WO2022201745A1 - 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

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WO2022201745A1
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solid
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state imaging
pixel
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知大 冨田
光一郎 財津
英信 津川
純平 山元
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a solid-state imaging device and a method for manufacturing a solid-state imaging device.
  • Patent Document 1 discloses a solid-state imaging device as a semiconductor device.
  • a solid-state imaging device is formed of a composite chip structure in which a first part and a second part are joined together.
  • a semiconductor element such as a transistor is formed in the first part.
  • a plurality of imaging elements arranged in a two-dimensional array are formed on the second component.
  • An opening penetrating the semiconductor layer is formed around the plurality of arrayed imaging elements in the second component, and an external connection electrode is arranged in the opening.
  • an insulating structure is formed around the opening of the semiconductor layer by Deep Trench Isolation. Therefore, even if the wire connected to the external connection electrode touches the inner wall of the opening, the insulator structure ensures an insulating state with respect to the element formed in the semiconductor layer.
  • the leakage phenomenon can be prevented.
  • the mechanical strength of the semiconductor layer is improved by the insulating structure, the occurrence of cracks due to wire bonding can be reduced. Furthermore, it is possible to suppress the occurrence of chipping at the chip end due to dicing.
  • a step of forming a groove, a step of forming an insulating film in the groove, etc. are separately added to form an insulating structure around the external connection electrode. For this reason, the number of manufacturing steps of the solid-state imaging device increases and the structure of the insulating structure becomes complicated, so a solution has been desired.
  • the present disclosure provides a solid-state imaging device capable of easily realizing the structure of an insulating structure disposed around external terminals, and a method of manufacturing a solid-state imaging device capable of reducing the number of steps for manufacturing the insulating structure. I will provide a.
  • the solid-state imaging device includes a first semiconductor layer having a pixel region in which a plurality of pixels are arranged and a peripheral region provided around the pixel region, and a light incident side of the pixel. a second semiconductor layer stacked on the opposite side of the first semiconductor layer and provided with pixel circuits connected to the pixels; an external terminal, a first separation portion disposed in the first semiconductor layer in the peripheral region and surrounding at least a portion of the periphery of the opening outside, and a second semiconductor layer disposed in the region corresponding to the peripheral region and outside the opening. and a second isolation surrounding at least a portion of the perimeter of the.
  • a method for manufacturing a solid-state imaging device includes forming a pixel separation section for separating a plurality of pixels in a pixel region of a first semiconductor layer, and disposing it in a peripheral region around the pixel region.
  • a pixel circuit connected to the pixel is formed on the first semiconductor layer on the side opposite to the light incident side of the pixel, and a first isolation portion is formed to surround at least a part of the periphery of the opening leading to the external terminal provided.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing configurations of pixels and pixel circuits of the solid-state imaging device shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional configuration diagram of a pixel region of the solid-state imaging device shown in FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the peripheral region of the solid-state imaging device shown in FIG. 1 (a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 1);
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the peripheral region of the solid-state imaging device shown in FIG. 1 (a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG.
  • FIG. 8 is a second step cross-sectional view corresponding to FIG. 7 ;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a third step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a fourth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a fifth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a sixth step cross-sectional view corresponding to FIG. 7 ;
  • FIG. 8 is a second step cross-sectional view corresponding to FIG. 7 ;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a third step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a fourth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a fifth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a sixth step cross-sectional view corresponding to FIG. 7 ;
  • FIG. 8 is a second step cross-sectional
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a seventh step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an eighth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a ninth step corresponding to FIG. 7;
  • 8 is a cross-sectional view of a tenth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the eleventh step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a twelfth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a thirteenth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a 14th step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a fifteenth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the sixteenth step corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 7 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 6 of external terminals and a separation portion according to a modification of the first embodiment;
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional configuration diagram corresponding to FIG. 4 of the peripheral region of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present disclosure; 25 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 4 of the external terminals and the separating portion arranged in the peripheral region of the solid-state imaging device shown in FIG. 24;
  • FIG. FIG. 5 is a vertical cross-sectional configuration diagram corresponding to FIG.
  • FIG. 27 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 4 of external terminals and separating portions arranged in the peripheral region of the solid-state imaging device shown in FIG. 26;
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional configuration diagram corresponding to FIG. 4 of a peripheral region of a solid-state imaging device according to a fourth embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 29 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 4 of the external terminals and the separating portion arranged in the peripheral region of the solid-state imaging device shown in FIG. 28;
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional configuration diagram corresponding to FIG.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional configuration diagram corresponding to FIG. 4 of a peripheral region of a solid-state imaging device according to a fifth embodiment of the present disclosure
  • 31 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 4 of the external terminals and the separating portion arranged in the peripheral area of the solid-state imaging device shown in FIG. 30
  • FIG. FIG. 11 is a vertical cross-sectional configuration diagram corresponding to FIG. 4 of a peripheral region of a solid-state imaging device according to a sixth embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional configuration diagram corresponding to FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system, which is a second application example according to the embodiment of the present disclosure
  • 3 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU;
  • First Embodiment A first embodiment describes an example in which the present technology is applied to a solid-state imaging device and a method for manufacturing the solid-state imaging device. 2.
  • Second Embodiment A second embodiment will explain an example in which the planar shape of the separating portion is changed in the solid-state imaging device according to the first embodiment.
  • Third Embodiment A third embodiment will explain an example in which the cross-sectional structure and planar shape of the separating portion are changed in the solid-state imaging device according to the first embodiment. 4.
  • Fourth Embodiment A fourth embodiment will explain an example in which the cross-sectional structure and planar shape of the separating portion are changed in the solid-state imaging device according to the first embodiment. 5.
  • Fifth Embodiment A fifth embodiment will explain an example in which the cross-sectional structure and planar shape of the separating portion are changed in the solid-state imaging device according to the first embodiment. 6.
  • Sixth Embodiment A sixth embodiment will explain an example in which the cross-sectional structure and planar shape of the separating portion are changed in the solid-state imaging device according to the first embodiment. 7.
  • Seventh Embodiment A seventh embodiment will explain an example in which the cross-sectional structure and planar shape of the separating portion are changed in the solid-state imaging device according to the first embodiment. 8.
  • Example of Application to Moving Body An example in which the present technology is applied to a vehicle control system, which is an example of a moving body control system, will be described. 9. Application Example to Endoscopic Surgery System An example in which the present technology is applied to an endoscopic surgery system will be described. 10. Other embodiments
  • the arrow X direction shown as appropriate indicates one plane direction of the solid-state imaging device 1 placed on a plane for the sake of convenience.
  • the arrow Y direction indicates another planar direction perpendicular to the arrow X direction.
  • the arrow Z direction indicates an upward direction orthogonal to the arrow X direction and the arrow Y direction. That is, the arrow X direction, the arrow Y direction, and the arrow Z direction exactly match the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction of the three-dimensional coordinate system, respectively. It should be noted that each of these directions is shown to aid understanding of the description and is not intended to limit the direction of the present technology.
  • FIG. 1 illustrates a schematic planar configuration example of a solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the solid-state imaging device 1 includes a pixel area 2 and a peripheral area 3 .
  • the solid-state imaging device 1 is formed in a rectangular planar shape when viewed from the arrow Z direction (hereinafter simply referred to as “plan view”).
  • the pixel region 2 is arranged in the central portion of the surface of the solid-state imaging device 1 on the light incident side.
  • a plurality of pixels 20 that convert incident light into electrical signals are arranged in a matrix.
  • the peripheral area 3 is arranged in the peripheral part of the surface outside the pixel area 2 of the solid-state imaging device 1 .
  • a connection region 35 is provided in each of the peripheral regions 3 positioned above, below, and left of the pixel region 2 on the page.
  • a third substrate 300 is bonded to the side opposite to the light incident side of the solid-state imaging device 1 (see FIG. 3), and peripheral circuits are arranged on the third substrate 300 .
  • the connection region 35 is arranged as a connection point between the pixel region 2 and the peripheral circuit.
  • An external terminal (bonding pad) 324 is arranged in the peripheral area 3 located on the right side of the pixel area 2 in the drawing.
  • one line is formed in the arrow X direction, and three external terminals 324 are arranged at equal intervals in the arrow Y direction.
  • the surface of each external terminal 324 is exposed in an opening (bonding opening) 4 formed by digging the semiconductor layer, the insulating layer, etc. in the thickness direction.
  • a wire 8 (see FIG. 4) is electrically connected to the external terminal 324 .
  • an isolation part 5 forming an insulating structure (pad peripheral guard ring) surrounds the opening 4 .
  • a detailed structure of the separation unit 5 will be described later.
  • a guard ring (chip peripheral guard ring) 6 is arranged around the outermost periphery of the peripheral region 3 of the solid-state imaging device 1 .
  • a dicing region 7 is provided further outside the guard ring 6 .
  • the photodiode 21 has an anode terminal connected to the reference potential GND and a cathode terminal connected to one terminal of the transfer transistor 22 .
  • the photodiode 21 converts light incident from outside the solid-state imaging device 1 into an electrical signal.
  • the other terminal of the transfer transistor 22 is connected to the pixel circuit 24 .
  • a control terminal of the transfer transistor 22 is connected to the horizontal signal line 23 .
  • the pixel circuit 24 includes a floating diffusion (FD) conversion gain switching transistor 25 , a reset transistor 26 , an amplification transistor 27 and a selection transistor 28 .
  • the other terminal of the transfer transistor 22 is connected to one terminal of the FD conversion gain switching transistor 25 and the control terminal of the amplification transistor 27 .
  • the other terminal of the FD conversion gain switching transistor 25 is connected to one terminal of the reset transistor 26 .
  • the other terminal of reset transistor 26 is connected to power supply potential VDD.
  • One terminal of the amplification transistor 27 is connected to one terminal of the selection transistor 28 .
  • the other terminal of the amplification transistor 27 is connected to the power supply potential VDD.
  • the other terminal of the select transistor 28 is connected to the vertical signal line 29 .
  • the solid-state imaging device 1 is configured by laminating a first substrate 100, a second substrate 200, and a third substrate 300. As shown in FIG. The first base 100 is stacked on and bonded to the second base 200 . The second base 200 is layered on and bonded to the third base 300 .
  • the first substrate 100 includes a first semiconductor layer 110 and a first wiring layer 120 arranged on the second substrate 200 side of the first semiconductor layer 110 .
  • the first semiconductor layer 110 is made of single crystal silicon (Si).
  • pixels 20 are formed in the first semiconductor layer 110 .
  • the photodiode 21 of the pixel 20 has an n-type semiconductor region 111 and a p-type semiconductor region 112 .
  • the n-type semiconductor region 111 is arranged on the light incident side of the first semiconductor layer 110 and constitutes a cathode terminal.
  • the p-type semiconductor region 112 is arranged on the second substrate 200 side of the first semiconductor layer 110 and constitutes an anode terminal.
  • the p-type semiconductor region 112 is configured as a p-type well region.
  • the transfer transistor 22 of the pixel 20 includes an n-type semiconductor region 111 , an n-type semiconductor region 113 and an electrode 114 .
  • the n-type semiconductor region 111 is shared with the cathode terminal of the photodiode 21 and is configured as one terminal of the transfer transistor 22 .
  • the n-type semiconductor region 113 is arranged on the second substrate 200 side of the p-type semiconductor region 112 and is configured as the other terminal of the transfer transistor 22 .
  • the electrode 114 is formed by penetrating the p-type semiconductor region 112 from the surface portion of the p-type semiconductor region 112 on the second substrate 200 side and reaching the n-type semiconductor region 111 .
  • the electrode 114 is configured as a control terminal of the transfer transistor 22 .
  • the electrode 114 is made of polycrystalline silicon, for example.
  • a p-type semiconductor region 115 having a higher impurity density and a shallower depth than the p-type semiconductor region 112 is provided on the surface portion of the p-type semiconductor region 112 on the second substrate 200 side.
  • the p-type semiconductor region 115 is used as a well contact region and supplies the reference potential GND.
  • the first semiconductor layer 110 is provided with pixel separation regions 130 between the pixels 20 that electrically and optically separate the pixels 20 from each other.
  • the pixel isolation region 130 is formed in a grid pattern in plan view.
  • the pixel isolation region 130 here includes a groove 131 , a pinning region 132 , an insulating film 133 and a light shielding film 134 .
  • the groove 131 is formed through the thickness direction from the light incident side of the first semiconductor layer 110 to the second substrate 200 side. That is, the pixel isolation region 130 is formed with a full trench isolation (Full Trench Isolation) structure. Note that the trench 131 may be formed with a deep trench isolation structure that does not penetrate the first semiconductor layer 110 .
  • Pinning region 132 is formed along the inner wall of groove 131 .
  • the pinning region 132 has a negative fixed charge and is made of an insulating material capable of suppressing the generation of dark current.
  • the pinning region 132 is made of hafnium oxide (HfO), zirconium oxide (ZrO), aluminum oxide (AlO), titanium oxide (TiO), or tantalum oxide (TaO).
  • the insulating film 133 is formed along the inner wall of the trench 131 with the pinning region 132 interposed therebetween.
  • the insulating film 133 is made of silicon oxide (SiO), for example.
  • the light shielding film 134 is buried inside the trench 131 with the insulating film 133 interposed therebetween.
  • the light shielding film 134 is made of tungsten (W) or polycrystalline silicon, for example.
  • the first wiring layer 120 includes the aforementioned electrodes 114 , first electrode terminals 121 , second electrode terminals 122 and an insulating layer 123 .
  • the first electrode terminal 121 is arranged on the second substrate 200 side of the first semiconductor layer 110 under the pixel isolation region 130 .
  • the first electrode terminal 121 is connected to the n-type semiconductor region 113 of the transfer transistor 22 .
  • the first electrode terminal 121 is made of polycrystalline silicon, for example.
  • the second electrode terminal 122 is arranged on the second substrate 200 side of the first semiconductor layer 110 under the pixel isolation region 130 .
  • the second electrode terminal 122 is connected to the p-type semiconductor region 115 .
  • the second electrode terminal 122 is formed on the same conductive layer as the first electrode terminal 121 and made of the same conductive material as the first electrode terminal 121 .
  • the insulating layer 123 is formed by laminating a silicon oxide film and a silicon nitride (SiN) film, for example.
  • the second substrate 200 includes a second semiconductor layer 210 bonded to the first wiring layer 120 of the first substrate 100, and a second wiring layer 220 disposed on the third substrate 300 side of the second semiconductor layer 210. I have.
  • the second semiconductor layer 210 is made of single crystal silicon.
  • a pixel circuit 24 is formed in the second semiconductor layer 210 in the pixel region 2 .
  • FIG. 3 shows the FD conversion gain switching transistor 25 and the amplification transistor 27 of the pixel circuit 24 .
  • the reset transistor 26 and the selection transistor 28 are omitted from the drawing.
  • the second semiconductor layer 210 has a p-type semiconductor region 211 .
  • the p-type semiconductor region 211 is configured as a well region.
  • the FD conversion gain switching transistor 25 has a pair of n-type semiconductor regions 212 and an electrode 221 .
  • the n-type semiconductor region 212 is arranged on the surface portion of the p-type semiconductor region 211 on the side of the third substrate 300, and is configured as one terminal and the other terminal.
  • the electrode 221 is arranged on the surface of the p-type semiconductor region 211 on the third substrate 300 side, and is configured as a control terminal.
  • the electrode 221 is made of polycrystalline silicon, for example.
  • the amplification transistor 27 includes a pair of n-type semiconductor regions (not shown) and an electrode 222 .
  • the n-type semiconductor region is arranged on the surface portion of the p-type semiconductor region 211 in the same manner as the n-type semiconductor region 212, and is configured as one terminal and the other terminal.
  • the electrode 222 has a portion of the same conductive layer as the electrode 221, and is configured as a control terminal.
  • a p-type semiconductor region 213 is provided on the surface portion of the second semiconductor layer 210 on the third substrate 300 side.
  • the p-type semiconductor region 213, like the p-type semiconductor region 115, is used as a well contact region.
  • an element isolation portion 214 is arranged on the surface portion of the second semiconductor layer 210.
  • the element isolation portion 214 consists of a trench formed from the surface of the p-type semiconductor region 211 on the side of the third substrate 300 toward the side of the first substrate 100 and an insulator embedded in the trench. I have.
  • the second wiring layer 220 includes the aforementioned electrodes 221 and 222 , multiple layers of wiring 223 , and an insulating layer 224 .
  • the wiring 223 is arranged on the surface of the second semiconductor layer 210 on the third substrate 300 side. Although the number of wiring layers is not limited, four layers of wiring 223 are arranged here. Each wiring 223 of each wiring layer is connected by a plug wiring whose reference numeral is omitted.
  • the insulating layer 224 is formed by laminating a silicon oxide film and a silicon nitride film, for example.
  • a full trench area 230 is provided in the second semiconductor layer 210 at a position corresponding to the pixel isolation region 130 .
  • Full trench area 230 comprises insulator 231 , via holes 232 and through interconnects 233 .
  • the full trench area 230 constructs a circuit isolation portion that electrically isolates each element of the pixel circuit 24 .
  • the insulator 231 is arranged in the second semiconductor layer 210 in a region where semiconductor elements such as the FD conversion gain switching transistor 25 are not arranged.
  • An insulator 231 is formed over the entire thickness of the second semiconductor layer 210 .
  • the through hole 232 is formed through the insulator 231 in the thickness direction.
  • the through wiring 233 is arranged inside the through hole 232 .
  • the first substrate 100 side of the through wiring 233 reaches the first electrode terminal 121 of the first wiring layer 120 and is connected to the first electrode terminal 121 .
  • the third substrate 300 side of the through wiring 233 is connected to the wiring 223 closest to the second semiconductor layer 210 .
  • the through wire 233 is made of tungsten, for example. Further, the first substrate 100 side of another through wire 233 reaches the second electrode terminal 122 of the first wiring layer 120 and is connected to the second electrode terminal 122 .
  • a terminal 225 is arranged on the third substrate 300 side of the second wiring layer 220 .
  • the terminal 225 is mechanically joined to the terminal 325 of the third base 300 and electrically connected to the terminal 325 .
  • the terminal 225 is made of copper (Cu), for example.
  • the third base 300 includes a substrate 30 and a third wiring layer 320 arranged on the second base 200 side of the substrate 30 .
  • a single crystal silicon substrate is used for the substrate 30 .
  • a transistor 31 forming a peripheral circuit is arranged on the surface portion of the substrate 30 on the side of the second substrate 200 .
  • the peripheral circuit includes, for example, an input section, a timing control section, a row driving section, a column signal processing section, an image signal processing section, and an output section.
  • the transistor 31 has a pair of n-type semiconductor regions 311 and an electrode 321 .
  • a pair of n-type semiconductor regions 311 are arranged on the surface of the substrate 30 and configured as a source terminal and a drain terminal.
  • Electrode 321 is configured as a control terminal.
  • Transistor 31 shown in FIG. 3 is an n-type Insulated Gate Field Effect Transistor. Although not shown, a p-type insulated gate field effect transistor is arranged on the surface of the substrate 30 .
  • an element isolation portion 32 is arranged on the surface portion of the substrate 30. As shown in FIG.
  • the element isolation portion 32 includes a groove (not numbered) formed in the depth direction from the surface of the substrate 30 and an insulator (not numbered) embedded in the groove.
  • the third wiring layer 320 includes the aforementioned electrodes 321 , multiple layers of wiring 322 , and an insulating layer 323 .
  • the wiring 322 is arranged on the surface of the substrate 30 on the second substrate 200 side. Although the number of wiring layers is not limited, four layers of wiring 322 are arranged here. Each wiring 322 of each wiring layer is connected by a plug wiring whose reference numeral is omitted.
  • the insulating layer 323 is formed by laminating a silicon oxide film and a silicon nitride film, for example.
  • a terminal 325 is arranged on the second substrate 200 side of the third wiring layer 320 .
  • Terminal 325 is connected to terminal 225 of second base 200 .
  • the terminal 325 is made of copper, for example.
  • the charge fixing film 140, the insulating film 150, and the light-receiving lens 160 are sequentially arranged on the surface of the first substrate 100 on the light incident side.
  • a light shielding film 135 is provided on the pixel isolation region 130 .
  • the light shielding film 135 is made of tungsten, for example.
  • Peripheral Region 3 (External Terminal 324, Opening 4 and Isolation Portion 5)
  • Terminal 324 Opening 4 and Isolation Portion 5
  • Isolation Portion 5 In the peripheral region 3 shown in FIG. A part 5 is provided.
  • the external terminal 324 is made of the same conductive layer and the same conductive material as the wiring 322 closest to the first substrate 100 in the third wiring layer 320 of the third substrate 300.
  • the external terminal 324 is made mainly of aluminum (Al), for example.
  • Al aluminum
  • the external terminal 324 is formed in a rectangular shape, more specifically a square shape in plan view.
  • the openings 4 are formed by digging and penetrating a part of the insulating layer 323 of the first substrate 100, the second substrate 200 and the third substrate 300 from the surface of the first substrate 100 on the light incident side to expose the surfaces of the external terminals 324. I am letting The opening 4 is formed in a rectangular shape that is one size smaller than the contour shape of the external terminal 324 in plan view.
  • the separation section 5 includes a first separation section 51 and a second separation section 52 .
  • the first separating portion 51 is arranged in the first semiconductor layer 110 of the first substrate 100 .
  • the first isolation portion 51 includes a groove 511 , a pinning region 512 , an insulating film 513 and a light shielding film 514 .
  • the groove 511 is arranged to surround the entire area around the outside of the opening 4 and is formed to penetrate the first semiconductor layer 110 in the thickness direction. The distance from the groove 511 to the inner wall of the opening 4 is constant except for the corner portions of the opening 4 .
  • the groove 511 is formed in a rectangular shape surrounding the outer periphery of the opening 4 .
  • Pinning region 512 is formed along the inner wall of groove 511 .
  • the insulating film 513 is formed along the inner wall of the trench 511 with the pinning region 512 interposed therebetween.
  • the light shielding film 514 is buried inside the trench 511 with the insulating film 513
  • the groove 511, the pinning region 512, the insulating film 513, and the light shielding film 514 of the first isolation portion 51 have the same cross-sectional structure as the groove 131, the pinning region 132, the insulating film 133, and the light shielding film 134 of the pixel isolation region 130.
  • the pinning region 512 of the first isolation portion 51 is made of the same material as the pinning region 132 of the pixel isolation region 130 .
  • the insulating film 513 is made of the same material as the insulating film 133
  • the light shielding film 514 is made of the same material as the light shielding film 134 .
  • a light-shielding film 515 is provided on the surface of the first separation section 51 on the light incident side in the same manner as the light-shielding film 135 of the pixel separation region 130 .
  • the pinning region 512 may not be formed in the first isolation portion 51 .
  • Each of the light shielding films 514 may not be formed in the first separation portion 51 .
  • a p-type semiconductor region may be formed in the first semiconductor layer 110 along the sidewall of the trench 511 .
  • the p-type semiconductor region can be formed, for example, by solid phase diffusion techniques or plasma doping techniques.
  • the second separating portion 52 is arranged in the second semiconductor layer 210 of the second base 200 .
  • the second separation portion 52 includes an insulator 521 , a groove 522 , an embedded body 523 and a separation body 524 .
  • the insulator 521 is arranged to surround the entire area around the outside of the opening 4 and is formed at a position closer to the opening 4 side than the first separating portion 51 is.
  • the insulator 521 is formed over the entire thickness of the second semiconductor layer 210 .
  • the groove 522 is formed through the insulator 521 in the thickness direction, and is arranged to surround the entire area around the outside of the opening 4 . In plan view, the groove 522 is formed in a rectangular shape surrounding the outer periphery of the opening 4 .
  • three grooves 522 are arranged at regular intervals between the first separating portion 51 and the opening 4 .
  • the number of grooves 522 is not limited to three, and may be one, two, or four or more.
  • the embedded body 523 is embedded in the groove 522 .
  • the separator 524 is connected to the embedded body 523 on the first substrate 100 side. Although a plurality of insulating films are actually interposed between the separating member 524 and the embedded member 523, openings are formed in these insulating films, and the separating member 524 and the embedded member 523 are separated through the openings. in contact with Note that the separator 524 and the embedded body 523 may be separated by an insulating film.
  • the insulator 521, the trench 522, the buried body 523, and the isolation body 524 of the second isolation part 52 have the same cross-sectional structure as the insulator 231, the through hole 232, the through wire 233, and the electrode 114 of the full trench area 230.
  • the second isolation portion 52 has the same cross-sectional structure as the full trench area 230 (circuit isolation portion).
  • the insulator 521 of the second isolation portion 52 is made of the same material as the insulator 231 of the full trench area 230 .
  • the embedded body 523 is made of the same material as the through-wiring 233
  • the separation body 524 is made of the same material as the electrode 114, ie, polycrystalline silicon, for example.
  • the separator 524 may be made of the same material as the first electrode terminal 121 and the second electrode terminal 122, that is, polycrystalline silicon, for example.
  • the separator 524 and the first semiconductor layer 110 are electrically separated by an insulator provided therebetween.
  • the insulator between the separator 524 and the first semiconductor layer 110 for example, a silicon oxide film having a thickness of several nanometers or more and several tens of nanometers or less can be used.
  • the separator 524 is made of a conductive material such as polycrystalline silicon, but may be made of an insulating material.
  • the separating part 5 is arranged for each of the plurality of external terminals 324 (openings 4). That is, between the adjacent external terminals 324, the separating portion 5 arranged around one external terminal 324 and the separating portion 5 arranged around the other external terminal 324 are arranged.
  • wires 8 are connected to the external terminals 324 through the openings 4 .
  • a gold (Au) wire, a copper wire, or the like, for example, is used for the wire 8 .
  • the separating portion 5 arranged around one of the adjacent external terminals 324 is used as the separating portion 5 arranged around the other adjacent external terminal 324. (see FIGS. 1 and 5). In other words, it is possible to adopt a configuration in which one separation portion 5 is provided between adjacent external terminals 324 .
  • the separating portion 5 may be arranged in a part of the periphery of the external terminal 324 between the external terminal 324 and the dicing region 7 .
  • the separation section 5 may be arranged in a part around the external terminal 324 between the external terminal 324 and the pixel region 2 . In this case, even if the wire 8 contacts the inner wall of the opening 4, the leak phenomenon to the pixel region 2 can be effectively suppressed.
  • a method for manufacturing the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment, particularly a method for manufacturing the peripheral region 3, includes the following manufacturing steps shown in FIGS. A method for manufacturing the peripheral region 3 will be described in detail below.
  • the first semiconductor layer 110 is, for example, a single crystal silicon substrate (wafer).
  • part of the first isolation portion 51 of the isolation portion 5 is formed on the surface portion of the first semiconductor layer 110 .
  • the surface portion of the first semiconductor layer 110 on which a portion of the first separating portion 51 is formed is on the side opposite to the light incident side shown in FIGS.
  • grooves 511 are first formed by the same process as the process of forming the grooves 131 of the pixel isolation region 130 of the pixel region 2 .
  • a photolithographic technique and an anisotropic etching technique are used to form the grooves 511 .
  • a p-type semiconductor region (not shown), an insulating film, and an embedded body are sequentially formed.
  • the p semiconductor region 515, the insulating film 516, and the embedded body 517 are sequentially formed by the same steps as these steps.
  • a p-type semiconductor region 518 is formed in the first semiconductor layer 110 along at least sidewalls of the trench 511 . Solid phase diffusion techniques or plasma doping techniques, for example, are used to form the p-type semiconductor region 518 .
  • An insulating layer 516 is formed on the first semiconductor layer 110 along the sidewalls and bottom of the trench 511 .
  • a thermal oxidation technique, for example, is used to form the insulating film 516 .
  • a buried body 517 is formed on the insulating film 516 in the trench 511 .
  • a chemical vapor deposition technique or an atomic layer deposition technique and a chemical mechanical polishing technique are used for forming the embedded body 517.
  • the separator 524 is formed by the same process as the process of forming the electrode 114 of the pixel region 2 .
  • the electrodes 114 are formed, the first wiring layer 120 of the first substrate 100 is substantially completed.
  • sidewall spacers are formed on the sidewalls of the separator 524 . Further, an insulating film is formed to cover the separators 524 and sidewall spacers. In addition, when the separator 524 is formed by the same process as the process of forming the first electrode terminal 121 and the second electrode terminal 122, the sidewall spacer is not formed.
  • an insulating layer 123 is formed on the surface of the first semiconductor layer 110 in the pixel region 2 and the peripheral region 3 .
  • the separator 524 is covered with the insulating layer 123 . After the insulating layer 123 is formed, the first substrate 100 is completed.
  • the second semiconductor layer 210 is bonded to the first semiconductor layer 110 with the insulating layer 123 interposed therebetween.
  • the second semiconductor layer 210 like the first semiconductor layer 110, is a single crystal silicon substrate (wafer).
  • the second semiconductor layer 210 is polished in the thickness direction to thin the second semiconductor layer 210 .
  • the formation region of the second isolation portion 52 of the second semiconductor layer 210 is removed, and the insulator 521 is formed in this removed region.
  • An insulator 521 is formed on the separator 524 .
  • the insulator 521 is formed by the same process as the insulator 231 of the full trench area 230 .
  • grooves 522 are formed in the insulator 521 to reach the surface of the separator 524 .
  • the groove 522 is formed by photolithographic technology and anisotropic etching technology.
  • the trench 522 is formed by the same process as the process of forming the through hole 232 of the full trench area 230 .
  • embedded bodies 523 are embedded in grooves 522 .
  • a chemical vapor deposition technique or an atomic layer deposition technique and a chemical mechanical polishing technique, for example, are used to form the buried body 523 .
  • the embedded body 523 is formed by the same process as the process of forming the through wiring 233 in the full trench area 230 .
  • the second isolation part 52 comprising the insulator 521, the trench 522, the buried body 523 and the separator 524 is completed. Further, when the second separating portion 52 is completed, the separating portion 5 including the first separating portion 51 and the second separating portion 52 is completed.
  • part of the wiring 223 of the second wiring layer 220 of the second substrate 200 and part of the insulating layer 224 are formed on the surface of the second semiconductor layer 210. Then, as shown in FIG. 17, the remaining wiring 223 and the rest of the insulating layer 224 are formed.
  • terminals 225 are formed as the uppermost layer of the second wiring layer 220 . After the terminals 225 are formed, the second substrate 200 having the second semiconductor layer 210 and the second wiring layer 220 is completed.
  • the third substrate 300 has a substrate 30 on which transistors 31 forming a peripheral circuit are mounted, and a third wiring layer 320 is arranged on the surface of the substrate 30 .
  • a terminal 325 is arranged on the uppermost layer of the third wiring layer 320 .
  • the first semiconductor layer 110 of the first substrate 100 is polished to thin the first semiconductor layer 110 (see FIG. 20).
  • the first separation portion 51 is exposed on the surface of the first semiconductor layer 110 .
  • the embedded body 517 and the insulating film 516 of the first isolation portion 51 are selectively removed.
  • a pinning region 512, an insulating film 513, and a light shielding film 514 are sequentially formed in the trench 511.
  • the pinning region 512 , the insulating film 513 and the light shielding film 514 of the first isolation portion 51 are formed in the same process as the pinning region 132 , the insulating film 133 and the light shielding film 134 of the pixel isolation region 130 . Further, the charge fixing film 140 is formed on the light incident side surface of the first substrate 100 by the same process as the process of forming the pinning regions 132 of the pixel separation regions 130 . When the steps up to this point are completed, the first separating portion 51 is completed. Furthermore, the first substrate 100 having the first semiconductor layer 110 and the first wiring layer 120 is completed.
  • a light-shielding film 515 is formed on the first separating portion 51 of the separating portion 5 on the light incident side surface of the first substrate 100 (see FIG. 21).
  • the light shielding film 515 is formed in the same step as the step of forming the light shielding film 135 on the pixel isolation region 130 of the pixel region 2 .
  • an insulating film 150 is formed on the surface of the first substrate 100 on the light incident side. After that, in the pixel region 2 , the light receiving lens 160 is formed on the insulating film 150 .
  • the opening 4 is formed in the area surrounded by the isolation part 5 of the peripheral area 3 .
  • the opening 4 penetrates the first base 100 and the second base 200 and reaches the surface of the external terminal 324 arranged on the third base 300 .
  • the surfaces of the external terminals 324 are exposed in the openings 4 .
  • the solid-state imaging device 1 shown in FIGS. 1 and 3 to 6 is completed.
  • a solid-state imaging device 1 includes a first semiconductor layer 110 and a second semiconductor layer 210, as shown in FIGS.
  • the first semiconductor layer 110 has a pixel region 2 in which a plurality of pixels 20 are arranged and a peripheral region 3 arranged around the pixel region 2 .
  • the second semiconductor layer 210 is stacked on the first semiconductor layer 110 on the side opposite to the light incident side of the pixel 20, and the pixel circuit 24 connected to the pixel 20 is provided.
  • the solid-state imaging device 1 includes an external terminal 324, a first separating section 51, and a second separating section 52, as shown in FIGS.
  • the external terminal 324 is arranged in the opening 4 leading from the peripheral region 3 of the first semiconductor layer 110 to the second semiconductor layer 210 .
  • the first separation portion 51 is provided in the first semiconductor layer 110 in the peripheral region 3 and surrounds at least a portion of the periphery outside the opening 4 .
  • the second separation portion 52 is provided in the second semiconductor layer 210 in a region corresponding to the peripheral region 3 and surrounds at least a portion of the periphery outside the opening 4 . Therefore, even if the pixel 20 and the pixel circuit 24 are stacked and the second semiconductor layer 210 is stacked on the first semiconductor layer 110, the first isolation portion 51 is provided on the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 210 is stacked.
  • a second isolation 52 is disposed in layer 210 . Therefore, in the solid-state imaging device 1, it is possible to easily realize the structure of the isolation section 5 which is an insulating structure.
  • the separation section 5 since the separation section 5 is provided in the solid-state imaging device 1 , in the first semiconductor layer 110 , the first separation section 51 ensures insulation from the wire 8 for the pixel 20 . Therefore, the leak phenomenon between the pixel 20 and the wire 8 can be prevented.
  • the pixel circuit 24 In the second semiconductor layer 210 , the pixel circuit 24 is insulated from the wire 8 by the second separation portion 52 . Therefore, the leak phenomenon between the pixel circuit 24 and the wire can be prevented.
  • the mechanical strength of the first semiconductor layer 110 is improved by the first separation portion 51
  • the mechanical strength of the second semiconductor layer 210 is improved by the second separation portion 52 . Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to bonding of the wire 8 and the occurrence of chipping at the chip end due to the dicing process.
  • the first separation section 51 surrounds the entire area outside the opening 4, as shown in FIGS. Therefore, it is possible to improve the insulation performance of the first isolation portion 51 and further improve the mechanical strength of the first semiconductor layer 110 .
  • the second separation section 52 surrounds the entire area around the outside of the opening 4. As shown in FIGS. Therefore, it is possible to improve the insulation performance of the second separation portion 52 and further improve the mechanical strength of the second semiconductor layer 210 .
  • the first separation section 51 is arranged outside the arrangement position of the second separation section 52 with the opening 4 as the center. ing. Therefore, it is possible to improve the insulating performance of the second separating portion 52 at a position close to the inner wall of the opening 4 and improve the mechanical strength of the second semiconductor layer 210 .
  • the first separating portion 51 is a groove 511 (first groove) formed in the thickness direction from the light incident side of the first semiconductor layer 110 . and an insulator (in the first embodiment, a pinning region 512, an insulating film 513 and a light shielding film 514) formed in the trench 511. As shown in FIG. Therefore, the structure of the first separating portion 51 can be easily realized in the first semiconductor layer 110 .
  • the grooves 511 of the first isolation portion 51 penetrate the first semiconductor layer 110 like the grooves 131 of the pixel isolation regions 130 . Therefore, the structure of the first separating portion 51 can be easily realized.
  • the second separating portion 52 is a groove 522 (second groove) formed in the thickness direction from the light incident side of the second semiconductor layer 210. , an insulator 231 , and a conductor (an embedded body 523 in the first embodiment) formed in the trench 522 . Therefore, the structure of the second separation portion 52 can be easily realized in the second semiconductor layer 210 .
  • the trench 522 of the second isolation portion 52 penetrates through the second semiconductor layer 210 in the same manner as the through hole 232 of the full trench area 230 . Therefore, the structure of the second separating portion 52 can be easily realized.
  • the solid-state imaging device 1 includes a pixel isolation region 130 arranged around the pixels 20 in the pixel region 2 of the first semiconductor layer 110, as shown in FIGS.
  • a pixel isolation region 130 separates the plurality of pixels 20 .
  • the first separating portion 51 has the same structure as the pixel separating region 130 . Therefore, the structure of the first separating portion 51 can be easily realized in the first semiconductor layer 110 .
  • the solid-state imaging device 1 has a full trench area 230 (circuit isolation portion) penetrating the second semiconductor layer 210 in the thickness direction. ).
  • the second isolation section 52 has the same structure as the circuit isolation section. Therefore, the structure of the second separation portion 52 can be easily realized in the second semiconductor layer 210 .
  • a pixel separation region 130 separating the pixels 20 is formed around the plurality of pixels 20 in the pixel region 2 of the first semiconductor layer 110 (see FIG. 3).
  • a surrounding first separation portion 51 is formed.
  • a second semiconductor layer 210 in which a pixel circuit 24 connected to the pixel 20 is arranged is formed on the first semiconductor layer 110 on the side opposite to the light incident side of the pixel 20 .
  • a full trench area 230 (circuit isolation portion) is formed that penetrates the second semiconductor layer 210 in the thickness direction (see FIG. 3).
  • the second isolation portion surrounding at least part of the outer periphery of the opening 4 is formed in the second semiconductor layer 210 in the peripheral region 3 by the same step as the step of forming the full trench area 230.
  • FIGS. 52 are formed. Therefore, the first isolation portion 51 is formed using the process of forming the pixel isolation region 130, and the second isolation portion 52 is formed using the process of forming the circuit isolation portion. In other words, the number of manufacturing steps of the solid-state imaging device 1 can be reduced as compared with the case where the steps of forming the first separating portion 51 and the second separating portion 52 are provided separately.
  • the planar shape of the separation section 5 is changed. More specifically, the first separating portion 51 is formed such that the portions corresponding to the corners of the opening 4 in plan view are obliquely arranged on the plane of the arrow X direction and the arrow Y direction. That is, the planar shape of the first separating portion 51 is formed in an octagonal shape. Similarly, the planar shape of the second separating portion 52 is formed in an octagonal shape in plan view.
  • the structure is such that leaks and stresses are less likely to concentrate. Therefore, it is possible to effectively prevent the occurrence of leakage, cracks, or chipping.
  • the planar shape of the separating portion 5 may be configured in a polygonal shape other than an octagonal shape, a circular shape, or an elliptical shape.
  • a solid-state imaging device 1 according to the second embodiment will be described by changing the structure of the second semiconductor layer 210 in the peripheral region 3 in the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the second semiconductor layer 210 is arranged in the region surrounded by the second separation section 52. Not set.
  • An insulator 521 is provided at a location corresponding to the second semiconductor layer 210 .
  • the configuration of the solid-state imaging device 1 according to the second embodiment is the same as the configuration of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • solid-state imaging device 1 configured in this way, it is possible to obtain the same operational effects as those obtained by the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • a solid-state imaging device 1 according to the third embodiment will be described by changing the structure of the isolation section 5 of the peripheral region 3 in the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the first separation section 51 of the separation section 5 is separated from the second separation section with the opening 4 as the center. 52 is disposed at a position inside.
  • the configuration of the solid-state imaging device 1 according to the third embodiment is the same as the configuration of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the solid-state imaging device 1 configured in this way, it is possible to obtain the same operational effects as those obtained by the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the first separation section 51 is arranged inside the arrangement position of the second separation section 52 with the opening 4 as the center. Therefore, it is possible to improve the insulating performance of the first separating portion 51 at a position close to the inner wall of the opening 4 and improve the mechanical strength of the first semiconductor layer 110 .
  • a solid-state imaging device 1 according to the fourth embodiment will be described as an example in which the structure of the separation section 5 in the peripheral region 3 is changed in the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the first separation portion 51 of the separation portion 5 is separated from the second separation portion around the opening 4. 52 is arranged at the same position.
  • the configuration of the solid-state imaging device 1 according to the fourth embodiment is the same as the configuration of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the solid-state imaging device 1 configured in this way, it is possible to obtain the same operational effects as those obtained by the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the first separating section 51 is arranged at the same position as the second separating section 52 with the opening 4 as the center. Therefore, the insulation performance of the first isolation portion 51 and the second isolation portion 52 can be improved, and the mechanical strength of the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 210 can be improved.
  • a solid-state imaging device 1 according to the fifth embodiment will be described by changing the structure of the second separating portion 52 of the separating portion 5 in the peripheral region 3 in the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the second separation section 52 includes a first semiconductor region 525, a second semiconductor region 526, and an element isolation portion 527 .
  • the first semiconductor region 525 is arranged in the second semiconductor layer 210 at a position corresponding to the first isolation portion 51 .
  • the first semiconductor region 525 is, for example, a p-type semiconductor region.
  • the first semiconductor region 525 has the same structure as the p-type semiconductor region 213 (see FIG. 3) arranged in the pixel region 2, and is formed by the same manufacturing process.
  • the second semiconductor region 526 is arranged in the second semiconductor layer 210 on the opening 4 side of the first semiconductor region 525 .
  • the second semiconductor region 526 is, for example, an n-type semiconductor region.
  • the second semiconductor region 526 has the same structure as the n-type semiconductor region corresponding to the well region, They are formed by the same manufacturing process. If the n-type semiconductor region corresponding to the well region is not provided, a step is added to form the second semiconductor region 526 .
  • the element isolation portion 527 is arranged between the first semiconductor region 525 and the second semiconductor region 526 .
  • the element isolation portion 527 has the same structure as the element isolation portion 214 arranged in the pixel region 2 and is formed by the same manufacturing process.
  • the solid-state imaging device 1 configured in this way, it is possible to obtain the same operational effects as those obtained by the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the first semiconductor region 525 and the second semiconductor region 526 of the second isolation portion 52 are formed as n-type semiconductor regions, and the element isolation portion 527 is formed as a p-type semiconductor region. may be formed as In this case, an npn isolation structure is formed in the second isolation portion 52 .
  • external terminals 250 are arranged in the peripheral region 3 .
  • the external terminals 250 are formed on the second wiring layer 220 of the second substrate 200 .
  • the opening 4 is formed from the peripheral region 3 of the first semiconductor layer 110 to the surface of the external terminal 250 through the second semiconductor layer 210 .
  • the external terminal 250 is connected to the terminal 225 , and the terminal 225 is joined to the terminal 325 of the third base 300 .
  • solid-state imaging device 1 configured in this way, it is possible to obtain the same operational effects as those obtained by the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • external terminals 170 are arranged in the peripheral region 3 .
  • the external terminal 170 is arranged on the light incident side of the first substrate 100 .
  • the external terminal 170 is connected to the wiring 223 of the second wiring layer 220 of the second substrate 200 through the through wiring 171 .
  • the external terminal 170 is connected to the terminal 325 of the third substrate 300 through the through wire 172 . Either one of the through wiring 171 and the through wiring 172 may be used depending on the application.
  • the opening 4 is not provided, but the separation section 5 including the first separation section 51 and the second separation section 52 is provided in the peripheral region 3. .
  • solid-state imaging device 1 configured in this way, it is possible to obtain the same operational effects as those obtained by the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • 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. 34 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 drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an inside 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 of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving
  • 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 12030 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. 35 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 12100, 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 .
  • the imaging unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment is mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 35 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 traveling path 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 unit 12031 By applying the technology according to the present disclosure to the imaging unit 12031, the imaging unit 12031 with a simpler configuration can be realized.
  • Example of application to an endoscopic surgery 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. 36 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied.
  • FIG. 36 shows how an operator (physician) 11131 is performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 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 imaging a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • LED light emitting diode
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204 .
  • the user inputs an instruction or the like to change 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 laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation object in a time division manner, and by controlling the driving of the imaging device 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 element.
  • 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 obtain an image 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.
  • irradiation light i.e., white light
  • 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 examined.
  • 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 be able to supply narrowband light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 37 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 number of imaging elements 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 applied to, for example, the imaging unit 11402 of the camera head 11102 among the configurations described above.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402, it is possible to obtain a good image of the surgical site while realizing simplification of the structure.
  • the technology according to the present disclosure may also be applied to, for example, a microsurgery system.
  • the first separation section of the separation section may include a groove and an insulator embedded in the groove.
  • the insulator may be formed of silicon oxide, silicon nitride, or a composite of silicon oxide and silicon nitride.
  • the insulator may be a metal or polycrystalline silicon with silicon oxide or silicon nitride formed around it.
  • the metal or polycrystalline silicon buried in the insulator may be electrically floating or connected to a fixed potential such as ground.
  • the insulator of the second isolation part of the isolation part can be made of silicon nitride, a low dielectric constant material, air, or the like.
  • the present technology is applied to a solid-state imaging device including two layers of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer on the third base, but when three or more semiconductor layers are provided on the third base, It is also applicable to
  • a solid-state imaging device capable of easily realizing the structure of an insulating structure disposed around external terminals, and a method of manufacturing a solid-state imaging device capable of reducing the number of steps for manufacturing the insulating structure. can be provided.
  • the present technology has the following configuration. (1) a first semiconductor layer having a pixel region in which a plurality of pixels are arranged and a peripheral region provided around the pixel region; a second semiconductor layer stacked on the first semiconductor layer on the side opposite to the light incident side of the pixel and provided with a pixel circuit connected to the pixel; an external terminal disposed in an opening leading from the peripheral region of the first semiconductor layer to the second semiconductor layer; a first isolation portion disposed in the first semiconductor layer in the peripheral region and surrounding at least a portion of a periphery outside the opening; a second isolation portion disposed in the second semiconductor layer in a region corresponding to the peripheral region and surrounding at least a portion of a periphery outside the opening; A solid-state imaging device with (2) The solid-state imaging device according to (1), wherein the first separating section surrounds the entire area around the outside of the opening.
  • the first separating section a first groove formed in the thickness direction from the light incident side of the first semiconductor layer; an insulator formed in the first groove;
  • the first separating section a first groove formed in the thickness direction from the light incident side of the first semiconductor layer; an insulator formed in the first groove; a metal or polycrystalline silicon embedded within the insulator;
  • the solid-state imaging device according to (8) above comprising: (10) The solid-state imaging device according to (7), wherein the first groove penetrates the first semiconductor layer.
  • the second separating section a second groove formed in the thickness direction from the light incident side of the second semiconductor layer; an insulator formed in the second groove;
  • a pixel separating portion for separating a plurality of pixels in a pixel region of the first semiconductor layer, and forming at least around an outer periphery of an opening leading to an external terminal arranged in a peripheral region around the pixel region forming a first separation part surrounding a part; forming a second semiconductor layer in which a pixel circuit connected to the pixel is disposed on the first semiconductor layer on the side opposite to the light incident side of the pixel; In the pixel circuit, a circuit isolation portion is formed that penetrates the second semiconductor layer in the thickness direction, and in the peripheral region, the second isolation portion surrounds at least a portion of the periphery outside the opening in the second semiconductor layer.

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Abstract

固体撮像装置は、第1半導体層と、第2半導体層と、外部端子とを備えている。第1半導体層は複数の画素が配列された画素領域及び画素領域の周囲に配設された周辺領域を有する。第2半導体層は第1半導体層に積層され、第2半導体層には画素に接続された画素回路が配設されている。外部端子は第1半導体層の周辺領域から第2半導体層に通じる開口内に配設されている。固体撮像装置には、周辺領域において、第1分離部及び第2分離部が配設されている。第1分離部は、周辺領域において第1半導体層に配設され、開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む。第2分離部は、周辺領域に対応する領域において第2半導体層に配設され、開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む。

Description

固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法
 本開示は、固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法に関する。
 特許文献1には、半導体装置として固体撮像装置が開示されている。固体撮像装置は第1部品と第2部品とを接合した複合チップ構造により形成されている。第1部品にはトランジスタ等の半導体素子が形成されている。第2部品には2次元アレイ状に複数配列された撮像素子が形成されている。
 第2部品において複数配列された撮像素子の周囲には半導体層を貫通する開口部が形成され、開口部内には外部接続電極が配置されている。さらに、半導体層の開口部の周囲にはディープトレンチ分離(Deep Trench Isolation)による絶縁構造体が形成されている。
 このため、外部接続電極に接続されるワイヤが仮に開口部内壁に接触しても、半導体層に形成された素子に対して、絶縁体構造により絶縁状態が確保されている。従って、リーク現象が防止可能となる。また、絶縁構造体により半導体層の機械的強度が向上されているので、ワイヤのボンディングに起因するクラックの発生が減少可能となる。さらに、ダイシングに起因するチップ端部のチッピングの発生が抑制可能となる。
特開2020-181953号公報
 上記固体撮像装置の製造方法では、溝を形成する工程、溝内に絶縁膜を形成する工程等が、別途、追加されて、外部接続電極の周囲に絶縁構造体が形成されている。このため、固体撮像装置の製造工程数が増大し、絶縁構造体の構造が複雑になるので、解決策が望まれていた。
 本開示は、外部端子の周囲に配設される絶縁構造体の構造を簡易に実現することができる固体撮像装置、及び絶縁構造体の製造工程数を削減することができる固体撮像装置の製造方法を提供する。
 本開示の第1実施態様に係る固体撮像装置は、複数の画素が配列された画素領域及び画素領域の周囲に配設された周辺領域を有する第1半導体層と、画素の光入射側とは反対側において第1半導体層に積層され、画素に接続された画素回路が配設された第2半導体層と、第1半導体層の周辺領域から第2半導体層に通じる開口内に配設された外部端子と、周辺領域において第1半導体層に配設され、開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第1分離部と、周辺領域に対応する領域において第2半導体層に配設され、開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第2分離部と、を備えている。
 本開示の第2実施態様に係る固体撮像装置の製造方法は、第1半導体層の画素領域において複数の画素間を分離する画素分離部を形成し、かつ、画素領域の周辺の周辺領域に配設される外部端子に通じる開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第1分離部を形成し、画素の光入射側とは反対側において、第1半導体層に、画素に接続される画素回路が配設される第2半導体層を形成し、画素回路において第2半導体層を厚さ方向に貫通する回路分離部を形成し、かつ、周辺領域において第2半導体層に開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第2分離部を形成する。
本開示の第1実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。 図1に示される固体撮像装置の画素及び画素回路の構成を示す回路図である。 図1に示される固体撮像装置の画素領域の縦断面構成図である。 図1に示される固体撮像装置の周辺領域の縦断面構成図である(図1に示されるA-A切断線で切った断面図)。 図1に示される固体撮像装置の周辺領域の縦断面構成図である(図1に示されるB-B切断線で切った断面図)。 図1に示される固体撮像装置の周辺領域に配設された外部端子及び分離部(絶縁構造体)の拡大平面図である。 第1実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する第1工程断面図である。 図7に対応する第2工程断面図である。 図7に対応する第3工程断面図である。 図7に対応する第4工程断面図である。 図7に対応する第5工程断面図である。 図7に対応する第6工程断面図である。 図7に対応する第7工程断面図である。 図7に対応する第8工程断面図である。 図7に対応する第9工程断面図である。 図7に対応する第10工程断面図である。 図7に対応する第11工程断面図である。 図7に対応する第12工程断面図である。 図7に対応する第13工程断面図である。 図7に対応する第14工程断面図である。 図7に対応する第15工程断面図である。 図7に対応する第16工程断面図である。 第1実施の形態の変形例に係る外部端子及び分離部の図6に対応する拡大平面図である。 本開示の第2実施の形態に係る固体撮像装置の周辺領域の図4に対応する縦断面構成図である。 図24に示される固体撮像装置の周辺領域に配設された外部端子及び分離部の図4に対応する拡大平面図である。 本開示の第3実施の形態に係る固体撮像装置の周辺領域の図4に対応する縦断面構成図である。 図26に示される固体撮像装置の周辺領域に配設された外部端子及び分離部の図4に対応する拡大平面図である。 本開示の第4実施の形態に係る固体撮像装置の周辺領域の図4に対応する縦断面構成図である。 図28に示される固体撮像装置の周辺領域に配設された外部端子及び分離部の図4に対応する拡大平面図である。 本開示の第5実施の形態に係る固体撮像装置の周辺領域の図4に対応する縦断面構成図である。 図30に示される固体撮像装置の周辺領域に配設された外部端子及び分離部の図4に対応する拡大平面図である。 本開示の第6実施の形態に係る固体撮像装置の周辺領域の図4に対応する縦断面構成図である。 本開示の第7実施の形態に係る固体撮像装置の周辺領域の図4に対応する縦断面構成図である。 本開示の実施の形態に係る第1応用例であって、車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 本開示の実施の形態に係る第2応用例であって、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。
 以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1実施の形態
 第1実施の形態は、固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法に、本技術を適用した例を説明する。
2.第2実施の形態
 第2実施の形態は、第1実施の形態に係る固体撮像装置において、分離部の平面形状を変えた例を説明する。
3.第3実施の形態
 第3実施の形態は、第1実施の形態に係る固体撮像装置において、分離部の断面構造並びに平面形状を変えた例を説明する。
4.第4実施の形態
 第4実施の形態は、第1実施の形態に係る固体撮像装置において、分離部の断面構造並びに平面形状を変えた例を説明する。
5.第5実施の形態
 第5実施の形態は、第1実施の形態に係る固体撮像装置において、分離部の断面構造並びに平面形状を変えた例を説明する。
6.第6実施の形態
 第6実施の形態は、第1実施の形態に係る固体撮像装置において、分離部の断面構造並びに平面形状を変えた例を説明する。
7.第7実施の形態
 第7実施の形態は、第1実施の形態に係る固体撮像装置において、分離部の断面構造並びに平面形状を変えた例を説明する。
8.移動体への応用例
 移動体制御システムの一例である車両制御システムに本技術を適用した例を説明する。
9.内視鏡手術システムへの応用例
 内視鏡手術システムに本技術を適用した例を説明する。
10.その他の実施の形態
 ここで、図中、適宜、示される矢印X方向は、便宜的に平面上に載置された固体撮像装置1の1つの平面方向を示している。矢印Y方向は、矢印X方向に対して直交する他の1つの平面方向を示している。また、矢印Z方向は、矢印X方向及び矢印Y方向に対して直交する上方向を示している。つまり、矢印X方向、矢印Y方向、矢印Z方向は、丁度、三次元座標系のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に各々一致している。
 なお、これらの各方向は、説明の理解を助けるために示されており、本技術の方向を限定するものではない。
<1.第1実施の形態>
 図1~図22を用いて、本開示の第1実施の形態に係る固体撮像装置1及び固体撮像装置1の製造方法を説明する。
[固体撮像装置1の構成]
(1)固体撮像装置1の平面レイアウト構成
 図1は、本開示の第1実施の形態に係る固体撮像装置1の概略平面構成例を表している。
 図1に示されるように、固体撮像装置1は、画素領域2と、周辺領域3とを備えている。固体撮像装置1は、矢印Z方向から見て(以下、単に「平面視」という。)、矩形状の平面形状に形成されている。画素領域2は固体撮像装置1の光入射側となる表面中央部に配置されている。画素領域2には、入射された光を電気信号に変換する画素20が行列状に複数配列されている。
 周辺領域3は固体撮像装置1の画素領域2よりも外側の表面周辺部に配置されている。画素領域2の紙面上側、紙面下側、紙面左側のそれぞれに位置する周辺領域3には、接続領域35が配設されている。固体撮像装置1の光入射側とは反対側には第3基体300が接合され(図3参照)、第3基体300には周辺回路が配設されている。接続領域35は画素領域2と周辺回路との接続箇所として配設されている。
 画素領域2の紙面右側に位置する周辺領域3には外部端子(ボンディングパッド)324が配設されている。ここでは、矢印X方向に1列とされ、矢印Y方向に3個の外部端子324が等間隔に配設されている。
 それぞれの外部端子324の表面は、半導体層、絶縁層等を厚さ方向に掘り下げて形成された開口(ボンディング開口)4内において露出されている。外部端子324にはワイヤ8(図4参照)が電気的に接続される構成とされている。
 開口4の側面外側の周囲の少なくとも一部には、絶縁構造体(パッド周辺ガードリング)を構築する分離部5が、開口4を取り囲んで配設されている。分離部5の詳細な構造は後に説明する。
 固体撮像装置1の周辺領域3の最も外側の周囲にはガードリング(チップ周辺ガードリング)6が配設されている。ガードリング6の更に外側にはダイシング領域7が配設されている。
(2)画素20及び画素回路24の回路構成
 図2に示されるように、1つの画素20は、フォトダイオード21と、転送トランジスタ22との直列回路により構成されている。
 フォトダイオード21のアノード端子は基準電位GNDに接続され、カソード端子は転送トランジスタ22の一方の端子に接続されている。フォトダイオード21は固体撮像装置1の外部から入射された光を電気信号に変換する。
 転送トランジスタ22の他方の端子は画素回路24に接続されている。転送トランジスタ22の制御端子は水平信号線23に接続されている。
 画素回路24は、フローティングディフュージョン(FD)変換ゲイン切替えトランジスタ25と、リセットトランジスタ26と、増幅トランジスタ27と、選択トランジスタ28とを備えている。
 転送トランジスタ22の他方の端子は、FD変換ゲイン切替えトランジスタ25の一方の端子及び増幅トランジスタ27の制御端子に接続されている。FD変換ゲイン切替えトランジスタ25の他方の端子はリセットトランジスタ26の一方の端子に接続されている。リセットトランジスタ26の他方の端子は電源電位VDDに接続されている。増幅トランジスタ27の一方の端子は選択トランジスタ28の一方の端子に接続されている。増幅トランジスタ27の他方の端子は電源電位VDDに接続されている。選択トランジスタ28の他方の端子は垂直信号線29に接続されている。
(3)画素領域2の構造
 図3に示されるように、固体撮像装置1は、第1基体100と、第2基体200と、第3基体300とを積層して構成されている。第1基体100は第2基体200上に積層され、かつ、接合されている。第2基体200は、第3基体300上に積層され、かつ、接合されている。
 第1基体100は、第1半導体層110と、第1半導体層110の第2基体200側に配設された第1配線層120とを備えている。第1半導体層110は単結晶珪素(Si)により形成されている。
 画素領域2において、第1半導体層110には画素20が構成されている。
 画素20のフォトダイオード21は、n型半導体領域111と、p型半導体領域112とを備えている。n型半導体領域111は、第1半導体層110の光入射側に配設され、カソード端子を構成している。p型半導体領域112は、第1半導体層110の第2基体200側に配設され、アノード端子を構成している。p型半導体領域112はp型ウエル領域として構成されている。
 画素20の転送トランジスタ22は、n型半導体領域111と、n型半導体領域113と、電極114とを備えている。n型半導体領域111は、フォトダイオード21のカソード端子と共用され、転送トランジスタ22の一方の端子として構成されている。n型半導体領域113は、p型半導体領域112の第2基体200側に配設され、転送トランジスタ22の他方の端子として構成されている。電極114は、p型半導体領域112の第2基体200側の表面部からp型半導体領域112を貫通し、n型半導体領域111まで到達して形成されている。電極114は転送トランジスタ22の制御端子として構成されている。電極114は例えば多結晶珪素により形成されている。
 また、p型半導体領域112の第2基体200側の表面部には、p型半導体領域112よりも不純物密度が高く、かつ、深さが浅いp型半導体領域115が配設されている。p型半導体領域115は、ウエルコンタクト領域として使用され、基準電位GNDを供給する。
 画素領域2において、第1半導体層110には、各画素20間に、画素20同士を電気的、かつ、光学的に分離する画素分離領域130が配設されている。図示を省略するが、画素分離領域130は平面視において格子状に形成されている。画素分離領域130は、ここでは、溝131と、ピニング領域132と、絶縁膜133と、遮光膜134とを備えている。
 溝131は、第1半導体層110の光入射側から第2基体200側まで厚さ方向に貫通して形成されている。つまり、画素分離領域130はフルトレンチアイソレーション(Full Trench Isolation)構造により形成されている。なお、溝131は第1半導体層110を貫通しないディープトレンチアイソレーション(Deep Trench Isolation)構造により形成してもよい。
 ピニング領域132は溝131内壁に沿って形成されている。ピニング領域132は、負の固定電荷を有し、暗電流の発生を抑制可能な絶縁材料により形成されている。例えば、ピニング領域132は、酸化ハフニウム(HfO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化アルミニウム(AlO)、酸化チタン(TiO)又は酸化タンタル(TaO)により形成されている。
 絶縁膜133は、ピニング領域132を介在し、溝131内壁に沿って形成されている。絶縁膜133は例えば酸化珪素(SiO)により形成されている。
 遮光膜134は、絶縁膜133を介在し、溝131内部に埋設されている。遮光膜134は、例えばタングステン(W)又は多結晶珪素により形成されている。
 第1配線層120は、前述の電極114と、第1電極端子121と、第2電極端子122と、絶縁層123とを備えている。
 第1電極端子121は、画素分離領域130下において、第1半導体層110の第2基体200側に配設されている。第1電極端子121は転送トランジスタ22のn型半導体領域113に接続されている。第1電極端子121は例えば多結晶珪素により形成されている。
 第2電極端子122は、画素分離領域130下において、第1半導体層110の第2基体200側に配設されている。第2電極端子122はp型半導体領域115に接続されている。第2電極端子122は、第1電極端子121と同一導電層に形成され、かつ、第1電極端子121と同一導電性材料により形成されている。
 絶縁層123は、例えば酸化珪素膜、窒化珪素(SiN)膜のそれぞれを積層して形成されている。
 第2基体200は、第1基体100の第1配線層120に接合された第2半導体層210と、第2半導体層210の第3基体300側に配設された第2配線層220とを備えている。第2半導体層210は単結晶珪素により形成されている。
 画素領域2において、第2半導体層210には画素回路24が構成されている。図3には、画素回路24のFD変換ゲイン切替えトランジスタ25及び増幅トランジスタ27が示されている。リセットトランジスタ26及び選択トランジスタ28は図示を省略している。
 第2半導体層210はp型半導体領域211を備えている。p型半導体領域211はウエル領域として構成されている。
 FD変換ゲイン切替えトランジスタ25は、一対のn型半導体領域212と、電極221とを備えている。n型半導体領域212は、p型半導体領域211の第3基体300側の表面部に配設され、一方及び他方の端子として構成されている。電極221はp型半導体領域211の第3基体300側の表面上に配設され、制御端子として構成されている。電極221は例えば多結晶珪素により形成されている。
 増幅トランジスタ27は、図示省略の一対のn型半導体領域と、電極222とを備えている。n型半導体領域は、n型半導体領域212と同様にp型半導体領域211の表面部に配設され、一方及び他方の端子として構成されている。電極222は、電極221と同一導電層の部位を有し、制御端子として構成されている。
 また、第2半導体層210の第3基体300側の表面部にはp型半導体領域213が配設されている。p型半導体領域213は、p型半導体領域115と同様に、ウエルコンタクト領域として使用されている。
 さらに、n型半導体領域212とp型半導体領域213との間において、第2半導体層210の表面部には素子分離部214が配設されている。素子分離部214は、符号を省略するが、p型半導体領域211の第3基体300側の表面から第1基体100側へ向かって形成された溝と、溝内に埋設された絶縁体とを備えている。
 第2配線層220は、前述の電極221及び電極222と、複数層の配線223と、絶縁層224とを備えている。配線223は、第2半導体層210の第3基体300側の表面上に配設されている。配線層数は限定されないが、ここでは4層の配線223が配設されている。各配線層のそれぞれの配線223は符号省略のプラグ配線により接続されている。
 絶縁層224は、例えば酸化珪素膜、窒化珪素膜のそれぞれを積層して形成されている。
 画素分離領域130に対応する位置において、第2半導体層210にはフルトレンチエリア(Full Trench Area)230が配設されている。フルトレンチエリア230は、絶縁体231と、貫通孔(via hole)232と、貫通配線233とを備えている。フルトレンチエリア230は、画素回路24の各素子間を電気的に分離する回路分離部を構築している。
 絶縁体231は、FD変換ゲイン切替えトランジスタ25等の半導体素子が配設されていない領域において、第2半導体層210に配設されている。第2半導体層210の厚さ方向の全域に絶縁体231が形成されている。貫通孔232は、絶縁体231を厚さ方向に貫通して形成されている。貫通配線233は貫通孔232内に配設されている。貫通配線233の第1基体100側は、第1配線層120の第1電極端子121まで達し、第1電極端子121に接続されている。貫通配線233の第3基体300側は、第2半導体層210に最も近い配線223に接続されている。貫通配線233は例えばタングステンにより形成されている。
 また、別の貫通配線233の第1基体100側は、第1配線層120の第2電極端子122まで達し、第2電極端子122に接続されている。
 第2配線層220の第3基体300側には端子225が配設されている。端子225は、第3基体300の端子325に機械的に接合され、かつ、端子325に電気的に接続されている。端子225は例えば銅(Cu)により形成されている。
 第3基体300は、基板30と、基板30の第2基体200側に配設された第3配線層320とを備えている。
 基板30には単結晶珪素基板が使用されている。基板30の第2基体200側の表面部には、周辺回路を構築するトランジスタ31が配設されている。詳細な説明は省略するが、周辺回路は、例えば、入力部、タイミング制御部、行駆動部、列信号処理部、画像信号処理部及び出力部を備えている。
 トランジスタ31は、一対のn型半導体領域311と、電極321とを備えている。一対のn型半導体領域311は、基板30の表面部に配設され、ソース端子及びドレイン端子として構成されている。電極321は制御端子として構成されている。
 図3に示されるトランジスタ31はn型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(Insulated Gate Field Effect Transistor)である。図示を省略するが、基板30の表面部にはp型絶縁ゲート電界効果トランジスタが配設されている。
 隣接するトランジスタ31間において、基板30の表面部には素子分離部32が配設されている。素子分離部32は、基板30の表面から深さ方向へ形成された符号省略の溝と、溝内に埋設された符号省略の絶縁体とを備えている。
 第3配線層320は、前述の電極321と、複数層の配線322と、絶縁層323とを備えている。配線322は、基板30の第2基体200側の表面上に配設されている。配線層数は限定されないが、ここでは4層の配線322が配設されている。各配線層のそれぞれの配線322は符号省略のプラグ配線により接続されている。
 絶縁層323は、例えば酸化珪素膜、窒化珪素膜のそれぞれを積層して形成されている。
 第3配線層320の第2基体200側には端子325が配設されている。端子325は、第2基体200の端子225に接続されている。端子325は例えば銅により形成されている。
 このように構成される固体撮像装置1では、画素領域2において、第1基体100の光入射側の表面上に電荷固定膜140、絶縁膜150、受光レンズ160のそれぞれが順次配設されている。また、画素分離領域130上には遮光膜135が配設されている。遮光膜135は例えばタングステンにより形成されている。
(4)周辺領域3(外部端子324、開口4及び分離部5)の構造
 図1に示される周辺領域3には、図4~図6に示されるように、外部端子324、開口4及び分離部5が配設されている。
 外部端子324は、第1実施の形態において、第3基体300の第3配線層320において、最も第1基体100側に近い配線322と同一導電層、かつ、同一導電性材料により構成されている。外部端子324は例えばアルミニウム(Al)を主組成として形成されている。図6に示されるように、外部端子324は、平面視において、矩形状、更に詳細には正方形状に形成されている。
 開口4は、第1基体100の光入射側の表面から、第1基体100、第2基体200及び第3基体300の絶縁層323の一部を掘り下げて貫通させ、外部端子324の表面を露出させている。開口4は、平面視において、外部端子324の輪郭形状よりも一回り小さい矩形状に形成されている。
 分離部5は、第1分離部51と、第2分離部52とを備えている。
 第1分離部51は第1基体100の第1半導体層110に配設されている。第1分離部51は、溝511と、ピニング領域512と、絶縁膜513と、遮光膜514とを備えている。
 溝511は、開口4外側の周囲の全域を取り囲んで配設され、第1半導体層110を厚さ方向に貫通して形成されている。開口4の角部分を除いて、溝511から開口4内壁までの距離は一定である。平面視において、溝511は、開口4外側の周囲を取り囲む矩形状に形成されている。
 ピニング領域512は溝511内壁に沿って形成されている。絶縁膜513は、ピニング領域512を介在し、溝511内壁に沿って形成されている。遮光膜514は、絶縁膜513を介在し、溝511内部に埋設されている。
 第1分離部51の溝511、ピニング領域512、絶縁膜513及び遮光膜514は、画素分離領域130の溝131、ピニング領域132、絶縁膜133及び遮光膜134と同一の断面構造により構成されている。加えて、第1分離部51のピニング領域512は画素分離領域130のピニング領域132と同一の材料により形成されている。同様に、絶縁膜513は絶縁膜133と同一の材料により形成され、遮光膜514は遮光膜134と同一の材料により形成されている。
 また、第1分離部51の光入射側の表面上には、画素分離領域130の遮光膜135と同様に、遮光膜515が配設されている。
 なお、第1分離部51に、ピニング領域512は形成されていなくてもよい。第1分離部51に、遮光膜514のそれぞれは形成されていなくてもよい。
 さらに、溝511の側壁に沿って第1半導体層110にp型半導体領域が形成されていてもよい。そのp型半導体領域は、例えば固相拡散技術又はプラズマドープ技術により形成可能である。
 第2分離部52は第2基体200の第2半導体層210に配設されている。第2分離部52は、絶縁体521と、溝522と、埋設体523と、分離体524とを備えている。
 絶縁体521は、開口4外側の周囲の全域を取り囲んで配設され、第1分離部51よりも開口4側に近い位置に形成されている。絶縁体521は、第2半導体層210の厚さ方向の全域に形成されている。
 溝522は、絶縁体521を厚さ方向に貫通して形成され、開口4外側の周囲の全域を取り囲んで配設されている。平面視において、溝522は、開口4外側の周囲を取り囲む矩形状に形成されている。第1実施の形態では、第1分離部51と開口4との間に3本の溝522が等間隔において配設されている。溝522の本数は、3本に限定されるものではなく、1本、2本又は4本以上であってもよい。
 埋設体523は溝522内に埋設されている。分離体524は埋設体523の第1基体100側に接続して配設されている。なお、分離体524と埋設体523との間には実際には複数の絶縁膜が介在しているが、これら複数の絶縁膜に開口が形成され、開口を通して分離体524と埋設体523とが接している。なお、分離体524と埋設体523との間は絶縁膜により分離されていてもよい。
 第2分離部52の絶縁体521、溝522、埋設体523及び分離体524は、フルトレンチエリア230の絶縁体231、貫通孔232、貫通配線233及び電極114と同一の断面構造により構成されている。すなわち、第2分離部52は、フルトレンチエリア230(回路分離部)と同一の断面構造により構成されている。加えて、第2分離部52の絶縁体521はフルトレンチエリア230の絶縁体231と同一の材料により形成されている。同様に、埋設体523は貫通配線233と同一の材料により形成され、分離体524は電極114と同一の材料、すなわち、例えば多結晶珪素により形成されている。また、分離体524は第1電極端子121及び第2電極端子122と同一の材料、すなわち、例えば多結晶珪素により形成されていてもよい。分離体524が導電性を有する場合、分離体524と第1半導体層110とは、それらの間に設けられた絶縁体により電気的に分離されている。分離体524と第1半導体層110との間の絶縁体としては、例えば数nm以上数十nm以下の厚みを有する酸化珪素膜が使用可能である。
 なお、分離体524は、例えば多結晶珪素などの導電性材料により形成されているが、絶縁材料により形成してもよい。
 図1、図4及び図5に示されるように、分離部5は複数の外部端子324(開口4)毎に配設されている。つまり、隣接する外部端子324間には、一方の外部端子324の周囲に配設された分離部5と他方の外部端子324の周囲に配設された分離部5とが配設されている。
 図4に示されるように、外部端子324には、開口4を通してワイヤ8が接続されている。ワイヤ8には例えば金(Au)ワイヤ、銅ワイヤ等が使用されている。
 なお、隣接する外部端子324間において、隣接する一方の外部端子324の周囲に配設された分離部5を、隣接する他の一方の外部端子324の周囲に配設された分離部5として使用してもよい(図1及び図5参照)。つまり、隣接する外部端子324間には、1つの分離部5が配設される構成とすることができる。
 また、外部端子324とダイシング領域7との間の、外部端子324の周囲の一部に分離部5が配設されてもよい。この場合、ダイシング工程に起因するクラックやチッピングの発生を効果的に抑制することができる。
 さらに、外部端子324と画素領域2との間の、外部端子324の周囲の一部に分離部5が配設されてもよい。この場合、ワイヤ8が開口4内壁に仮に接触しても、画素領域2へのリーク現象を効果的に抑制することができる。
[固体撮像装置1の製造方法]
 第1実施の形態に係る固体撮像装置1の製造方法、特に周辺領域3の製造方法は、図7~図22に示される、以下の製造工程を備えている。以下、周辺領域3の製造方法について詳細に説明する。
(1)分離部5の第1分離部51の製造
 最初に、図7に示されるように、第1基体100のベースとなる第1半導体層110が準備される。第1半導体層110は例えば単結晶珪素基板(ウエハ)である。
 図8に示されるように、周辺領域3において、第1半導体層110の表面部に分離部5の第1分離部51の一部が形成される。第1分離部51の一部が形成された第1半導体層110の表面部は、図4及び図5に示される光入射側とは反対側になっている。
 第1分離部51では、まず画素領域2の画素分離領域130の溝131を形成する工程と同一工程により溝511が形成される。溝511の形成には、フォトリソグラフィ技術及び異方性エッチング技術が使用される。そして、画素分離領域130では、図示省略のp型半導体領域、絶縁膜、埋設体のそれぞれが順次形成される。これらの工程と同一工程により、第1分離部51では、p半導体領域515、絶縁膜516、埋設体517のそれぞれが順次形成される。
 p型半導体領域518は、溝511の少なくとも側壁に沿って第1半導体層110に形成される。p型半導体領域518の形成には、例えば固相拡散技術又はプラズマドープ技術が使用される。絶縁膜516は溝511の側壁及び底辺に沿って第1半導体層110上に形成される。絶縁膜516の形成には、例えば熱酸化技術が使用される。埋設体517は、溝511内において、絶縁膜516上に形成される。埋設体517の形成には、例えば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition)技術又は原子層堆積(Atomic Layer Deposition)技術と、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)技術とが使用される。
(2)分離部5の第2分離部52の製造
 図9に示されるように、周辺領域3において、第1半導体層110の表面上に第2分離部52の分離体524が形成される。分離体524は、画素領域2の電極114を形成する工程と同一工程により形成される。電極114が形成されると、第1基体100の第1配線層120が実質的に完成する。
 符号は省略するが、図10に示されるように、分離体524の側壁にサイドウォールスペーサが形成される。さらに、分離体524及びサイドウォールスペーサを覆う絶縁膜が形成される。
 なお、分離体524が第1電極端子121及び第2電極端子122のそれぞれを形成する工程と同一の工程により形成される場合には、サイトウォールスペーサは形成されない。
 図11に示されるように、画素領域2及び周辺領域3において、第1半導体層110の表面上に絶縁層123が形成される。分離体524は絶縁層123により覆われる。絶縁層123が形成されると、第1基体100が完成する。
 図12に示されるように、第1半導体層110に絶縁層123を介在させて第2半導体層210が接合される。第2半導体層210は、第1半導体層110と同様に、単結晶珪素基板(ウエハ)である。
 図13に示されるように、第2半導体層210が厚さ方向に研磨され、第2半導体層210が薄肉化される。
 図14に示されるように、周辺領域3において、第2半導体層210の第2分離部52の形成領域が除去され、この除去された領域に絶縁体521が形成される。絶縁体521は分離体524上に形成される。絶縁体521は、フルトレンチエリア230の絶縁体231を形成する工程と同一工程により形成される。
 周辺領域3において、絶縁体521に分離体524の表面に達する溝522が形成される。溝522は、フォトリソグラフィ技術及び異方性エッチング技術により形成される。溝522は、フルトレンチエリア230の貫通孔232を形成する工程と同一工程により形成される。
 図15に示されるように、溝522内に埋設体523が埋設される。埋設体523の形成には、例えば化学気相成長技術又は原子層堆積技術と、化学機械研磨技術とが使用される。埋設体523は、フルトレンチエリア230の貫通配線233を形成する工程と同一工程により形成される。
 埋設体523が形成されると、絶縁体521、溝522、埋設体523及び分離体524を備えた第2分離部52が完成する。さらに、第2分離部52が完成すると、第1分離部51及び第2分離部52を備えた分離部5が完成する。
 図16に示されるように、第2半導体層210の表面上に、第2基体200の第2配線層220の一部の配線223及び絶縁層224の一部が形成される。そして、図17に示されるように、残りの配線223及び絶縁層224の残りが形成される。
 さらに、図18に示されるように、第2配線層220の最上層となる端子225が形成される。端子225が形成されると、第2半導体層210及び第2配線層220を有する第2基体200が完成する。
(3)外部端子324及び開口4の製造
 次に、第1基体100及び第2基体200の上下方向を反転させ、第3基体300上に第2基体200が積層される(図19参照)。図3に示されるように、第3基体300は周辺回路を構築するトランジスタ31が搭載された基板30を備え、基板30の表面上には第3配線層320が配設されている。第3配線層320の最上層には端子325が配設されている。
 第3基体300に第2基体200及び第1基体100が積層された後、図19に示されるように、第3基体300の端子325に第2基体200の端子225が接合される。
 第1基体100の第1半導体層110が研磨され、第1半導体層110が薄肉化される(図20参照)。
 第1半導体層110が薄肉化されると、第1分離部51が第1半導体層110の表面に露出する。引き続き、第1分離部51の埋設体517及び絶縁膜516が選択的に除去される。そして、図20に示されるように、溝511内にピニング領域512、絶縁膜513、遮光膜514のそれぞれが順次形成される。第1分離部51のピニング領域512、絶縁膜513及び遮光膜514は、画素分離領域130のピニング領域132、絶縁膜133及び遮光膜134と同一工程により形成される。さらに、画素分離領域130のピニング領域132を形成する工程と同一の工程により、第1基体100の光入射側の表面上に電荷固定膜140が形成される。
 ここまでの工程が終了すると、第1分離部51が完成する。更に第1半導体層110及び第1配線層120を有する第1基体100が完成する。
 次に、第1基体100の光入射側の表面上において、分離部5の第1分離部51上に遮光膜515が形成される(図21参照)。遮光膜515は、画素領域2の画素分離領域130上の遮光膜135を形成する工程と同一工程により形成される。
 図21に示されるように、画素領域2及び周辺領域3において、第1基体100の光入射側の表面上に絶縁膜150が形成される。この後、画素領域2では、絶縁膜150上に受光レンズ160が形成される。
 図22に示されるように、周辺領域3の分離部5に周囲が囲まれた領域内において、開口4が形成される。開口4は、第1基体100及び第2基体200を貫通し、第3基体300に配設された外部端子324の表面に達する。開口4内には外部端子324の表面が露出される。
 これら一連の製造工程が終了すると、図1、図3~図6に示される固体撮像装置1が完成する。
[作用効果]
 第1実施の形態に係る固体撮像装置1は、図1~図3に示されるように、第1半導体層110と、第2半導体層210とを備える。第1半導体層110は、複数の画素20が配列された画素領域2及び画素領域2の周囲に配設された周辺領域3を有する。第2半導体層210は、画素20の光入射側とは反対側において第1半導体層110に積層され、画素20に接続された画素回路24が配設される。
 そして、固体撮像装置1は、図1、図4~図6に示されるように、外部端子324と、第1分離部51と、第2分離部52とを備える。外部端子324は、第1半導体層110の周辺領域3から第2半導体層210に通じる開口4内に配設される。第1分離部51は、周辺領域3において第1半導体層110に配設され、開口4外側の周囲の少なくとも一部を囲む。第2分離部52は、周辺領域3に対応する領域において第2半導体層210に配設され、開口4外側の周囲の少なくとも一部を囲む。
 このため、画素20と画素回路24とが積層され、第1半導体層110に第2半導体層210が積層されても、第1半導体層110に第1分離部51が配設され、第2半導体層210に第2分離部52が配設される。従って、固体撮像装置1において、絶縁構造体となる分離部5の構造を簡易に実現することができる。
 また、固体撮像装置1に分離部5が配設されているので、第1半導体層110では、画素20に対して、第1分離部51によりワイヤ8との絶縁状態が確保される。このため、画素20とワイヤ8との間のリーク現象を防止することができる。
 第2半導体層210では、画素回路24に対して、第2分離部52によりワイヤ8との絶縁状態が確保される。このため、画素回路24とワイヤとの間のリーク現象を防止することができる。
 さらに、第1分離部51により第1半導体層110の機械的強度が向上され、第2分離部52により第2半導体層210の機械的強度が向上される。このため、ワイヤ8のボンディングに起因するクラックの発生や、ダイシング処理に起因するチップ端部のチッピングの発生が抑制可能となる。
 また、固体撮像装置1では、図1及び図6に示されるように、第1分離部51は、開口4外側の周囲の全域を囲んでいる。このため、第1分離部51の絶縁性能を向上させることができ、かつ、第1半導体層110の機械的強度をより向上させることができる。
 さらに、固体撮像装置1では、図1及び図6に示されるように、第2分離部52は、開口4外側の周囲の全域を囲んでいる。このため、第2分離部52の絶縁性能を向上させることができ、かつ、第2半導体層210の機械的強度をより向上させることができる。
 また、固体撮像装置1では、図4~図6に示されるように、開口4を中心として、第1分離部51は、第2分離部52の配設位置よりも外側の位置に配設されている。このため、開口4内壁から近い位置において、第2分離部52の絶縁性能を向上させることができ、第2半導体層210の機械的強度を向上させることができる。
 さらに、固体撮像装置1では、図4及び図5に示されるように、第1分離部51は、第1半導体層110の光入射側から厚さ方向に形成された溝511(第1溝)と、溝511内に形成された絶縁体(第1実施の形態では、ピニング領域512、絶縁膜513及び遮光膜514)とを備える。このため、第1半導体層110において、第1分離部51の構造を簡易に実現することができる。
 第1分離部51の溝511は、画素分離領域130の溝131と同様に、第1半導体層110を貫通する。このため、第1分離部51の構造を簡易に実現することができる。
 また、固体撮像装置1では、図4及び図5に示されるように、第2分離部52は、第2半導体層210の光入射側から厚さ方向に形成された溝522(第2溝)と、絶縁体231と、溝522内に形成された導電体(第1実施の形態では、埋設体523)とを備える。このため、第2半導体層210において、第2分離部52の構造を簡易に実現することができる。
 第2分離部52の溝522は、フルトレンチエリア230の貫通孔232と同様に、第2半導体層210を貫通する。このため、第2分離部52の構造を簡易に実現することができる。
 さらに、固体撮像装置1は、図3~図5に示されるように、第1半導体層110の画素領域2において画素20の周囲に配設された画素分離領域130を備える。画素分離領域130は複数の画素20間を分離する。そして、第1分離部51は画素分離領域130と同一の構造により構成される。このため、第1半導体層110において、第1分離部51の構造を簡易に実現することができる。
 また、固体撮像装置1は、図3~図5に示されるように、第2半導体層210の画素回路24において、第2半導体層210を厚さ方向に貫通するフルトレンチエリア230(回路分離部)を備える。第2分離部52は回路分離部と同一の構造により構成される。このため、第2半導体層210において、第2分離部52の構造を簡易に実現することができる。
 さらに、固体撮像装置1の製造方法では、まず、第1半導体層110の画素領域2において複数の画素20の周囲に画素20間を分離する画素分離領域130が形成される(図3参照)。画素分離領域130を形成する工程と同一工程により、図20に示されるように、画素領域2の周辺の周辺領域3に配設される外部端子324に通じる開口4外側の周囲の少なくとも一部を囲む第1分離部51が形成される。図12に示されるように、画素20の光入射側とは反対側において、第1半導体層110に、画素20に接続される画素回路24が配設される第2半導体層210が形成される。引き続き、画素回路24において第2半導体層210を厚さ方向に貫通するフルトレンチエリア230(回路分離部)が形成される(図3参照)。フルトレンチエリア230を形成する工程と同一工程により、図9~図15に示されるように、周辺領域3において第2半導体層210に、開口4外側の周囲の少なくとも一部を囲む第2分離部52が形成される。
 このため、第1分離部51が画素分離領域130を形成する工程を利用して形成され、第2分離部52が回路分離部を形成する工程を利用して形成される。つまり、第1分離部51及び第2分離部52を形成する工程を、別途、備える場合に比べて、固体撮像装置1の製造工程数を削減することができる。
[固体撮像装置1の変形例]
 第1実施の形態の変形例に係る固体撮像装置1は、図23に示されるように、分離部5の平面形状を変えている。
 詳しく説明すると、第1分離部51は、平面視において、開口4の角部に対応する箇所を矢印X方向及び矢印Y方向の平面上において斜めに配設している。つまり、第1分離部51の平面形状は八角形形状に形成されている。第2分離部52の平面形状は、同様に、平面視において、八角形形状に形成されている。
 このように構成される固体撮像装置1では、分離部5の角部の形状が緩和されているので、リークや応力が集中し難い構造とされている。このため、リーク現象、クラック又はチッピングの発生を効果的に防止することができる。
 なお、分離部5の平面形状は、八角形形状を除く多角形形状、円形形状又は楕円形形状により構成してもよい。
<2.第2実施の形態>
 第2実施の形態に係る固体撮像装置1は、第1実施の形態に係る固体撮像装置1において、周辺領域3の第2半導体層210の構造を変えた例を説明する。
 図24及び図25に示されるように、第2実施の形態に係る固体撮像装置1では、周辺領域3において、第2分離部52により周囲を囲まれた領域内の第2半導体層210が配設されていない。第2半導体層210に相当する箇所には絶縁体521が配設されている。
 この構成以外は、第2実施の形態に係る固体撮像装置1の構成は、第1実施の形態に係る固体撮像装置1の構成と同一である。
 このように構成される固体撮像装置1では、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
<3.第3実施の形態>
 第3実施の形態に係る固体撮像装置1は、第1実施の形態に係る固体撮像装置1において、周辺領域3の分離部5の構造を変えた例を説明する。
 図26及び図27に示されるように、第3実施の形態に係る固体撮像装置1では、周辺領域3において、開口4を中心として、分離部5の第1分離部51は、第2分離部52の配置位置よりも内側の位置に配設されている。
 この構成以外は、第3実施の形態に係る固体撮像装置1の構成は、第1実施の形態に係る固体撮像装置1の構成と同一である。
 このように構成される固体撮像装置1では、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
 また、固体撮像装置1では、開口4を中心として、第1分離部51は、第2分離部52の配設位置よりも内側の位置に配設されている。このため、開口4内壁から近い位置において、第1分離部51の絶縁性能を向上させることができ、第1半導体層110の機械的強度を向上させることができる。
<4.第4実施の形態>
 第4実施の形態に係る固体撮像装置1は、第1実施の形態に係る固体撮像装置1において、周辺領域3の分離部5の構造を変えた例を説明する。
 図28及び図29に示されるように、第4実施の形態に係る固体撮像装置1では、周辺領域3において、開口4を中心として、分離部5の第1分離部51は、第2分離部52の配置位置と同一の位置に配設されている。
 この構成以外は、第4実施の形態に係る固体撮像装置1の構成は、第1実施の形態に係る固体撮像装置1の構成と同一である。
 このように構成される固体撮像装置1では、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
 また、固体撮像装置1では、開口4を中心として、第1分離部51は、第2分離部52の配設位置と同一の位置に配設されている。このため、第1分離部51及び第2分離部52の絶縁性能を向上させることができ、第1半導体層110及び第2半導体層210の機械的強度を向上させることができる。
<5.第5実施の形態>
 第5実施の形態に係る固体撮像装置1は、第1実施の形態に係る固体撮像装置1において、周辺領域3の分離部5の第2分離部52の構造を変えた例を説明する。
 図30及び図31に示されるように、第5実施の形態に係る固体撮像装置1では、周辺領域3において、第2分離部52は、第1半導体領域525と、第2半導体領域526と、素子分離部527とを備えている。
 第1半導体領域525は、第1分離部51に対応する位置において、第2半導体層210に配設されている。第1半導体領域525は例えばp型半導体領域である。第1半導体領域525は、画素領域2に配設されるp型半導体領域213(図3参照)と同一の構造により構成され、同一製造工程により形成されている。
 第2半導体領域526は、第1半導体領域525よりも開口4側において第2半導体層210に配設されている。第2半導体領域526は例えばn型半導体領域である。第2半導体領域526は、画素領域2又は周辺領域3にウエル領域に相当するn型半導体領域が配設される場合には、ウエル領域に相当するn型半導体領域と同一の構造により構成され、同一製造工程により形成される。ウエル領域に相当するn型半導体領域が配設されていない場合には、工程が追加され、第2半導体領域526が形成される。
 素子分離部527は、第1半導体領域525と第2半導体領域526との間に配設されている。素子分離部527は、画素領域2に配設される素子分離部214と同一の構造により構成され、同一製造工程により形成されている。
 このように構成される固体撮像装置1では、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
 また、第5実施の形態に係る固体撮像装置1では、第2分離部52の第1半導体領域525及び第2半導体領域526がn型半導体領域として形成され、素子分離部527がp型半導体領域として形成されてもよい。この場合、第2分離部52には、npn分離構造が形成される。
<6.第6実施の形態>
 第6実施の形態並びに第7実施の形態に係る固体撮像装置1は、第1実施の形態に係る固体撮像装置1の外部端子324の構造を変えた例を説明する。
 図32に示されるように、第6実施の形態に係る固体撮像装置1では、周辺領域3に外部端子250が配設されている。外部端子250は第2基体200の第2配線層220に形成されている。開口4は、第1半導体層110の周辺領域3から第2半導体層210に通じて外部端子250の表面まで形成されている。
 また、外部端子250は端子225に接続され、端子225は第3基体300の端子325に接合されている。
 このように構成される固体撮像装置1では、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
<7.第7実施の形態>
 図33に示されるように、第7実施の形態に係る固体撮像装置1では、周辺領域3に外部端子170が配設されている。外部端子170は第1基体100の光入射側に配設されている。
 外部端子170は、貫通配線171を通して、第2基体200の第2配線層220の配線223に接続されている。また、外部端子170は、貫通配線172を通して、第3基体300の端子325に接続されている。用途に応じて、貫通配線171、貫通配線172はいずれか一方であってもよい。
 第7実施の形態に係る固体撮像装置1では、開口4が配設されていないが、周辺領域3において、第1分離部51及び第2分離部52を含む分離部5が配設されている。
 このように構成される固体撮像装置1では、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
<8.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34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34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12030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34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35は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
 図35では、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。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35には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031に適用され得る。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、より簡易な構成の撮像部12031を実現できる。
<9.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36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36では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
 内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
 鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
 カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。
 CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
 表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
 光源装置11203は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
 入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
 処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
 なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
 また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
 また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
 図37は、図36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、例えば、カメラヘッド11102の撮像部11402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、構造の簡素化を実現しつつ、良好な術部画像を得ることができる。
 なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
<10.その他の実施の形態>
 本技術は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更可能である。
 例えば、固体撮像装置の周辺領域において、分離部の第1分離部が、溝と、溝内に埋設された絶縁体とを備えてもよい。この場合、絶縁体は、酸化珪素若しくは窒化珪素、又は酸化珪素と窒化珪素との複合により形成してもよい。また、絶縁体は、金属若しくは多結晶珪素の周囲に酸化珪素若しくは窒化珪素を形成したものでもよい。この場合、絶縁体内に埋設される金属若しくは多結晶珪素は、電気的にフローティング状態であってもよく、接地等の固定電位に接続された状態であってもよい。
 さらに、分離部の第2分離部の絶縁体は、窒化珪素、低誘電率材料、空気等により形成可能である。
 また、本技術は、第3基体上に2層の第1半導体層及び第2半導体層を備えた固体撮像装置に適用されているが、第3基体上に3層以上の半導体層を備える場合にも適用可能である。
 本開示では、外部端子の周囲に配設される絶縁構造体の構造を簡易に実現することができる固体撮像装置、及び絶縁構造体の製造工程数を削減することができる固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
<本技術の構成>
 本技術は、以下の構成を備えている。
(1)複数の画素が配列された画素領域及び前記画素領域の周囲に配設された周辺領域を有する第1半導体層と、
 前記画素の光入射側とは反対側において前記第1半導体層に積層され、前記画素に接続された画素回路が配設された第2半導体層と、
 前記第1半導体層の前記周辺領域から前記第2半導体層に通じる開口内に配設された外部端子と、
 前記周辺領域において前記第1半導体層に配設され、前記開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第1分離部と、
 前記周辺領域に対応する領域において前記第2半導体層に配設され、前記開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第2分離部と、
 を備えた固体撮像装置。
(2)前記第1分離部は、前記開口外側の周囲の全域を囲んでいる
 前記(1)に記載の固体撮像装置。
(3)前記第2分離部は、前記開口外側の周囲の全域を囲んでいる
 前記(1)又は(2)に記載の固体撮像装置。
(4)前記開口を中心として、前記第1分離部は、前記第2分離部の配設位置よりも外側の位置に配設されている
 前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(5)前記開口を中心として、前記第1分離部は、前記第2分離部の配置位置と同一の位置に配設されている
 前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(6)前記開口を中心として、前記第1分離部は、前記第2分離部の配置位置よりも内側の位置に配設されている
 前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(7)前記第1分離部は、
 前記第1半導体層の前記光入射側から厚さ方向に形成された第1溝と、
 前記第1溝内に形成された絶縁体と、
 を備えている前記(1)から(6)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(8)前記絶縁体は、複数層により形成されている
 前記(7)に記載の固体撮像装置。
(9)前記第1分離部は、
 前記第1半導体層の前記光入射側から厚さ方向に形成された第1溝と、
 前記第1溝内に形成された絶縁体と、
 前記絶縁体内に埋設された金属又は多結晶珪素と、
 を備えている前記(8)に記載の固体撮像装置。
(10)前記第1溝は、前記第1半導体層を貫通している
 前記(7)に記載の固体撮像装置。
(11)前記第2分離部は、
 前記第2半導体層の前記光入射側から厚さ方向に形成された第2溝と、
 前記第2溝内に形成された絶縁体と、
 を備えている前記(1)から(10)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(12)前記第2溝は、前記第2半導体層を貫通している
 前記請求項11に記載の固体撮像装置。
(13)前記第2溝は前記絶縁体を貫通して形成され、
 前記第2溝内に導電体が形成されている
 前記(11)に記載の固体撮像装置。
(14)前記導電体は、前記第1半導体層と電気的に分離されている
 前記(13)に記載の固体撮像装置。
(15)前記画素領域において、前記第2半導体層を厚さ方向に貫通する貫通配線を更に備え、
 前記導電層は、前記貫通配線と同一の構造により構成されている
 前記(13)又は(14)に記載の固体撮像装置。
(16)前記第1半導体層の前記画素領域において前記画素の周囲に配設された画素分離部を更に備え、
 前記第1分離部は、前記画素分離部と同一の構造により構成されている
 前記(1)から(15)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(17)前記画素分離部は、複数の前記画素間を分離している
 前記(16)に記載の固体撮像装置。
(18)前記第2半導体層の前記画素回路において、前記第2半導体層を厚さ方向に貫通する回路分離部を更に備え、
 前記第2分離部は、前記回路分離部と同一の構造により構成されている
 前記(1)から(17)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(19)第1半導体層の画素領域において複数の画素間を分離する画素分離部を形成し、かつ、前記画素領域の周辺の周辺領域に配設される外部端子に通じる開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第1分離部を形成し、
 前記画素の光入射側とは反対側において、前記第1半導体層に、前記画素に接続される画素回路が配設される第2半導体層を形成し、
 前記画素回路において前記第2半導体層を厚さ方向に貫通する回路分離部を形成し、かつ、前記周辺領域において前記第2半導体層に前記開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第2分離部を形成する
 固体撮像装置の製造方法。
 本出願は、日本国特許庁において2021年3月25日に出願された日本特許出願番号2021-051844号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
 当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (19)

  1.  複数の画素が配列された画素領域及び前記画素領域の周囲に配設された周辺領域を有する第1半導体層と、
     前記画素の光入射側とは反対側において前記第1半導体層に積層され、前記画素に接続された画素回路が配設された第2半導体層と、
     前記第1半導体層の前記周辺領域から前記第2半導体層に通じる開口内に配設された外部端子と、
     前記周辺領域において前記第1半導体層に配設され、前記開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第1分離部と、
     前記周辺領域に対応する領域において前記第2半導体層に配設され、前記開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第2分離部と、
     を備えた固体撮像装置。
  2.  前記第1分離部は、前記開口外側の周囲の全域を囲んでいる
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  3.  前記第2分離部は、前記開口外側の周囲の全域を囲んでいる
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  4.  前記開口を中心として、前記第1分離部は、前記第2分離部の配設位置よりも外側の位置に配設されている
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  5.  前記開口を中心として、前記第1分離部は、前記第2分離部の配置位置と同一の位置に配設されている
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  6.  前記開口を中心として、前記第1分離部は、前記第2分離部の配置位置よりも内側の位置に配設されている
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  7.  前記第1分離部は、
     前記第1半導体層の前記光入射側から厚さ方向に形成された第1溝と、
     前記第1溝内に形成された絶縁体と、
     を備えている請求項1に記載の固体撮像装置。
  8.  前記絶縁体は、複数層により形成されている
     請求項7に記載の固体撮像装置。
  9.  前記第1分離部は、
     前記第1半導体層の前記光入射側から厚さ方向に形成された第1溝と、
     前記第1溝内に形成された絶縁体と、
     前記絶縁体内に埋設された金属又は多結晶珪素と、
     を備えている請求項8に記載の固体撮像装置。
  10.  前記第1溝は、前記第1半導体層を貫通している
     請求項7に記載の固体撮像装置。
  11.  前記第2分離部は、
     前記第2半導体層の前記光入射側から厚さ方向に形成された第2溝と、
     前記第2溝内に形成された絶縁体と、
     を備えている請求項1に記載の固体撮像装置。
  12.  前記第2溝は、前記第2半導体層を貫通している
     請求項11に記載の固体撮像装置。
  13.  前記第2溝は、前記絶縁体を貫通して形成され、
     前記第2溝内に導電体が形成されている
     請求項11に記載の固体撮像装置。
  14.  前記導電体は、前記第1半導体層と電気的に分離されている
     請求項13に記載の固体撮像装置。
  15.  前記画素領域において、前記第2半導体層を厚さ方向に貫通する貫通配線を更に備え、
     前記導電層は、前記貫通配線と同一の構造により構成されている
     請求項13に記載の固体撮像装置。
  16.  前記第1半導体層の前記画素領域において前記画素の周囲に配設された画素分離部を更に備え、
     前記第1分離部は、前記画素分離部と同一の構造により構成されている
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  17.  前記画素分離部は、複数の前記画素間を分離している
     請求項16に記載の固体撮像装置。
  18.  前記第2半導体層の前記画素回路において、前記第2半導体層を厚さ方向に貫通する回路分離部を更に備え、
     前記第2分離部は、前記回路分離部と同一の構造により構成されている
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  19.  第1半導体層の画素領域において複数の画素間を分離する画素分離部を形成し、かつ、前記画素領域の周辺の周辺領域に配設される外部端子に通じる開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第1分離部を形成し、
     前記画素の光入射側とは反対側において、前記第1半導体層に、前記画素に接続される画素回路が配設される第2半導体層を形成し、
     前記画素回路において前記第2半導体層を厚さ方向に貫通する回路分離部を形成し、かつ、前記周辺領域において前記第2半導体層に前記開口外側の周囲の少なくとも一部を囲む第2分離部を形成する
     固体撮像装置の製造方法。
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