(57)【要約】【課題】光学特性を向上させることが可能な固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法、並びに電子機器を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態の固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板内に積層されると共に、半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域と、第１領域と第２領域との間に形成され、半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域とを備える。【選択図】図１
2018206837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板内に積層されると共に、前記半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に形成され、前記半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域と
を備えた固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１の分離領域によって電気的に分離されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
複数の画素を備え、
前記第１の分離領域は、前記画素毎に設けられている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
複数の画素を備え、
隣り合う前記複数の画素は、１つの前記第１の分離領域を共有している、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の分離領域は、内部が空洞な中空構造である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１の分離領域は、絶縁膜によって形成されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
電圧印加部を有し、
前記第１の分離領域には、前記電圧印加部から電圧が印加されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１領域と前記第２領域とは、部分的に連続している、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１領域および前記第２領域は、互いに異なる波長帯域の光電変換を行う、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
複数の画素を備え、
前記第１領域および前記第２領域は、前記複数の画素毎に設けられており、
隣り合う前記複数の画素との間には、前記複数の画素の間を分離する第２の分離領域が形成されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第２の分離領域は、前記半導体基板の第１面から前記第１面と対向する第２面に向かって延在する溝である、請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記溝は、側面および底面に固定電荷を有する絶縁膜が形成されている、請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記溝には遮光膜が埋設されている、請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記半導体基板は、前記第１面側に、前記第１領域および前記第２領域とは異なる帯域の光電変換を行うと共に、有機半導体材料を含む有機光電変換部が形成されている、請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記半導体基板は、前記第１面と対向する第２面に多層配線層が設けられている、請求項１４に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
半導体基板内に、前記半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域を積層形成し、さらに前記第１領域と前記第２領域との間に、前記半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域を形成する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１領域を形成したのち、前記第１領域上の前記半導体基板の所定の領域にトレンチを開口し、還元性雰囲気流で熱処理することにより前記第１の分離領域を形成する、請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１領域上の前記半導体基板の所定の領域にトレンチを開口し、還元性雰囲気流で熱処理することにより前記第１の分離領域を形成したのち、前記第１領域を形成する、請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
エピタキシャル成長により前記半導体基板を前記第１領域および前記第２領域の積層方向に成長させる、請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
１または複数の固体撮像装置を備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板内に積層されると共に、前記半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に形成され、前記半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域と
を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、半導体基板内において、互いに異なる波長帯域の光電変換を行う光電変換部が積層されている固体撮像装置およびその製造方法、並びにこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の固体撮像装置では、画素サイズの縮小化が進んでいる。これにより、画素へ入射するフォトン数が減少することから感度が低下すると共に、Ｓ／Ｎ比の低下が生じている。また、カラー化のために、赤，緑，青の原色フィルタを２次元配列してなるカラーフィルタを用いた場合、例えば、赤画素では、緑と青の光がカラーフィルタによって吸収されるために、感度の低下を招いている。更に、各色信号を生成する際に、画素間で補間処理を行うことから、いわゆる偽色が発生する。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１では、半導体基板内に、フォトダイオードによって構成される複数の光電変換部を設け、半導体基板の裏面側に、光電変換部とは異なる色の信号を取り出す有機光電変換膜を設けた固体撮像装置が開示されている。このような固体撮像装置では、１画素から複数色（例えば、Ｒ／Ｇ／Ｂの３色）の信号を取り出すことで、感度向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５８４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のように、半導体基板内の異なる深さに複数のフォトダイオードを有する固体撮像装置では、混色の発生の低減や、ダイナミックレンジの拡大等の光学特性の向上が求められている。
【０００６】
光学特性を向上させることが可能な固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法、並びに電子機器を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態の固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板内に積層されると共に、半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域と、第１領域と第２領域との間に形成され、半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域とを備えたものである。
【０００８】
本開示の一実施の形態の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板内に、半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域を積層形成し、さらに第１領域と第２領域との間に、半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域を形成するものである。
【０００９】
本開示の一実施形態の電子機器は、１または複数の上記本開示の一実施形態の固体撮像装置を備えたものである。
【００１０】
本開示の一実施形態の固体撮像装置および一実施形態の固体撮像装置の製造方法、並びに一実施形態の電子機器では、半導体基板内に積層形成され、半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域と第２領域との間に、半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域を形成するようにした。これにより、第１領域と第２領域との間におけるブルーミングを抑制することが可能となる。また、飽和信号量を大きくすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の一実施形態の固体撮像装置および一実施形態の固体撮像装置の製造方法、並びに一実施形態の電子機器によれば、半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域と第２領域との間に第１の分離領域を設けるようにしたので、第１領域と第２領域との間におけるブルーミングが抑制される。また、飽和信号量が大きくなる。よって、光学特性を向上させることが可能となる。
【００１２】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図２】図１に示した固体撮像装置の平面構成を表す模式図である。
【図３】本開示の固体撮像装置の単位画素の詳細な構成を表す断面模式図である。
【図４】図３に示した固体撮像装置の単位画素の構成を表す平面模式図である。
【図５】図３に示した固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図６Ａ】図１に示した固体撮像装置の要部の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図６Ｂ】図６Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図７Ａ】図６Ｃに続く工程を表す断面模式図である。
【図７Ｂ】図７Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図８】図５および図７Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面模式図である。
【図１０】図９に続く工程を表す断面模式図である。
【図１１Ａ】本開示の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面模式図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図１２Ａ】本開示の第３の実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面模式図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図１３】本開示の変形例１に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１４】本開示の変形例２に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１５】本開示の変形例３に係る固体撮像装置の要部構成を表す平面模式図である。
【図１６】本開示の変形例４に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１７】本開示の変形例５に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１８】本開示の変形例６に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１９】図１等に示した固体撮像装置の全体構成を表すブロック図である。
【図２０】図１９に示した固体撮像装置を用いた電子機器（カメラ）の一例を表す機能ブロック図である。
【図２１】体内情報取得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。
【図２２】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２３】図２２に示したカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図２４】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。
【図２５】撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（積層された無機光電変換部の間に分離領域を設けた例）
１−１．固体撮像装置の構成
１−２．固体撮像装置の製造方法
１−３．作用・効果
２．第２の実施の形態（青色用無機光電変換部を形成したのち分離領域を形成する例）
３．第３の実施の形態（シリコンオンナッシング技術とエピタキシャル成長を組み合わせて分離領域を形成する例）
４．変形例
５．適用例
【００１５】
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る固体撮像装置（固体撮像装置１）の要部の断面構成を模式的に表したものである。図２は、図１に示した固体撮像装置１の平面構成を模式的に表したものであり、図１は、図２に示したＩ−Ｉ線における断面模式図である。図３は、図１に示した固体撮像装置１の単位画素Ｐの詳細な断面構成を表したものである。固体撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等を構成するものである。固体撮像装置１は、例えば、１つの有機光電変換部２０と、２つの無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒ（第１領域、第２領域）とが縦方向に積層された、いわゆる縦方向分光型のものである。本実施の形態の固体撮像装置１は、縦方向（図１では、Ｙ軸方向）に積層された無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間に分離領域１３（第１の分離領域）が形成された構成を有する。
【００１６】
（１−１．固体撮像装置の構成）
固体撮像装置１は、画素Ｐ毎に、１つの有機光電変換部２０と、２つの無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒとが縦方向に積層されものである。有機光電変換部２０は、半導体基板１０の第１面（裏面）１０Ａ側に設けられている。無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒは、半導体基板１０内に埋め込み形成されており、半導体基板１０の厚み方向（Ｙ軸方向）に積層されている。有機光電変換部２０と、無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒとは、互いに異なる波長帯域の光を選択的に検出して光電変換を行うものである。具体的には、有機光電変換部２０では、緑（Ｇ）の色信号を取得する。無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒでは、吸収係数の違いにより、それぞれ、青（Ｂ）および赤（Ｒ）の色信号を取得する。これにより、固体撮像装置１では、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
【００１７】
なお、本実施の形態では、光電変換によって生じる電子および正孔の対のうち、電子を信号電荷として読み出す場合（ｎ型半導体領域を光電変換層とする場合）について説明する。また、図中において、「ｐ」「ｎ」に付した「＋（プラス）」は、ｐ型またはｎ型の不純物濃度が高いことを表し、「＋＋」はｐ型またはｎ型の不純物濃度が「＋」よりも更に高いことを表している。
【００１８】
半導体基板１０は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成され、所定領域にｐウェル１１を有している。ｐウェル１１の第２面（半導体基板１０の表面）１０Ｂには、例えば、各種フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ（例えば、ＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３）と、各種トランジスタＴｒ（例えば、縦型トランジスタ（転送トランジスタ）Ｔｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタ（変調素子）ＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴ）と、多層配線４０とが設けられている。多層配線４０は、例えば、配線層４１，４２，４３を絶縁層４４内に積層した構成を有している。また、半導体基板１０の周辺部には、ロジック回路等からなる周辺回路（図示せず）が設けられている。
【００１９】
なお、図３では、半導体基板１０の第１面１０Ａ側を光入射面S１、第２面１０Ｂ側を配線層側Ｓ２と表している。
【００２０】
無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒは、例えばＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative）型のフォトダイオードによって構成されており、それぞれ、半導体基板１０の所定領域にｐｎ接合を有する。無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒは、シリコン基板において光の入射深さに応じて吸収される波長帯域が異なることを利用して縦方向に光を分光することを可能としたものである。
【００２１】
無機光電変換部１２Ｂは、青色光を選択的に検出して青色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、青色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。無機光電変換部１２Ｒは、赤色光を選択的に検出して赤色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、赤色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。なお、青（Ｂ）は、例えば４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長帯域、赤（Ｒ）は、例えば６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長帯域にそれぞれ対応する色である。無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒはそれぞれ、各波長帯域のうちの一部または全部の波長帯域の光を検出可能となっていればよい。
【００２２】
本実施の形態では、半導体基板１０内において厚み方向（Ｙ軸方向）に積層形成された無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間に分離領域１３が形成されている。分離領域１３は、無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間を電気的に分離するものである。具体的には、半導体基板１０を構成する結晶構造が縦方向で分離された領域であり、例えば、内部が空洞な中空構造として形成されている。なお、分離領域１３は、上記のように、結晶構造が縦方向で分離されていればよいため、必ずしも中空構造である必要はない。即ち、分離領域１３は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等の絶縁膜で構成されていてもよい。更に、分離領域１３は、例えば、入射光を阻害しない金属や半導体等の透明導電材料を用いて形成してもよい。透明導電材料によって構成された分離領域１３に、電圧印加部（図示せず）から電圧を印加することで、無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間を電気的に分離するようにしてもよい。具体的な透明導電材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やインジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等が挙げられる。
【００２３】
本実施の形態の分離領域１３は画素Ｐ毎に設けられている。分離領域１３は、無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間の少なくとも一部に形成されていればよいが、例えば、ＸＺ平面方向において、無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒと同程度の大きさに形成されていることが好ましい。より好ましくは、図１および図２に示したように、無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒよりも大きく形成されていることが好ましい。これにより、無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間におけるブルーミングの発生による信号電荷（ここでは、電子）の移動を防ぐことが可能となる。
【００２４】
また、隣り合う画素Ｐの間には、半導体基板１０を平面方向に分離する画素分離溝１４（第２の分離領域）が設けられていることが好ましい。画素分離溝１４は、分離領域１３と同様に、隣り合う無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒの間を電気的に分離するものであり、例えば、半導体基板１０の第１面１０Ａから第２面１０Ｂに向かって延在する溝によって構成されている。画素分離溝１４は、側面および底面に、例えば、固定電荷膜１５が形成されていることが好ましい。この固定電荷膜１５は、例えば、後述する固定電荷層２４の連続膜として形成することができる。画素分離溝１４の内部には、例えば、絶縁膜が埋設されていてもよいが、遮光性を有する膜（遮光膜１６）が埋設されていることが好ましい。これにより、隣接する画素Ｐへの斜めの光の入射による混色の発生を抑制することが可能となる。
【００２５】
無機光電変換部１２Ｂおよび無機光電変換部１２Ｒは、具体的には、図３に示したように、それぞれ、例えば、正孔蓄積層となるｐ＋領域と、電子蓄積層となるｎ領域とを有する（ｐ−ｎ−ｐの積層構造を有する）。無機光電変換部１２Ｂのｎ領域は、縦型トランジスタＴｒ１に接続されている。無機光電変換部１２Ｂのｐ＋領域は、縦型トランジスタＴｒ１に沿って屈曲し、無機光電変換部１２Ｒのｐ＋領域につながっている。
【００２６】
半導体基板１０の第２面１０Ｂには、上記のように、例えば、フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３と、縦型トランジスタ（転送トランジスタ）Ｔｒ１と、転送トランジスタＴｒ２と、アンプトランジスタ（変調素子）ＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴとが設けられている。
【００２７】
縦型トランジスタＴｒ１は、無機光電変換部１２Ｂにおいて発生し、蓄積された、青色に対応する信号電荷（ここでは電子）を、フローティングディフュージョンＦＤ１に転送する転送トランジスタである。無機光電変換部１２Ｂは半導体基板１０の第２面１０Ｂから深い位置に形成されているので、無機光電変換部１２Ｂの転送トランジスタは縦型トランジスタＴｒ１により構成されていることが好ましい。
【００２８】
転送トランジスタＴｒ２は、無機光電変換部１２Ｒにおいて発生し、蓄積された赤色に対応する信号電荷（ここでは電子）を、フローティングディフュージョンＦＤ２に転送するものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００２９】
アンプトランジスタＡＭＰは、有機光電変換部２０で生じた電荷量を電圧に変調する変調素子であり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００３０】
リセットトランジスタＲＳＴは、有機光電変換部２０からフローティングディフュージョンＦＤ３に転送された電荷をリセットするものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００３１】
下部第１コンタクト３２、下部第２コンタクト４５、下部第３コンタクト４６および上部コンタクト３３は、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料、または、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料により構成されている。
【００３２】
半導体基板１０の第１面１０Ａ側には、有機光電変換部２０が設けられている。有機光電変換部２０は、例えば、下部電極２１、有機光電変換層２２および上部電極２３が、半導体基板１０の第１面１０Ａの側からこの順に積層された構成を有している。下部電極２１は、例えば、固体撮像装置１ごとに分離形成されている。有機光電変換層２２および上部電極２３は、複数の固体撮像装置１に共通した連続層として設けられている。有機光電変換部２０は、選択的な波長帯域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の一部または全部の波長帯域に対応する緑色光を吸収して、電子−正孔対を発生させる有機光電変換素子である。
【００３３】
半導体基板１０の第１面１０Ａと下部電極２１との間には、例えば、固定電荷を有する層（固定電荷層）２４と、絶縁性を有する誘電体層２５と、層間絶縁層２６とが設けられている。上部電極２３の上には、保護層２７が設けられている。保護層２７の上方には、平坦化層やオンチップレンズ等の光学部材（いずれも図示せず）が配設されている。
【００３４】
下部電極２１は、半導体基板１０内に形成された無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒの受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。下部電極２１は、光透過性を有する導電膜により構成され、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により構成されている。但し、下部電極２１の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ2）系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ4、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ2、ＭｇＩＮ2Ｏ4、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ3等を用いてもよい。
【００３５】
有機光電変換層２２は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。有機光電変換層２２は、ｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する有機半導体材料を、例えば３種類含んで構成されている。３種類の有機半導体材料のいずれかは、有機Ｐ型半導体および有機ｎ型半導体のうちの一方または両方であると共に、選択的な波長域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の光を光電変換する一方、他の波長域の光を透過させるものである。
【００３６】
有機光電変換層２２は、層内に、ｐ型半導体とｎ型半導体との接合面（ｐ／ｎ接合面）を有する。ｐ型半導体は、相対的に電子供与体（ドナー）として機能するものであり、ｎ型半導体は、相対的に電子受容体（アクセプタ）として機能するものである。有機光電変換層２２は、光を吸収した際に生じる励起子が電子と正孔とに分離する場を提供するものであり、具体的には、電子供与体と電子受容体との界面（ｐ／ｎ接合面）において、励起子が電子と正孔とに分離する。有機光電変換層２２の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００３７】
上部電極２３は、下部電極２１と同様の光透過性を有する導電膜により構成されている。上部電極２３は画素Ｐ毎に分離されていてもよいし、各画素）に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極２３の厚みは、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３８】
なお、有機光電変換層２２と下部電極２１との間、および有機光電変換層２２と上部電極２３との間には、他の層が設けられていてもよい。具体的には、例えば、下部電極２１側から順に、下引き膜、正孔輸送層、電子ブロッキング膜 、有機光電変換層２２、正孔ブロッキング膜、バッファ膜、電子輸送層および仕事関数調整膜等が積層されていてもよい。
【００３９】
固定電荷層２４は、正の固定電荷を有する膜でもよいし、負の固定電荷を有する膜でもよい。負の固定電荷を有する膜の材料としては、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）等が挙げられる。また、上記以外の材料としては酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化正孔ミウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム、酸化イットリウム、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜等を用いてもよい。
【００４０】
固定電荷層２４は、２種類以上の膜を積層した構成を有していてもよい。これにより、例えば負の固定電荷を有する膜の場合には正孔蓄積層としての機能をさらに高めることが可能である。
【００４１】
誘電体層２５の材料は特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等によって形成されている。
【００４２】
層間絶縁層２６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
【００４３】
保護層２７は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちのいずれかよりなる単層膜、あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。この保護層２７の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜３００００ｎｍである。
【００４４】
半導体基板１０の第１面１０Ａと第２面１０Ｂとの間には、貫通電極３１が設けられている。有機光電変換部２０は、この貫通電極３１を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐと、フローティングディフュージョンＦＤ３とに接続されている。これにより、固体撮像装置１では、半導体基板１０の第１面１０Ａ側の有機光電変換部２０で生じた電荷を、貫通電極３１を介して半導体基板１０の第２面１０Ｂ側に良好に転送し、特性を高めることが可能となっている。
【００４５】
貫通電極３１は、例えば、固体撮像装置１の各々に、有機光電変換部２０ごとに設けられている。貫通電極３１は、有機光電変換部２０とアンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐおよびフローティングディフュージョンＦＤ３とのコネクタとしての機能を有すると共に、有機光電変換部２０において生じた電荷（ここでは、電子）の伝送経路となるものである。貫通電極３１の下端は、例えば、下部第１コンタクト３２を介して、多層配線４０の配線層４１内の接続部４１Ａに接続されている。接続部４１Ａと、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとは、下部第２コンタクト４５により接続されている。接続部４１Ａと、フローティングディフュージョンＦＤ３とは、下部第３コンタクト４６により接続されている。貫通電極３１の上端は、例えば、上部コンタクト３３を介して下部電極２１に接続されている。
【００４６】
フローティングディフュージョンＦＤ３の隣には、図３に示したように、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されていることが好ましい。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷を、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットすることが可能となる。
【００４７】
貫通電極３１は、半導体基板１０を貫通すると共に、例えば、分離溝５０により半導体基板１０とは分離されている。貫通電極３１は、例えば、半導体基板１０と同じ半導体、例えばシリコン（Ｓｉ）により構成され、ｎ型またはｐ型の不純物が注入される（図３では例えばｐ＋）ことにより抵抗値が低減されていることが好ましい。また、貫通電極３１の上端部および下端部には、高濃度不純物領域（図３では例えばｐ＋＋）が設けられ、上部コンタクト３３との接続抵抗および下部第１コンタクト３２との接続抵抗がさらに低減されていることが好ましい。貫通電極３１は、金属または導電性材料により構成されていてもよい。金属または導電性材料を用いることにより、貫通電極３１の抵抗値をさらに低減すると共に、貫通電極３１と下部第１コンタクト３２、下部第２コンタクト４５および下部第３コンタクト４６との接続抵抗をさらに低減することが可能となる。貫通電極３１を構成する金属または導電性材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等が挙げられる。
【００４８】
図３に示したように、分離溝５０の外側面５１、内側面５２および底面５３は、例えば絶縁性を有する誘電体層２５により被覆されている。誘電体層２５は、例えば、分離溝５０の外側面５１を被覆する外側誘電体層２５Ａと、分離溝５０の内側面５２を被覆する内側誘電体層２５Ｂとを有している。外側誘電体層２５Ａと内側誘電体層２５Ｂとの間には、空洞５４が設けられていることが好ましい。即ち、分離溝５０は環状または輪状であり、空洞５４は分離溝５０と同心円をなす環状または輪状である。これにより、貫通電極３１と半導体基板１０との間に生じる静電容量を低減させ、変換効率を高めると共に遅延（残像）を抑えることが可能となる。
【００４９】
また、分離溝５０の外側面５１の半導体基板１０内には、貫通電極３１と同じ導電型（ｎ型またはｐ型）の不純物領域（図３ではｐ＋）が設けられていることが好ましい。更に、分離溝５０の外側面５１、内側面５２および底面５３と、半導体基板１０の第１面１０Ａとに、固定電荷層２４が設けられていることが好ましい。具体的には、例えば、分離溝５０の外側面５１の半導体基板１０内にｐ型の不純物領域（図３のｐ＋）を設けると共に、固定電荷層２４として負の固定電荷を有する膜を設けることが好ましい。これにより、暗電流を低減することが可能となる。
【００５０】
図４は、本開示に係る技術を適用し得る複数の光電変換部（例えば、上記無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒおよび有機光電変換部２０）が積層された画素を有する固体撮像装置の構成例を示した平面図である。即ち、図４は、例えば図１９に示した画素部１００を構成する単位画素Ｐの平面構成の一例を表したものである。
【００５１】
単位画素Ｐは、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）およびＢ（Ｂｌｕｅ）のそれぞれの波長の光を光電変換する赤色光電変換部（図３における無機光電変換部１２Ｒ）、青色光電変換部（図３における無機光電変換部１２Ｂ）および緑色光電変換部（図３における有機光電変換部２０）（図４では、いずれも図示せず）が、例えば、受光面（図３における光入射面Ｓ１）側から、緑色光電変換部、青色光電変換部および赤色光電変換部の順番で３層に積層された光電変換領域１１００を有する。更に、単位画素Ｐは、ＲＧＢのそれぞれの波長の光に対応する電荷を、赤色光電変換部、緑色光電変換部および青色光電変換部から読み出す電荷読み出し部としてのＴｒ群１１１０、Ｔｒ群１１２０およびＴｒ群１１３０を有する。固体撮像装置１では、１つの単位画素Ｐにおいて、縦方向の分光、即ち、光電変換領域１１００に積層された赤色光電変換部、緑色光電変換部および青色光電変換部としての各層で、ＲＧＢのそれぞれの光の分光が行われる。
【００５２】
Ｔｒ群１１１０、Ｔｒ群１１２０およびＴｒ群１１３０は、光電変換領域１１００の周辺に形成されている。Ｔｒ群１１１０は、赤色光電変換部で生成、蓄積されたＲの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Ｔｒ群１１１０は、転送Ｔｒ（ＭＯＳ ＦＥＴ）１１１１、リセットＴｒ１１１２、増幅Ｔｒ１１１３および選択Ｔｒ１１１４で構成されている。Ｔｒ群１１２０は、青色光電変換部で生成、蓄積されたＢの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Ｔｒ群１１２０は、転送Ｔｒ１１２１、リセットＴｒ１１２２、増幅Ｔｒ１１２３および選択Ｔｒ１１２４で構成されている。Ｔｒ群１１３０は、緑色光電変換部で生成、蓄積されたＧの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Ｔｒ群１１３０は、転送Ｔｒ１１３１、リセットＴｒ１１３２、増幅Ｔｒ１１３３および選択Ｔｒ１１３４で構成されている。
【００５３】
転送Ｔｒ１１１１は、ゲートＧ、ソース／ドレイン領域Ｓ／ＤおよびＦＤ（フローティングディフュージョン）１１１５（となっているソース／ドレイン領域）によって構成されている。転送Ｔｒ１１２１は、ゲートＧ、ソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄ、および、ＦＤ１１２５によって構成される。転送Ｔｒ１１３１は、ゲートＧ、光電変換領域１１００のうちの緑色光電変換部（と接続しているソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄ）およびＦＤ１１３５によって構成されている。なお、転送Ｔｒ１１１１のソース／ドレイン領域は、光電変換領域１１００のうちの赤色光電変換部に接続され、転送Ｔｒ１１２１のソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄは、光電変換領域１１００のうちの青色光電変換部に接続されている。
【００５４】
リセットＴｒ１１１２、１１３２および１１２２、増幅Ｔｒ１１１３、１１３３および１１２３ならびに選択Ｔｒ１１１４、１１３４および１１２４は、いずれもゲートＧと、そのゲートＧを挟むような形に配置された一対のソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄとで構成されている。
【００５５】
ＦＤ１１１５、１１３５および１１２５は、リセットＴｒ１１１２、１１３２および１１２２のソースになっているソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄにそれぞれ接続されると共に、増幅Ｔｒ１１１３、１１３３および１１２３のゲートＧにそれぞれ接続されている。リセットＴｒ１１１２および増幅Ｔｒ１１１３、リセットＴｒ１１３２および増幅Ｔｒ１１３３ならびにリセットＴｒ１１２２および増幅Ｔｒ１１２３のそれぞれにおいて共通のソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄには、電源Ｖｄｄが接続されている。選択Ｔｒ１１１４、１１３４および１１２４のソースになっているソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄには、ＶＳＬ（垂直信号線）が接続されている。
【００５６】
本開示に係る技術は、以上のような固体撮像装置に適用することができる。
【００５７】
（１−２．固体撮像装置の製造方法）
本実施の形態の固体撮像装置１は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００５８】
図５〜図１０は、固体撮像装置１の製造方法を工程順に表したものである。まず、図５に示したように、半導体基板１０内に、第１の導電型のウェルとして例えばｐウェル１１を形成し、このｐウェル１１内に第２の導電型（例えばｎ型）の無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒを形成する。半導体基板１０の第１面１０Ａ近傍にはｐ＋領域を形成する。また、図５に示したように、貫通電極３１および分離溝５０の形成予定領域に、半導体基板１０の第１面１０Ａから第２面１０Ｂまで貫通する不純物領域（ｐ＋領域）を形成する。更に、貫通電極３１の上端部および下端部の形成予定領域には高濃度不純物領域（ｐ＋＋領域）を形成する。
【００５９】
このとき、本実施の形態の無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒおよび分離領域１３は以下のようにして形成する。まず、図６Ａに示したように、シリコンの表面マイグレーションによる形状変化を応用したシリコンオンナッシング技術を用いて半導体基板１０に分離領域１３を形成する。具体的には、半導体基板１０上の無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒの形成予定領域に、フォトレジストプロセスを用いてトレンチ加工を行って複数の開口を形成したのち、例えば１１００℃、３００Ｔｏｒｒの還元性雰囲気（例えば、水素雰囲気）中において熱処理を行う。これにより、半導体基板１０に所望のサイズの中空構造を有する分離領域１３が形成される。
【００６０】
続いて、図６Ｂに示したように、例えば、レジストプロセスおよびインプラプロセスを用いて、半導体基板１０に無機光電変換部１２Ｂを形成する。次に、図６Ｃに示したように、例えば、エピタキシャル成長プロセスにより、半導体基板１０を延伸させる。
【００６１】
続いて、図７Ａに示したように、例えば、レジストプロセスおよびインプラプロセスを用いて、半導体基板１０に無機光電変換部１２Ｒを形成する。この後、フローティングディフュージョンＦＤおよび各種トランジスタをＴｒや、周辺回路を形成する。
【００６２】
具体的には、例えば、半導体基板１０の第２面１０Ｂに、フローティングディフュージョンＦＤ１〜ＦＤ３となるｎ＋領域を形成したのち、ゲート絶縁層１７と、縦型トランジスタＴｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴの各ゲートを含むゲート配線層３４とを形成する。これにより、縦型トランジスタＴｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴを形成する。更に、半導体基板１０の第２面１０Ｂ上に、下部第１コンタクト３２、下部第２コンタクト４５、下部第３コンタクト４６、接続部４１Ａを含む配線層４１〜４３および絶縁層４４からなる多層配線４０を形成する。
【００６３】
半導体基板１０の基体としては、例えば、半導体基板１０と、埋込み酸化膜（図示せず）と、保持基板（図示せず）とを積層したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、図２には図示しないが、半導体基板１０の第１面１０Ａに接合されている。イオン注入後、アニール処理を行う。
【００６４】
次いで、半導体基板１０の第２面１０Ｂ側（多層配線４０側）に支持基板（図示せず）または他の半導体基板等を接合して、上下反転する。続いて、半導体基板１０をＳＯＩ基板の埋込み酸化膜および保持基板から分離し、半導体基板１０の第１面１０Ａを露出させる。以上の工程は、イオン注入およびＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等、通常のＣＭＯＳプロセスで使用されている技術にて行うことが可能である。なお、支持基板は、周辺回路が形成されたロジック基板を用いてもよい。その場合には、周辺回路の形成は省略される。
【００６５】
次いで、図８に示したように、例えばドライエッチングにより半導体基板１０を第１面１０Ａ側から加工し、輪状あるいは環状の分離溝５０を形成する。分離溝５０の深さは、図８の矢印Ｄ５０Ａに示したように、半導体基板１０を第１面１０Ａから第２面１０Ｂまで貫通してゲート絶縁層１７に達することが好ましい。更に、分離溝５０の底面５３での絶縁効果をより高めるためには、分離溝５０は、図８の矢印Ｄ５０Ｂに示したように、半導体基板１０およびゲート絶縁層１７を貫通して多層配線４０の絶縁層４４に達することが好ましい。図８には、分離溝５０が半導体基板１０およびゲート絶縁層１７を貫通している場合を表している。このとき、同時に隣り合う画素Ｐ間を分離する画素分離溝１４を形成する。
【００６６】
続いて、図９に示したように、分離溝５０の外側面５１、内側面５２および底面５３と、画素分離溝１４の側面および底面と、半導体基板１０の第１面１０Ａとに、例えば負の固定電荷層２４（固定電荷膜１５）を形成する。負の固定電荷層２４として、２種類以上の膜を積層してもよい。それにより、正孔蓄積層としての機能をより高めることが可能となる。負の固定電荷層２４を形成したのち、外側誘電体層２５Ａおよび内側誘電体層２５Ｂを有する誘電体層２５を形成する。このとき、誘電体層２５の膜厚および成膜条件を適切に調節することで、分離溝５０内において、外側誘電体層２５Ａと内側誘電体層２５Ｂとの間に空洞５４を形成する。なお、画素分離溝１４の内部に遮光膜１６を埋設する場合には、例えば、ＣＶＤ法を用いて、例えばタングステン（Ｗ）膜を埋め込み形成する。これにより、側面および底面が固定電荷膜１５によって覆われた画素分離溝１４の内部に遮光膜１６が埋設される。
【００６７】
次に、図１０に示したように、層間絶縁層２６および上部コンタクト３３を形成し、上部コンタクト３３を貫通電極３１の上端に接続する。続いて、層間絶縁層２６上に、下部電極２１，有機光電変換層２２、上部電極２３および保護層２７をこの順に形成する。有機光電変換層２２は、例えば、上記３種類の有機半導体材料を、例えば真空蒸着法を用いて成膜する。なお、上記のように、有機光電変換層２２の上層または下層に、他の有機層（例えば、電子ブロッキング層等）を形成する場合には、真空工程において連続的に（真空一貫プロセスで）形成することが望ましい。また、有機光電変換層２２の成膜方法としては、必ずしも真空蒸着法を用いた手法に限らず、他の手法、例えば、スピンコート技術やプリント技術等を用いてもよい。最後に、平坦化層等の光学部材およびオンチップレンズ（図示せず）を配設する。以上により、図１および図３に示した固体撮像装置１が完成する。
【００６８】
固体撮像装置１では、有機光電変換部２０に、オンチップレンズ（図示せず）を介して光が入射すると、その光は、有機光電変換部２０、無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒの順に通過し、その通過過程において緑、青、赤の色光毎に光電変換される。以下、各色の信号取得動作について説明する。
【００６９】
（有機光電変換部２０による緑色信号の取得）
固体撮像装置１へ入射した光のうち、まず、緑色光が、有機光電変換部２０において選択的に検出（吸収）され、光電変換される。
【００７０】
有機光電変換部２０は、貫通電極３１を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとフローティングディフュージョンＦＤ３とに接続されている。よって、有機光電変換部２０で発生した電子−正孔対のうちの電子が、下部電極２１側から取り出され、貫通電極３１を介して半導体基板１０の第２面１０Ｂ側へ転送され、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積される。これと同時に、アンプトランジスタＡＭＰにより、有機光電変換部２０で生じた電荷量が電圧に変調される。
【００７１】
また、フローティングディフュージョンＦＤ３の隣には、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷は、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットされる。
【００７２】
ここでは、有機光電変換部２０が、貫通電極３１を介して、アンプトランジスタＡＭＰだけでなくフローティングディフュージョンＦＤ３にも接続されているので、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷をリセットトランジスタＲＳＴにより容易にリセットすることが可能となる。
【００７３】
これに対して、貫通電極３１とフローティングディフュージョンＦＤ３とが接続されていない場合には、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷をリセットすることが困難となり、大きな電圧をかけて上部電極２３側へ引き抜くことになる。そのため、有機光電変換層２２がダメージを受けるおそれがある。また、短時間でのリセットを可能とする構造は暗時ノイズの増大を招き、トレードオフとなるため、この構造は困難である。
【００７４】
（無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒによる青色信号，赤色信号の取得）
続いて、有機光電変換部２０を透過した光のうち、青色光は無機光電変換部１２Ｂ、赤色光は無機光電変換部１２Ｒにおいて、それぞれ順に吸収され、光電変換される。無機光電変換部１２Ｂでは、入射した青色光に対応した電子が無機光電変換部１２Ｂのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、縦型トランジスタＴｒ１によりフローティングディフュージョンＦＤ１へと転送される。同様に、無機光電変換部１２Ｒでは、入射した赤色光に対応した電子が無機光電変換部１２Ｒのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、転送トランジスタＴｒ２によりフローティングディフュージョンＦＤ２へと転送される。
【００７５】
（１−３．作用・効果）
近年、ＣＣＤイメージセンサ、あるいはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置では、画素サイズの縮小化が進んでいる。画素サイズが小さくなると、単位画素へ入射するフォトン数が減少することから感度が低下すると共に、Ｓ／Ｎ比が低下する。そこで、半導体基板内に、フォトダイオードによって構成される複数の光電変換部（例えば、青色光（Ｂ）および赤色光（Ｒ）を光電変換する２つの光電変換部）を設け、半導体基板の裏面側に、光電変換部とは異なる色（例えば、緑色光（Ｇ））の信号を取り出す有機光電変換膜が設けられた、所謂、縦方向分光型の固体撮像装置が開発されている。このような固体撮像装置では、１画素から複数色（例えば、Ｒ／Ｇ／Ｂの３色）の信号を取り出すことで、感度向上が図られている。
【００７６】
しかしながら、上記のように、半導体基板内の異なる深さに複数のフォトダイオードを有する固体撮像装置では、半導体基板内に積層された光電変換部間におけるブルーミングにより、混色の発生やダイナミックレンジが縮小するという問題があった。
【００７７】
これに対して、本実施の形態の固体撮像装置１では、半導体基板１０内に積層形成される無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間に、分離領域１３を形成するようにした。これにより、無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間におけるブルーミングを抑制することが可能となる。また、飽和信号量を大きくすることが可能となる。
【００７８】
以上、本実施の形態では、半導体基板１０内に積層形成される無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間に分離領域１３を形成ことにより、無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間におけるブルーミングが抑制される。また、飽和信号量が大きくなる。これにより、混色の発生が低減されると共に、ダイナミックレンジを拡大することが可能となる。即ち、光学特性を向上させることが可能となる。
【００７９】
また、本実施の形態では、分離領域１３として、シリコンオンナッシング技術を用いて中空構造を形成した。これにより、無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒを構成するｎ領域の間に設けられるｐ領域の厚みを薄くすることが可能となり、飽和信号量をさらに大きくすることが可能となる。
【００８０】
更に、本実施の形態では、半導体基板１０に積層形成された無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒの隣り合う画素Ｐ間に画素分離溝１４を設けるようにした。これにより、隣り合う画素Ｐ間におけるブルーミングを抑制することが可能となる。よって、固体撮像装置１の光学特性をさらに向上させることが可能となる。
【００８１】
次に、本開示の第２，第３の実施の形態および変形例について説明する。なお、第１の実施の形態の固体撮像装置１に対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
＜２．第２の実施の形態＞
図１１Ａおよび図１１Ｂは、本開示の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の製造方法を模式的に表したものである。なお、本実施の形態の固体撮像装置の構成は、上記第１の実施の形態における固体撮像装置１と同様である。
【００８３】
本実施の形態の無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒおよび分離領域１３は以下のようにして形成する。まず、図１１Ａに示したように、例えば、レジストプロセスおよびインプラプロセスを用いて、半導体基板１０に無機光電変換部１２Ｂを形成する。続いて、図１１Ｂに示したように、無機光電変換部１２Ｂと対向する領域に、フォトレジストプロセスを用いてトレンチ加工を行って複数の開口を形成したのち、例えば１１００℃、３００Ｔｏｒｒの水素雰囲気中において熱処理を行う。これにより、半導体基板１０に所望のサイズの中空構造を有する分離領域１３が形成される。以降、第１の実施の形態と同様の方法を用いて無機光電変換部１２Ｒおよび有機光電変換部２０等を順次形成する。
【００８４】
以上のように、無機光電変換部１２Ｂを形成したのち、分離領域１３を形成するようにしてもよい。
【００８５】
＜３．第３の実施の形態＞
図１２Ａ〜図１２Ｃは、本開示の第３の実施の形態に係る固体撮像装置の要部の製造方法を模式的に表したものである。なお、本実施の形態の固体撮像装置の構成は、上記第１の実施の形態における固体撮像装置１と同様である。
【００８６】
本実施の形態の無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒ、分離領域１３および半導体基板１０の結晶成長を以下のように行う。まず、図１２Ａに示したように、例えば、レジストプロセスおよびインプラプロセスを用いて、半導体基板１０に無機光電変換部１２Ｂを形成する。続いて、図１２Ｂに示したように、無機光電変換部１２Ｂに対向する領域に、フォトレジストプロセスを用いて複数のトレンチ１３Ｈを形成する。続いて、エピタキシャル成長プロセスにより、半導体基板１０を延伸させる。このとき、エピタキシャル成長時の熱プロセスの前処理により、複数のトレンチ１３Ｈ部分の表面マイグレーションが起こり、半導体基板１０中に分離領域１３となる中空構造が形成される。以降、第１の実施の形態と同様の方法を用いて無機光電変換部１２Ｒおよび有機光電変換部２０等を順次形成する。
【００８７】
以上のように、分離領域１３が中空構造の固体撮像装置は、シリコンオンナッシング技術と半導体基板のエピタキシャル成長プロセスとを組み合わせることで、分離領域１３と半導体基板の結晶成長を一括で行うことが可能となる。即ち、製造工程数を削減することが可能となる。
【００８８】
＜４．変形例＞
本開示の固体撮像装置は、以下のような構成としてもよい。
【００８９】
（変形例１）
図１３は、本開示の変形例１に係る固体撮像装置２の要部の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の固体撮像装置２では、隣り合う画素Ｐの間に、半導体基板１０を貫通する画素分離溝６４が設けられた点が上記第１の実施の形態とは異なる。この画素分離溝６４は、第１の実施の形態における画素分離溝１４と同様に、半導体基板１０の第１面１０Ａから第２面１０Ｂに向かって形成してよいし、第２面１０Ｂから第１面１０Ａに向かって形成するようにしてもよい。その場合には、画素分離溝１４は、例えば図７Ａに示したように、半導体基板１０に無機光電変換部１２Ｒを形成したのち、各種トランジスタの形成工程において、半導体基板１０に画素分離溝６４となるトレンチを形成する。
【００９０】
（変形例２）
図１４は、本開示の変形例２に係る固体撮像装置３の要部の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の固体撮像装置３は、各画素Ｐに対して共通の分離領域６３を設けた点が上記第１の実施の形態とは異なる。即ち、本変形例における分離領域６３は、例えば、画素部１００の全面に形成されたものである。なお、本変形例のように、分離領域６３を各画素Ｐに対して連続する構造として形成する場合には、画素分離溝１４は省略される。
【００９１】
（変形例３）
図１５は、本開示の変形例３に係る固体撮像装置４の要部の平面構成を模式的に表したものである。本変形例の固体撮像装置４では、例えば、互いに隣り合う４つの画素Ｐに対して１つの分離領域６３を設けた点が上記第１の実施の形態および変形例２とは異なる。なお、分離領域６３は、必ずしも４つの画素Ｐにそれぞれ設けられた無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒの形成領域全面に形成されていなくてもよく、図１５に示したように、各無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒの一部に形成するようにしてもよい。
【００９２】
また、分離領域６３は、互いに隣り合う４つの画素Ｐに対してではなく、例えば、隣り合う２つの画素Ｐ、あるいは、互いに隣り合う６つの画素Ｐに対して１つ形成するようにしてもよい。更に、本変形例のように、隣り合ういくつかの画素Ｐを一区画として共通の分離領域６３を設ける場合には、隣り合う各区画の間に画素分離溝１４を設けるようにしてもよい。
【００９３】
（変形例４）
図１６は、本開示の変形例４に係る固体撮像装置５の要部の断面構成を模式的に表したものである。上記第１の実施の形態および変形例１〜３では、１つ分離領域１３，６３が無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間を分離している例を示したがこれに限らない。本変形例のように、例えば、各々独立する複数の分離領域６３を無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間に形成するようにしてもよい。
【００９４】
（変形例５）
図１７は、本開示の変形例５に係る固体撮像装置６の要部の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の固体撮像装置６では、半導体基板１０内に、３つの無機光電変換部（例えば、無機光電変換部６２Ｒ，６２Ｂ，６２Ｇ）が積層され、それぞれの間に分離領域１３が設けられた点が上記第１の実施の形態とは異なる。本変形例では、緑（Ｇ）の色信号を取得する緑色光を無機光電変換部６２Ｇとして形成している。このため、固体撮像装置６では、有機光電変換部２０は省略される。
【００９５】
（変形例６）
図１８は、本開示の変形例６に係る固体撮像装置７の要部の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の固体撮像装置７では、１つの無機光電変換部６２の間に分離領域１３を形成した点が上記第１の実施の形態および変形例１〜５とは異なる。本変形例の無機光電変換部６２は、第１領域６２Ｘおよび第２領域６２Ｙを有すると共に、その一部が屈曲して繋がった構造となっている。分離領域１３は、例えばその屈曲部分に形成されている。このように、上記第１の実施の形態および変形例１〜５では、それぞれ、互いに異なる波長帯域の光を選択的に検出して光電変換を行う無機光電変換部の間（例えば、無機光電変換部１２Ｂと無機光電変換部１２Ｒとの間）に分離領域１３，６３を設けた例を示したがこれに限らない。
【００９６】
＜５．適用例＞
（適用例１）
図１９は、上記実施の形態において説明した固体撮像装置（例えば、固体撮像装置１）の全体構成を表したものである。この固体撮像装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、半導体基板１０上に、撮像エリアとしての画素部１ａを有すると共に、この画素部１ａの周辺領域に、例えば、行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。
【００９７】
画素部１ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐを有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
【００９８】
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【００９９】
列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通して半導体基板１０の外部へ伝送される。
【０１００】
行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、半導体基板１０上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【０１０１】
システム制御部１３２は、半導体基板１０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、固体撮像装置１の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４等の周辺回路の駆動制御を行う。
【０１０２】
なお、本開示の固体撮像装置１は、例えば、図７Ａに示したように、画素領域２１１および制御回路２１２が形成された第１半導体チップ２１０と、ロジック回路２２３が形成された第２半導体チップ２２０とが積層された、いわゆる積層型固体撮像装置であってもよい。
【０１０３】
画素領域２１１は、上記画素部１ａに相当し、制御回路２１２には、例えば、上記行走査部１３１およびシステム制御部１３２等が設けられている。ロジック回路２２３には、例えば、上記周辺回路部１３０および水平選択部１３３等が設けられている。
【０１０４】
また、例えば、図７Ｂに示したように、第１半導体チップ２３０に画素領域２３１を形成し、第２半導体チップ２４０に制御回路２４２とロジック回路２４３とを設けるようにしてもよい。
【０１０５】
このように、制御回路およびロジック回路の少なくとも一方を、画素領域が形成される半導体チップ（第１半導体チップ２１０，２３０）とは別の半導体チップ（第２半導体チップ２２０，２４０）に設けることにより、画素領域を拡大することができる。これにより、画素領域に搭載される画素数が増加し、平面分解能を向上させることが可能となる。
【０１０６】
（適用例２）
上記固体撮像装置１等は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図２０に、その一例として、電子機器８（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器８は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、固体撮像装置１と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、固体撮像装置１およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３と、信号処理部３１２とを有する。
【０１０７】
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の画素部１ａへ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、固体撮像装置１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
【０１０８】
（適用例３）
＜体内情報取得システムへの応用例＞
更に、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。
【０１０９】
図２１は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得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。
【０１１０】
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
【０１１１】
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
【０１１２】
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
【０１１３】
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
【０１１４】
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
【０１１５】
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
【０１１６】
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
【０１１７】
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
【０１１８】
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
【０１１９】
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
【０１２０】
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
【０１２１】
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図２１では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
【０１２２】
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
【０１２３】
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
【０１２４】
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
【０１２５】
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
【０１２６】
（適用例４）
＜４．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。
【０１２７】
図２２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。
【０１２８】
図２２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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
図２３は、図２２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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
【０１５８】
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。
【０１５９】
（適用例５）
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）など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。
【０１６０】
図２４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。
【０１６１】
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２４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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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２４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。
【０１７１】
図２５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１７２】
図２５では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１７３】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１７４】
なお、図２５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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
以上、第１〜第３の実施の形態および変形例１〜６、並びに適用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記第１の実施の形態では、光電変換部として、緑色光を検出する有機光電変換部２０と、青色光，赤色光をそれぞれ検出する無機光電変換部１２Ｂ，１２Ｒとを積層させた構成としたが、本開示内容はこのような構造に限定されるものではない。即ち、有機光電変換部において赤色光あるいは青色光を検出するようにしてもよいし、無機光電変換部において緑色光を検出するようにしてもよい。
【０１８０】
また、上記実施の形態等では、裏面照射型の固体撮像装置１の構成を例に挙げて説明したが、表面照射型の固体撮像装置にも適用可能である。更に、積層型の固体撮像装置（半導体基板上に光電変換層を有するもの）であれば、上記実施の形態等で示した縦方向分光型のものであってもよいし、半導体基板上に、複数色の撮像素子を２次元配列（例えばベイヤー配列）させたものであってもよい。更にまた、例えば、多層配線側にメモリ素子等の他の機能素子が設けられた基板が積層されていてもよい。
【０１８１】
また、これらの有機光電変換部および無機光電変換部の数やその比率も限定されるものではなく、２以上の有機光電変換部を設けてもよいし、有機光電変換部だけで複数色の色信号が得られるようにしてもよい。更に、本開示の固体撮像装置では、上記実施の形態等で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。
【０１８２】
更にまた、本開示の技術は、固体撮像装置だけでなく、例えば太陽電池にも適用することが可能である。
【０１８３】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【０１８４】
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
半導体基板と、
前記半導体基板内に積層されると共に、前記半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に形成され、前記半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域と
を備えた固体撮像装置。
（２）
前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１の分離領域によって電気的に分離されている、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
複数の画素を備え、
前記第１の分離領域は、前記画素毎に設けられている、前記（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
複数の画素を備え、
隣り合う前記複数の画素は、１つの前記第１の分離領域を共有している、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記第１の分離領域は、内部が空洞な中空構造である、前記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記第１の分離領域は、絶縁膜によって形成されている、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
電圧印加部を有し、
前記第１の分離領域には、前記電圧印加部から電圧が印加されている、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
前記第１領域と前記第２領域とは、部分的に連続している、前記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記第１領域および前記第２領域は、互いに異なる波長帯域の光電変換を行う、前記（１）乃至（８）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
複数の画素を備え、
前記第１領域および前記第２領域は、前記複数の画素毎に設けられており、
隣り合う前記複数の画素との間には、前記複数の画素の間を分離する第２の分離領域が形成されている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
前記第２の分離領域は、前記半導体基板の第１面から前記第１面と対向する第２面に向かって延在する溝である、前記（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記溝は、側面および底面に固定電荷を有する絶縁膜が形成されている、前記（１１）に記載の固体撮像装置。
（１３）
前記溝には遮光膜が埋設されている、前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１４）
前記半導体基板は、前記第１面側に、前記第１領域および前記第２領域とは異なる帯域の光電変換を行うと共に、有機半導体材料を含む有機光電変換部が形成されている、前記（１１）乃至（１３）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
（１５）
前記半導体基板は、前記第１面と対向する第２面に多層配線層が設けられている、前記（１４）に記載の固体撮像装置。
（１６）
半導体基板内に、前記半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域を積層形成し、さらに前記第１領域と前記第２領域との間に、前記半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域を形成する
固体撮像装置の製造方法。
（１７）
前記第１領域を形成したのち、前記第１領域上の前記半導体基板の所定の領域にトレンチを開口し、還元性雰囲気流で熱処理することにより前記第１の分離領域を形成する、前記（１６）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１８）
前記第１領域上の前記半導体基板の所定の領域にトレンチを開口し、還元性雰囲気流で熱処理することにより前記第１の分離領域を形成したのち、前記第１領域を形成する、前記（１６）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１９）
エピタキシャル成長により前記半導体基板を前記第１領域および前記第２領域の積層方向に成長させる、前記（１６）乃至（１８）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
（２０）
１または複数の固体撮像装置を備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板内に積層されると共に、前記半導体基板に入射した光を光電変換する第１領域および第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に形成され、前記半導体基板を構成する結晶構造を分離する第１の分離領域と
を有する電子機器。
【符号の説明】
【０１８５】
１〜７…固体撮像装置、８…電子機器、１０…半導体基板、１１…ｐウェル、１２Ｂ，１２Ｒ，６２…無機光電変換部、１３，６３…分離領域、１４，６４…画素分離溝、１５…固定電荷膜、１６…遮光膜、１７…ゲート絶縁層、２０…有機光電変換部、２１…下部電極、２２…有機光電変換層、２３…上部電極、２４…固定電荷層、２５…誘電体層、２６…層間絶縁層、２７…保護層、３１…貫通電極、３２…下部第１コンタクト、３３…上部コンタクト、３４…ゲート配線層、４０…多層配線、４１，４２，４３…配線層、４４…絶縁層、４５…下部第２コンタクト、４６…下部第３コンタクト、５０…分離溝、６２Ｘ…第１領域、６２Ｙ…第２領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2018206837.tif 000009
【図６Ｃ】
2018206837.tif 000010
【図７Ａ】
2018206837.tif 000011
【図７Ｂ】
2018206837.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018206837.tif 000015
【図１１Ａ】
2018206837.tif 000016
【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
2018206837.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
2018206837.tif 000023
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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