WO2020022349A1 - 固体撮像素子、固体撮像装置及び固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子、固体撮像装置及び固体撮像素子の製造方法 Download PDF

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慎平 福岡
もえ 竹尾
翔 西田
秀晃 富樫
卓志 重歳
純平 山元
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ソニー株式会社
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, a solid-state imaging device, and a method for manufacturing a solid-state imaging device.
  • solid-state imaging devices such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor and a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
  • the present disclosure proposes a new and improved solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and a method of manufacturing the solid-state imaging device, which can reduce the resistance value of the through electrode. .
  • a semiconductor substrate a charge accumulation unit provided in the semiconductor substrate, for accumulating electric charge, a photoelectric conversion unit provided above the semiconductor substrate, for converting light to electric charge, and the semiconductor
  • a through electrode that penetrates a substrate and electrically connects the charge storage unit and the photoelectric conversion unit; and a conductive electrode located at the center of the through electrode at an end of the through electrode on the photoelectric conversion unit side.
  • a solid-state imaging device is provided in which the body has a cross-sectional area of a cross section orthogonal to a penetrating direction of the penetrating electrode gradually increasing toward the photoelectric conversion unit along the penetrating direction.
  • a solid-state imaging device including a plurality of solid-state imaging devices arranged in a matrix, wherein each of the solid-state imaging devices includes a semiconductor substrate and a charge provided in the semiconductor substrate.
  • a charge accumulating portion for accumulating, a photoelectric conversion portion provided above the semiconductor substrate to convert light into electric charge, and a through hole penetrating the semiconductor substrate and electrically connecting the charge accumulating portion and the photoelectric conversion portion.
  • a conductor positioned at the center of the through-electrode at an end of the through-electrode on the photoelectric conversion unit side, wherein a cross-sectional area of a cross section orthogonal to a through direction of the through-electrode is the through-hole.
  • a semiconductor substrate provided in the semiconductor substrate, a charge accumulation unit that accumulates electric charge, and a photoelectric conversion unit that is provided above the semiconductor substrate and converts light into electric charge,
  • a through electrode that penetrates the semiconductor substrate and electrically connects the charge storage unit and the photoelectric conversion unit; and an end of the through electrode on the photoelectric conversion unit side, which is located at a center of the through electrode.
  • Solid state imaging including embedding with metal film
  • the resistance value of the through electrode can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a solid-state imaging device 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • 1 is an equivalent circuit diagram of a PD 200 included in a solid-state imaging device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a PD 300 included in the solid-state imaging device 100 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram for describing the circumstances leading to creation of an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a cross section of the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view when the through electrode 600 is cut along the line AA ′ and the line BB ′ in FIG. 6.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an upper part of a through electrode 600 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram (No. 1) for describing the method for manufacturing the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram (No. 2) for describing the method for manufacturing the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram (No. 3) for describing the method for manufacturing the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram (No.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram (No. 5) for describing the method for manufacturing the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • It is a sectional view of solid-state image sensing device 100a concerning a 2nd embodiment of this indication.
  • It is a schematic diagram of the upper part of penetration electrode 600a concerning a 2nd embodiment of this indication.
  • It is a schematic diagram of the upper part of penetration electrode 600b concerning a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a camera head and a CCU. It is a block diagram showing an example of a schematic structure of a vehicle control system. It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of a vehicle exterior information detection part and an imaging part.
  • the drawings referred to in the following description are drawings for promoting the explanation and understanding of the embodiments of the present disclosure, and for the sake of simplicity, the shapes, dimensions, ratios and the like shown in the drawings are actual. May be different.
  • the solid-state imaging device and the solid-state imaging device shown in the drawings can be appropriately changed in design in consideration of the following description and known technology.
  • the vertical direction of the stacked structure of the solid-state imaging device corresponds to the relative direction when the incident surface on which light is incident on the solid-state imaging device faces upward. May differ from the vertical direction according to the gravitational acceleration.
  • the description of the specific size and shape in the following description does not only mean the same value as the numerical value defined mathematically or the shape defined geometrically, but also refers to the manufacturing of the solid-state imaging device. This includes the case where there is a difference of an industrially acceptable degree or the like in the process and the shape similar to the shape.
  • the shape is not limited to a cylinder whose upper surface and lower surface are a perfect circle, but a shape similar to a perfect circle such as an ellipse. Means a cylinder having an upper surface and a lower surface having.
  • electrically connect means that a plurality of elements are connected so as to conduct electricity unless otherwise specified.
  • electrically connected in the following description includes not only a case where a plurality of elements are directly and electrically connected, but also an indirect and an electric connection via other elements. It also includes the case of connecting to.
  • gate means a gate electrode of a field effect transistor (FET).
  • FET field effect transistor
  • Drain represents the drain electrode or the drain region of the FET
  • source represents the source electrode or the source region of the FET.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a solid-state imaging device 1 according to the present embodiment.
  • the solid-state imaging device 1 according to the present embodiment includes a pixel array unit 10 in which a plurality of solid-state imaging elements (pixels) 100 are arranged in a matrix on a semiconductor substrate 500 made of, for example, silicon. Including. Further, as shown in FIG. 1
  • the solid-state imaging device 1 includes a vertical drive circuit section 32, a column signal processing circuit section 34, a horizontal drive circuit section 36, an output circuit section 38, a control circuit section 40, and the like.
  • a vertical drive circuit section 32 a column signal processing circuit section 34
  • a horizontal drive circuit section 36 a horizontal drive circuit section 36
  • an output circuit section 38 a control circuit section 40, and the like.
  • the pixel array unit 10 includes a plurality of solid-state imaging devices 100 two-dimensionally arranged in a matrix (in a matrix) on a semiconductor substrate 500.
  • the solid-state imaging device 100 is a solid-state imaging device (unit pixel) that can be regarded as one unit that outputs one result for each color when detecting light of each color and outputting a detection result.
  • Each of the solid-state imaging devices 100 includes a plurality of photoelectric conversion devices (Photo Diodes; PDs) (photoelectric conversion units) that can generate electric charges corresponding to the amounts of incident light of the respective colors. As shown in FIG.
  • the pixel transistor can include, for example, a transfer transistor, a selection transistor, a reset transistor, and an amplification transistor.
  • the solid-state imaging device 100 may have a shared pixel structure.
  • This shared pixel structure includes a plurality of PDs, a plurality of transfer transistors, and one floating diffusion (floating diffusion region) (charge storage unit) that is shared between the PDs and stores charges generated by the PDs. And one another pixel transistor shared by the PDs. That is, in each of the shared pixel structures, a plurality of photoelectric conversion pairs each including a PD and a transfer transistor are provided, and each of the photoelectric conversion pairs is connected to another pixel transistor (a selection transistor, a reset transistor, and a Amplifying transistors). Note that details of a circuit (connection configuration) using these pixel transistors will be described later.
  • the vertical drive circuit unit 32 is formed of, for example, a shift register, selects the pixel drive wiring 42, supplies a pulse for driving the solid-state imaging device 100 to the selected pixel drive wiring 42, and outputs the solid-state imaging device in units of rows. 100 is driven.
  • the vertical drive circuit unit 32 selectively scans each solid-state imaging device 100 of the pixel array unit 10 sequentially in the vertical direction (vertical direction in FIG. 1) on a row-by-row basis, and determines the amount of light received by the PD of each solid-state imaging device 100.
  • a pixel signal based on the charges generated in response is supplied to a column signal processing circuit unit 34 described later through a vertical signal line 44.
  • the column signal processing circuit unit 34 is arranged for each column of the solid-state imaging device 100, and performs signal processing such as noise removal for each pixel column on pixel signals output from the solid-state imaging device 100 for one row.
  • the column signal processing circuit section 34 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) and AD (Analog-Digital) conversion in order to remove fixed pattern noise unique to pixels.
  • the horizontal drive circuit unit 36 is formed, for example, by a shift register, sequentially selects the above-described column signal processing circuit units 34 by sequentially outputting horizontal scanning pulses, and outputs a pixel from each of the column signal processing circuit units 34. A signal can be output to the horizontal signal line 46.
  • the output circuit unit 38 can perform signal processing on pixel signals sequentially supplied from each of the above-described column signal processing circuit units 34 through the horizontal signal line 46 and output the processed pixel signals.
  • the output circuit unit 38 may function as, for example, a function unit that performs buffering, or may perform processes such as black level adjustment, column variation correction, and various digital signal processes. Note that buffering refers to temporarily storing pixel signals in order to compensate for differences in processing speed and transfer speed when exchanging pixel signals.
  • the input / output terminal 48 is a terminal for exchanging signals with an external device.
  • the control circuit unit 40 can receive an input clock and data instructing an operation mode and the like, and can output data such as internal information of the solid-state imaging device 100. That is, based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock, the control circuit unit 40 controls a clock signal or a reference signal for the operation of the vertical drive circuit unit 32, the column signal processing circuit unit 34, the horizontal drive circuit unit 36, and the like. Generate control signals. Then, the control circuit unit 40 outputs the generated clock signal and control signal to the vertical drive circuit unit 32, the column signal processing circuit unit 34, the horizontal drive circuit unit 36, and the like.
  • the above-described solid-state imaging device 1 is a CMOS image sensor called a column AD system in which the column signal processing circuit unit 34 that performs the CDS process and the AD conversion process is arranged for each pixel column.
  • the planar configuration example of the solid-state imaging device 1 according to the present embodiment is not limited to the example illustrated in FIG. 1, and may include, for example, other circuit units, and is not particularly limited. .
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the PD 200 included in the solid-state imaging device 100 according to the embodiment
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the PD 300 included in the solid-state imaging device 100 according to the embodiment.
  • Electrode Electrode
  • a photoelectric conversion film 204 sandwiched between the upper electrode 202 and the lower electrode 206.
  • the upper electrode 202 is electrically connected to a selection line VOU for selecting a column for outputting a pixel signal.
  • the lower electrode 206 is electrically connected to one of the drain / source of the reset transistor TR1rst for resetting the accumulated charge via a wiring or the like.
  • the gate of the reset transistor TR1 rst is electrically connected to the reset signal line RST1, and is further electrically connected to the above-described vertical drive circuit unit 32.
  • the other of the drain / source of the reset transistor TR1rst (the side not connected to the lower electrode 206) is electrically connected to the power supply circuit VDD .
  • the lower electrode 206 is electrically connected via a wiring to the gate of the amplification transistor TR1 amp that converts the electric charge into a voltage and outputs the voltage as a pixel signal.
  • the node FD 1 for connecting one of the lower electrode 206, the drain / source of the gate of the amplifier transistor TR1 # 038 and the reset transistor TR1 rst constitutes a part of the reset transistor TR1 rst. Charges from the lower electrode 206 changes the potential of the node FD 1, it is converted into a voltage by the amplifier transistor TR1 # 038.
  • One of the source / drain of the amplification transistor TR1 amp is electrically connected to one of the source / drain of the selection transistor TR1 sel which outputs the pixel signal obtained by the conversion to the signal line VSL1 via a wiring according to the selection signal. Connected. Further, the other of the source and the drain of the amplification transistor TR1 amp (the side not connected to the selection transistor TR1 sel ) is electrically connected to the power supply circuit VDD .
  • the other of the source / drain of the selection transistor TR1 sel (the side not connected to the amplification transistor TR1 amp ) is electrically connected to the signal line VSL1 transmitting the converted voltage as a pixel signal, and further described above. It is electrically connected to the column signal processing circuit unit 34. Further, the gate of the selection transistor TR1 sel is electrically connected to a selection line SEL1 for selecting a row to output a pixel signal, and further electrically connected to the above-described vertical drive circuit unit 32.
  • the PD 300 provided in the semiconductor substrate 500 is connected to pixel transistors (amplification transistor TR2 amp , transfer transistor TR2 trs , reset transistor TR2 rst , and selection transistor TR2 sel ) provided in the semiconductor substrate 500. They are electrically connected via wiring. Specifically, one of the PDs 300 is electrically connected to one of a source and a drain of the transfer transistor TR2 trs for transferring charges via a wiring.
  • pixel transistors amplification transistor TR2 amp , transfer transistor TR2 trs , reset transistor TR2 rst , and selection transistor TR2 sel
  • the other of the source / drain of the transfer transistor TR2 trs (the side not connected to the PD 300 ) is electrically connected to one of the source / drain of the reset transistor TR2 rst via a wiring.
  • the gate of the transfer transistor TR2 trs is electrically connected to the transfer gate line TG2, and further connected to the above-described vertical drive circuit unit 32.
  • the other of the source and the drain of the reset transistor TR2 rst (the side not connected to the transfer transistor TR2 trs ) is electrically connected to the power supply circuit VDD .
  • the gate of the reset transistor TR2 rst is electrically connected to the reset line RST2, and further connected to the above-described vertical drive circuit unit 32.
  • the other of the source / drain of the transfer transistor TR2 trs (the side not connected to the PD 300) is also electrically connected to the gate of the amplification transistor TR2 amp that amplifies (converts) the charge and outputs the pixel signal as a pixel signal. Connected to.
  • One of a source and a drain of the amplification transistor TR2 amp is electrically connected to one of a source and a drain of the selection transistor TR2 sel that outputs the pixel signal to the signal line VSL2 according to a selection signal via a wiring.
  • the other of the source and the drain of the amplification transistor TR2 amp (the side not connected to the selection transistor TR2 sel ) is electrically connected to the power supply circuit VDD .
  • the other of the source / drain of the selection transistor TR2 sel (the side not connected to the amplification transistor TR2 amp ) is electrically connected to the signal line VSL2, and further electrically to the column signal processing circuit section 34 described above. Connected. Then, the gate of the selection transistor TR2 sel is electrically connected to the selection line SEL2, and further electrically connected to the above-described vertical drive circuit unit 32.
  • the PD 400 provided in the semiconductor substrate 500 in the same manner as the PD 300 can be shown in the same manner as the equivalent circuit in FIG. 3, and therefore, the description of the equivalent circuit of the PD 400 is omitted here.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 100 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 4 is a cross-sectional view when the solid-state imaging device 100 is cut along a penetrating direction of the through electrode 600. The solid-state imaging device 100 is illustrated such that an incident surface on which light enters the solid-state imaging device 100 faces upward.
  • the stacked structure of the solid-state imaging device 100 will be described in the order from the semiconductor substrate 500 located below the solid-state imaging device 100 to the PD 200 located above the semiconductor substrate 500.
  • a semiconductor region 502 having a first conductivity type (for example, P type) of a semiconductor substrate 500 made of, for example, silicon is provided with a second conductive type.
  • Two semiconductor regions 510 and 512 having a mold (for example, N-type) are formed so as to overlap in the thickness direction (depth direction) of the semiconductor substrate 500.
  • the semiconductor regions 510 and 512 formed in this way become two PDs 300 and 400 that are stacked by forming a PN junction.
  • the PD 300 having the semiconductor region 510 as a charge accumulation region is a photoelectric conversion element that absorbs blue light (for example, a wavelength of 450 nm to 495 nm) and generates charge (photoelectric conversion).
  • the PD 400 is a photoelectric conversion element that generates a charge by absorbing red light (for example, a wavelength of 620 nm to 750 nm).
  • a wiring layer 520 is provided on a surface (lower side in FIG. 4) opposite to the incident surface of the semiconductor substrate 500 on which the PD 200 and the like are stacked. Further, the wiring layer 520 is provided with gate electrodes 524 of a plurality of pixel transistors for reading charges stored in the PDs 200, 300, and 400, a plurality of wirings 522, and an interlayer insulating film 530.
  • the gate electrode 524 and the wiring 522 can be formed using a material such as tungsten (W), aluminum (Al), or copper (Cu).
  • the interlayer insulating film 530 can be formed from, for example, silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN).
  • the semiconductor substrate 500 is provided with a through electrode 600 for extracting charges generated by photoelectric conversion in the PD 200 described later to a floating diffusion portion 514 described later so as to penetrate the semiconductor substrate 500.
  • the conductor 602 serving as the central axis of the through electrode 600 is made of, for example, aluminum, tungsten, titanium (Ti), cobalt (Co), or hafnium, in addition to a doped silicon material such as PDOS (Phosphorus Doped Amorphous Silicon). (Hf) and tantalum (Ta).
  • An insulating film 604 made of SiO 2, SiN, or the like is formed on the outer periphery of the conductor 602 to suppress a short circuit with the semiconductor region 502.
  • a barrier metal film (not shown) may be provided between the conductor 602 and the insulating film 604 surrounding the outer periphery of the conductor 602.
  • the barrier metal film can be formed from a material such as titanium nitride (TiN), tungsten nitride (WN), Ti, tantalum nitride (TaN), and Ta.
  • the through electrode 600 is connected to the floating diffusion portion 514 provided in the semiconductor region having the second conductivity type (for example, N-type) provided on the semiconductor substrate 500 via the wiring 522 provided in the wiring layer 520. May be connected. That is, the through electrode 600 can electrically connect the PD 200 (specifically, the lower electrode 206) and the floating diffusion portion 514. Then, the floating diffusion portion 514 can temporarily store the charge generated by the photoelectric conversion in the PD 200 by the through electrode 600.
  • the second conductivity type for example, N-type
  • a plurality of gate electrodes 524 are provided in the wiring layer 520 as gate electrodes of a plurality of pixel transistors for reading out the charges generated in the PD 200 described above.
  • the electrode 524 is provided so as to face the semiconductor region 502 having the first conductivity type (for example, P-type) in the semiconductor substrate 500 with the insulating film 540 interposed therebetween.
  • a semiconductor region 516 having a second conductivity type (for example, N type) is provided in the semiconductor substrate 500 so as to sandwich the semiconductor region 502 having the first conductivity type. Function as source / drain regions of the pixel transistor.
  • the above-described through electrode 600 can also electrically connect the PD 200 (specifically, the lower electrode 206) to these pixel transistors. The detailed configuration of the through electrode 600 will be described later.
  • a fixed charge film 550 having a negative fixed charge may be formed on the incident surface of the semiconductor substrate 500.
  • the fixed charge film 550 includes, for example, hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), and lanthanum oxide (La 2 ).
  • AlN aluminum nitride
  • HfON hafnium oxynitride
  • the fixed charge film 550 may be a stacked film combining different materials described above.
  • an insulating film 552 is provided on the fixed charge film 550.
  • the insulating film 552 can be formed using a dielectric film having an insulating property such as SiO 2 , TEOS (Tetraethyl Orthosilicate), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and silicon oxynitride (SiON).
  • a photoelectric conversion film 204 is provided over the insulating film 552 with a stacked structure sandwiched between the upper electrode 202 and the lower electrode 206 with the insulating film 560 interposed therebetween.
  • the upper electrode 202, the photoelectric conversion film 204, and the lower electrode 206 constitute a PD 200 that converts light into charges.
  • the PD 200 is, for example, a photoelectric conversion element that absorbs green light (for example, a wavelength of 495 nm to 570 nm) and generates a charge (photoelectric conversion).
  • the upper electrode 202 and the lower electrode 206 can be formed of, for example, a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
  • the upper electrode 202 is configured to be shared (common) by a plurality of adjacent pixels (solid-state imaging devices 100), while the lower electrode 206 is individually configured for each of the plurality of pixels. Can be.
  • the lower electrode 206 is electrically connected to the above-described penetrating electrode 600 by a metal wiring 570 penetrating the insulating film 560.
  • the metal wiring 570 can be formed of a metal material such as W, Al, or Cu.
  • the insulating film 560 can be formed using an insulating material which can transmit light, such as Al 2 O 3 , SiO 2 , Si 3 N 4 , and SiON.
  • a high refractive index layer 580 made of an inorganic film such as Si 3 N 4 , SiON, and silicon carbide (SiC) and a flattening film 582 are provided on the planarization film 582.
  • an on-chip lens 590 is provided on the planarization film 582.
  • the on-chip lens 590 can be formed of, for example, Si 3 N 4 or a resin material such as a styrene resin, an acrylic resin, a styrene-acryl copolymer resin, or a siloxane resin.
  • the solid-state imaging device 100 has a stacked structure in which PDs 200, 300, and 400 respectively corresponding to three colors of light are stacked. That is, the above-described solid-state imaging device 100 photoelectrically converts the green light above the semiconductor substrate 500, in other words, the photoelectric conversion film 204 (PD 200) formed on the incident surface side of the semiconductor substrate 500, and emits blue and red light.
  • the PD 300 or 400 in the semiconductor substrate 500 is a vertical spectral type solid-state imaging device that performs photoelectric conversion.
  • the solid-state imaging device 100 according to the present embodiment is a back-illuminated CMOS solid-state imaging device having a pixel transistor formed on the side opposite to the incident surface side.
  • the above-mentioned photoelectric conversion film 204 can be formed from an organic material (organic photoelectric conversion film) or an inorganic material (inorganic photoelectric conversion film).
  • an organic material organic material
  • (D) a mixed layer of the P-type organic semiconductor material and the N-type organic semiconductor material a mixed layer of the P-type organic semiconductor material and the N-type organic semiconductor material.
  • Any one of the four embodiments can be selected.
  • naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, tetracene derivatives, pentacene derivatives, quinacridone derivatives, thiophene derivatives, thienothiophene derivatives, benzothiophene derivatives, benzothienobenzothiophene Derivatives, triallylamine derivatives, carbazole derivatives, perylene derivatives, picene derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, phthalocyanine derivatives, subphthalocyanine derivatives, subporphyrazine derivatives, metal complexes having a heterocyclic compound as a ligand, polythiophene derivatives, polybenzo Thiadiazole derivatives, polyfluorene derivatives and the like can be mentioned.
  • fullerene and fullerene derivatives for example, fullerenes (higher-order fullerenes such as C60, C70, C74, etc., endohedral fullerenes and the like)
  • fullerene derivatives for example, fullerene fluoride and PCBM (Phenyl-C) 61- Butyl Acid Methyl Ester) Fullerene Compound, Fullerene Multimer, etc.), HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and LUMO (Lowest Unoccupied Organic Metal), etc.
  • PCBM Phenyl-C
  • HOMO Highest Occupied Molecular Orbital
  • LUMO Low Unoccupied Organic Metal
  • examples of the N-type organic semiconductor material include a heterocyclic compound containing a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom, for example, a pyridine derivative, a pyrazine derivative, a pyrimidine derivative, a triazine derivative, a quinoline derivative, a quinoxaline derivative, and an isoquinoline.
  • Derivatives acridine derivatives, phenazine derivatives, phenanthroline derivatives, tetrazole derivatives, pyrazole derivatives, imidazole derivatives, thiazole derivatives, oxazole derivatives, imidazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzotriazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzoxazole derivatives, carbazole derivatives, benzofuran derivatives , Dibenzofuran derivatives, subporphyrazine derivatives, polyphenylenevinylene derivatives, polybenzothiadiazole derivatives, polyflu Organic molecules with alkylene derivatives into a part of the molecular skeleton, can be mentioned organic metal complex or sub phthalocyanine derivative.
  • a branched or cyclic alkyl group or a phenyl group a group having a linear or condensed aromatic compound; a group having a halide; a partial fluoroalkyl group; Silylalkyl group; silylalkoxy group; arylsilyl group; arylsulfanyl group; alkylsulfanyl group; arylsulfonyl group; alkylsulfonyl group; arylsulfide group; alkylsulfide group; amino group; alkylamino group; arylamino group; Alkoxy group; acylamino group; acyloxy group; carbonyl group; carboxy group; carboxamido group; carboalkoxy group; acyl group; sulfonyl group; cyano group; nitro group; It may be mentioned derivatives thereof; Hong group.
  • the thickness of the photoelectric conversion film 204 formed from an organic material is not limited, but is, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 5 ⁇ 10 ⁇ 7 m, preferably 2.5 ⁇ 10 ⁇ 8. m to 3 ⁇ 10 ⁇ 7 m, more preferably 2.5 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 2 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • the organic semiconductor materials are classified into P-type and N-type.
  • P-type means that holes are easily transported
  • N-type means that electrons are easily transported. It is. That is, the organic semiconductor material is not limited to the interpretation that the organic semiconductor material has holes or electrons as thermal excitation majority carriers, unlike the inorganic semiconductor material.
  • the photoelectric conversion film 204 includes, for example, a rhodamine-based dye, a melanocyanine-based dye, a quinacridone derivative, and a subphthalocyanine-based dye. (Subphthalocyanine derivative) and the like.
  • the photoelectric conversion film 204 is formed from an inorganic material
  • the inorganic semiconductor material crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, crystalline selenium, amorphous selenium, and CIGS (CuInGaSe) which is a chalcopyrite-based compound, CIS (CuInSe 2 ), CuInS 2 , CuAlS 2 , CuAlSe 2 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 , AgAlS 2 , AgAlSe 2 , AgInS 2 , AgInSe 2 , or III-V group compounds GaAs, InP, AlGaAs, InGaP AlGaInP, InGaAsP, furthermore, CdSe, CdS, in 2 Se 3, in 2 S 3, Bi 2 Se 3, Bi 2 S 3, ZnSe, ZnS, PbSe, mention may be made of a compound semiconductor such as PbS .
  • the PD 200 having the photoelectric conversion film 204 provided above the semiconductor substrate 500 and the PDs 300 and 400 provided in the semiconductor substrate 500 are stacked. It is not limited to the structure.
  • the solid-state imaging device 100 has a structure in which the PD 200 having the photoelectric conversion film 204 provided above the semiconductor substrate 500 and the PD 300 provided in the semiconductor substrate 500 are stacked, that is, A structure in which two PDs 200 and 300 are stacked may be used.
  • the solid-state imaging device 100 may have a structure having two or three PDs 200 stacked above the semiconductor substrate 500.
  • each PD 200 may have a photoelectric conversion film 204, and the photoelectric conversion film 204 may be formed of an organic semiconductor material or an inorganic semiconductor material.
  • the photoelectric conversion film 204 includes, for example, a coumaric acid dye, tris-8-hydroxy quinolialuminum (Alq 3 ), It can contain a mela cyanine dye or the like.
  • the photoelectric conversion film 204 can include a phthalocyanine dye, a subphthalocyanine dye (subphthalocyanine derivative), or the like.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the process leading to the creation of the embodiment of the present disclosure.
  • a cross section of a through electrode 800 according to a comparative example is schematically shown.
  • 5 schematically illustrates a cross section of the through electrode 600 according to the embodiment of the present disclosure on the right side of FIG.
  • the comparative example means the through-electrode 800 that the present inventors have been studying before forming the embodiment of the present disclosure.
  • the present inventors have considered providing the through electrodes 600 (800) for each solid-state imaging device (pixel) 100.
  • the through electrode 600 in order to improve the sensitivity of the solid-state imaging device 100, it is preferable to secure a wide light incident surface on which light enters, in other words, it is preferable to secure a wide area occupied by the PDs 300 and 400. . Therefore, when the through electrode 600 is provided for each solid-state imaging device 100, the through electrode 600 may be finer (for example, smaller in diameter) in order to secure a wide light incident surface on which light enters. preferable.
  • the diameter of the conductor 602 (802) of the through electrode 600 is preferably, for example, about 100 nm.
  • the present inventors have created a through electrode 800 according to a comparative example having a configuration like the through electrode disclosed in Patent Document 1 having a small diameter as described above. Was found to be difficult to keep low.
  • a fine through electrode 800 (comparative example) as follows. First, as shown on the left side of FIG. 5, a through-hole 806 that penetrates the semiconductor substrate 500 almost perpendicularly to the semiconductor substrate 500 is formed. Further, an insulating film 804 is formed so as to cover the inner wall of the through hole 806. Next, a conductor 802 is deposited so as to fill the through hole 806 by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • a void (void) 808 is generated in the through hole 806 as shown on the left side of FIG. I understand.
  • the cavity 808 is estimated to occur as follows.
  • a film is deposited by the CVD method, it is known that the film is deposited so as to follow the shape of the substrate. Further, when a film is deposited by the CVD method to fill the through hole 806, the film is more likely to adhere to the inner wall of the through hole 806 as it goes to the upper portion, so that the upper inner wall of the through hole 806 is smaller than the lower inner wall. It is known that films tend to deposit easily.
  • the conductor 802 when the conductor 802 is deposited so as to fill the through hole 806, it is estimated that the overhang-shaped conductor 802 extending from the upper portion of the inner wall of the through hole 806 is likely to be formed. Further, as the deposition of the conductor 802 proceeds, a further film of the overhanging conductor 802 is formed on the above-mentioned overhanging film, and finally, the deposited conductor 802 is like a lid. It is presumed that a cavity 808 is generated in the through hole 806. That is, in the comparative example, as shown on the left side of FIG. 5, although the upper part of the through hole 806 is closed by the conductor 802, the cavity 808 remains inside the through hole 806.
  • the present inventors avoid the generation of the cavity 808 in the through-hole 606 and fill the through-hole 606 with the conductor 602 in order to suppress the resistance value of the through-electrode 600. This has led to the creation of an embodiment of the present disclosure relating to a through electrode 600 that can be used.
  • the conductor 802 of the through electrode 800 has a constant cross-sectional area of a cross section orthogonal to the penetrating direction of the through electrode 600, and the conductor 802 has a columnar shape. is there.
  • the conductor 602 is cut perpendicular to the penetrating direction of the penetrating electrode 600.
  • the cross-sectional area of the surface gradually increases upward along the penetration direction. That is, in the present embodiment, the upper portion of the conductor 602 has a tapered shape.
  • the diameter of the upper portion of the through hole 606 whose inner wall is covered with the insulating film 604 is increased when the through electrode 600 having the above-described tapered conductor 602 is formed. Then, the conductor 602 is deposited so as to fill the through hole 606 whose diameter has been increased. According to this embodiment, since the conductor 602 can easily reach the bottom of the through hole 606 by increasing the diameter of the upper portion of the through hole 606, the embedding property of the conductor 602 is improved, The generation of the cavity 808 in the hole 606 can be avoided. As a result, according to the present embodiment, the resistance value of the through electrode 600 can be kept low.
  • details of the embodiment according to the present disclosure will be sequentially described.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of a cross section (FIG. 4) of the solid-state imaging device 100 according to the present embodiment, and specifically, is an enlarged view in which the through electrode 600 and the periphery of the through electrode 600 are enlarged.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view when the through electrode 600 is cut along the line AA ′ and the line BB ′ in FIG. Specifically, the upper part of FIG. 7 is a cross-sectional view when the through electrode 600 is cut along the line AA ′ of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the upper part of the through electrode 600 according to the present embodiment. Specifically, a part of a cross section when the through electrode 600 is cut along the through direction of the through electrode 600 is enlarged. FIG. In FIG. 8, illustration of the fixed charge film 650 is omitted for easy understanding.
  • the through electrode 600 penetrates the semiconductor substrate 500 almost perpendicularly to the semiconductor substrate 500 (in other words, penetrates along the thickness direction of the semiconductor substrate 500). It mainly includes a through hole 606, a fixed charge film 650 covering the inner wall of the through hole 606, an insulating film 604 covering the inner wall via the fixed charge film 650, and a conductor 602 embedded in the through hole 606. As described above, a barrier metal film (not shown) may be provided between the conductor 602 and the insulating film 604 surrounding the outer periphery of the conductor 602.
  • a barrier metal film may be provided between the conductor 602 and the insulating film 604 surrounding the outer periphery of the conductor 602.
  • the through hole 606 is, for example, a cylindrical or tapered frustoconical hole, preferably a cylindrical or substantially cylindrical hole (in other words, the opening diameter is substantially The same hole).
  • the through hole 606 by forming the through hole 606 as a substantially cylindrical hole, the thickness of the insulating film 604 covering the inner wall of the through hole 606 can be made more uniform. Therefore, according to the present embodiment, while securing insulation between the through electrode 600 (specifically, the conductor 602) and the semiconductor substrate 500 (specifically, the semiconductor region 502), the parasitic of the through electrode 600 caused by the insulating film 604. The capacity can be reduced. As a result, according to the present embodiment, since the parasitic capacitance can be reduced, it is possible to prevent noise from being unintentionally transmitted to the through electrode 600 via the parasitic capacitance. 100 can be avoided.
  • the fixed charge film 650 is provided so as to cover the inner wall and the bottom surface (the lower surface) of the through hole 606 as described above.
  • the fixed charge film 650 can be formed of, for example, HfO 2 , Al 2 O 3 , ZrO, Ta 2 O 5 , TiO 2, or the like, similarly to the above-described fixed charge film 550. Further, the fixed charge film 650 may be a stacked film combining different materials described above.
  • the insulating film 604 is provided so as to cover the inner wall of the through hole 606 via the fixed charge film 650.
  • the insulating film 604 is provided so as to cover an outer periphery of a conductor 602 described later.
  • the insulating film 604 is an insulating film for suppressing a short circuit with the semiconductor substrate 500 (specifically, the semiconductor region 502), and is formed of SiO 2, SiN, or the like.
  • the conductor 602 is provided so as to fill the through hole 606 whose inner wall is covered by the fixed charge film 650 and the insulating film 604.
  • the conductor 602 is located at the center of the through electrode 600 as shown in FIG.
  • the conductor 602 is a substantially columnar electrode penetrating the center of the through hole 606, and has a tapered shape at the upper part (the end on the PD 200 side).
  • the conductor 602 extends through the bottom surface (lower surface) of the through hole 606 and extends to the wiring 522 of the wiring layer 520.
  • the conductor 602 can be formed of, for example, a metal material such as Al, W, Ti, Co, Hf, or Ta, in addition to a doped silicon material such as PDAS.
  • the conductor 602 has a cross-sectional area of an upper portion of the through electrode 600 (the end on the PD 200 side) of a cross section of the conductor 602 that is orthogonal to the through direction of the through electrode 600. And gradually increase upward. That is, in the present embodiment, the upper side of the conductor 602 has a tapered shape.
  • FIG. 7 shows a cut surface when the through electrode 600 is cut below the fixed charge film 550 by a plane perpendicular to the through direction of the through electrode 600 (the line BB ′ in FIG. 6). 7 shows a cross section of the insulating film 552 when the through electrode 600 is cut along a plane (the line AA ′ in FIG. 6) orthogonal to the through direction of the through electrode 600. As shown in the upper diagram and the lower diagram of FIG. 7, in the present embodiment, the diameter of the conductor 602 increases upward.
  • the diameter of the conductor 602 at the cut surface of the upper portion (the end on the PD 200 side) of the through electrode 600 is cut along the line AA ′ in FIG.
  • the diameter D 1 of the conductor 602 when cut is the diameter of the conductor 602 at the cut surface of the lower portion (the end on the floating diffusion portion 514 side) of the through electrode 600, in other words,
  • the diameter D 2 of the conductor 602 when the through electrode 600 is cut along the line BB ′ in FIG. 6 is 1.2 times or more (see the lower diagram in FIG. 7).
  • the diameter D 2 of the conductor 602 when the through electrode 600 is cut along the line BB ′ in FIG. 6, the diameter D 2 of the conductor 602 (see the lower diagram in FIG. 7) is 50 nm to 500 nm. Preferably, there is. Further, in this embodiment, when the through electrode 600 is cut along the line AA ′ in FIG. 6, the diameter D 1 of the conductor 602 (see the upper diagram in FIG. 7) is 60 nm to 600 nm. Is preferred.
  • the upper surface of the conductor 602 (the surface on the PD 200 side) is preferably wide so as to secure contact with the metal wiring 570.
  • the upper surface of the conductor 602 is lower than the upper surface of the conductor 602. Is prevented from being incident on the PDs 300 and 400 located at the position of the conductor 602 by the upper surface of the conductor 602. Therefore, in the present embodiment, it is preferable that the upper surface of the conductor 602 is narrow as long as the contact with the metal wiring 570 can be ensured.
  • the upper surface of the conductor 602 is wider than the cut surface of the conductor 602 when the through electrode 600 is cut along the line AA ′ in FIG.
  • the opening of the through hole 606 is narrower.
  • the gradient of the outer peripheral surface of the conductor 602 of the through electrode 600 preferably has an angle of 1 ° or more and 60 ° or less with respect to the central axis 610 of the conductor 602 extending in the penetrating direction.
  • the gradient is such that the insulating film 604 has a film thickness capable of suppressing a short circuit with the semiconductor substrate 500 (specifically, the semiconductor region 502) while maintaining the thickness of the PD 300.
  • 400 is preferably set to a value that can secure a wider light incident surface on which light is incident.
  • the conductor 602 only needs to have a tapered shape at the upper portion (the end on the PD 200 side) of the through electrode 600, and the entire through hole 606 (the semiconductor substrate 500) penetrating the semiconductor substrate 500. May be tapered, and is not particularly limited.
  • the through electrode 600 having the conductor 602 having the above-described shape when forming the through electrode 600 having the conductor 602 having the above-described shape, the upper portion of the through hole 606 with the inner wall covered with the insulating film 604 is formed.
  • the conductor 602 is deposited so as to fill the through hole 606 whose diameter has been increased. According to this embodiment, since the conductor 602 can easily reach the bottom of the through hole 606 by increasing the diameter of the upper portion of the through hole 606, the embedding property of the conductor 602 is improved, The generation of the cavity 808 in the hole 606 can be avoided. As a result, according to the present embodiment, the resistance value of the through electrode 600 can be kept low.
  • FIGS. 9 to 13 are explanatory views for explaining a method of manufacturing the solid-state imaging device 100 according to the present embodiment, and correspond to the cross-sectional view of FIG. 1 shows a cross section of
  • the semiconductor substrate 500 is processed from the light incident surface side by, for example, dry etching to form a through hole 606a penetrating the semiconductor substrate 500.
  • fixed charge films 550 and 650 and insulating films 552 and 604 are formed so as to cover the inner wall and the bottom surface of the through hole 606a and the incident surface of the semiconductor substrate 500.
  • the fixed charge film 650 and a part of the insulating films 552 and 604 are removed by, for example, dry etching or the like, and a through hole 606b penetrating the semiconductor substrate 500 and extending to the wiring 522 is formed. .
  • part of the insulating films 552 and 604 formed around the opening above the through hole 606b is removed, and the opening above the through hole 606b is enlarged.
  • a conductor 602 (metal film) is formed so as to fill the through hole 606b.
  • the conductor 602 may be in a recessed state at the center of the through hole 606b.
  • a part of the conductor 602 is removed by, for example, dry etching to form a through electrode 600.
  • a metal wiring 570 and an insulating film 560 are formed.
  • the lower electrode 206, the photoelectric conversion film 204, the upper electrode 202, the high refractive index layer 580, and the like are formed.
  • a planarizing film 582 and an on-chip lens 590 are formed. As described above, the solid-state imaging device 100 shown in FIG. 4 can be obtained.
  • the solid-state imaging device 100 according to the present embodiment can be manufactured by using a method, an apparatus, and conditions used for manufacturing a general semiconductor device. That is, the solid-state imaging device 100 according to the present embodiment can be manufactured by using the following existing semiconductor device manufacturing method.
  • Examples of the manufacturing method include a physical vapor deposition method (PVD (Physical Vapor Deposition) method), a chemical vapor deposition method (CVD method), and an atomic layer deposition (Atomic Layer Deposition; ALD) method. it can.
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • PVD method a vacuum evaporation method, an EB (electron beam) evaporation method, various sputtering methods (magnetron sputtering method, RF-DC combined bias sputtering method, ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering method, facing target sputtering method, high frequency sputtering) Method, an ion plating method, a laser ablation method, a molecular beam epitaxy method (MBE method), and a laser transfer method.
  • the CVD method include a plasma CVD method, a thermal CVD method, an organic metal (MO) CVD method, and a photo CVD method.
  • Other methods include electrolytic plating, electroless plating, spin coating, dipping, casting, microcontact printing, drop casting, screen printing, inkjet printing, offset printing, and gravure printing.
  • Printing method such as printing method, flexographic printing method; stamp method; spray method; air doctor coater method, blade coater method, rod coater method, knife coater method, squeeze coater method, reverse roll coater method, transfer roll coater method, gravure coater method
  • various coating methods such as a kiss coater method, a cast coater method, a spray coater method, a slit orifice coater method, and a calendar coater method.
  • examples of the patterning method include shadow mask, laser transfer, chemical etching such as photolithography, and physical etching using ultraviolet light, laser, or the like.
  • a planarization technique a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, a laser planarization method, a reflow method, or the like can be given.
  • the through electrode 600 when forming the through electrode 600 having the conductor 602, the diameter of the upper portion of the through hole 606a whose inner wall is covered with the insulating film 604 is increased, and the diameter of the expanded through hole is increased.
  • the conductor 602 is deposited so as to bury the 606b. According to the present embodiment, by expanding the diameter of the upper portion of the through hole 606a, the conductor 602 can easily reach the bottom of the through hole 606b. The generation of the cavity 808 in the hole 606b can be avoided. As a result, according to the present embodiment, the resistance value of the through electrode 600 can be kept low.
  • the upper portion (the end on the PD 200 side) of the conductor 602 may be electrically connected to a wiring made of a transparent conductor.
  • the metal wiring 570 of FIG. 4 may be formed of a transparent conductor.
  • the wiring 570 of the solid-state imaging device 100 according to the modification can be formed by forming a wiring structure by removing a part of the transparent conductor by, for example, dry etching.
  • the transparent conductor can be formed of a material such as ITO and IZO.
  • the metal wiring 570 is formed of a transparent conductor, light incident on the wiring 570 can be prevented from being reflected and unintentionally incident on the PDs 200, 300, and 400. The occurrence of color mixture and flare in the image sensor 100 can be reduced.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 100a according to the present embodiment. More specifically, FIG. 14 is a cross-sectional view when the solid-state imaging device 100a is cut along the penetrating direction of the through electrode 600a.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the upper part of the through electrode 600a according to the present embodiment. Specifically, a part of a cross section when the through electrode 600a is cut along the through direction of the through electrode 600a is enlarged.
  • illustration of the fixed charge film 650 is omitted for easy understanding.
  • the conductor 602a of the through electrode 600a is more specifically formed on the upper portion (the end on the PD 200 side) of the through electrode 600a.
  • the branch portion 602b is bent so as to draw an arc from the central axis.
  • the upper portion (the end on the PD 200 side) of the conductor 602a has a curvature toward the light incident surface of the semiconductor substrate 500. It has an extended shape.
  • the conductor 602a appears to have two branch portions 602b that branch in a circular arc from the central axis 610 of the conductor 602a.
  • the radius of curvature r of the branch portion 602b is preferably 10 nm or more and 1000 nm or less.
  • the curvature radius r ensures that the insulating film 604 has a film thickness capable of suppressing a short circuit with the semiconductor substrate 500 (specifically, the semiconductor region 502), as in the first embodiment.
  • the value is set to a value that can secure a wider light incident surface on which light enters the PDs 300 and 400.
  • the conductor in the region of the branch portion 602b that draws an arc, the conductor is formed from the upper opening end 606c of the through hole 606 covered with the insulating film 604 and the fixed charge film 650 (not shown).
  • the distance L with respect to 602a is more uniform than in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, even if a high voltage is applied to the insulating film 604 and the fixed charge film 650, the dielectric breakdown is less likely to occur at the branch portion 602b. Withstand voltage (reliability) can be improved.
  • the conductor 602a of the through electrode 600a in the cross section of the solid-state imaging device 100a, is connected to the conductive material 602a below the through electrode 600a (the end on the side of the floating diffusion portion 514). It may have two branch portions (second branch portions) (not shown) that branch off from the central axis 610 of the body 602a. More specifically, in the present embodiment, the conductor 602a may have, for example, two of the branch portions at the lower end (the end surface on the floating diffusion portion 514 side) of the through electrode 600a. In the present embodiment, the branch portion below the through electrode 600a may be bent so as to draw an arc from the central axis 610, similarly to the branch portion 602b. Furthermore, in such a case, the upper branch portion 602b of the through electrode 600a may have a larger radius of curvature r than the lower branch portion of the through electrode 600a.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of the upper part of the through electrode 600b according to the present embodiment. Specifically, FIG. 16 is an enlarged view of a part of a cross section when the through electrode 600b is cut along the through direction of the through electrode 600b. It is. In FIG. 16, the illustration of the fixed charge film 650 is omitted for easy understanding.
  • the conductor 602 c of the through electrode 600 b has the same structure as the third embodiment described above except that the upper end of the through electrode 600 a (the end face on the PD 200 side) It has two branch portions (first branch portions) 602d that branch off from the central axis of the conductor 602c.
  • the end of the conductor 602c according to the present embodiment on the PD 200 side has a shape that spreads with a curvature toward the light incident surface of the semiconductor substrate 500.
  • the conductor 602c further has a concave portion 620 located between the two branch portions 602d. That is, in the present embodiment, when the through-hole 606 is viewed from above, the conductor 602c is in a recessed state at the center of the through-hole 606.
  • the contact area between the metal wiring 570 electrically connected to the through electrode 600b and the conductor 602c can be increased. Therefore, the contact resistance between the metal wiring 570 and the conductor 602c can be reduced.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 100b according to the present embodiment, and more specifically, is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 100b cut along the penetrating direction of the through electrode 600.
  • the solid-state imaging device 100b is illustrated such that an incident surface on which light is incident on the solid-state imaging device 100b faces upward.
  • the PD 200a provided above the semiconductor substrate 500 includes an upper electrode 202, a photoelectric conversion film 204, and the like, similarly to the PD 200 according to the above-described first embodiment. And a lower electrode 206.
  • the PD 200a includes the upper electrode 202, the storage electrode 208 facing the photoelectric conversion film 204, and the insulating film 560.
  • the storage electrode 208 is spaced apart from the lower electrode 206 and, like the upper electrode 202 and the lower electrode 206, can be formed of, for example, a transparent conductor such as ITO or IZO.
  • the lower electrode 206 and the storage electrode 208 are individually electrically connected to wirings (not shown), respectively. Can be applied. Therefore, in the present embodiment, by controlling the potential applied to the lower electrode 206 and the storage electrode 208, the charge generated in the photoelectric conversion film 204 is accumulated in the photoelectric conversion film 204, or the charge is stored in the floating It can be taken out to the diffusion unit 514.
  • the storage electrode 208 functions as an electrode for accumulating the charges generated in the photoelectric conversion film 204 and accumulating the charges in the photoelectric conversion film 204 in accordance with the applied potential. Can be.
  • the charge generated by the photoelectric conversion of the photoelectric conversion film 204 is directly accumulated in the floating diffusion portion 514 via the lower electrode 206 and the through electrode 600. Due to such a mechanism, it is difficult to completely deplete the photoelectric conversion film 204. As a result, in the first embodiment, kTC noise (reset noise) of the solid-state imaging device 100 is increased, and random noise is deteriorated.
  • the storage electrode 208 by providing the storage electrode 208, during the operation of the PD 200a, the electric charge generated by the photoelectric conversion of each photoelectric conversion film 204 is accumulated in the photoelectric conversion film 204, and the storage electrode 208 is provided in each lower electrode 206.
  • a reset for discharging the reached electric charge to the outside of the system can be performed. Further, in the above operation, after resetting, the charges accumulated in each photoelectric conversion film 204 can be transferred to each lower electrode 206, and the charges transferred to each lower electrode 206 can be sequentially read. Then, in the operation of the PD 200a, the above-described reset and read operations are repeatedly performed. That is, in the present embodiment, at the start of the exposure of the solid-state imaging device 100b, it is easy to completely deplete the floating diffusion portion 514 and erase charges. As a result, according to the present embodiment, since the kTC noise of the solid-state imaging device 100b increases and the random noise deteriorates, it is possible to further suppress the occurrence of a phenomenon of lowering the imaging quality.
  • the solid-state imaging device 1 includes an imaging device such as a digital still camera or a video camera, a mobile terminal device having an imaging function, a copying machine using a solid-state imaging device for an image reading unit, or the like.
  • the present invention is applicable to all electronic devices that use an imaging device for a capturing unit.
  • the embodiments of the present disclosure are also applicable to robots, drones, automobiles, medical devices (endoscopes), and the like that include the solid-state imaging device 1 described above.
  • the solid-state imaging device 1 may be formed as a single chip, and may be a module having an imaging function in which an imaging unit and a signal processing unit or an optical system are packaged into one. It may be in a form.
  • an example of an electronic device 900 including an imaging device 902 having the above-described solid-state imaging device 1 will be described as a fifth embodiment of the present disclosure with reference to FIG.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating an example of the electronic device 900 according to the embodiment.
  • the electronic device 900 includes an imaging device 902, an optical lens 910, a shutter mechanism 912, a drive circuit unit 914, and a signal processing circuit unit 916.
  • the optical lens 910 forms image light (incident light) from a subject on an imaging surface of the imaging device 902.
  • signal charges are accumulated in the solid-state imaging device 100 of the solid-state imaging device 1 of the imaging device 902 for a certain period.
  • the shutter mechanism 912 controls the light irradiation period and the light blocking period to the imaging device 902 by opening and closing.
  • the drive circuit unit 914 supplies a drive signal for controlling a signal transfer operation of the imaging device 902, a shutter operation of the shutter mechanism 912, and the like thereto.
  • the imaging device 902 performs signal transfer based on a drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit unit 914.
  • the signal processing circuit unit 916 performs various kinds of signal processing. For example, the signal processing circuit unit 916 outputs the processed video signal to a storage medium such as a memory (not shown) or to a display unit (not shown).
  • the solid-state imaging device 100 may have a structure including two or three or more PDs 200 stacked above the semiconductor substrate 500.
  • the charge generated by the PD 200 stacked above is transferred to the floating diffusion portion 514 provided in the semiconductor substrate 500.
  • the through electrode 600 according to the present embodiment can be used.
  • the solid-state imaging device 100 in which the first conductivity type is P-type, the second conductivity type is N-type, and electrons are used as signal charges has been described.
  • the embodiment is not limited to such an example.
  • the present embodiment can be applied to the solid-state imaging device 100 in which the first conductivity type is N-type, the second conductivity type is P-type, and holes are used as signal charges.
  • the semiconductor substrate 500 is not necessarily a silicon substrate, and may be another substrate (for example, an SOI (Silicon On Insulator) substrate, a SiGe substrate, or the like). Further, the semiconductor substrate 500 may be a substrate in which a semiconductor structure or the like is formed on such various substrates.
  • SOI Silicon On Insulator
  • SiGe substrate SiGe substrate
  • the solid-state imaging device 100 is not limited to the solid-state imaging device that detects the distribution of the amount of incident visible light and captures an image.
  • a solid-state imaging device that captures an image of a distribution of an incident amount of infrared rays, X-rays, particles, or the like, or a distribution of another physical amount such as pressure or capacitance, and captures an image as an image.
  • the present invention can be applied to a solid-state imaging device (physical quantity distribution detecting device) such as a fingerprint detection sensor.
  • Example of application to 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. 19 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (the present technology) according to the present disclosure may be applied.
  • FIG. 19 shows a state in which an operator (doctor) 11131 is performing an operation on a patient 11132 on a patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment tool 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100.
  • a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 includes a lens barrel 11101 having a predetermined length from the distal end inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 which is configured as a so-called rigid endoscope having a hard lens barrel 11101 is illustrated.
  • the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible endoscope having a soft lens barrel. Good.
  • An opening in which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the distal end of the lens barrel by a light guide that extends inside the lens barrel 11101, and the objective The light is radiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 via the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct view scope, a perspective view scope, or a side view scope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the image sensor by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted as raw data to a camera control unit (CCU: ⁇ Camera ⁇ Control ⁇ Unit) 11201.
  • the $ CCU 11201 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202 overall. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102, and performs various image processing on the image signal for displaying an image based on the image signal, such as a development process (demosaicing process).
  • a development process demosaicing process
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal on which image processing has been performed by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 includes a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light when imaging an operation part or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light when imaging an operation part or the like.
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and input instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction or the like to change imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, and the like) by the endoscope 11100.
  • the treatment instrument control device 11205 controls the driving of the energy treatment instrument 11112 for cauterizing, incising a tissue, sealing a blood vessel, and the like.
  • the insufflation device 11206 is used to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field by the endoscope 11100 and securing the working space of the operator.
  • the recorder 11207 is a device that can record various types of information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information on surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the endoscope 11100 with irradiation light at the time of imaging the operation site can be configured by, for example, a white light source including an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of the RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy, so that the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is radiated to the observation target in a time-division manner, and the driving of the image pickup device of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing. It is also possible to capture the image obtained in a time-division manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the image sensor.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of output light at predetermined time intervals.
  • the driving of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of the change of the light intensity, an image is acquired in a time-division manner, and the image is synthesized, so that a high dynamic image without so-called blackout and whiteout is obtained. An image of the range can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of the absorption of light in the body tissue, by irradiating light in a narrower band than the irradiation light (ie, white light) at the time of normal observation, the surface of the mucous membrane is exposed.
  • a so-called narrow-band light observation (Narrow / Band / Imaging) for photographing a predetermined tissue such as a blood vessel with high contrast is performed.
  • fluorescence observation in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating excitation light may be performed.
  • body tissue is irradiated with excitation light to observe fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and Irradiation with excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent can be performed to obtain a fluorescence image.
  • 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. 20 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the camera head 11102 and the CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a driving unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 includes a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other by a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection with the lens barrel 11101. Observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102, and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 includes an imaging element.
  • the number of imaging elements constituting the imaging unit 11402 may be one (so-called single-panel type) or plural (so-called multi-panel type).
  • an image signal corresponding to each of RGB may be generated by each imaging element, and a color image may be obtained by combining the image signals.
  • the imaging unit 11402 may be configured to include a pair of imaging elements for acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (Dimensional) display. By performing the 3D display, the operator 11131 can more accurately grasp the depth of the living tissue in the operative part.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided for 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 the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405.
  • the magnification and the focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be appropriately adjusted.
  • the communication unit 11404 is configured by 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 the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information indicating that the frame rate of the captured image is specified, information that specifies the exposure value at the time of imaging, and / or information that specifies the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the above-described imaging conditions such as the frame rate, the exposure value, the magnification, and the 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 has a so-called AE (Auto Exposure) function, an AF (Auto Focus) function, and an AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls the 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 configured by a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electric communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on an image signal that is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various kinds of control related to imaging of the operation section and the like by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging the operation section and the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image showing the operative part or the like based on the image signal subjected to the 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 a shape, a color, or the like of an edge of an object included in the captured image, and thereby detects a surgical tool such as forceps, a specific living body site, bleeding, a mist when using the energy treatment tool 11112, and the like. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may use the recognition result to superimpose and display various types of surgery support information on the image of the operative site.
  • the burden on the operator 11131 can be reduced, and the operator 11131 can reliably perform the operation.
  • the transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable corresponding to electric signal communication, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable thereof.
  • the communication is performed by wire using the transmission cable 11400, but the 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 the endoscope 11100, the imaging unit 11402 of the camera head 11102, the image processing unit 11412 of the CCU 11201, and the like among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 illustrated in FIG. 1 can be applied to an endoscope 11100, an imaging unit 11402, an image processing unit 11412, and the like.
  • the endoscopic surgery system has been described as an example, but the technology according to the present disclosure may be applied to, for example, a microscopic surgery system or the like.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on any type of moving object such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.
  • FIG. 21 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile object control system to which the technology according to the present disclosure may be applied.
  • Vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via 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 / video output unit 12052, and a vehicle-mounted network I / F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 12010 includes a driving force generating device for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting driving force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control mechanism such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of the vehicle.
  • the body control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body 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 a head lamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker, and a fog lamp.
  • a radio wave or various switch signals transmitted from a portable device replacing the key may be input to the body control unit 12020.
  • the body control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls a door lock device, a power window device, a lamp, and the like of the vehicle.
  • Out-of-vehicle information detection unit 12030 detects information external to the vehicle on which vehicle control system 12000 is mounted.
  • an imaging unit 12031 is connected to the outside-of-vehicle information detection unit 12030.
  • the out-of-vehicle information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle, and receives the captured image.
  • the out-of-vehicle information detection unit 12030 may perform an object detection process or a distance detection process of a person, a vehicle, an obstacle, a sign, a character on a road surface, or the like based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output an electric signal as an image or can output the information as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects information in the vehicle.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver status detection unit 12041 that detects the status 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 determines the degree of driver fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. The calculation may be performed, or it may be determined whether the driver has fallen asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generation device, the steering mechanism or the braking device based on the information on the inside and outside of the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, and the drive system control unit A control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 implements the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following running based on the following distance, vehicle speed maintaining running, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, and the like. Cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generation device, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information about the surroundings of the vehicle obtained by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, so that the driver 120 It is possible to perform cooperative control for automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on information on the outside of the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of preventing glare such as switching a high beam to a low beam. It can be carried out.
  • the sound image output unit 12052 transmits at least one of a sound signal and an image signal to an output device capable of visually or audibly notifying a passenger of the vehicle or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of an installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as a front nose, a side mirror, a rear bumper, a back door of the vehicle 12100, and an upper portion of a windshield in the vehicle interior.
  • the imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirror mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100.
  • the forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, and the like.
  • FIG. 22 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 on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 indicates 14 shows an imaging range of an imaging unit 12104 provided in a rear bumper or a back door. For example, by overlaying image data captured by the imaging units 12101 to 12104, an overhead 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 including a plurality of imaging elements or an imaging element having pixels for detecting a phase difference.
  • the microcomputer 12051 calculates a distance to each three-dimensional object in the imaging ranges 12111 to 12114 and a temporal change of the distance (relative speed with respect to the vehicle 12100). , It is possible to extract, as a preceding vehicle, a three-dimensional object that travels at a predetermined speed (for example, 0 km / h or more) in the substantially same direction as the vehicle 12100, which is the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100. it can.
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more
  • microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured before the preceding vehicle and perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.
  • the microcomputer 12051 converts the three-dimensional object data relating to the three-dimensional object into other three-dimensional objects such as a motorcycle, a normal vehicle, a large vehicle, a pedestrian, a telephone pole, and the like based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines a collision risk indicating a risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or more than the set value and there is a possibility of collision, via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver through forced driving and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving assistance for collision avoidance can be performed.
  • driving assistance for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared light.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104. The recognition of such a pedestrian is performed by, for example, extracting a feature point in an image captured by the imaging units 12101 to 12104 as an infrared camera, and performing a pattern matching process on a series of feature points indicating the outline of the object to determine whether the object is a pedestrian.
  • the audio image output unit 12052 outputs a rectangular contour for emphasis to the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so that is superimposed.
  • the sound 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 or the like among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 illustrated in FIG. 1 can be applied to the imaging unit 12031.
  • a semiconductor substrate A charge storage unit provided in the semiconductor substrate, for storing charges; A photoelectric conversion unit that is provided above the semiconductor substrate and converts light into electric charges; A penetrating electrode that penetrates the semiconductor substrate and electrically connects the charge storage unit and the photoelectric conversion unit, With At the end of the through electrode on the photoelectric conversion unit side, The conductor located at the center of the through electrode has a cross-sectional area of a cross section orthogonal to the through direction of the through electrode, and the cross sectional area gradually increases toward the photoelectric conversion unit along the through direction.
  • Solid-state imaging device Solid-state imaging device.
  • the solid-state imaging device according to (1) wherein the through electrode electrically connects the photoelectric conversion unit to at least one or more pixel transistors provided in the semiconductor substrate.
  • the gradient of the outer peripheral surface of the conductor at the end on the photoelectric conversion unit side is: The conductor has an angle of 1 ° or more and 60 ° or less with respect to a central axis extending in the penetrating direction, The solid-state imaging device according to any one of the above (1) to (3).
  • the solid-state imaging device wherein the photoelectric conversion film is made of an organic material.
  • the photoelectric conversion unit further includes a storage electrode facing the common electrode via the photoelectric conversion film and the insulating film.
  • the solid-state imaging device according to any one of (1) to (17), further including another photoelectric conversion unit provided in the semiconductor substrate and configured to convert light into electric charges.
  • a solid-state imaging device including a plurality of solid-state imaging elements arranged in a matrix, Each of the solid-state imaging devices, A semiconductor substrate; A charge storage unit provided in the semiconductor substrate, for storing charges; A photoelectric conversion unit that is provided above the semiconductor substrate and converts light into electric charges; A penetrating electrode that penetrates the semiconductor substrate and electrically connects the charge storage unit and the photoelectric conversion unit, With At the end of the through electrode on the photoelectric conversion unit side, The conductor located at the center of the through electrode has a cross-sectional area of a cross section orthogonal to the through direction of the through electrode, and the cross sectional area gradually increases toward the photoelectric conversion unit along the through direction. Solid-state imaging device.
  • a semiconductor substrate A semiconductor substrate; A charge storage unit provided in the semiconductor substrate, for storing charges; A photoelectric conversion unit that is provided above the semiconductor substrate and converts light into electric charges; A penetrating electrode that penetrates the semiconductor substrate and electrically connects the charge storage unit and the photoelectric conversion unit, With At the end of the through electrode on the photoelectric conversion unit side, The conductor located at the center of the through electrode has a cross-sectional area of a cross section orthogonal to the through direction of the through electrode, and the cross sectional area gradually increases toward the photoelectric conversion unit along the through direction.
  • a method for manufacturing a solid-state imaging device Forming a through hole through the semiconductor substrate, Forming an insulating film so as to cover the inner wall of the through hole; Etching the insulating film at the end of the through hole on the photoelectric conversion unit side, A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising filling the through hole with a metal film.

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Abstract

半導体基板（５００）と、前記半導体基板（５００）内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記半導体基板（５００）の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部（２００）と、前記半導体基板（５００）を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部（２００）とを電気的に接続する貫通電極（６００）と、を備え、前記貫通電極（６００）の前記光電変換部側の端部において、前記貫通電極（６００）の中心に位置する導電体（６０２）は、当該貫通電極（６００）の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、固体撮像素子（１００）を提供する。

Description

固体撮像素子、固体撮像装置及び固体撮像素子の製造方法
　本開示は、固体撮像素子、固体撮像装置及び固体撮像素子の製造方法に関する。
　近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ‐Ｏｘｉｄｅ‐Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の固体撮像素子において、画素（固体撮像素子）ごとに貫通電極を設けることが検討されてきた。例えば、このような固体撮像素子としては、下記特許文献１に開示の固体撮像素子を挙げることができる。
特開２０１７－０７３４３６号公報
　しかしながら、上記特許文献１に開示の貫通電極においては、貫通電極の抵抗値を低く抑えることが難しい。
　そこで、このような状況を鑑みて、本開示では、貫通電極の抵抗値を低く抑えることを可能にする、新規且つ改良された固体撮像素子、固体撮像装置及び固体撮像素子の製造方法を提案する。
　本開示によれば、半導体基板と、前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、を備え、前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、固体撮像素子が提供される。
　また、本開示によれば、マトリックス状に配置された複数の固体撮像素子を備える固体撮像装置であって、前記各固体撮像素子は、半導体基板と、前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、を備え、前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、固体撮像装置が提供される。
　さらに、本開示によれば、半導体基板と、前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、を備え、前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板を貫く貫通孔を形成し、前記貫通孔の内壁を覆うように絶縁膜を成膜し、前記貫通孔の前記光電変換部側の端部の前記絶縁膜をエッチングし、前記貫通孔を金属膜で埋め込むことを含む、固体撮像素子の製造方法が提供される。
　以上説明したように本開示によれば、貫通電極の抵抗値を低く抑えることができる。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の実施形態に係る固体撮像装置１の模式的平面図である。 本開示の実施形態に係る固体撮像素子１００に含まれるＰＤ２００の等価回路図である。 本開示の実施形態に係る固体撮像素子１００に含まれるＰＤ３００の等価回路図である。 本開示の実施形態に係る固体撮像素子１００の断面図である。 本開示の実施形態を創作するに至った経緯を説明するための説明図である。 本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子１００の断面の部分拡大図である。 図６のＡ－Ａ´線及びＢ-Ｂ´線に沿って貫通電極６００を切断した際の断面図である。 本開示の第１の実施形態に係る貫通電極６００の上部の模式図である。 本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子１００の製造方法を説明するための説明図（その１）である。 本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子１００の製造方法を説明するための説明図（その２）である。 本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子１００の製造方法を説明するための説明図（その３）である。 本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子１００の製造方法を説明するための説明図（その４）である。 本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子１００の製造方法を説明するための説明図（その５）である。 本開示の第２の実施形態に係る固体撮像素子１００ａの断面図である。 本開示の第２の実施形態に係る貫通電極６００ａの上部の模式図である。 本開示の第３の実施形態に係る貫通電極６００ｂの上部の模式図である。 本開示の第４の実施形態に係る固体撮像素子１００ｂの断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る電子機器９００の一例を示す説明図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 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。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　また、本明細書及び図面において、異なる実施形態の類似する構成要素については、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合がある。ただし、類似する構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
　また、以下の説明で参照される図面は、本開示の実施形態の説明とその理解を促すための図面であり、わかりやすくするために、図中に示される形状や寸法、比などは実際と異なる場合がある。さらに、図中に示される固体撮像素子及び固体撮像装置は、以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。また、固体撮像素子の断面図を用いた説明における、固体撮像素子の積層構造の上下方向は、固体撮像素子に対して光が入射する入射面を上とした場合の相対方向に対応し、実際の重力加速度に従った上下方向とは異なる場合がある。
　また、以下の説明における具体的な大きさや形状についての記載は、数学的に定義される数値と同一の値や幾何学的に定義される形状だけを意味するものではなく、固体撮像素子の製造工程において工業的に許容される程度の違い等がある場合やその形状に類似する形状をも含む。例えば、以下の説明において「円柱状」又は「略円柱状」と表現した場合には、上面及び下面が真円である円柱に限定されるものではなく、楕円形等といった真円に類似する形状を持つ上面及び下面を有する円柱をも意味することとなる。
　さらに、以下の回路構成の説明においては、特段の断りがない限りは、「電気的に接続」とは、複数の要素の間を電気が導通するように接続することを意味する。加えて、以下の説明における「電気的に接続」には、複数の要素を直接的に、且つ、電気的に接続する場合だけでなく、他の要素を介して間接的に、且つ、電気的に接続する場合も含むものとする。
　また、以下の説明においては、「ゲート」とは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲート電極を表す。「ドレイン」とは、ＦＥＴのドレイン電極またはドレイン領域を表し、「ソース」とは、ＦＥＴのソース電極またはソース領域を表す。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　　１．固体撮像装置１の概略構成について
　　２．固体撮像素子１００の等価回路について
　　３．固体撮像素子１００の積層構造について
　　４．本発明の実施形態をなすに至った経緯
　　５．第１の実施形態
　　　　５．１　貫通電極６００の詳細構成について
　　　　５．２　固体撮像素子１００の製造方法について
　　　　５．３　変形例
　　６．第２の実施形態
　　７．第３の実施形態
　　８．第４の実施形態
　　９．第５の実施形態
　　１０．まとめ
　　１１．内視鏡手術システムへの応用例
　　１２．移動体への応用例
　　１３．補足
　＜＜１．固体撮像装置１の概略構成について＞＞
　まずは、本開示に係る各実施形態の説明に先立ち、図１を参照して、本開示の各実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る固体撮像装置１の模式的平面図である。図１に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、例えばシリコンからなる半導体基板５００上に、複数の固体撮像素子（画素）１００がマトリック状に配置されている画素アレイ部１０を含む。さらに、当該固体撮像装置１は、図１に示すように、垂直駆動回路部３２、カラム信号処理回路部３４、水平駆動回路部３６、出力回路部３８、及び制御回路部４０等を含む。以下に、本実施形態に係る固体撮像装置１の各ブロックの詳細について説明する。
　（画素アレイ部１０）
　画素アレイ部１０は、半導体基板５００上にマトリックス状（行列状）に２次元配置された複数の固体撮像素子１００を有する。なお、ここで固体撮像素子１００とは、各色の光を検出し、検出結果を出力する際に、色ごとに１つの結果を出力する１つのユニットとしてとらえることができる固体撮像素子（単位画素）のことを意味する。各固体撮像素子１００は、入射された各色の光の光量に応じた電荷を生成することができる複数の光電変換素子（Ｐｈｏｔｏ　Ｄｉｏｄｅ；ＰＤ）(光電変換部)（例えば、固体撮像素子１００は、図４に示すように、積層された３つのＰＤ２００、３００、４００を含むことができる）と、複数の画素トランジスタ（例えばＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ）（図示省略）とを有している。さらに詳細には、当該画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタ、及び、増幅トランジスタ等を含むことができる。
　また、上述の固体撮像素子１００は、共有画素構造とすることもできる。この共有画素構造は、複数の上記ＰＤと、複数の上記転送トランジスタと、上記ＰＤ間で共有され、ＰＤで生成された電荷を蓄積する１つのフローティングディフージョン（浮遊拡散領域）（電荷蓄積部）と、上記ＰＤ間で共有される１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、上記各共有画素構造においては、ＰＤと転送トランジスタとで構成される光電変換対が複数個設けられており、当該各光電変換対が、他の画素トランジスタ（選択トランジスタ、リセットトランジスタ、及び、増幅トランジスタ等）を共有しているといえる。なお、これら画素トランジスタによる回路（接続構成）の詳細については、後述する。
　（垂直駆動回路部３２）
　垂直駆動回路部３２は、例えばシフトレジスタによって形成され、画素駆動配線４２を選択し、選択された画素駆動配線４２に固体撮像素子１００を駆動するためのパルスを供給し、行単位で固体撮像素子１００を駆動する。すなわち、垂直駆動回路部３２は、画素アレイ部１０の各固体撮像素子１００を行単位で順次垂直方向（図１中の上下方向）に選択走査し、各固体撮像素子１００のＰＤの受光量に応じて生成された電荷に基づく画素信号を、垂直信号線４４を通して後述するカラム信号処理回路部３４に供給する。
　（カラム信号処理回路部３４）
　カラム信号処理回路部３４は、固体撮像素子１００の列ごとに配置されており、１行分の固体撮像素子１００から出力される画素信号に対して画素列ごとにノイズ除去等の信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路部３４は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためにＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関２重サンプリング)及びＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－Ｄｅｇｉｔａｌ）変換等の信号処理を行う。
　（水平駆動回路部３６）
　水平駆動回路部３６は、例えばシフトレジスタによって形成され、水平走査パルスを順次出力することによって、上述したカラム信号処理回路部３４の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路部３４の各々から画素信号を水平信号線４６に出力させることができる。
　（出力回路部３８）
　出力回路部３８は、上述したカラム信号処理回路部３４の各々から水平信号線４６を通して順次に供給される画素信号に対し、信号処理を行い出力することができる。出力回路部３８は、例えば、バッファリング（ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ）を行う機能部として機能してもよく、もしくは、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等の処理を行ってもよい。なお、バッファリングとは、画素信号のやり取りの際に、処理速度や転送速度の差を補うために、一時的に画素信号を保存することをいう。また、入出力端子４８は、外部装置との間で信号のやり取りを行うための端子である。
　（制御回路部４０）
　制御回路部４０は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像素子１００の内部情報等のデータを出力することができる。すなわち、制御回路部４０は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路部３２、カラム信号処理回路部３４及び水平駆動回路部３６等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路部４０は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路部３２、カラム信号処理回路部３４及び水平駆動回路部３６等に出力する。
　以上のように、上述の固体撮像装置１は、ＣＤＳ処理とＡＤ変換処理を行うカラム信号処理回路部３４が画素列ごとに配置されたカラムＡＤ方式と呼ばれるＣＭＯＳイメージセンサである。なお、本実施形態に係る固体撮像装置１の平面構成例は、図１に示される例に限定されるものではなく、例えば、他の回路部等を含んでもよく、特に限定されるものではない。
　＜＜２．固体撮像素子１００の等価回路について＞＞
　以上、本実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成について説明した。次に、本開示の実施形態に係る固体撮像素子１００に含まれるＰＤ２００、３００、４００の等価回路について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る固体撮像素子１００に含まれるＰＤ２００の等価回路図であり、図３は、本実施形態に係る固体撮像素子１００に含まれるＰＤ３００の等価回路図である。
　ＰＤ２００の積層構造は、詳細は後述するが、図２の左上に模式的に示すように、シリコン基板である半導体基板５００の上方に積層された上部電極（共通電極）２０２と、下部電極（読み出し電極）２０６と、これら上部電極２０２及び下部電極２０６に挟まれた光電変換膜２０４とからなる積層構造を持つ。
　図２に示されるように、上部電極２０２は、画素信号を出力する列を選択する選択線ＶＯＵに電気的に接続されている。また、下部電極２０６は、蓄積した電荷をリセットするためのリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのドレイン／ソースの一方に配線等を介して電気的に接続される。リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのゲートは、リセット信号線ＲＳＴ１に電気的に接続され、さらに上述した垂直駆動回路部３２に電気的に接続される。また、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのドレイン／ソースの他方（下部電極２０６に接続されていない側）は、電源回路ＶＤＤに電気的に接続される。
　さらに、下部電極２０６は、電荷を電圧に変換して画素信号として出力する増幅トランジスタＴＲ１ａｍｐのゲートに配線を介して電気的に接続される。また、下部電極２０６、増幅トランジスタＴＲ１ａｍｐのゲート及びリセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔのドレイン／ソースの一方を接続するノードＦＤ１は、リセットトランジスタＴＲ１ｒｓｔの一部を構成する。下部電極２０６からの電荷は、ノードＦＤ１の電位を変化させ、増幅トランジスタＴＲ１ａｍｐによって電圧に変換される。また、増幅トランジスタＴＲ１ａｍｐのソース／ドレインの一方は、選択信号に従って、変換によって得た上記画素信号を信号線ＶＳＬ１に出力する選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌのソース／ドレインの一方に配線を介して電気的に接続される。さらに、増幅トランジスタＴＲ１ａｍｐのソース／ドレインの他方（選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌに接続されていない側）は、電源回路ＶＤＤに電気的に接続される。
　さらに、選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌのソース／ドレインの他方（増幅トランジスタＴＲ１ａｍｐと接続されていない側）は、変換された電圧を画素信号として伝達する上記信号線ＶＳＬ１に電気的に接続され、さらに上述したカラム信号処理回路部３４に電気的に接続される。また、選択トランジスタＴＲ１ｓｅｌのゲートは、画素信号を出力する行を選択する選択線ＳＥＬ１に電気的に接続され、さらに上述した垂直駆動回路部３２に電気的に接続される。
　次に、半導体基板５００内に設けられるＰＤ３００の等価回路について、図３を参照して説明する。半導体基板５００内に設けられたＰＤ３００は、図３に示すように、半導体基板５００内に設けられた画素トランジスタ（増幅トランジスタＴＲ２ａｍｐ、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓ、リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔ、選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌ）に配線を介して電気的に接続されている。詳細には、ＰＤ３００の一方は、電荷を転送する転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓのソース／ドレインの一方と配線を介して電気的に接続される。さらに、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓのソース／ドレインの他方（ＰＤ３００と接続されていない側）は、リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔのソース／ドレインの一方と配線を介して電気的に接続される。また、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓのゲートは、転送ゲート線ＴＧ２に電気的に接続され、さらに上述した垂直駆動回路部３２に接続される。そして、リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔのソース／ドレインの他方（転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓと接続されていない側）は、電源回路ＶＤＤに電気的に接続される。さらに、リセットトランジスタＴＲ２ｒｓｔのゲートは、リセット線ＲＳＴ２に電気的に接続され、さらに上述した垂直駆動回路部３２に接続される。
　さらに、転送トランジスタＴＲ２ｔｒｓのソース／ドレインの他方（ＰＤ３００と接続されていない側）は、電荷を増幅（変換）して画素信号として出力する増幅トランジスタＴＲ２ａｍｐのゲートにも配線を介して電気的に接続される。また、増幅トランジスタＴＲ２ａｍｐのソース／ドレインの一方は、選択信号に従って上記画素信号を信号線ＶＳＬ２に出力する選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌのソース／ドレインの一方に、配線を介して電気的に接続される。そして、増幅トランジスタＴＲ２ａｍｐのソース／ドレインの他方（選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌと接続されていない側）は、電源回路ＶＤＤに電気的に接続される。また、選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌのソース／ドレインの他方（増幅トランジスタＴＲ２ａｍｐと接続されていない側）は、上記信号線ＶＳＬ２に電気的に接続され、さらに上述したカラム信号処理回路部３４に電気的に接続される。そして、選択トランジスタＴＲ２ｓｅｌのゲートは、選択線ＳＥＬ２に電気的に接続され、さらに上述した垂直駆動回路部３２に電気的に接続される。
　なお、ＰＤ３００と同様に半導体基板５００内に設けられるＰＤ４００も、図３の等価回路と同様に示すことができるため、ここでは、ＰＤ４００の等価回路についての説明は省略する。
　＜＜３．固体撮像素子１００の積層構造について＞＞
　以上、本実施形態に係る固体撮像素子１００に含まれるＰＤ２００、３００、４００の等価回路について説明した。次に、図４を参照して、本開示の実施形態に係る固体撮像素子１００の積層構造について説明する。図４は、本実施形態に係る固体撮像素子１００の断面図であり、詳細には、貫通電極６００の貫通方向に沿って固体撮像素子１００を切断した場合の断面図であり、図４においては、固体撮像素子１００に対して光が入射する入射面が上となるように固体撮像素子１００が図示されている。以下の説明においては、固体撮像素子１００の下側に位置する半導体基板５００から、半導体基板５００の上方に位置するＰＤ２００に向かう順に従って、固体撮像素子１００における積層構造を説明する。
　まずは、図４に示すように、本実施形態に係る固体撮像素子１００においては、例えばシリコンからなる半導体基板５００の第１の導電型（例えばＰ型）を持つ半導体領域５０２に、第２の導電型（例えばＮ型）を持つ２つの半導体領域５１０、５１２が半導体基板５００の厚み方向（深さ方向）に重ねて形成されている。このように形成された半導体領域５１０、５１２は、ＰＮ接合をなすことにより、積層された２つのＰＤ３００、４００となる。例えば、半導体領域５１０を電荷蓄積領域とするＰＤ３００は、青色の光（例えば波長４５０ｎｍ～４９５ｎｍ）を吸収して電荷を発生（光電変換）する光電変換素子であり、半導体領域５１２を電荷蓄積領域とするＰＤ４００は、赤色の光（例えば波長６２０ｎｍ～７５０ｎｍ）を吸収して電荷を発生する光電変換素子である。
　また、ＰＤ２００等が積層される半導体基板５００の入射面とは反対側の面（図４中の下側）には、配線層５２０が設けられている。さらに、配線層５２０には、ＰＤ２００、３００、４００に蓄積された電荷の読み出しを行う複数の画素トランジスタのゲート電極５２４と、複数の配線５２２と、層間絶縁膜５３０とが設けられている。例えば、ゲート電極５２４及び配線５２２は、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の材料によって形成することができる。また、層間絶縁膜５３０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）もしくは窒化シリコン（ＳｉＮ）等から形成することができる。
　また、半導体基板５００には、後述するＰＤ２００で光電変換により生成された電荷を後述するフローティングディフュージョン部５１４に取り出すための貫通電極６００が、半導体基板５００を貫通するように設けられている。詳細には、貫通電極６００の中心軸となる導電体６０２は、例えばＰＤＡＳ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　Ｄｏｐｅｄ　Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）等のドープされたシリコン材料の他、アルミニウム、タングステン、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料によって形成することができる。当該導電体６０２の外周には、半導体領域５０２との短絡を抑制するために、ＳｉＯ２もしくはＳｉＮ等からなる絶縁膜６０４が形成されている。さらに、本実施形態においては、導電体６０２と、当該導電体６０２の外周を取り囲む絶縁膜６０４との間には、バリアメタル膜（図示省略）が設けられていてもよい。当該バリアメタル膜は、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、Ｔｉ、窒化タンタル（ＴａＮ）、Ｔａ等の材料から形成することができる。
　また、上記貫通電極６００は、配線層５２０に設けられた配線５２２を介して、半導体基板５００に設けられた第２の導電型（例えばＮ型）を持つ半導体領域に設けられたフローティングディフュージョン部５１４と接続されてもよい。すなわち、上記貫通電極６００は、ＰＤ２００（詳細には、下部電極２０６）とフローティングディフュージョン部５１４とを電気的に接続することができる。そして、当該フローティングディフュージョン部５１４は、貫通電極６００により、ＰＤ２００における光電変換によって生成された電荷を一時的に蓄積することができる。
　また、先に説明したように、上記配線層５２０には、上述のＰＤ２００で発生した電荷の読み出しを行う複数の画素トランジスタのゲート電極として、複数のゲート電極５２４が設けられている。具体的には、当該電極５２４は、絶縁膜５４０を介して、半導体基板５００内の第１の導電型（例えばＰ型）を持つ半導体領域５０２と対向するように設けられている。さらに、半導体基板５００内には、第１の導電型を持つ上記半導体領域５０２を挟み込むようにして第２の導電型（例えばＮ型）を持つ半導体領域５１６が設けられており、当該半導体領域５１６は、上記画素トランジスタのソース／ドレイン領域として機能する。上述した貫通電極６００は、ＰＤ２００（詳細には、下部電極２０６）とこれら画素トランジスタとを電気的に接続することもできる。なお、当該貫通電極６００の詳細構成については、後述する。
　さらに、半導体基板５００の入射面には、負の固定電荷を有する固定電荷膜５５０が形成されていてもよい。固定電荷膜５５０は、例えば酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、酸化タンタル(Ｔａ２Ｏ５)、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化プロメチウム（Ｐｍ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化テルビウム（Ｔｂ２Ｏ３）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、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（ＡｌＯＮ）等によって形成することができる。なお、固定電荷膜５５０は、上述した異なる材料を組み合わせた積層膜であってもよい。
　固定電荷膜５５０の上には、絶縁膜５５２が設けられている。当該絶縁膜５５２は、例えばＳｉＯ２、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ　Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等の絶縁性を有する誘電体膜によって形成することができる。
　絶縁膜５５２上には、絶縁膜５６０を介して、光電変換膜２０４が、上部電極２０２と下部電極２０６とに挟まれるような積層構造で設けられている。これら上部電極２０２と、光電変換膜２０４と、下部電極２０６とは、光を電荷に変換するＰＤ２００を構成する。当該ＰＤ２００は、例えば、緑色の光（例えば波長４９５ｎｍ～５７０ｎｍ）を吸収して電荷を発生（光電変換）する光電変換素子である。なお、上部電極２０２及び下部電極２０６は、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明導電膜で形成することができる。詳細には、上部電極２０２は、隣り合う複数の画素（固体撮像素子１００）同士によって共有（共通）するように構成され、一方、下部電極２０６は、複数の画素ごとに個別に構成されることができる。さらに、下部電極２０６は、絶縁膜５６０を貫通する金属配線５７０によって、上述の貫通電極６００と電気的に接続されている。なお、金属配線５７０は、例えば、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属材料によって形成することができる。さらに、絶縁膜５６０は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ等の光を透過することができる絶縁材料で形成することができる。
　さらに、図４に示すように、上部電極２０２上には、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ、炭化珪素（ＳｉＣ）等の無機膜からなる高屈折率層５８０及び平坦化膜５８２が設けられている。また、平坦化膜５８２上には、オンチップレンズ５９０が設けられている。オンチップレンズ５９０は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４、又は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン－アクリル共重合系樹脂、若しくはシロキサン系樹脂等の樹脂系材料によって形成することができる。
　以上のように、本実施形態に係る固体撮像素子１００は、３色の光にそれぞれ対応するＰＤ２００、３００、４００が積層された積層構造を持つ。すなわち、上述の固体撮像素子１００は、緑色の光については半導体基板５００の上方、言い換えると半導体基板５００の入射面側に形成された光電変換膜２０４（ＰＤ２００）で光電変換し、青色及び赤色の光については半導体基板５００内のＰＤ３００、４００で光電変換する縦方向分光型の固体撮像素子であるといえる。さらに、本実施形態に係る固体撮像素子１００は、入射面側と反対側に形成された画素トランジスタを有する裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像素子であるといえる。
　なお、上述の光電変換膜２０４は、有機材料（有機系光電変換膜）又は無機材料（無機系光電変換膜）から形成することができる。例えば、光電変換膜２０４を有機材料から形成する場合には、（ａ）Ｐ型有機半導体材料、（ｂ）Ｎ型有機半導体材料、（ｃ）Ｐ型有機半導体材料層、Ｎ型の有機半導体材料層、及び、Ｐ型有機半導体材料とＮ型有機半導体材料との混合層（バルクヘテロ構造）のうちの少なくとも２つの積層構造、（ｄ）Ｐ型有機半導体材料とＮ型有機半導体材料との混合層の４態様のいずれかを選択することができる。
　詳細には、Ｐ型有機半導体材料として、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、キナクリドン誘導体、チオフェン誘導体、チエノチオフェン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体、トリアリルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピセン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、サブポルフィラジン誘導体、複素環化合物を配位子とする金属錯体、ポリチオフェン誘導体、ポリベンゾチアジアゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を挙げることができる。
　また、Ｎ型有機半導体材料として、フラーレン及びフラーレン誘導体〈例えば、Ｃ６０や、Ｃ７０，Ｃ７４等のフラーレン（高次フラーレン）、内包フラーレン等）又はフラーレン誘導体（例えば、フラーレンフッ化物やＰＣＢＭ（Ｐｈｅｎｙｌ－Ｃ６１－Ｂｕｔｙｒｉｃ　Ａｃｉｄ　Ｍｅｔｈｙｌ　Ｅｓｔｅｒ）フラーレン化合物、フラーレン多量体等）〉、Ｐ型有機半導体よりもＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ　Ｏｃｃｕｐｉｅｄ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｏｒｂｉｔａｌ）及びＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ　Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｏｒｂｉｔａｌ）が深い有機半導体、透明な無機金属酸化物等を挙げることができる。より具体的には、Ｎ型有機半導体材料としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する複素環化合物、例えば、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、イソキノリン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、フェナントロリン誘導体、テトラゾール誘導体、ピラゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、サブポルフィラジン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリベンゾチアジアゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を分子骨格の一部に有する有機分子、有機金属錯体やサブフタロシアニン誘導体を挙げることができる。また、フラーレン誘導体に含まれる基等として、分岐若しくは環状のアルキル基若しくはフェニル基；直鎖若しくは縮環した芳香族化合物を有する基；ハロゲン化物を有する基；パーシャルフルオロアルキル基；パーフルオロアルキル基；シリルアルキル基；シリルアルコキシ基；アリールシリル基；アリールスルファニル基；アルキルスルファニル基；アリールスルホニル基；アルキルスルホニル基；アリールスルフィド基；アルキルスルフィド基；アミノ基；アルキルアミノ基；アリールアミノ基；ヒドロキシ基；アルコキシ基；アシルアミノ基；アシルオキシ基；カルボニル基；カルボキシ基；カルボキソアミド基；カルボアルコキシ基；アシル基；スルホニル基；シアノ基；ニトロ基；カルコゲン化物を有する基；ホスフィン基；ホスホン基；これらの誘導体を挙げることができる。なお、有機材料から形成された光電変換膜２０４の膜厚は、限定されるものではないが、例えば、１×１０－８ｍ～５×１０－７ｍ、好ましくは２．５×１０－８ｍ～３×１０－７ｍ、より好ましくは２．５×１０－８ｍから２×１０－７ｍとすることができる。また、上記説明においては、有機半導体材料をＰ型、Ｎ型に分類したが、ここでは、Ｐ型とは正孔を輸送し易いという意味であり、Ｎ型とは電子を輸送し易いという意味である。すなわち、有機半導体材料においては、無機半導体材料のように、熱励起の多数キャリアとして正孔又は電子を有しているというという解釈に限定されるものではない。
　さらに詳細には、緑色の光を受光して光電変換するＰＤ２００の光電変換膜２０４として機能するために、光電変換膜２０４は、例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン誘導体、サブフタロシアニン系色素（サブフタロシアニン誘導体）等を含むことができる。
　また、光電変換膜２０４を無機材料から形成する場合には、無機半導体材料としては、結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、結晶セレン、アモルファスセレン、及び、カルコパライト系化合物であるＣＩＧＳ（ＣｕＩｎＧａＳｅ）、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ２）、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、あるいは、ＩＩＩ－Ｖ族化合物であるＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、更には、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ等の化合物半導体を挙げることができる。加えて、上述のこれらの材料から成る量子ドットを、光電変換膜２０４として使用することも可能である。
　なお、本実施形態においては、上述の固体撮像素子１００は、半導体基板５００の上方に設けられた光電変換膜２０４を持つＰＤ２００と、半導体基板５００内に設けられたＰＤ３００、４００とが積層された構造に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、固体撮像素子１００は、半導体基板５００の上方に設けられた光電変換膜２０４を持つＰＤ２００と、半導体基板５００内に設けられたＰＤ３００とが積層された構造、すなわち、２つのＰＤ２００、３００が積層された構造であってもよい。また、本実施形態においては、固体撮像素子１００は、半導体基板５００の上方に積層された２つ又は３つのＰＤ２００を持つ構造であってもよい。このような場合、各ＰＤ２００は、それぞれ光電変換膜２０４を有していてもよく、さらに、当該光電変換膜２０４は、有機半導体材料で形成されても、無機半導体材料で形成されてもよい。この際、青色の光を受光して光電変換するＰＤ２００の光電変換膜２０４として機能するために、光電変換膜２０４は、例えば、クマリン酸色素、トリス－８－ヒドリキシキノリアルミニウム（Ａｌｑ３）、メラシアニン系色素等を含むことができる。また、赤色の光を受光して光電変換するＰＤ２００の光電変換膜２０４として機能するために、光電変換膜２０４は、フタロシアニン系色素、サブフタロシアニン系色素（サブフタロシアニン誘導体）等を含むことができる。
　＜＜４．本発明の実施形態をなすに至った経緯＞＞
　さらに、本開示に係る実施形態の詳細な説明に先立ち、本発明者らが本開示の実施形態をなすに至った経緯について、図５を用いて説明する。図５は、本開示の実施形態を創作するに至った経緯を説明するための説明図であって、詳細には、図５の左側には、比較例に係る貫通電極８００の断面が模式的に示されており、図５の右側には、本開示の実施形態に係る貫通電極６００の断面が模式的に示されている。なお、ここで、比較例とは、本発明者らが本開示の実施形態をなす前に、検討を重ねていた貫通電極８００のことを意味するものとする。
　ところで、本発明者らは、これまで、固体撮像素子（画素）１００ごとに貫通電極６００（８００）を設けることを検討してきた。このような場合、固体撮像素子１００の感度を良好にするためには、光が入射する光入射面を広く確保することが好ましく、言い換えると、ＰＤ３００、４００が占める面積を広く確保することが好ましい。従って、固体撮像素子１００ごとに貫通電極６００を設ける場合には、光が入射する光入射面を広く確保するために、貫通電極６００は、より微細（例えば、直径がより小さい）であることが好ましい。本発明者らの検討によれば、貫通電極６００の導電体６０２（８０２）の直径は、例えば、１００ｎｍ程度であることが好ましい。そこで、本発明者らは、上述のような小さな直径を持つ、上記特許文献１に開示の貫通電極のような構成を持つ比較例に係る貫通電極８００を作成したところ、貫通電極８００の抵抗値を低く抑えることが難しいことがわかった。
　具体的には、本発明者らは、本開示の実施形態を創作する前においては、以下にようにして微細な貫通電極８００（比較例）を作成していた。まずは、図５の左側に示すように、半導体基板５００を当該半導体基板５００に対してほぼ垂直に貫通する貫通孔８０６を形成する。さらに、当該貫通孔８０６の内壁を覆うように絶縁膜８０４を形成する。次いで、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、貫通孔８０６を埋め込むように、導電体８０２を堆積する。
　本発明者らの検討によると、貫通孔８０６を埋め込むように導電体８０２を堆積した際には、図５の左側に示すように、貫通孔８０６内に空洞（ボイド）８０８が発生してしまうことがわかった。空洞８０８は、以下のようにして発生すると推定される。ＣＶＤ法により膜を堆積した場合は、基板の形状をなぞるように膜が堆積することが知られている。また、ＣＶＤ法により膜を堆積して貫通孔８０６を埋め込む際には、貫通孔８０６の内壁においてはその上部にいくほど膜が付着しやすいため、貫通孔８０６の内壁上部はその内壁下部に比べて膜が容易に堆積する傾向があることが知られている。従って、貫通孔８０６を埋め込むように導電体８０２を堆積した際には、貫通孔８０６の内壁上部から伸びるオーバーハング状の導電体８０２が形成されやすいと推定される。さらに、導電体８０２の堆積を進めると、上述のオーバーハング状の膜の上にさらなるオーバーハング状の導電体８０２の膜が形成され、最終的には、堆積された導電体８０２が蓋のようになり、貫通孔８０６内に空洞８０８が発生すると推定される。すなわち、比較例においては、図５の左側に示すように、貫通孔８０６の上部は導電体８０２で閉塞されるものの、貫通孔８０６の内部には空洞８０８が残存し、言い換えると貫通孔８０６を導電体８０２で埋め込むことができない場合がある。このような場合、貫通孔８０６を導電体８０２で埋め込むことができないことから、貫通電極８００の抵抗値が増加することとなる。本発明者らの検討によると、上述のような現象は、貫通電極８００がより微細化し、貫通孔８０６のアスペクト比が大きくなるにつれて、より顕著に現れることがわかった。
　そこで、このような状況を鑑みて、本発明者らは、貫通電極６００の抵抗値を低く抑えるために、貫通孔６０６内での空洞８０８の発生を避け、貫通孔６０６を導電体６０２で埋め込むことができる貫通電極６００に係る本開示の実施形態を創作するに至った。
　比較例においては、図５の左側に示すように、貫通電極８００の導電体８０２の、貫通電極６００の貫通方向と直交する切断面の断面積は一定であり、導電体８０２は、円柱状である。それに対して、本開示の実施形態においては、図５の右側に示すように、貫通電極６００の上部（ＰＤ２００側の端部）において、導電体６０２の、貫通電極６００の貫通方向と直交する切断面の断面積は、当該貫通方向に沿って上方に向かって漸増している。すなわち、本実施形態においては、導電体６０２の上部はテーパ状の形状を持つ。より具体的には、本実施形態においては、上述のようなテーパ形状の導電体６０２を有する貫通電極６００の作成時に、内壁が絶縁膜６０４の覆われた状態の貫通孔６０６の上部を拡径し、拡径された貫通孔６０６を埋め込むように、導電体６０２を堆積させる。本実施形態によれば、貫通孔６０６の上部を拡径することにより、導電体６０２が当該貫通孔６０６の底部にまで到達しやすくなることから、導電体６０２の埋込性を向上させ、貫通孔６０６内での空洞８０８の発生を避けることができる。その結果、本実施形態によれば、貫通電極６００の抵抗値を低く抑えることができる。以下に、本開示に係る実施形態の詳細について順次説明する。
　＜＜５．第１の実施形態＞＞
　＜５．１　貫通電極６００の詳細構成について＞
　まずは、図６から図８を参照して、本開示の第１の実施形態に係る貫通電極６００の詳細構成を説明する。図６は、本実施形態に係る固体撮像素子１００の断面（図４）の部分拡大図であり、詳細には、貫通電極６００及び当該貫通電極６００の周囲を拡大した拡大図である。また、図７は、図６のＡ－Ａ´線及びＢ－Ｂ´線に沿って貫通電極６００を切断した際の断面図である。詳細には、図７の上段には、図６のＡ－Ａ´線に沿って貫通電極６００を切断した際の断面図が示され、図７の下段には、図６のＢ－Ｂ´線に沿って貫通電極６００を切断した際の断面図が示されている。さらに、図８は、本実施形態に係る貫通電極６００の上部の模式図であり、詳細には、貫通電極６００を当該貫通電極６００の貫通方向に沿って切断した場合の断面の一部を拡大した図である。なお、図８においては、わかりやすくするために固定電荷膜６５０の図示は省略されている。
　図６に示されるように、本実施形態に係る貫通電極６００は、半導体基板５００を当該半導体基板５００に対してほぼ垂直に貫通する（言い換えると半導体基板５００の膜厚方向に沿って貫通する）貫通孔６０６と、貫通孔６０６の内壁を覆う固定電荷膜６５０と、固定電荷膜６５０を介して上記内壁を覆う絶縁膜６０４と、貫通孔６０６に埋め込まれた導電体６０２とを主に有する。なお、先に説明したように、導電体６０２と、当該導電体６０２の外周を取り囲む絶縁膜６０４との間には、バリアメタル膜（図示省略）が設けられていてもよい。以下に、貫通電極６００の各部位の詳細について、順次説明する。
　本実施形態においては、上記貫通孔６０６は、例えば、円柱状又はテーパを持った円錐台状の孔であり、好ましくは円柱状又は略円柱状の孔（言い換えると、貫通方向において開口径が略同一な孔）である。本実施形態においては、貫通孔６０６を略円柱状の孔にすることにより、貫通孔６０６の内壁を覆う絶縁膜６０４の膜厚をより均一にすることができる。従って、本実施形態によれば、貫通電極６００（詳細には導電体６０２）と半導体基板５００（詳細には半導体領域５０２）との絶縁を確保しつつ、絶縁膜６０４によって生じる貫通電極６００の寄生容量を小さくすることができる。その結果、本実施形態によれば、上記寄生容量を小さくすることができることから、当該寄生容量を介して貫通電極６００に意図せずノイズが伝達されることを避けることができ、ひいては固体撮像素子１００の特性悪化を避けることができる。
　本実施形態においては、上記固定電荷膜６５０は、先に説明したように、貫通孔６０６の内壁及び底面（下側の面）を覆うように設けられる。固定電荷膜６５０は、例えば、上述の固定電荷膜５５０と同様に、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等によって形成することができる。また、固定電荷膜６５０は、上述した異なる材料を組み合わせた積層膜であってもよい。
　本実施形態においては、上記絶縁膜６０４は、先に説明したように、貫通孔６０６の内壁を、固定電荷膜６５０を介して覆うように設けられる。また、当該絶縁膜６０４は、後述する導電体６０２の外周を覆うように設けられる。さらに、当該絶縁膜６０４は、半導体基板５００（詳細には半導体領域５０２）との短絡を抑制するための絶縁膜であり、ＳｉＯ２もしくはＳｉＮ等によって形成される。
　本実施形態においては、上記導電体６０２は、固定電荷膜６５０及び絶縁膜６０４によって内壁が覆われた貫通孔６０６を埋め込むように設けられる。言い換えると、当該導電体６０２は、図６に示すように、貫通電極６００の中心に位置する。詳細には、導電体６０２は、貫通孔６０６の中心部を貫く略円柱状の電極であり、その上部（ＰＤ２００側の端部）ではテーパ形状を有している。さらに、導電体６０２は、貫通孔６０６の底面（下側の面）を貫き、配線層５２０の配線５２２にまで延伸している。当該導電体６０２は、先に説明したように、例えば、ＰＤＡＳ等のドープされたシリコン材料の他、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ｔａ等の金属材料によって形成することができる。
　より詳細には、導電体６０２は、貫通電極６００の上部（ＰＤ２００側の端部）において、導電体６０２の、貫通電極６００の貫通方向と直交する切断面の断面積は、当該貫通方向に沿って上方に向かって漸増している。すなわち、本実施形態においては、導電体６０２の上部側は、テーパ状の形状を有している。
　さらに、図７を参照して、導電体６０２をより詳細に説明する。図７の下段に、固定電荷膜５５０の下方で、貫通電極６００の貫通方向と直交する面（図６のＢ－Ｂ´線）で貫通電極６００を切断した場合の切断面を示す。また、図７の上段に、絶縁膜５５２において、貫通電極６００の貫通方向と直交する面（図６のＡ－Ａ´線）で貫通電極６００を切断した場合の切断面を示す。図７の上側の図及び下側の図に示されるように、本実施形態においては、導電体６０２は、上方に向かって拡径している。より具体的には、本実施形態においては、貫通電極６００の上部（ＰＤ２００側の端部）の切断面における導電体６０２の直径、言い換えると、図６のＡ－Ａ´線で貫通電極６００を切断した場合の導電体６０２の直径Ｄ１（図７の上側の図　参照）は、貫通電極６００の下部（フローティングディフュージョン部５１４側の端部）の切断面における導電体６０２の直径、言い換えると、図６のＢ－Ｂ´線で貫通電極６００を切断した場合の導電体６０２の直径Ｄ２（図７の下側の図　参照）の１．２倍以上であることが好ましい。
　なお、本実施形態においては、図６のＢ－Ｂ´線で貫通電極６００を切断した場合には、導電体６０２の直径Ｄ２（図７の下側の図　参照）は、５０ｎｍ～５００ｎｍであることが好ましい。さらに、本実施形態においては、図６のＡ－Ａ´線で貫通電極６００を切断した場合には、導電体６０２の直径Ｄ１（図７の上側の図　参照）は、６０ｎｍ～６００ｎｍであることが好ましい。
　そして、導電体６０２の上面（ＰＤ２００側の面）は、金属配線５７０とのコンタクトを確保できるように広いことが好ましいが、導電体６０２の上面を広くすると、導電体６０２の上面に比べて下方に位置するＰＤ３００、４００への光の入射が導電体６０２の上面により妨げられることとなる。従って、本実施形態においては、導電体６０２の上面は、金属配線５７０とのコンタクトを確保することができる範囲において狭い方が好ましい。本実施形態においては、導電体６０２の上面は、図６のＡ－Ａ´線で貫通電極６００を切断した場合の導電体６０２の切断面（図７の上側の図　参照）に比べて広く、且つ、貫通孔６０６の開口（詳細には、内壁が固定電荷膜６５０及び絶縁膜６０４に覆われていない状態の貫通孔６０６の開口）よりも狭いことが好ましい。
　さらに、本実施形態においては、貫通電極６００を当該貫通電極６００の貫通方向に沿って切断した場合の断面の一部を拡大した図８に示すように、貫通電極６００の上部（ＰＤ２００側の端部）における、貫通電極６００の導電体６０２の外周面の勾配は、導電体６０２の、貫通方向に延伸する中心軸６１０に対して１°以上、６０°以下の角度を持つことが好ましい。なお、本実施形態においては、当該勾配は、絶縁膜６０４が、半導体基板５００（詳細には、半導体領域５０２）との短絡を抑制することが可能な膜厚を持つことを確保しつつ、ＰＤ３００、４００に光が入射する光入射面をより広く確保することができるような値に設定されることが好ましい。
　また、本実施形態においては、導電体６０２は、貫通電極６００の上部（ＰＤ２００側の端部）においてテーパ形状を有していればよく、半導体基板５００を貫く貫通孔６０６の全体（半導体基板５００の膜厚）においてテーパ形状であってもよく、特に限定されるものではない。
　本実施形態においては、詳細は後述するが、上述のような形状を持つ導電体６０２を有する貫通電極６００を形成する際に、内壁が絶縁膜６０４の覆われた状態の貫通孔６０６の上部を拡径し、拡径された貫通孔６０６を埋め込むように、導電体６０２を堆積させる。本実施形態によれば、貫通孔６０６の上部を拡径することにより、導電体６０２が当該貫通孔６０６の底部にまで到達しやすくなることから、導電体６０２の埋込性を向上させ、貫通孔６０６内での空洞８０８の発生を避けることができる。その結果、本実施形態によれば、貫通電極６００の抵抗値を低く抑えることができる。
　＜５．２　固体撮像素子１００の製造方法について＞
　以上、本実施形態に係る貫通電極６００の詳細構成を説明した。次に、本実施形態に係る貫通電極６００を含む固体撮像素子１００の製造方法について、図９から図１３を参照して説明する。図９から図１３は、本実施形態に係る固体撮像素子１００の製造方法を説明するための説明図であって、図４の断面図に対応する、当該製造方法の各工程における固体撮像素子１００の断面を示す。
　まず、図９に示すように、例えばドライエッチングにより、半導体基板５００を光入射面側から加工し、半導体基板５００を貫通する貫通孔６０６ａを形成する。
　続いて、図１０に示すように、貫通孔６０６ａの内壁及び底面と、半導体基板５００の入射面とを覆うように、固定電荷膜５５０、６５０及び絶縁膜５５２、６０４を成膜する。
　そして、図１１に示すように、例えばドライエッチング等により、固定電荷膜６５０及び絶縁膜５５２、６０４の一部を除去し、半導体基板５００を貫通し、配線５２２まで延伸する貫通孔６０６ｂを形成する。この際、貫通孔６０６ｂの上側の開口の周囲に形成された絶縁膜５５２、６０４の一部を除去し、貫通孔６０６ｂの上側の開口を拡径する。
　続いて、図１２に示すように、貫通孔６０６ｂを埋め込むように、導電体６０２（金属膜）を成膜する。なお、この際、後述するように、貫通孔６０６ｂを上方から見た場合、貫通孔６０６ｂの中心において、導電体６０２が窪んだ状態になっていてもよい。
　そして、図１３に示すように、導電体６０２の一部を例えばドライエッチングによって除去し、貫通電極６００を形成する。
　さらに、金属配線５７０及び絶縁膜５６０を形成する。その後、下部電極２０６、光電変換膜２０４、上部電極２０２、及び、高屈折率層５８０等を形成する。最後に、平坦化膜５８２及びオンチップレンズ５９０を形成する。そして、以上により、図４に示す固体撮像素子１００を得ることができる。
　なお、本実施形態に係る固体撮像素子１００は、一般的な半導体装置の製造に用いられる、方法、装置、及び条件を用いることで製造することが可能である。すなわち、本実施形態に係る固体撮像素子１００は、以下の既存の半導体装置の製造方法を用いて製造することが可能である。
　上記製造方法としては、例えば、物理的気相成長法（ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法）化学的気相成長法（ＣＶＤ法）及び原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ）法等を挙げることができる。ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、各種スパッタリング法（マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ－ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法等）、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、レーザー転写法を挙げることができる。また、ＣＶＤ法としては、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、有機金属（ＭＯ）ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を挙げることができる。さらに、他の方法としては、電解メッキ法や無電解メッキ法、スピンコート法；浸漬法；キャスト法；マイクロコンタクトプリント法；ドロップキャスト法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法といった各種印刷法；スタンプ法；スプレー法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法といった各種コーティング法を挙げることができる。さらに、パターニング法としては、シャドーマスク、レーザー転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザー等による物理的エッチング等を挙げることができる。加えて、平坦化技術としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法、レーザー平坦化法、リフロー法等を挙げることができる。
　以上のように、本実施形態においては、導電体６０２を有する貫通電極６００の作成時に、内壁が絶縁膜６０４の覆われた状態の貫通孔６０６ａの上部を拡径し、拡径された貫通孔６０６ｂを埋め込むように、導電体６０２を堆積させる。本実施形態によれば、貫通孔６０６ａの上部を拡径することにより、導電体６０２が当該貫通孔６０６ｂの底部にまで到達しやすくなることから、導電体６０２の埋込性を向上させ、貫通孔６０６ｂ内での空洞８０８の発生を避けることができる。その結果、本実施形態によれば、貫通電極６００の抵抗値を低く抑えることができる。
　＜５．３　変形例＞
　本実施形態に係る固体撮像素子１００は、導電体６０２の上部（ＰＤ２００側の端部）が、透明導電体からなる配線に電気的に接続してもよい。言い換えると、本実施形態においては、図４の金属配線５７０が透明導電体によって形成されていてもよい。
　以下に、本変形例に係る固体撮像素子１００の製造方法を上述の図１３を参照して説明する。図１３に示すように、導電体６０２の一部を例えばドライエッチングによって除去し、貫通電極６００を形成した後、当該貫通電極６００の上に、透明導電体を成膜する。さらに、例えばドライエッチングにより上記透明導電体の一部を除去して、配線構造を形成することにより、当該変形例の係る固体撮像素子１００の配線５７０を形成することができる。なお、上記透明導電体は、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の材料によって形成することができる。
　本変形例においては、金属配線５７０を透明導電体によって形成することにより、配線５７０に入射した光が反射して、意図せずＰＤ２００、３００、４００に入射することを避けることができることから、固体撮像素子１００における混色やフレアの発生を低減することができる。
　＜＜６．第２の実施形態＞＞
　本開示の実施形態においては、上述した第１の実施形態に係る貫通電極６００をさらに変形することが可能である。以下に、図１４及び図１５を参照して、本開示の第２の実施形態に係る貫通電極６００ａを説明する。図１４は、本実施形態に係る固体撮像素子１００ａの断面図であり、詳細には、貫通電極６００ａの貫通方向に沿って固体撮像素子１００ａを切断した場合の断面図である。また、図１５は、本実施形態に係る貫通電極６００ａの上部の模式図であり、詳細には、貫通電極６００ａを当該貫通電極６００ａの貫通方向に沿って切断した場合の断面の一部を拡大した図である。なお、図１５においては、わかりやすくするために固定電荷膜６５０の図示は省略されている。
　図１４に示すように、固体撮像素子１００ａの断面においては、本実施形態に係る貫通電極６００ａの導電体６０２ａは、貫通電極６００ａの上部（ＰＤ２００側の端部）において、より具体的には、貫通電極６００ａの上端（ＰＤ２００側の端面）において、当該導電体６０２ａの中心軸（図１４では、図示省略）から分岐する２つの分岐部（第１の分岐部）６０２ｂを有する。本実施形態においては、当該分岐部６０２ｂは、上記中心軸から円弧を描くように屈曲している。
　詳細には、本実施形態に係る貫通電極６００ａの拡大図である図１５に示すように、導電体６０２ａの上部（ＰＤ２００側の端部）は、半導体基板５００の光入射面に向かって曲率を持って広がった形状を持っている。言い換えると、上記拡大図においては、上記導電体６０２ａは、導電体６０２ａの中心軸６１０から円弧を描くように分岐する２つの分岐部６０２ｂを持っているように見える。本実施形態においては、分岐部６０２ｂの曲率半径ｒは、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。すなわち、曲率半径ｒは、第１の実施形態と同様に、絶縁膜６０４が、半導体基板５００（詳細には、半導体領域５０２）との短絡を抑制することが可能な膜厚を持つことを確保しつつ、ＰＤ３００、４００に光が入射する光入射面をより広く確保することができるような値に設定されることが好ましい。
　さらに、本実施形態によれば、円弧を描いている分岐部６０２ｂの領域において、絶縁膜６０４及び固定電荷膜６５０（図示省略）に覆われた貫通孔６０６の上側の開口端６０６ｃから、導電体６０２ａとの距離Ｌが上述の第１の実施形態と比べて一様である。従って、本実施形態においては、絶縁膜６０４及び固定電荷膜６５０に高い電圧が印加されることがあっても、分岐部６０２ｂにおいて絶縁破壊され難くなることから、絶縁膜６０４及び固定電荷膜６５０の耐圧（信頼性）を向上させることができる。
　また、本実施形態においては、固体撮像素子１００ａの断面においては、本実施形態に係る貫通電極６００ａの導電体６０２ａは、貫通電極６００ａの下部（フローティングディフュージョン部５１４側の端部）において、当該導電体６０２ａの中心軸６１０から分岐する２つの分岐部（第２の分岐部）（図示省略）を有していてもよい。より具体的には、本実施形態においては、導電体６０２ａは、例えば、貫通電極６００ａの下端（フローティングディフュージョン部５１４側の端面）において、２つの上記分岐部を有していてもよい。そして、本実施形態においては、貫通電極６００ａの下部の上記分岐部は、分岐部６０２ｂと同様に、上記中心軸６１０から円弧を描くように屈曲していてもよい。さらに、このような場合、貫通電極６００ａの上部の分岐部６０２ｂは、貫通電極６００ａの下部の分岐部に比べて大きな曲率半径ｒを有していてもよい。
　＜＜７．第３の実施形態＞＞
　また、本開示の実施形態においては、上述した第１の実施形態に係る貫通電極６００をさらに変形することが可能である。以下に、図１６を参照して、本開示の第３の実施形態に係る貫通電極６００ｂを説明する。図１６は、本実施形態に係る貫通電極６００ｂの上部の模式図であり、詳細には、貫通電極６００ｂを当該貫通電極６００ｂの貫通方向に沿って切断した場合の断面の一部を拡大した図である。なお、図１６においては、わかりやすくするために固定電荷膜６５０の図示は省略されている。
　図１６に示すように、上記断面においては、本実施形態に係る貫通電極６００ｂの導電体６０２ｃは、上述した第３の実施形態と同様に、貫通電極６００ａの上端（ＰＤ２００側の端面）において、当該導電体６０２ｃの中心軸から分岐する２つの分岐部（第１の分岐部）６０２ｄを有する。言い換えると、本実施形態に係る導電体６０２ｃのＰＤ２００側の端部は、半導体基板５００の光入射面に向かって曲率を持って広がった形状を持っている。さらに、本実施形態においては、図１６に示すように、導電体６０２ｃは、２つの分岐部６０２ｄの間に位置する凹部６２０をさらに有する。すなわち、本実施形態においては、貫通孔６０６を上方から見た場合、貫通孔６０６の中心において、導電体６０２ｃが窪んだ状態になっている。
　本実施形態においては、２つの分岐部６０２ｄの間に位置する凹部６２０を設けることにより、貫通電極６００ｂと電気的に接続される金属配線５７０と、導電体６０２ｃとの接触面積を広くすることができることから、金属配線５７０と導電体６０２ｃとの接触抵抗を低減することができる。
　＜＜８．第４の実施形態＞＞
　さらに、本開示の実施形態においては、上述した第１の実施形態に係る固体撮像素子１００のＰＤ２００をさらに変形することが可能である。以下に、図１７を参照して、本開示の第４の実施形態に係る固体撮像素子１００ｂを説明する。図１７は、本実施形態に係る固体撮像素子１００ｂの断面図であり、詳細には、詳細には、貫通電極６００の貫通方向に沿って固体撮像素子１００ｂを切断した場合の断面図であり、図１７においては、固体撮像素子１００ｂに対して光が入射する入射面が上となるように固体撮像素子１００ｂが図示されている。
　本実施形態においては、図１７に示すように、半導体基板５００の上方に設けられたＰＤ２００ａは、上述した第１の実施形態に係るＰＤ２００と同様に、上部電極２０２と、光電変換膜２０４と、下部電極２０６とを有する。さらに、本実施形態においては、ＰＤ２００ａは、上部電極２０２と、光電変換膜２０４及び絶縁膜５６０を介して対向する蓄積電極２０８を有する。当該蓄積電極２０８は、下部電極２０６と離間して配置され、上部電極２０２及び下部電極２０６と同様に、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電体で形成することができる。
　本実施形態に係るＰＤ２００ａにおいては、下部電極２０６と蓄積電極２０８とにはそれぞれ個別に配線（図示省略）が電気的に接続されており、下部電極２０６及び蓄積電極２０８のそれぞれに上記配線によって所望の電位を印加することができる。従って、本実施形態においては、下部電極２０６と蓄積電極２０８とに印加される電位を制御することにより、光電変換膜２０４で発生した電荷を光電変換膜２０４で蓄積したり、当該電荷を上記フローティングディフージョン部５１４に取り出したりすることができる。言い換えると、蓄積電極２０８は、印加される電位に応じて、光電変換膜２０４で発生した電荷を引き寄せて、当該電荷を光電変換膜２０４に蓄積するための電荷蓄積のための電極として機能することができる。
　上述の第１の実施形態に係るＰＤ２００においては、光電変換膜２０４の光電変換によって生成した電荷は、直接、下部電極２０６及び貫通電極６００を介して、フローティングディフュージョン部５１４に蓄積される。そのような機構のために、光電変換膜２０４を完全空乏化することが難しい。その結果、第１の実施形態においては、固体撮像素子１００のｋＴＣノイズ（リセットノイズ）が大きくなり、ランダムノイズが悪化することから、撮像画質の低下をもたらす場合がある。一方、本実施形態においては、蓄積電極２０８を設けることにより、ＰＤ２００ａの動作の際、各光電変換膜２０４の光電変換によって生成した電荷を当該光電変換膜２０４に蓄積しつつ、各下部電極２０６に到達した電荷を系外に排出するリセットを行うことができる。さらに、上記動作においては、リセット後、各光電変換膜２０４に蓄積された電荷を各下部電極２０６に転送し、各下部電極２０６に転送された電荷を順次読み出すことができる。そして、当該ＰＤ２００ａの動作においては、上述のようなリセット及び読み出し動作を繰り返し行うこととなる。すなわち、本実施形態においては、固体撮像素子１００ｂの露光開始時、フローティングディフュージョン部５１４を完全空乏化し、電荷を消去することが容易である。その結果、本実施形態によれば、固体撮像素子１００ｂのｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化することから、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生をより抑制することができる。
　＜＜９．第５の実施形態＞＞
　上述した本開示の実施形態に係る固体撮像装置１は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機等、画像取込部に撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能である。さらに、本開示の実施形態は、上述の固体撮像装置１を含むロボット、ドローン、自動車、医療機器（内視鏡）等にも適用可能である。なお、本実施形態に係る固体撮像装置１は、ワンチップとして形成された形態であってもよく、撮像部と信号処理部又は光学系とが１つにパッケージングされた撮像機能を有するモジュールの形態であってもよい。以下に、上述した固体撮像装置１を有する撮像装置９０２を含む電子機器９００の一例を、本開示の第５の実施形態として、図１８を参照して説明する。図１８は、本実施形態に係る電子機器９００の一例を示す説明図である。
　図１８に示すように、電子機器９００は、撮像装置９０２、光学レンズ９１０、シャッタ機構９１２、駆動回路ユニット９１４、及び、信号処理回路ユニット９１６を有する。光学レンズ９１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像装置９０２の撮像面上に結像させる。これにより、撮像装置９０２の固体撮像装置１の固体撮像素子１００内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ機構９１２は、開閉することにより、撮像装置９０２への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路ユニット９１４は、撮像装置９０２の信号の転送動作やシャッタ機構９１２のシャッタ動作等を制御する駆動信号をこれらに供給する。すなわち、撮像装置９０２は、駆動回路ユニット９１４から供給される駆動信号（タイミング信号）に基づいて信号転送を行うこととなる。信号処理回路ユニット９１６は、各種の信号処理を行う。例えば、信号処理回路ユニット９１６は、信号処理を行った映像信号を例えばメモリ等の記憶媒体（図示省略）に出力したり、表示部（図示省略）に出力したりする。
　＜＜１０．まとめ＞＞
　以上説明したように本開示の各実施形態及び変形例によれば、貫通電極６００の抵抗値を低く抑えることができる。
　なお、上述の本開示の実施形態においては、固体撮像素子１００は、半導体基板５００の上方に積層された２つ又は３つ以上のＰＤ２００を持つ構造であってもよい。このような場合、例えば、半導体基板５００の上方に積層された２つのＰＤ２００のうち、上方に積層されたＰＤ２００で発生した電荷を半導体基板５００内に設けられたフローティングディフュージョン部５１４に転送するための貫通電極として、本実施形態に係る貫通電極６００を用いることができる。
　なお、上述した本開示の実施形態においては、第１の導電型をＰ型とし、第２の導電型をＮ型とし、電子を信号電荷として用いた固体撮像素子１００について説明したが、本開示の実施形態はこのような例に限定されるものではない。例えば、本実施形態は、第１の導電型をＮ型とし、第２の導電型をＰ型とし、正孔を信号電荷として用いる固体撮像素子１００に適用することが可能である。
　また、上述した本開示の実施形態においては、半導体基板５００は、必ずしもシリコン基板でなくてもよく、他の基板（例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板やＳｉＧｅ基板等）でも良い。また、上記半導体基板５００は、このような種々の基板上に半導体構造等が形成されたものでも良い。
　さらに、本開示の実施形態に係る固体撮像素子１００は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像素子に限定されるものではない。例えば、本実施形態は、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像素子や、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像素子（物理量分布検知装置）に対して適用することができる。
　＜１１．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１９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１９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２０は、図１９に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２、ＣＣＵ１１２０１の画像処理部１１４１２等に適用され得る。例えば、図１に示す固体撮像装置１は、内視鏡１１１００、撮像部１１４０２、画像処理部１１４１２等に適用することができる。内視鏡１１１００、撮像部１１４０２、画像処理部１１４１２等に本開示に係る技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
　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。
　＜１２．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２１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２１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２１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２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図２２では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図２２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１等に適用され得る。例えば、図１に示す固体撮像装置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、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
　＜＜１３．補足＞＞
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　半導体基板と、
　前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
　前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、
　前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、
　を備え、
　前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、
　前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、
　固体撮像素子。
（２）
　前記貫通電極は、前記光電変換部と、前記半導体基板内に設けられた少なくとも１つ以上の画素トランジスタとを電気的に接続する、上記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
　前記貫通電極の前記導電体の外周を覆う絶縁膜をさらに備える、
　上記（１）又は（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
　前記導電体の、前記光電変換部側の前記端部における外周面の勾配は、
　前記導電体の、前記貫通方向に延伸する中心軸に対して１°以上、６０°以下の角度を持つ、
　上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の固体撮像素子。
（５）
　前記導電体は略円柱状の形状を持つ、上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の固体撮像素子。
（６）
　前記光電変換部側の前記切断面における前記導電体の直径は、前記電荷蓄積部側の前記切断面における前記導電体の直径の１．２倍以上である、上記（５）に記載の固体撮像素子。
（７）
　前記貫通電極を、前記貫通方向に沿って切断した際の断面において、
　前記導電体の前記光電変換部側の前記端部は、前記導電体の中心軸から分岐する２つの第１の分岐部を有する、
　上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の固体撮像素子。
（８）
　前記導電体の前記光電変換部側の前記端部は、前記２つの第１の分岐部の間に位置する凹部をさらに有する、上記（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
　前記各第１の分岐部は、前記中心軸から円弧を描くように屈曲する、上記（７）又は（８）に記載の固体撮像素子。
（１０）
　前記各第１の分岐部は、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の曲率半径を持って屈曲する、上記（９）に記載の固体撮像素子。
（１１）
　前記貫通電極を前記貫通方向に沿って切断した際の断面において、前記導電体の前記電荷蓄積部側の端部は、前記中心軸から分岐する２つの第２の分岐部を有する、上記（７）に記載の固体撮像素子。
（１２）
　前記各第１の分岐部と、前記各第２の分岐部とは、前記中心軸から円弧を描くように屈曲する、上記（１１）に記載の固体撮像素子。
（１３）
　前記第１の分岐部の曲率半径は、前記第２の分岐部の曲率半径よりも大きい、上記（１２）に記載の固体撮像素子。
（１４）
　前記導電体の前記光電変換部側の前記端部は、透明導電体からなる配線に電気的に接続する、上記（１）～（１３）のいずれか１つに記載の固体撮像素子。
（１５）
　前記光電変換部は、
　隣り合う前記固体撮像素子同士で共有する共通電極と、
　前記貫通電極に電気的に接続される読み出し電極と、
　前記共通電極と前記読み出し電極とに挟まれるように設けられ、光を電荷に変換する光電変換膜と、
　を有する、
　上記（１）～（１４）のいずれか１つに記載の固体撮像素子。
（１６）
　前記光電変換膜は有機系材料からなる、上記（１５）に記載の固体撮像素子。
（１７）
　前記光電変換部は、前記共通電極と、前記光電変換膜及び絶縁膜を介して対向する蓄積電極をさらに有する、上記（１５）又は（１６）に記載の固体撮像素子。
（１８）
　前記半導体基板内に設けられた、光を電荷に変換する他の光電変換部をさらに備える、上記（１）～（１７）のいずれか１つに記載の固体撮像素子。
（１９）
　マトリックス状に配置された複数の固体撮像素子を備える固体撮像装置であって、
　前記各固体撮像素子は、
　半導体基板と、
　前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
　前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、
　前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、
　を備え、
　前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、
　前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、
　固体撮像装置。
（２０）
　半導体基板と、
　前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
　前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、
　前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、
　を備え、
　前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、
　前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、
　固体撮像素子の製造方法であって、
　前記半導体基板を貫く貫通孔を形成し、
　前記貫通孔の内壁を覆うように絶縁膜を成膜し、
　前記貫通孔の前記光電変換部側の端部の前記絶縁膜をエッチングし、
　前記貫通孔を金属膜で埋め込む
　ことを含む、固体撮像素子の製造方法。
　１　　固体撮像装置
　１０　　画素アレイ部
　３２　　垂直駆動回路部
　３４　　カラム信号処理回路部
　３６　　水平駆動回路部
　３８　　出力回路部
　４０　　制御回路部
　４２　　画素駆動配線
　４４　　垂直信号線
　４６　　水平信号線
　４８　　入出力端子
　１００、１００ａ、１００ｂ　　固体撮像素子
　２００、２００ａ、３００、４００　　光電変換素子
　２０２　　上部電極
　２０４　　光電変換膜
　２０６　　下部電極
　２０８　　蓄積電極
　５００　　半導体基板
　５０２、５１０、５１２、５１６　　半導体領域
　５１４　　フローティングディフュージョン部
　５２０　　配線層
　５２２　　配線
　５２４　　ゲート電極
　５３０　　層間絶縁膜
　５４０、５５２、５６０、６０４、８０４　　絶縁膜
　５５０、６５０　　固定電荷膜
　５７０　　金属配線
　５８０　　高屈折率層
　５８２　　平坦化膜
　５９０　　オンチップレンズ
　６００、６００ａ、６００ｂ、８００　　貫通電極
　６０２、６０２ａ、６０２ｃ、８０２　　導電体
　６０２ｂ、６０２ｄ　　分岐部
　６０６、６０６ａ、６０６ｂ、８０６　　貫通孔
　６０６ｃ　　開口端
　６１０　　中心軸
　６２０　　凹部
　８０８　　空洞
　９００　　電子機器
　９０２　　撮像装置
　９１０　　光学レンズ
　９１２　　シャッタ機構
　９１４　　駆動回路ユニット
　９１６　　信号処理回路ユニット

Claims (20)

  1. 　半導体基板と、
    　前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
    　前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、
    　前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、
    　を備え、
    　前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、
    　前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、
    　固体撮像素子。
  2. 　前記貫通電極は、前記光電変換部と、前記半導体基板内に設けられた少なくとも１つ以上の画素トランジスタとを電気的に接続する、請求項１に記載の固体撮像素子。
  3. 　前記貫通電極の前記導電体の外周を覆う絶縁膜をさらに備える、
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  4. 　前記導電体の、前記光電変換部側の前記端部における外周面の勾配は、
    　前記導電体の、前記貫通方向に延伸する中心軸に対して１°以上、６０°以下の角度を持つ、
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  5. 　前記導電体は略円柱状の形状を持つ、請求項１に記載の固体撮像素子。
  6. 　前記光電変換部側の前記切断面における前記導電体の直径は、前記電荷蓄積部側の前記切断面における前記導電体の直径の１．２倍以上である、請求項５に記載の固体撮像素子。
  7. 　前記貫通電極を、前記貫通方向に沿って切断した際の断面において、
    　前記導電体の前記光電変換部側の前記端部は、前記導電体の中心軸から分岐する２つの第１の分岐部を有する、
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  8. 　前記導電体の前記光電変換部側の前記端部は、前記２つの第１の分岐部の間に位置する凹部をさらに有する、請求項７に記載の固体撮像素子。
  9. 　前記各第１の分岐部は、前記中心軸から円弧を描くように屈曲する、請求項７に記載の固体撮像素子。
  10. 　前記各第１の分岐部は、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の曲率半径を持って屈曲する、請求項９に記載の固体撮像素子。
  11. 　前記貫通電極を前記貫通方向に沿って切断した際の断面において、前記導電体の前記電荷蓄積部側の端部は、前記中心軸から分岐する２つの第２の分岐部を有する、請求項７に記載の固体撮像素子。
  12. 　前記各第１の分岐部と、前記各第２の分岐部とは、前記中心軸から円弧を描くように屈曲する、請求項１１に記載の固体撮像素子。
  13. 　前記第１の分岐部の曲率半径は、前記第２の分岐部の曲率半径よりも大きい、請求項１２に記載の固体撮像素子。
  14. 　前記導電体の前記光電変換部側の前記端部は、透明導電体からなる配線に電気的に接続する、請求項１に記載の固体撮像素子。
  15. 　前記光電変換部は、
    　隣り合う前記固体撮像素子同士で共有する共通電極と、
    　前記貫通電極に電気的に接続される読み出し電極と、
    　前記共通電極と前記読み出し電極とに挟まれるように設けられ、光を電荷に変換する光電変換膜と、
    　を有する、
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  16. 　前記光電変換膜は有機系材料からなる、請求項１５に記載の固体撮像素子。
  17. 　前記光電変換部は、前記共通電極と、前記光電変換膜及び絶縁膜を介して対向する蓄積電極をさらに有する、請求項１５に記載の固体撮像素子。
  18. 　前記半導体基板内に設けられた、光を電荷に変換する他の光電変換部をさらに備える、請求項１に記載の固体撮像素子。
  19. 　マトリックス状に配置された複数の固体撮像素子を備える固体撮像装置であって、
    　前記各固体撮像素子は、
    　半導体基板と、
    　前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
    　前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、
    　前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、
    　を備え、
    　前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、
    　前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、
    　固体撮像装置。
  20. 　半導体基板と、
    　前記半導体基板内に設けられた、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
    　前記半導体基板の上方に設けられ、光を電荷に変換する光電変換部と、
    　前記半導体基板を貫き、前記電荷蓄積部と前記光電変換部とを電気的に接続する貫通電極と、
    　を備え、
    　前記貫通電極の前記光電変換部側の端部において、
    　前記貫通電極の中心に位置する導電体は、当該貫通電極の貫通方向と直交する切断面の断面積は、前記貫通方向に沿って前記光電変換部に向かって漸増している、
    　固体撮像素子の製造方法であって、
    　前記半導体基板を貫く貫通孔を形成し、
    　前記貫通孔の内壁を覆うように絶縁膜を成膜し、
    　前記貫通孔の前記光電変換部側の端部の前記絶縁膜をエッチングし、
    　前記貫通孔を金属膜で埋め込む
    　ことを含む、固体撮像素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022014364A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子およびその製造方法、並びに、電子機器
WO2022014365A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子およびその製造方法、並びに、電子機器
US11393854B2 (en) * 2019-01-07 2022-07-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor with photoelectric part and transfer gate on opposite sides of the substrate

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI833109B (zh) * 2021-08-20 2024-02-21 美商Ｖ 福尼提公司 顯示面板及其製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013103136A1 (ja) * 2012-01-06 2013-07-11 凸版印刷株式会社 半導体装置およびその製造方法
WO2016143531A1 (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 ソニー株式会社 撮像素子及びその製造方法、並びに電子機器
JP2017073436A (ja) 2015-10-06 2017-04-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、および電子装置
WO2018066256A1 (ja) * 2016-10-05 2018-04-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および固体撮像装置
JP2018098495A (ja) * 2016-12-14 2018-06-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102095494B1 (ko) * 2013-07-01 2020-03-31 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서
JP6079502B2 (ja) * 2013-08-19 2017-02-15 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
SG10201608814YA (en) * 2015-10-29 2017-05-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013103136A1 (ja) * 2012-01-06 2013-07-11 凸版印刷株式会社 半導体装置およびその製造方法
WO2016143531A1 (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 ソニー株式会社 撮像素子及びその製造方法、並びに電子機器
JP2017073436A (ja) 2015-10-06 2017-04-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、および電子装置
WO2018066256A1 (ja) * 2016-10-05 2018-04-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および固体撮像装置
JP2018098495A (ja) * 2016-12-14 2018-06-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3828935A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11393854B2 (en) * 2019-01-07 2022-07-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor with photoelectric part and transfer gate on opposite sides of the substrate
WO2022014364A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子およびその製造方法、並びに、電子機器
WO2022014365A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子およびその製造方法、並びに、電子機器

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