide with indium (In) added. (IZO).
  • AZO aluminum zinc oxide
  • Ga gallium zinc oxide
  • IZO indium zinc oxide with indium (In) added.
  • CuI, InSbO 4 , ZnMgO, CuInO 2 , MgIn 2 O 4 , CdO, ZnSnO 3 and the like may be used.
  • the planarization layer 23 is for planarizing the surface of the light incident side S1.
  • the planarization layer 23 is formed using, for example, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), or the like.
  • the lens layer 24 is provided so as to cover the entire surface of the pixel section 100A, and has a plurality of gapless on-chip lenses 24L, for example, on its surface.
  • the on-chip lens 24L is for condensing the light incident from above onto the photoelectric conversion section 12, and is provided for each unit pixel P, for example, as shown in FIG. That is, the on-chip lens 24L is provided across the plurality of photoelectric conversion units 12 within the unit pixel P.
  • the lens layer 24 is made of an inorganic material such as silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiN x ).
  • the lens layer 24 may be formed using an organic material with a high refractive index such as an episulfide resin, a thietane compound, or a resin thereof.
  • the shape of the on-chip lens 24L is not particularly limited, and various lens shapes such as a hemispherical shape and a semi-cylindrical shape can be adopted.
  • the multilayer wiring layer 30 is provided on the opposite side of the light receiving section 10 from the light incident side S1.
  • the multilayer wiring layer 30 has, for example, a structure in which a plurality of wiring layers 31, 32, and 33 are stacked with an interlayer insulating layer 34 interposed therebetween.
  • a vertical drive circuit 111, a column signal processing circuit 112, a horizontal drive circuit 113, an output circuit 114, a control circuit 115, an input/output terminal 116, and the like are formed.
  • the wiring layers 31, 32, 33 are formed using, for example, aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), or the like. Alternatively, the wiring layers 31, 32 and 33 may be formed using polysilicon.
  • the interlayer insulating layer 34 is, for example, a single layer film made of one of silicon oxide (SiO x ), TEOS, silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), or the like, or one of these. It is formed of a laminated film consisting of two or more kinds.
  • a plurality of unit pixels P are arranged in a matrix in the pixel section 100A of the semiconductor substrate 11 .
  • Each unit pixel P has a plurality of photoelectric conversion units 12 that generate electric charges according to the amount of light received by photoelectric conversion.
  • the semiconductor substrate 11 further has an inter-pixel separating portion 13 and an intra-pixel separating portion 14 between adjacent unit pixels P and between adjacent photoelectric conversion portions 12 within a unit pixel P, respectively.
  • the electrode layer 22 is provided over the entire surface of the pixel portion 100A on the side of the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11, in which the plurality of unit pixels P are arranged in a matrix. Thereby, the reverse region X can be formed in the vicinity of the first surface 11S1 as required. This will be explained below.
  • each pixel has a plurality of photodiodes (PDs), and by sharing one on-chip lens among the plurality of PDs, imaging information and parallax information can be obtained at the same time. It's becoming
  • the on-chip lens shared by a plurality of PDs when the on-chip lens shared by a plurality of PDs is vertically irradiated with light, for example, the same amount of electric charge (for example, electrons) are collected and accumulated, but when the on-chip lens is obliquely irradiated with light, the number of electrons collected and accumulated differs between the PD on the left side and the PD on the right side. The difference in these electron numbers depends on the angle of the illuminating light. Using this property, the phase difference of light is detected and autofocus is performed in each unit pixel.
  • the phase difference of light is detected and autofocus is performed in each unit pixel.
  • a unit pixel with an FTI between adjacent PDs has excellent phase difference detection characteristics because the left and right PDs are separated by the FTI.
  • the number of electrons accumulated in either the left or right PD may exceed the saturated number of electrons.
  • the excess electrons are discharged to the floating diffusion (FD), so the number of electrons in the unit pixel, which is the sum of the electrons accumulated in the left and right PDs, becomes smaller than the original number of saturated electrons, and the dynamic range decreases.
  • the "original number of saturated electrons” refers to the sum of the number of saturated electrons of the left and right PDs. For example, since the number of electrons accumulated in the left and right PDs is the same for light incident vertically, in that case, it is possible to accumulate up to the original saturation number of electrons.
  • the conductivity type of the impurity separating the left and right PDs is, for example, p-type when the PD is an n-type impurity.
  • the density of the impurity profile is created by implanting impurities as described above, there is a problem that it is difficult to adjust the implantation energy and the amount of implantation (dose) because multiple types of implantation are performed.
  • the separation impurity concentration of the region serving as the movement path of the excess electrons is low, there is a problem that the potential of the region is likely to change depending on the situation within the unit pixel.
  • the electrons accumulated in the left and right PDs are read out respectively.
  • the left PD is read out first, the potential of the left PD becomes higher and the potential of the movement path also becomes higher.
  • part of the electrons accumulated in the right PD moves to the left PD and is read out, thereby deteriorating the phase difference detection characteristics.
  • the electrode layer 22 is provided over the entire surface of the pixel section 100A in which a plurality of unit pixels P having a plurality of photoelectric conversion sections 12 are arranged in a matrix.
  • a reverse region X is formed in the vicinity of 11S1.
  • the imaging device 1 shown in FIG. 1 represents a state in which, for example, a positive bias is applied to the electrode layer 22 .
  • the electrode layer 22 is electrically connected to the control circuit 115 in the peripheral region 100B as described above, so that the potential thereof can be freely controlled.
  • a semiconductor substrate 11, a protective layer 21 made of, for example, an oxide film, and an electrode layer 22 are laminated above the intra-pixel isolation portion 14, forming a so-called MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) capacitor (MOSCAP). It is Therefore, when a positive bias is applied to the electrode layer 22 , a (weak) inversion region X is formed in the semiconductor substrate 11 .
  • MOSCAP Metal-Oxide-Semiconductor
  • This inversion region X becomes an overflow portion of charges (for example, electrons) between adjacent photoelectric conversion portions 12 in the unit pixel P. As shown in FIG. On the other hand, when a negative bias is applied to the electrode layer 22 , the reversed region X disappears, and the electrons accumulated in the reversed region X and its vicinity are moved or pushed out to the photoelectric conversion section 12 .
  • charges for example, electrons
  • FIG. 6 shows an example of a timing chart of the bias applied to the gates (transfer gates) TG (A) of the transfer transistors TR1 and TR2 and the electrode layer 22 (B) during normal imaging.
  • V_high1 is a positive bias applied to the transfer gate TG
  • V_high2 is applied to the electrode layer 22 .
  • V_low1 is a negative bias applied to the transfer gate TG
  • V_low2 is a negative bias applied to the electrode layer 22 .
  • a negative bias V_low2 is applied to the electrode layer 22 between time (t) ti2 and tf2.
  • ti2 is slower than ti1 (ti1 ⁇ ti2), and its delay time is preferably several nsec seconds to several tens of nsec seconds.
  • tf2 may be the same time as tf1, tf2 may be earlier than tf1, or tf2 may be later than tf1, but the difference between them is preferably 0 to several tens of nsec seconds.
  • the negative bias V_low2 is always applied to the electrode layer 22 during phase difference detection regardless of the operation of the transfer gate TG.
  • the transfer gate TG and the floating diffusion FD are formed on the second surface 11S2 side of the semiconductor substrate 11. Therefore, the potential of the overflow portion can be freely controlled only by the bias condition of the electrode layer 22 without depending on the bias conditions of the transfer gate TG and the floating diffusion FD.
  • the distance between the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 and the intra-pixel isolation portion 14 and the thickness of the oxide film of the MOSCAP formed by the electrode layer 22 differ from the design at the time of manufacture due to variations in the distance, V_high2 and V_low2
  • V_high2 and V_low2 By adjusting , it is possible to have the same pixel characteristics as at the time of design after manufacturing. Therefore, it is possible to improve imaging performance.
  • the electrode layer 22 is provided over the entire surface of the pixel portion 100A, so the reverse region X is formed over the entire first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11. Therefore, the number of saturated electrons in the unit pixel P can be increased without increasing the area of the unit pixel P.
  • the fixed charge of the fixed charge layer 15 decreases due to deterioration over time, the fixed charge can be restored by applying a positive bias of about several V to 10 V to the electrode layer 22.
  • the fixed charge can be recovered using the tunnel electrode through the protective layer 21 with the layer 15 .
  • FIG. 9 schematically illustrates a planar configuration of an imaging device 1A according to Modification 1 of the present disclosure.
  • 7 shows a cross section taken along line II-II shown in FIG. 9, and
  • FIG. 8 shows a cross section taken along line III-III shown in FIG.
  • the imaging device 1A is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera.
  • the electrode layer 22 may be provided for each unit pixel P, for example.
  • a part of the light shielding film 13A constituting the inter-pixel separation section 13 is projected from the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 to the electrode layer 22 so that the electrode layer 22 and the light shielding film 13A are projected. It electrically connects with the film 13A.
  • the potential of the electrode layer 22 provided for each unit pixel P can be independently controlled for each unit pixel P from the second surface 11S2 side of the semiconductor substrate 11 via, for example, the contact electrode 35 and the light shielding film 13A.
  • the same effect as in the above embodiment can be obtained.
  • FIG. 12 schematically illustrates a planar configuration of an imaging device 1B according to Modification 2 of the present disclosure.
  • 10 shows a cross section taken along line IV-IV shown in FIG. 12
  • FIG. 11 shows a cross section taken along line VV shown in FIG.
  • the imaging device 1B is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device like the imaging device 1 of the above-described embodiment.
  • the electrode layer 22 is provided on the entire surface of the pixel section 100A or for each unit pixel P is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the electrode layer 22 may be provided for every four unit pixels P arranged in 2 rows ⁇ 2 columns as shown in FIG.
  • part of the light shielding film 13A constituting the inter-pixel separation section 13 is projected from the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 to the electrode layer 22, and the electrode layer 22 and the light shielding film are separated. 13A are electrically connected.
  • the potential of the electrode layer 22 provided for each unit pixel P can be independently controlled for each unit pixel P from the second surface 11S2 side of the semiconductor substrate 11 via, for example, the contact electrode 35 and the light shielding film 13A. As a result, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
  • the effect is that stable manufacturing is possible against misalignment when patterning the electrode layer 22. Play.
  • a green pixel (Pg ) are arranged on a diagonal line
  • a green pixel (Pr) for selectively detecting red light (R) and a green pixel (Pb) for selectively detecting blue light (B) are arranged on a diagonal line perpendicular to each other.
  • Four unit pixels P each arranged in a so-called Bayer pattern may be used as a unit unit in which each electrode layer 22 is arranged.
  • FIG. 13 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1C) according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 14 schematically shows a planar configuration of the imaging device 1C shown in FIG. Note that FIG. 13 represents a cross section taken along line VI-VI shown in FIG.
  • the imaging device 1C is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device, like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • the electrode layer 22 is, for example, as shown in FIGS. 13 and 14, an electrode layer 22A provided above the adjacent photoelectric conversion portions 12 and above the adjacent unit pixels P in the unit pixel P. , 22B.
  • the electrode layer 22A provided across the adjacent photoelectric conversion portions 12 in the unit pixel P is for controlling the potential of the overflow portion between the adjacent photoelectric conversion portions 12 in the unit pixel P. .
  • the electrode layer 22B provided across the adjacent unit pixels P is for controlling the potential of the MOSCAP and making the number of saturation electrons in each unit pixel P variable.
  • the electrode layers 22A and 22B each extend, for example, in the Y-axis direction, and although not shown, are electrically connected to the control circuit 115 in the peripheral region 100B, and their potentials can be controlled independently. can be controlled.
  • FIG. 15 shows an example of a timing chart of the bias applied to the transfer gates TG (A) of the transfer transistors TR1 and TR2, the electrode layers 22A (B) and the electrode layers 22B (C) during normal imaging.
  • V_high1 is a positive bias applied to the transfer gate TG, V_high2 to the electrode layer 22A, and V_high3 to the electrode layer 22B.
  • V_low1 is a negative bias applied to the transfer gate TG, V_low2 to the electrode layer 22A, and V_low3 to the electrode layer 22B.
  • a positive bias V_high1 is applied to the transfer gate TG.
  • a negative bias V_low2 is applied to the electrode layer 22A between time (t) ti2 and tf2.
  • a negative bias V_low3 is applied to the electrode layer 22B between time (t) ti3 and tf3.
  • tf2 and tf3 may be the same time as tf1, tf2 and tf3 may be earlier than tf1, or tf2 and tf3 may be later than tf1.
  • the negative bias V_low2 is always applied to the electrode layers 22A and 22B during phase difference detection regardless of the operation of the transfer gate TG.
  • the imaging device 1C of the present modified example it is possible to independently control the potential above between the adjacent photoelectric conversion units 12 and above between the adjacent unit pixels P in the unit pixel P.
  • electrode layers 22A and 22B are provided. This makes it possible to independently form the inversion areas XA and XB between the adjacent photoelectric conversion portions 12 and between the adjacent unit pixels P in the unit pixel P, respectively.
  • the potential of the overflow portion between the adjacent photoelectric conversion portions 12 in the unit pixel P and the potential of the MOSCAP between the adjacent unit pixels P can be independently and freely controlled.
  • the following effects can be obtained.
  • a negative bias is applied to the electrode layer 22A and a positive bias is applied to the electrode layer 22B, thereby increasing the number of saturated electrons in each of the adjacent photoelectric conversion units. This makes it possible to detect an accurate phase difference even when light with high illuminance is received, and to improve autofocus characteristics, compared to a general imaging device.
  • FIG. 16 schematically illustrates an example of a planar configuration of an imaging device (imaging device 1D) according to Modification 4 of the present disclosure.
  • the imaging device 1D is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • the layout of the electrode layers 22A and 22B is not limited to this.
  • the electrode layers 22A and 22B are shifted in the Y-axis direction by one unit pixel, and provided for every two unit pixels P adjacent to each other in the Y-axis direction.
  • the electrode layers 22A or electrode layers 22B adjacent in the X-axis direction may be connected to each other.
  • the electrode layers 22A and 22B of this modification are electrically connected to the control circuit 115 in the peripheral region 100B, although not shown, similarly to the modification 3, and their potentials can be set independently and freely. can be controlled.
  • FIG. 17 schematically illustrates an example of a planar configuration of an imaging device (imaging device 1E) according to modification 5 of the present disclosure.
  • the imaging device 1E is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • the electrode layers 22A and 22B are each applied with a potential in the peripheral region 100B, but the present invention is not limited to this.
  • the electrode layer 22A is electrically connected to the light shielding film 13A projecting from the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 as in the first modification, and the contact electrode 35, for example, is connected from the second surface 11S2 side of the semiconductor substrate 11.
  • the potential may be applied through the light shielding film 13A.
  • the potential A of the electrode layer 22 can be independently controlled for each two unit pixels P adjacent to each other in the Y-axis direction, for example.
  • FIG. 18 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1F) according to modification 6 of the present disclosure.
  • the imaging device 1F is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device, like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • the intra-pixel isolation section 14 is configured by, for example, the light shielding film 14A having conductivity and the insulating film 14B is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the intra-pixel isolation part 44 may be partially or wholly formed using an impurity diffusion layer containing impurities of a conductivity type opposite to the conductivity type of the photoelectric conversion part 12 .
  • FIG. 19 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1G) according to modification 7 of the present disclosure.
  • the imaging device 1G is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • the electrode layer 22 is provided covering almost all of the unit pixels P (for example, 80% or more of the area of the unit pixels P) is shown. It may be selectively provided above the adjacent photoelectric conversion units 12 inside.
  • FIG. 20 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1H) according to modification 8 of the present disclosure.
  • the imaging device 1H is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device, like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • the electrode layer 22 is provided, for example, over the entire surface of the pixel section 100A, and a recess 21X is provided in the protective layer 21, for example, at a position straddling the adjacent photoelectric conversion sections 12 in the unit pixel P.
  • the electrode layer 22 is buried.
  • the electrode layer 22 is formed on the protective layer 21 so as to protrude toward the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 above the in-pixel isolation portion 14 .
  • FIG. 21 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1I) according to Modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 22 schematically illustrates a planar configuration of an imaging device 1I according to Modification 9 of the present disclosure. 21 shows a cross section taken along line VII--VII shown in FIG.
  • the imaging device 1I is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • the light shielding film 14A is formed using a conductive material such as tungsten (W) as in the above embodiment, the light shielding film 14A and the wiring are electrically connected to the second surface 11S2 side of the semiconductor substrate 11.
  • a contact electrode 36 may be provided for direct connection.
  • FIG. 21 shows a state in which a positive bias is applied to the electrode layer 22, and when a negative bias is applied to the electrode layer 22, the inversion region X disappears.
  • FIG. 23 shows an example of a timing chart of the bias applied to the transfer gates TG(A) of the transfer transistors TR1 and TR2, the electrode layer 22 and the light shielding film 14A during normal imaging.
  • V_high1 is a positive bias applied to the transfer gate TG
  • V_high2 to the electrode layer 22, and V_high3 to the electrode layer 22B.
  • V_low1 is a negative bias applied to the transfer gate TG
  • V_low2 is a negative bias applied to the electrode layer 22 .
  • a positive bias V_high1 is applied to the transfer gate TG.
  • a negative bias V_low2 is applied to the electrode layer 22 between time (t) ti2 and tf2.
  • ti2 is slower than ti1 (ti1 ⁇ ti2), and its delay time is preferably several nsec seconds to several tens of nsec seconds.
  • tf2 may be the same time as tf1, tf2 may be earlier than tf1, or tf2 may be later than tf1, but the difference between them is preferably 0 to several tens of nsec seconds.
  • the negative bias V_low2 is always applied to the electrode layer 22 during phase difference detection regardless of the operation of the transfer gate TG.
  • V_low3 and V_low4 are biases applied to the conductive light shielding film 14A.
  • V_low3 has a value smaller than the substrate potential.
  • a bias V_low4 lower than V_low3 is applied to the light shielding film 14A between times ti3 and tf3 in conjunction with the read operation of the transfer gate TG.
  • ti3 is later than ti1 (ti1 ⁇ ti3), and its delay time is preferably several nsec seconds to several tens of nsec seconds.
  • tf3 may be the same time as tf1, tf3 may be earlier than tf1, or tf3 may be later than tf1, but the difference between them is preferably 0 to several tens of nsec seconds.
  • FIG. 24 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1J) according to modification 10 of the present disclosure.
  • FIG. 25 schematically illustrates an example of a planar configuration of an imaging device 1J according to Modification 10 of the present disclosure. 24 shows a cross section taken along line VIII--VIII shown in FIG.
  • the imaging device 1J is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • the electrode layer 22 is provided above between the adjacent photoelectric conversion portions 12 in the unit pixel P, and penetrates between the first surface 11S1 and the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11.
  • An electrode layer 25 is provided on the inter-pixel separation section 13 .
  • the imaging device 1J further includes a P-type impurity layer (P+) 16 on the side of the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 among the side surfaces of the inter-pixel separation section 13.
  • a P-type impurity layer (P) 17 is formed on the side surface of the inter-pixel isolation portion 13 up to the impurity layer (P+) 16 .
  • FIG. 24 shows a state in which a positive bias is applied to the electrode layer 22, and when a negative bias is applied to the electrode layer 22, the inversion region X disappears.
  • the P-type impurity layer connected to the P-type impurity layer (P) 17 includes, for example, the floating diffusion FD and the P-well formed below the transfer gate TG.
  • the P-type impurity layer (P+) 16 and the electrode layer 25 form a so-called P-well tap.
  • the impurity concentration of the P-type impurity layer (P+) 16 is, for example, 1e18 cm ⁇ 3 or more.
  • the dose is preferably 1e13 cm ⁇ 2 or more.
  • the impurity concentration of the P-type impurity layer (P) 17 is preferably 1e18 cm ⁇ 3 or less, for example.
  • the P-type impurity layer (P+) 16 and the P-type impurity layer (P) 17 are formed by, for example, forming trenches by Si etching from the second surface 11S2 side of the semiconductor substrate 11 in the FEOL process. It can be formed by applying a resist or the like to 11S2, patterning the resist, and then performing ion implantation.
  • the electrode layer 25 is made of, for example, a light-transmitting metal oxide.
  • Metal atoms constituting such metal oxides include, for example, tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), silicon (Si), zirconium (Zr), aluminum (Al), gallium ( Ga), tungsten (W), chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), tantalum (Ta), niobium (Nb) and molybdenum (Mo).
  • metal oxides containing one or more metal atoms include ITO (indium tin oxide).
  • a tin oxide (SnO 2 )-based material to which a dopant is added, or a zinc oxide-based material obtained by adding a dopant to aluminum zinc oxide is used.
  • zinc oxide-based materials include aluminum zinc oxide (AZO) with aluminum (Al) added as a dopant, gallium zinc oxide (GZO) with gallium (Ga) added, and indium zinc oxide with indium (In) added. (IZO).
  • AZO aluminum zinc oxide
  • Ga gallium zinc oxide
  • IZO indium zinc oxide with indium (In) added.
  • CuI, InSbO 4 , ZnMgO, CuInO 2 , MgIn 2 O 4 , CdO, ZnSnO 3 and the like may be used.
  • the electrode layer 25 is provided so as to straddle adjacent unit pixels P as shown in FIG.
  • the electrode layer 22 and the electrode layer 25 are each electrically connected to the control circuit 115 in the peripheral region 100B, for example, so that the potential thereof can be freely controlled.
  • the P-type impurity layer (P+) 16 and the P-type impurity layer (P) 17, and the P-type impurity layer (not shown) connected to the P-type impurity layer (P) 17 are connected to each other through the electrode layer 25. The potential is controlled.
  • FIG. 25 shows an example in which the electrode layers 22 and 25 are formed to extend, for example, in the Y-axis direction
  • the layout of the electrode layers 22 and 25 is not limited to this.
  • the electrode layer 22 and the electrode layer 25 are shifted in the Y-axis direction by one unit pixel, and are provided for every two unit pixels P adjacent in the Y-axis direction, forming an inter-pixel separation section. 13, adjacent electrode layers 22 or 25 in the X-axis direction may be connected to each other.
  • FIG. 27 shows an example of a timing chart of the bias applied to the transfer gates TG(A) of the transfer transistors TR1 and TR2, the electrode layers 22 and 25 during normal imaging.
  • V_high1 is a positive bias applied to the transfer gate TG
  • V_high2 to the electrode layer 22, and V_high3 to the electrode layer 22B.
  • V_low1 is a negative bias applied to the transfer gate TG
  • V_low2 is a negative bias applied to the electrode layer 22 .
  • V_low3 and V_low4 are the positive and negative biases applied to electrode layer 25, respectively.
  • V_low3 may be GND, which is the same as the substrate potential.
  • a positive bias V_high1 is applied to the transfer gate TG.
  • a negative bias V_low2 is applied to the electrode layer 22 between time (t) ti2 and tf2.
  • ti2 is slower than ti1 (ti1 ⁇ ti2), and its delay time is preferably several nsec seconds to several tens of nsec seconds.
  • tf2 may be the same time as tf1, tf2 may be earlier than tf1, or tf2 may be later than tf1, but the difference between them is preferably 0 to several tens of nsec seconds.
  • ti3 is the same time as ti2, and tf3 is earlier than tf1 and tf2.
  • the negative bias V_low2 is always applied to the electrode layer 22 during phase difference detection regardless of the operations of the transfer gate TG and the electrode layer 25 .
  • the electrons accumulated in the photoelectric conversion unit 12 during readout are quickly transferred to the floating diffusion FD between times tf3 and tf1 according to the bias timing chart shown in FIG. can be transferred to That is, in addition to the effects of the above embodiments, it is possible to improve the transfer characteristics of electrons accumulated in the photoelectric conversion section 12 .
  • the imaging device 1J by forming the P-well tap on the first surface 11S1 side, the distance between the floating diffusion FD and the transfer gate TG formed on the second surface 11S2 side can be increased. This reduces the electric field generated between the P-type impurity layer (P+) 16 and the N+-type impurity layer, thereby reducing the occurrence of leak current.
  • the P-well tap on the first surface 11S1 side by forming the P-well tap on the first surface 11S1 side, the number of holes induced in the first surface 11S1 increases, and the occurrence of noise such as white spots during imaging is reduced.
  • the distances between the P-well taps and the floating diffusion FD and transfer gate TG formed on the second surface 11S2 side are almost the same. The effect is maintained regardless of miniaturization.
  • the P-well tap on the first surface 11S1 side it is possible to improve the degree of freedom in arranging the floating diffusion FD and the transfer gate TG formed on the second surface 11S2 side.
  • FIG. 28 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1K) according to modification 11 of the present disclosure.
  • FIG. 29 schematically illustrates an example of a planar configuration of an imaging device 1K according to modification 11 of the present disclosure. 28 shows a cross section taken along line IX-IX shown in FIG.
  • the imaging device 1K is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device like the imaging device 1 of the above embodiment.
  • a P-type impurity layer (P+) is formed on the side surface of the inter-pixel separation portion 13 penetrating between the first surface 11S1 and the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11.
  • P+ P-type impurity layer
  • the imaging device 1K has a DTI (Deep Trench Isolation) structure in which the inter-pixel isolation portion 13 extends from the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11 toward the first surface 11S1 and has a bottom surface in the semiconductor substrate 11, A P-type impurity layer (P+) 16 is provided between the bottom surface of the separation portion 13 and the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 so as to straddle adjacent unit pixels P. As shown in FIG.
  • DTI Deep Trench Isolation
  • the inter-pixel separation section 13 has the DTI structure, and the adjacent unit pixels P are arranged between the bottom surface of the inter-pixel separation section 13 and the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11.
  • a P-type impurity layer (P+) 16 is provided so as to straddle.
  • the P-type impurity layer (P+) 16 provided so as to straddle the adjacent unit pixels P can optically isolate the adjacent unit pixels P similarly to the inter-pixel separation section 13 . Therefore, in the imaging device 1K of this modified example as well, the same effects as those of the tenth modified example can be obtained.
  • FIG. 30 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1L) according to modification 12 of the present disclosure.
  • the imaging device 1L is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera.
  • the inter-pixel isolation part 13 has a DTI structure, and the bottom surface of the inter-pixel isolation part 13 and the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 are adjacent to each other.
  • a P-type impurity layer (P+) 16 is provided so as to straddle the unit pixel P.
  • the light shielding film 14A embedded in the inter-pixel separation section 13 is extended toward the first surface 11S1 and connected to the P-type impurity layer (P+) 16.
  • the P-type impurity layer (P+) 16, the P-type impurity layer (P) 17, and the P-type impurity layer (P) 17 are connected from the second surface 11S2 side using the light shielding film 14A as a through electrode. (not shown) can be controlled. Even with such a configuration, the same effects as in the tenth modification can be obtained.
  • the imaging apparatus 1 and the like can be applied to any type of electronic equipment having an imaging function, such as a camera system such as a digital still camera or a video camera, or a mobile phone having an imaging function.
  • FIG. 31 shows a schematic configuration of the electronic device 1000. As shown in FIG.
  • the electronic device 1000 includes, for example, a lens group 1001, an imaging device 1, a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1002, a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. and are interconnected via a bus line 1008 .
  • a lens group 1001 an imaging device 1
  • a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1002 a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. and are interconnected via a bus line 1008 .
  • DSP Digital Signal Processor
  • a lens group 1001 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the imaging device 1 .
  • the imaging apparatus 1 converts the amount of incident light, which is imaged on the imaging surface by the lens group 1001 , into an electric signal for each pixel and supplies the electric signal to the DSP circuit 1002 as a pixel signal.
  • the DSP circuit 1002 is a signal processing circuit that processes signals supplied from the imaging device 1 .
  • a DSP circuit 1002 outputs image data obtained by processing a signal from the imaging device 1 .
  • a frame memory 1003 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 1002 because of the number of frames.
  • the display unit 1004 is, for example, a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. to record.
  • a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. to record.
  • the operation unit 1006 outputs operation signals for various functions of the electronic device 1000 in accordance with user's operations.
  • the power supply unit 1007 appropriately supplies various power supplies to the DSP circuit 1002, the frame memory 1003, the display unit 1004, the recording unit 1005, and the operation unit 1006 as operating power supplies.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be realized as a device mounted on any type of moving body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
  • FIG. 32 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 technology according to the present disclosure can be applied.
  • a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a driving system control unit 12010, a body system control unit 12020, a vehicle exterior information detection unit 12030, a vehicle interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating 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 to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped 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, winkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 is connected with an imaging section 12031 .
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior 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 people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image, and can also output it as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects 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 off.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for 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 controls the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010 .
  • the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on 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 information detection unit 12030 outside the vehicle.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062 and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 33 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, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose of the vehicle 12100, the side mirrors, the rear bumper, the back door, and the upper part of the windshield in the vehicle interior, for example.
  • An image pickup unit 12101 provided in the front nose and an image pickup unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment mainly acquire images in front of the vehicle 12100 .
  • Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 12100 .
  • An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100 .
  • Forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 33 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of an imaging unit 12104 provided on the rear bumper or 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 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 imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity with respect to the vehicle 12100). , it is possible to extract, as the preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the course of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100. can. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
  • automatic brake control including following stop control
  • automatic acceleration control including following start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to three-dimensional objects to other three-dimensional objects such as motorcycles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. 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 those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger 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, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed. By outputting an alarm to the driver via the drive system control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not the pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 .
  • recognition of a pedestrian is performed by, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian.
  • the audio image output unit 12052 outputs a rectangular outline for emphasis to the recognized pedestrian. is superimposed on the display unit 12062 . Also, the audio/image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the imaging device 100 can be applied to the imaging unit 12031 .
  • the technology according to the present disclosure it is possible to obtain a high-definition captured image with little noise, so that highly accurate control using the captured image can be performed in the moving body control system.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 34 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (this technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 34 shows how an operator (physician) 11131 is performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11153 using an endoscopic surgery system 11000 .
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 for supporting the endoscope 11100. , and a cart 11200 loaded with various devices for endoscopic surgery.
  • An endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 whose distal end is inserted into the body cavity of a patient 11132 and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101 .
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel. good.
  • the tip of the lens barrel 11101 is provided with an opening into which the objective lens is fitted.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel 11101 by a light guide extending inside the lens barrel 11101, where it reaches the objective. Through the lens, the light is irradiated toward the observation object inside the body cavity of the patient 11132 .
  • the endoscope 11100 may be a straight scope, a perspective scope, or a side scope.
  • An optical system and an imaging element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the imaging element by the optical system.
  • the imaging device photoelectrically converts the observation light to generate an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202 in an integrated manner. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various image processing such as development processing (demosaicing) for displaying an image based on the image signal.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201 .
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing a surgical site or the like.
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204 .
  • the user inputs an instruction or the like to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100 .
  • the treatment instrument control device 11205 controls driving of the energy treatment instrument 11112 for tissue cauterization, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 inflates the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field of the endoscope 11100 and securing the operator's working space, and injects gas into the body cavity through the pneumoperitoneum tube 11111. send in.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing the surgical site can be composed of, for example, a white light source composed of an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. It can be carried out.
  • the observation target is irradiated with laser light from each of the RGB laser light sources in a time-division manner, and by controlling the drive of the imaging element of the camera head 11102 in synchronization with the irradiation timing, each of RGB can be handled. It is also possible to pick up images by time division. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the imaging device.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time.
  • the drive of the imaging device of the camera head 11102 in synchronism with the timing of the change in the intensity of the light to acquire images in a time-division manner and synthesizing the images, a high dynamic A range of 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, the wavelength dependence of light absorption in body tissues is used to irradiate a narrower band of light than the irradiation light (i.e., white light) used during normal observation, thereby observing the mucosal surface layer.
  • narrow band imaging in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained from fluorescence generated by irradiation with excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light and the fluorescence from the body tissue is observed (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is A fluorescence image can be obtained by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to supply narrowband light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 35 is a block diagram showing an example of functional configurations of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging section 11402, a drive section 11403, a communication section 11404, and a camera head control section 11405.
  • the CCU 11201 has a communication section 11411 , an image processing section 11412 and a control section 11413 .
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other via a transmission cable 11400 .
  • a lens unit 11401 is an optical system provided at a connection with the lens barrel 11101 . Observation light captured from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401 .
  • a lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 is composed of an imaging element.
  • the imaging device constituting the imaging unit 11402 may be one (so-called single-plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each image pickup element, and a color image may be obtained by synthesizing the image signals.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for respectively acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (Dimensional) display.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • a plurality of systems of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in 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 configured by an actuator, and moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under control from the camera head control unit 11405 . Thereby, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be appropriately adjusted.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it 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. Contains information about conditions.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately designated by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. good.
  • the endoscope 11100 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls driving 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 image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102 .
  • Image signals and control signals can be transmitted by electric communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102 .
  • the control unit 11413 performs various controls related to imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and display of the captured image obtained by imaging the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates control signals for controlling driving of the camera head 11102 .
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image showing the surgical site and the like based on the image signal that has undergone image processing by the image processing unit 11412 .
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edges of objects included in the captured image, thereby detecting surgical instruments such as forceps, specific body parts, bleeding, mist during use of the energy treatment instrument 11112, and the like. can recognize.
  • the control unit 11413 may use the recognition result to display various types of surgical assistance information superimposed on the image of the surgical site. By superimposing and presenting the surgery support information to the operator 11131, the burden on the operator 11131 can be reduced and the operator 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • a transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable compatible with electrical signal communication, an optical fiber compatible with optical communication, or a composite cable of these.
  • wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be preferably applied to the imaging unit 11402 provided in the camera head 11102 of the endoscope 11100 among the configurations described above.
  • the imaging unit 11402 can be made smaller or have higher definition, so the endoscope 11100 can be provided with a small size or high definition.
  • the present disclosure has been described above with reference to the embodiments, modified examples 1 to 8, application examples, and application examples, the present technology is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications are possible.
  • the unit pixel P has two photoelectric conversion units 12 (12A and 12B) is shown, but the number of the photoelectric conversion units 12 in the unit pixel P is limited to this. is not.
  • the unit pixel P may be provided with three or four or more photoelectric conversion units 12 .
  • the adjacent intra-pixel separating portion 14 extends between a pair of opposing sides of the inter-pixel separating portion 13 surrounding the unit pixel P.
  • the intra-pixel separation section 14 may have a gap with the inter-pixel separation section 13 surrounding the unit pixel P.
  • the intra-pixel separation section 14 extends from each of the pair of opposing sides of the inter-pixel separation section 13 surrounding the unit pixel P toward the center of the unit pixel P, and has a gap between them, which is a so-called plug-in structure. It may be composed of two intra-pixel separation sections.
  • the present disclosure can also be configured as follows.
  • a plurality of pixels are arranged in a matrix, and each pixel has a plurality of photoelectric conversion units that generate electric charges according to the amount of light received by photoelectric conversion.
  • Adjacent photoelectric conversion units are provided on the light incident surface (first surface) side of a semiconductor substrate in which a first separation unit and a second separation unit are provided between adjacent pixels and between adjacent photoelectric conversion units, respectively.
  • a straddling electrode layer is provided. Thereby, an inversion region (or a weak inversion region) is formed between adjacent photoelectric conversion portions near the first surface as needed. Therefore, it is possible to improve imaging performance.
  • a plurality of photoelectric conversion units having a first surface and a second surface facing each other, a plurality of pixels arranged in a matrix, and generating electric charges according to the amount of received light for each of the pixels by photoelectric conversion; a semiconductor substrate having a first separation section provided between the adjacent pixels for electrically and optically separating the adjacent pixels; a second separation unit provided between the adjacent photoelectric conversion units in the pixel and electrically separating the adjacent photoelectric conversion units; and an electrode layer provided across the adjacent photoelectric conversion units on the first surface side of the semiconductor substrate.
  • the electrode layer has a first electrode layer provided across the adjacent photoelectric conversion portions and a second electrode layer provided across the adjacent pixels.
  • the semiconductor substrate has a pixel portion in which the plurality of pixels are arranged in a matrix, The imaging device according to any one of (1) to (3), wherein the electrode layer is provided over the entire surface of the pixel section.
  • the semiconductor substrate has a pixel portion in which the plurality of pixels are arranged in a matrix, The imaging device according to any one of (1) to (3), wherein the electrode layer is provided for each of the plurality of pixels.
  • the semiconductor substrate has a pixel portion in which the plurality of pixels are arranged in a matrix, The imaging device according to any one of (1) to (3), wherein the electrode layer is provided for each pixel.
  • the semiconductor substrate has a pixel portion in which the plurality of pixels are arranged in a matrix
  • the imaging device according to any one of (1) to (6), wherein a potential is applied to the electrode layer in a peripheral region around the pixel portion.
  • the imaging device according to claim 1. (9) The imaging device according to (8), wherein the first separating portion penetrates between the first surface and the second surface of the semiconductor substrate. (10) The imaging device according to (8) or (9), wherein the second separating section has an end surface inside the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is between the end surface and the first surface.
  • the first separation section and the second separation section are formed to contain a light-shielding conductive film, Among the above (1) to (15), the conductive film provided in the first separation section is electrically connected to a wiring provided on the second surface side of the semiconductor substrate.
  • the semiconductor substrate further has an impurity layer electrically connected to the second electrode layer on the first surface and whose potential is controlled via the second electrode layer, the above (3).
  • the impurity layer includes: a first impurity layer provided along a side surface of the second isolation section and provided in the vicinity of the first surface of the semiconductor substrate on the side surface of the second isolation section;
  • the first separating portion extends from the second surface of the semiconductor substrate toward the first surface and has a bottom surface inside the semiconductor substrate;
  • the impurity layer includes a first impurity layer provided between the first surface of the semiconductor substrate and the bottom surface of the first separation section, and a first impurity layer provided between the first surface of the semiconductor substrate and a bottom surface of the first isolation portion.
  • a plurality of photoelectric conversion units having a first surface and a second surface facing each other, a plurality of pixels arranged in a matrix, and generating electric charges according to the amount of received light for each of the pixels by photoelectric conversion; a semiconductor substrate having a first separation section provided between the adjacent pixels for electrically and optically separating the adjacent pixels; a second separation unit provided between the adjacent photoelectric conversion units in the pixel and electrically separating the adjacent photoelectric conversion units; and an electrode layer provided across the adjacent photoelectric conversion units on the first surface side of the semiconductor substrate.

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Abstract

本開示の一実施形態の撮像装置は、対向する第１の面および第２の面を有し、複数の画素が行列状に配設されると共に、画素毎に受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部を有する半導体基板と、隣り合う画素間に設けられ、隣り合う画素を電気的且つ光学的に分離する第１の分離部と、画素内の隣り合う光電変換部の間に設けられ、隣り合う光電変換部を電気的に分離する第２の分離部と、半導体基板の第１の面側において隣り合う光電変換部を跨いで設けられた電極層とを備える。

Description

撮像装置および電子機器
　本開示は、例えば、撮像情報および視差情報を取得可能な撮像装置およびこれを備えた電子機器に関する。
　例えば、特許文献１では、１つのオンチップレンズに対して複数の光電変換素子を形成した画素を含む複数の画素が２次元配列された画素アレイ部を備え、画素の間に形成される画素間分離部および画素間遮光部の少なくとも一方は、その一部が画素の中心に向けて突起状にせり出して突起部を形成している固体撮像装置が開示されている。
特開２０１８－２０１０１５号公報
　ところで、撮像情報および視差情報を取得可能な撮像装置では、撮像性能の向上が求められている。
　撮像性能を向上させることが可能な撮像装置および電子機器を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態としての撮像装置は、対向する第１の面および第２の面を有し、複数の画素が行列状に配設されると共に、画素毎に受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部を有する半導体基板と、隣り合う画素間に設けられ、隣り合う画素を電気的且つ光学的に分離する第１の分離部と、画素内の隣り合う光電変換部の間に設けられ、隣り合う光電変換部を電気的に分離する第２の分離部と、半導体基板の第１の面側において隣り合う光電変換部を跨いで設けられた電極層とを備えたものである。
　本開示の一実施形態としての電子機器は、上記本開示の一実施形態の撮像装置を備えたものである。
　本開示の一実施形態としての撮像装置および一実施形態としての電子機器では、複数の光電変換部をそれぞれ有する複数の画素が行列状に配設され、さらに、隣り合う画素間および画素内において隣り合う光電変換部の間に、それぞれ第１の分離部および第２の分離部が設けられた半導体基板の光入射面（第１の面）側に、隣り合う光電変換部を跨ぐ電極層を設ける。これにより、画素内において隣り合う光電変換部の間の半導体基板の第１の面近傍に、必要に応じて反転領域（または弱反転領域）を形成する。
本開示の一実施の形態に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１に示した撮像装置の半導体基板の第１面側の構成を表す平面模式図である。 図１に示した撮像装置の半導体基板の第２面側の構成を表す平面模式図である。 図１に示した撮像装置の全体構成を表すブロック図である。 図１に示した単位画素の等価回路図である。 図１に示した撮像装置の通常撮像時の転送ゲートおよび電極層に印加されるバイアスのタイミングチャートの一例である。 本開示の変形例１に係る撮像装置のＩＩ－ＩＩ線における断面構成の一例を表す模式図である。 本開示の変形例１に係る撮像装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面構成の一例を表す模式図である。 図７等に示した撮像装置の構成を表す平面模式図である。 本開示の変形例２に係る撮像装置のＩＶ－ＩＶ線における断面構成の一例を表す模式図である。 本開示の変形例２に係る撮像装置のＶ－Ｖ線における断面構成の一例を表す模式図である。 図１０等に示した撮像装置の構成を表す平面模式図である。 本開示の変形例３に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１３に示した撮像装置の構成を表す平面模式図である。 図１３に示した撮像装置の通常撮像時の転送ゲートおよび２つの電極層に印加されるバイアスのタイミングチャートの一例である。 本開示の変形例４に係る撮像装置の構成の一例を表す平面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置の構成の一例を表す平面模式図である。 本開示の変形例６に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例７に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例８に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例９に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図２１に示した撮像装置の半導体基板の第２面側の構成を表す平面模式図である。 図２１に示した撮像装置の通常撮像時の転送ゲートおよび２つの電極層に印加されるバイアスのタイミングチャートの一例である。 本開示の変形例１０に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図２４に示した撮像装置の半導体基板の第２面側の構成の一例を表す平面模式図である。 図２４に示した撮像装置の半導体基板の第２面側の構成の他の例を表す平面模式図である。 図２４に示した撮像装置の通常撮像時の転送ゲートおよび２つの電極層に印加されるバイアスのタイミングチャートの一例である。 本開示の変形例１１に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図２８に示した撮像装置の半導体基板の第２面側の構成を表す平面模式図である。 本開示の変形例１２に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図４に示した撮像装置を有する電子機器の構成例を表すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．実施の形態（光入射側の画素部の全面に電極層を有する撮像装置の例）
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－２．変形例２（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－３．変形例３（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－４．変形例４（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－５．変形例５（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－６．変形例６（画素内分離部の構成の他の例）
　　　２－７．変形例７（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－８．変形例８（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－９．変形例９（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－１０．変形例１０（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－１１．変形例１１（電極層のレイアウトの他の例）
　　　２－１２．変形例１２（電極層のレイアウトの他の例）
　３．適用例
　４．応用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、図１に示した撮像装置１の光入射側Ｓ１の平面構成を模式的に表したものである。図３は、図１に示した撮像装置１の光入射側Ｓ１とは反対側の平面構成を模式的に表したものである。なお、図１は、図２および図３に示したＩ－Ｉ線における断面を表している。図４は、図１に示した撮像装置１の全体構成の一例を表したものである。撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等であり、撮像エリアとして、複数の画素が行列状に２次元配置された画素部（画素部１００Ａ）を有している。撮像装置１は、このＣＭＯＳイメージセンサ等において、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　本実施の形態の撮像装置１は、撮像情報と視差情報とを同時に取得可能な画素（単位画素Ｐ）を有するものである。本実施の形態の撮像装置１では、複数の光電変換部１２を有する複数の単位画素Ｐが行列状に配置された画素部１００Ａの全面に亘って電極層２２が設けられている。
［撮像装置の概略構成］
　撮像装置１は、光学レンズ系（図示せず）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力するものである。撮像装置１は、半導体基板１１上に、撮像エリアとしての画素部１００Ａを有すると共に、この画素部１００Ａの周辺の領域（周辺領域１００Ｂ）に、例えば、垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５および入出力端子１１６を有している。
　画素部１００Ａには、例えば、複数の単位画素Ｐが行列状に２次元配置されている。複数の単位画素Ｐは、撮像画素と像面位相差画素とを兼ねている。撮像画素は、撮像レンズによって結像された被写体像をフォトダイオードＰＤにおいて光電変換して画像生成用の信号を生成するものである。像面位相差画素は、撮像レンズの瞳領域を分割し、分割された瞳領域からの被写体像を光電変換して位相差検出用の信号を生成するものである。
　単位画素Ｐには、例えば、画素行毎に画素駆動線Ｌｒｅａｄ（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列毎に垂直信号線Ｌｓｉｇが配線されている。画素駆動線Ｌｒｅａｄは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌｒｅａｄの一端は、垂直駆動回路１１１の各行に対応した出力端に接続されている。
　垂直駆動回路１１１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１００Ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。垂直駆動回路１１１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通してカラム信号処理回路１１２に供給される。カラム信号処理回路１１２は、垂直信号線Ｌｓｉｇ毎に設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
　水平駆動回路１１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、カラム信号処理回路１１２の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この水平駆動回路１１３による選択走査により、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１２１に出力され、当該水平信号線１２１を通して半導体基板１１の外部へ伝送される。
　出力回路１１４は、カラム信号処理回路１１２の各々から水平信号線１２１を介して順次供給される信号に対して信号処理を行って出力するものである。出力回路１１４は、例えば、バッファリングのみを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正および各種デジタル信号処理等が行われる場合もある。
　垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、水平信号線１２１および出力回路１１４からなる回路部分は、半導体基板１１上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
　制御回路１１５は、半導体基板１１の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、撮像装置１の内部情報等のデータを出力するものである。制御回路１１５はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２および水平駆動回路１１３等の周辺回路の駆動制御を行う。
　入出力端子１１６は、外部との信号のやり取りを行うものである。
［単位画素の回路構成］
　図５は、図４に示した撮像装置１の単位画素Ｐの読み出し回路の一例を表したものである。単位画素Ｐは、例えば、図５に示したように、２つの光電変換部１２Ａ，１２Ｂと、転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と、フローティングディフュージョンＦＤと、リセットトランジスタＲＳＴと、増幅トランジスタＡＭＰと、選択トランジスタＳＥＬとを有している。
　光電変換部１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、フォトダイオード（ＰＤ）である。光電変換部１２Ａは、アノードが接地電圧線に接続され、カソードが転送トランジスタＴＲ１のソースに接続されている。光電変換部１２は、光電変換部１２Ａと同様に、アノードが接地電圧線に接続され、カソードが転送トランジスタＴＲ２のソースに接続されている。
　転送トランジスタＴＲ１は、光電変換部１２ＡとフローティングディフュージョンＦＤとの間に接続されている。転送トランジスタＴＲ２は、光電変換部１２ＢとフローティングディフュージョンＦＤとの間に接続されている。転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のゲート電極には、それぞれ、駆動信号ＴＲｓｉｇが印加される。この駆動信号ＴＲｓｉｇがアクティブ状態になると、転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のそれぞれの転送ゲートが導通状態となり、光電変換部１２Ａ，１２Ｂ各々に蓄積されている信号電荷が、転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２を介してフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
　フローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と増幅トランジスタＡＭＰとの間に接続されている。フローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２により転送される信号電荷を電圧信号に電荷電圧変換して、増幅トランジスタＡＭＰに出力する。
　リセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤと電源部との間に接続されている。リセットトランジスタＲＳＴのゲート電極には、駆動信号ＲＳＴｓｉｇが印加される。この駆動信号ＲＳＴｓｉｇがアクティブ状態になると、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートが導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤの電位が電源部のレベルにリセットされる。
　増幅トランジスタＡＭＰは、そのゲート電極がフローティングディフュージョンＦＤに、ドレイン電極が電源部にそれぞれ接続されており、フローティングディフュージョンＦＤが保持している電圧信号の読み出し回路、所謂ソースフォロア回路の入力部となる。即ち、増幅トランジスタＡＭＰは、そのソース電極が選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線Ｌｓｉｇに接続されることで、垂直信号線Ｌｓｉｇの一端に接続される定電流源とソースフォロア回路を構成する。
　選択トランジスタＳＥＬは、増幅トランジスタＡＭＰのソース電極と、垂直信号線Ｌｓｉｇとの間に接続される。選択トランジスタＳＥＬのゲート電極には、駆動信号ＳＥＬｓｉｇが印加される。この駆動信号ＳＥＬｓｉｇがアクティブ状態になると、選択トランジスタＳＥＬが導通状態となり、単位画素Ｐが選択状態となる。これにより、増幅トランジスタＡＭＰから出力される読み出し信号（画素信号）が、選択トランジスタＳＥＬを介して、垂直信号線Ｌｓｉｇに出力される。
　単位画素Ｐでは、例えば、光電変換部１２Ａにおいて生成された信号電荷および光電変換部１２Ｂにおいて生成された信号電荷がそれぞれ読み出される。この光電変換部１２Ａおよび光電変換部１２Ｂそれぞれから読み出された信号電荷を、例えば外部の信号処理部の位相差演算ブロックに出力することで、位相差オートフォーカス用の信号が取得できる。また、この光電変換部１２Ａおよび光電変換部１２Ｂそれぞれから読み出された信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤにおいて足し合わせ、例えば外部の信号処理部の撮像ブロックに出力することで、光電変換部１２Ａおよび光電変換部１２Ｂの総電荷に基づく画素信号を取得できる。
［単位画素の構成］
　撮像装置１は、上記のように、例えば裏面照射型の撮像装置である。単位画素Ｐは、例えば、受光部１０と、受光部１０の光入射側Ｓ１に設けられた集光部２０と、受光部１０の光入射側Ｓ１とは反対側に設けられた多層配線層３０とが積層された構成を有している。
　受光部１０は、対向する第１面１１Ｓ１および第２面１１Ｓ２を有する半導体基板１１と、半導体基板１１に埋め込み形成された複数の光電変換部１２とを有している。半導体基板１１は、例えば、シリコン基板で構成されている。光電変換部１２は、例えばＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative）型のフォトダイオード（ＰＤ）であり、半導体基板１１の所定領域にｐｎ接合を有している。光電変換部１２は、上記のように、単位画素Ｐ毎に複数（例えば、２つ（光電変換部１２Ａ，１２Ｂ））埋め込み形成されている。
　受光部１０は、さらに、画素間分離部１３と、画素内分離部１４とを有している。
　画素間分離部１３は、隣り合う単位画素Ｐの間に設けられている。換言すると、画素間分離部１３は単位画素Ｐの周囲に設けられており、画素部１００Ａにおいて、例えば格子状に設けられている。画素間分離部１３は、隣り合う単位画素Ｐを電気的且つ光学的に分離するためのものであり、例えば、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側から第１面１１Ｓ１側に向かって延伸し、例えば半導体基板１１の第２面１１Ｓ２と第１面１１Ｓ１との間を貫通している。
　画素間分離部１３は、例えば導電性を有する遮光膜１３Ａと、遮光膜１３Ａの周囲に設けられた絶縁膜１３Ｂとから構成されている。遮光膜１３Ａとしては、例えば、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌと銅（Ｃｕ）との合金等の単層膜または積層膜が挙げられる。この他、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）やアモルファスシリコンを用いて形成してもよい。絶縁膜１３Ｂとしては、例えば、シリコン酸化（ＳｉＯｘ）膜等が挙げられる。
　画素内分離部１４は、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２（例えば、光電変換部１２Ａと光電変換部１２Ｂ）との間に設けられている。画素内分離部１４は、隣り合う光電変換部１２を電気的に分離するためのものであり、例えば、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２から第１面１１Ｓ１に向かって延伸し、例えば、半導体基板１１の内部に端面１４Ｓ１を有している。換言すると、画素内分離部１４は、その端面１４Ｓ１と半導体基板１１の第１面１１Ｓ１との間に、例えば数百ｎｍの半導体基板１１を有している。
　画素内分離部１４は、画素間分離部１３と同様に、例えば導電性を有する遮光膜１４Ａと、遮光膜１４Ａと半導体基板１１との間に設けられた絶縁膜１４Ｂとから形成されている。遮光膜１４Ａとしては、例えば、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌと銅（Ｃｕ）との合金等の単層膜または積層膜が挙げられる。この他、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）やアモルファスシリコンを用いて形成してもよい。絶縁膜１４Ｂとしては、例えば、シリコン酸化（ＳｉＯｘ）膜等が挙げられる。
　半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と、画素間分離部１３の側面と、画素内分離部１４の側面および端面１４Ｓ１には、固定電荷層１５が設けられている。固定電荷層１５は、正の固定電荷を有する膜でもよし、負の固定電荷を有する膜でもよい。固定電荷層１５の構成材料としては、半導体基板１１のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する半導体材料または導電材料が挙げられる。具体的には、例えば、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ランタン（ＬａＯｘ）、酸化プラセオジム（ＰｒＯｘ）、酸化セリウム（ＣｅＯｘ）、酸化ネオジム（ＮｄＯｘ）、酸化プロメチウム（ＰｍＯｘ）、酸化サマリウム（ＳｍＯｘ）、酸化ユウロピウム（ＥｕＯｘ）、酸化ガドリニウム（ＧｄＯｘ）、酸化テルビウム（ＴｂＯｘ）、酸化ジスプロシウム（ＤｙＯｘ）、酸化ホルミウム（ＨｏＯｘ）、酸化ツリウム（ＴｍＯｘ）、酸化イッテルビウム（ＹｂＯｘ）、酸化ルテチウム（ＬｕＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯｘＮｙ）および酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）等が挙げられる。固定電荷層１５は、単層膜としてもよいし、異なる材料からなる積層膜としてもよい。
　半導体基板１１の第２面１Ｓ２には、上述した単位画素Ｐの読み出し回路を構成する転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２やフローティングディフュージョンＦＤ等が設けられている。
　集光部２０は、受光部１０の光入射側Ｓ１に設けられ、例えば、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１を覆う保護層２１と、光透過性を有する電極層２２と、平坦化層２３と、レンズ層２４とを有し、これらは受光部１０側からこの順に積層されている。
　保護層２１は、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１を保護するためのものである。保護層２１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等を用いて形成されている。
　電極層２２は、単位画素Ｐの全面を覆うように、例えば、複数の光電変換部１２を有する複数の単位画素Ｐが行列状に配置された画素部１００Ａの全面に亘って設けられている。電極層２２は、さらに画素部１００Ａの周囲まで延在しており、例えば、周辺領域１００Ｂにおいて制御回路１１５と電気的に接続され、その電位を自在に制御できるようになっている。
　電極層２２は、例えば、光透過性を有する金属酸化物によって形成されている。このような金属酸化物を構成する金属原子としては、例えば、例えば、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）およびモリブデン（Ｍｏ）が挙げられる。上記金属原子を１種以上含む金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が挙げられる。但し、電極層２２の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ２）系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩｎ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３等を用いてもよい。
　平坦化層２３は、光入射側Ｓ１の表面を平坦化するためのものである。平坦化層２３は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等を用いて形成されている。
　レンズ層２４は、画素部１００Ａの全面を覆うように設けられており、その表面には、例えばギャップレスに設けられた複数のオンチップレンズ２４Ｌを有している。オンチップレンズ２４Ｌは、その上方から入射した光を光電変換部１２へ集光するためのものであり、例えば、図２に示したように、単位画素Ｐ毎に設けられている。即ち、オンチップレンズ２４Ｌは、単位画素Ｐ内の複数の光電変換部１２に跨って設けられている。レンズ層２４は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の無機材料により形成されている。この他、レンズ層２４は、エピスルフィド系樹脂、チエタン化合物やその樹脂等の高屈折率の有機材料を用いて形成してもよい。オンチップレンズ２４Ｌの形状は、特に限定されるものではなく、半球形状や半円筒状等の各種レンズ形状を採用することができる。
　多層配線層３０は、受光部１０の光入射側Ｓ１とは反対側に設けられている。多層配線層３０は、例えば、複数の配線層３１，３２，３３が、層間絶縁層３４を間に積層された構成を有している。多層配線層３０には、例えば、上述した読み出し回路の他に、垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５および入出力端子１１６等が形成されている。
　配線層３１，３２，３３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはタングステン（Ｗ）等を用いて形成されている。この他、配線層３１，３２，３３は、ポリシリコンを用いて形成するようにしてもよい。
　層間絶縁層３４は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、ＴＥＯＳ、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等のうちの１種よりなる単層膜、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により形成されている。
［作用・効果］
　本実施の形態の撮像装置１では、半導体基板１１の画素部１００Ａに複数の単位画素Ｐが行列状に配設されている。単位画素Ｐは、それぞれ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部１２を有している。半導体基板１１は、さらに、隣り合う単位画素Ｐ間および単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間に、それぞれ、画素間分離部１３および画素内分離部１４を有している。本実施の形態では、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側の、複数の単位画素Ｐが行列状に配設された画素部１００Ａの全面に亘って電極層２２を設けるようにした。これにより、必要に応じて第１面１１Ｓ１近傍に反転領域Ｘを形成することができる。以下、これについて説明する。
　近年、位相差検出方式による焦点検出機能を有する半導体イメージングデバイス（撮像装置）が普及している。このような撮像装置では、各画素が複数のフォトダイオード（ＰＤ）を有しており、この複数のＰＤで１つのオンチップレンズを共有することにより、撮像情報と視差情報とを同時に取得可能となっている。
　このような撮像装置では、複数のＰＤによって共有されるオンチップレンズに光が垂直に照射された場合には、例えば左右に分割されたＰＤに各々同じ量の光電変換によって生じた電荷（例えば、電子）が収集蓄積されるが、オンチップレンズに対して光が斜めに照射された場合には、左側のＰＤと右側のＰＤとで収集蓄積される電子数が異なる。これらの電子数の差は、照射光の角度に依存する。この性質を使用して、光の位相差を検出してオートフォーカスを各単位画素で行う。
　一方で、撮像装置では、撮像画質の向上を目的として単位画素の高集積化が求められている。この求めに応じる方法としては、例えば、単位画素の微細化が考えられる。単位画素を微細化した場合、上述した位相差を検出する単位画素（位相差検出画素）では、単位画素内に設けられる複数のＰＤを含めて、ＰＤ間の分離が困難になる。例えば、隣り合うＰＤの距離が近づくと、各々に蓄積された電子が混ざりやすくなり、混色が発生して撮像性能が低下する。これを避けるために、隣り合うＰＤの間にＦＴＩ（Full Trench Isolation）等の分離構造を設けることによって電気的に混色を抑制する方法が開発されている。
　隣り合うＰＤの間にＦＴＩを設けた単位画素は、左右のＰＤがＦＴＩによって分離されているため優れた位相差検出特性を有する。一方、通常撮像時に高照度の斜入射光を受光した場合には、左右どちらかのＰＤに蓄積される電子が飽和電子数を超えることがある。その場合、超過電子は、フローティングディフュージョン（ＦＤ）に排出されるため、左右のＰＤに蓄積された電子を合算した単位画素の電子数は、本来の飽和電子数よりも小さくなり、ダイナミックレンジが低下するという課題が生じる。ここで、「本来の飽和電子数」とは、左右のＰＤの飽和電子数を合算したものをさす。例えば、垂直に入射する光に対しては左右のＰＤに蓄積される電子数は同数のため、その場合には本来の飽和電子数まで蓄積することができる。
　この課題を解決する方法としては、左右のＰＤの分離に不純物ドーピングを用いる方法がある。左右のＰＤを分離する不純物の導電型は、例えばＰＤがｎ型不純物の場合にはｐ型となる。左右のＰＤを不純物ドーピングで分離する場合、不純物プロファイルに濃淡を持たせることによって、左右どちらかのＰＤの電子数が増加した場合に、分離の不純物濃度が薄い領域を通じて他方のＰＤに電子を移動（オーバーフロー）させることができる。これにより、超過電子がＦＤに排出されるのを回避して単位画素の本来の飽和電子数までＰＤに電子を蓄積することが可能になる。
　しかしながら、上記のように不純物プロファイルの濃淡を不純物の注入で作る場合、複数種類の注入を行うため、注入エネルギーおよび注入量（ドーズ量）の調整が難しいという課題がある。また、超過電子の移動路となる領域の分離不純物濃度は薄いため単位画素内の状況で、その領域の電位が変化し易いという課題がある。例えば、位相差検出時には左右のＰＤに蓄積された電子を各々読み出すが、例えば左のＰＤを最初に読み出した場合には、左のＰＤの電位が高くなり移動路の電位も高くなる。これにより右側のＰＤに蓄積されている電子の一部が左側のＰＤに移動して読み出されてしまうため位相差検出特性が低下する。
　これに対して、本実施の形態では、複数の光電変換部１２を有する複数の単位画素Ｐが行列状に配置された画素部１００Ａの全面に電極層２２を設け、必要に応じて第１面１１Ｓ１近傍に反転領域Ｘを形成するようにした。
　図１に示した撮像装置１は、電極層２２に、例えば正のバイアスを印加した状態を表している。本実施の形態の撮像装置１では、電極層２２は、上記のように周辺領域１００Ｂにおいて制御回路１１５と電気的に接続され、その電位を自在に制御できるようになっている。画素内分離部１４の上方には、半導体基板１１と、例えば酸化膜からなる保護層２１と、電極層２２とが積層されており、所謂ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）キャパシタ（ＭＯＳＣＡＰ）が形成されている。このため、電極層２２に例えば正のバイアスを印加すると、半導体基板１１には（弱）反転領域Ｘが形成される。この反転領域Ｘは、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間における電荷（例えば電子）のオーバーフロー部となる。一方、電極層２２に負のバイアスを印加すると、反転領域Ｘは消失し、反転領域Ｘおよびその近傍に蓄積されていた電子は光電変換部１２へ移動あるいは押し出される。
　図６は、通常撮像時の転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のゲート（転送ゲート）ＴＧ（Ａ）および電極層２２（Ｂ）に印加されるバイアスのタイミングチャートの一例を表したものである。Ｖ＿ｈｉｇｈ１は転送ゲートＴＧに、Ｖ＿ｈｉｇｈ２は電極層２２に印加される正バイアスである。Ｖ＿ｌｏｗ１は転送ゲートＴＧに、Ｖ＿ｌｏｗ２は電極層２２に印加される負バイアスである。読み出し動作に対応した時刻（ｔ）がｔｉ１からｔｆ１の間では、転送ゲートＴＧには正バイアスＶ＿ｈｉｇｈ１が印加される。転送ゲートＴＧの読み出し動作に連動して、時刻（ｔ）がｔｉ２からｔｆ２の間では、電極層２２には負バイアスＶ＿ｌｏｗ２が印加されている。ｔｉ２はｔｉ１より遅く（ｔｉ１＜ｔｉ２）なっており、その遅延時間は数ｎｓｅｃ秒～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。ｔｆ２はｔｆ１と同時刻、ｔｆ２はｔｆ１より早く、あるいは、ｔｆ２はｔｆ１より遅くてもよいが、それらの差分時間は０～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。なお、図示はしていないが位相差検出時は電極層２２に印加されるバイアスは転送ゲートＴＧの動作に関係なく常に負バイアスＶ＿ｌｏｗ２が印加される。
　撮像装置１では、転送ゲートＴＧおよびフローティングディフュージョンＦＤは、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側に形成されている。このため、転送ゲートＴＧおよびフローティングディフュージョンＦＤのバイアス条件に依らず、電極層２２のバイアス条件のみで自在にオーバーフロー部のポテンシャルを制御できる。これにより、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と画素内分離部１４との距離や、電極層２２によって形成されるＭＯＳＣＡＰの酸化膜の厚みがばらつき等によって製造時に設計と異なっても、Ｖ＿ｈｉｇｈ２，Ｖ＿ｌｏｗ２を調整することで製造後に設計時と同じ画素特性を持たせることが可能となる。よって、撮像性能を向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態の撮像装置１では、画素部１００Ａの全面に電極層２２を設けるようにしたので、反転領域Ｘは、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１全面に形成される。このため、単位画素Ｐの面積を大きくすることなく単位画素Ｐの飽和電子数を増加させることが可能となる。
　更に、本実施の形態の撮像装置１では、例えば、固定電荷層１５の固定電荷が経時劣化により減少した場合でも、電極層２２に数Ｖ～１０Ｖ程度の正バイアスを印加することにより、固定電荷層１５との保護層２１を介したトンネル電極を利用して固定電荷を回復させることが可能となる。
　次に、本開示の変形例１～８および適用例ならびに応用例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図７および図８は、それぞれ、本開示の変形例１に係る撮像装置（撮像装置１Ａ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図９は、本開示の変形例１に係る撮像装置１Ａの平面構成を模式的に表したものである。なお、図７は、図９に示したＩＩ－ＩＩ線、図８は、図９に示したＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面を表している。撮像装置１Ａは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記実施の形態では、電極層２２を画素部１００Ａの全面に亘って設けた例を示したが、電極層２２は、例えば単位画素Ｐ毎に設けるようにしてもよい。その際には、例えば図８に示したように、画素間分離部１３を構成する遮光膜１３Ａの一部を半導体基板１１の第１面１１Ｓ１から電極層２２まで突出させ、電極層２２と遮光膜１３Ａとを電気的に接続する。これにより、単位画素Ｐ毎に設けられた電極層２２の電位は、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側から、例えばコンタクト電極３５および遮光膜１３Ａを介して単位画素Ｐ毎に独立して制御できるようになり、上記実施の形態と同様に効果を得ることができる。
（２－２．変形例２）
　図１０および図１１は、それぞれ、本開示の変形例２に係る撮像装置（撮像装置１Ｂ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１２は、本開示の変形例２に係る撮像装置１Ｂの平面構成を模式的に表したものである。なお、図１０は、図１２に示したＩＶ－ＩＶ線、図１１は、図１２に示したＶ－Ｖ線の断面を表している。撮像装置１Ｂは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記実施の形態および変形例１では、電極層２２を画素部１００Ａの全面あるいは単位画素Ｐ毎に設けた例を示したが、これに限らない。例えば、電極層２２は、図１２に示したように２行×２列に配列された４つの単位画素Ｐ毎に設けるようにしてもよい。その際には、上記変形例１と同様に、画素間分離部１３を構成する遮光膜１３Ａの一部を半導体基板１１の第１面１１Ｓ１から電極層２２まで突出させ、電極層２２と遮光膜１３Ａとを電気的に接続する。これにより、単位画素Ｐ毎に設けられた電極層２２の電位は、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側から、例えばコンタクト電極３５および遮光膜１３Ａを介して単位画素Ｐ毎に独立して制御できるようになり、上記実施の形態と同様に効果を得ることができる。
　また、上記変形例１のように、電極層２２を単位画素Ｐ毎に形成する場合と比較して、電極層２２をパターニングする際の合わせズレに対して安定な製造が可能となるという効果を奏する。
　なお、本変形例のように電極層２２を２行×２列に配列された４つの単位画素Ｐ毎に設ける場合には、例えば、緑色光（Ｇ）を選択的に検出する緑色画素（Ｐｇ）が対角線上に２つ配置され、赤色光（Ｒ）を選択的に検出する緑色画素（Ｐｒ）および青色光（Ｂ）を選択的に検出する緑色画素（Ｐｂ）が直交する対角線上に１つずつ、所謂ベイヤー状に配置された４つの単位画素Ｐを、各電極層２２が配置される単位ユニットとしてもよい。
（２－３．変形例３）
　図１３は、本開示の変形例３に係る撮像装置（撮像装置１Ｃ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１４は、図１３に示した撮像装置１Ｃの平面構成を模式的に表したものである。なお、図１３は、図１４に示したＶＩ－ＶＩ線の断面を表している。撮像装置１Ｃは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　電極層２２は、例えば図１３および図１４に示したように、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間の上方および隣り合う単位画素Ｐの間の上方にそれぞれ設けられた電極層２２Ａ，２２Ｂから構成するようにしてもよい。単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間を跨いで設けられた電極層２２Ａは、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間のオーバーフロー部のポテンシャルを制御するためのものである。隣り合う単位画素Ｐの間を跨いで設けられた電極層２２Ｂは、ＭＯＳＣＡＰのポテンシャルを制御し、各単位画素Ｐにおける飽和電子数を可変にするためのものである。電極層２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ、例えばＹ軸方向に延在しており、図示していないが、周辺領域１００Ｂにおいて制御回路１１５と電気的に接続され、その電位を、各々独立して自在に制御できるようになっている。
　図１５は、通常撮像時の転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の転送ゲートＴＧ（Ａ）、電極層２２Ａ（Ｂ）および電極層２２Ｂ（Ｃ）に印加されるバイアスのタイミングチャートの一例を表したものである。Ｖ＿ｈｉｇｈ１は転送ゲートＴＧに、Ｖ＿ｈｉｇｈ２は電極層２２Ａに、Ｖ＿ｈｉｇｈ３は電極層２２Ｂに印加される正バイアスである。Ｖ＿ｌｏｗ１は転送ゲートＴＧに、Ｖ＿ｌｏｗ２は電極層２２Ａに、Ｖ＿ｌｏｗ３は電極層２２Ｂに印加される負バイアスである。読み出し動作に対応した時刻（ｔ）がｔｉ１からｔｆ１の間では、転送ゲートＴＧには正バイアスＶ＿ｈｉｇｈ１が印加される。転送ゲートＴＧの読み出し動作に連動して、時刻（ｔ）がｔｉ２からｔｆ２の間では、電極層２２Ａには負バイアスＶ＿ｌｏｗ２が印加される。同様に、転送ゲートＴＧの読み出し動作に連動して、時刻（ｔ）がｔｉ３からｔｆ３の間では、電極層２２Ｂには負バイアスＶ＿ｌｏｗ３が印加される。
　ｔｉ２，ｔｉ３はｔｉ１より遅く（ｔｉ１＜ｔｉ２＝ｔｉ３）なっており、その遅延時間は数ｎｓｅｃ秒～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。ｔｆ２，ｔｆ３はｔｆ１と同時刻、ｔｆ２，ｔｆ３はｔｆ１より早く、あるいは、ｔｆ２，ｔｆ３はｔｆ１より遅くてもよいが、それらの差分時間は０～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。なお、図示はしていないが位相差検出時は電極層２２Ａ，２２Ｂに印加されるバイアスは転送ゲートＴＧの動作に関係なく常に負バイアスＶ＿ｌｏｗ２が印加される。
　このように、本変形例の撮像装置１Ｃでは、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間の上方および隣り合う単位画素Ｐの間の上方に、それぞれ、各々独立して電位を制御可能な電極層２２Ａ，２２Ｂを設けるようにした。これにより、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間および隣り合う単位画素Ｐの間に、それぞれ独立して反転領域ＸＡ，ＸＢを形成することが可能となる。換言すると、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間のオーバーフロー部のポテンシャルと、隣り合う単位画素Ｐの間のＭＯＳＣＡＰのポテンシャルを各々独立して自在に制御できるようになる。
　これにより、上記実施の形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。例えば、位相差検出時に、電極層２２Ａには負バイアスに印加し、電極層２２Ｂには正バイアスに印加することにより、隣り合う光電変換部の各々の飽和電子数が増える。これにより、一般的な撮像装置と比較して、高照度の光を受光しても正確な位相差が検出可能となりオートフォーカス特性を向上させることが可能となる。
（２－４．変形例４）
　図１６は、本開示の変形例４に係る撮像装置（撮像装置１Ｄ）の平面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｄは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記変形例３では、電極層２２Ａ，２２Ｂを、それぞれ、例えばＹ軸方向に延在形成した例を示したが、電極層２２Ａ，２２Ｂのレイアウトはこれに限らない。電極層２２Ａ，２２Ｂは、例えば図１６に示したように、例えば、Ｙ軸方向に１単位画素分ずらすと共に、Ｙ軸方向に隣り合う２つの単位画素Ｐ毎に設け、画素間分離部１３の上方で、Ｘ軸方向に隣り合う電極層２２Ａまたは電極層２２Ｂを互いに接続するようにしてもよい。なお、本変形例の電極層２２Ａ，２２Ｂは、変形例３と同様に、図示していないが、周辺領域１００Ｂにおいて制御回路１１５と電気的に接続され、その電位を、各々独立して自在に制御できるようになっている。
　このような構成においても、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間および隣り合う単位画素Ｐの間に、それぞれ独立して反転領域ＸＡ，ＸＢを形成することが可能となり、上記変形例３と同様の効果を得ることができる。
（２－５．変形例５）
　図１７は、本開示の変形例５に係る撮像装置（撮像装置１Ｅ）の平面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｅは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記変形例３，４では、電極層２２Ａ，２２Ｂのそれぞれが周辺領域１００Ｂにおいて電位が印加される例を示したが、これに限らない。例えば、電極層２２Ａを、変形例１と同様に、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１から突出する遮光膜１３Ａと電気的に接続し、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側から、例えばコンタクト電極３５および遮光膜１３Ａを介して電位を印加するようにしてもよい。これにより、電極層２２の電位Ａを、例えばＹ軸方向に隣り合う２つの単位画素Ｐ毎に独立して制御できるようになる。
（２－６．変形例６）
　図１８は、本開示の変形例６に係る撮像装置（撮像装置１Ｆ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｆは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記実施の形態では、画素内分離部１４を、例えば導電性を有する遮光膜１４Ａと、絶縁膜１４Ｂとから構成した例を示したが、これに限らない。画素内分離部４４は、一部または全てを、光電変換部１２の導電型とは逆の導電型の不純物を含む不純物拡散層を用いて形成するようにしてもよい。
　このような構成においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（２－７．変形例７）
　図１９は、本開示の変形例７に係る撮像装置（撮像装置１Ｇ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｇは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記実施の形態等では、単位画素Ｐのほぼ全て（例えば、単位画素Ｐの面積の８割以上）を覆う電極層２２を設けた例を示したが、電極層２２は、例えば、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の上方に選択的に設けるようにしてもよい。
　このように、画素内分離部１４の上方、換言すると、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２を跨ぐ位置に選択的に設けることにより、通常撮像時のオーバーフロー部となる反転領域Ｘの形成面積を削減することができる。これにより、反転領域Ｘに生じる虞のある暗電流の発生を低減することが可能となる。
（２－８．変形例８）
　図２０は、本開示の変形例８に係る撮像装置（撮像装置１Ｈ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｈは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　本変形例では、電極層２２を、例えば画素部１００Ａの全面に設けると共に、保護層２１の、例えば単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２を跨ぐ位置に凹部２１Ｘを設け、この凹部２１Ｘに電極層２２を埋設するようにした。これにより、保護層２１上には、画素内分離部１４の上方において半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側に突出する電極層２２が形成されるようになる。
　これにより、上記実施の形態７のように電極層２２をパターニングすることなく、反転領域Ｘの形成面積を削減し、反転領域Ｘに生じる虞のある暗電流の発生を低減することが可能となる。
（２－９．変形例９）
　図２１は、本開示の変形例９に係る撮像装置（撮像装置１Ｉ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２２は、本開示の変形例９に係る撮像装置１Ｉの平面構成を模式的に表したものである。なお、図２１は、図２２に示したＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面を表している。撮像装置１Ｉは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記実施の形態のように遮光膜１４Ａをタングステン（Ｗ）等の導電性を有する材料を用いて形成する場合には、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側に、遮光膜１４Ａと配線とを電気的に接続するコンタクト電極３６を設けるようにしてもよい。
　なお、図２１は、電極層２２に正のバイアスを印加した状態を示しており、電極層２２に負バイアスを印加した場合には、反転領域Ｘは消滅する。
　図２３は、通常撮像時の転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の転送ゲートＴＧ（Ａ）、電極層２２および遮光膜１４Ａに印加されるバイアスのタイミングチャートの一例を表したものである。Ｖ＿ｈｉｇｈ１は転送ゲートＴＧに、Ｖ＿ｈｉｇｈ２は電極層２２に、Ｖ＿ｈｉｇｈ３は電極層２２Ｂに印加される正バイアスである。Ｖ＿ｌｏｗ１は転送ゲートＴＧに、Ｖ＿ｌｏｗ２は電極層２２に印加される負バイアスである。読み出し動作に対応した時刻（ｔ）がｔｉ１からｔｆ１の間では、転送ゲートＴＧには正バイアスＶ＿ｈｉｇｈ１が印加される。転送ゲートＴＧの読み出し動作に連動して、時刻（ｔ）がｔｉ２からｔｆ２の間では、電極層２２には負バイアスＶ＿ｌｏｗ２が印加される。ｔｉ２はｔｉ１より遅く（ｔｉ１＜ｔｉ２）なっており、その遅延時間は数ｎｓｅｃ秒～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。ｔｆ２はｔｆ１と同時刻、ｔｆ２はｔｆ１より早く、あるいは、ｔｆ２はｔｆ１より遅くてもよいが、それらの差分時間は０～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。なお、図示はしていないが位相差検出時は電極層２２に印加されるバイアスは転送ゲートＴＧの動作に関係なく常に負バイアスＶ＿ｌｏｗ２が印加される。
　Ｖ＿ｌｏｗ３およびＶ＿ｌｏｗ４は導電性を有する遮光膜１４Ａに印加されるバイアスである。Ｖ＿ｌｏｗ３は基板電位より小さい値を持つ。転送ゲートＴＧの読み出し動作に連動し時刻がｔｉ３からｔｆ３の間では、遮光膜１４ＡにはＶ＿ｌｏｗ３より低いバイアスＶ＿ｌｏｗ４が印加される。ｔｉ３はｔｉ１より遅く（ｔｉ１＜ｔｉ３）なっており、その遅延時間は数ｎｓｅｃ秒～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。ｔｆ３はｔｆ１と同時刻、ｔｆ３はｔｆ１より早く、あるいは、ｔｆ３はｔｆ１より遅くてもよいが、それらの差分時間は０～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。
　このように、遮光膜１４Ａに対して基板電位より小さい負のバイアスを印加することにより、上記実施の形態の効果に加えて、画素間分離部１３の側面には正孔が誘起されるようになり、撮像時の白傷等のノイズの発生が低減される。更に、撮像時に遮光膜１４Ａに対して基板電位より負のバイアスを印加することにより、光電変換部１２に蓄積された電子の転送特性を向上させることが可能となる。
（２－１０．変形例１０）
　図２４は、本開示の変形例１０に係る撮像装置（撮像装置１Ｊ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２５は、本開示の変形例１０に係る撮像装置１Ｊの平面構成の一例を模式的に表したものである。なお、図２４は、図２５に示したＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線の断面を表している。撮像装置１Ｊは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　本変形例の撮像装置１Ｊは、単位画素Ｐ内において隣り合う光電変換部１２の間の上方に電極層２２を設け、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間を貫通する画素間分離部１３上に電極層２５を設けたものである。撮像装置１Ｊには、さらに、画素間分離部１３の側面のうち、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側にはＰ型不純物層（Ｐ＋）１６が、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２からＰ型不純物層（Ｐ＋）１６までの画素間分離部１３の側面にはＰ型不純物層（Ｐ）１７が形成されている。
　なお、図２４は、電極層２２に正のバイアスを印加した状態を示しており、電極層２２に負バイアスを印加した場合には、反転領域Ｘは消滅する。
　Ｐ型不純物層（Ｐ）１７と接続されるＰ形不純物層としては、例えばフローティングディフュージョンＦＤと、転送ゲートＴＧの下部に形成されるＰウェルとがある。この場合はＰ型不純物層（Ｐ＋）１６と電極層２５とは、所謂Ｐウェルタップを形成している。Ｐ型不純物層（Ｐ＋）１６の不純物濃度は、例えば１ｅ１８ｃｍ－３以上であることが望ましい。あるいは、Ｐ型不純物層（Ｐ＋）１６をイオン注入で形成する場合には、ドーズ量にして１ｅ１３ｃｍ－２以上であることが望ましい。Ｐ型不純物層（Ｐ）１７の不純物濃度は、例えば１ｅ１８ｃｍ－３以下であることが望ましい。
　Ｐ型不純物層（Ｐ＋）１６およびＰ型不純物層（Ｐ）１７は、例えば、ＦＥＯＬ工程で半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側からＳｉエッチングでトレンチを形成した後、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２にレジスト等を塗布し、レジストのパターニング後に、イオン注入を行うことで形成することができる。
　電極層２５は、電極層２２と同様に、例えば、光透過性を有する金属酸化物によって形成されている。このような金属酸化物を構成する金属原子としては、例えば、例えば、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）およびモリブデン（Ｍｏ）が挙げられる。上記金属原子を１種以上含む金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が挙げられる。但し、電極層２５の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ２）系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩｎ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３等を用いてもよい。
　電極層２５は、図２５に示したように、隣り合う単位画素Ｐを跨ぐように設けられている。電極層２２および電極層２５は、それぞれ、例えば、周辺領域１００Ｂにおいて制御回路１１５と電気的に接続され、その電位を自在に制御できるようになっている。Ｐ型不純物層（Ｐ＋）１６およびＰ型不純物層（Ｐ）１７ならびに、Ｐ型不純物層（Ｐ）１７と接続されるＰ型不純物層（図示せず）は、電極層２５を介して、その電位が制御されるようになっている。
　なお、図２５では、電極層２２および電極層２５が、それぞれ、例えばＹ軸方向に延在形成した例を示したが、電極層２２および電極層２５のレイアウトはこれに限らない。電極層２２および電極層２５は、例えば図２６に示したように、例えば、Ｙ軸方向に１単位画素分ずらすと共に、Ｙ軸方向に隣り合う２つの単位画素Ｐ毎に設け、画素間分離部１３の上方で、Ｘ軸方向に隣り合う電極層２２または電極層２５を互いに接続するようにしてもよい。
　図２７は、通常撮像時の転送トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の転送ゲートＴＧ（Ａ）、電極層２２および電極層２５に印加されるバイアスのタイミングチャートの一例を表したものである。Ｖ＿ｈｉｇｈ１は転送ゲートＴＧに、Ｖ＿ｈｉｇｈ２は電極層２２に、Ｖ＿ｈｉｇｈ３は電極層２２Ｂに印加される正バイアスである。Ｖ＿ｌｏｗ１は転送ゲートＴＧに、Ｖ＿ｌｏｗ２は電極層２２に印加される負バイアスである。Ｖ＿ｌｏｗ３およびＶ＿ｌｏｗ４は、それぞれ電極層２５に印加される正バイアスおよび負バイアスである。Ｖ＿ｌｏｗ３は、基板電位と同じＧＮＤでもよい。
　読み出し動作に対応した時刻（ｔ）がｔｉ１からｔｆ１の間では、転送ゲートＴＧには正バイアスＶ＿ｈｉｇｈ１が印加される。転送ゲートＴＧの読み出し動作に連動して、時刻（ｔ）がｔｉ２からｔｆ２の間では、電極層２２には負バイアスＶ＿ｌｏｗ２が印加される。ｔｉ２はｔｉ１より遅く（ｔｉ１＜ｔｉ２）なっており、その遅延時間は数ｎｓｅｃ秒～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。ｔｆ２はｔｆ１と同時刻、ｔｆ２はｔｆ１より早く、あるいは、ｔｆ２はｔｆ１より遅くてもよいが、それらの差分時間は０～数十ｎｓｅｃ秒であることが望ましい。ｔｉ３はｔｉ２と同時刻、ｔｆ３はｔｆ１およびｔｆ２より早いことが望ましい。なお、図示はしていないが位相差検出時は電極層２２に印加されるバイアスは転送ゲートＴＧおよび電極層２５の動作に関係なく常に負バイアスＶ＿ｌｏｗ２が印加される。
　このように、本変形例の撮像装置１Ｊでは、図２７に示したようなバイアスのタイミングチャートにより、読み出し時に光電変換部１２に蓄積された電子を時刻ｔｆ３からｔｆ１の間に速やかにフローティングディフュージョンＦＤに転送させることができる。即ち、上記実施の形態の効果に加えて、光電変換部１２に蓄積された電子の転送特性を向上させることが可能となる。
　また、撮像装置１Ｊでは、第１面１１Ｓ１側にＰウェルタップを形成することにより、第２面１１Ｓ２側に形成されるフローティングディフュージョンＦＤや転送ゲートＴＧとの距離を拡大することができる。これにより、Ｐ型不純物層（Ｐ＋）１６とＮ＋型不純物層との間に発生する電界が低減され、リーク電流の発生が低減される。
　更に、第１面１１Ｓ１側にＰウェルタップを形成することにより、第１面１１Ｓ１において誘起される正孔が多くなり、撮像時の白傷等のノイズの発生が低減される。また、撮像素子の高集積化に伴う画素の微細化が進んでも、Ｐウェルタップと第２面１１Ｓ２側に形成されるフローティングディフュージョンＦＤや転送ゲートＴＧとの距離は殆ど同じであるため、上記の効果は微細化に依らず維持される。更にまた、第１面１１Ｓ１側にＰウェルタップを形成することで、第２面１１Ｓ２側に形成されるフローティングディフュージョンＦＤや転送ゲートＴＧの配置の自由度を向上させることができる。
（２－１１．変形例１１）
　図２８は、本開示の変形例１１に係る撮像装置（撮像装置１Ｋ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２９は、本開示の変形例１１に係る撮像装置１Ｋの平面構成の一例を模式的に表したものである。なお、図２８は、図２９に示したＩＸ－ＩＸ線の断面を表している。撮像装置１Ｋは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記変形例１０では、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１において、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間を貫通する画素間分離部１３の側面にＰ型不純物層（Ｐ＋）１６を設けた例を示したが、これに限定されるものではない。撮像装置１Ｋは、画素間分離部１３を、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２から第１面１１Ｓ１に向かって延伸し、半導体基板１１内に底面を有するＤＴＩ（Deep Trench Isolation）構造とし、画素間分離部１３の底面と半導体基板１１の第１面１１Ｓ１との間に、隣り合う単位画素Ｐを跨ぐようにＰ型不純物層（Ｐ＋）１６を設けたものである。
　このように、本変形例の撮像装置１Ｋでは、画素間分離部１３をＤＴＩ構造とし、画素間分離部１３の底面と半導体基板１１の第１面１１Ｓ１との間に、隣り合う単位画素Ｐを跨ぐようにＰ型不純物層（Ｐ＋）１６を設けようにした。隣り合う単位画素Ｐを跨ぐように設けられたＰ型不純物層（Ｐ＋）１６は、画素間分離部１３と同様に、隣り合う単位画素Ｐを光学的に分離することができる。よって、本変形例の撮像装置１Ｋにおいても、上記変形例１０と同様の効果を得ることができる。
（２－１２．変形例１２）
　図３０は、本開示の変形例１２に係る撮像装置（撮像装置１Ｌ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｌは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　本変形例の撮像装置１Ｌは、上記変形例１１と同様に、画素間分離部１３をＤＴＩ構造とし、画素間分離部１３の底面と半導体基板１１の第１面１１Ｓ１との間に、隣り合う単位画素Ｐを跨ぐようにＰ型不純物層（Ｐ＋）１６を設けたものである。更に、本変形例では、電極層２５を省略する代わりに、画素間分離部１３に埋め込まれた遮光膜１４Ａを第１面１１Ｓ１に向かって延在させてＰ型不純物層（Ｐ＋）１６と接続し、遮光膜１４Ａを貫通電極として、第２面１１Ｓ２側からＰ型不純物層（Ｐ＋）１６およびＰ型不純物層（Ｐ）１７ならびにＰ型不純物層（Ｐ）１７と接続されるＰ形不純物層（図示せず）の電位を制御できるようにしたものである。このような構成においても、上記変形例１０と同様の効果を得ることができる。
＜３．適用例＞
　上記撮像装置１等は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図３１は、電子機器１０００の概略構成を表したものである。
　電子機器１０００は、例えば、レンズ群１００１と、撮像装置１と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路１００２と、フレームメモリ１００３と、表示部１００４と、記録部１００５と、操作部１００６と、電源部１００７とを有し、バスライン１００８を介して相互に接続されている。
　レンズ群１００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置１の撮像面上に結像するものである。撮像装置１は、レンズ群１００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号としてＤＳＰ回路１００２に供給する。
　ＤＳＰ回路１００２は、撮像装置１から供給される信号を処理する信号処理回路である。ＤＳＰ回路１００２は、撮像装置１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ１００３は、ＤＳＰ回路１００２により処理された画像データをフレーム多いんいで一時的に保持するものである。
　表示部１００４は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置１で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
　操作部１００６は、ユーザによる操作に従い、電子機器１０００が所有する各種の機能についての操作信号を出力する。電源部１００７は、ＤＳＰ回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５および操作部１００６の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給するものである。
　＜４．応用例＞
（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３２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３２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５７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３３は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図３３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３３には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、撮像装置１００は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、ノイズの少ない高精細な撮影画像を得ることができるので、移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことができる。
（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３４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３４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１１１５３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：　Ｃａｍｅｒａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図３５は、図３４に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００のカメラヘッド１１１０２に設けられた撮像部１１４０２に好適に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部１１４０２を小型化もしくは高精細化することができるので、小型もしくは高精細な内視鏡１１１００を提供することができる。
　以上、実施の形態、変形例１～８および適用例ならびに応用例を挙げて本開示を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、単位画素Ｐが２つの光電変換部１２（１２Ａ，１２Ｂ）を有する例を示したが、単位画素Ｐ内の光電変換部１２の数はこれに限定されるものではない。単位画素Ｐには、３つあるいは４つ以上の光電変換部１２が設けられていてもよい。
　また、上記実施の形態等では、隣り合う画素内分離部１４が、単位画素Ｐを囲む画素間分離部１３の対向する一対の辺の間を延在している例を示したが、これに限らない。例えば、画素内分離部１４は、単位画素Ｐを囲む画素間分離部１３との間に隙間を有していてもよい。更に、画素内分離部１４は、単位画素Ｐを囲む画素間分離部１３の対向する一対の辺のそれぞれから単位画素Ｐの中央に向かって延伸し、その間に隙間を有する、所謂プラグイン構造を有する２つの画素内分離部から構成されていてもよい。
　更にまた、上記実施の形態等では、電子を信号電荷として読み出す場合を例に説明したが、これに限らず、正孔を信号電荷として用いることもできる。その場合には、光電変換部１２や画素内分離部４４等の不純物の導電型や、通常撮像時や位相差検出時等に電極層２２に印加されるバイアスは逆となる。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　なお、本開示は以下のような構成をとることも可能である。以下の構成の本技術によれば、複数の画素が行列状に配設されると共に、画素毎に受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部を有し、さらに、隣り合う画素間および隣り合う光電変換部の間に、それぞれ第１の分離部および第２の分離部が設けられた半導体基板の光入射面（第１の面）側に、隣り合う光電変換部を跨ぐ電極層を設ける。これにより、必要に応じて第１の面近傍の隣り合う光電変換部の間に反転領域（または弱反転領域）を形成する。よって、撮像性能を向上させることが可能となる。
（１）
　対向する第１の面および第２の面を有し、複数の画素が行列状に配設されると共に、前記画素毎に受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部を有する半導体基板と、
　隣り合う前記画素の間に設けられ、隣り合う前記画素を電気的且つ光学的に分離する第１の分離部と、
　前記画素内の隣り合う前記光電変換部の間に設けられ、隣り合う前記光電変換部を電気的に分離する第２の分離部と、
　前記半導体基板の前記第１の面側において隣り合う前記光電変換部を跨いで設けられた電極層と
　を備えた撮像装置。
（２）
　前記電極層は、前記画素の全面に設けられている、前記（１）に記載の撮像装置。
（３）
　前記電極層は、前記隣り合う前記光電変換部を跨いで設けられた第１の電極層と、前記隣り合う画素を跨いで設けられた第２の電極層とを有している、前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）
　前記半導体基板は、前記複数の画素が行列状に配設された画素部を有し、
　前記電極層は、前記画素部の全面に亘って設けられている、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（５）
　前記半導体基板は、前記複数の画素が行列状に配設された画素部を有し、
　前記電極層は、前記複数の画素毎に設けられている、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（６）
　前記半導体基板は、前記複数の画素が行列状に配設された画素部を有し、
　前記電極層は、前記画素毎に設けられている、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）
　前記半導体基板は、前記複数の画素が行列状に配設された画素部を有し、
　前記電極層には、前記画素部の周囲の周辺領域において電位が印加される、前記（１）乃至（６）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（８）
　前記第１の分離部および前記第２の分離部は、前記半導体基板の前記第２の面から前記第１の面に向かって延伸している、前記（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（９）
　前記第１の分離部は、前記半導体基板の前記第１の面と前記第２の面との間を貫通している、前記（８）に記載の撮像装置。
（１０）
　前記第２の分離部は前記半導体基板の内部に端面を有し、前記端面と前記第１の面との間に前記半導体基板を有する、前記（８）または（９）に記載の撮像装置。
（１１）
　前記電極層は、前記第１の分離部と電気的に接続されている、前記（９）または（１０）に記載の撮像装置。
（１２）
　前記電極層には、電気的に接続された前記第１の分離部を介して電位が印加される、前記（１１）に記載の撮像装置。
（１３）
　前記第２の分離部は、不純物拡散層によって形成されている、前記（１）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１４）
　前記電極層には、電荷蓄積時に第１のバイアスが印加され、読み出し時に前記第１のバイアスとは逆方向の第２のバイアスが印加される、前記（１）乃至（１３）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１５）
　前記半導体基板の第２の面側に多層配線層をさらに有する、前記（１）乃至（１４）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１６）
　前記第１の分離部および前記第２の分離部は、遮光性を有する導電膜を含んで形成されており、
　前記第１の分離部に設けられた前記導電膜には、前記半導体基板の前記第２の面側に設けられた配線と電気的に接続されている、前記（１）乃至（１５）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１７）
　前記半導体基板は、前記第１の面に前記第２の電極層と電気的に接続されると共に、前記第２の電極層を介して電位が制御される不純物層をさらに有する、前記（３）乃至（１６）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１８）
　前記第１の分離部は、前記半導体基板の前記第１の面と前記第２の面との間を貫通し、
　前記不純物層は、前記第２の分離部の側面に沿って設けられ、前記第２の分離部の側面の前記半導体基板の前記第１の面近傍に設けられた第１の不純物層と、前記半導体基板の第２の面から前記第１の不純物層の間に設けられると共に、前記第１の不純物層よりも不純物濃度の低い第２の不純物層とを含む、前記（１７）に記載の撮像装置。
（１９）
　前記第１の分離部は、半導体基板の前記第２の面から前記第１の面に向かって延伸すると共に、前記半導体基板の内部に底面を有し、
　前記不純物層は、前記半導体基板の前記第１の面と前記第１の分離部の底面との間に設けられた第１の不純物層と、前記半導体基板の第２の面から前記第１の不純物層の間に設けられると共に、前記第１の不純物層よりも不純物濃度の低い第２の不純物層とを含む、前記（１７）または（１８）に記載の撮像装置。
（２０）
　対向する第１の面および第２の面を有し、複数の画素が行列状に配設されると共に、前記画素毎に受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部を有する半導体基板と、
　隣り合う前記画素の間に設けられ、隣り合う前記画素を電気的且つ光学的に分離する第１の分離部と、
　前記画素内の隣り合う前記光電変換部の間に設けられ、隣り合う前記光電変換部を電気的に分離する第２の分離部と、
　前記半導体基板の前記第１の面側において隣り合う前記光電変換部を跨いで設けられた電極層と
　を備えた撮像装置を有する電子機器。
　本出願は、日本国特許庁において２０２１年３月１１日に出願された日本特許出願番号２０２１－０３９２６１号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (20)

  1. 　対向する第１の面および第２の面を有し、複数の画素が行列状に配設されると共に、前記画素毎に受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部を有する半導体基板と、
    　隣り合う前記画素の間に設けられ、隣り合う前記画素を電気的且つ光学的に分離する第１の分離部と、
    　前記画素内の隣り合う前記光電変換部の間に設けられ、隣り合う前記光電変換部を電気的に分離する第２の分離部と、
    　前記半導体基板の前記第１の面側において隣り合う前記光電変換部を跨いで設けられた電極層と
    　を備えた撮像装置。
  2. 　前記電極層は、前記画素の全面に設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記電極層は、前記隣り合う前記光電変換部を跨いで設けられた第１の電極層と、前記隣り合う画素を跨いで設けられた第２の電極層とを有している、請求項１に記載の撮像装置。
  4. 　前記半導体基板は、前記複数の画素が行列状に配設された画素部を有し、
    　前記電極層は、前記画素部の全面に亘って設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
  5. 　前記半導体基板は、前記複数の画素が行列状に配設された画素部を有し、
    　前記電極層は、前記複数の画素毎に設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
  6. 　前記半導体基板は、前記複数の画素が行列状に配設された画素部を有し、
    　前記電極層は、前記画素毎に設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
  7. 　前記半導体基板は、前記複数の画素が行列状に配設された画素部を有し、
    　前記電極層には、前記画素部の周囲の周辺領域において電位が印加される、請求項１に記載の撮像装置。
  8. 　前記第１の分離部および前記第２の分離部は、前記半導体基板の前記第２の面から前記第１の面に向かって延伸している、請求項１に記載の撮像装置。
  9. 　前記第１の分離部は、前記半導体基板の前記第１の面と前記第２の面との間を貫通している、請求項８に記載の撮像装置。
  10. 　前記第２の分離部は前記半導体基板の内部に端面を有し、前記端面と前記第１の面との間に前記半導体基板を有する、請求項８に記載の撮像装置。
  11. 　前記電極層は、前記第１の分離部と電気的に接続されている、請求項９に記載の撮像装置。
  12. 　前記電極層には、電気的に接続された前記第１の分離部を介して電位が印加される、請求項１１に記載の撮像装置。
  13. 　前記第２の分離部は、不純物拡散層によって形成されている、請求項１に記載の撮像装置。
  14. 　前記電極層には、電荷蓄積時に第１のバイアスが印加され、読み出し時に前記第１のバイアスとは逆方向の第２のバイアスが印加される、請求項１に記載の撮像装置。
  15. 　前記半導体基板の第２の面側に多層配線層をさらに有する、請求項１に記載の撮像装置。
  16. 　前記第１の分離部および前記第２の分離部は、遮光性を有する導電膜を含んで形成されており、
    　前記第１の分離部に設けられた前記導電膜には、前記半導体基板の前記第２の面側に設けられた配線と電気的に接続されている、請求項１に記載の撮像装置。
  17. 　前記半導体基板は、前記第１の面に前記第２の電極層と電気的に接続されると共に、前記第２の電極層を介して電位が制御される不純物層をさらに有する、請求項３に記載の撮像装置。
  18. 　前記第１の分離部は、前記半導体基板の前記第１の面と前記第２の面との間を貫通し、
    　前記不純物層は、前記第２の分離部の側面に沿って設けられ、前記第２の分離部の側面の前記半導体基板の前記第１の面近傍に設けられた第１の不純物層と、前記半導体基板の第２の面から前記第１の不純物層の間に設けられると共に、前記第１の不純物層よりも不純物濃度の低い第２の不純物層とを含む、請求項１７に記載の撮像装置。
  19. 　前記第１の分離部は、半導体基板の前記第２の面から前記第１の面に向かって延伸すると共に、前記半導体基板の内部に底面を有し、
    　前記不純物層は、前記半導体基板の前記第１の面と前記第１の分離部の底面との間に設けられた第１の不純物層と、前記半導体基板の第２の面から前記第１の不純物層の間に設けられると共に、前記第１の不純物層よりも不純物濃度の低い第２の不純物層とを含む、請求項１７に記載の撮像装置。
  20. 　対向する第１の面および第２の面を有し、複数の画素が行列状に配設されると共に、前記画素毎に受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部を有する半導体基板と、
    　隣り合う前記画素の間に設けられ、隣り合う前記画素を電気的且つ光学的に分離する第１の分離部と、
    　前記画素内の隣り合う前記光電変換部の間に設けられ、隣り合う前記光電変換部を電気的に分離する第２の分離部と、
    　前記半導体基板の前記第１の面側において隣り合う前記光電変換部を跨いで設けられた電極層と
    　を備えた撮像装置を有する電子機器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024202674A1 (ja) * 2023-03-29 2024-10-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体素子および電子機器
CN119400779A (zh) * 2023-07-25 2025-02-07 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 光电传感器测试结构、形成方法及测试方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011159757A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器
US20160043119A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 Kyung Ho Lee Image pixel, image sensor including the same, and image processing system including the same
JP2016152417A (ja) * 2015-02-16 2016-08-22 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． イメージセンサ、及びイメージセンサを含む撮像装置
US20170047367A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensors with light channeling reflective layers therein
WO2019039013A1 (ja) * 2017-08-22 2019-02-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子及び電子機器
US20200021754A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for increased dynamic range of an image sensor
WO2020017341A1 (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および測距モジュール

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015012127A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
JP2016039315A (ja) * 2014-08-08 2016-03-22 株式会社東芝 固体撮像素子
KR102762966B1 (ko) * 2016-08-30 2025-02-05 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 구동 방법
KR102553314B1 (ko) * 2018-08-29 2023-07-10 삼성전자주식회사 이미지 센서

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011159757A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器
US20160043119A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 Kyung Ho Lee Image pixel, image sensor including the same, and image processing system including the same
JP2016152417A (ja) * 2015-02-16 2016-08-22 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． イメージセンサ、及びイメージセンサを含む撮像装置
US20170047367A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensors with light channeling reflective layers therein
WO2019039013A1 (ja) * 2017-08-22 2019-02-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子及び電子機器
US20200021754A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for increased dynamic range of an image sensor
WO2020017341A1 (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および測距モジュール

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024202674A1 (ja) * 2023-03-29 2024-10-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体素子および電子機器
CN119400779A (zh) * 2023-07-25 2025-02-07 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 光电传感器测试结构、形成方法及测试方法
CN119400779B (zh) * 2023-07-25 2025-10-28 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 光电传感器测试结构、形成方法及测试方法

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