KR20190119029A - 고체 촬상 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

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토모유키 히라노
히로유키 모리
히로토시 노무라
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신 이와부치
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Abstract

화소마다 형성된 광전변환을 행하는 N형 영역; 반도체 기판을 깊이 방향으로 관통하고, 인접하는 화소 각각의 상기 광전변환을 행하는 N형 영역의 사이에 형성된 화소사이 차광벽; 상기 광전변환을 행하는 N형 영역과 상기 화소사이 차광벽 사이에 형성된 P형층; 및 상기 P형층에 인접하고, 상기 N형 영역과 상기 반도체 기판의 광입사면측 상의 계면 사이에 형성된 P형 영역을 포함하는 촬상 장치를 제공한다.

Description

고체 촬상 장치, 및 전자 기기
본 기술은, 고체 촬상 장치, 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 각 화소 사이에 형성한 화소사이 차광벽의 측벽에 P형 고체상(固體相, solid-phase) 확산층과 N형 고체상 확산층을 형성하여 강전계(强電界, intense electric field) 영역을 이루고, 전하를 유지시킴에 의해 각 화소의 포화 전하량(Qs)을 향상시키도록 한 고체 촬상 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다.
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2017년 3월 8일에 출원된 일본 우선권 특허출원 JP2017-043810의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 본원에 참고로서 인용된다.
종래, 고체 촬상 장치의 각 화소의 포화 전하량(Qs)을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 각 화소 사이에 형성한 트렌치의 측벽에 P형 확산층과 N형 확산층을 형성하여 강전계 영역을 이루고, 전하를 유지시키는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이하, 그 트렌치를 화소사이 차광벽, 또는 DTI(Deep Trench Isolation)라고 칭한다.
도 1은 상술한 종래 기술이 적용되고 있는 고체 촬상 장치의 구성의 한 예를 도시하는 수평 방향 단면도이다. 도 2는 그 고체 촬상 장치의 1화소분의 수직방향 단면도이다.
그 고체 촬상 장치는, 이면 조사형이고, Si 기판(10)의 내부에 형성된 각 화소의 광전변환 소자인 PD(포토 다이오드)(11)를 둘러싸도록 DTI(12)가 형성되어 있다. PD(11)와 DTI(12)와의 사이에는, DTI(12)측부터 PD(11)를 향하여 차례로 P형 고체상 확산층(13)과 N형 고체상 확산층(14)이, DTI(12)에 따라서 Si 기판(10)의 이면 Si 계면(20)에 접할 때까지 형성되어 있다. 이에 의해, P형 고체상 확산층(13)과 N형 고체상 확산층(14)의 PN 접합부분은 강전계 영역을 이루고, PD(11)에서 발생된 전하를 유지하도록 되어 있다.
DTI(12)의 이면측(도면 하측)에는, 인접 화소로의 광이 누출을 억제하는 차광막(15)이 형성되어 있다. 차광막(15)은, 예를 들면, W(텅스텐) 등의 금속재로 이루어진다. Si 기판(10)의 이면측에는, 입사광을 PD(11)에 집광시키는 OCL(온 칩 렌즈)(16)이 형성되어 있다.
Si 기판(10)의 표면측(도면 상측)에는, 종형 트랜지스터 트렌치(17)가 개구되고, 그곳에 PD(11)로부터 전하를 판독하기 위한 전송 게이트(TG)가 형성되어 있다. 또한, Si 기판(10)의 표면측에는 증폭(AMP) 트랜지스터, 선택(SEL) 트랜지스터, 리셋(RST) 트랜지스터 등의 화소 트랜지스터가 형성되어 있다. PD(11)와 화소 트랜지스터와의 사이의 액티브 영역(Pwell)(19)에는, 화소 트랜지스터 등을 분리하는 소자 분리 영역(이하, STI(Shallow Trench Isolation)이라고 칭한다)(21)이 형성되어 있다.
일본 특개2015-162603호 공보
상술한 구성에 의하면, DTI(12)에 따라 형성한 P형 고체상 확산층(13)과 N형 고체상 확산층(14)이 강전계 영역을 이루어, PD(11)에서 발생된 전하를 유지할 수 있다. 단, 도 2에 도시된 구성에서는, 광의 입사면측인 Si 기판(10)의 이면 Si 계면(20)에 N형 고체상 확산층(14)이 도달하고 있고, 이 부분에서는 전하의 피닝(pinning)이 약체화되어 버리기 때문에, 발생한 전하가 PD(11)에 유입되어 Dark 특성이 악화하는(예를 들면, 백점이 생기거나, 암전류가 발생하거나 하는) 일이 생길 수 있다.
본 기술은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, Dark 특성의 악화를 억제할 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 적어도 제1의 실시의 형태에 관하여,
기판;
상기 기판 내에 형성되고, 각각이 광전변환을 행하는 N형 영역을 포함하는 복수의 광전변환 소자;
상기 기판 내의 상기 복수의 광전변환 소자의 제1의 광전변환 소자와 제2의 광전변환 소자 사이에 형성된 차광벽;
상기 제1의 광전변환 영역과 상기 차광벽 사이에 형성된 제1의 P형 영역; 및
상기 제1의 P형 영역에 인접하고, 상기 제1의 광전변환 영역과 상기 기판의 광입사측의 계면 사이에 형성된 제2의 P형 영역을 구비하는 촬상 장치를 제공한다.
본 기술의 다른 실시의 형태에 관하여,
촬상 장치를 구비하고,
상기 촬상 장치는,
기판;
상기 기판 내에 형성되고, 각각이 광전변환을 행하는 N형 영역을 포함하는 복수의 광전변환 소자;
상기 기판 내의 상기 복수의 광전변환 소자의 제1의 광전변환 소자와 제2의 광전변환 소자 사이에 형성된 차광벽;
상기 제1의 광전변환 영역과 상기 차광벽 사이에 형성된 제1의 P형 영역; 및
상기 제1의 P형 영역에 인접하고, 상기 제1의 광전변환 영역과 상기 기판의 광입사측의 계면 사이에 형성된 제2의 P형 영역을 포함하는 전자 기기를 제공한다.
본 기술의 제1 및 제2의 한 측면에 의하면, Dark 특성의 악화를 억제할 수 있다.
도 1은 종래 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 구성의 한 예를 도시하는 수평 방향 단면도.
도 2는 종래 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 구성의 한 예를 도시하는 수직방향 단면도.
도 3은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제1의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 4는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제1의 실시의 형태의 표면측의 평면도.
도 5는 본 기술의 특징에 관한 DTI(12) 주변의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제2의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 7은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제3의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 8은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제4의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 9는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제5의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 10은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제6의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 11은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제7의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 12는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제8의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 13은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제9의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 14는 도 13에 도시된 제9의 구성례에 대응하는 평면도.
도 15는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제10의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 16은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제11의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 17은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제12의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도 및 평면도.
도 18은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제13의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 19는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제14의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도 및 평면도.
도 20은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제15의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 21은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제16의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 22는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제17의 구성례를 도시하는 수직방향 단면도.
도 23은 2화소로 FD 등을 공유하는 경우의 구성례를 도시하는 평면도.
도 24는 본 개시에 관한 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 구성례의 개요를 도시하는 도면.
도 25는 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제1의 구성례를 도시하는 단면도.
도 26은 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제2의 구성례를 도시하는 단면도.
도 27은 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제3의 구성례를 도시하는 단면도.
도 28은 본 개시에 관한 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 다른 구성례를 도시하는 단면도.
도 29는 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 30은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 31은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 최선의 형태(이하, 실시의 형태라고 칭한다)에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
<제1의 실시의 형태>
도 3은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제1의 구성례(제1의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도, 도 4는 제1의 실시의 형태의 표면측의 평면도이다. 또한, 도 3은, 도 4 중의 선분 X-X'의 위치에 대응하는 것이다. 이하에 설명하는 각 실시의 형태와, 도 2에 도시된 종래의 구성의 한 예에서 공통되는 구성 요소에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 있기 때문에, 그 설명은 적절히 생략한다.
그 제1의 실시의 형태는, 이면 조사형이고, DTI(12)가 각 화소의 영역을 둘러싸도록 DTI(12)가 Si 기판(10)을 관통하여 형성되어 있다. PD(11)와 DTI(12)와의 사이에는, DTI(12)측부터 PD(11)를 향하여 차례로 P형 고체상 확산층(13)과 N형 고체상 확산층(14)이 형성되어 있다.
또한, 고체상 확산층이란, 후술하는 제법(製法)에 의해 생성된 층을 가리키지만, 본 기술에서는 이것으로 한정되지 않고, 다른 제법에 의해 생성된 P형층과 N형층을 DTI(12)와 PD(11)와의 사이에 각각 마련하여도 좋다. 또한, 실시의 형태에서의 PD(11)은 N형 영역에서 구성되어 있다. 광전변환은, 이들 N형 영역의 일부, 또는 전부에서 행하여진다.
또한, DTI(12)의 내벽에는 SiO2로 이루어지는 측벽막(31)이 형성되고, 그 내측에는 폴리실리콘으로 이루어지는 충전재(32)가 매입되어 있다.
단, P형 고체상 확산층(13)은 이면 Si 계면(20)에 접할 때까지 형성되어 있지만, N형 고체상 확산층(14)은 이면 Si 계면(20)에 접하지 않고, N형 고체상 확산층(14)과 이면 Si 계면(20) 사이에 간격이 마련되어 있다.
이와 같이, 제1의 실시의 형태에서는, PD(11) 및 N형 고정 확산층(14)과, 이면 Si 계면(20) 사이, 즉, Si 기판(10)에서 PD(11) 등이 형성되어 있지 않는 영역에는, P형 영역(35)가 마련되어 있고, PD(11) 및 N형 고체상 확산층(14)이 이면 Si 계면(20) 부근에 존재하지 않게 된다. 이에 의해, 이면 Si 계면(20) 부근에서의 피닝의 약체화(弱體化)가 생기지 않기 때문에, 발생한 전하가 PD(11)에 유입되어 Dark 특성이 악화하여 버리는 사태의 발생을 억제할 수 있다.
또한, DTI(12)에 관해서는, 내벽막(31)에 채용한 SiO2의 대신에 SiN를 채용하여도 좋다. 또한, 충전재(32)에 채용한 폴리실리콘 대신에 도핑폴리실리콘을 이용하여도 좋다. 도핑폴리실리콘을 충전한 경우, 또는, 폴리실리콘을 충전한 후에 N형 불순물 또는 P형 불순물을 도핑한 경우에는, 그곳에 부바이어스를 인가하면, DTI(12)의 측벽의 피닝을 강화할 수 있기 때문에, Dark 특성을 더욱 개선할 수 있다.
<본 기술의 특징에 관한 DTI(12) 주변의 제조 방법>
도 5는, 본 기술의 특징에 관한 DTI(12) 주변의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
Si 기판(10)에 DTI(12)를 개구하는데 즈음하여서는, 도 5의 A에 도시되는 바와 같이, Si 기판(10)상의 DTI(12)를 형성한 위치 이외를 SiN와 SiO2를 이용한 하드 마스크로 덮고, 하드 마스크에 의해 덮이지 않은 부분을 드라이 에칭에 의해 Si 기판(10)의 소정의 깊이까지 수직방향으로 홈을 개구한다.
다음에, 개구한 홈의 내측에 N형의 불순물인 P(인)를 포함하는 SiO2막을 성막하고 나서 열처리를 행하여, SiO2막으로부터 Si 기판(10)측에 P를 도핑(이하, 고체상 확산이라고 칭한다)시킨다.
다음에, 도 5의 B에 도시되는 바와 같이, 개구한 홈의 내측에 성막한 P를 포함하는 SiO2막을 제거하고 나서, 재차 열처리를 행하고, P를 Si 기판(10)의 내부에 까지 확산시킴에 의해, 현재상태의 홈의 형상으로 셀프얼라인된 N형 고체상 확산층(14)을 형성한다. 이후, 드라이 에칭에 의해 홈의 저부를 에칭하여 깊이 방향으로 연장한다.
다음에, 도 5의 C에 도시되는 바와 같이, 연장한 홈의 내측에 P형의 불순물인 B(붕소)를 포함하는 SiO2막을 성막하고 나서 열처리를 행하여, SiO2막으로부터 Si 기판(10)측에 B를 고체상 확산시킴에 의해, 연장한 홈의 형상에 셀프얼라인된 P형 고체상 확산층(13)을 형성한다.
이후, 홈의 내벽에 성막되어 있는 B를 포함하는 SiO2막을 제거한다.
최후에, 도 5의 D에 도시되는 바와 같이, 개구되어 있는 홈의 내벽에 SiO2로 이루어지는 측벽막(31)을 성막하고, 폴리실리콘을 충전하여 DTI(12)를 형성한다. 그 후, 화소 트랜지스터나 배선을 형성한다. 그 후, 이면측부터 Si 기판(10)을 박막화하는데, 그때에, DTI(12)의 저부는 P형 고체상 확산층(13)을 포함하며 동시에 박막화된다. 이 박막화는, N형 고체상 확산층(14)에 도달하지 않는 깊이까지 행하는 것으로 한다.
이상이 공정을 경유함에 의해, 이면 Si 계면(20)에 접하지 않은 N형 고체상 확산층(14)과, 이면 Si 계면(20)에 접하여 있는 P형 고체상 확산층(13)으로 이루어지는 강전계 영역을 PD(11)에 인접하여 형성할 수 있다.
<제2의 실시의 형태>
도 6은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제2의 구성례(제2의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제2의 실시의 형태에서는, DTI(12)가 STI(21)에 형성되어 있는 점이 제1의 실시의 형태(DTI(12)가 액티브 영역(19)에 형성되어 있다)와 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
그 제2의 실시의 형태도 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
<제3의 실시의 형태>
도 7은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제3의 구성례(제3의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제3의 실시의 형태에서는, DTI(12)의 측벽에 부의 고정 전하를 갖는 막(61)이 형성되고, 그 내측에 SiO2가 충전되어 있는 점이 제2의 실시의 형태(DTI(12)의 측벽에 SiO2의 측벽막(31)이 형성되고, 폴리실리콘이 충전되어 있다)와 다르고, 기타의 구성은 제2의 실시의 형태와 마찬가지이다. 또한, DTI(12)의 측벽에 형성하는 막(61)으로서는, HfO막, TaO막, AlO막 등을 이용할 수 있다.
그 제3의 실시의 형태에서는, DTI(12)의 트렌치 측벽의 피닝이 강화되기 때문에, 제2의 실시의 형태에 비교하여 더욱 Dark 특성을 개선할 수 있다.
그 제3의 실시의 형태에서의 DTI(12)를 형성하기 위해, 도 5D에 도시된 상태로부터 이면측을 폴리실리콘(32)이 노출할 때까지 연마한 후에, 포토레지스트와 웨트 에칭에 의해 홈 내부의 폴리실리콘(32)과 측벽막(31)(SiO2)을 제거하고, 막(61)을 성막하고 나서 SiO2를 홈에 충전하면 좋다.
또한, 충전재로서 SiO2 대신에, 홈의 내부를 W 등의 금속재로 충전하여도 좋다. 이 경우, 경사 방향에서의 입사광에 대한 DTI(12)에서의 광투과가 억제되기 때문에 혼색을 개선할 수 있다.
<제4의 실시의 형태>
도 8은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제4의 구성례(제4의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제4의 실시의 형태에서는, DTI(12)에 따라 형성한 N형 고체상 확산층(14)이 Si 기판(10)의 깊이 방향으로 농도 구배를 갖고 있는 점이 제1의 실시의 형태(N형 고체상 확산층(14)의 농도는 깊이 방향으로 일정)과 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
즉, 표면측에 가까운 N형 고체상 확산층(14-1)은 N형 불순물의 농도가 높고, 이면측에 가까운 N형 고체상 확산층(14-2)은 N형 불순물의 농도가 낮게 형성되어 있다.
그 제4의 실시의 형태는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, N형 고체상 확산층(14)에 농도 구배를 마련함에 의해, 이면측의 포텐셜이 얕아지기 때문에 전하를 판독하기 쉽게 할 수 있다.
N형 고체상 확산층(14)에 농도 구배를 마련하려면, 예를 들면, DTI(12)의 홈을 개구할 때에 홈의 측벽에 에칭 데미지가 들어가기 때문에, 그 데미지량(量)에 의한 고체상 확산 도핑량의 차이를 이용할 수 있다.
또한, N형 고체상 확산층(14)에 농도 구배를 마련하는 대신에, 표면측에 가까운 P형 고체상 확산층(13)은 P형 불순물의 농도가 낮고, 이면측에 가까운 P형 고체상 확산층(13)은 P형 불순물의 농도가 높게 형성하도록 하여도 좋다. 이 경우에도, N형 고체상 확산층(14)에 농도 구배를 마련한 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, N형 고체상 확산층(14)과 P형 고체상 확산층(13)의 양쪽에 농도 구배를 갖게 하여도 좋다.
<제5의 실시의 형태>
도 9는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제5의 구성례(제5의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제5의 실시의 형태에서는, DTI(12)의 내벽에 형성되어 있는 SiO2로 이루어지는 측벽막(31)이 제1의 실시의 형태에 비교하여 두껍게 형성되어 있는 점이 제1의 실시의 형태와 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
SiO2는, Si에 비교하여 광의 굴절율이 낮기 때문에, Si 기판(10)에 입사한 입사광은 스넬의 법칙에 따라 반사하여 인접 화소로 광이 투과하는 것이 억제되는데, 측벽막(31)의 막두께가 얇으면 스넬의 법칙이 완전하게 성립되지 않아 투과광이 증가하여 버린다. 그 제5의 실시의 형태에서는, 측벽막(31)의 막두께가 두껍게 형성되어 있기 때문에, 스넬의 법칙으로부터의 괴리가 적어지고, 입사광의 측벽막(31)에서의 반사가 증가하여 인접 화소로의 투과를 줄일 수 있다. 따라서, 그 제5의 실시의 형태에서는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 경사 입사광에 기인하는 인접 화소로의 혼색을 억제할 수 있다.
<제6의 실시의 형태>
도 10은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제6의 구성례(제6의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제6의 실시의 형태에서는, Si 기판(10)의 표면측에 MOS 커패시터(71) 및 화소 트랜지스터(부도시)가 형성되어 있는 점이 제1의 실시의 형태(Si 기판(10)의 표면측에 MOS 커패시터(71)는 없다)와 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
통상, PD(11)의 포화 전하량(Qs)을 크게 하여도, 변환 효율을 내리지 않으면 수직 신호선(VSL)의 진폭 리밋으로 출력이 제한되어 버려, 증가된 포화 전하량(Qs)을 살릴 수가 없다. PD(11)의 변환 효율을 내리기 위해서는, FD(플로팅 디퓨전)에 용량을 부가할 필요가 있고, 그 제6의 실시의 형태에서는, MOS 커패시터(71)가 FD에 부가하는 용량에 대응한다.
그 제6의 실시의 형태는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, FD에 MOS 커패시터(71)를 부가함에 의해, PD(11)의 변환 효율을 내릴 수 있기 때문에, 증가된 포화 전하량(Qs)을 살릴 수 있다.
<제7의 실시의 형태>
도 11은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제7의 구성례(제7의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제7의 실시의 형태는, 제1의 실시의 형태에 비교하여 Si 기판(10)의 두께가 길게 되어 있고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
Si 기판(10)이 두꺼워지는 것에 수반하여, PD(11)의 면적이 증가하고, DTI(12)가 깊어져서, P형 고체상 확산층(13)과 N형 고체상 확산층(14)의 PN 접합부분의 면적이 넓게 된다.
따라서, 제7의 실시의 형태는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 제1의 실시의 형태보다도 더욱 포화 전하량(Qs)을 증가시킬 수 있다.
<제8의 실시의 형태>
도 12는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제8의 구성례(제8의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제8의 실시의 형태는, PD(11)와 이면 Si 계면(20) 사이의 영역(81)에 P형 불순물을 도핑함에 의해, Si 기판(10)에서의 P형 불순물의 농도가 표면측보다도 이면측이 진해지도록 농도 구배가 마련되어 있는 점이 제1의 실시의 형태(Si 기판(10)에 농도 구배가 없다)와 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
따라서, 제8의 실시의 형태는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 제1의 실시의 형태보다 전하를 판독하기 쉽게 할 수 있다.
<제9의 실시의 형태>
도 13은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제9의 구성례(제9의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다. 도 14는, 그 제9의 실시의 형태에 포함되는 Al 패드 취출부의 평면도이다.
그 제9의 실시의 형태에는, 제1의 실시의 형태와 마찬가지로 구성된 화소 어레이부(도면 중 좌측)와 Al 패드 취출부(101)를 갖는다. Al 패드 취출부(101)는, 그 고체 촬상 장치와 다른 반도체 기판 등과의 접속단자가 되는 Al 패드(102)가 기판 표면(도면 중 상측)에 형성되어 있다.
도 14에 도시되는 바와 같이, Al 패드 취출부(101)에서의 각 Al 패드(102)의 주위에는, 제1의 실시의 형태에서의 DTI(12)와 마찬가지로 형성되는 고체상 확산 트렌치(103)가 형성되어 있다. 이에 의해, 각 Al 패드(102)를 화소 어레이부나 기타의 주변 회로부(부도시)로부터 전기적으로 절연할 수 있다.
또한, Al 패드 취출부(101)에 형성한 고체상 확산 트렌치(103)는, 예를 들면, 포토레지스트에서의 마크로서 이용할 수 있다. 또한 이에 의해, 그 후의 공정에서의 얼라인먼트 마크로 이용할 수도 있다.
<제10의 실시의 형태>
도 15는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제10의 구성례(제10의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제10의 실시의 형태에는, 제1의 실시의 형태와 마찬가지로 구성된 화소 어레이부(도면 중 좌측)와 주변 회로부(111)를 갖는다.
주변 회로부(111)에는, 제1의 실시의 형태에서의 DTI(12)와 마찬가지로 형성되는 고체상 확산 트렌치(103)가 형성되어 있다. 고체상 확산 트렌치(103)에 따라 형성되어 있는 P형 고체상 확산층(13)의 표면측(도면 상측)은, Si 기판(10)의 표면에 형성되어 있는 P+ 확산층(112)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, P형 고체상 확산층의 이면측(도면 하측)은, 이면 Si 계면(20) 부근에 형성된 Pwell 영역(113) 또는, Si 기판(10)의 이면 계면 근방에 피닝막에 의해 형성되는 홀 층(115)에 전기적으로 접속되어 있다. Pwell 영역(113)은, 이면 콘택트(114)를 통하여 W 등의 금속재로 이루어지는 차광막(15)에 접속되어 있다. 이에 의해, Si 기판(10)의 표면측과 이면측이 전기적으로 접속되어 차광막(15)의 전위에 고정된다.
제10의 실시의 형태에서는, 종래, Si 기판(10)의 표면측과 이면측을 연결하기 위해 필요하였던 Pwell 영역의 역할을 P형 고체상 확산층(13)이 겸할 수 있기 때문에, 그 Pwell 영역을 형성하는 공정을 삭감할 수 있다.
<제11의 실시의 형태>
도 16은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제11의 구성례(제11의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제11의 실시의 형태에는, 제1의 실시의 형태와 마찬가지로 구성된 화소 어레이부(도면 중 좌측)와 주변 회로부(121)를 갖는다.
주변 회로부(121)에는, 제1의 실시의 형태에서의 DTI(12)와 마찬가지로 형성되는 고체상 확산 트렌치(103)가 형성되어 있다. 고체상 확산 트렌치(103)에 따라 형성되어 있는 P형 고체상 확산층(13)의 표면측(도면 상측)은, Pwell 영역(122)을 통하여 Si 기판(10)의 표면에 형성되어 있는 P+ 확산층(112)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, P형 고체상 확산층의 이면측(도면 하측)은, 이면 Si 계면(20) 부근에 형성된 Pwell 영역(113) 또는, 홀 층(115)에 전기적으로 접속되어 있다. Pwell 영역(113)은, 이면 콘택트(114)를 통하여 W 등의 금속재로 이루어지는 차광막(15)에 접속되어 있다. 이에 의해, Si 기판(10)의 표면측과 이면측이 전기적으로 접속되어 차광막(15)의 전위에 고정된다.
제10의 실시의 형태에서는, 종래, Si 기판(10)의 표면측과 이면측을 연결하기 위해 필요하였던 Pwell 영역의 역할을 P형 고체상 확산층(13)이 겸할 수 있기 때문에, 그 Pwell 영역을 형성하는 공정을 삭감할 수 있다.
<제12의 실시의 형태>
도 17은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제12의 구성례(제12의 실시의 형태)를 도시하고 있고, 도 17의 A는 수직방향 단면도, 도 17의 B는 평면도이다.
그 제12의 실시의 형태는, TG가 2개의 종형 트랜지스터 트렌치(17)에 의해 형성되어 있는 점이 제1의 실시의 형태(TG가 1개의 종형 트랜지스터 트렌치(17)에 의해 형성되어 있다)와 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다. 또한, 각 화소 영역에 2개 이상의 종형 트랜지스터 트렌치(17)를 형성하도록 하여도 좋다.
제12의 실시의 형태에서는, TG의 전위를 바꾼 때의 2개의 종형 트랜지스터 트렌치(17)에 끼여진 영역의 포텐셜의 추종성이 향상하기 때문에, 변조도(變調度)를 올릴 수 있다. 이 결과, 전하의 전송 효율을 개선할 수 있다.
<제13의 실시의 형태>
도 18은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제13의 구성례(제13의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제13의 실시의 형태는, 액티브 영역(19)에 형성되어 있는 웰 콘택트부(151)에 2개의 콘택트(152)가 형성되어 있는 점이 제1의 실시의 형태와 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다. 또한, 웰 콘택트부(151)에 2 이상의 콘택트(152)를 형성하여도 좋다.
따라서, 제13의 실시의 형태는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 중결함(重缺陷) 수율을 개선할 수 있다.
<제14의 실시의 형태>
도 19는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제14의 구성례(제14의 실시의 형태)를 도시하고 있고, 도 19의 A는 수직방향 단면도, 도 19의 B는 평면도이다.
그 제14의 실시의 형태는, 종형 트랜지스터 트렌치(17)가 화소의 중앙에 개구되어 TG가 형성되어 있다, 환언하면, TG가 PD(11)의 각 외주로부터 등거리에 존재하고 있는 점이 제1의 실시의 형태와 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
따라서, 제14의 실시의 형태에서는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, TG가 PD(11)의 각 외주로부터 등거리에 존재하게 되기 때문에, 전하의 전송을 개선할 수 있다.
<제15의 실시의 형태>
도 20은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제15의 구성례(제15의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제15의 실시의 형태에는, 제1의 실시의 형태와 마찬가지로 구성되는 화소 어레이부(도면 중 좌측)와 주변 회로부(161)를 갖는다.
화소 어레이부와 주변 회로부(161)의 경계에 위치하는 경계부(162)에는, 제1의 실시의 형태에서의 DTI(12)와 마찬가지로 형성된 고체상 확산 트렌치(103)가 형성되어 있다.
따라서, 제15의 실시의 형태에서는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 고체상 확산 트렌치(103)에 의해, 주변 회로부(161)에서 생길 수 있는 발광이 화소 어레이부에 침입하는 것을 억제할 수 있다.
<제16의 실시의 형태>
도 21은 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제16의 구성례(제16의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제16의 실시의 형태는, 도 11에 도시된 제7의 실시의 형태(Si 기판(10) 등의 깊이 방향의 길이가 연장된 것)의 PD(11)에 대해, 그 이면측에 이온 주입에 의해 P형 영역(171-1), N형 영역(172), 및 P형 영역(171-2)이 형성되어 있다. 이들의 PN 접합부에는 강전계가 생겨서 전하를 유지할 수 있다.
따라서, 제16의 실시의 형태에서는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 제7의 실시의 형태보다도 더욱 포화 전하량(Qs)을 증가시킬 수 있다.
<제17의 실시의 형태>
도 22는 본 기술이 적용된 고체 촬상 장치의 제17의 구성례(제17의 실시의 형태)를 도시하는 수직방향 단면도이다.
그 제17의 실시의 형태는, DTI(12)의 이면측(도면 하측)을 덮고 있던 차광막(15)과 같은 금속재(W)에 의해, DTI(12)의 내부를 충전함과 함께, Si 기판(10)의 표면측(도면 상측)도 덮여 있다, 즉, 각 화소 영역의 이면 이외가 금속재로 둘러싸여 있는 점이 제1의 실시의 형태와 다르고, 기타의 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다. 또한, 차광막(15) 등에는, W 이외의 금속재를 사용하여도 좋다.
이에 의해, 입사광이 인접 화소에 누출하는 것이 없어지기 때문에 혼색이 억제된다. 또한, 이면측부터 입사하여 광전변환되지 않고 표면측에 도달한 광은 금속재에 의해 반사되어 재차 PD(11)에 입사된다.
따라서, 제17의 실시의 형태에서는, 제1의 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, PD(11)의 감도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 제1 내지 제17의 실시의 형태는, 적절히 조합시키는 것이 가능하다.
<제1의 변형례>
상술한 제1 내지 제17의 실시의 형태는, 각 화소가 각각 FD나 화소 트랜지스터를 갖고 있지만, FD나 화소 트랜지스터(18)를 복수의 화소에서 공유하도록 하여도 좋다.
도 23은, 종방향으로 인접하는 2화소가 FD 및 화소 트랜지스터(18)를 공유하고 있는 경우의 평면도를 도시하고 있다.
도 23의 경우, 1화소당의 소자수가 감소하고 각 화소의 전유(專有) 면적에 여유가 있기 때문에, 변환 효율 전환 트랜지스터(192)나 FD에 부가하기 위한 MOS 커패시터(193)를 마련하고 있다.
변환 효율 전환 트랜지스터(192)는, 감도 출력의 향상을 목적으로 하는 용도에서는 고변환 효율로 전환하고, 포화 전하량(Qs)의 향상을 목적으로 하는 용도에서는 저변환 효율로 전환할 수 있다.
FD에 부가된 MOS 커패시터(193)는, FD 용량을 증가시킬 수 있기 때문에, 저변환 효율의 실현이 가능해지고, 포화 전하량(Qs)을 향상시킬 수 있다.
<다른 변형례>
제1 내지 제17의 실시의 형태는, 예를 들면 이하와 같이 복수의 기판을 적층하여 구성하는 고체 촬상 장치에도 적용할 수 있다.
<본 개시에 관한 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 구성례>
도 24는, 본 개시에 관한 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 구성례의 개요를 도시하는 도면이다.
도 24의 A는, 비적층형의 고체 촬상 장치의 개략 구성례를 도시하고 있다. 고체 촬상 장치(23010)는, 도 24의 A에 도시하는 바와 같이, 1장의 다이(반도체 기판)(23011)를 갖는다. 이 다이(23011)에는, 화소가 어레이형상으로 배치된 화소 영역(23012)와, 화소의 구동 기타의 각종의 제어를 행하는 제어 회로(23013)와, 신호 처리하기 위한 로직 회로(23014)가 탑재되어 있다.
도 24의 B 및 C는, 적층형의 고체 촬상 장치의 개략 구성례를 도시하고 있다. 고체 촬상 장치(23020)는, 도 24의 B 및 C에 도시하는 바와 같이, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)라는 2매의 다이가 적층되고, 전기적으로 접속되어, 하나의 반도체 칩으로서 구성되어 있다.
도 24의 B에서는, 센서 다이(23021)에는, 화소 영역(23012)과 제어 회로(23013)가 탑재되고, 로직 다이(23024)에는, 신호 처리를 행하는 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(23014)가 탑재되어 있다.
도 24의 C에서는, 센서 다이(23021)에는, 화소 영역(23012)이 탑재되고, 로직 다이(23024)에는, 제어 회로(23013) 및 로직 회로(23014)가 탑재되어 있다.
도 25는, 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제1의 구성례를 도시하는 단면도이다.
센서 다이(23021)에는, 화소 영역(23012)이 되는 화소를 구성하는 PD(포토 다이오드)나, FD(플로팅 디퓨전), 트랜지스터(Tr)(MOSFET), 및, 제어 회로(23013)가 되는 Tr 등이 형성된다. 또한, 센서 다이(23021)에는, 복수층, 본 예에서는 3층의 배선(23110)을 갖는 배선층(23101)이 형성된다. 또한, 제어 회로(23013)(가 되는 Tr)는, 센서 다이(23021)가 아니라, 로직 다이(23024)에 구성할 수 있다.
로직 다이(23024)에는, 로직 회로(23014)를 구성하는 Tr이 형성된다. 또한, 로직 다이(23024)에는, 복수층, 본 예에서는 3층의 배선(23170)을 갖는 배선층(23161)이 형성된다. 또한, 로직 다이(23024)에는, 내벽면에 절연막(23172)이 형성된 접속구멍(23171)이 형성되고, 접속구멍(23171) 내에는, 배선(23170) 등과 접속되는 접속 도체(23173)가 매입된다.
센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)는, 서로의 배선층(23101 및 23161)이 마주 보도록 맞붙여지고, 이에 의해, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 적층된 적층형의 고체 촬상 장치(23020)가 구성되어 있다. 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 맞붙여지는 면에는, 보호막 등의 막(23191)이 형성되어 있다.
센서 다이(23021)에는, 센서 다이(23021)의 이면측(PD에 광이 입사하는 측)(상측)부터 센서 다이(23021)를 관통하여 로직 다이(23024)의 최상층의 배선(23170)에 도달하는 접속구멍(23111)이 형성된다. 또한, 센서 다이(23021)에는, 접속구멍(23111)에 근접하여, 센서 다이(23021)의 이면측부터 1층째의 배선(23110)에 도달하는 접속구멍(23121)이 형성된다. 접속구멍(23111)의 내벽면에는, 절연막(23112)이 형성되고, 접속구멍(23121)의 내벽면에는, 절연막(23122)이 형성된다. 그리고, 접속구멍(23111 및 23121) 내에는, 접속 도체(23113 및 23123)가 각각 매입된다. 접속 도체(23113)와 접속 도체(23123)는, 센서 다이(23021)의 이면측에서 전기적으로 접속되고, 이에 의해, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가, 배선층(23101), 접속구멍(23121), 접속구멍(23111), 및, 배선층(23161)을 통하여, 전기적으로 접속된다.
도 26은, 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제2의 구성례를 도시하는 단면도이다.
고체 촬상 장치(23020)의 제2의 구성례에서는, 센서 다이(23021)에 형성하는 하나의 접속구멍(23211)에 의해, 센서 다이(23021)(의 배선층(23101)(의 배선(23110)))과, 로직 다이(23024)(의 배선층(23161)(의 배선(23170)))가 전기적으로 접속된다.
즉, 도 26에서는, 접속구멍(23211)이, 센서 다이(23021)의 이면측부터 센서 다이(23021)를 관통하여 로직 다이(23024)의 최상층의 배선(23170)에 도달하고, 또한, 센서 다이(23021)의 최상층의 배선(23110)에 도달하도록 형성된다. 접속구멍(23211)의 내벽면에는, 절연막(23212)이 형성되고, 접속구멍(23211) 내에는, 접속 도체(23213)가 매입된다. 상술한 도 25에서는, 2개의 접속구멍(23111 및 23121)에 의해, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 전기적으로 접속되지만, 도 26에서는, 하나의 접속구멍(23211)에 의해, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 전기적으로 접속된다.
도 27은, 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제3의 구성례를 도시하는 단면도이다.
도 27의 고체 촬상 장치(23020)는, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 맞붙여지는 면에, 보호막 등의 막(23191)이 형성되지 않은 점에서, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 맞붙여지는 면에, 보호막 등의 막(23191)이 형성되어 있는 도 25의 경우와 다르다.
도 27의 고체 촬상 장치(23020)는, 배선(23110 및 23170)이 직접 접촉하도록, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)를 맞겹치고, 필요한 가중(加重)을 걸으면서 가열하여, 배선(23110 및 23170)을 직접 접합함으로써 구성된다.
도 28은, 본 개시에 관한 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 다른 구성례를 도시하는 단면도이다.
도 28에서는, 고체 촬상 장치(23401)는, 센서 다이(23411)와, 로직 다이(23412)와, 메모리 다이(23413)의 3매의 다이가 적층된 3층의 적층 구조로 되어 있다.
메모리 다이(23413)는, 예를 들면, 로직 다이(23412)에서 행하여지는 신호 처리에서 일시적으로 필요해지는 데이터의 기억을 행하는 메모리 회로를 갖는다.
도 28에서는, 센서 다이(23411)의 아래에, 로직 다이(23412) 및 메모리 다이(23413)가, 그 순번으로 적층되어 있지만, 로직 다이(23412) 및 메모리 다이(23413)는, 역순, 즉, 메모리 다이(23413) 및 로직 다이(23412)의 순번으로, 센서 다이(23411)의 아래에 적층할 수 있다.
또한, 도 28에서는, 센서 다이(23411)에는, 화소의 광전변환부가 되는 PD나 화소 Tr의 소스/드레인 영역이 형성되어 있다.
PD의 주위에는 게이트 절연막을 통하여 게이트 전극이 형성되고, 게이트 전극과 쌍(對)의 소스/드레인 영역에 의해 화소 Tr(23421), 화소 Tr(23422)이 형성되어 있다.
PD에 인접하는 화소 Tr(23421)가 전송 Tr이고, 그 화소 Tr(23421)을 구성하는 쌍의 소스/드레인 영역의 일방이 FD로 되어 있다.
또한, 센서 다이(23411)에는, 층간 절연막이 형성되고, 층간 절연막에는, 접속구멍이 형성된다. 접속구멍에는, 화소 Tr(23421), 및, 화소 Tr(23422)에 접속하는 접속 도체(23431)가 형성되어 있다.
또한, 센서 다이(23411)에는, 각 접속 도체(23431)에 접속하는 복수층의 배선(23432)을 갖는 배선층(23433)이 형성되어 있다.
또한, 센서 다이(23411)의 배선층(23433)의 최하층에는, 외부 접속용의 전극이 되는 알루미늄 패드(23434)가 형성되어 있다. 즉, 센서 다이(23411)에서는, 배선(23432)보다도 로직 다이(23412)와의 접착면(23440)에 가까운 위치에 알루미늄 패드(23434)가 형성되어 있다. 알루미늄 패드(23434)는, 외부와의 신호의 입출력에 관한 배선의 일단으로서 이용된다.
또한, 센서 다이(23411)에는, 로직 다이(23412)와의 전기적 접속에 이용되는 콘택트(23441)가 형성되어 있다. 콘택트(23441)는, 로직 다이(23412)의 콘택트(23451)에 접속됨과 함께, 센서 다이(23411)의 알루미늄 패드(23442)에도 접속되어 있다.
그리고, 센서 다이(23411)에는, 센서 다이(23411)의 이면측(상측)부터 알루미늄 패드(23442)에 도달하도록 패드구멍(23443)이 형성되어 있다.
본 개시에 관한 기술은, 이상과 같은 고체 촬상 장치에 적용할 수 있다.
<체내 정보 취득 시스템에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.
도 29는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는, 캡슐형상 내시경을 이용한 환자의 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
체내 정보 취득 시스템(10001)은, 캡슐형상 내시경(10100)과, 외부 제어 장치(10200)로 구성된다.
캡슐형상 내시경(10100)은, 검사시에, 환자에 의해 삼켜진다. 캡슐형상 내시경(10100)은, 촬상 기능 및 무선 통신 기능을 가지며, 환자로부터 자연 배출될 때까지의 동안, 위나 장 등의 장기의 내부를 연동운동 등에 의해 이동하면서, 당해 장기의 내부의 화상(이하, 체내 화상이라고도 한다)을 소정의 간격으로 순차적으로 촬상하고, 그 체내 화상에 관한 정보를 체외의 외부 제어 장치(10200)에 순차적으로 무선 송신한다.
외부 제어 장치(10200)는, 체내 정보 취득 시스템(10001)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형상 내시경(10100)으로부터 송신되어 오는 체내 화상에 관한 정보를 수신하고, 수신한 체내 화상에 관한 정보에 의거하여, 표시 장치(도시 생략)에 당해 체내 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다.
체내 정보 취득 시스템(10001)에서는, 이와 같이 하여, 캡슐형상 내시경(10100)이 삼켜지고 나서 배출될 때까지 동안, 환자의 체내의 양상을 촬상한 체내 화상을 수시로 얻을 수 있다.
캡슐형상 내시경(10100)과 외부 제어 장치(10200)의 구성 및 기능에 관해 보다 상세히 설명한다.
캡슐형상 내시경(10100)은, 캡슐형의 몸체(10101)를 가지며, 그 몸체(10101) 내에는, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 급전부(10115), 전원부(10116), 및 제어부(10117)가 수납되어 있다.
광원부(10111)는, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원으로 구성되고, 촬상부(10112)의 촬상 시야에 대해 광을 조사한다.
촬상부(10112)는, 촬상 소자, 및 당해 촬상 소자의 전단에 마련되는 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계로 구성된다. 관찰 대상인 체조직에 조사된 광의 반사광(이하, 관찰광이라고 한다)는, 당해 광학계에 의해 집광되어, 당해 촬상 소자에 입사한다. 촬상부(10112)에서는, 촬상 소자에서, 그곳에 입사한 관찰광이 광전변환되고, 그 관찰광에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호는, 화상 처리부(10113)에 제공된다.
화상 처리부(10113)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등의 프로세서에 의해 구성되고, 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호에 대해 각종의 신호 처리를 행한다. 화상 처리부(10113)는, 신호 처리를 시행한 화상 신호를, RAW 데이터로서 무선 통신부(10114)에 제공한다.
무선 통신부(10114)는, 화상 처리부(10113)에 의해 신호 처리가 시행된 화상 신호에 대해 변조 처리 등의 소정의 처리를 행하고, 그 화상 신호를, 안테나(10114A)를 통하여 외부 제어 장치(10200)에 송신한다. 또한, 무선 통신부(10114)는, 외부 제어 장치(10200)로부터, 캡슐형상 내시경(10100)의 구동 제어에 관한 제어 신호를, 안테나(10114A)를 통하여 수신한다. 무선 통신부(10114)는, 외부 제어 장치(10200)로부터 수신한 제어 신호를 제어부(10117)에 제공한다.
급전부(10115)는, 수전용의 안테나 코일, 당해 안테나 코일에 발생한 전류로부터 전력을 재생하는 전력 재생 회로, 및 승압 회로 등으로 구성된다. 급전부(10115)에서는, 이른바 비접촉 충전의 원리를 이용하여 전력이 생성된다.
전원부(10116)는, 2차 전지에 의해 구성되고, 급전부(10115)에 의해 생성된 전력을 축전한다. 도 29에서는, 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위해, 전원부(10116)로부터의 전력의 공급처를 나타내는 화살표 등의 도시를 생략하고 있지만, 전원부(10116)에 축전된 전력은, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 및 제어부(10117)에 공급되고, 이들의 구동에 이용될 수 있다.
제어부(10117)는, CPU 등의 프로세서에 의해 구성되고, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 및, 급전부(10115)의 구동을, 외부 제어 장치(10200)로부터 송신되는 제어 신호에 따라 적절히 제어한다.
외부 제어 장치(10200)는, CPU, GPU 등의 프로세서, 또는 프로세서와 메모리 등의 기억 소자가 혼재된 마이크로컴퓨터 또는 제어 기판 등으로 구성된다. 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형상 내시경(10100)의 제어부(10117)에 대해 제어 신호를, 안테나(10200A)를 통하여 송신함에 의해, 캡슐형상 내시경(10100)의 동작을 제어한다. 캡슐형상 내시경(10100)에서는, 예를 들면, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 광원부(10111)에서의 관찰 대상에 대한 광의 조사 조건이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 촬상 조건(예를 들면, 촬상부(10112)에서의 프레임 레이트, 노출치 등)이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 화상 처리부(10113)에서의 처리의 내용이나, 무선 통신부(10114)가 화상 신호를 송신하는 조건(예를 들면, 송신 간격, 송신 화상수 등)이 변경되어도 좋다.
또한, 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형상 내시경(10100)으로부터 송신되는 화상 신호에 대해, 각종의 화상 처리를 시행하고, 촬상된 체내 화상을 표시 장치에 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다. 당해 화상 처리로서는, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리), 고화질화 처리(대역 강조 처리, 초해상 처리, NR(Noise reduction) 처리 및/또는 손떨림 보정 처리 등), 및/또는 확대 처리(전자 줌 처리) 등, 각종의 신호 처리를 행할 수가 있다. 외부 제어 장치(10200)는, 표시 장치의 구동을 제어하여, 생성한 화상 데이터에 의거하여 촬상된 체내 화상을 표시시킨다. 또는, 외부 제어 장치(10200)는, 생성한 화상 데이터를 기록 장치(도시 생략)에 기록시키거나, 인쇄 장치(도시 생략)에 인쇄 출력시켜도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 체내 정보 취득 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(10112)에 적용할 수 있다.
<이동체에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 모터사이틀, 자전거, 퍼스널모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 30은, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 30에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차량탐재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신된 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어로크(door lock) 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력된 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않은지를 판별하여도 좋다.
마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 눈부심 방지를 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 30의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 31은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 31에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트유리의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)에서 취득된 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 31에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 맞겹침(overlaying)에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 평면 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로컴퓨터(12051)는, 선행차와 내차 사이에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어(follow-up stop control)도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어(follow-up start-driving control)도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 기타의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다그리고 마이크로컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이들의 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성중, 촬상부(12031) 등에 적용될 수 있다.
또한, 본 기술의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
화소마다 형성된 광전변환을 행하는 N형 영역과,
반도체 기판을 깊이 방향으로 관통하고, 인접하는 화소 각각의 상기 광전변환을 행하는 N형 영역의 사이에 형성된 화소사이 차광벽과,
상기 광전변환을 행하는 N형 영역과 상기 화소사이 차광벽과의 사이에 형성된 P형층과,
상기 P형층과 인접하고, 상기 N형 영역과 상기 반도체 기판의 광입사면측의 계면과의 사이에 형성된 P형 영역을 갖는 고체 촬상 장치.
(2)
상기 P형층은, 상기 화소사이 차광벽을 형성할 때에 개구된 홈의 내벽부터 불순물이 도핑됨에 의해 형성되어 있는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3)
상기 P형층은, 상기 화소사이 차광벽의 형상에 셀프얼라인되어 형성되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4)
상기 P형층은, P형 고체상 확산층인 상기 (1)부터 (3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(5)
상기 N형 영역은, 광전변환부와 N형 고체상 확산층으로 이루어지고,
상기 N형 고체상 확산층은, 상기 광전변환부와 상기 P형 고체상 확산층의 사이에 형성되어 있는 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.
(6)
상기 화소사이 차광벽은, 액티브 영역에 형성되어 있는 상기 (1)부터 (5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(7)
상기 화소사이 차광벽은, STI(shallow trench isolation)에 형성되어 있는 상기 (1)부터 (5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(8)
상기 화소사이 차광벽은, STI와 상기 반도체 기판의 광입사면측의 계면과의 사이에 형성되어 있는 상기 (1)부터 (5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(9)
상기 화소사이 차광벽의 내벽에는, 부의 고정 전하를 갖는 막이 형성되어 있는 상기 (1)부터 (8)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(10)
상기 P형 고체상 확산층 또는 상기 N형 고체상 확산층의 적어도 일방은, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 도핑되어 있는 불순물의 농도 구배를 갖는 상기 (5)에 기재된 고체 촬상 장치.
(11)
상기 광전변환부에 의해 생성된 전하를 유지하는 유지부와,
상기 유지부의 용량을 확장하는 용량 확장부를 또한 갖는 상기 (1)부터 (10)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(12)
상기 화소사이 차광벽은, SiO2막을 갖고 있는 상기 (1)부터 (11)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(13)
상기 반도체 기판의 표면에 형성되는 전극 패드와,
상기 전극 패드를 둘러싸도록 형성되고, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 상기 반도체 기판을 관통하여 연장되는 트렌치와,
상기 트렌치에 인접하여 마련된 P형층과,
상기 트렌치에 인접하여 마련된 상기 P형층에 인접하여 마련된 N형층과,
상기 트렌치에 인접하여 마련된 상기 P형층과 인접하고, 또한, 상기 N형층과 상기 반도체 기판의 광입사면의 계면과의 사이에 형성된 제2의 P형 영역과,
상기 반도체 기판의 표면에 형성되고, 상기 트렌치에 의해 둘러싸여 있는 전극 패드를 또한 갖는 상기 (1)부터 (12)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(14)
소정의 신호 처리 회로가 형성되어 있는 주변 회로부와,
복수의 화소가 배치되어 있는 화소 어레이와 상기 주변 회로부와의 경계에 형성되고, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 상기 반도체 기판을 관통하여 연장되는 트렌치와,
상기 트렌치에 인접하여 마련된 P형층과,
상기 트렌치에 인접하여 마련된 상기 P형층에 인접하여 마련된 N형층과,
상기 트렌치에 인접하여 마련된 상기 P형층과 인접하고, 또한, 상기 N형층과 상기 반도체 기판의 광입사면의 계면과의 사이에 형성된 제2의 P형 영역을 또한 갖는 상기 (1)부터 (13)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(15)
상기 광전변환을 행하는 N형 영역에 도달하도록 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 형성된 종형 트랜지스터를 또한 갖는 상기 (1)부터 (14)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(16)
각 화소 영역의 액티브 영역에 형성된 웰 콘택트부와,
상기 웰 콘택트부에 마련된 2 이상의 콘택트를 또한 갖는 상기 (1)부터 (15)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(17)
이온 주입에 의해 상기 광전변환부 내에 형성된 PN 접합부를 또한 갖는 상기 (5)에 기재된 고체 촬상 장치.
(18)
상기 반도체 기판에서의 각 화소 영역은, 광입사면 이외가 금속재에 의해 둘러싸여 있는 상기 (1)부터 (17)의 어느 하나(17)에 기재된 고체 촬상 장치.
(19)
상기 반도체 기판에 형성되어 있는 화소 트랜지스터는, 복수의 화소에 의해 공유되는 상기 (1)부터 (18)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(20)
고체 촬상 장치가 탑재된 전자 기기에 있어서,
상기 고체 촬상 장치는,
화소마다 형성된 광전변환을 행하는 N형 영역과,
반도체 기판을 깊이 방향으로 관통하고, 인접하는 화소 각각의 상기 광전변환을 행하는 N형 영역의 사이에 형성된 화소사이 차광벽과,
상기 광전변환을 행하는 N형 영역과 상기 화소사이 차광벽과의 사이에 형성된 P형층과,
상기 P형층과 인접하고, 또한, 상기 N형 영역과 상기 반도체 기판의 광입사면측의 계면과의 사이에 형성된 P형 영역을 갖는 전자 기기.
(21)
기판;
상기 기판 내에 형성되고, 각각이 광전변환을 행하는 N형 영역을 포함하는 복수의 광전변환 소자;
상기 기판 내의 상기 복수의 광전변환 소자의 제1의 광전변환 소자와 제2의 광전변환 소자 사이에 형성된 차광벽;
상기 제1의 광전변환 영역과 상기 차광벽 사이에 형성된 제1의 P형 영역; 및
상기 제1의 P형 영역에 인접하고, 상기 제1의 광전변환 영역과 상기 기판의 광입사측의 계면 사이에 형성된 제2의 P형 영역을 구비하는 촬상 장치.
(22)
상기 제1의 P형 영역은 상기 차광벽의 홈의 내벽부터 불순물이 도핑됨에 의해 형성되는 상기 (21)에 기재된 촬상 장치.
(23)
상기 제1의 P형 영역은 상기 화소사이 차광벽의 형상에 셀프얼라인되는 상기 (22)에 기재된 촬상 장치.
(24)
상기 제1의 P형 영역은 P형 고체상 확산층인 상기 (21)에 기재된 촬상 장치.
(25)
상기 제1의 광전변환 소자의 상기 N형 영역은 N형 고체상 확산층을 포함하고,
상기 N형 고체상 확산층은 상기 제1의 광전변환 소자와 상기 P형 고체상 확산층 사이에 형성되는 상기 (24)에 기재된 촬상 장치.
(26)
상기 차광벽은 액티브 영역에 있는 상기 (21)부터 (25)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(27)
상기 차광벽은 STI에 형성되어 있는 상기 (21)부터 (26)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(28)
상기 차광벽은 STI와 상기 기판의 상기 광입사측의 계면 사이에 있는 상기 (21)에 기재된 촬상 장치.
(29)
상기 차광벽은 부의 고정 전하를 갖는 막을 갖는 내벽을 포함하는 상기 (21)에 기재된 촬상 장치.
(30)
상기 P형 고체상 확산층 및 상기 N형 고체상 확산층 중 적어도 하나는, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 불순물을 도핑하는 농도 구배를 갖는 상기 (25)에 기재된 촬상 장치.
(31)
상기 광전변환 소자에 의해 생성된 전하를 유지하도록 구성된 유지부; 및
상기 유지부의 용량을 확장하도록 구성된 용량 확장부를 더 구비하는 상기 (25)에 기재된 촬상 장치.
(32)
상기 차광벽은 SiO2막을 포함하는 상기 (21)에 기재된 촬상 장치.
(33)
상기 반도체 기판의 표면 상에 형성된 전극 패드; 및
상기 전극 패드를 둘러싸고, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 상기 반도체 기판을 관통하여 연장되도록 형성된 트렌치를 더 구비하는 상기 (21)부터 (32)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(34)
소정의 신호 처리 회로를 포함하는 주변 회로부;
상기 주변 회로부와 복수의 화소가 배치되어 있는 화소 어레이 사이 경계에 형성되고, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 상기 반도체 기판을 관통하여 연장되는 트렌치;
상기 트렌치에 인접하는 제3의 P형 영역;
상기 트렌치에 인접하여 마련된 상기 제3의 P형 영역에 인접하는 제2의 N형 영역; 및
상기 트렌치에 인접하는 상기 제3의 P형 영역에 인접하고, 상기 제2의 N형 영역과 상기 기판의 상기 광입사측 사이에 형성된 제4의 P형 영역을 더 구비하는 상기 (21)부터 (33)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(35)
광전변환을 행하는 상기 N형 영역에 도달하도록 상기 기판의 깊이 방향으로 형성된 종형 트랜지스터를 더 구비하는 상기 (21)에 기재된 촬상 장치.
(36)
각 화소 영역의 액티브 영역에 형성된 웰 콘택트부; 및
상기 웰 콘택트부에 마련된 2 이상의 콘택트를 더 구비하는 상기 (22)에 기재된 촬상 장치.
(37)
이온 주입에 의해 상기 제1의 광전변환 소자 내에 형성된 PN 접합부를 더 구비하는 상기 (25)에 기재된 촬상 장치.
(38)
상기 기판의 각 화소 영역은 상기 광입사측 이외가 금속재로 둘러싸여 있는 상기 (21)부터 (37)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(39)
상기 기판에 형성되어 있는 화소 트랜지스터는 복수의 화소에 의해 공유되는 상기 (21)부터 (38)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(40)
촬상 장치를 구비하고,
상기 촬상 장치는,
기판;
상기 기판 내에 형성되고, 각각이 광전변환을 행하는 N형 영역을 포함하는 복수의 광전변환 소자;
상기 기판 내의 상기 복수의 광전변환 소자의 제1의 광전변환 소자와 제2의 광전변환 소자 사이에 형성된 차광벽;
상기 제1의 광전변환 영역과 상기 차광벽 사이에 형성된 제1의 P형 영역; 및
상기 제1의 P형 영역에 인접하고, 상기 제1의 광전변환 영역과 상기 기판의 광입사측의 계면 사이에 형성된 제2의 P형 영역을 포함하는 전자 기기.
당업자에 의하여 첨부된 청구항 및 균등물의 범위 안에서 다양한 수정, 조합, 하위 조합 및 변경이 설계 요구 및 다른 요인에 따라 발생할 수 있음을 이해하여야 한다.
10 : Si 기판
11 : PD
12 : DTI
13 : P형 고체상 확산층
14 : N형 고체상 확산층
15 : 차광막
16 : OCL
17 : 종형 트랜지스터 트렌치
19 : 액티브 영역
20 : 이면 Si 계면
21 : STI
31 : 측벽막
32 : 충전재
35 : P형 영역
61 : 막
71 : MOS 커패시터
101 : Al 패드 취출부
102 : Al 패드
103 : 고체상 확산 트렌치
111 : 주변 회로부
112 : P+ 확산층
113 : Pwell 영역
114 : 이면 콘택트
121 : 주변 회로부
122 : Pwell 영역
151 : 웰 콘택트부
152 : 콘택트
153 : Cu 배선
161 : 주변 회로부
162 : 경계부
171 : P형 영역
172 : N형 영역
191 : FD 배선
192 : 변환 효율 전환 트랜지스터
193 : MOS 커패시터

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 내에 형성되고, 각각이 광전변환을 행하는 N형 영역을 포함하는 복수의 광전변환 소자;
    상기 기판 내의 상기 복수의 광전변환 소자의 제1의 광전변환 소자와 제2의 광전변환 소자 사이에 형성된 차광벽;
    상기 제1의 광전변환 영역과 상기 차광벽 사이에 형성된 제1의 P형 영역; 및
    상기 제1의 P형 영역에 인접하고, 상기 제1의 광전변환 영역과 상기 기판의 광입사측의 계면 사이에 형성된 제2의 P형 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 P형 영역은 상기 차광벽의 홈의 내벽부터 불순물이 도핑됨에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1의 P형 영역은 상기 화소사이 차광벽의 형상에 셀프얼라인되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 P형 영역은 P형 고체상 확산층인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1의 광전변환 소자의 상기 N형 영역은 N형 고체상 확산층을 포함하고,
    상기 N형 고체상 확산층은 상기 제1의 광전변환 소자와 상기 P형 고체상 확산층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 차광벽은 액티브 영역에 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차광벽은 STI에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차광벽은 STI와 상기 기판의 상기 광입사측의 계면 사이에 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차광벽은 부의 고정 전하를 갖는 막을 갖는 내벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 P형 고체상 확산층 및 상기 N형 고체상 확산층 중 적어도 하나는, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 불순물을 도핑하는 농도 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 광전변환 소자에 의해 생성된 전하를 유지하도록 구성된 유지부; 및
    상기 유지부의 용량을 확장하도록 구성된 용량 확장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 차광벽은 SiO2막을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 표면 상에 형성된 전극 패드; 및
    상기 전극 패드를 둘러싸고, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 상기 반도체 기판을 관통하여 연장되도록 형성되는 트렌치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    소정의 신호 처리 회로를 포함하는 주변 회로부;
    상기 주변 회로부와 복수의 화소가 배치되어 있는 화소 어레이 사이 경계에 형성되고, 상기 반도체 기판의 깊이 방향으로 상기 반도체 기판을 관통하여 연장되는 트렌치;
    상기 트렌치에 인접하는 제3의 P형 영역;
    상기 트렌치에 인접하여 마련된 상기 제3의 P형 영역에 인접하는 제2의 N형 영역; 및
    상기 트렌치에 인접하는 상기 제3의 P형 영역에 인접하고, 상기 제2의 N형 영역과 상기 기판의 상기 광입사측 사이에 형성된 제4의 P형 영역을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    광전변환을 행하는 상기 N형 영역에 도달하도록 상기 기판의 깊이 방향으로 형성된 종형 트랜지스터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    각 화소 영역의 액티브 영역에 형성된 웰 콘택트부; 및
    상기 웰 콘택트부에 마련된 2 이상의 콘택트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  17. 제5항에 있어서,
    이온 주입에 의해 상기 제1의 광전변환 소자 내에 형성된 PN 접합부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 각 화소 영역은 상기 광입사측 이외가 금속재로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 형성되어 있는 화소 트랜지스터는 복수의 화소에 의해 공유되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  20. 촬상 장치를 구비하고,
    상기 촬상 장치는,
    기판;
    상기 기판 내에 형성되고, 각각이 광전변환을 행하는 N형 영역을 포함하는 복수의 광전변환 소자;
    상기 기판 내의 상기 복수의 광전변환 소자의 제1의 광전변환 소자와 제2의 광전변환 소자 사이에 형성된 차광벽;
    상기 제1의 광전변환 영역과 상기 차광벽 사이에 형성된 제1의 P형 영역; 및
    상기 제1의 P형 영역에 인접하고, 상기 제1의 광전변환 영역과 상기 기판의 광입사측의 계면 사이에 형성된 제2의 P형 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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