(57)【要約】【課題】アバランシェフォトダイオードを設けた固体撮像素子において、光電流の増幅率を向上させる。【解決手段】フォトダイオードは、光電変換部、増幅領域、および、電極を具備する。このフォトダイオードにおいて光電変換部は、入射光を電荷に変換する。また、フォトダイオードにおいて増幅領域には凹部が形成される。そして、増幅領域は、光電変換部により変換された電荷を増幅する。また、フォトダイオードにおいて、電極は、増幅領域により増幅された電荷を出力する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電荷に変換する光電変換部と、
凹部が形成されて前記電荷を増幅する増幅領域と、
前記増幅された電荷を出力する電極と
を具備するフォトダイオード。
【請求項２】
前記光電変換部は、所定の半導体基板に形成され、
前記凹部は、前記所定の半導体基板の基板平面に垂直な方向に凹んだ部分である
請求項１記載のフォトダイオード。
【請求項３】
前記凹部は、前記基板平面に平行な所定平面においてメッシュ状に形成される
請求項２記載のフォトダイオード。
【請求項４】
前記凹部は、前記基板平面に平行な所定平面において線状に形成される
請求項２記載のフォトダイオード。
【請求項５】
前記凹部の形状は、前記基板平面に平行な所定平面から見て矩形である
請求項２記載のフォトダイオード。
【請求項６】
前記基板平面に形成されたトレンチをさらに具備し、
前記凹部は、前記トレンチに沿って形成される
請求項２記載のフォトダイオード。
【請求項７】
ｎ型不純物を含むｎ層と、
ｐ型不純物を含むｐ層と
をさらに具備し、
前記増幅領域は、前記ｎ層と前記ｐ層との界面に形成される
請求項１記載のフォトダイオード。
【請求項８】
前記ｎ層は、所定の半導体基板の内部に埋め込まれている
請求項７記載のフォトダイオード。
【請求項９】
前記所定の半導体基板は、前記ｎ層および前記ｐ層よりも低い不純物濃度の不純物を含む
請求項７記載のフォトダイオード。
【請求項１０】
前記所定の半導体基板に含まれる前記不純物は、ｎ型不純物である
請求項９記載のフォトダイオード。
【請求項１１】
前記所定の半導体基板に含まれる前記不純物は、ｐ型不純物である
請求項９記載のフォトダイオード。
【請求項１２】
前記増幅領域は、前記電荷をアバランシェ増幅する
請求項１記載のフォトダイオード。
【請求項１３】
入射光を電荷に変換する光電変換部と、
凹部が形成されて前記電荷を増幅する増幅領域と、
前記増幅された電荷を出力する電極と、
前記電極に接続された抵抗と
を具備する画素回路。
【請求項１４】
前記光電変換部および前記増幅領域を透過した前記入射光を反射する反射板をさらに具備する請求項１３記載の画素回路。
【請求項１５】
隣接する画素からの迷光を遮光する遮光壁をさらに具備する
請求項１３記載の画素回路。
【請求項１６】
前記入射光を集光して前記光電変換部に導くオンチップレンズをさらに具備する
請求項１３記載の画素回路。
【請求項１７】
入射光を電荷に変換する光電変換部と、
凹部が形成されて前記電荷を増幅する増幅領域と、
前記増幅された電荷を出力する電極と、
前記出力された電荷からなる信号を読み出す読出し回路と
を具備する電子機器。
【請求項１８】
前記光電変換部、前記増幅領域および前記電極は所定のセンサチップに配置され、
前記読出し回路は、前記所定のセンサチップに積層された回路チップに配置される
請求項１７記載の電子機器。
【請求項１９】
入射光を電荷に変換する光電変換部が形成された所定の半導体基板において、凹部が設けられた増幅領域を形成する増幅領域形成手順と、
前記増幅領域により増幅された電荷を出力する電極を前記所定の半導体基板に配置する電極配置手順と
を具備するフォトダイオードの製造方法。
【請求項２０】
前記増幅領域形成手順は、
前記所定の半導体基板の基板平面にトレンチを形成するトレンチ形成手順と、
前記トレンチに所定の不純物を充填して熱処理を行うことにより前記増幅領域を形成する熱処理手順と
を含む請求項１９記載のフォトダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、フォトダイオード、画素回路、電子機器、および、フォトダイオードの製造方法に関する。詳しくは、光電流を増幅するフォトダイオード、画素回路、電子機器、および、フォトダイオードの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非常に微弱な光信号を捉えて光通信、距離計測やフォトンカウントなどを実現するＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）と呼ばれるデバイスが開発および研究されている。このＳＰＡＤは、１光子を検出することができるほど感度の高いアバランシェフォトダイオードである。例えば、アバランシェ増幅を行う増幅領域を光入射面に平行に配置したＳＰＡＤが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、アバランシェ増幅は、アバランシェ降伏により電荷が加速され、光電変換部からの光電流が増幅される現象である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、増幅領域により光電流が増幅されるため、入射光が微弱であっても検出することができる。しかしながら、画素の微細化に伴って、増幅領域の面積が狭くなって増幅率が低下してしまうという問題がある。増幅率が低下すると、画素の感度、量子効率や光子検出効率（ＰＤＥ：Photon Detection Efficiency）などの画素特性が劣化するため、増幅率は高い方が望ましい。
【０００５】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、アバランシェフォトダイオードを設けた固体撮像素子において、光電流の増幅率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、入射光を電荷に変換する光電変換部と、凹部が形成されて上記電荷を増幅する増幅領域と、上記増幅された電荷を出力する電極とを具備するフォトダイオード、および、その製造方法である。これにより、凹部により表面積が増大した増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【０００７】
また、この第１の側面において、上記光電変換部は、所定の半導体基板に形成され、上記凹部は、上記所定の半導体基板の基板平面に垂直な方向に凹んだ部分であってもよい。これにより、基板平面に垂直な方向に凹んだ凹部により表面積が増大した増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【０００８】
また、この第１の側面において、上記凹部は、上記基板平面に平行な所定平面においてメッシュ状に形成されてもよい。これにより、メッシュ状の凹部により表面積が増大した増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、上記凹部は、上記基板平面に平行な所定平面において線状に形成されてもよい。これにより、線状の凹部により表面積が増大した増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記凹部の形状は、上記基板平面に平行な所定平面から見て矩形であってもよい。これにより、矩形の凹部により表面積が増大した増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記基板平面に形成されたトレンチをさらに具備し、上記凹部は、上記トレンチに沿って形成されてもよい。これにより、トレンチに沿った凹部により表面積が増大した増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、ｎ型不純物を含むｎ層と、ｐ型不純物を含むｐ層とをさらに具備し、上記増幅領域は、上記ｎ層と上記ｐ層との界面に形成されてもよい。これにより、ｎ層とｐ層との界面の増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、上記ｎ層は、所定の半導体基板の内部に埋め込まれていてもよい。これにより、半導体基板内に埋め込まれたｎ層とｐ層との界面の増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の側面において、上記所定の半導体基板は、上記ｎ層および上記ｐ層よりも低い不純物濃度の不純物を含むものであってもよい。これにより、半導体基板より高濃度のｎ層とｐ層との界面の増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【００１５】
また、この第１の側面において、上記所定の半導体基板に含まれる上記不純物は、ｎ型不純物であってもよい。これにより、ｎ型の半導体基板より高濃度のｎ層とｐ層との界面の増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第１の側面において、上記所定の半導体基板に含まれる上記不純物は、ｐ型不純物であってもよい。これにより、ｐ型の半導体基板より高濃度のｎ層とｐ層との界面の増幅領域により電荷が増幅されるという作用をもたらす。
【００１７】
また、この第１の側面において、前記増幅領域は、前記電荷をアバランシェ増幅してもよい。これにより、凹部により表面積が増大した増幅領域によって電荷がアバランシェ増幅されるという作用をもたらす。
【００１８】
また、本技術の第２の側面は、入射光を電荷に変換する光電変換部と、凹部が形成されて上記電荷を増幅する増幅領域と、上記増幅された電荷を出力する電極と、上記電極に接続された抵抗とを具備する画素回路である。これにより、凹部により表面積が増大した増幅領域により電荷が増幅され、抵抗へ出力されるという作用をもたらす。
【００１９】
また、この第２の側面において、上記光電変換部および上記増幅領域を透過した上記入射光を反射する反射板をさらに具備してもよい。これにより、入射光に加えて反射光が光電変換されるという作用をもたらす。
【００２０】
また、この第２の側面において、隣接する画素からの迷光を遮光する遮光壁をさらに具備することもできる。これにより、混色が防止されるという作用をもたらす。
【００２１】
また、この第２の側面において、上記入射光を集光して上記光電変換部に導くオンチップレンズをさらに具備することもできる。これにより、集光された光が光電変換されるという作用をもたらす。
【００２２】
また、本技術の第３の側面は、入射光を電荷に変換する光電変換部と、凹部が形成されて上記電荷を増幅する増幅領域と、上記増幅された電荷を出力する電極と、上記出力された電荷からなる信号を読み出す読出し回路とを具備する電子機器である。これにより、凹部により表面積が増大した増幅領域により電荷が増幅され、その電荷からなる信号が読み出されるという作用をもたらす。
【００２３】
また、この第３の側面において、上記光電変換部、上記増幅領域および上記電極は所定のセンサチップに配置され、上記読出し回路は、上記所定のセンサチップに積層された回路チップに配置されてもよい。これにより、チップ当たりの回路規模および実装面積が削減されるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００２４】
本技術によれば、アバランシェフォトダイオードを設けた固体撮像素子において、光電流の増幅率を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。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かの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本技術の第１の実施の形態における測距モジュールの一構成例を示すブロック図である。
【図２】本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本技術の第１の実施の形態における画素回路の一構成例を示す回路図である。
【図４】本技術の第１の実施の形態におけるフォトダイオードの平面図の一例である。
【図５】本技術の第１の実施の形態におけるフォトダイオードの断面図の一例である。
【図６】本技術の第１の実施の形態における熱工程の前までのフォトダイオードの製造方法を説明するための図である。
【図７】本技術の第１の実施の形態における熱工程後のフォトダイオードの断面図の一例である。
【図８】本技術の第１の実施の形態におけるフォトダイオードの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】本技術の第１の実施の形態の第１の変形例におけるフォトダイオードの断面図の一例である。
【図１０】本技術の第１の実施の形態の第２の変形例におけるフォトダイオードの平面図の一例である。
【図１１】本技術の第１の実施の形態の第３の変形例におけるフォトダイオードの平面図の一例である。
【図１２】本技術の第１の実施の形態の第３の変形例におけるトレンチの個数を増加したフォトダイオードの平面図の一例である。
【図１３】本技術の第２の実施の形態におけるフォトダイオードの断面図の一例である。
【図１４】本技術の第２の実施の形態の変形例におけるフォトダイオードの断面図の一例である。
【図１５】本技術の第３の実施の形態における固体撮像素子の一構成例を示すブロック図である。
【図１６】本技術の第３の実施の形態における固体撮像素子の積層構造を説明するための図である。
【図１７】本技術の第４の実施の形態における画素回路の断面図の一例である。
【図１８】本技術の第５の実施の形態における画素回路の断面図の一例である。
【図１９】本技術の第６の実施の形態における画素回路の断面図の一例である。
【図２０】本技術の第７の実施の形態における画素回路の断面図の一例である。
【図２１】本技術の第８の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２２】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２３】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】
【００２６】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（増幅領域に凹部を設けた例）
２．第２の実施の形態（ｎ層を基板内部に埋め込み、増幅領域に凹部を設けた例）
３．第３の実施の形態（積層したチップにおいて増幅領域に凹部を設けた例）
４．第４の実施の形態（反射板を配置し、増幅領域に凹部を設けた例）
５．第５の実施の形態（遮光壁を配置し、増幅領域に凹部を設けた例）
６．第６の実施の形態（オンチップレンズを配置し、増幅領域に凹部を設けた例）
７．第７の実施の形態（反射板、遮光壁およびオンチップレンズを配置し、増幅領域に凹部を設けた例）
８．第８の実施の形態（撮像装置において増幅領域に凹部を設けた例）
９．移動体への応用例
【００２７】
＜１．第１の実施の形態＞
［測距モジュールの構成例］
図１は、本技術の実施の形態における測距モジュール１００の一構成例を示すブロック図である。この測距モジュール１００は、ＴｏＦ（Time of Flight）方式により距離を測定する電子機器であり、発光部１１０、制御部１２０および固体撮像素子２００を備える。なお、測距モジュール１００は、特許請求の範囲に記載の電子機器の一例である。
【００２８】
発光部１１０は、間欠的に照射光を発して物体に照射するものである。この発光部１１０は、例えば、矩形波の発光制御信号に同期して照射光を発生する。また、例えば、発光部１１０として発光ダイオードが用いられ、照射光として近赤外光などが用いられる。なお、発光制御信号は、周期信号であれば、矩形波に限定されない。例えば、発光制御信号は、サイン波であってもよい。また、照射光は、近赤外光に限定されず、可視光などであってもよい。
【００２９】
制御部１２０は、発光部１１０および固体撮像素子２００を制御するものである。この制御部１２０は、発光制御信号を生成して発光部１１０および固体撮像素子２００に信号線１２８および１２９を介して供給する。この発光制御信号の周波数は、例えば、２０メガヘルツ（ＭＨｚ）である。なお、発光制御信号の周波数は、２０メガヘルツ（ＭＨｚ）に限定されず、５メガヘルツ（ＭＨｚ）などであってもよい。
【００３０】
固体撮像素子２００は、間欠的な照射光に対する反射光を受光して、物体までの距離をＴｏＦ方式で測定するものである。この固体撮像素子２００は、測定した距離を示す測距データを生成して外部に出力する。
【００３１】
［固体撮像素子の構成例］
図２は、本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子２００の一構成例を示すブロック図である。この固体撮像素子２００は、画素アレイ部２１０と、読出し回路２３０と、信号処理部２４１および２４２とを備える。これらの回路は、単一の半導体チップに設けられる。画素アレイ部２１０には、複数の画素回路２２０が二次元格子状に配列される。
【００３２】
画素回路２２０は、入射光を光電変換してパルス信号を生成するものである。読出し回路２３０は、画素回路２２０のそれぞれからパルス信号を読み出すものである。この読出し回路２３０は、読み出したパルス信号の半分を信号処理部２４１に供給し、残りを信号処理部２４２に供給する。
【００３３】
信号処理部２４１は、発光制御信号の示す発光タイミングから、パルス信号の示す受光タイミングまでの往復時間をＴＤＣ（Time to Digital Converter）などを用いて計時するものである。この信号処理部２４１は、計時した往復時間に光速を乗じた値を２で除して、物体までの距離を算出し、その距離を示す距離データを生成する。信号処理部２４２の構成は、信号処理部２４１と同様である。
【００３４】
［画素回路の構成例］
図３は、本技術の第１の実施の形態における画素回路２２０の一構成例を示す回路図である。この画素回路２２０は、抵抗２２１およびフォトダイオード３００を備える。なお、同図において、抵抗２２１およびフォトダイオード３００以外の回路や素子は、省略されている。
【００３５】
抵抗２２１は、電源とフォトダイオード３００のカソードとの間に挿入される。フォトダイオード３００は、光を光電変換して増幅するものである。フォトダイオード３００として、例えば、ＳＰＡＤが用いられる。
【００３６】
フォトダイオード３００の暗状態のカソード電位をＶｏｐとする。フォトダイオード３００が反射光を受光してアバランシェ増幅を行うと、大電流が抵抗２２１に流れて電圧降下が発生する。この電圧降下により、アバランシェ増幅が発生しなくなる電位Ｖｂｄまでカソード電位が低下すると、大電流が止まる。この現象はクェンチと呼ばれる。
【００３７】
次に、フォトダイオード３００に溜まった電荷が、電位Ｖｏｐによるリチャージで抜けていき、カソード電位はクェンチ直後の電位Ｖｂｄから電位Ｖｏｐに復帰する。電位Ｖｏｐへの復帰により、フォトダイオード３００は、フォトンに反応することができるようになる。
【００３８】
なお、画素回路２２０を測距モジュール１００に設けているが、画素回路２２０を測距モジュール１００以外の電子機器に設けることもできる。例えば、光通信を行う回路等やフォトンカウントを行う回路等に画素回路２２０を用いることができる。
【００３９】
［フォトダイオードの構成例］
図４は、本技術の第１の実施の形態におけるフォトダイオード３００の平面図の一例である。フォトダイオード３００は、所定の半導体基板３０３に形成され、その基板平面に垂直な所定方向をＺ方向とする。また、基板平面に平行な所定方向をＸ方向とし、Ｘ方向およびＺ方向に垂直な方向をＹ方向とする。
【００４０】
基板平面において、フォトダイオード３００の外周には、画素間を分離するための画素間分離層３０１が形成される。また、画素間分離層３０１の内側には、アノード３０２が配置される。アノード３０２の内側には、ｎ型不純物を含むｎ層３０４が形成される。このｎ層３０４において、メッシュ状にトレンチ３０５が形成される。
【００４１】
図５は、本技術の第１の実施の形態におけるフォトダイオード３００の断面図の一例である。同図は、図４において、Ｘ方向に平行なＸ−Ｘ'軸に沿ってフォトダイオード３００を切断した際の断面図である。
【００４２】
半導体基板３０３の両面のうち、回路が配置される面を表面として、表面に対する裏面に光が照射される。図５における矢印は、光の入射方向を示す。このように裏面に光が照射される固体撮像素子２００は、裏面照射型の固体撮像素子と呼ばれる。なお、固体撮像素子２００は、表面に光が照射される表面照射型の構成であってもよい。
【００４３】
画素間分離層３０１は、Ｚ方向に沿ってフォトダイオード３００の側面に形成される。また、裏面と画素間分離層３０１の内側とに沿って、電荷を蓄積する電荷蓄積層３１０が形成される。
【００４４】
電荷蓄積層３１０の内側の半導体基板３０３内に、入射光を電荷に変換する光電変換部３０９が形成される。裏面から表面への方向を上方向として、光電変換部３０９の上方に、ｐ型不純物を含むｐ層３０７が形成される。また、ｐ層３０７の上方にｎ層３０４が形成される。
【００４５】
ここで、半導体基板３０３は、ｎ型不純物またはｐ型不純物を含み、その不純物濃度は、ｎ層３０４およびｐ層３０７より低いものとする。例えば、半導体基板３０３の不純物濃度は、１Ｅ−１４以下に設定される。また、太線は、ｎ層３０４とｐ層３０７との界面を示し、この界面は、光電変換された電荷をアバランシェ増幅する増幅領域３０８に該当する。
【００４６】
ｎ層３０４の一部は、半導体基板３０３の表面に露出している。また、半導体基板３０３の表面には、表面に垂直なＺ方向に伸びるトレンチ３０５が形成される。このトレンチ３０５には、所定の充填物が充填されている。この充填物として、半導体基板３０３と異なる物質（酸化膜など）、または、半導体基板３０３と結晶構造の異なるシリコン（ポリシリコンなど）が用いられる。
【００４７】
さらに、半導体基板３０３の表面には、アノード３０２と、カソード３０６とが形成される。カソード３０６は、抵抗２２１に接続され、この電極から、増幅された電荷（電子）が出力される。また、アノード３０２には、所定のアノード電位が印加される。なお、カソード３０６は、特許請求の範囲に記載の電極の一例である。
【００４８】
また、増幅領域３０８は、Ｚ方向に伸びるトレンチ３０５の側面に沿って形成されている。このため、増幅領域３０８は、半導体基板３０３の表面に垂直なＺ方向に凹んだ凹部がトレンチ３０５の個数（例えば、３つ）分、形成される。増幅領域３０８のうち、一点鎖線で囲った部分は、３つの凹部のうち１つを示す。なお、図５の断面図において、トレンチ３０５の個数が３つであるが、図４に例示したＸ−Ｘ軸上の５つのトレンチのうち２つは、記載の便宜上、省略されている。
【００４９】
増幅領域３０８に凹部を設けて複雑な形状にすることにより、凹部を設けずに平坦な形状とする場合と比較して、増幅領域３０８の表面積を広くすることができる。
【００５０】
ここで、一般にアバランシェ増幅を行うアバランシェフォトダイオードにおいては、画素を微細化するほど、増幅領域３０８の表面積が狭くなる。そして、アバランシェ増幅は、光子が入射されるたびに必ず生じるものではなく、一定の確率で生じ、その確率は、増幅領域３０８の表面積が狭くなるほど低下する。このアバランシェ増幅の発生確率の低下により、微細化したアバランシェフォトダイオードでは、感度、量子効率や光子検出効率が低下するおそれがある。また、光学的なクロストークが悪化する問題も生じる。
【００５１】
これに対し、フォトダイオード３００では、増幅領域３０８に凹部を設けて増幅領域３０８の表面積を広くしているため、増幅率を高くして感度や光子検出効率の低下を抑制することができる。
【００５２】
［フォトダイオードの製造方法］
図６は、本技術の第１の実施の形態における熱工程の前までのフォトダイオード３００の製造方法を説明するための図である。同図におけるａは、製造開始時の半導体基板３０３の断面図を示す。同図におけるｂは、トレンチ形成後の半導体基板３０３の断面図を示す。同図におけるｃは、不純物をトレンチに埋め込んだ半導体基板３０３の断面図を示す。
【００５３】
フォトダイオード３００の製造システムは、図６におけるａの半導体基板３０３を加工して、同図におけるｂに例示するようにトレンチを形成する。そして、製造システムは、同図におけるｃに例示するようにトレンチにｐ型やｎ型の不純物を埋め込む。
【００５４】
図７は、本技術の第１の実施の形態における熱工程後のフォトダイオードの断面図の一例である。製造システムは、アニールなどの熱処理を行い、トレンチの周囲に不純物を拡散させる。これにより、トレンチの周囲にｎ層３０４やｐ層３０７が形成される。同図においてｐ層３０７の形成後の図は、省略されている。
【００５５】
図８は、本技術の第１の実施の形態におけるフォトダイオードの製造方法の一例を示すフローチャートである。製造システムは、半導体基板にトレンチを形成し（ステップＳ９０１）、不純物を埋め込む（ステップＳ９０２）。
【００５６】
そして、製造システムは、熱工程によりｎ層３０４等を形成する（ステップＳ９０３）。トレンチを用いる場合は、プラズマドーピングや固相拡散により増幅領域３０８を形成すると、より効果的である。そして、製造システムは、アノードやカソードなどを形成し（ステップＳ９０４）、フォトダイオード３００の製造処理を終了する。
【００５７】
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、電荷をアバランシェ増幅する増幅領域３０８に凹部を形成したため、凹部を形成しない場合と比較して増幅領域３０８の表面積を広くすることができる。これにより、アバランシェ増幅を行う確率を向上させて、フォトダイオード３００の感度や光子検出効率の低下を抑制することができる。
【００５８】
［第１の変形例］
上述の第１の実施の形態では、熱処理により増幅領域３０８を形成していたが、熱処理により、半導体基板３０３の変形などの悪影響が生じるおそれがある。この第１の実施の形態の第１の変形例のフォトダイオード３００は、イオンインプランテーションにより増幅領域３０８が形成される点において第１の実施の形態と異なる。
【００５９】
図９は、本技術の第１の実施の形態の第１の変形例におけるフォトダイオード３００の断面図の一例である。この第１の実施の形態の第１の変形例において製造システムは、イオンインプランテーションにより増幅領域３０８を形成する。製造システムは、ｐ層３０７をイオンインプランテーションにより形成し、次に、ｎ層３０４を形成する。ｎ層３０４の形成の際に、製造システムは、凹部を形成すべき個所で、それ以外の個所よりも深くイオンを打ち込む。これにより、トレンチを形成して熱処理を実行しなくても、凹部を持つ増幅領域３０８を形成することができる。
【００６０】
このように、本技術の第１の実施の形態の第１の変形例では、イオンインプランテーションにより増幅領域３０８を形成するため、熱処理を行わずにフォトダイオード３００を製造することができる。
【００６１】
［第２の変形例］
上述の第１の実施の形態では、半導体基板３０３の表面においてメッシュ状にトレンチ３０５を形成していたが、トレンチの形状を複雑にするほど、増幅領域３０８の表面積が広くなる一方で、表面で生じる欠陥が多くなるおそれがある。この欠陥は、画像データにノイズが生じる原因となる。この第１の実施の形態の第２の変形例のフォトダイオード３００は、トレンチの形状を線状に簡易化した点において第１の実施の形態と異なる。
【００６２】
図１０は、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例におけるフォトダイオード３００の平面図の一例である。この第１の実施の形態の第２の変形例のフォトダイオード３００において、基板表面から見て、トレンチは線状に形成される。例えば、Ｙ方向に伸びる複数の線状のトレンチ３０５が形成される。また、増幅領域３０８において、トレンチ３０５に沿って、線状の凹部が形成される。なお、同図は、半導体基板３０３の表面から見た図であるが、増幅領域３０８は、半導体基板３０３の内部に形成されており、表面に露出していない。
【００６３】
トレンチ３０５および凹部の形状を簡易化すれば、加工により生じる欠陥が少なくなる一方で、増幅領域３０８の表面積は狭くなる。このため、トレンチ３０５等の形状は、欠陥によるデメリットと、表面積の増大によるメリットとを比較考量して決定される。
【００６４】
このように、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例によれば、線状にトレンチ３０５を形成したため、メッシュ状に形成した場合と比較して欠陥を少なくすることができる。
【００６５】
［第３の変形例］
上述の第１の実施の形態の第２の変形例では、トレンチ３０５の形状を線状に簡易化していたが、この形状であっても十分に欠陥を低減することができないことがある。この第１の実施の形態の第３の変形例のフォトダイオード３００は、トレンチの形状をさらに簡易化して矩形にした点において第１の実施の形態の第２の変形例と異なる。
【００６６】
図１１は、本技術の第１の実施の形態の第３の変形例におけるフォトダイオードの平面図の一例である。この第１の実施の形態の第３の変形例のフォトダイオード３００において、基板表面から見て、矩形のトレンチ３０５が１つ、中央に配置される。また、増幅領域３０８において、トレンチ３０５に沿って、矩形の凹部が形成される。
【００６７】
なお、トレンチ３０５の個数は１個に限定されず、２個以上であってもよい。例えば、図１２に例示するように、４つのトレンチ３０５を２次元格子状に配列することもできる。複数のトレンチ３０５を配置する場合、基板表面において、トレンチ３０５の密度は、中央に近いほど密（すなわち、中央から離れるほど粗）であることが望ましい。
【００６８】
このように、本技術の第１の実施の形態の第３の変形例によれば、矩形のトレンチ３０５を形成したため、線状に形成した場合と比較して欠陥を少なくすることができる。
【００６９】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態ではｎ層３０４が基板表面に露出していたが、この構成では、加工時などにｎ層３０４において欠陥が生じるおそれがある。この第２の実施の形態のフォトダイオード３００は、ｎ層３０４が半導体基板３０３の内部に埋め込まれている点において第１の実施の形態と異なる。
【００７０】
図１３は、本技術の第２の実施の形態におけるフォトダイオード３００の断面図の一例である。この第２の実施の形態のフォトダイオード３００は、ｎ層３０４が、基板表面に露出しておらず、半導体基板３０３の内部に埋め込まれている点において第１の実施の形態と異なる。ｎ層３０４の上部には、カソード３０６やアノード３０２が形成される。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態の第２や第３の変形例のように、トレンチ３０５の形状を線状や矩形とすることもできる。
【００７１】
このように、本技術の第２の実施の形態では、ｎ層３０４が半導体基板３０３の内部に埋め込まれているため、ｎ層３０４において欠陥の発生を抑制することができる。
【００７２】
［第１の変形例］
上述の第２の実施の形態では、熱処理により増幅領域３０８を形成していたが、熱処理により、半導体基板３０３の変形などの悪影響が生じるおそれがある。この第２の実施の形態の第１の変形例のフォトダイオード３００は、イオンインプランテーションにより増幅領域３０８が形成される点において第２の実施の形態と異なる。
【００７３】
図１４は、本技術の第２の実施の形態の第１の変形例におけるフォトダイオード３００の断面図の一例である。この第２の実施の形態の第１の変形例において製造システムは、イオンインプランテーションにより増幅領域３０８を形成する。これにより、トレンチを形成して熱処理を実行しなくても、凹部を持つ増幅領域３０８を形成することができる。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態の第２や第３の変形例のように、トレンチ３０５の形状を線状や矩形とすることもできる。
【００７４】
このように、本技術の第２の実施の形態の第１の変形例では、イオンインプランテーションにより増幅領域３０８を形成するため、熱処理を行わずにフォトダイオード３００を製造することができる。
【００７５】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、固体撮像素子２００内の回路の全てを単一の半導体チップに配置していたが、画素数の増大に伴って、回路の回路規模や実装面積が増大するおそれがある。この第３の実施の形態の固体撮像素子２００は、積層された２つの半導体チップに回路を分散して配置した点において第１の実施の形態と異なる。
【００７６】
図１５は、本技術の第３の実施の形態における固体撮像素子２００の一構成例を示すブロック図である。この固体撮像素子２００は、センサチップ２０１と、そのセンサチップ２０１に積層された回路チップ２０２とを備える。
【００７７】
センサチップ２０１には、画素アレイ部２１０が配置される。また、回路チップ２０２には、読出し回路２３０および信号処理部２４０が配置される。信号処理部２４０は、第１の実施の形態の信号処理部２４１および２４２と同様の構成である。
【００７８】
図１６は、本技術の第３の実施の形態における固体撮像素子２００の積層構造を説明するための図である。センサチップ２０１と回路チップ２０２とは、Ｃｕ−Ｃｕ接合などにより接合部２２２や２２３で接合されている。フォトダイオード３００のアノードは、接合部２２２を介して、回路チップ２０２内のアノード電圧供給回路２５０に接続される。また、フォトダイオード３００のカソードは、接合部２２３を介して、回路チップ２０２内の読出し回路２３０に接続される。
【００７９】
このように本技術の第３の実施の形態によれば、センサチップ２０１と回路チップ２０２とに、固体撮像素子２００内の回路を分散して配置したため、チップ当たりの回路規模や実装面積を削減することができる。
【００８０】
＜４．第４の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、光電変換部３０９が光電変換を行っていたが、全ての光を光電変換することはできず、特に光の波長が長いと、光電変換部３０９の変換効率が低くなり、光が画素を透過してしまうおそれがある。この第４の実施の形態の固体撮像素子２００は、フォトダイオード３００の下部に反射板を配置した点において第１の実施の形態と異なる。
【００８１】
図１７は、本技術の第４の実施の形態における画素回路２２０の断面図の一例である。この画素回路２２０は、反射板３１１をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。
【００８２】
反射板３１１は、フォトダイオード３００の基板表面の下部に配置され、フォトダイオード３００を透過した光を反射する。反射した光は、フォトダイオード３００により再度、光電変換されるため、変換効率を向上させることができる。反射板３１１として、例えば、アルミ等の金属製の板が用いられる。
【００８３】
このように、本技術の第４の実施の形態によれば、フォトダイオード３００を透過した光を反射板３１１が反射するため、反射板３１１を設けない場合と比較して、光電変換の変換効率を向上させることができる。
【００８４】
＜５．第５の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、複数の画素回路２２０を二次元格子状に配列していたが、それぞれの画素回路２２０において隣接する画素回路２２０から漏れた光（いわゆる、迷光）が入射して混色が生じるおそれがある。この第５の実施の形態の画素回路２２０は、迷光を遮光する遮光壁を画素間に配置した点において第１の実施の形態と異なる。
【００８５】
図１８は、本技術の第５の実施の形態における画素回路２２０の断面図の一例である。この第５の実施の形態の画素回路２２０は、遮光壁３１２および開口率調整メタル３１３をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。
【００８６】
遮光壁３１２は、迷光を遮光するものである。遮光壁３１２は、例えば、Ｚ方向に伸びるトレンチを画素間に設け、そのトレンチに金属を埋め込むことにより形成される。
【００８７】
開口率調整メタル３１３は、入射光の一部を遮光して開口率を調整するものである。この開口率調整メタル３１３は、半導体基板３０３の裏面において、遮光壁３１２の位置に設けられる。
【００８８】
このように、本技術の第５の実施の形態によれば、迷光を遮光する遮光壁３１２を配置したため、混色を防止することができる。
【００８９】
＜６．第６の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、それぞれの画素回路２２０においてフォトダイオード３００が光を光電変換していたが、特に光の波長が長いと、光電変換部３０９の変換効率が低下するおそれがある。この第６の実施の形態の画素回路２２０は、光を集光するオンチップレンズ３１４をさらに設けた点において第１の実施の形態と異なる。
【００９０】
図１９は、本技術の第６の実施の形態における画素回路２２０の断面図の一例である。この画素回路２２０は、オンチップレンズ３１４をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。
【００９１】
オンチップレンズ３１４は、入射光を集光してフォトダイオード３００に導くものである。このオンチップレンズ３１４は、半導体基板３０３の裏面に配置される。
【００９２】
このように、本技術の第６の実施の形態によれば、入射光を集光するオンチップレンズ３１４を設けたため、オンチップレンズ３１４を設けない場合と比較して光電変換の変換効率を向上させることができる。
【００９３】
＜７．第７の実施の形態＞
上述の第６の実施の形態では、複数の画素回路２２０を二次元格子状に配列していたが、それぞれの画素回路２２０において隣接する画素回路２２０からの迷光が入射して混色が生じるおそれがある。また、光の波長が長いと、光電変換部３０９の変換効率が低下するおそれがある。この第７の実施の形態の画素回路２２０は、遮光壁および反射板を配置した点において第６の実施の形態と異なる。
【００９４】
図２０は、本技術の第７の実施の形態における画素回路２２０の断面図の一例である。この第７の実施の形態の画素回路２２０は、反射板３１１、遮光壁３１２および開口率調整メタル３１３をさらに備える点において第６の実施の形態と異なる。これらの反射板３１１、遮光壁３１２および開口率調整メタル３１３の構成や配置は、第４および第５の実施の形態と同様である。
【００９５】
このように、本技術の第７の実施の形態によれば、迷光を遮光する遮光壁３１２をさらに配置したため、混色を防止することができる。また、フォトダイオード３００を透過した光を反射板３１１が反射するため、光電変換の変換効率を向上させることができる。
【００９６】
＜８．第８の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、固体撮像素子２００を測距モジュール１００に配置していたが、撮像装置に配置することもできる。この第８の実施の形態の固体撮像素子２００は、撮像装置に配置される点において第１の実施の形態と異なる。
【００９７】
図２１は、本技術の第８の実施の形態における撮像装置１０１の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置１０１は、画像データを撮像するための装置であり、撮像レンズ１１１、固体撮像素子２００、画像処理部１２１、撮像制御部１３０および記録部１４０を備える。撮像装置１０１としては、デジタルカメラやスマートフォン、パーソナルコンピュータなどが想定される。なお、撮像装置１０１は、特許請求の範囲に記載の電子機器の一例である。
【００９８】
撮像レンズ１１１は、被写体からの光を集光して固体撮像素子２００に導くものである。
【００９９】
固体撮像素子２００は、撮像制御部１３０の制御に従って、画像データを撮像するものである。固体撮像素子２００内の信号処理部２４１および２４２は、例えば、カウンタを用いて、画素回路２２０からのパルス信号のパルス数を計数し、その計数値を画素データとして画像処理部１２１に信号線２０９を介して供給する。
【０１００】
撮像制御部１３０は、信号線１３９を介して垂直同期信号などを供給して固体撮像素子２００を制御するものである。画像処理部１２１は、画像データに対して、各種の画像処理を実行するものである。この画像処理部１２１は、処理後の画像データを記録部１４０に信号線１２７を介して供給する。記録部１４０は、画像データを記録するものである。
【０１０１】
＜９．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。
【０１０２】
図２２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。
【０１０３】
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２２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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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２２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。
【０１１３】
図２３は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１１４】
図２３では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１１５】
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。
【０１１６】
なお、図２３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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図２１に例示した撮像装置１０１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、感度や光電変換率を高くして、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。
【０１２２】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１２３】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【０１２４】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）入射光を電荷に変換する光電変換部と、
凹部が形成されて前記電荷を増幅する増幅領域と、
前記増幅された電荷を出力する電極と
を具備するフォトダイオード。
（２）前記光電変換部は、所定の半導体基板に形成され、
前記凹部は、前記所定の半導体基板の基板平面に垂直な方向に凹んだ部分である
前記（１）記載のフォトダイオード。
（３）前記凹部は、前記基板平面に平行な所定平面においてメッシュ状に形成される
前記（２）記載のフォトダイオード。
（４）前記凹部は、前記基板平面に平行な所定平面において線状に形成される
前記（２）記載のフォトダイオード。
（５）前記凹部の形状は、前記基板平面に平行な所定平面から見て矩形である
前記（２）記載のフォトダイオード。
（６）前記基板平面に形成されたトレンチをさらに具備し、
前記凹部は、前記トレンチに沿って形成される
前記（２）記載のフォトダイオード。
（７）ｎ型不純物を含むｎ層と、
ｐ型不純物を含むｐ層と
をさらに具備し、
前記増幅領域は、前記ｎ層と前記ｐ層との界面に形成される
前記（１）から（６）のいずれかに記載のフォトダイオード。
（８）前記ｎ層は、所定の半導体基板の内部に埋め込まれている
前記（７）記載のフォトダイオード。
（９）前記所定の半導体基板は、前記ｎ層および前記ｐ層よりも低い不純物濃度の不純物を含む
前記（７）または（８）に記載のフォトダイオード。
（１０）前記所定の半導体基板に含まれる前記不純物は、ｎ型不純物である
前記（９）記載のフォトダイオード。
（１１）前記所定の半導体基板に含まれる前記不純物は、ｐ型不純物である
前記（９）記載のフォトダイオード。
（１２）前記増幅領域は、前記電荷をアバランシェ増幅する
前記（１）から（１１）のいずれかに記載のフォトダイオード。
（１３）入射光を電荷に変換する光電変換部と、
凹部が形成されて前記電荷を増幅する増幅領域と、
前記増幅された電荷を出力する電極と、
前記電極に接続された抵抗と
を具備する画素回路。
（１４）前記光電変換部および前記増幅領域を透過した前記入射光を反射する反射板をさらに具備する前記（１３）記載の画素回路。
（１５）隣接する画素からの迷光を遮光する遮光壁をさらに具備する
前記（１３）または（１４）に記載の画素回路。
（１６）前記入射光を集光して前記光電変換部に導くオンチップレンズをさらに具備する
前記（１３）から（１５）のいずれかに記載の画素回路。
（１７）入射光を電荷に変換する光電変換部と、
凹部が形成されて前記電荷を増幅する増幅領域と、
前記増幅された電荷を出力する電極と、
前記出力された電荷からなる信号を読み出す読出し回路と
を具備する電子機器。
（１８）前記光電変換部、前記増幅領域および前記電極は所定のセンサチップに配置され、
前記読出し回路は、前記所定のセンサチップに積層された回路チップに配置される
前記（１７）記載の電子機器。
（１９）入射光を電荷に変換する光電変換部が形成された所定の半導体基板において、凹部が設けられた増幅領域を形成する増幅領域形成手順と、
前記増幅領域により増幅された電荷を出力する電極を前記所定の半導体基板に配置する電極配置手順と
を具備するフォトダイオードの製造方法。
（２０）前記増幅領域形成手順は、
前記所定の半導体基板の基板平面にトレンチを形成するトレンチ形成手順と、
前記トレンチに所定の不純物を充填して熱処理を行うことにより前記増幅領域を形成する熱処理手順と
を含む前記（１９）記載のフォトダイオードの製造方法。
【符号の説明】
【０１２５】
１００  測距モジュール
１０１  撮像装置
１１０  発光部
１１１  撮像レンズ
１２０  制御部
１２１  画像処理部
１３０  撮像制御部
１４０  記録部
２００  固体撮像素子
２０１  センサチップ
２０２  回路チップ
２１０  画素アレイ部
２２０  画素回路
２２１  抵抗
２３０  読出し回路
２４０、２４１、２４２  信号処理部
２５０  アノード電圧供給回路
３００  フォトダイオード
３０１  画素間分離層
３０２  アノード
３０３  半導体基板
３０４  ｎ層
３０５  トレンチ
３０６  カソード
３０７  ｐ層
３０８  増幅領域
３０９  光電変換部
３１０  電荷蓄積層
３１１  反射板
３１２  遮光壁
３１３  開口率調整メタル
３１４  オンチップレンズ
１２０３１  撮像部
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【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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