JP7802782B2

JP7802782B2 - 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および電子機器

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Publication number: JP7802782B2
Application number: JP2023523985A
Authority: JP
Inventors: 進大木; 克規平松
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2026-01-20
Anticipated expiration: 2042-02-14
Also published as: CN117321772A; WO2022249575A1; JPWO2022249575A1; EP4350770A4; TW202247445A; EP4350770A1; US20240258348A1

Description

本開示は、固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および電子機器に関する。

固体撮像素子は、たとえば、半導体層の光入射側の面に沿って配列された複数の光電変換部を有する。また、かかる固体撮像素子において、隣接する光電変換部同士の間に位置する分離領域に導電性の遮光壁を形成する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００９－８８０３０号公報

本開示では、光電変換部に対する集光特性の劣化を抑制することができる固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および電子機器を提案する。

本開示によれば、固体撮像素子が提供される。固体撮像素子は、半導体層と、分離領域と、を備える。半導体層は、行列状に配置される複数の光電変換部を有する。分離領域は、前記半導体層において隣接する前記光電変換部同士を分離する。また、前記分離領域は、壁状電極と、低吸収部材と、を有する。壁状電極は、壁状に配置され、負のバイアス電圧が印加される。低吸収部材は、前記壁状電極よりも光入射側に配置され、前記壁状電極よりも光吸収率が小さい。

本開示の実施形態に係る固体撮像素子の概略構成例を示すシステム構成図である。本開示の実施形態に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。本開示の実施形態に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。本開示の実施形態の変形例１における低吸収部材が配置される深さと受光画素の飽和電荷量との関係を示す図である。本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の製造工程を説明するための図である。本開示の実施形態の変形例２に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。本開示の実施形態の変形例３に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。本開示の実施形態の変形例４に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。本開示の実施形態の変形例５に係る画素アレイ部の平面構成を示す図である。本開示の実施形態の変形例６に係る画素アレイ部の平面構成を示す図である。図２２に示すＡ－Ａ線の矢視断面図である。図２２に示すＢ－Ｂ線の矢視断面図である。本開示に係る技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

以下に、本開示の各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

固体撮像素子は、たとえば、半導体層の光入射側の面に沿って配列された複数の光電変換部を有する。また、かかる固体撮像素子において、隣接する光電変換部同士の間に位置する分離領域に導電性の遮光壁を形成する技術が知られている。

さらに、かかる遮光壁に負のバイアス電圧を印加することにより、光電変換部と分離領域との界面近傍にホールを集めることができることから、光電変換部において暗電流や白点の発生を抑制することができる。

一方で、上記の従来技術では、遮光壁における光入射側の部位において光の吸収が少なからず発生することから、光電変換部に入射する光の量が低下してしまう恐れがあった。

そこで、上述の問題点を克服し、光電変換部に対する集光特性の劣化を抑制することができる技術の実現が期待されている。

［固体撮像素子の構成］
図１は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子１の概略構成例を示すシステム構成図である。図１に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサである固体撮像素子１は、画素アレイ部１０と、システム制御部１２と、垂直駆動部１３と、カラム読出し回路部１４と、カラム信号処理部１５と、水平駆動部１６と、信号処理部１７とを備える。

これら画素アレイ部１０、システム制御部１２、垂直駆動部１３、カラム読出し回路部１４、カラム信号処理部１５、水平駆動部１６および信号処理部１７は、同一の半導体基板上または電気的に接続された複数の積層半導体基板上に設けられる。

画素アレイ部１０には、入射光量に応じた電荷量を光電変換して内部に蓄積し、信号として出力することが可能な光電変換素子（フォトダイオードＰＤ（図２参照））を有する受光画素１１が行列状に２次元配置されている。

また、画素アレイ部１０は、受光画素１１の他に、フォトダイオードＰＤを持たない構造のダミー画素や、受光面を遮光することで外部からの光入射が遮断された遮光画素などが、行および／または列状に配置されている領域を含む場合がある。

なお、遮光画素は、受光面が遮光された構造である以外は、受光画素１１と同様の構成を備えていてもよい。また、以下では、入射光量に応じた電荷量の光電荷を、単に「電荷」とも呼称し、受光画素１１を、単に「画素」とも呼称する場合もある。

画素アレイ部１０には、行列状の画素配列に対して、行ごとに画素駆動線ＬＤが図面中の左右方向（画素行の画素の配列方向）に沿って形成され、列ごとに垂直画素配線ＬＶが図面中の上下方向（画素列の画素の配列方向）に沿って形成される。画素駆動線ＬＤの一端は、垂直駆動部１３の各行に対応した出力端に接続される。

カラム読出し回路部１４は、少なくとも、画素アレイ部１０内の選択行における受光画素１１に列ごとに定電流を供給する回路、カレントミラー回路および読出し対象となる受光画素１１の切替えスイッチなどを含む。

そして、カラム読出し回路部１４は、画素アレイ部１０内の選択画素におけるトランジスタとともに増幅器を構成し、光電荷信号を電圧信号に変換して垂直画素配線ＬＶに出力する。

垂直駆動部１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、画素アレイ部１０の各受光画素１１を、全画素同時や行単位などで駆動する。この垂直駆動部１３は、その具体的な構成については図示を省略するが、読出し走査系と、掃出し走査系あるいは一括掃出しおよび一括転送系とを有する構成となっている。

読出し走査系は、受光画素１１から画素信号を読み出すために、画素アレイ部１０の受光画素１１を行単位で順に選択走査する。行駆動（ローリングシャッタ動作）の場合、掃出しについては、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃出し走査が行なわれる。

また、グローバル露光（グローバルシャッタ動作）の場合は、一括転送よりもシャッタスピードの時間分先行して一括掃出しが行なわれる。このような掃出しにより、読出し行の受光画素１１のフォトダイオードＰＤから不要な電荷が掃出し（リセット）される。そして、不要電荷の掃出し（リセット）により、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。

ここで、電子シャッタ動作とは、直前までフォトダイオードＰＤに溜まっていた不要な光電荷を捨てて、新たに露光を開始する（光電荷の蓄積を開始する）動作のことをいう。

読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応するものである。行駆動の場合は、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、受光画素１１における光電荷の蓄積時間（露光時間）となる。グローバル露光の場合は、一括掃出しから一括転送までの時間が蓄積時間（露光時間）となる。

垂直駆動部１３によって選択走査された画素行の各受光画素１１から出力される画素信号は、垂直画素配線ＬＶの各々を通してカラム信号処理部１５に供給される。カラム信号処理部１５は、画素アレイ部１０の画素列ごとに、選択行の各受光画素１１から垂直画素配線ＬＶを通して出力される画素信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。

具体的には、カラム信号処理部１５は、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、たとえばＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）処理を行う。このカラム信号処理部１５によるＣＤＳ処理により、リセットノイズや増幅トランジスタＡＭＰの閾値ばらつきなどの画素固有の固定パターンノイズが除去される。

なお、カラム信号処理部１５には、ノイズ除去処理以外に、たとえば、ＡＤ変換機能を持たせて、画素信号をデジタル信号として出力するように構成することもできる。

水平駆動部１６は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、カラム信号処理部１５の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部１６による選択走査により、カラム信号処理部１５で信号処理された画素信号が順番に信号処理部１７に出力される。

システム制御部１２は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどを含み、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に、垂直駆動部１３、カラム信号処理部１５、水平駆動部１６などの駆動制御を行う。

固体撮像素子１は、さらに、信号処理部１７と、図示しないデータ格納部とを備える。信号処理部１７は、少なくとも加算処理機能を有し、カラム信号処理部１５から出力される画素信号に対して加算処理などの種々の信号処理を行う。

データ格納部は、信号処理部１７での信号処理にあたって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。これら信号処理部１７およびデータ格納部については、固体撮像素子１とは別の基板に設けられる外部信号処理部、たとえばＤＳＰ（Digital Signal Processor）やソフトウェアによる処理であってもよいし、固体撮像素子１と同じ基板上に搭載されてもよい。

［実施形態］
つづいて、実施形態に係る画素アレイ部１０の詳細な構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、本開示の実施形態に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。

図２に示すように、実施形態に係る画素アレイ部１０は、半導体層２０と、配線層３０と、光学層４０とを備える。そして、画素アレイ部１０では、外部からの光Ｌが入射する側（以下、光入射側とも呼称する。）から順に、光学層４０、半導体層２０および配線層３０が積層されている。

半導体層２０には、第１導電型（たとえば、Ｎ型）の半導体領域である第１領域２１と、かかる第１領域２１に隣接する図示しない第２導電型（たとえば、Ｐ型）の半導体領域とで、フォトダイオードＰＤが形成される。かかるフォトダイオードＰＤは、光電変換部の一例である。

また、半導体層２０における第１領域２１よりも光入射側の部位には、第２導電型の半導体領域である第２領域２２が設けられる。すなわち、半導体層２０における第１領域２１よりも光入射側の部位には、かかる第１領域２１よりも不純物濃度が小さい第２領域２２が設けられる。

また、半導体層２０において、互いに隣接するフォトダイオードＰＤ同士の間には、分離領域２３が設けられる。かかる分離領域２３は、互いに隣接するフォトダイオードＰＤ同士を電気的および光学的に分離する。分離領域２３は、たとえば、画素アレイ部１０において平面視で格子状に配置される。

実施形態に係る分離領域２３は、壁状電極２４と、絶縁膜２５と、低吸収部材２６とを有する。壁状電極２４は、導電性材料で構成され、平面視で分離領域２３に沿って設けられる壁状の電極である。壁状電極２４は、たとえば、ポリシリコン、タングステン、アルミニウムから選択される１種を主成分として構成される。

壁状電極２４は、半導体層２０において、光入射側とは反対側の面２０ｂ（以下、反対面２０ｂとも呼称する。）から所与の深さＸまでの間に配置される。また、壁状電極２４は、第１領域２１に隣接して配置される。すなわち、第１領域２１は、半導体層２０において、反対面２０ｂから所与の深さＸまでの間に配置される。

また、壁状電極２４と第１領域２１との間には、絶縁膜２５が配置される。絶縁膜２５は、絶縁性材料（たとえば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）など）で構成される。

また、壁状電極２４には、配線層３０に位置する配線３２ａが接続され、かかる配線３２ａなどを介して負のバイアス電圧が印加される。そして、壁状電極２４に負のバイアス電圧が印加されることにより、フォトダイオードＰＤと分離領域２３との界面近傍にホールを集めることができる。これにより、実施形態では、フォトダイオードＰＤにおいて暗電流や白点の発生を抑制することができる。

一方で、壁状電極２４は、光Ｌに対する吸収率が比較的大きいことから、半導体層２０の光入射側の面２０ａ（以下、光入射面２０ａとも呼称する。）の近傍まで配置された場合、光入射面２０ａの近傍において壁状電極２４が光Ｌを吸収してしまう恐れがある。

そこで、実施形態では、図２に示すように、分離領域２３における壁状電極２４よりも光入射側の部位に、低吸収部材２６が配置される。かかる低吸収部材２６は、たとえば、壁状電極２４および絶縁膜２５で構成される壁状の部位と略等しい太さを有する。

そして、低吸収部材２６は、壁状電極２４よりも光Ｌに対する吸収率が小さい材料（たとえば、酸化シリコン、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）および酸化チタン（ＴｉＯ_２）など）で構成される。

これにより、分離領域２３における光入射側の部位で光Ｌが吸収されることを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、フォトダイオードＰＤに対する集光特性の劣化を抑制することができる。

また、実施形態では、第１領域２１よりも不純物濃度の小さい第２領域２２が、低吸収部材２６に隣接して配置されるとよい。これにより、負のバイアス電圧が印加されない低吸収部材２６と第２領域２２との界面近傍においても、半導体層２０の欠陥などに起因する異常電荷の発生を抑制することができる。

したがって、実施形態によれば、フォトダイオードＰＤでの白点の発生を抑制することができる。

なお、図２の例では、第２領域２２が第２導電型の半導体領域である例について示しているが、第２領域２２は第２導電型の半導体領域に限られず、たとえば、第１領域２１よりも不純物濃度が小さい第１導電型の不純物領域で構成されていてもよい。

また、実施形態では、壁状電極２４が、ポリシリコン、タングステン、アルミニウムから選択される１種を主成分として構成されるとよい。これにより、フォトダイオードＰＤと分離領域２３との界面近傍にホールを安定して集めることができる。

したがって、実施形態によれば、フォトダイオードＰＤにおいて暗電流や白点の発生をさらに抑制することができる。

また、実施形態では、壁状電極２４が、ポリシリコンで構成されることが好ましい。これにより、後述する画素アレイ部１０の製造工程において、壁状電極２４が高温環境に曝された際にも、かかる壁状電極２４が劣化することを抑制することができる。

また、実施形態では、低吸収部材２６が、酸化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから選択される１種を主成分として構成されるとよい。たとえば、低吸収部材２６が酸化シリコンで構成されることにより、かかる低吸収部材２６を簡便に形成することができる。

また、低吸収部材２６が酸化ハフニウム、酸化アルミニウムまたは酸化チタンで構成されることにより、低吸収部材２６とシリコンで構成される第２領域２２との屈折率差を小さくすることができる。

したがって、実施形態によれば、低吸収部材２６における光入射側の端部において、光Ｌの散乱を抑制することができることから、フォトダイオードＰＤに対する集光特性の劣化をさらに抑制することができる。

画素アレイ部１０におけるその他の部位の説明を続ける。半導体層２０の反対面２０ｂには、配線層３０が配置される。かかる配線層３０は、層間絶縁膜３１内に複数層の配線３２および複数の画素トランジスタ３３が形成されることにより構成される。

配線３２には、壁状電極２４と電気的に接続される配線３２ａが含まれる。また、複数の画素トランジスタ３３は、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷の読み出しなどを行う。

半導体層２０の光入射面２０ａには、光学層４０が配置される。光学層４０は、平坦化膜４１と、カラーフィルタ４２と、遮光壁４３と、ＯＣＬ（On-Chip Lens）４４とを有する。

平坦化膜４１は、カラーフィルタ４２およびＯＣＬ４４が形成される面を平坦化し、カラーフィルタ４２およびＯＣＬ４４を形成する際の回転塗布の工程で発生するムラを回避するために設けられる。

平坦化膜４１は、たとえば、有機材料（たとえば、アクリル樹脂）で形成される。なお、平坦化膜４１は、有機材料で形成される場合に限られず、酸化シリコンや窒化シリコン（ＳｉＮ）などにより形成されてもよい。

カラーフィルタ４２は、ＯＣＬ４４によって集光された光Ｌのうち、所定の波長の光を透過させる光学的なフィルタである。カラーフィルタ４２は、平坦化膜４１における光入射側の面に配置される。

このカラーフィルタ４２には、たとえば、赤色の光を透過させるカラーフィルタと、緑色の光を透過させるカラーフィルタと、青色の光を透過させるカラーフィルタとが含まれる。

遮光壁４３は、たとえば、隣接するカラーフィルタ４２同士の間に配置される。遮光壁４３は、隣接するカラーフィルタ４２から斜めに入射する光を遮蔽する壁状の膜である。遮光壁４３は、たとえば、アルミニウムやタングステンなどにより構成される。

ＯＣＬ４４は、受光画素１１ごとに設けられ、光Ｌを各受光画素１１のフォトダイオードＰＤに集光するレンズである。ＯＣＬ４４は、たとえば、アクリル系などの樹脂などにより構成される。

［画素アレイ部の製造工程］
つづいて、実施形態に係る画素アレイ部１０の製造工程について、図３～図８を参照しながら説明する。図３～図８は、本開示の実施形態に係る画素アレイ部１０の製造工程を説明するための図である。

画素アレイ部１０の製造工程では、図３に示すように、まず、第１導電型の不純物を含み、最終的に半導体層２０となる半導体基板１２０の反対面２０ｂ側から、第２導電型の不純物が高いエネルギーでイオン注入される。これにより、反対面２０ｂを基準にして所与の深さＸよりも深い領域に第２領域２２が形成される。

この際、半導体基板１２０（半導体層２０）における第２領域２２よりも反対面２０ｂに近い領域は、第１導電型の第１領域２１となる。

さらに、半導体基板１２０（半導体層２０）の反対面２０ｂ側に従来公知の手法でトレンチＴ１が形成される。なお、このトレンチＴ１は、第１領域２１を貫通し、第２領域２２の途中まで達するように形成されるとともに、平面視で分離領域２３が設けられる部位に形成される。

次に、図４に示すように、従来公知の手法によって、トレンチＴ１の底部から所与の深さＸまでが低吸収部材２６で埋められる。

次に、図５に示すように、トレンチＴ１の所与の深さＸから開口部までの側面Ｔ１ａに従来公知の手法で絶縁膜２５が形成され、さらにトレンチＴ１の残りの空間を埋めるように壁状電極２４が従来公知の手法で形成される。

次に、図６に示すように、半導体基板１２０（半導体層２０）の反対面２０ｂの表面に、配線層３０が形成される。かかる配線層３０は、層間絶縁膜３１内に複数層の配線３２および複数の画素トランジスタ３３が設けられて構成され、従来公知の手法で形成される。

次に、図７に示すように、半導体基板１２０における反対面２０ｂとは反対側の面が研削処理されて、第２領域２２および低吸収部材２６が露出するように薄肉化される。これにより、半導体層２０および光入射面２０ａが形成される。

次に、図８に示すように、半導体層２０の光入射面２０ａの表面に、平坦化膜４１と、複数のカラーフィルタ４２および複数の遮光壁４３と、複数のＯＣＬ４４とが順に形成される。

ここまで説明したように、実施形態に係る画素アレイ部１０の製造工程では、半導体層２０の反対面２０ｂから形成されたトレンチＴ１を低吸収部材２６、絶縁膜２５および壁状電極２４で埋めることにより、分離領域２３が形成される。

これにより、簡便な工程で低吸収部材２６、絶縁膜２５および壁状電極２４を形成することができるとともに、低吸収部材２６と壁状電極２４との位置ズレを防ぐことができる。

［各種変形例］
つづいて、実施形態の各種変形例について、図９～図２４を参照しながら説明する。

＜変形例１＞
図９は、本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。かかる変形例１では、低吸収部材２６およびその周辺の構成が上記の実施形態と異なる。

具体的には、図９に示すように、変形例１では、低吸収部材２６と第２領域２２および壁状電極２４との間に、固定電荷膜２７が配置される。かかる固定電荷膜２７は、分離領域２３と第２領域２２との界面に電荷（ここでは、正孔）を固定する機能を有する。

固定電荷膜２７の材料としては、固定電荷を多く有する高誘電材料を用いることが好ましい。固定電荷膜２７は、たとえば、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化チタン、酸化マグネシウム（ＭｇＯ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）などで構成される。

また、固定電荷膜２７は、酸化プラセオジム（Ｐｒ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化プロメチウム（Ｐｍ_２Ｏ_３）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ_２Ｏ_３）などで構成されてもよい。

また、固定電荷膜２７は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化テルビウム（Ｔｂ_２Ｏ_３）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）、酸化ホルミウム（Ｈｏ_２Ｏ_３）、酸化エルビウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）、酸化ツリウム（Ｔｍ_２Ｏ_３）などで構成されてもよい。

また、固定電荷膜２７は、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯＮ）、酸窒化アルミニウム膜（ＡｌＯＮ）などで構成されてもよい。

このような固定電荷膜２７を配置することにより、変形例１では、負のバイアス電圧が印加されない低吸収部材２６と第２領域２２との界面近傍において、半導体層２０の欠陥などに起因する異常電荷の発生をさらに抑制することができる。

したがって、変形例１によれば、フォトダイオードＰＤでの白点の発生をさらに抑制することができる。

図１０は、本開示の実施形態の変形例１における低吸収部材２６が配置される深さＤと受光画素１１の飽和電荷量との関係を示す図である。

なお、図１０に示す結果はシミュレーションから求められたデータであり、固定電荷膜２７は酸化アルミニウムおよび酸化タンタルの多層膜で構成され、低吸収部材２６は酸化シリコンで構成された場合のデータである。また、図１０に示す参考例とは、低吸収部材２６および固定電荷膜２７が配置されず、壁状電極２４が分離領域２３の全体を貫通する場合のデータである。

図１０に示すように、変形例１では、低吸収部材２６が、半導体層２０の光入射面２０ａから８００（ｎｍ）以上の深さＤまで配置されるとさらによい。これにより、参考例と比べて、飽和電荷量を大きく増加させることができる。すなわち、変形例１では、低吸収部材２６を８００（ｎｍ）以上の深さＤまで配置することにより、集光特性をさらに向上させることができる。

なお、図１０のデータは、変形例１の構成についてシミュレーションした結果であるが、上記の実施形態の構成についてシミュレーションした結果も図１０と同様である。すなわち、上記の実施形態においても、低吸収部材２６を８００（ｎｍ）以上の深さＤまで配置することにより、集光特性をさらに向上させることができる。

＜変形例１の製造工程＞
つづいて、変形例１に係る画素アレイ部１０の製造工程について、図１１～図１７を参照しながら説明する。図１１～図１７は、本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部１０の製造工程を説明するための図である。

変形例１の製造工程では、図１１に示すように、まず、第１導電型の不純物を含み、最終的に半導体層２０となる半導体基板１２０の反対面２０ｂ側から、第２導電型の不純物が高いエネルギーでイオン注入される。これにより、反対面２０ｂを基準にして所与の深さＸよりも深い領域に第２領域２２が形成される。

さらに、半導体基板１２０（半導体層２０）の反対面２０ｂ側に従来公知の手法でトレンチＴ１が形成される。なお、このトレンチＴ１は、第１領域２１を貫通するように形成されるとともに、平面視で分離領域２３が設けられる部位に形成される。

次に、図１２に示すように、トレンチＴ１の底部から開口部までの側面Ｔ１ａに従来公知の手法で絶縁膜２５が形成され、さらにトレンチＴ１の残りの空間を埋めるように壁状電極２４が従来公知の手法で形成される。

次に、図１３に示すように、半導体基板１２０（半導体層２０）の反対面２０ｂの表面に、配線層３０が形成される。かかる配線層３０は、層間絶縁膜３１内に複数層の配線３２および複数の画素トランジスタ３３が設けられて構成され、従来公知の手法で形成される。

次に、図１４に示すように、半導体基板１２０における反対面２０ｂとは反対側の面が研削処理されて、第２領域２２が露出するように薄肉化される。これにより、半導体層２０および光入射面２０ａが形成される。

次に、図１５に示すように、半導体層２０の光入射面２０ａ側に従来公知の手法でトレンチＴ２が形成される。なお、このトレンチＴ２は、第２領域２２を貫通するように形成されるとともに、平面視で分離領域２３が設けられる部位に形成される。すなわち、このトレンチＴ２は、底部で壁状電極２４および絶縁膜２５を露出させるように形成される。

次に、図１６に示すように、トレンチＴ２の側面Ｔ２ａおよび底面Ｔ２ｂに従来公知の手法で固定電荷膜２７が形成され、さらにトレンチＴ２の残りの空間を埋めるように低吸収部材２６が従来公知の手法で形成される。

次に、図１７に示すように、半導体層２０の光入射面２０ａの表面に、平坦化膜４１と、複数のカラーフィルタ４２および複数の遮光壁４３と、複数のＯＣＬ４４とが順に形成される。

このように、変形例１の製造工程では、反対面２０ｂから形成されたトレンチＴ１を絶縁膜２５と壁状電極２４とで埋めるとともに、光入射面２０ａから形成されたトレンチＴ２を固定電荷膜２７と低吸収部材２６とで埋めることで、分離領域２３が形成される。

したがって、変形例１によれば、配線層３０の形成工程などにおいて低吸収部材２６が高温環境に曝されることが無いことから、かかる低吸収部材２６が劣化することを抑制することができる。

なお、上述した実施形態および変形例１の製造工程では、第１導電型の半導体基板１２０に第２導電型の不純物を高いエネルギーでイオン注入することにより第１領域２１および第２領域２２を形成する例について示したが、本開示はかかる例に限られない。

たとえば、本開示の技術では、第２導電型の半導体基板１２０の反対面２０ｂ側から、第１導電型の不純物を比較的低いエネルギーでイオン注入することにより、第１領域２１および第２領域２２を形成してもよい。

＜変形例２＞
図１８は、本開示の実施形態の変形例２に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。かかる変形例２では、第２領域２２の構成が上記の変形例１と異なる。

具体的には、図１８に示すように、変形例２では、第２領域２２が、第１領域２１側に配置される第１部位２２ａと、光入射面２０ａ側に配置される第２部位２２ｂとを有する。

第１部位２２ａは、第１領域２１よりも不純物濃度が小さい領域であり、たとえば、第１領域２１よりも不純物濃度が小さい第１導電型の不純物領域である。また、第２部位２２ｂは、第１部位２２ａよりも不純物濃度が小さい領域であり、たとえば、第２導電型の不純物領域である。

これによっても、負のバイアス電圧が印加されない低吸収部材２６と第２領域２２との界面近傍において、半導体層２０の欠陥などに起因する異常電荷の発生をさらに抑制することができる。したがって、変形例２によれば、フォトダイオードＰＤでの白点の発生をさらに抑制することができる。

＜変形例３＞
図１９は、本開示の実施形態の変形例３に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。かかる変形例３では、低吸収部材２６の周辺の構成が上記の変形例１と異なる。

具体的には、図１９に示すように、変形例３では、低吸収部材２６および固定電荷膜２７と、壁状電極２４および絶縁膜２５との間にストッパ膜２８が配置される。かかるストッパ膜２８は、図１２に示した製造工程において、トレンチＴ１が形成されてから絶縁膜２５および壁状電極２４が形成されるまでの間に、トレンチＴ１の底部を埋めるように形成される。

また、ストッパ膜２８は、半導体層２０の材料（たとえば、シリコン）に対してエッチング処理の選択比が高い材料（たとえば、酸化シリコンや窒化シリコンなど）で構成される。

変形例３では、このようなストッパ膜２８が配置されることにより、図１５に示したトレンチＴ２の形成工程において、ストッパ膜２８をエッチングストッパとして用いることができる。したがって、変形例３によれば、トレンチＴ２を精度よく形成することができる。

＜変形例４＞
図２０は、本開示の実施形態の変形例４に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。かかる変形例４では、低吸収部材２６および固定電荷膜２７のサイズが上記の変形例１と異なる。

具体的には、図２０に示すように、変形例４では、低吸収部材２６および固定電荷膜２７で構成される壁状の部位が、壁状電極２４および絶縁膜２５で構成される壁状の部位よりも太い。

これにより、トレンチＴ２の形成工程において、トレンチＴ２がトレンチＴ１に対して位置ズレした場合でも、低吸収部材２６および固定電荷膜２７で構成される壁状の部位を、壁状電極２４および絶縁膜２５で構成される壁状の部位に繋げることができる。

したがって、変形例４によれば、トレンチＴ２がトレンチＴ１に対して位置ズレした場合でも、隣接するフォトダイオードＰＤを分離領域２３で確実に分離することができる。

＜変形例５＞
図２１は、本開示の実施形態の変形例５に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。かかる変形例５では、低吸収部材２６および固定電荷膜２７の構成が上記の変形例１と異なる。

具体的には、図２１に示すように、変形例５では、低吸収部材２６Ａが導電性材料（たとえば、タングステンやアルミニウム）で構成されるとともに、固定電荷膜２７Ａが絶縁性材料（たとえば、酸化シリコン）で構成される。また、変形例５では、低吸収部材２６Ａと壁状電極２４との間が電気的に接続される。

これにより、壁状電極２４を介して低吸収部材２６Ａにも負のバイアス電圧が印加されることから、第２領域２２と分離領域２３との界面近傍にもホールを集めることができる。したがって、変形例５によれば、フォトダイオードＰＤにおいて暗電流や白点の発生をさらに抑制することができる。

＜変形例６＞
図２２は、本開示の実施形態の変形例６に係る画素アレイ部１０の平面構成を示す図である。また、図２３は、図２２に示すＡ－Ａ線の矢視断面図であり、図２４は、図２２に示すＢ－Ｂ線の矢視断面図である。

図２２などに示すように、変形例６の画素アレイ部１０において、１つの受光画素１１には、一対のフォトダイオードＰＤ（以下、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２とも呼称する。）が設けられる。たとえば、受光画素１１は平面視で略正方形状であり、フォトダイオードＰＤは平面視で略長方形状である。

また、受光画素１１は、分離領域２３として、第１分離領域２３ａと、第２分離領域２３ｂと、不純物領域２３ｃとを有する。第１分離領域２３ａは、図２２に示すように、１つの受光画素１１において一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を囲むように配置される。

第２分離領域２３ｂは、１つの受光画素１１において互いに隣接する一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の間に配置される。第２分離領域２３ｂは、互いに隣接する一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の間を光学的および電気的に分離する。

すなわち、変形例６の受光画素１１において、第１分離領域２３ａは、異なるＯＣＬ４４を介して光Ｌが入射される複数のフォトダイオードＰＤ同士の間を分離する。また、第２分離領域２３ｂは、同じＯＣＬ４４を介して光Ｌが入射される一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の間を分離する。

このように、変形例６では、第２分離領域２３ｂを用いて一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を互いに分離することができることから、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を用いて入射する光Ｌの位相差を検出することができる。

不純物領域２３ｃは、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の間において平面視で第２分離領域２３ｂとは異なる位置に配置され、第２導電型の不純物を含む。

かかる不純物領域２３ｃは、フォトダイオードＰＤ１とフォトダイオードＰＤ２との間のオーバーフローパスとして機能する。これにより、変形例６では、両方のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に蓄積される電荷量を均等にすることができる。

ここで、変形例６では、図２３に示すように、上述の変形例１と同様、第１分離領域２３ａおよび第２分離領域２３ｂが、壁状電極２４と、絶縁膜２５と、低吸収部材２６と、固定電荷膜２７とを有する。

これにより、変形例６では、第１分離領域２３ａおよび第２分離領域２３ｂに良好な分離特性を付与することができるとともに、第１分離領域２３ａおよび第２分離領域２３ｂにおける光入射側の部位で光Ｌが吸収されることを抑制することができる。

したがって、変形例６によれば、光Ｌの位相差を検出することができる受光画素１１において、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に対する集光特性の劣化を抑制することができる。

また、変形例６では、図２３に示すように、第２分離領域２３ｂにおいて低吸収部材２６および固定電荷膜２７が配置される深さＤ２が、第１分離領域２３ａにおいて低吸収部材２６および固定電荷膜２７が配置される深さＤ１よりも深いとよい。

これにより、ＯＣＬ４４の光軸の近くに配置されるため、第１分離領域２３ａよりも多くの光Ｌが集光される第２分離領域２３ｂにおいて、光入射側の部位で光Ｌが吸収されることを効果的に抑制することができる。

したがって、変形例６によれば、光Ｌの位相差を検出することができる受光画素１１において、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に対する集光特性の劣化をさらに抑制することができる。

なお、図２２～図２４の例では、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の間にオーバーフローパス（不純物領域２３ｃ）が配置された位相差画素について示したが、本開示はかかる例に限られない。

たとえば、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の間が第２分離領域２３ｂで完全に分離された位相差画素において、第１分離領域２３ａおよび第２分離領域２３ｂが、壁状電極２４と、絶縁膜２５と、低吸収部材２６と、固定電荷膜２７とを有していてもよい。

これにより、光Ｌの位相差を検出することができる受光画素１１において、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に対する集光特性の劣化を抑制することができる。

また、この位相差画素において、第２分離領域２３ｂにおいて低吸収部材２６および固定電荷膜２７が配置される深さＤ２が、第１分離領域２３ａにおいて低吸収部材２６および固定電荷膜２７が配置される深さＤ１よりも深くてもよい。これにより、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に対する集光特性の劣化をさらに抑制することができる。

［効果］
実施形態に係る固体撮像素子１は、半導体層２０と、分離領域２３と、を備える。半導体層２０は、行列状に配置される複数の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）を有する。分離領域２３は、半導体層２０において隣接する光電変換部（フォトダイオードＰＤ）同士を分離する。また、分離領域２３は、壁状電極２４と、低吸収部材２６と、を有する。壁状電極２４は、壁状に配置され、負のバイアス電圧が印加される。低吸収部材２６は、壁状電極２４よりも光入射側に配置され、壁状電極２４よりも光吸収率が小さい。

これにより、フォトダイオードＰＤに対する集光特性の劣化を抑制することができる。

また、実施形態に係る固体撮像素子１において、光電変換部（フォトダイオードＰＤ）は、壁状電極２４に隣接する第１領域２１と、低吸収部材２６に隣接する第２領域２２と、を有する。また、第２領域２２の不純物濃度は、第１領域２１の不純物濃度よりも小さい。

これにより、フォトダイオードＰＤでの白点の発生を抑制することができる。

また、実施形態に係る固体撮像素子１において、低吸収部材２６は、半導体層２０の光入射側の面２０ａから８００（ｎｍ）以上の深さＤまで配置される。

これにより、フォトダイオードＰＤに対する集光特性をさらに向上させることができる。

また、実施形態に係る固体撮像素子１において、壁状電極２４は、ポリシリコン、タングステン、アルミニウムから選択される１種を主成分として構成される。

これにより、フォトダイオードＰＤにおいて暗電流や白点の発生をさらに抑制することができる。

また、実施形態に係る固体撮像素子１において、低吸収部材２６は、酸化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから選択される１種を主成分として構成される。

これにより、低吸収部材２６を簡便に形成することができるか、または低吸収部材２６における光入射側の端部において光Ｌの散乱を抑制することができる。

また、実施形態に係る固体撮像素子１は、対応する光電変換部（フォトダイオードＰＤ）に光Ｌを入射させる複数のオンチップレンズ（ＯＣＬ４４）をさらに備える。また、分離領域２３は、第１分離領域２３ａと第２分離領域２３ｂとを有する。第１分離領域２３ａは、異なるオンチップレンズ（ＯＣＬ４４）を介して光Ｌが入射される複数の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）を分離する。第２分離領域２３ｂは、同じオンチップレンズ（ＯＣＬ４４）を介して光Ｌが入射される複数の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）を分離する。また、第２分離領域２３ｂに位置する低吸収部材２６は、第１分離領域２３ａに位置する低吸収部材２６よりも深い位置まで配置される。

これにより、光Ｌの位相差を検出することができる受光画素１１において、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に対する集光特性の劣化をさらに抑制することができる。

また、実施形態に係る固体撮像素子１の製造方法は、トレンチＴ１を形成する工程と、低吸収部材２６で埋める工程と、絶縁膜２５を形成する工程と、壁状電極２４で埋める工程と、を含む。トレンチＴ１を形成する工程は、半導体基板１２０の光入射側とは反対側の面２０ｂにトレンチＴ１を形成する。低吸収部材２６で埋める工程は、トレンチＴ１の底部から所与の深さＸまで低吸収部材２６で埋める。絶縁膜２５を形成する工程は、トレンチＴ１の所与の深さＸから開口部までの側面Ｔ１ａに絶縁膜２５を形成する。壁状電極２４で埋める工程は、トレンチＴ１の残りの部位を導電性の壁状電極２４で埋める。また、配線層３０に形成される配線３２ａは、壁状電極２４に接続され、低吸収部材２６は、壁状電極２４よりも光吸収率が小さい。

これにより、フォトダイオードＰＤに対する集光特性の劣化が抑制された固体撮像素子１を簡便に形成することができるとともに、低吸収部材２６と壁状電極２４との位置ズレを防ぐことができる。

また、実施形態に係る固体撮像素子１の製造方法は、不純物濃度を小さくする工程をさらに含む。不純物濃度を小さくする工程は、トレンチＴ１の底部に対応する深さから所与の深さＸまでの領域を、所与の深さＸから半導体基板１２０の光入射側とは反対側の面２０ｂまでの領域よりも不純物濃度を小さくする。

これにより、フォトダイオードＰＤでの白点の発生が抑制された固体撮像素子１を形成することができる。

［電子機器］
なお、本開示は、固体撮像素子への適用に限られるものではない。すなわち、本開示は、固体撮像素子のほかにカメラモジュールや撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置、または画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機など、固体撮像素子を有する電子機器全般に対して適用可能である。

かかる撮像装置としては、たとえば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどが挙げられる。また、かかる撮像機能を有する携帯端末装置としては、たとえば、スマートフォンやタブレット型端末などが挙げられる。

図２５は、本開示に係る技術を適用した電子機器１０００としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。図２５の電子機器１０００は、たとえば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末などの携帯端末装置などの電子機器である。

図２５において、電子機器１０００は、レンズ群１００１と、固体撮像素子１００２と、ＤＳＰ回路１００３と、フレームメモリ１００４と、表示部１００５と、記録部１００６と、操作部１００７と、電源部１００８とから構成される。

また、電子機器１０００において、ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、表示部１００５、記録部１００６、操作部１００７、および電源部１００８は、バスライン１００９を介して相互に接続されている。

レンズ群１００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像素子１００２の撮像面上に結像する。固体撮像素子１００２は、上述した実施形態に係る固体撮像素子１に対応し、レンズ群１００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。

ＤＳＰ回路１００３は、固体撮像素子１００２から供給される信号を処理するカメラ信号処理回路である。フレームメモリ１００４は、ＤＳＰ回路１００３により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。

表示部１００５は、たとえば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルなどのパネル型表示装置からなり、固体撮像素子１００２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部１００６は、固体撮像素子１００２で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスクなどの記録媒体に記録する。

操作部１００７は、ユーザによる操作にしたがい、電子機器１０００が有する各種の機能についての操作指令を発する。電源部１００８は、ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、表示部１００５、記録部１００６、および操作部１００７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。

このように構成されている電子機器１０００では、固体撮像素子１００２として、上述した各実施形態の固体撮像素子１を適用することにより、フォトダイオードＰＤに対する集光特性の劣化を抑制することができる。

［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２６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２６に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。

駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。

ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。

撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。

車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。

マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。

音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２６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２７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図２７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２７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。具体的には、図１の固体撮像素子１は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、かかる撮像部１２０３１から高品質な画像を取得することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
行列状に配置される複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記半導体層において隣接する前記光電変換部同士を分離する分離領域と、
を備え、
前記分離領域は、
壁状に配置され、負のバイアス電圧が印加される壁状電極と、
前記壁状電極よりも光入射側に配置され、前記壁状電極よりも光吸収率が小さい低吸収部材と、
を有する固体撮像素子。
（２）
前記光電変換部は、前記壁状電極に隣接する第１領域と、前記低吸収部材に隣接する第２領域と、を有し、
前記第２領域の不純物濃度は、前記第１領域の不純物濃度よりも小さい
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記低吸収部材は、前記半導体層の光入射側の面から８００（ｎｍ）以上の深さまで配置される
前記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記壁状電極は、ポリシリコン、タングステン、アルミニウムから選択される１種を主成分として構成される
前記（１）～（３）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（５）
前記低吸収部材は、酸化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから選択される１種を主成分として構成される
前記（１）～（４）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（６）
対応する前記光電変換部に光を入射させる複数のオンチップレンズ、
をさらに備え、
前記分離領域は、
異なる前記オンチップレンズを介して光が入射される複数の前記光電変換部を分離する第１分離領域と、
同じ前記オンチップレンズを介して光が入射される複数の前記光電変換部を分離する第２分離領域と、
を有し、
前記第２分離領域に位置する前記低吸収部材は、前記第１分離領域に位置する前記低吸収部材よりも深い位置まで配置される
前記（１）～（５）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（７）
半導体基板の光入射側とは反対側の面にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチの底部から所与の深さまで低吸収部材で埋める工程と、
前記トレンチの前記所与の深さから開口部までの側面に絶縁膜を形成する工程と、
前記トレンチの残りの部位を導電性の壁状電極で埋める工程と、
前記半導体基板の光入射側の面に配線層を形成する工程と、
を含み、
前記配線層に形成される配線は、前記壁状電極に接続され、
前記低吸収部材は、前記壁状電極よりも光吸収率が小さい
固体撮像素子の製造方法。
（８）
前記トレンチの底部に対応する深さから前記所与の深さまでの領域を、前記所与の深さから前記半導体基板の光入射側とは反対側の面までの領域よりも不純物濃度を小さくする工程、をさらに含む
前記（７）に記載の固体撮像素子の製造方法。
（９）
固体撮像素子と、
被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
前記固体撮像素子は、
行列状に配置される複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記半導体層において隣接する前記光電変換部同士を分離する分離領域と、
を有し、
前記分離領域は、
壁状に配置され、負のバイアス電圧が印加される壁状電極と、
前記壁状電極よりも光入射側に配置され、前記壁状電極よりも光吸収率が小さい低吸収部材と、
を有する電子機器。
（１０）
前記光電変換部は、前記壁状電極に隣接する第１領域と、前記低吸収部材に隣接する第２領域と、を有し、
前記第２領域の不純物濃度は、前記第１領域の不純物濃度よりも小さい
前記（９）に記載の電子機器。
（１１）
前記低吸収部材は、前記半導体層の光入射側の面から８００（ｎｍ）以上の深さまで配置される
前記（９）または（１０）に記載の電子機器。
（１２）
前記壁状電極は、ポリシリコン、タングステン、アルミニウムから選択される１種を主成分として構成される
前記（９）～（１１）のいずれか一つに記載の電子機器。
（１３）
前記低吸収部材は、酸化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから選択される１種を主成分として構成される
前記（９）～（１２）のいずれか一つに記載の電子機器。
（１４）
対応する前記光電変換部に光を入射させる複数のオンチップレンズ、
をさらに備え、
前記分離領域は、
異なる前記オンチップレンズを介して光が入射される複数の前記光電変換部を分離する第１分離領域と、
同じ前記オンチップレンズを介して光が入射される複数の前記光電変換部を分離する第２分離領域と、
を有し、
前記第２分離領域に位置する前記低吸収部材は、前記第１分離領域に位置する前記低吸収部材よりも深い位置まで配置される
前記（９）～（１３）のいずれか一つに記載の電子機器。

１固体撮像素子
１０画素アレイ部
１１受光画素
２０半導体層
２１第１領域
２２第２領域
２３分離領域
２３ａ第１分離領域
２３ｂ第２分離領域
２４壁状電極
２５絶縁膜
２６、２６Ａ低吸収部材
２７、２７Ａ固定電荷膜
３０配線層
３２、３２ａ配線
１０００電子機器
ＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２フォトダイオード（光電変換部の一例）

Claims

行列状に配置される複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記半導体層において隣接する前記光電変換部同士を分離する分離領域と、
を備え、
前記分離領域は、
壁状に配置され、負のバイアス電圧が印加される壁状電極と、
前記壁状電極よりも光入射側に配置され、前記壁状電極よりも光吸収率が小さい低吸収部材と、
を有し、
前記光電変換部は、前記壁状電極に隣接する第１領域と、前記低吸収部材に隣接する第２領域と、を有し、
前記第２領域の不純物濃度は、前記第１領域の不純物濃度よりも小さい
固体撮像素子。
前記低吸収部材は、前記半導体層の光入射側の面から８００（ｎｍ）以上の深さまで配置される
請求項１に記載の固体撮像素子。
前記壁状電極は、ポリシリコン、タングステン、アルミニウムから選択される１種を主成分として構成される
請求項１または２に記載の固体撮像素子。
前記低吸収部材は、酸化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから選択される１種を主成分として構成される
請求項１～３のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
行列状に配置される複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記半導体層において隣接する前記光電変換部同士を分離する分離領域と、
対応する前記光電変換部に光を入射させる複数のオンチップレンズと、
を備え、
前記分離領域は、
壁状に配置され、負のバイアス電圧が印加される壁状電極と、
前記壁状電極よりも光入射側に配置され、前記壁状電極よりも光吸収率が小さい低吸収部材と、
異なる前記オンチップレンズを介して光が入射される複数の前記光電変換部を分離する第１分離領域と、
同じ前記オンチップレンズを介して光が入射される複数の前記光電変換部を分離する第２分離領域と、
を有し、
前記第２分離領域に位置する前記低吸収部材は、前記第１分離領域に位置する前記低吸収部材よりも深い位置まで配置される
固体撮像素子。
半導体基板の光入射側とは反対側の面にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチの底部から所与の深さまで低吸収部材で埋める工程と、
前記トレンチの前記所与の深さから開口部までの側面に絶縁膜を形成する工程と、
前記トレンチの残りの部位を導電性の壁状電極で埋める工程と、
前記半導体基板の光入射側の面に配線層を形成する工程と、
を含み、
前記配線層に形成される配線は、前記壁状電極に接続され、
前記低吸収部材は、前記壁状電極よりも光吸収率が小さく、
前記トレンチの底部に対応する深さから前記所与の深さまでの領域を、前記所与の深さから前記半導体基板の光入射側とは反対側の面までの領域よりも不純物濃度を小さくする工程、をさらに含む
固体撮像素子の製造方法。
固体撮像素子と、
被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
前記固体撮像素子は、
行列状に配置される複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記半導体層において隣接する前記光電変換部同士を分離する分離領域と、
を有し、
前記分離領域は、
壁状に配置され、負のバイアス電圧が印加される壁状電極と、
前記壁状電極よりも光入射側に配置され、前記壁状電極よりも光吸収率が小さい低吸収部材と、
を有し、
前記光電変換部は、前記壁状電極に隣接する第１領域と、前記低吸収部材に隣接する第２領域と、を有し、
前記第２領域の不純物濃度は、前記第１領域の不純物濃度よりも小さい
電子機器。
固体撮像素子と、
被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
前記固体撮像素子は、
行列状に配置される複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記半導体層において隣接する前記光電変換部同士を分離する分離領域と、
対応する前記光電変換部に光を入射させる複数のオンチップレンズと、
を有し、
前記分離領域は、
壁状に配置され、負のバイアス電圧が印加される壁状電極と、
前記壁状電極よりも光入射側に配置され、前記壁状電極よりも光吸収率が小さい低吸収部材と、
異なる前記オンチップレンズを介して光が入射される複数の前記光電変換部を分離する第１分離領域と、
同じ前記オンチップレンズを介して光が入射される複数の前記光電変換部を分離する第２分離領域と、
を有し、
前記第２分離領域に位置する前記低吸収部材は、前記第１分離領域に位置する前記低吸収部材よりも深い位置まで配置される
電子機器。