(57)【要約】  本技術は、ノイズを低減することができるようにする固体撮像装置及び電子機器に関する。光電変換部と、光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、光電変部から電荷保持部に電荷を転送する第１の転送トランジスタと、第１の遮光部及び第２の遮光部を備える遮光部とを備え、第１の遮光部は、光電変換部の受光面である第１の面と反対側の第２の面と、電荷保持部との間に配置され、第２の面を覆うとともに、第１の開口部が形成されており、第２の遮光部は、光電変換部の側面を囲んでいる。本技術は、例えば、裏面照射型の固体撮像装置に適用できる。
2016136486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、
前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する第１の転送トランジスタと、
第１の遮光部及び第２の遮光部を備える遮光部と
を備え、
前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面である第１の面と反対側の第２の面と、前記電荷保持部との間に配置され、前記第２の面を覆うとともに、第１の開口部が形成されており、
前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の遮光部の断面が、前記第２の遮光部との接続部分から前記第１の開口部に向けて細くなるテーパ状である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の転送トランジスタが形成されている面である素子形成面より前記第１の遮光部から離れた位置において、前記電荷保持部の前記第１の遮光部と対向する面と反対側の面を少なくとも覆う第３の遮光部を
さらに備える請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の転送トランジスタのゲート電極は、前記第１の遮光部に対して平行な第１の電極部、及び、前記第１の遮光部に対して垂直で、前記第１の遮光部より前記電荷保持部側から、前記第１の開口部を介して前記光電変換部まで延びる第２の電極部を備える
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の遮光部に接続され、少なくとも一部が前記第１の遮光部より前記電荷保持部側、かつ、前記第２の面と平行な方向において前記第２の遮光部と異なる位置に配置されている第４の遮光部を
さらに備える請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記光電変換部は、第１の半導体基板に形成され、
前記電荷保持部は、第２の半導体基板に形成され、
前記第１の転送トランジスタは、前記第１の半導体基板及び前記第２の半導体基板にまたがって形成され、
前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との接合界面が、前記第１の転送トランジスタのチャネル内に形成されている
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記接合界面が、前記転送トランジスタのソース端よりドレイン端に近い位置に形成されている
請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第２の遮光部は、前記光電変換部の前記第２の面側から形成され、
前記光電変換部の前記第１の面側から形成され、前記第２の遮光部と接続される第５の遮光部を
さらに備える請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記光電変換部、前記電荷保持部、及び、前記第１の転送トランジスタが、単結晶のシリコンにより形成される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記光電変換部は、前記第２の面から前記第１の開口部を介して前記第１の遮光部より前記電荷保持部側に延びる突起部を備える
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記突起部が、前記第１の遮光部より前記電荷保持部側において、前記第２の面と平行な方向に広がっている
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記光電変換部に蓄積された電荷を排出する電荷排出部を
さらに備え、
前記電荷排出部は、所定の入射角の光が前記第１の開口部を通過した場合に入射する位置に配置されている
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記電荷排出部は、隣接する第１の画素と第２の画素の間に配置され、前記第１の画素と前記第２の画素で共用されている
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記第１の画素及び前記第２の画素において、前記電荷排出部の近傍に前記第１の開口部がそれぞれ配置されており、
前記第１の画素において、前記第２の画素の前記第１の開口部に対応する位置に前記第１の開口部と略同じ大きさの第２の開口部が形成され、
前記第２の画素において、前記第１の画素の前記第１の開口部に対応する位置に前記第１の開口部と略同じ大きさの第３の開口部が形成されている
請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記第１の遮光部を形成するための犠牲膜がＳｉＧｅからなり、
除去されずに残された前記犠牲膜からなるアライメントマークを
さらに備える請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記第１の遮光部の断面が前記第１の開口部において丸みを帯びている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
電荷電圧変換部と、
前記電荷保持部に保持されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送する第２の転送トランジスタと
をさらに備え、
前記第１の遮光部は、前記光電変換部の前記第２の面と前記電荷保持部及び前記電荷電圧変換部との間に配置されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
光電変換部と、
前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
前記光電変部から前記電荷保持部に電荷を転送する第１の転送トランジスタと、
第１の遮光部及び第２の遮光部を備える遮光部と
を含み、
前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面である第１の面と反対側の第２の面と前記電荷保持部との間に配置され、前記第２の面を覆うとともに、第１の開口部が形成されており、
前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる
固体撮像装置を
備える電子機器。
【請求項１９】
光電変換部と、
前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
前記光電変部から前記電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタと、
開口部が形成されている第１の遮光部、及び、第２の遮光部を備える遮光部と
を備え、
前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面と平行で、かつ、前記光電変換部と前記電荷保持部との間に配置され、前記開口部を除いて前記光電変換部を覆い、
前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる
固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置及び電子機器に関し、特に、ノイズを低減できるようにした固体撮像装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、グローバルシャッタ方式の裏面照射型の固体撮像装置において、フォトダイオードに蓄積された電荷が転送される浮遊拡散領域を水平遮光部により少なくとも覆うとともに、隣接する画素間に垂直遮光部を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９８４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、特にフォトダイオードの受光面の反対側の面に対する遮光が十分ではない。そのため、フォトダイオードで吸収されずに通過した光により発生した電荷が、浮遊拡散領域に侵入し、ノイズが発生するおそれがある。【０００５】
本技術はこのような状況に鑑みて開示するものであり、ノイズを低減できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術の第１の側面の固体撮像装置は、光電変換部と、前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する第１の転送トランジスタと、第１の遮光部及び第２の遮光部を備える遮光部とを備え、前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面である第１の面と反対側の第２の面と、前記電荷保持部との間に配置され、前記第２の面を覆うとともに、第１の開口部が形成されており、前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる。【０００７】
前記第１の遮光部の断面を、前記第２の遮光部との接続部分から前記第１の開口部に向けて細くなるテーパ状とすることができる。【０００８】
前記第１の転送トランジスタが形成されている面である素子形成面より前記第１の遮光部から離れた位置において、前記電荷保持部の前記第１の遮光部と対向する面と反対側の面を少なくとも覆う第３の遮光部をさらに設けることができる。【０００９】
前記第１の転送トランジスタのゲート電極に、前記第１の遮光部に対して平行な第１の電極部、及び、前記第１の遮光部に対して垂直で、前記第１の遮光部より前記電荷保持部側から、前記第１の開口部を介して前記光電変換部まで延びる第２の電極部を設けることができる。【００１０】
前記第１の遮光部に接続され、少なくとも一部が前記第１の遮光部より前記電荷保持部側、かつ、前記第２の面と平行な方向において前記第２の遮光部と異なる位置に配置されている第４の遮光部をさらに設けることができる。【００１１】
前記光電変換部を、第１の半導体基板に形成し、前記電荷保持部を、第２の半導体基板に形成し、前記第１の転送トランジスタを、前記第１の半導体基板及び前記第２の半導体基板にまたがって形成し、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との接合界面を、前記第１の転送トランジスタのチャネル内に形成することができる。【００１２】
前記接合界面を、前記転送トランジスタのソース端よりドレイン端に近い位置に形成することができる。【００１３】
前記第２の遮光部を、前記光電変換部の前記第２の面側から形成し、前記光電変換部の前記第１の面側から形成され、前記第２の遮光部と接続される第５の遮光部をさらに設けることができる。【００１４】
前記光電変換部、前記電荷保持部、及び、前記第１の転送トランジスタを、単結晶のシリコンにより形成することができる。【００１５】
前記光電変換部に、前記第２の面から前記第１の開口部を介して前記第１の遮光部より前記電荷保持部側に延びる突起部を設けることができる。【００１６】
前記突起部を、前記第１の遮光部より前記電荷保持部側において、前記第２の面と平行な方向に広げることができる。【００１７】
前記光電変換部に蓄積された電荷を排出する電荷排出部をさらに設け、前記電荷排出部を、所定の入射角の光が前記第１の開口部を通過した場合に入射する位置に配置することができる。【００１８】
前記電荷排出部を、隣接する第１の画素と第２の画素の間に配置し、前記第１の画素と前記第２の画素で共用することができる。【００１９】
前記第１の画素及び前記第２の画素において、前記電荷排出部の近傍に前記第１の開口部をそれぞれ配置し、前記第１の画素において、前記第２の画素の前記第１の開口部に対応する位置に前記第１の開口部と略同じ大きさの第２の開口部を形成し、前記第２の画素において、前記第１の画素の前記第１の開口部に対応する位置に前記第１の開口部と略同じ大きさの第３の開口部を形成することができる。【００２０】
前記第１の遮光部を形成するための犠牲膜をＳｉＧｅとし、除去されずに残された前記犠牲膜からなるアライメントマークをさらに設けることができる。【００２１】
前記第１の遮光部の断面を前記第１の開口部において丸みを帯びさせることができる。【００２２】
電荷電圧変換部と、前記電荷保持部に保持されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送する第２の転送トランジスタとをさらに設け、前記第１の遮光部を、前記光電変換部の前記第２の面と前記電荷保持部及び前記電荷電圧変換部との間に配置させることができる。【００２３】
本技術の第２の側面の電子機器は、光電変換部と、前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する第１の転送トランジスタと、第１の遮光部及び第２の遮光部を備える遮光部とを含み、前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面である第１の面と反対側の第２の面と前記電荷保持部との間に配置され、前記第２の面を覆うとともに、第１の開口部が形成されており、前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる固体撮像装置を備える。【００２４】
本技術の第３の側面の固体撮像装置は、光電変換部と、前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、前記光電変部から前記電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタと、開口部が形成されている第１の遮光部、及び、第２の遮光部を備える遮光部とを備え、前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面と平行で、かつ、前記光電変換部と前記電荷保持部との間に配置され、前記開口部を除いて前記光電変換部を覆い、前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる。【００２５】
本技術の第１乃至第３の側面においては、第１の遮光部により、光電変換部を通過した光が遮光され、第２の遮光部により、隣接する画素からの光が遮光される。
【発明の効果】
【００２６】
本技術の第１乃至第３の側面によれば、ノイズを低減することができる。【００２７】
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】
【００２８】
【図１】本技術の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の機能の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の固体撮像装置の画素の構成例を示す回路図である。
【図３】第１の実施の形態の固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図４】ＴＲＸ付近の構成を拡大した図である。
【図５】ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）の結晶粒界の位置を説明する図である。
【図６】ＴＦＴのチャネル内の位置におけるポテンシャルバリアを説明する図である。
【図７】ＴＦＴのチャネル内の各位置における電界の変化を説明する図である。
【図８】第１の実施の形態の固体撮像装置の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。
【図９】ＴＲＭ及びＭＥＭ付近の断面を模式的に示す拡大図である。
【図１０】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１１】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１４】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１５】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１６】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１７】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１８】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１９】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２０】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２１】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２２】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２３】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２４】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２５】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２６】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２７】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２８】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２９】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３０】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３１】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３２】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３３】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３４】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３５】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３６】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３７】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３８】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３９】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４０】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４１】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４２】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４３】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４４】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４５】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４６】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４７】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４８】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図４９】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図５０】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図５１】第１の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図５２】本技術の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図５３】本技術の第３の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図５４】本技術の第４の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図５５】本技術の第５の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図５６】本技術の第６の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図５７】第６の実施の形態の固体撮像装置の駆動例を説明するための図である。
【図５８】本技術の第７の実施の形態に係る固体撮像装置の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。
【図５９】メサ型構造のＴＲＭ及びＭＥＭの構成例を模式的に示す断面図である。
【図６０】メサ型構造のトランジスタの構成例を模式的に示す断面図である。
【図６１】メサ型構造のトランジスタの構成例を模式的に示す断面図である。
【図６２】メサ型構造のトランジスタの構成例を模式的に示す断面図である。
【図６３】メサ型構造のトランジスタの構成例を模式的に示す断面図である。
【図６４】本技術の第８の実施の形態に係る固体撮像装置の画素の構成例を示す回路図である。
【図６５】第８の実施の形態の固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図６６】第８の実施の形態の固体撮像装置の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。
【図６７】第８の実施の形態の固体撮像装置の駆動例を説明するための図である。
【図６８】本技術の第９の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図６９】画素毎にＡＤＣを設ける利点を説明するための図である。
【図７０】画素毎にＡＤＣを設ける利点を説明するための図である。
【図７１】複数の画素毎にＡＤＣを設けた場合の回路の構成例を示す回路図である。
【図７２】複数の画素毎にＡＤＣを設けた場合の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。
【図７３】本技術の第１０の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図７４】第１０の実施の形態の固体撮像装置の素子形成面の構成例及び垂直遮光部の位置を模式的に示す平面図である。
【図７５】第１０の実施の形態の固体撮像装置の水平遮光部の位置を示す平面図である。
【図７６】第１０の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図７７】第１０の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図７８】第１０の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図７９】第１０の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図８０】第１０の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図８１】第１０の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図８２】第１０の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図８３】第１０の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図８４】本技術の第１１の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図８５】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図８６】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図８７】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図８８】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図８９】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９０】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９１】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９２】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９３】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９４】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９５】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９６】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９７】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９８】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第１の製造方法を説明するための図である。
【図９９】アライメントマークの製造工程を比較するための図である。
【図１００】アライメントマークの他の製造方法を検討するための図である。
【図１０１】アライメントマークの他の製造方法を検討するための図である。
【図１０２】アライメントマークの他の製造方法を検討するための図である。
【図１０３】アライメントマークの他の製造方法を検討するための図である。
【図１０４】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１０５】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１０６】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１０７】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１０８】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１０９】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１０】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１１】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１２】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１３】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１４】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１５】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１６】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１７】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１８】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１１９】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１２０】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第２の製造方法を説明するための図である。
【図１２１】水平遮光部の最薄値を検討するための図である。
【図１２２】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第３の製造方法を説明するための図である。
【図１２３】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第３の製造方法を説明するための図である。
【図１２４】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第３の製造方法を説明するための図である。
【図１２５】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第３の製造方法を説明するための図である。
【図１２６】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第３の製造方法を説明するための図である。
【図１２７】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第３の製造方法を説明するための図である。
【図１２８】第１１の実施の形態の固体撮像装置の第３の製造方法を説明するための図である。
【図１２９】製造方法による固体撮像装置の構造の違いを説明するための図である。
【図１３０】本技術の第１２の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１３１】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３２】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３３】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３４】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３５】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３６】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３７】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３８】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３９】第１２の実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１４０】本技術の第１３の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１４１】本技術の第１４の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１４２】本技術の第１５の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１４３】第１５の実施の形態の固体撮像装置の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。
【図１４４】本技術の第１６の実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１４５】本技術の第１７の実施の形態の固体撮像装置の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。
【図１４６】本技術の第１７の実施の形態の固体撮像装置の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。
【図１４７】固体撮像素子の使用例を示す図である。
【図１４８】電子機器の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（固体撮像装置を第１半導体基板と第２半導体基板を貼り合わせて製造する場合）
２．第２の実施の形態（ストッパ膜を削除する場合）
３．第３の実施の形態（受光面側から形成する遮光膜を追加する場合）
４．第４の実施の形態（配線層に遮光膜を設ける場合）
５．第５の実施の形態（垂直遮光部を削除する場合）
６．第６の実施の形態（断面の構造を変更する場合）
７．第７の実施の形態（各素子をメサ型構造にする場合）
８．第８の実施の形態（ＯＦＧを垂直ゲート構造にする場合）
９．第９の実施の形態（画素ＡＤＣ処理部を画素アレイ部に設ける場合）
１０．第１０の実施の形態（遮光膜の周囲を信号電荷とは逆の導電層で覆う場合）
１１．第１１の実施の形態（異なる製造方法で遮光膜を生成する場合）
１２．第１２の実施の形態（ＰＤに遮光膜の開口部から上に延びるプラグ部を設ける場合）
１３．第１３の実施の形態（ＰＤのプラグ部の先端に蓋部を設ける場合）
１４．第１４の実施の形態（ＰＤのプラグ部を垂直遮光部に近づける場合）
１５．第１５の実施の形態（斜め光が入射する位置に電荷排出部を設ける場合）
１６．第１６の実施の形態（隣接する画素間で電荷排出部を共有する場合）
１７．第１７の実施の形態（隣接する画素間でＦＤを共有する場合）
１８．第１８の実施の形態（ダミー開口部を設ける場合）
１９．変形例
２０．固体撮像装置の使用例
【００３０】
＜１．第１の実施の形態＞
まず、図１乃至図５１を参照して、本技術の第１の実施の形態について説明する。
【００３１】
｛固体撮像装置１０１ａの構成例｝
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ａの機能の構成例を示すブロック図である。
【００３２】
固体撮像装置１０１ａは、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等からなるグローバルシャッタ方式の裏面照射型のイメージセンサである。固体撮像装置１０１ａは、被写体からの光を受光して光電変換し、画像信号を生成することで画像を撮像する。
【００３３】
グローバルシャッタ方式とは、基本的には全画素同時に露光を開始し、全画素同時に露光を終了するグローバル露光を行う方式である。ここで、全画素とは、画像に現れる部分の画素の全てということであり、ダミー画素等は除外される。また、時間差や画像の歪みが問題にならない程度に十分小さければ、全画素同時ではなく、複数行（例えば、数十行）単位でグローバル露光を行いながら、グローバル露光を行う領域を移動する方式もグローバルシャッタ方式に含まれる。また、画像に表れる部分の画素の全てでなく、所定領域の画素に対してグローバル露光を行う方式もグローバルシャッタ方式に含まれる。
【００３４】
裏面照射型のイメージセンサとは、被写体からの光が入射する受光面と、各画素を駆動させるトランジスタ等の配線が設けられた配線層との間に、被写体からの光を受光し、電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換部が設けられている構成のイメージセンサである。
【００３５】
なお、本技術はＣＭＯＳイメージセンサへの適用に限られるものではない。
【００３６】
固体撮像装置１０１ａは、画素アレイ部１１１、垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、クロックモジュール１１４、データ格納部１１５、水平駆動部１１６、システム制御部１１７、及び、信号処理部１１８を含むように構成される。
【００３７】
固体撮像装置１０１ａでは、図示せぬ半導体基板上に画素アレイ部１１１が形成される。垂直駆動部１１２乃至信号処理部１１８等の周辺回路は、例えば、画素アレイ部１１１と同じ半導体基板上に形成してもよいし、半導体基板に積層されるロジック層に形成するようにしてもよい。また、例えば、周辺回路の一部を画素アレイ部１１１と同じ半導体基板上に形成し、残りをロジック層に形成するようにしてもよい。
【００３８】
なお、周辺回路を画素アレイ部１１１と同じ半導体基板上に形成する場合、例えば、周辺回路を構成するトランジスタ等の各素子をメサ型構造にすることが可能である。
【００３９】
画素アレイ部１１１は、被写体から入射した光の量に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換素子を有する画素からなる。画素アレイ部１１１を構成する画素（不図示）は、図中、横方向（行方向）および縦方向（列方向）に２次元に配置される。例えば、画素アレイ部１１１では、行方向に配列された画素からなる画素行ごとに、画素駆動線（不図示）が行方向に沿って配線され、列方向に配列された画素からなる画素列ごとに、垂直信号線（不図示）が列方向に沿って配線されている。
【００４０】
垂直駆動部１１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなり、複数の画素駆動線を介して各画素に信号等を供給することで、画素アレイ部１１１の各画素を全画素同時に、または行単位等で駆動する。
【００４１】
ランプ波モジュール１１３は、画素信号のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換に用いるランプ波信号を生成し、カラム処理部（不図示）に供給する。なお、カラム処理部は、例えば、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなり、ノイズ除去処理、相関二重サンプリング処理、Ａ／Ｄ変換処理等を行い、画素信号を生成する。カラム処理部は、生成した画素信号を信号処理部１１８に供給する。
【００４２】
クロックモジュール１１４は、固体撮像装置１０１ａの各部に動作用のクロック信号を供給する。
【００４３】
水平駆動部１１６は、カラム処理部の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部１１６による選択走査により、カラム処理部において単位回路ごとに信号処理された画素信号が順番に信号処理部１１８に出力される。
【００４４】
システム制御部１１７は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等からなる。システム制御部１１７は、タイミングジェネレータで生成されたタイミング信号に基づいて、垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、クロックモジュール１１４、水平駆動部１１６、及び、カラム処理部の駆動制御を行なう。
【００４５】
信号処理部１１８は、必要に応じてデータ格納部１１５にデータを一時的に格納しながら、カラム処理部から供給された画素信号に対して演算処理等の信号処理を行ない、各画素信号からなる画像信号を出力する。
【００４６】
｛画素の構成例｝
次に、図２を参照して、図１の画素アレイ部１１１に形成される画素の回路構成の例について説明する。図２は、画素アレイ部１１１の１つの画素の回路構成の例を示している。
【００４７】
この例では、画素アレイ部１１１の画素は、光電変換部（ＰＤ）１５１、第１転送トランジスタ（ＴＲＸ）１５２、第２転送トランジスタ（ＴＲＭ）１５３、電荷保持部（ＭＥＭ）１５４、第３転送トランジスタ（ＴＲＧ）１５５、電荷電圧変換部（ＦＤ）１５６、排出トランジスタ（ＯＦＧ）１５７、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）１５８、増幅トランジスタ（ＡＭＰ）１５９、及び、選択トランジスタ（ＳＥＬ）１６０を含むように構成される。
【００４８】
また、この例では、ＴＲＸ１５２、ＴＲＭ１５３、ＴＲＧ１５５、ＯＦＧ１５７、ＲＳＴ１５８、ＡＭＰ１５９、及び、ＳＥＬ１６０が、Ｎ型のＭＯＳトランジスタにより構成されている。そして、ＴＲＸ１５２、ＴＲＭ１５３、ＴＲＧ１５５、ＯＦＧ１５７、ＲＳＴ１５８、及び、ＳＥＬ１６０のゲート電極には、駆動信号ＴＲＸ、ＴＲＭ、ＴＲＧ、ＯＦＧ、ＲＳＴ、及び、ＳＥＬが供給される。これらの駆動信号は、高レベルの状態がアクティブ状態（オンの状態）となり、低レベルの状態が非アクティブ状態（オフの状態）となるパルス信号である。なお、以下、駆動信号をアクティブ状態にすることを、駆動信号をオンするとも称し、駆動信号を非アクティブ状態にすることを、駆動信号をオフするとも称する。
【００４９】
ＰＤ１５１は、例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなる光電変換素子であり、被写体からの光を受光して、その受光量に応じた電荷を光電変換により生成し、蓄積する。
【００５０】
ＴＲＸ１５２は、ＰＤ１５１とＴＲＭ１５３との間に接続されており、ゲート電極に印加される駆動信号ＴＲＸに応じて、ＰＤ１５１に蓄積されている電荷をＭＥＭ１５４に転送する。
【００５１】
なお、後述するように、固体撮像装置１０１ａにおいては、少なくとも２つの半導体基板が貼り合わされており、その貼り合わせ面である接合界面が、ＴＲＸ１５２のチャネル内に形成される。そして、ＰＤ１５１に対して並列な寄生抵抗Ｒｐが、接合界面においてＴＲＸ１５２内に発生する。
【００５２】
ＴＲＭ１５３は、ゲート電極に印加される駆動信号ＴＲＭに応じて、ＭＥＭ１５４のポテンシャルを制御する。例えば、駆動信号ＴＲＭがオンし、ＴＲＭ１５３がオンしたとき、ＭＥＭ１５４のポテンシャルが深くなり、駆動信号ＴＲＭがオフし、ＴＲＭ１５３がオフしたとき、ＭＥＭ１５４のポテンシャルが浅くなる。そして、例えば、駆動信号ＴＲＸ及び駆動信号ＴＲＭがオンし、ＴＲＸ１５２及びＴＲＭ１５３がオンすると、ＰＤ１５１に蓄積されている電荷が、ＴＲＸ１５２及びＴＲＭ１５３を介して、ＭＥＭ１５４に転送される。
【００５３】
ＭＥＭ１５４は、グローバルシャッタ機能を実現するために、ＰＤ１５１に蓄積された電荷を一時的に保持する領域である。
【００５４】
ＴＲＧ１５５は、ＴＲＭ１５３とＦＤ１５６との間に接続されており、ゲート電極に印加される駆動信号ＴＲＧに応じて、ＭＥＭ１５４に保持されている電荷をＦＤ１５６に転送する。例えば、駆動信号ＴＲＭがオフし、ＴＲＭ１５３がオフし、駆動信号ＴＲＧがオンし、ＴＲＧ１５５がオンすると、ＭＥＭ１５４に保持されている電荷が、ＴＲＭ１５３及びＴＲＧ１５５を介して、ＦＤ１５６に転送される。
【００５５】
ＦＤ１５６は、ＴＲＧ１５５を介してＭＥＭ１５４から転送されてきた電荷を電気信号（例えば、電圧信号）に変換して出力する浮遊拡散領域である。ＦＤ１５６には、ＲＳＴ１５８が接続されるとともに、ＡＭＰ１５９及びＳＥＬ１６０を介して垂直信号線ＶＳＬが接続されている。
【００５６】
ＯＦＧ１５７は、ドレインが電源ＶＤＤに接続され、ソースがＴＲＸ１５２とＴＲＭ１５３の間に接続されている。ＯＦＧ１５７は、ゲート電極に印加される駆動信号ＯＦＧに応じて、ＰＤ１５１を初期化（リセット）する。例えば、駆動信号ＴＲＸ及び駆動信号ＯＦＧがオンし、ＴＲＸ１５２及びＯＦＧ１５７がオンすると、ＰＤ１５１の電位が電源電圧ＶＤＤのレベルにリセットされる。すなわち、ＰＤ１５１の初期化が行われる。
【００５７】
また、ＯＦＧ１５７は、ＴＲＸ１５２と電源ＶＤＤの間にオーバーフローパスを形成し、ＰＤ１５１から溢れた電荷を電源ＶＤＤに排出する。
【００５８】
ＲＳＴ１５８は、ドレインが電源ＶＤＤに接続され、ソースがＦＤ１５６に接続されている。ＲＳＴ１５８は、ゲート電極に印加される駆動信号ＲＳＴに応じて、ＭＥＭ１５４からＦＤ１５６までの各領域を初期化（リセット）する。例えば、駆動信号ＴＲＧ及び駆動信号ＲＳＴがオンし、ＴＲＧ１５５及びＲＳＴ１５８がオンすると、ＭＥＭ１５４及びＦＤ１５６の電位が電源電圧ＶＤＤのレベルにリセットされる。すなわち、ＭＥＭ１５４及びＦＤ１５６の初期化が行われる。
【００５９】
ＡＭＰ１５９は、ゲート電極がＦＤ１５６に接続され、ドレインが電源ＶＤＤに接続されており、ＰＤ１５１での光電変換によって得られる電荷を読み出すソースフォロワ回路の入力部となる。すなわち、ＡＭＰ１５９は、ソースがＳＥＬ１６０を介して垂直信号線ＶＳＬに接続されることにより、垂直信号線ＶＳＬの一端に接続される定電流源とソースフォロワ回路を構成する。
【００６０】
ＳＥＬ１６０は、ＡＭＰ１５９のソースと垂直信号線ＶＳＬとの間に接続されており、ＳＥＬ１６０のゲート電極には、選択信号として駆動信号ＳＥＬが供給される。ＳＥＬ１６０は、駆動信号ＳＥＬがオンすると導通状態となり、ＳＥＬ１６０が設けられている画素が選択状態となる。画素が選択状態になると、ＡＭＰ１５９から出力される画素信号が垂直信号線ＶＳＬを介してカラム処理部（不図示）に読み出される。
【００６１】
また、各画素では、複数の画素駆動線（不図示）が、例えば画素行毎に配線される。そして、垂直駆動部１１２から複数の画素駆動線を通して、画素内に駆動信号ＴＲＸ、ＴＲＭ、ＴＲＧ、ＯＦＧ、ＲＳＴ、ＳＥＬが供給される。
【００６２】
なお、図２の画素回路は、画素アレイ部１１１に用いることが可能な画素回路の一例であり、他の構成の画素回路を用いることも可能である。また、以下、ＲＳＴ１５８、ＡＭＰ１５９、及び、ＳＥＬ１６０の各トランジスタを、画素トランジスタと称する。
【００６３】
図３は、図１の固体撮像装置１０１ａの断面を模式的に示している。図３には、固体撮像装置１０１ａの１つの画素を含む部分の断面が示されているが、他の画素も基本的に同じ構成を有している。
【００６４】
なお、図中の「Ｐ」及び「Ｎ」の記号は、それぞれＰ型半導体領域およびＮ型半導体領域を表している。さらに、「Ｐ＋＋」、「Ｐ＋」、「Ｐ−」、「Ｐ−−」、並びに、「Ｎ＋＋」、「Ｎ＋」、「Ｎ−」、「Ｎ−−」の記号の末尾の「＋」又は「−」は、Ｐ型半導体領域及びＮ型半導体領域の不純物濃度を表している。「＋」の数が多いほど、不純物濃度が高いことを示し、「−」の数が多いほど、不純物濃度が低いことを示す。これは、以降の図面についても同様である。
【００６５】
また、図３において、下側が固体撮像装置１０１ａの受光面となる。以下、図３の上方向を、固体撮像装置１０１ａの上側又は表側とし、下方向を固体撮像装置１０１ａの下側又は裏側とする。また、以下、固体撮像装置１０１ａの各層の下側の面を裏面又は下面と称し、各層の上側の面を表面又は上面と称する。
【００６６】
固体撮像装置１０１ａは、第１半導体基板２０１、第２半導体基板２０２、及び、ロジック層２０３が積層された３層構造である。
【００６７】
第１半導体基板２０１のＮ−−型半導体領域２１５の下面には、絶縁膜２１４、平坦化膜２１２、及び、マイクロレンズ２１１が積層されている。
【００６８】
Ｎ−−型半導体領域２１５の内部であって、マイクロレンズ２１１の上方には、Ｎ−型半導体領域２１６が形成されている。Ｎ−型半導体領域２１６の上には、Ｐ＋型半導体領域２１７が積層されている。このＮ−型半導体領域２１６とＰ＋型半導体領域２１７により、ＨＡＤ（Hole-Accumulation Diode、登録商標）型のＰＤ１５１が構成される。
【００６９】
固体撮像装置１０１ａの受光面に入射した光は、ＰＤ１５１で光電変換され、光電変換により生成された電荷がＮ−型半導体領域２１６に蓄積される。
【００７０】
Ｎ−型半導体領域２１６の上であって、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａの垂直端子（電極）部１５２ＡＢが挿入されている部分の周囲には、Ｐ−型半導体領域２１８が形成されている。
【００７１】
絶縁膜２１４の下面であって、隣接する画素のＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域２１６及びＰ＋型半導体領域２１７）の間には、遮光膜２１３が形成されている。遮光膜２１３は、例えば、画素アレイ部１１１において行方向に隣接する各画素列と画素列との間に、複数画素にわたって列方向に延在するように配置される。また、遮光膜２１３は、例えば、画素アレイ部１１１において列方向に隣接する各画素行と画素行との間に、複数画素にわたって行方向に延在するように配置される。
【００７２】
また、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域２１６及びＰ＋型半導体領域２１７）の上面及び側面は、遮光膜２１９により囲まれている。より具体的には、遮光膜２１９は、水平遮光部２１９Ａ及び垂直遮光部２１９Ｂにより構成される。
【００７３】
水平遮光部２１９Ａは、固体撮像装置１０１ａの受光面に対して平行な平面状の形状を有している。水平遮光部２１９Ａは、開口部２１９Ｃを除いて、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域２１６及びＰ＋型半導体領域２１７の上面を覆っている。また、水平遮光部２１９Ａは、図７５を参照して後述する第１０の実施の形態の水平遮光部８０４Ａと同様に、画素アレイ部１１１の各画素の開口部２１９Ｃを除いた全領域にわたって配置される。
【００７４】
垂直遮光部２１９Ｂは、固体撮像装置１０１ａの受光面に対して垂直な壁状の形状を有している。垂直遮光部２１９Ｂは、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域２１６及びＰ＋型半導体領域２１７の側面を囲むように形成されている。また、垂直遮光部２１９Ｂは、図７４を参照して後述する第１０の実施の形態の垂直遮光部８０４Ｂと同様に、画素アレイ部１１１において行方向に隣接する各画素列と画素列との間に、複数画素にわたって列方向に延在するように配置される。さらに、垂直遮光部２１９Ｂは、図７４を参照して後述する第１０の実施の形態の垂直遮光部８０４Ｂと同様に、画素アレイ部１１１において列方向に隣接する各画素行と画素行との間に、複数画素にわたって行方向に延在するように配置される。
【００７５】
開口部２１９Ｃは、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａの垂直端子（電極）部１５２ＡＢをＮ−型半導体領域２１６に挿入し、Ｎ−型半導体領域２１６に蓄積されている電荷を、Ｎ＋型半導体領域２３１に転送するために設けられる。
【００７６】
ＰＤ１５１により吸収されずに通過した光は、水平遮光部２１９Ａにより反射され、水平遮光部２１９Ａより上層への侵入が妨げられる。これにより、例えば、ＰＤ１５１を通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４を構成するＮ＋型半導体領域２３１やＦＤ１５６を構成するＮ＋＋型半導体領域２３０に侵入し、ノイズが発生することが防止される。また、垂直遮光部２１９Ｂにより、隣接する画素から入射した光がＰＤ１５１に漏れこみ、混色等のノイズが発生することが防止される。
【００７７】
遮光膜２１３は、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域２１６）に入射する斜め光を制限する。
【００７８】
なお、開口部２１９Ｃは、ＰＤ１５１を通過した光が通過しないように、できるだけ小さくすることが望ましい。また、開口部２１９Ｃは、入射角が大きい斜め光を通過しにくくするために、画素の端部（垂直遮光部２１９Ｂの近傍）に配置することが望ましい。
【００７９】
遮光膜２１３及び遮光膜２１９は、例えば、特定の金属、金属合金、金属窒化物、又は、金属シリサイドを含む材料により構成される。例えば、遮光膜２１９は、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｉｒ（イリジウム）、白金イリジウム、ＴｉＮ（チタンナイトライド）、タングステンシリコン化合物などにより構成される。なお、遮光膜２１３及び遮光膜２１９を構成する材料は、これらに限定されるものではない。例えば、金属以外の遮光性を有する物質を用いることも可能である。
【００８０】
遮光膜２１９の周囲は、絶縁膜２２０で覆われている。絶縁膜２２０は、例えば、ＳｉＯ（シリコン酸化膜）からなる。絶縁膜２２０の周囲は、Ｐ＋＋型半導体領域２２１により覆われている。水平遮光部２１９Ａの下面、及び、垂直遮光部２１９Ｂの周囲であって、絶縁膜２２０とＰ＋＋型半導体領域２２１の間には、Ｎ＋＋型半導体領域２２２が形成されている。このＮ＋＋型半導体領域２２２によりゲッタリング効果が生じる。水平遮光部２１９Ａの上方であって、絶縁膜２２０とＰ＋＋型半導体領域２２１との間には、ストッパ膜２２３が形成されている。ストッパ膜２２３は、例えば、ＳｉＮ膜やＳｉＣＮ膜からなる。
【００８１】
第２半導体基板２０２のＰ−型半導体領域２２４の上面には、絶縁膜２３２を介して、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａ、ＴＲＭ１５３のゲート端子（電極）１５３Ａ、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａ、及び、ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａが形成されている。ゲート端子（電極）１５３Ａ、１５５Ａ及び１５７Ａは、水平遮光部２１９Ａの上方に配置され、ゲート端子（電極）１５２Ａは、遮光膜２１９の開口部２１９Ｃの上方に配置されている。
【００８２】
なお、この図では、固体撮像装置１０１ａの画素を構成するトランジスタ等の各素子をプレーナ型とする例が示されている。プレーナ型構造を採用することにより、同一平面上に端子用電極を形成することができ、電流経路を短くすることが可能である。
【００８３】
ＴＲＸ１５２は、垂直ゲート構造であり、ゲート端子（電極）１５２Ａが水平端子（電極）部１５２ＡＡ及び垂直端子（電極）部１５２ＡＢにより構成される。水平端子（電極）部１５２ＡＡは、他のトランジスタのゲート端子（電極）と同様に、水平遮光部２１９Ａに対して平行で、絶縁膜２３２を介して、Ｐ−型半導体領域２２４の上面に形成されている。垂直端子（電極）部１５２ＡＢは、水平遮光部２１９Ａに対して垂直で、水平端子（電極）部１５２ＡＡから垂直下方向に延びている。そして、垂直端子（電極）部１５２ＡＢは、水平遮光部２１９ＡよりＮ＋型半導体領域２３１（ＭＥＭ１５４）側から、第２半導体基板２０２を貫通し、遮光膜２１９の開口部２１９Ｃを介して、Ｎ−型半導体領域２１６の内部まで延びている。また、垂直端子（電極）部１５２ＡＢの周囲は、絶縁膜２３２により覆われている。従って、ゲート端子（電極）１５２Ａは、絶縁膜２３２を介して、Ｎ−型半導体領域２１６に接している。
【００８４】
なお、図３では、ゲート端子（電極）１５２Ａの断面がＴ字型となる例を示しているが、ゲート端子（電極）１５２Ａの形状はこの例に限定されるものではない。例えば、ゲート端子（電極）１５２Ａの断面をＬ字型にしてもよい。また、上部から見たゲート端子（電極）１５２Ａの形状を、ドーナツ型や、チャネルを囲むコの字型にしてもよい。
【００８５】
また、Ｐ−型半導体領域２２４の上面であってＰ＋＋型半導体領域２２５とＮ＋＋型半導体領域２２６との間には、絶縁膜２３２を介して、ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）が形成されるが、図示を省略している。さらに、各ゲート端子（電極）の側面には、サイドウォールが形成されている。
【００８６】
なお、以下、固体撮像装置１０１ａの画素を構成する各トランジスタのゲート端子（電極）等が形成される面（例えば、Ｐ−型半導体領域２２４の上面）を素子形成面と称する。
【００８７】
水平遮光部２１９Ａの上方であって、第２半導体基板２０２のＰ−型半導体領域２２４の表面付近には、Ｐ＋＋型半導体領域２２５、Ｎ＋＋型半導体領域２２６、Ｎ＋型半導体領域２２７、Ｐ型半導体領域２２８、Ｎ＋型半導体領域２２９、及び、Ｎ＋＋型半導体領域２３０が形成されている。
【００８８】
Ｐ＋＋型半導体領域２２５は、図示せぬＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）の左側に配置されており、電荷排出部を構成する。
【００８９】
Ｎ＋＋型半導体領域２２６は、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａの左側に配置されており、ＦＤ１５６を構成する。
【００９０】
Ｎ＋型半導体領域２２７は、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａの左側であって、Ｎ＋＋型半導体領域２２６の右隣に配置されている。
【００９１】
Ｐ型半導体領域２２８は、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａの左側付近からＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａの右側付近まで広がっている。また、Ｐ型半導体領域２２８は、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢの先端部を除く部分の周囲を、絶縁膜２３２を介して囲んでいる。
【００９２】
Ｎ＋型半導体領域２２９は、ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａの右側に配置されている。
【００９３】
Ｎ＋＋型半導体領域２３０は、Ｎ＋型半導体領域２２９の右隣に配置されており、電荷排出部を構成する。
【００９４】
水平遮光部２１９Ａの上方であって、Ｐ型半導体領域２２８の内部には、Ｎ＋型半導体領域２３１が形成されている。Ｎ＋型半導体領域２３１は、ゲート端子（電極）１５５Ａの左端付近からゲート端子（電極）１５３Ａの右端付近まで広がっている。Ｎ＋型半導体領域２３１と、すＮ−型半導体領域の上面（受光面と反対側の面）の間には、水平遮光部２１９Ａが配置されている。Ｎ＋型半導体領域２３１は、ＨＡＤ型のＭＥＭ１５４を構成する。
【００９５】
第２半導体基板２０２の絶縁膜２３２とロジック層２０３との間には、配線層、層間絶縁膜等が形成されている。
【００９６】
固体撮像装置１０１ａの各周辺回路は、例えば、第２半導体基板２０２又はロジック層２０３のいずれかに配置される。周辺回路を第２半導体基板２０２に形成する場合、例えば、周辺回路を構成する各素子が、第２半導体基板２０２の素子形成面にメサ型構造で形成される。
【００９７】
なお、図３では、横長の長方形によって、周辺回路に係る配線のみがロジック層２０３内に示されている。
【００９８】
ここで、固体撮像装置１０１ａでは、第１半導体基板２０１と第２半導体基板２０２とが貼り合わされ、２つの基板の貼り合わせ面が接合界面Ｓとなる。
【００９９】
図４は、図３のＴＲＸ１５２付近の構成を拡大した図である。ＴＲＸ１５２では、垂直端子（電極）部１５２ＡＢの下端部が絶縁膜２３２を介して接しているＮ−型半導体領域２１６の一部がソース端になり、Ｐ型半導体領域２２８の水平端子（電極）部１５２ＡＡの左端部の直下付近がドレイン端となる。そして、ゲート端子（電極）１５２Ａのソース端からドレイン端までの間にＴＲＸ１５２のチャネルが形成され、図４に示されるように、ＴＲＸ１５２のチャネル内に接合界面Ｓが形成される。
【０１００】
従って、接合界面Ｓは、ＴＲＸ１５２のソースとドレインの間を流れる電流の方向に対して垂直になる。また、接合界面Ｓの図内の上下方向の位置は、任意に設定することが可能である。従って、接合界面ＳのＴＲＸ１５２のドレイン端からの距離を調整することが可能である。また、接合界面ＳのＴＲＸ１５２のドレイン端からの距離を、固体撮像装置１０１ａの全ての画素で合わせることができる。
【０１０１】
ところで、接合界面Ｓでは、バンドギャップが生じるため、例えば、電荷転送の際の妨げになりやすい。また、接合界面Ｓ付近において、結晶の方向が変化し、結晶粒界が発生する。結晶粒界では、結晶内部に新たな格子欠陥が形成されることもあり、結晶粒界付近では格子欠陥濃度が大きくなる。このため、接合界面Ｓ付近において、電界が高くなり、いわゆるホットキャリアが発生しやすくなるので、トランジスタの性能劣化を招きやすくなる。
【０１０２】
図５は、接合界面の結晶粒界と、その電気特性の影響を説明する図であって、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）の結晶粒界の位置を説明する図である。同図に示さるように、ドレインとソースの間に結晶粒界が位置している。
【０１０３】
図６は、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）のチャネル内の位置におけるポテンシャルバリアを説明する図である。横軸がＴＦＴのチャネル内の位置とされ、縦軸が電位とされ、線Ｌ１により、チャネル内の位置に応じた電位が示されている。なお、横軸に示されたＰｄは、チャネルのドレイン端の位置を表しており、Ｐｓは、チャネルのソース端の位置を表している。
【０１０４】
チャネル内において、ソース端の電位より高い電位となる位置が存在すると、ソースからドレインへの電荷の転送ができなくなる。また、チャネル内のどこかの位置で電位が高くなると、トラップが形成され、電荷転送性能が低下しやすい。
【０１０５】
図６に示されるように、チャネルのソース端は電位が高く、ドレイン端は電位が低い。このため、ＴＦＴのチャネル内に接合界面が形成される場合、ドレイン端に近い位置に形成されることが望ましい。ドレイン端に近い位置において、接合界面が形成されて電位が高くなったとしても、ソース端の電位と比べて十分に低い電位となるので、電荷転送性能への影響は少ないと考えられるからである。つまり、ＴＦＴのチャネル内に接合界面が形成される場合、図６の点線の楕円で囲まれる部分に、接合界面が形成されることが理想的と考えられる。
【０１０６】
図７は、ＴＦＴのチャネル内の各位置における電界の変化を説明する図である。同図は、横軸がＴＦＴのチャネル内の位置とされ、縦軸が電界の高さとされ、線Ｌ２によりチャネル内の位置に応じた電界の高さが示されている。なお、同図の横軸に示されたＰｄは、チャネルのドレイン端の位置を表しており、Ｐｓは、チャネルのソース端の位置を表している。同図に示されるように、線Ｌ２には、ピークＰ１乃至ピークＰ７が形成されている。
【０１０７】
図７に示されるように、ピークＰ１は高いピークとされており、ピークＰ２乃至ピークＰ７はピークＰ１と比較して低いピークとされている。すなわち、ドレイン端（横軸の位置Ｐｄ）に接合界面が形成されると、その部分でチャネル内の電界が著しく高くなる。このように、チャネル内の電界が著しく高くなると、ホットキャリアが発生し、素子の寿命やゲート酸化膜の耐性などに悪影響を与える。
【０１０８】
このため、ＴＦＴのチャネル内に接合界面が形成される場合、ドレイン端（図中のピークＰ１）の位置は避けながらも、ドレイン端に近い位置（図中のピークＰ３付近）に接合界面が形成されることが望ましい。つまり、ＴＦＴのチャネル内に接合界面が形成される場合、図７の点線の楕円で囲まれる部分に接合界面が形成されることが理想的と考えられる。
【０１０９】
そこで、固体撮像装置１０１ａにおいては、ＴＲＸ１５２のドレイン端に近い位置に接合界面Ｓが形成される。少なくとも、ＴＲＸ１５２のソース端よりドレイン端に近い位置に接合界面Ｓが形成される。
【０１１０】
図８は、固体撮像装置１０１ａの第２半導体基板２０２の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。この図では、固体撮像装置１０１ａの１画素分の領域が示されている。図内の点線の四角で囲まれた領域は、ＰＤ１５１の受光面（Ｎ−型半導体領域２１６の下面）の位置を示している。また、図内の点線の丸で囲まれた領域は、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢの位置を示している。
【０１１１】
ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａ、ＴＲＭ１５３のゲート端子（電極）１５３Ａ、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａ、ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａは、図内の横方向に一列に並ぶように配置されている。ＡＭＰ１５９のゲート端子（電極）１５９Ａ、及び、ＳＥＬ１６０のゲート端子（電極）１６０Ａは、ゲート端子（電極）１５２Ａ、ゲート端子（電極）１５３Ａ、ゲート端子（電極）１５５Ａ、ゲート端子（電極）１５８Ａの列と対向するように、図内の横方向に一列に並ぶように配置されている。ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａ、ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａは、図内の縦方向に一列に並ぶように配置されている。各ゲート端子（電極）は、図示せぬ絶縁膜２３２を介して、Ｐ型半導体領域２２８の上面に配置されるとともに、Ｎ＋＋型半導体領域２７２を介して直列に接続されている。
【０１１２】
ゲート端子（電極）１５２Ａ、ゲート端子（電極）１５３Ａ、ゲート端子（電極）１５５Ａ、ゲート端子（電極）１５７Ａ、ゲート端子（電極）１５８Ａ、及び、ゲート端子（電極）１６０Ａには、それぞれメタル配線を介して、駆動信号ＴＲＸ、ＴＲＭ、ＴＲＧ、ＯＦＧ、ＲＳＴ、及び、ＳＥＬが印加される。ＦＤ１５６とゲート端子（電極）１５９Ａは、メタル配線を介して接続されている。Ｎ＋＋型半導体領域２７２のゲート端子（電極）１５８Ａとゲート端子（電極）１５９Ａの間には、メタル配線を介して、電源電圧ＶＤＤが印加される。Ｎ＋＋型半導体領域２７２のゲート端子（電極）１６０Ａの図内右側は、メタル配線を介して、垂直信号線ＶＳＬに接続されている。
【０１１３】
また、各トランジスタのゲート端子（電極）が配置されている位置のほぼ中央に、Ｐウェルコンタクト２７１が形成されている。Ｐウェルコンタクト２７１は、例えば、メタル配線を介してグラウンドに接続される。
【０１１４】
図９は、ＴＲＭ１５３及びＭＥＭ１５４付近の断面を模式的に示す拡大図である。なお、図９では、図３に示される構成の一部の図示を省略している。
【０１１５】
ＴＲＭ１５３は、画素内の各トランジスタと同様に、プレーナ型構造とされる。具体的には、Ｐ型半導体領域２２８が、Ｐ−型半導体領域２２４内であって、ＴＲＭ１５３のゲート端子（電極）１５３Ａの下方に、絶縁膜２３２を介して配置されている。そして、ＭＥＭ１５４を構成するＮ＋型半導体領域２３１が、Ｐ型半導体領域２２８内に形成されている。これにより、ＨＡＤ構造のＭＥＭ１５４が形成される。
【０１１６】
｛固体撮像装置１０１ａの製造方法｝
次に、図１０乃至図５１を参照して、固体撮像装置１０１ａの製造方法の例について説明する。なお、図１０乃至図５１において、図３と対応する部分には、同じ符号を付してある。ただし、図を分かりやすくするために、説明と関係ない部分の符号の図示は適宜省略している。
【０１１７】
まず、図１０に示されるように、第１半導体基板２０１が準備される。この段階において、第１半導体基板２０１には、Ｎ−−型半導体領域２１５が形成されている。
【０１１８】
次に、図１１に示されるように、熱酸化又はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により、第１半導体基板２０１の表面にＳｉＯ2膜３０１が成膜される。
【０１１９】
次に、図１２に示されるように、Ｐ−型イオンが注入され、Ｎ−−型半導体領域２１５とＳｉＯ2膜３０１の間にＰ−型半導体領域２１８が生成される。
【０１２０】
次に、図１３に示されるように、ＳｉＯ2膜３０１の表面の一部がフォトレジスト３０２によりマスクされる。そして、フォトレジスト３０２によりマスクされていない部分からＮ−型イオンが注入され、Ｎ−−型半導体領域２１５内にＮ−型半導体領域２１６が生成される。その後、フォトレジスト３０２は除去される。
【０１２１】
次に、図１４に示されるように、ＳｉＯ2膜３０１の表面の一部がフォトレジスト３０３によりマスクされ、マスクされていない部分が除去される。後の工程において、フォトレジスト３０３によりマスクされた位置に、遮光膜２１９の開口部２１９Ｃ、及び、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢが形成される。
【０１２２】
次に、図１５に示されるように、ドライエッチングにより、Ｐ−型半導体領域２１８のフォトレジスト３０３でマスクされていない部分が、所定の深さまで除去される。
【０１２３】
次に、図１６に示されるように、ＳｉＯ2膜３０１及びフォトレジスト３０３が除去される。
【０１２４】
次に、図１７に示されるように、第１半導体基板２０１（Ｐ−型半導体領域２１８）の表面にＳｉＯ膜３０４が成膜される。
【０１２５】
次に、図１８に示されるように、ＳｉＯ膜３０４のパターニングが行われ、ＳｉＯ膜３０４に開口部３０４Ａが形成される。開口部３０４Ａは、例えば、各画素のＮ−型半導体領域２１６の側面を囲むように形成される。
【０１２６】
次に、図１９に示されるように、ドライエッチングにより、ＳｉＯ膜３０４の開口部３０４Ａの下方にトレンチ２０１Ａが形成される。トレンチ２０１Ａは、Ｐ−型半導体領域２１８を貫通し、Ｎ−−型半導体領域２１５において、Ｎ−型半導体領域２１６の下端より低い位置まで達する。また、トレンチ２０１Ａは、隣接する画素のＮ−型半導体領域２１６の間に形成される。
【０１２７】
次に、図２０に示されるように、ＳｉＯ膜３０４が全て除去される。
【０１２８】
次に、図２１に示されるように、例えば酸化法により、第１半導体基板２０１の表面に、ＳｉＯからなる絶縁膜２２０が成膜される。Ｐ−型半導体領域２１８の表面だけでなく、トレンチ２０１Ａの内壁も、絶縁膜２２０により覆われる。
【０１２９】
次に、図２２に示されるように、第１半導体基板２０１の表面の一部が、フォトレジスト３０５によりマスクされる。なお、トレンチ２０１Ａの内部もフォトレジスト３０６によりマスクされる。そして、フォトレジスト３０５によりマスクされていない部分からＰ＋型イオンが注入され、Ｐ−型半導体領域２１８内であって、Ｎ−型半導体領域２１６の上方にＰ＋型半導体領域２１７が生成される。その後、フォトレジスト３０５は除去される。
【０１３０】
次に、図２３に示されるように、第１半導体基板２０１の表面のうち、Ｐ−型半導体領域２１８の凸状に突出した部分の上方の一部が、フォトレジスト３０６によりマスクされる。そして、フォトレジスト３０６によりマスクされていない部分からＰ＋＋型イオンが注入され、絶縁膜２２０の下層にＰ＋＋型半導体領域２２１が生成される。すなわち、絶縁膜２２０の下層であって、Ｐ−型半導体領域２１８の凸状に突出した部分の上面を除く部分が、Ｐ＋＋型半導体領域２２１により覆われる。その後、フォトレジスト３０６は除去される。
【０１３１】
ここで、トレンチ２０１Ａの周囲のＰ＋＋型半導体領域２２１は、Ｐ＋＋型イオンを斜め方向にトレンチ２０１Ａ内に注入することにより形成される。そして、Ｐ＋＋型半導体領域２２１は、トレンチ２０１Ａの周囲において、水平方向の凹凸がなく、ほぼ均一な厚さとなる。従って、Ｐ＋＋型半導体領域２２１により側面が囲まれ、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域２１６の水平方向の幅を広くし、受光面の面積を広くすることができる。その結果、画素の感度が向上する。また、Ｐ＋＋型半導体領域２２１の厚さがほぼ均一になるので、ポテンシャルトラップが発生せず、表面ピンニングの設計が容易になる。
【０１３２】
一方、例えば、トレンチ２０１Ａを形成せずに、第１半導体基板２０１の表面からイオン注入することによりＰ＋＋型半導体領域２２１を形成しようとした場合、Ｐ＋＋型半導体領域２２１の水平方向の厚さが不均一となり、深い位置になるほど幅が広くなる。従って、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域２１６の水平方向の幅が狭くなり、受光面の面積が狭くなる。その結果、画素の感度が低下する。また、Ｐ＋＋型半導体領域２２１の厚さが不均一になるので、ポテンシャルトラップが発生し、電荷の転送障害の要因となり、表面ピンニングの設計の難易度が高くなる。
【０１３３】
次に、図２４に示されるように、第１半導体基板２０１の表面のうち、Ｐ−型半導体領域２１８が凸状に突出した部分の周囲が、フォトレジスト３０７によりマスクされる。そして、フォトレジスト３０７によりマスクされていない部分からＮ＋＋型イオン及びＣ（炭素）イオンが注入される。これにより、絶縁膜２２０とＰ＋＋型半導体領域２２１の間に、Ｎ＋＋型半導体領域２２２が生成される。その後、フォトレジスト３０７は除去される。
【０１３４】
次に、図２５に示されるように、ＣＶＤにより、遮光膜２１９が第１半導体基板２０１の表面に成膜される。トレンチ２０１Ａ内にも遮光膜２１９が埋め込まれ、垂直遮光部２１９Ｂが形成される。
【０１３５】
次に、図２６に示されるように、第１半導体基板２０１の表面のうち、Ｐ−型半導体領域２１８が凸状に突出した部分の周囲を除く部分が、フォトレジスト３０８によりマスクされる。そして、ドライエッチングにより、フォトレジスト３０８によりマスクされていない部分の遮光膜２１９が除去される。これにより、遮光膜２１９の水平遮光部２１９Ａ及び開口部２１９Ｃが形成される。その後、フォトレジスト３０８は除去される。
【０１３６】
次に、図２７に示されるように、ＣＶＤにより、第１半導体基板２０１の表面に、ＳｉＯ膜が成膜される。このＳｉＯ膜は、上述した図２１の工程で成膜したＳｉＯ膜と結合し、絶縁膜２２０を構成する。
【０１３７】
次に、図２８に示されるように、第１半導体基板２０１の表面にストッパ膜２２３が成膜される。
【０１３８】
次に、図２９に示されるように、ＣＶＤにより、ストッパ膜２２３の表面にＳｉＯ膜３０９が成膜される。
【０１３９】
次に、図３０に示されるように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により、第１半導体基板２０１の表面が平坦化される。これにより、Ｐ−型半導体領域２１８の表面が露出する。このとき、ストッパ膜２２３により、ＳｉＯ膜３０９が必要以上に研磨されることが防止される。また、図３０には図示されていないが、ストッパ膜２２３の表面に残ったＳｉＯ膜３０９は、絶縁膜２２０の一部となる。
【０１４０】
次に、図３１に示されるように、エピタキシャル成長により、第１半導体基板２０１の表面にシリコン膜３１０が成膜される。このとき、Ｐ−型半導体領域２１８及びＰ＋＋型半導体領域２２１の上方のみ単結晶シリコン３１０Ａがエピタキシャル成長され、その他の部分はポリシリコン３１０Ｂが成膜される。
【０１４１】
なお、例えば、シリコン膜３１０を、エピタキシャル成長以外の方法で成膜するようにしてもよい。また、例えば、ポリシリコン３１０Ｂの代わりに、アモルファスシリコンを成膜するようにしてもよい。さらに、例えば、エピタキシャル成長をさせずに、シリコンとシリコンを直接接合させるようにしてもよい。
【０１４２】
次に、図３２に示されるように、シリコン膜３１０の表面が、ＣＭＰにより研磨される。
【０１４３】
次に、図３３に示されるように、シリコン膜３１０にＰ−型イオン及びＰ＋＋型イオンが注入される。具体的には、シリコン膜３１０のうち、Ｐ−型半導体領域２１８の上方にＰ−型イオンが注入され、それ以外の部分にＰ＋＋型イオンが注入される。これにより、Ｐ＋＋型半導体領域２２１が、第２半導体基板２０２の表面にまで広がる。また、Ｐ−型半導体領域２１８が、第１半導体基板２０１の表面まで延びる。
【０１４４】
次に、図３４に示されるように、第１半導体基板２０１の上面に第２半導体基板２０２が貼り合わされる。この工程において、第１半導体基板２０１と第２半導体基板２０２を貼り合わせた面が、接合界面Ｓとなる。
【０１４５】
ここで、第２半導体基板２０２には、例えば、結晶方位がＳｉ（１１１）のＰ−型の単結晶シリコン基板が用いられる。結晶方位を（１１１）にすると、例えば（１００）面よりもチャネル内の移動度が上昇するので、ＰＤ１５１からＭＥＭ１５４へ電荷を転送するときの転送特性が向上する。なお、結晶方位は（１１１）に限定されるものではなく、あらゆる方位を接合することができる。
【０１４６】
また、第１半導体基板２０１と第２半導体基板２０２とを貼り合わせる方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ＳＯＩ基板（シリコン・オン・インシュレータ基板）の貼り合わせで用いられる技術を採用することができる。例えば、プラズマ接合、ファンデルワールス結合を用いた直接接合、真空雰囲気で接合、貼り合わせ後に熱アニール処理を行う等の方法を採用することができる。
【０１４７】
また、第１半導体基板２０１と第２半導体基板２０２とを貼り合わせる前の表面処理の方法は、特に限定されるものではないが、例えば、親水性や疎水性になるような処理をすることにより、接合界面Ｓのボイドを減らし、接合強度を上げることができる。
【０１４８】
例えば、第１半導体基板２０１と第２半導体基板２０２のそれぞれの表面をフッ酸の薬液に浸して乾燥させてから接合する、それぞれの表面をアンモニアと過酸化水素水の薬液に浸して乾燥させてから接合する、それぞれの表面を塩酸あるいは硫酸と過酸化水素水の薬液に浸して乾燥させてから接合する、それぞれの表面を真空中でプラズマ照射してから接合する、アンモニアや水素雰囲気内でプラズマ照射してから接合する等の方法を採用することができる。
【０１４９】
また、後から第２半導体基板２０２を研磨する際に基板の厚みを調整できるように、予め第２半導体基板２０２内をＳＯＩ基板としてもよい。例えば、第２半導体基板２０２をＳＯＩ基板とすることにより、第２半導体基板２０２が必要以上に研磨されることが抑止される。
【０１５０】
次に、図３５に示されるように、熱アニール処理が行われる。これにより、第１半導体基板２０１と第２半導体基板２０２の接合界面Ｓの密着性が高くなる。また、Ｐ＋＋型半導体領域２２１内のＰ＋型不純物が拡散して、ピンニング層となる。さらに、Ｎ＋＋型半導体領域２２２がゲッタリング層となり、Ｎ−型半導体領域２１６とＰ＋型半導体領域２１７により構成されるＨＡＤ構造の結晶性が向上する。
【０１５１】
次に、図３６に示されるように、ＣＭＰにより、第２半導体基板２０２の表面（Ｐ−型半導体領域２２４の表面）が研磨される。
【０１５２】
次に、図３７に示されるように、第２半導体基板２０２の表面にＳｉＯ膜３１１が成膜される。
【０１５３】
次に、図３８に示されるように、Ｐ型イオンが注入され、Ｐ型半導体領域２２８が生成される。さらに、Ｎ＋型イオンが注入され、Ｐ型半導体領域２２８内にＮ＋型半導体領域２３１が生成される。このＮ＋型半導体領域２３１により、ＭＥＭ１５４が構成される。また、このＰ型半導体領域２２８により、Ｎ−型半導体領域２１６（ＰＤ１５１）からＮ＋型半導体領域２３１（ＭＥＭ１５４）への電荷の転送パス、及び、各トランジスタのチャネルが構成される。
【０１５４】
次に、図３９に示されるように、ＳｉＯ膜３１１のパターニングが行われる。すなわち、ＳｉＯ膜３１１において、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢが形成される部分に開口部３１１Ａが形成される。
【０１５５】
次に、図４０に示されるように、ドライエッチングにより、ＳｉＯ膜３１１の開口部３１１Ａの下方にトレンチ３１２が形成される。トレンチ３１２は、第２半導体基板２０２を貫通し、遮光膜２１９の開口部２１９Ｃを通過し、Ｎ−型半導体領域２１６の内部まで達する。
【０１５６】
次に、図４１に示されるように、ＳｉＯ膜３１１が除去される。
【０１５７】
次に、図４２に示されるように、第２半導体基板２０２及びトレンチ３１２の表面が酸化され、絶縁膜２３２が成膜される。
【０１５８】
次に、図４３に示されるように、ＣＶＤにより、第２半導体基板２０２の表面、及び、トレンチ３１２の内部にポリシリコンが成膜される。そして、成膜したポリシリコンに、Ｐ＋＋型イオンが注入される。これにより、Ｐ＋＋型シリコン膜３１３が生成される。
【０１５９】
次に、図４４に示されるように、ドライエッチングにより、Ｐ＋＋型シリコン膜３１３の加工が行われ、各トランジスタのゲート端子（電極）が生成される。図４４には、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａ、ＴＲＭ１５３のゲート端子（電極）１５３Ａ、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａ、及び、ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａが生成された様子が示されている。
【０１６０】
次に、図４５に示されるように、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）の生成が行われる。具体的には、Ｎ＋型イオンが注入され、ゲート端子（電極）１５５Ａの左側であって、Ｐ−型半導体領域２２４とＰ型半導体領域２２８の境界付近に、Ｎ＋型半導体領域２２７が生成される。また、Ｎ＋型イオンが注入され、ゲート端子（電極）１５７Ａの右側であって、Ｐ型半導体領域２２８の内部にＮ＋型半導体領域２２９が生成される。
【０１６１】
次に、図４６に示されるように、各トランジスタのゲート端子（電極）の側面にサイドウォールが形成される。
【０１６２】
次に、図４７に示されるように、Ｎ＋＋型イオン及びＰ＋＋型イオンが注入される。これにより、Ｎ＋型半導体領域２２７の左側に、ＦＤ１５６を構成するＮ＋＋型半導体領域２２６が生成される。また、Ｎ＋型半導体領域２２９の右側に、電荷排出部を構成するＮ＋＋型半導体領域２３０が生成される。さらに、Ｐ−型半導体領域２２４内の図内の左端付近に、電荷排出部を構成するＰ＋＋型半導体領域２２５が生成される。
【０１６３】
次に、図４８に示されるように、第２半導体基板２０２の素子形成面の上層に、層間絶縁膜及び配線層が形成される。
【０１６４】
次に、図４９に示されるように、第２半導体基板２０２の上面にロジック層２０３が貼り合わされる。なお、第２半導体基板２０２とロジック層２０３を接合する方法には、例えば、特開２０１２−２０４８１０号公報に記載された方法を採用することができる。
【０１６５】
次に、図５０に示されるように、ＣＭＰにより、第１半導体基板２０１の下面が研磨され、平坦化される。
【０１６６】
次に、図５１に示されるように、第１半導体基板２０１の下面の加工が行われ、固体撮像装置１０１ａが完成する。具体的には、第１半導体基板２０１の下面に、絶縁膜２１４が生成される。また、絶縁膜２１４の下面であって、隣接する画素のＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域２１６及びＰ＋型半導体領域２１７）の間には、遮光膜２１３が生成される。遮光膜２１３は、垂直遮光部２１９Ｂ、絶縁膜２２０、Ｎ＋＋型半導体領域２２２、及び、Ｐ＋＋型半導体領域２２１を、絶縁膜２１４の下面側から塞ぐように形成される。
【０１６７】
また、絶縁膜２１４の下面に平坦化膜２１２が生成される。さらに、平坦化膜２１２の下面に、マイクロレンズ２１１等が形成され、固体撮像装置１０１ａが完成する。
【０１６８】
上述したように、固体撮像装置１０１ａでは、画素間が垂直遮光部２１９Ｂにより遮光されることにより、隣接する画素から漏れた光がＰＤ１５１に入射し、混色等のノイズが発生することが防止される。
【０１６９】
また、ＰＤ１５１に吸収されずに通過した光が、水平遮光部２１９Ａにより遮光され、水平遮光部２１９Ａより上層に侵入することが防止される。これにより、ＰＤ１５１を通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４やＦＤ１５６に侵入し、ノイズが発生することが防止される。この効果は、ＭＥＭ１５４やＦＤ１５６に電荷を蓄積する時間が長くなるほど大きくなる。
【０１７０】
さらに、水平遮光部２１９Ａにより、各画素を構成するトランジスタにおいて生じる電界の影響が、ＰＤ１５１に及ぶことが防止される。すなわち、各トランジスタの電界により生じる暗電流がＰＤ１５１に流れ込み、ノイズが発生することが防止される。
【０１７１】
また、固体撮像装置１０１ａでは、全ての画素に対して、第１半導体基板２０１と第２半導体基板２０２の接合界面Ｓを、ＴＲＸ１５２のチャネル内の任意の位置のみに配置することができる。また、数十万個以上の画素数のイメージセンサにおいて、全ての画素のＴＲＸ１５２のチャネル内の同じ位置に、接合界面Ｓを配置することができる。さらに、ＰＤ１５１内、ＭＥＭ１５４内、ＦＤ１５６内、及び、ＴＲＸ１５２以外のトランジスタ内に、接合界面を形成しないようにすることができる。
【０１７２】
また、固体撮像装置１０１ａでは、接合界面Ｓを、ＴＲＸ１５２のチャネルのドレイン端近くに形成することができる。これにより、電荷転送性能の劣化が抑制されて、素子の寿命やゲート酸化膜の耐性を向上させることができる。
【０１７３】
また、接合界面Ｓに寄生抵抗が生じ、その寄生抵抗がリーク電流の原因となる。この寄生抵抗は、上述した図２において、寄生抵抗Ｒｐで表されており、寄生抵抗Ｒｐにより、ＴＲＸ１５２内でリーク電流が発生する。
【０１７４】
ここで、ＴＲＸ１５２がオフされている場合、寄生抵抗Ｒｐに電流が流れないため、ノイズは発生しない。一方、ＴＲＸ１５２がオンされている場合、ＰＤ１５１からＭＥＭ１５４に転送される電荷による信号に、寄生抵抗Ｒｐによるノイズが発生しうる。しかし、ＴＲＸ１５２のチャネルをＨＡＤ構造にしたり、ＴＲＸ１５２のスイッチング速度を高速化することにより、ＰＤ１５１からＭＥＭ１５４に転送される信号が、寄生抵抗Ｒｐにより発生するノイズに対して十分大きくなる。従って、ＴＲＸ１５２のチャネル構造やスイッチング速度を改良する等の対策を施すことにより、リーク電流によるノイズの影響を充分に小さくすることができる。
【０１７５】
また、固体撮像装置１０１ａでは、各画素を構成する各トランジスタ、ＭＥＭ１５４、及び、ＦＤ１５６が、単結晶基板である第２半導体基板２０２内に形成される。従って、微細な画素信号にも適応できる良好なＩ−Ｖ特性を得ることができ、画素毎の性能のバラツキを抑えることができる。
【０１７６】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、図５２を参照して、本技術の第２の実施の形態について説明する。
【０１７７】
図５２は、本技術の第２の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｂの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図３と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１７８】
図５２の固体撮像装置１０１ｂを、図３の固体撮像装置１０１ａと比較すると、ストッパ膜２２３が削除され、削除された部分に、絶縁膜２２０が形成されている点が異なる。
【０１７９】
ストッパ膜２２３は、図３０を参照して上述したように、固体撮像装置１０１ａの製造時に過剰に研磨されることを抑制するためのみに用いられ、製造後は特別な役割を果たすものではない。従って、固体撮像装置１０１ｂのように、ストッパ膜２２３を削除することも可能である。
【０１８０】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、図５３を参照して、本技術の第３の実施の形態について説明する。
【０１８１】
図５３は、本技術の第３の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｃの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図５２と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１８２】
図５３の固体撮像装置１０１ｃを、図５２の固体撮像装置１０１ｂと比較すると、第１半導体基板２０１の受光面側の遮光膜２１３と遮光膜２１９の垂直遮光部２１９Ｂとが、遮光膜４０１により接続されている点が異なる。遮光膜４０１は、垂直遮光部２１９Ｂと同様に、画素アレイ部１１１において行方向に隣接する各画素列と画素列との間に、複数画素にわたって列方向に延在するように配置される。また、遮光膜４０１は、垂直遮光部２１９Ｂと同様に、画素アレイ部１１１において列方向に隣接する各画素行と画素行との間に、複数画素にわたって行方向に延在するように配置される。これにより、隣接する画素間の遮光性能がより向上し、混色の発生が防止される。
【０１８３】
なお、遮光膜４０１は、例えば、遮光膜２１９と同じ材質により構成される。
【０１８４】
また、遮光膜４０１は、例えば、上述した図５１の工程において、絶縁膜２１４が成膜された後、第１半導体基板２０１の下面のパターニングを行い、エッチングによりトレンチを形成し、形成したトレンチに金属膜を埋め込むことにより形成される。
【０１８５】
すなわち、遮光膜４０１は、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域２１６の受光面側から形成され、垂直遮光部２１９Ｂは、Ｎ−型半導体領域２１６の上面側から形成され、最終的に接合される。
【０１８６】
＜４．第４の実施の形態＞
次に、図５４を参照して、本技術の第４の実施の形態について説明する。
【０１８７】
図５４は、本技術の第４の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｄの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図５３と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１８８】
図５４の固体撮像装置１０１ｄを、図５３の固体撮像装置１０１ｃと比較すると、遮光膜４１１が形成されている点が異なる。遮光膜４１１は、第２半導体基板２０２の配線層において（第２半導体基板２０２の素子形成面より水平遮光部２１９Ａから離れた位置において）、少なくともＭＥＭ１５４を構成するＮ＋型半導体領域２３１の上面（水平遮光部２１９Ａと対向する面と反対側の面）を覆うように形成されている。なお、例えば、第２半導体基板２０２の全体を覆うように遮光膜４１１を形成するようにしてもよい。
【０１８９】
この遮光膜４１１により、例えば、ロジック層２０３のトランジスタを動作させたときに発せられる光が、第２半導体基板２０２の素子形成面に入射することが防止される。これにより、例えば、ロジック層２０３のトランジスタからの光が、Ｐ型半導体領域２２８に入射し、電荷が発生し、発生した電荷がＮ＋型半導体領域２３１に混入し、ノイズが発生することが防止される。また、ロジック層２０３から発生する電界起因のノイズを防止することができる。
【０１９０】
＜５．第５の実施の形態＞
次に、図５５を参照して、本技術の第５の実施の形態について説明する。
【０１９１】
図５５は、本技術の第５の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｅの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図５２と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１９２】
図５５の固体撮像装置１０１ｅを、図５２の固体撮像装置１０１ｂと比較すると、遮光膜２１９が水平遮光部２１９Ａのみにより構成され、垂直遮光部２１９Ｂが形成されていない点が異なる。固体撮像装置１０１ｂの垂直遮光部２１９Ｂに対応する部分には、絶縁膜２２０が形成されている。
【０１９３】
固体撮像装置１０１ｅは、固体撮像装置１０１ｂと比較して、垂直遮光部２１９Ｂが設けられていない分、隣接する画素間の遮光性能が低下する。しかし、絶縁膜２２０のみでも、隣接する画素への入射光を十分に遮光できるため、混色等のノイズの発生を抑制することができる。
【０１９４】
＜６．第６の実施の形態＞
次に、図５６及び図５７を参照して、本技術の第６の実施の形態について説明する。
【０１９５】
第６の実施の形態は、上述した第１の実施の形態等と比較して、画素の断面の構成が異なっている。
【０１９６】
｛固体撮像装置１０１ｆの構成例｝
図５６は、本技術の第６の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｆの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図３と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１９７】
第１半導体基板２０１のＮ−型半導体領域４５１の下面には、絶縁膜２１４、平坦化膜２１２、及び、マイクロレンズ２１１が積層されている。Ｎ−型半導体領域４５１の上層には、Ｐ＋型半導体領域４５２が形成されている。このＮ−型半導体領域４５１とＰ＋型半導体領域４５２により、ＰＤ１５１が構成される。
【０１９８】
固体撮像装置１０１ｆの受光面に入射した光は、ＰＤ１５１で光電変換され、光電変換により生成された電荷がＮ−型半導体領域４５１に蓄積される。
【０１９９】
絶縁膜２１４の下面であって、隣接する画素のＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域４５１及びＰ＋型半導体領域４５２）の間には、遮光膜２１３が形成されている。
【０２００】
また、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域４５１及びＰ＋型半導体領域４５２）の上面及び側面は、遮光膜４５３により囲まれている。遮光膜４５３は、例えば、図３の遮光膜２１９と同じ材質により構成される。また、遮光膜４５３は、水平遮光部４５３Ａ及び垂直遮光部４５３Ｂにより構成される。
【０２０１】
水平遮光部４５３Ａは、固体撮像装置１０１ｆの受光面に対して平行な平面状の形状を有している。水平遮光部４５３Ａは、開口部４５３Ｃを除いて、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域４５１及びＰ＋型半導体領域４５２の上面を覆っている。また、水平遮光部４５３Ａは、図７５を参照して後述する第１０の実施の形態の水平遮光部４５３Ａと同様に、画素アレイ部１１１の各画素の開口部４５３Ｃを除いた全領域にわたって配置される。
【０２０２】
垂直遮光部４５３Ｂは、固体撮像装置１０１ｆの受光面に対して垂直な壁状の形状を有している。垂直遮光部４５３Ｂは、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域４５１及びＰ＋型半導体領域４５２の側面を囲むように形成されている。また、垂直遮光部４５３Ｂは、図７４を参照して後述する第１０の実施の形態の垂直遮光部８０４Ｂと同様に、画素アレイ部１１１において行方向に隣接する各画素列と画素列との間に、複数画素にわたって列方向に延在するように配置される。さらに、垂直遮光部４５３Ｂは、図７４を参照して後述する第１０の実施の形態の垂直遮光部８０４Ｂと同様に、画素アレイ部１１１において列方向に隣接する各画素行と画素行との間に、複数画素にわたって行方向に延在するように配置される。
【０２０３】
開口部４５３Ｃは、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａの垂直端子（電極）部１５２ＡＢをＮ−型半導体領域４５１に挿入し、Ｎ−型半導体領域４５１に蓄積されている電荷を、Ｎ＋型半導体領域４６８に転送するために設けられる。
【０２０４】
ＰＤ１５１により吸収されずに通過した光は、水平遮光部４５３Ａにより反射され、水平遮光部４５３Ａより上層への侵入が妨げられる。これにより、例えば、ＰＤ１５１を通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４を構成するＮ＋型半導体領域４６８やＦＤ１５６を構成するＮ＋＋型半導体領域４６２に侵入し、ノイズが発生することが防止される。また、垂直遮光部４５３Ｂにより、隣接する画素から入射した光がＰＤ１５１に漏れこみ、混色等のノイズが発生することが防止される。
【０２０５】
なお、開口部４５３Ｃは、ＰＤ１５１を通過した光が通過しないように、できるだけ小さくすることが望ましい。また、開口部４５３Ｃは、入射角の大きい斜め光を通過しにくくするために、画素の端部（垂直遮光部４５３Ｂの近傍）に配置することが望ましい。
【０２０６】
遮光膜４５３の周囲は、絶縁膜４５４で覆われている。絶縁膜４５４は、例えば、ＳｉＯ（シリコン酸化膜）からなる。絶縁膜４５４の周囲は、Ｐ＋＋型半導体領域４５５により覆われている。水平遮光部４５３Ａの下面、及び、垂直遮光部４５３Ｂの周囲であって、絶縁膜４５４とＰ＋＋型半導体領域４５５の間には、Ｎ＋＋型半導体領域４５６が形成されている。このＮ＋＋型半導体領域４５６によりゲッタリング効果が生じる。水平遮光部４５３Ａの上方であって、絶縁膜４５４とＰ＋＋型半導体領域４５５との間には、ストッパ膜４５７が形成されている。ストッパ膜４５７は、例えば、ＳｉＮ膜やＳｉＣＮ膜からなる。
【０２０７】
第２半導体基板２０２の素子形成面には、絶縁膜４６９を介して、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａ、ＴＲＭ１５３のゲート端子（電極）１５３Ａ、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａ、ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａ、及び、ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａが形成されている。ゲート端子（電極）１５３Ａ、１５５Ａ、１５７Ａ及び１５８Ａは、水平遮光部４５３Ａの上方に配置され、ゲート端子（電極）１５２Ａは、遮光膜４５３の開口部４５３Ｃの上方に配置されている。
【０２０８】
ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａは、水平端子（電極）部１５２ＡＡ及び垂直端子（電極）部１５２ＡＢにより構成される。水平端子（電極）部１５２ＡＡは、他のトランジスタのゲート端子（電極）と同様に、絶縁膜４６９を介して、第２半導体基板２０２の素子形成面に形成されている。垂直端子（電極）部１５２ＡＢは、水平端子（電極）部１５２ＡＡから垂直下方向に延びており、第２半導体基板２０２を貫通し、遮光膜４５３の開口部４５３Ｃを介して、Ｎ−型半導体領域４５１の内部まで延びている。また、垂直端子（電極）部１５２ＡＢの周囲は、絶縁膜４６９により覆われている。従って、ゲート端子（電極）１５２Ａは、絶縁膜４６９を介して、Ｎ−型半導体領域４５１に接している。
【０２０９】
水平遮光部４５３Ａの上方であって、第２半導体基板２０２のＰ型半導体領域４５８の表面付近には、Ｎ＋＋型半導体領域４５９、Ｎ＋型半導体領域４６０、Ｎ＋型半導体領域４６１、Ｎ＋＋型半導体領域４６２、Ｎ＋型半導体領域４６３、Ｐ−−型半導体領域４６４、Ｐ−型半導体領域４６５、Ｎ＋型半導体領域４６６、及び、Ｎ＋＋型半導体領域４６７が形成されている。
【０２１０】
Ｐ型半導体領域４５８は、少なくともＴＲＸ１５２の水平端子（電極）部１５２ＡＡの右端付近から、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａの右端付近まで配置されている。従って、Ｐ型半導体領域４５８は、少なくともＴＲＭ１５３のゲート端子（電極）１５３Ａの直下及びＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａの直下に配置されている。
【０２１１】
Ｎ＋＋型半導体領域４５９は、ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａの右側に配置されており、電荷排出部を構成する。
【０２１２】
Ｎ＋型半導体領域４６０は、ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａの右側であって、Ｎ＋＋型半導体領域４５９の左隣に配置されている。
【０２１３】
Ｎ＋型半導体領域４６１は、ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａの左側に配置されている。
【０２１４】
Ｎ＋＋型半導体領域４６２は、Ｎ＋型半導体領域４６１の左隣に配置されており、ＦＤ１５６を構成する。
【０２１５】
Ｎ＋型半導体領域４６３は、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａの右側であって、Ｎ＋＋型半導体領域４６２の左隣に配置されている。
【０２１６】
Ｐ−−型半導体領域４６４は、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａの直下に配置されている。また、Ｐ−−型半導体領域４６４は、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢの先端部を除く部分の周囲を、絶縁膜４６９を介して囲んでいる。
【０２１７】
Ｐ−型半導体領域４６５は、ゲート端子（電極）１５２Ａの左側付近からゲート端子（電極）１５７Ａの右端付近までの間に配置されている。
【０２１８】
Ｎ＋型半導体領域４６６は、ゲート端子（電極）１５７Ａより左側であって、Ｐ−型半導体領域４６５の左隣に配置されている。
【０２１９】
Ｎ＋＋型半導体領域４６７は、Ｎ＋型半導体領域４６６の左隣に配置されており、電荷排出部を構成する。
【０２２０】
水平遮光部４５３Ａの上方であって、Ｐ型半導体領域４５８の内部には、Ｎ＋型半導体領域４６８が形成されている。Ｎ＋型半導体領域４６８は、ゲート端子（電極）１５５Ａの左端付近からゲート端子（電極）１５３Ａの左端付近まで広がっている。Ｎ＋型半導体領域４６８は、ＨＡＤ型のＭＥＭ１５４を構成する。
【０２２１】
｛固体撮像装置１０１ｆの駆動例｝
次に、図５７のポテンシャル図を参照して、固体撮像装置１０１ｆの駆動例について説明する。
【０２２２】
まず、ＴＲＸ１５２及びＯＦＧ１５７がオンし、ＴＲＭ１５３、ＴＲＧ１５５、及び、ＲＳＴ１５８がオフする。そして、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域４５１）に蓄積されている電荷が、ＴＲＸ１５２及びＯＦＧ１５７を介して、電荷排出部であるＮ＋＋型半導体領域４６７に転送され、外部に排出される。これにより、ＰＤ１５１がリセットされる。
【０２２３】
次に、ＴＲＸ１５２及びＯＦＧ１５７がオフし、ＴＲＧ１５５及びＲＳＴ１５８がオンする。そして、ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域４６８）及びＦＤ１５６（Ｎ＋＋型半導体領域４６２）に蓄積されている電荷が、ＴＲＧ１５５及びＲＳＴ１５８を介して、電荷排出部であるＮ＋＋型半導体領域４５９に転送され、外部に排出される。これにより、ＭＥＭ１５４及びＦＤ１５６がリセットされる。
【０２２４】
次に、ＴＲＧ１５５及びＲＳＴ１５８がオフし、露光期間が開始する。露光期間中、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域４５１）は、受光した光量に応じた電荷を生成し、蓄積する。ここで、Ｐ型半導体領域４５８とＰ−型半導体領域４６５との間に不純物濃度の差によるポテンシャル差があるため、ＴＲＸ１５２、ＴＲＭ１５３及びＯＦＧ１５７がオフしているとき、ＯＦＧ１５７のチャネルの電位が、ＴＲＭ１５３のＴＲＸ１５２側のチャネルの電位より少し低くなる。これにより、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域４５１）と電荷排出部であるＮ＋＋型半導体領域４６７との間にオーバーフローパスが形成される。従って、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域４５１）から溢れた電荷が、ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域４６８）に漏れこむことなく、当該オーバーフローパスを介してＮ＋＋型半導体領域４６７に排出される。
【０２２５】
次に、ＴＲＸ１５２及びＴＲＭ１５３がオンし、露光期間が終了する。ここで、Ｐ−−型半導体領域４６４とＮ＋型半導体領域４６８との間に不純物濃度の差によるポテンシャル差があるため、ＴＲＸ１５２及びＴＲＭ１５３がオンしたとき、ＴＲＭ１５３のチャネルの電位が、ＴＲＸ１５２のチャネルの電位より低くなる。これにより、露光期間中にＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域４５１）に蓄積された電荷が、ＴＲＸ１５２及びＴＲＭ１５３を介して、ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域４６８）に転送され、保持される。
【０２２６】
次に、ＴＲＸ１５２及びＴＲＭ１５３がオフし、ＴＲＧ１５５がオンする。これにより、ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域４６８）に保持されている電荷が、ＴＲＭ１５３及びＴＲＧ１５５を介して、ＦＤ１５６（Ｎ＋＋型半導体領域４６２）に転送される。そして、ＦＤ１５６の電位が、信号レベルとして、ＡＭＰ１５９及びＳＥＬ１６０を介して、垂直信号線ＶＳＬに出力される。
【０２２７】
なお、固体撮像装置１０１ｆでは、図３の固体撮像装置１０１ａと同様の効果を奏することができる。
【０２２８】
＜７．第７の実施の形態＞
次に、図５８乃至図６３を参照して、本技術の第７の実施の形態について説明する。
【０２２９】
上述した固体撮像装置１０１ａでは、画素を構成するトランジスタ等の各素子をプレーナ型構造とする例を示したが、この第７の実施の形態では、各素子をメサ型構造とする例を示す。
【０２３０】
図５８は、本技術の第７の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｇの第２半導体基板２０２の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。なお、図中、図８と対応する部分には同じ符号を付してある。
【０２３１】
図５８の固体撮像装置１０１ｇの各素子の配置は、固体撮像装置１０１ａの各素子と同様である。ただし、ＴＲＸ１５２、ＴＲＭ１５３、ＴＲＧ１５５、ＯＦＧ１５７、ＲＳＴ１５８、ＡＭＰ１５９、及び、ＳＥＬ１６０が、メサ型のトランジスタにより構成される。また、上記の各素子をメサ型構造とすることにより、固体撮像装置１０１ａの遮光膜２１９に対応する遮光膜５０１の水平遮光部５０１Ａが、絶縁膜５０２（図５９等）を介して、第２半導体基板２０２の素子形成面の表面付近に形成される。
【０２３２】
図５９は、ＴＲＭ１５３及びＭＥＭ１５４の構成例を模式的に示す断面図である。第２半導体基板２０２の素子形成面の表面に形成されている絶縁膜５０２上に、Ｐ＋型半導体領域５１２が形成されている。そして、Ｐ＋型半導体領域５１２内に、ＭＥＭ１５４を構成するＮ型半導体領域５１１が形成されている。Ｎ型半導体領域５１１は、周囲をＰ＋型半導体領域５１２で覆われており、ＨＡＤ型のＭＥＭ１５４を構成する。Ｐ＋型半導体領域５１２の上面及び側面は、絶縁膜５１３を介して、ポリシリコン膜５１４により覆われている。絶縁膜５１３は、例えば、ＳｉＯ膜により構成される。ポリシリコン膜５１４は、ＴＲＭ１５３のゲート端子（電極）１５３Ａを構成する。
【０２３３】
上述した図９のプレーナ型構造では、チャネル（ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域２３１））に対して、ゲート端子（電極）１５３Ａによる電界が１方向のみから与えられる。一方、図５９のメサ型構造では、チャネル（ＭＥＭ１５４（Ｎ型半導体領域５１１））に対して、ゲート端子（電極）１５３Ａ（ポリシリコン膜５１４）による電界が３方向から与えられる。従って、メサ型構造の方が、ＭＥＭ１５４に与えられる電界の変化が大きくなる。そして、電界の変化が大きくなった分だけ、ＭＥＭ１５４に蓄積される電荷量を増やすことができる。また、チャネル（ＭＥＭ１５４）内の電荷の転送特性が向上する。
【０２３４】
図６０乃至図６３は、固体撮像装置１０１ｇの各トランジスタの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図５９と対応する部分には、同じ符号を付してある。
【０２３５】
図６０の構成例では、絶縁膜５０２の上面にＰ＋型半導体領域５２２が形成され、その上にＮ型半導体領域５２１が形成されている。Ｎ型半導体領域５２１及びＰ＋型半導体領域５２２の上面及び側面は、絶縁膜５１３を介して、ポリシリコン膜５１４により覆われている。
【０２３６】
図６１の構成例は、図６０の構成例と比較して、Ｎ型半導体領域５２１の代わりにＰ型半導体領域５３１が形成されている点が異なる。
【０２３７】
なお、ＴＲＭ１５３及びＴＲＧ１５５が図５９の構成を有し、ＴＲＭ１５３及びＴＲＧ１５５以外の各トランジスタが図６０又は図６１の構成例を有する場合、ＴＲＭ１５３のＰ＋型半導体領域５１２、及び、各トランジスタのＰ＋型半導体領域５２２が、図５８のＰ＋型半導体領域５０３を介して接続される。そして、Ｐ＋型半導体領域５０３は、例えば、Ｐウェルコンタクト２７１及びメタル配線を介して、グラウンドに接続される。これにより、各トランジスタのボディ電位が安定する。
【０２３８】
図６２の構成例は、図６０の構成例と比較して、Ｎ型半導体領域５２１及びＰ＋型半導体領域５２２の代わりに、Ｎ型半導体領域５４１が形成されている点が異なる。
【０２３９】
図６３の構成例は、図６２の構成例と比較して、Ｎ型半導体領域５３１の代わりにＰ型半導体領域５５１が形成されている点が異なる。
【０２４０】
なお、メサ型構造のトランジスタを採用することにより、各トランジスタの応答速度を速くしたり、各トランジスタ同士を完全に絶縁し、ノイズの混入を抑制したりすることができる。また、ＡＭＰ１５９をメサ型構造にすることにより、ランダムノイズを低減させることができる。さらに、ＦＤ１５６をメサ型構造とすることにより、電荷の転送速度を向上させることができる。
【０２４１】
＜８．第８の実施の形態＞
次に、図６４乃至図６７を参照して、本技術の第８の実施の形態について説明する。
【０２４２】
第８の実施の形態は、上述した第１の実施の形態等と比較して、画素の回路構成及び断面の構成が異なっている。
【０２４３】
｛固体撮像装置１０１ｈの構成例｝
図６４は、本技術の第８の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｈ（図６５）の１つの画素の回路構成の例を示している。なお、図中、図２と対応する部分には、同じ符号を付してある。
【０２４４】
図６４の回路構成を図２の回路構成と比較すると、ＴＲＭ１５３が削除され、ＭＥＭ１５４及びＯＦＧ１５７の接続位置が異なっている点が異なる。具体的には、ＴＲＸ１５２とＴＲＧ１５５が、ＴＲＭ１５３を介さずに直接接続されている。ＭＥＭ１５４の一端は、ＴＲＸ１５２とＴＲＧ１５５の間に接続され、他の一端はグラウンドに接続されている。ＯＦＧ１５７は、電源ＶＤＤとＰＤ１５１のカソードとの間に接続されている。
【０２４５】
図６５は、固体撮像装置１０１ｈの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図５６と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２４６】
第１半導体基板２０１のＮ−型半導体領域６０１の下面には、絶縁膜２１４、平坦化膜２１２、及び、マイクロレンズ２１１が積層されている。Ｎ−型半導体領域６０１の上層には、Ｐ＋型半導体領域６０２が形成されている。このＮ−型半導体領域６０１とＰ＋型半導体領域６０２により、ＰＤ１５１が構成される。
【０２４７】
固体撮像装置１０１ｈの受光面に入射した光は、ＰＤ１５１で光電変換され、光電変換により生成された電荷がＮ−型半導体領域６０１に蓄積される。
【０２４８】
絶縁膜２１４の下面であって、隣接する画素のＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域６０１及びＰ＋型半導体領域６０２）の間には、遮光膜２１３が形成されている。
【０２４９】
また、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域６０１及びＰ＋型半導体領域６０２）の上面は、遮光膜６０３により囲まれている。遮光膜６０３は、例えば、図５６の遮光膜４５３と同じ材質により構成される。
【０２５０】
遮光膜６０３は、固体撮像装置１０１ｆの受光面に対して平行な平面状の形状を有している。遮光膜６０３は、開口部６０３Ａ及び開口部６０３Ｂを除いて、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域６０１及びＰ＋型半導体領域６０２の上面を覆っている。また、遮光膜６０３は、図７５を参照して後述する第１０の実施の形態の水平遮光部８０４Ａと同様に、画素アレイ部１１１の各画素の開口部６０３Ａ及び開口部６０３Ｂを除いた全領域にわたって配置される。
【０２５１】
開口部６０３Ａは、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａの垂直端子（電極）部１５２ＡＢをＮ−型半導体領域６０１に挿入し、Ｎ−型半導体領域６０１に蓄積されている電荷を、Ｎ＋型半導体領域４６８に転送するために設けられる。
【０２５２】
開口部６０３Ｂは、ＯＦＧ１５７Ａのゲート端子（電極）１５７Ａの垂直端子（電極）部１５７ＡＢをＮ−型半導体領域６０１に挿入し、Ｎ−型半導体領域６０１に蓄積されている電荷を、Ｎ＋＋型半導体領域４６７に転送するために設けられる。
【０２５３】
ＰＤ１５１により吸収されずに通過した光は、遮光膜６０３により反射され、遮光膜６０３より上層への侵入が妨げられる。これにより、例えば、ＰＤ１５１を通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４を構成するＮ＋型半導体領域４６８やＦＤ１５６を構成するＮ＋＋型半導体領域４６２に侵入し、ノイズが発生することが防止される。
【０２５４】
なお、開口部６０３Ａ及び開口部６０３Ｂは、ＰＤ１５１を通過した光が通過しないように、できるだけ小さくすることが望ましい。
【０２５５】
遮光膜６０３の周囲は、絶縁膜６０４で覆われている。絶縁膜６０４は、例えば、ＳｉＯ（シリコン酸化膜）からなる。絶縁膜６０４の周囲は、Ｐ＋＋型半導体領域６０５により覆われている。絶縁膜６０４の下面とＰ＋＋型半導体領域６０５との間には、Ｎ＋＋型半導体領域６０６が形成されている。このＮ＋＋型半導体領域６０６によりゲッタリング効果が生じる。遮光膜６０３の上方であって、絶縁膜６０４とＰ＋＋型半導体領域６０５との間には、ストッパ膜６０７が形成されている。ストッパ膜６０７は、例えば、ＳｉＮ膜やＳｉＣＮ膜からなる。
【０２５６】
第２半導体基板２０２の素子形成面には、絶縁膜６１１を介して、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａ、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａ、ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａ、及び、ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａが形成されている。ゲート端子（電極）１５５Ａ及び１５８Ａは、遮光膜６０３の上方に配置され、ゲート端子（電極）１５２Ａは、遮光膜６０３の開口部６０３Ａの上方に配置され、ゲート端子（電極）１５７Ａは、遮光膜６０３の開口部６０３Ｂの上方に配置されている。
【０２５７】
ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａは、水平端子（電極）部１５２ＡＡ及び垂直端子（電極）部１５２ＡＢにより構成される。水平端子（電極）部１５２ＡＡは、他のトランジスタのゲート端子（電極）と同様に、絶縁膜６１１を介して、第２半導体基板２０２の素子形成面に形成されている。垂直端子（電極）部１５２ＡＢは、水平端子（電極）部１５２ＡＡから垂直下方向に延びており、第２半導体基板２０２を貫通し、遮光膜６０３の開口部６０３Ａを介して、Ｎ−型半導体領域６０１の内部まで延びている。また、垂直端子（電極）部１５２ＡＢの周囲は、絶縁膜６１１により覆われている。従って、ゲート端子（電極）１５２Ａは、絶縁膜６１１を介して、Ｎ−型半導体領域６０１に接している。
【０２５８】
ＯＦＧ１５７は垂直ゲート構造であり、ゲート端子（電極）１５２Ａが、水平端子（電極）部１５７ＡＡ及び垂直端子（電極）部１５７ＡＢにより構成される。水平端子（電極）部１５２ＡＡは、他のトランジスタのゲート端子（電極）と同様に、絶縁膜６１１を介して、第２半導体基板２０２の素子形成面に形成されている。垂直端子（電極）部１５７ＡＢは、水平端子（電極）部１５７ＡＡから垂直下方向に延びており、第２半導体基板２０２を貫通し、遮光膜６０３の開口部６０３Ｂを介して、Ｎ−型半導体領域６０１の内部まで延びている。また、垂直端子（電極）部１５７ＡＢの周囲は、絶縁膜６１１により覆われている。従って、ゲート端子（電極）１５７Ａは、絶縁膜６１１を介して、Ｎ−型半導体領域６０１に接している。
【０２５９】
従って、ＴＲＸ１５２とＯＦＧ１５７は、Ｎ−型半導体領域６０１を介して電気的に接続されることになる。
【０２６０】
遮光膜６０３の上方であって、第２半導体基板２０２のＰ型半導体領域６０８の表面付近には、Ｎ＋＋型半導体領域４５９、Ｎ＋型半導体領域４６０、Ｎ＋型半導体領域４６１、Ｎ＋＋型半導体領域４６２、Ｎ＋型半導体領域４６３、Ｐ＋型半導体領域６０９、Ｐ−−型半導体領域６１０、Ｎ＋型半導体領域４６６、及び、Ｎ＋＋型半導体領域４６７が形成されている。
【０２６１】
Ｐ＋型半導体領域６０９は、ＴＲＸ１５２の水平端子（電極）部１５２ＡＡとＯＦＧ１５７の水平端子（電極）部１５７ＡＡとの間に配置されている。
【０２６２】
Ｐ−−型半導体領域６１０は、ＯＦＧ１５７の水平端子（電極）部１５７ＡＡの直下に配置されている。また、Ｐ−−型半導体領域６１０は、ＯＦＧ１５７の垂直端子（電極）部１５７ＡＢの先端部を除く部分の周囲を、絶縁膜６１１を介して囲んでいる。
【０２６３】
図６６は、固体撮像装置１０１ｈの第２半導体基板２０２の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。この図では、固体撮像装置１０１ｈの１画素分の領域が示されている。図内の点線の四角で囲まれた領域は、ＰＤ１５１の受光面（Ｎ−型半導体領域６０１の下面）の位置を示している。なお、図中、図８と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２６４】
図６６の画素の構成例を、図８の画素の構成例と比較すると、ＴＲＭ１５３Ａが削除され、ＴＲＸ１５２の水平端子（電極）部１５２ＡＡが、図８のゲート端子（電極）１５３Ａの位置付近まで広がっている点が異なる。また、ＯＦＧ１５７に垂直端子（電極）部１５７ＡＢが追加され、ＴＲＸ１５２とＯＦＧ１５７が直接接続されていない点が異なる。さらに、各ゲート端子（電極）は、図示せぬ絶縁膜６１１を介して、Ｐ型半導体領域６０８の上面に配置されている点が異なる。
【０２６５】
｛固体撮像装置１０１ｈの駆動例｝
次に、図６７のポテンシャル図を参照して、固体撮像装置１０１ｈの駆動例について説明する。
【０２６６】
まず、ＯＦＧ１５７がオンし、ＴＲＸ１５２、ＴＲＧ１５５、及び、ＲＳＴ１５８がオフする。そして、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域６０１）に蓄積されている電荷が、ＯＦＧ１５７を介して、電荷排出部であるＮ＋＋型半導体領域４６７に転送され、外部に排出される。これにより、ＰＤ１５１がリセットされる。
【０２６７】
次に、ＯＦＧ１５７がオフし、ＴＲＧ１５５及びＲＳＴ１５８がオンする。そして、ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域４６８）及びＦＤ１５６（Ｎ＋＋型半導体領域４６２）に蓄積されている電荷が、ＴＲＧ１５５及びＲＳＴ１５８を介して、電荷排出部であるＮ＋＋型半導体領域４５９に転送され、外部に排出される。これにより、ＭＥＭ１５４及びＦＤ１５６がリセットされる。
【０２６８】
次に、ＴＲＧ１５５及びＲＳＴ１５８がオフし、露光期間が開始する。露光期間中、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域６０１）は、受光した光量に応じた電荷を生成し、蓄積する。ここで、ＴＲＸ１５２及びＯＦＧ１５７がオフしているとき、ＯＦＧ１５７のチャネルの電位が、ＴＲＸ１５２のチャネルの電位より少し低くなるように設定されている。これにより、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域６０１）と電荷排出部であるＮ＋＋型半導体領域４６７の間にオーバーフローパスが形成される。従って、ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域６０１）から溢れた電荷が、ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域４６８）に漏れこむことなく、当該オーバーフローパスを介してＮ＋＋型半導体領域４６７に排出される。
【０２６９】
次に、ＴＲＸ１５２がオンし、露光期間が終了する。これにより、露光期間中にＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域６０１）に蓄積された電荷が、ＴＲＸ１５２を介して、ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域４６８）に転送され、保持される。
【０２７０】
次に、ＴＲＸ１５２がオフし、ＴＲＧ１５５がオンする。これにより、ＭＥＭ１５４（Ｎ＋型半導体領域４６８）に保持されている電荷が、ＴＲＧ１５５を介して、ＦＤ１５６（Ｎ＋＋型半導体領域４６２）に転送される。そして、ＦＤ１５６の電位が、信号レベルとして、ＡＭＰ１５９及びＳＥＬ１６０を介して、垂直信号線ＶＳＬに出力される。
【０２７１】
なお、固体撮像装置１０１ｈでは、図３の固体撮像装置１０１ａと比較して、垂直遮光部２１９Ｂにより得られる効果を除いて、ほぼ同様の効果を奏することができる。
【０２７２】
＜９．第９の実施の形態＞
次に、図６８乃至図７２を参照して、本技術の第９の実施の形態について説明する。第９の実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、周辺回路の配置が異なる。
【０２７３】
図６８は、本技術の第９の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｉの機能の構成例を示すブロック図である。なお、図中、図１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２７４】
図６８の固体撮像装置１０１ｉを図１の固体撮像装置１０１ａと比較すると、画素アレイ部７０２に画素ＡＤＣ処理部が設けられるとともに、第１層７０１Ａ、第２層７０１Ｂの２層構造になっている点が異なる。例えば、第１層７０１Ａは、第２半導体基板２０２により構成され、第２層７０１Ｂは、図示せぬ第３の半導体基板に形成される。
【０２７５】
第１層７０１Ａは、画素アレイ部７０２、垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、クロックモジュール１１４、及び、水平駆動部１１６を含むように構成される。垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、クロックモジュール１１４、及び、水平駆動部１１６は、例えば、単結晶のシリコン基板である第２半導体基板２０２の素子形成面に、メサ型構造の素子を用いて形成される。また、画素アレイ部７０２内に配置される画素ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）処理部も、例えば、単結晶のシリコン基板である第２半導体基板２０２の素子形成面に、メサ型構造の素子を用いて形成される。さらに、画素アレイ部７０２の各画素の画素信号をＡＤ変換するＡＤＣが、画素毎に設けられる。
【０２７６】
第２層７０１Ｂは、ラッチ回路７０３、データ格納部１１５、システム制御部１１７、及び、信号処理部１１８を含むように構成される。ラッチ回路７０３は、画素アレイ部７０２の画素毎に設けられているＡＤＣに対応する位置に配置される。
【０２７７】
また、第１層７０１Ａと第２層７０１Ｂとは、例えば、Ｃｕ−Ｃｕ接合により接合される。
【０２７８】
ここで、図６９及び図７０を参照して、画素毎にＡＤＣを設ける利点について説明する。
【０２７９】
図６９は、ライン毎にＡＤＣを設けた場合の等価回路の一部を示している。この例では、縦方向の同じ列の画素から出力される画素信号が、同じＡＤＣに供給される。例えば、１列目の画素Ｐ（１，１）乃至Ｐ（ｍ，１）から出力される画素信号が、ＡＤＣ１に供給され、ｎ列目の画素Ｐ（１，ｎ）乃至Ｐ（ｍ，ｎ）から出力される画素信号が、ＡＤＣｎに供給される。各ＡＤＣは、ＤＡＣ７１１から供給されるランプ波信号に基づいて、画素信号のＡＤ変換を行い、変換後のデジタルの画素信号をラッチ回路に供給する。また、各画素とＡＤＣとを接続するビットライン上を流れる画素信号の電流値が、増幅トランジスタ７１２−１乃至７１２−ｎにより増幅される。
【０２８０】
ここで、図内に示されるように、各画素とＡＤＣとの間の配線において、配線抵抗及び寄生容量が発生する。また、同じ列内の画素とＡＤＣとの間の配線の距離がそれぞれ異なるため、図内の上段の画素と下段の画素とでは、配線抵抗及び寄生容量が異なる。例えば、画素Ｐ（１，１）と画素Ｐ（ｍ，１）とでは、配線抵抗及び寄生容量が異なる。従って、同じ列内の画素間で、画素とＡＤＣとの間の配線の時定数が異なる。
【０２８１】
そのため、撮影した画像に横筋や上下方向のシェーディング等のノイズが発生しやすくなる。また、ビットラインを流れる画素信号の配線抵抗及び寄生容量による信号ロスの影響を低減するため、増幅トランジスタ７１２−１乃至７１２−ｎの増幅率を大きくする必要が生じる。従って、増幅トランジスタ７１２−１乃至７１２−ｎの消費電力が増大するため、駆動周波数を上げることが難しい。
【０２８２】
一方、図７０は、画素毎にＡＤＣを設けた場合の等価回路を示している。すなわち、画素Ｐ（１，１）乃至Ｐ（ｍ，ｎ）に対して、それぞれＡＤＣ（１，１）乃至ＡＤＣ（ｍ，ｎ）が設けられている。そして、各画素から出力された画素信号は、ＤＡＣ７１１から供給されるランプ波信号に基づいて、それぞれ異なるＡＤＣで画素毎にＡＤ変換される。ＡＤ変換後の画素信号は、ビットラインを介して、列毎に設けられたラッチ回路Ｌ１乃至Ｌｎに供給される。
【０２８３】
この場合、各画素とＡＤＣとの間の配線で発生する配線抵抗及び寄生容量は、図６９の例と比較して小さくなり、かつ、全画素でほぼ同様になる。従って、全画素で、画素とＡＤＣとの間の配線の時定数がほぼ等しくなる。
【０２８４】
そのため、横筋や上下方向のシェーディング等のノイズが低減される。また、配線の時定数が小さくなるため、高周波クロックを用いた高速駆動が可能になる。さらに、ノイズの減少により、増幅トランジスタ７１２−１乃至７１２−ｎの増幅率を下げることができ、消費電力を低減することができる。
【０２８５】
なお、図７１及び図７２に示されるように、固体撮像装置１０１ｉにおいて、１画素毎ではなく、複数の画素毎にＡＤＣを設けるようにすることも可能である。
【０２８６】
図７１は、固体撮像装置１０１ｉの４画素分の回路構成の例を示している。なお、図中、図２と対応する部分には、同じ符号を付してある。ただし、図を分かりやすくするために、一部の符号の図示を省略している。
【０２８７】
この例では、画素Ｐ１乃至Ｐ４の４画素が、ＦＤ１５６、ＲＳＴ１５８、ＡＭＰ１５９、ＳＥＬ１６０、及び、ＡＤＣ回路７５１を共有している。また、ＡＤＣ回路７５１は、トランジスタＴＲ１乃至ＴＲ８により構成される。ＡＤＣ回路７５１から出力されるデジタル信号は、ラッチ回路７０３に供給される。
【０２８８】
従って、画素Ｐ１乃至Ｐ４のＭＥＭ１５４に保持された電荷が、順番にＦＤ１５６に転送され、ＦＤ１５６に保持された電荷に対応する画素信号が、ＡＭＰ１５９及びＳＥＬ１６０を介して、ＡＤＣ回路７５１に供給される。
【０２８９】
図７２は、固体撮像装置１０１ｉの第２半導体基板２０２の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。この図では、固体撮像装置１０１ｉの４画素分の領域が示されている。なお、図中、図８と対応する部分には、同じ符号を付してある。ただし、図を分かりやすくするために、一部の符号の図示を省略している。
【０２９０】
なお、図７２の例では、図７１の例と異なり、各画素にＦＤ１５６及びＲＳＴ１５８が設けられ、ＡＭＰ１５９、ＳＥＬ１６０、及び、ＡＤＣ回路７５１が、画素Ｐ１乃至Ｐ４で共有されている。
【０２９１】
画素Ｐ１乃至画素Ｐ４は、互いに隣接するように配置されている。画素Ｐ１と画素Ｐ２は、図内で横方向に隣接し、画素内のレイアウトが互いに左右対称になっている。画素Ｐ３と画素Ｐ４は、図内で横方向に隣接し、画素内のレイアウトが互いに左右対称になっている。画素Ｐ１と画素Ｐ３は、図内で縦方向に隣接し、画素内のレイアウトが互いに上下対称になっている。画素Ｐ２と画素Ｐ４は、図内で縦方向に隣接し、画素内のレイアウトが互いに上下対称になっている。
【０２９２】
ＡＭＰ１５９は、図内で画素Ｐ２の右隣に配置されている。ＳＥＬ１６０は、図内でＡＭＰ１５９Ａの上に配置されている。
【０２９３】
ＡＤＣ回路７５１は、図内で画素Ｐ１及び画素Ｐ２の上方向に隣接するように配置されている。また、ＡＤＣ回路７５１を構成する各トランジスタは、例えば、上述したようにメサ型構造とされる。
【０２９４】
このように、ＡＤＣ回路７５１を複数の画素で共有することにより、上述した画素毎にＡＤＣを設ける場合とほぼ同様の効果を得るとともに、装置を小型化することが可能になる。
【０２９５】
＜１０．第１０の実施の形態＞
次に、図７３乃至図８３を参照して、本技術の第１０の実施の形態について説明する。なお、第１０の実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、画素の断面の構成及び製造方法が主に異なる。
【０２９６】
｛固体撮像装置１０１ｊの構成例｝
図７３は、本技術の第１０の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｊの断面を模式的に示している。図中、図３と対応する部分には、同じ符号を付している。
【０２９７】
図７３には、固体撮像装置１０１ｊの１つの画素を含む部分の断面が示されているが、他の画素も基本的に同じ構成を有している。図内の下側が固体撮像装置１０１ｊの受光面（裏面）となる。
【０２９８】
固体撮像装置１０１ｊにおいては、半導体基板８０１内に、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域８０２及びＮ型半導体領域８０３が埋め込まれている。固体撮像装置１０１ｊの受光面に入射した光は、Ｎ−型半導体領域８０２において光電変換され、発生した電荷がＮ型半導体領域８０３に蓄積される。
【０２９９】
なお、Ｎ−型半導体領域８０２とＮ型半導体領域８０３とは、必ずしも図内に示されるように明確な境界線が設けられるわけではなく、例えば、Ｎ−型半導体領域８０２からＮ型半導体領域８０３に向かうにつれて、徐々にＮ型の不純物濃度が濃くなる。
【０３００】
ＰＤ１５１（Ｎ−型半導体領域８０２及びＮ型半導体領域８０３）の上面及び側面は、遮光膜８０４により囲まれている。より具体的には、遮光膜８０４は、水平遮光部８０４Ａ、垂直遮光部８０４Ｂ、垂直遮光部８０４Ｃ、及び、水平遮光部８０４Ｄ（図８２）により構成される。また、遮光膜８０４は、例えば、図３の遮光膜２１９と同じ材質により構成される。
【０３０１】
水平遮光部８０４Ａは、固体撮像装置１０１ｊの受光面に対して平行な平面状の形状を有している。水平遮光部８０４Ａは、開口部８０４Ｅを除いて、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域８０２及びＮ型半導体領域８０３の上面を覆っている。
【０３０２】
垂直遮光部８０４Ｂは、固体撮像装置１０１ｊの受光面に対して垂直な壁状の形状を有している。垂直遮光部８０４Ｂは、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域８０２及びＮ型半導体領域８０３の側面を囲むように形成されている。
【０３０３】
垂直遮光部８０４Ｃは、水平遮光部８０４Ａと開口部８０４Ｅの境界付近に配置され、受光面に対して垂直な壁状の形状を有している。垂直遮光部８０４Ｃは、水平遮光部８０４Ａと垂直な方向において、水平遮光部８０４Ａを基準にして、垂直遮光部８０４Ｂと反対側（Ｎ型半導体領域８０８側）に形成される。また、垂直遮光部８０４Ｃは、水平遮光部８０４Ａと平行な方向において、垂直遮光部８０４Ｂと異なる位置に形成される。さらに、垂直遮光部８０４Ｃは、少なくともＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢと、ＭＥＭ１５４を構成するＮ型半導体領域８０８との間を遮光するように形成される。
【０３０４】
水平遮光部８０４Ｄについては後述する。
【０３０５】
開口部８０４Ｅは、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢをＮ−型半導体領域８０２に挿入し、Ｎ型半導体領域８０３に蓄積されている電荷を、Ｎ型半導体領域８０８に転送するために設けられる。
【０３０６】
なお、開口部８０４Ｅは、ＰＤ１５１を通過した光が通過しないように、できるだけ小さくすることが望ましい。また、開口部８０４Ｅは、入射角が大きい斜め光を通過しにくくするために、画素の端部（垂直遮光部８０４Ｂの近傍）に配置することが望ましい。
【０３０７】
なお、垂直遮光部８０４Ｃ及び水平遮光部８０４Ｄの少なくとも一方を形成しないようにすることも可能である。
【０３０８】
遮光膜８０４の周囲は、絶縁膜８０５により覆われている。絶縁膜８０５には、例えば、誘電率が高いＨｆＯ2、ＴａＯ2、Ａｌ2Ｏ3等からなる高誘電膜が用いられる。
【０３０９】
遮光膜８０４の周囲、及び、Ｎ−型半導体領域８０２の下面は、信号電荷とは逆の導電層であるＰ型半導体領域８０６により覆われている。Ｐ型半導体領域８０６の厚みは、ほぼ均一で、例えば２０ｎｍ以内とされる。Ｐ型半導体領域８０６は、遮光膜８０４と半導体基板８０１との界面に存在する欠陥準位からの電荷発生を抑制できる程度の不純物濃度を有し、ピンニング層として働く。
【０３１０】
なお、絶縁膜８０５は、高誘電膜からなり、所定の電位を有するので、Ｐ型半導体領域８０６のピンニング効果を向上させることができる。また、遮光膜８０４に外部から直接電位を与えることにより、同様の効果を得ることも可能である。
【０３１１】
半導体基板８０１の上面（素子形成面）には、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａ、及び、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａが形成されている。ゲート端子（電極）１５５Ａは、水平遮光部８０４Ａの上方に配置され、ゲート端子（電極）１５２Ａは、遮光膜８０４の開口部８０４Ｅの上方に配置されている。
【０３１２】
ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａは、水平端子（電極）部１５２ＡＡ及び垂直端子（電極）部１５２ＡＢにより構成される。水平端子（電極）部１５２ＡＡは、ゲート端子（電極）１５５Ａと同様に、半導体基板８０１の上面（素子形成面）に形成されている。垂直端子（電極）部１５２ＡＢは、水平端子（電極）部１５２ＡＡから垂直下方向に延びており、遮光膜８０４の開口部８０４Ｅを介して、Ｎ−型半導体領域８０２の内部まで延びている。
【０３１３】
水平遮光部２１９Ａの上方であって、半導体基板８０１の表面付近には、Ｐ型半導体領域８０７、Ｎ−型半導体領域８０９、及び、Ｐ＋型半導体領域８１０が形成されている。
【０３１４】
Ｐ型半導体領域８０７は、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢの右側であって、水平端子（電極）部１５２ＡＡの直下に配置されている。
【０３１５】
Ｎ−型半導体領域８０９は、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａの右側に配置され、ＦＤ１５６を構成する。
【０３１６】
Ｐ＋型半導体領域８１０は、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢとＮ−型半導体領域８０９の間に配置されている。
【０３１７】
Ｎ型半導体領域８０８は、Ｐ型半導体領域８０７の直下に配置され、ＭＥＭ１５２を構成する。ゲート端子（電極）１５２Ａの垂直端子（電極）部１５２ＡＢとＮ型半導体領域８０８の間には、垂直遮光部８０４Ｃが配置されている。
【０３１８】
ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａに印加される駆動信号ＴＲＸがオンし、ＴＲＸ１５２がオンすると、Ｎ−型半導体領域８０２（ＰＤ１５１）とＮ型半導体領域８０８（ＭＥＭ１５４）との間にチャネルが形成される。そして、Ｎ型半導体領域８０３に蓄積されている電荷が、当該チャネルを介して、Ｎ型半導体領域８０８に転送され、Ｎ型半導体領域８０８において保持される。
【０３１９】
また、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａに印加される駆動信号ＴＲＧがオンし、ＴＲＧ１５５がオンすると、Ｎ型半導体領域８０８（ＭＥＭ１５４）とＮ−型半導体領域８０９（ＦＤ１５６）との間にチャネルが形成される。そして、Ｎ型半導体領域８０８に保持されている電荷が、当該チャネルを介して、Ｎ−型半導体領域８０９に転送される。そして、Ｎ−型半導体領域８０９の電位が、信号レベルとして、図示せぬＡＭＰ１５９及びＳＥＬ１６０を介して、垂直信号線ＶＳＬに出力される。
【０３２０】
図７４及び図７５は、固体撮像装置１０１ｊの素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。なお、図７４において、垂直遮光部８０４Ｂが配置される領域を一点鎖線による補助線で示している。すなわち、図内の矢印で示されるように、２本の補助線の間が、垂直遮光部８０４Ｂが配置される領域である。また、図７５は、図７４から垂直遮光部８０４Ｂが配置される領域を示す補助線を削除し、水平遮光部８０４Ａが配置される領域を示す斜線のパターンを追加した図である。
【０３２１】
図７４及び図７５には、画素アレイ部１１１を構成する画素Ｐ１乃至Ｐ４の４つの画素が示されている。画素Ｐ１と画素Ｐ２とは、図内で横方向（行方向）に隣接し、画素内のレイアウトが互いに左右対称になっている。画素Ｐ３と画素Ｐ４とは、図内で横方向（行方向）に隣接し、画素内のレイアウトが互いに左右対称になっている。画素Ｐ１と画素Ｐ３とは、図内で縦方向（列方向）に隣接し、画素内のレイアウトが互いに上下対称になっている。画素Ｐ２と画素Ｐ４とは、図内で縦方向（列方向）に隣接し、画素内のレイアウトが互いに上下対称になっている。
【０３２２】
また、図７４に示されるように、垂直遮光部８０４Ｂは、複数個の画素が行方向及び列方向に配置された画素アレイ部１１１において、行方向に隣接する各画素列と画素列との間に、複数画素にわたって列方向に延在するように配置される。また、垂直遮光部８０４Ｂは、画素アレイ部１１１において、列方向に隣接する各画素行と画素行との間に、複数画素にわたって行方向に延在するように配置される。
【０３２３】
さらに、図７５に示されるように、水平遮光部２１９Ａは、各画素の開口部２１９Ｃを除いた全領域にわたって配置される。これにより、各画素は、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢの周囲を囲む開口部８０４Ｅを除いて、水平遮光部８０４Ａにより遮光される。
【０３２４】
従って、ＰＤ１５１により吸収されずに通過した光は、水平遮光部８０４Ａにより反射され、水平遮光部８０４Ａより上層への侵入が妨げられる。仮に、ＰＤ１５１により吸収されずに通過した光が、遮光膜８０４の開口部８０４Ｅを通過したとしても、垂直遮光部８０４Ｃにより、ＭＥＭ１５４を構成するＮ型半導体領域８０８の方向に侵入することが防止される。これにより、例えば、ＰＤ１５１を通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４を構成するＮ型半導体領域８０８やＦＤ１５６を構成するＮ−型半導体領域８０９に侵入し、ノイズが発生することが防止される。また、垂直遮光部８０４Ｂにより、隣接する画素から入射した光がＰＤ１５１に漏れこみ、混色等のノイズが発生することが防止される。
【０３２５】
また、ゲート端子（電極）１５２Ａの水平端子（電極）部１５２ＡＡの直下の半導体基板８０１の表面に形成されるチャネルは、Ｎ型半導体領域８０８、Ｐ＋型半導体領域８１０等より浅く形成するこができる。従って、水平端子（電極）部１５２ＡＡの下部において、水平遮光部８０４Ａの厚みを調整したり、垂直遮光部８０４Ｃを設けたりすることが可能である。これにより、さらにＮ型半導体領域８０８やＮ−型半導体領域８０９への電荷の漏れこみを抑制することができる。
【０３２６】
また、ゲート端子（電極）１５２Ａが絶縁膜と接する領域をメタルゲート構造とすることで、さらに遮光能力を向上させることができる。
【０３２７】
｛固体撮像装置１０１ｊの製造方法｝
次に、図７６乃至図８３を参照して、固体撮像装置１０１ｊの製造方法について説明する。なお、図７６乃至図８３において、図７３と対応する部分には同じ符号を付してある。ただし、図を分かりやすくするために、説明と関係ない部分の符号の図示は適宜省略する。
【０３２８】
まず、図７６に示されるように、信号電荷と逆の導電層であるＰ型半導体領域８０６、及び、犠牲膜として用いられるＰ＋型半導体領域８５１が、単結晶のシリコンからなる半導体基板８０１内にイオン（例えば、ボロン）注入により形成される。Ｐ型半導体領域８０６及びＰ＋型半導体領域８５１は、上述した遮光膜８０４及びピンニング層となる領域に形成される。このとき、後のウェットエッチングの工程で、Ｐ＋型半導体領域８５１のみ除去され、Ｐ型半導体領域８０６が除去されないように、Ｐ型半導体領域８０６及びＰ＋型半導体領域８５１の不純物濃度が調整される。
【０３２９】
次に、光電変換を行う空乏層を形成するために、信号電荷と同じ導電層であるＮ−型半導体領域８０２及びＮ型半導体領域８０３が、イオン注入によりピンニング層の一部に形成される。
【０３３０】
次に、図７７に示されるように、半導体基板８０１の上面に、単結晶のシリコン膜が、エピタキシャル成長により成膜される。そして、生成した単結晶のシリコン膜に、転送チャネル、転送ゲート、電荷保持部、及び、周辺回路等が形成される。具体的には、例えば、ゲート端子（電極）１５２Ａ、ゲート端子（電極）１５５Ａ、Ｐ型半導体領域８０７、Ｎ型半導体領域８０８、Ｎ−型半導体領域８０９、及び、Ｐ＋型半導体領域８１０等が形成される。
【０３３１】
次に、図７８に示されるように、半導体基板８０１の上面に配線層（不図示）が形成された後、半導体基板８０１の上面に支持基板８５２が貼り合わされる。ここで、支持基板８５２は、信号回路が形成されたものであってもよい。
【０３３２】
なお、図７８以降の図では、これまでの図と上下方向が逆になっている。
【０３３３】
次に、図７９に示されるように、ＣＭＰにより、半導体基板８０１の裏面が、Ｎ−型半導体領域８０２（ＰＤ１５１）の表面付近まで薄膜化される。
【０３３４】
次に、図８０に示されるように、半導体基板８０１の裏面側から、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングにより、Ｐ型半導体領域８０６が除去される。これにより、半導体基板８０１の裏面から垂直方向に延び、Ｐ＋型半導体領域８５１まで達するトレンチ８５３が形成される。なお、トレンチ８５３の周囲において、Ｐ型半導体領域８０６が、ピンニング層として十分機能する厚さの分だけ薄く均一に除去されずに残される。
【０３３５】
次に、図８１に示されるように、酸系の薬液を用いたウェットエッチングによりＰ＋型半導体領域８５１が除去される。ここで、上述したように、Ｐ型半導体領域８０６がピンニング層として残り、Ｐ＋型半導体領域８５１のみが除去されるように、薬液の成分比が調整される。これにより、トレンチ８５３が、Ｐ＋型半導体領域８５１が除去された部分まで延びる。また、Ｐ型半導体領域８０６が、薄く均一に形成される。
【０３３６】
次に、図８２に示されるように、トレンチ８５３の内壁の表面のシリコンの界面準位を抑制するために、例えば原子層堆積法（ＡＬＤ）等の方法により、トレンチ８５３の内壁の表面に絶縁膜８０５が成膜される。
【０３３７】
次に、例えば、ＣＶＤ等の方法により、金属膜がトレンチ８５３内に埋め込まれ、遮光膜８０４の水平遮光部８０４Ａ、垂直遮光部８０４Ｂ、及び、垂直遮光部８０４Ｃが形成される。また、半導体基板８０１の裏面に、トレンチ８５３の入り口があった部分を塞ぐように、水平遮光部８０４Ｄが形成される。水平遮光部８０４Ｄは、例えば、画素アレイ部１１１において行方向に隣接する各画素列と画素列との間に、複数画素にわたって列方向に延在するように配置される。また、水平遮光部８０４Ｄは、例えば、画素アレイ部１１１において列方向に隣接する各画素行と画素行との間に、複数画素にわたって行方向に延在するように配置される。
【０３３８】
なお、このとき、画像信号の黒レベルを決めるための画素領域、及び、位相差検出用画素の一部の領域等を遮光する金属膜を形成するようにしてもよい。
【０３３９】
また、半導体基板８０１の裏面に、絶縁膜８０５が成膜される。
【０３４０】
次に、図８３に示されるように、半導体基板８０１の裏面に、オンチップカラーフィルタ８５４、及び、オンチップマイクロレンズ８５５等が形成され、固体撮像装置１０１ｊが完成する。
【０３４１】
固体撮像装置１０１ｊでは、上述した固体撮像装置１０１ａとほぼ同様の効果を奏することができる。
【０３４２】
さらに、固体撮像装置１０１ｊでは、固体撮像装置１０１ａのように基板の貼り合わせによる接合界面が存在しないため、ＴＲＸ１５２のチャネル内に欠陥準位が存在しない。また、ＰＤ１５１、ＴＲＸ１５２、ＭＥＭ１５４等が、全て単結晶のシリコンにより形成される。従って、ＰＤ１５１とＭＥＭ１５４との間の電荷の転送不良を防止することができる。
【０３４３】
また、固体撮像装置１０１ｊでは、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢと、ＭＥＭ１５４を構成するＮ型半導体領域８０８との間を遮光する垂直遮光部８０４Ｃを設けることにより、遮光性能をさらに向上させることができる。
【０３４４】
さらに、固体撮像装置１０１ｊでは、Ｐ型半導体領域８０６を薄く均一に形成することができ、ＰＤ１５１を構成するＮ−型半導体領域８０２の体積を拡大することができる。その結果、飽和電荷量が増大し、感度が向上する。また、斜入射光特性が向上する。
【０３４５】
なお、例えば、上述した図７６の工程において、柱状のＰ型半導体領域８０６の部分を、前記柱の中芯部分に信号電荷と逆の導電型となる導電層（Ｐ型導電層。以下、内側導電層と称する）、内側導電層の周囲に不純物が注入されていないシリコン層（以下、単にシリコン層と称する）、シリコン層の周囲に信号電荷と逆の導電型の導電層（Ｐ型導電層。以下、外側導電層と称する）を配置した構造とすることも可能である。これにより、例えば、上述した図８０及び図８１の工程において、ドライエッチングにより内側導電層を除去した後、アルカリ系の薬液を用いたウェットエッチングによりシリコン層を除去し、外側導電層のみを残すことにより、図７３のＰ型半導体領域８０６と同じ形状の導電層を容易に形成することが可能になる。
【０３４６】
＜１１．第１１の実施の形態＞
次に、図８４乃至図１２９を参照して、本技術の第１１の実施の形態について説明する。
【０３４７】
｛固体撮像装置１０１ｋの構成例｝
図８４は、本技術の第１１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｋの断面を模式的に示している。図８４には、固体撮像装置１０１ｋの１つの画素を含む部分の断面が示されているが、他の画素も基本的に同じ構成を有している。また、図８４において、下側が固体撮像装置１０１ｋの受光面となる。
【０３４８】
固体撮像装置１０１ｋは、上述した本技術の第１０の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｊと比較して、画素の断面の構成及び製造方法が主に異なる。
【０３４９】
固体撮像装置１０１ｋにおいては、半導体基板１００１の裏面付近にＰＤ１５１が埋め込まれている。そして、ＰＤ１５１の上面及び側面は、遮光膜１００２で覆われている。具体的には、遮光膜１００２は、水平遮光部１００２Ａ及び垂直遮光部１００２Ｂにより構成される。また、遮光膜１００２は、例えば、図３の遮光膜２１９と同じ材質により構成される。
【０３５０】
水平遮光部１００２Ａは、固体撮像装置１０１ｋの受光面に対して平行な平面状の形状を有している。水平遮光部１００２Ａは、開口部１００２Ｃを除いて、ＰＤ１５１の上面を覆っている。また、水平遮光部１００２Ａは、図７５を参照して上述した第１０の実施の形態の水平遮光部８０４Ａと同様に、画素アレイ部１１１の各画素の開口部１００２Ｃを除いた全領域にわたって配置される。
【０３５１】
垂直遮光部１００２Ｂは、固体撮像装置１０１ｋの受光面に対して垂直な壁状の形状を有している。垂直遮光部１００２Ｂは、ＰＤ１５１の側面を囲むように形成されている。また、垂直遮光部１００２Ｂは、図７４を参照して上述した第１０の実施の形態の垂直遮光部８０４Ｂと同様に、画素アレイ部１１１において行方向に隣接する各画素列と画素列との間に、複数画素にわたって列方向に延在するように配置される。さらに、垂直遮光部１００２Ｂは、図７４を参照して上述した第１０の実施の形態の垂直遮光部８０４Ｂと同様に、画素アレイ部１１１において列方向に隣接する各画素行と画素行との間に、複数画素にわたって行方向に延在するように配置される。
【０３５２】
開口部１００２Ｃは、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａの垂直端子（電極）部１５２ＡＢをＰＤ１５１に挿入し、ＰＤ１５１に蓄積されている電荷を、ＭＥＭ１５４に転送するために設けられる。
【０３５３】
ＰＤ１５１により吸収されずに通過した光は、水平遮光部１００２Ａにより反射され、水平遮光部１００２Ａより上層への侵入が妨げられる。これにより、例えば、ＰＤ１５１を通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４やＦＤ１５６に侵入し、ノイズが発生することが防止される。また、垂直遮光部１００２Ｂにより、隣接する画素から入射した光がＰＤ１５１に漏れこみ、混色等のノイズが発生することが防止される。
【０３５４】
なお、開口部１００２Ｃは、ＰＤ１５１を通過した光が通過しないように、できるだけ小さくすることが望ましい。また、開口部１００２Ｃは、入射角が大きい斜め光を通過しにくくするために、画素の端部（垂直遮光部１００２Ｂの近傍）に配置することが望ましい。
【０３５５】
半導体基板１００１の上面（素子形成面）には、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａ、及び、画素トランジスタのゲート端子（電極）１００５Ａが形成されている。ゲート端子（電極）１５５Ａ及びゲート端子（電極）１００５Ａは、水平遮光部１００２Ａの上方に配置され、ゲート端子（電極）１５２Ａは、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃの上方に配置されている。
【０３５６】
ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａは、水平端子（電極）部１５２ＡＡ及び垂直端子（電極）部１５２ＡＢにより構成される。水平端子（電極）部１５２ＡＡは、他のトランジスタのゲート端子（電極）と同様に、半導体基板１００１の素子形成面に形成されている。垂直端子（電極）部１５２ＡＢは、水平端子（電極）部１５２ＡＡから垂直下方向に延びており、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを介して、ＰＤ１５１の内部まで延びている。
【０３５７】
水平遮光部１００２Ａの上方であって、半導体基板１００１の上面付近には、ＦＤ１５６、ソースドレイン領域（ＳＤ）１００３及び１００４が形成されている。ＦＤ１５６は、ゲート端子（電極）１５５Ａの右側に配置されている。ＳＤ１００３及びＳＤ１００４は、ゲート端子（電極）１００５Ａの左右の両隣に配置されている。
【０３５８】
また、ゲート端子（電極）１５２Ａの水平端子（電極）部１５２ＡＡの直下、かつ、水平遮光部１００２Ａの上方であって、半導体基板１００１の上面から少し奥に入った位置にＭＥＭ１５４が形成されている。
【０３５９】
ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａに印加される駆動信号ＴＲＸがオンし、ＴＲＸ１５２がオンすると、ＰＤ１５１とＭＥＭ１５４との間にチャネルが形成される。そして、ＰＤ１５１に蓄積されている電荷が、当該チャネルを介してＭＥＭ１５４に転送され、ＭＥＭ１５４において保持される。
【０３６０】
また、ＴＲＧ１５５のゲート端子（電極）１５５Ａに印加される駆動信号ＴＲＧがオンし、ＴＲＧ１５５がオンすると、ＭＥＭ１５４とＦＤ１５６との間にチャネルが形成される。そして、ＭＥＭ１５４に保持されている電荷が、当該チャネルを介してＦＤ１５６に転送される。そして、ＦＤ１５６の電位が、信号レベルとして、図示せぬＡＭＰ１５９及びＳＥＬ１６０を介して、垂直信号線ＶＳＬに出力される。
【０３６１】
｛固体撮像装置１０１ｋの製造方法｝
次に、図８５乃至図１２９を参照して、固体撮像装置１０１ｋの製造方法について説明する。
【０３６２】
（第１の製造方法）
最初に、図８５乃至図９８を参照して、固体撮像装置１０１ｋの第１の製造方法について説明する。
【０３６３】
まず、図８５に示されるように、半導体基板１１０１の表面にハードマスク１１０２が形成される。ハードマスク１１０２は、例えば、ＳｉＯ2又はＳｉＮからなる。また、ハードマスク１１０２は、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃが形成される位置に形成される。
【０３６４】
次に、図８６に示されるように、半導体基板１１０１の表面のハードマスク１１０２を除く領域に、犠牲膜１１０３が成膜される。犠牲膜１１０３には、例えば、シリコンと格子整合する材料であるＳｉＧｅが用いられる。
【０３６５】
また、犠牲膜１１０３の厚さは、遮光性と視認性を考慮して、例えば、２００ｎｍ以上に設定される。ここで、視認性とは、後述するように、犠牲膜１１０３の一部が除去されずに残され、アライメントマークとして用いられるため、アライメントマークとしての視認性のことを指す。
【０３６６】
なお、図８７に示されるように、犠牲膜１１０３を、ハードマスク１１０２の上端を超えるまで成長させるようにしてもよい。この場合、図８８に示されるように、ＣＭＰにより、犠牲膜１１０３が所定の厚さまで研磨される。
【０３６７】
次に、図８９に示されるように、ウェットエッチングにより、ハードマスク１１０２が除去される。
【０３６８】
次に、図９０に示されるように、エピタキシャル成長により、半導体基板１１０１及び犠牲膜１１０３の上面にシリコン膜１１０４が成膜される。
【０３６９】
次に、図９１に示されるように、ＣＭＰにより、シリコン膜１１０４が所定の厚さまで研磨される。
【０３７０】
次に、図９２に示されるように、画素回路が形成される。すなわち、ＰＤ１５１、ゲート端子（電極）１５２Ａ、ＭＥＭ１５４、ゲート端子（電極）１５５Ａ、ＳＤ１００３、ＳＤ１００４、ゲート端子（電極）１００５Ａ等が形成される。また、例えば、シリコン膜１１０４の上層に図示せぬ配線層が形成される。
【０３７１】
次に、図示せぬ配線層の上層に、図示せぬ支持基板が貼り合わされる。また、図９３に示されるように、半導体基板１００１の裏面が、ＰＤ１５１の表面付近まで薄膜化される。
【０３７２】
なお、図９３以降の図面は、これまでの図面と上下方向が逆になっている。
【０３７３】
次に、図９４に示されるように、半導体基板１００１の裏面にトレンチ１１０５が形成される。トレンチ１１０５は、遮光膜１００２の垂直遮光部１００２Ｂが形成される位置に形成され、先端が犠牲膜１１０３に達する。
【０３７４】
なお、トレンチ１１０５は、例えば、図１９を参照して上述した方法と同様の方法により形成される。
【０３７５】
また、画素領域以外の領域（例えば、スクライブ領域）においては、トレンチ１１０５は形成されない。
【０３７６】
次に、図９５に示されるように、所定の薬液を用いたウェットエッチングにより、犠牲膜１１０３が除去される。そして、犠牲膜１１０３が除去された位置に水平方向に広がり、トレンチ１１０５と繋がる空洞部１１０６が形成される。空洞部１１０６の断面の厚みは、ほぼ均一となる。
【０３７７】
なお、例えば、ＨＦ、Ｈ2Ｏ2、ＣＨ3ＣＯＯＨを混合した薬液が、ウェットエッチングに用いられる。
【０３７８】
また、上述したように、画素領域以外の領域においては、トレンチ１１０５が形成されていない。従って、図９６に示されるように、図９５の工程において、ウェットエッチングにより犠牲膜１１０３が除去されずに、そのまま残る。そして、図内の点線で囲まれた犠牲膜１１０３の開口部１１０３Ａが、アライメントマークとして用いられる。
【０３７９】
次に、図９７に示されるように、遮光膜１００２が生成される。例えば、まず、トレンチ１１０５及び空洞部１１０６の表面に、図示せぬ固定電荷膜が成膜される。この固定電荷膜は、例えば、ＨｆＯ2、Ａｌ2Ｏ3等の膜からなる。
【０３８０】
次に、固定電荷膜の表面に、図示せぬ絶縁膜が成膜される。この絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ2膜からなる。
【０３８１】
次に、遮光膜１００２が、トレンチ１１０５及び空洞部１１０６内に埋め込まれる。
【０３８２】
次に、図９８に示されるように、半導体基板１１０１の裏面に平坦化膜１１０７が成膜された後、オンチップカラーフィルタ１１０８、及び、オンチップマイクロレンズ１１０９等が形成され、固体撮像装置１０１ｋが完成する。
【０３８３】
この第１の製造方法においては、図９６を参照して上述したように、特別な製造工程を設けずに、固体撮像装置１０１ｋのアライメントマークを形成することができる。
【０３８４】
図９９は、第１の製造方法による固体撮像装置１０１ｋのアライメントマークの製造工程と、上述した図７３の固体撮像装置１０１ｊのアライメントマークの製造工程を比較した図である。なお、製造工程Ａは、固体撮像装置１０１ｋのアライメントマークの製造工程を示し、製造工程Ｂは、固体撮像装置１０１ｊのアライメントマークの製造工程を示している。
【０３８５】
固体撮像装置１０１ｋでは、上述したように、図９０の工程で、ＳｉＧｅからなる犠牲膜１１０３の上面にシリコン膜１１０４をエピタキシャル成長させ、図９１の工程で、シリコン膜１１０４を研磨するだけで、図内の点線の四角で囲まれる部分にアライメントマークを形成することが可能である。
【０３８６】
一方、固体撮像装置１０１ｊでは、ボロンを注入したシリコンからなる犠牲膜（図７６及び図７７のＰ＋型半導体領域８５１）の上面にシリコン膜をエピタキシャル成長させ、シリコン膜を研磨する工程までは、固体撮像装置１０１ｋとほぼ同様である。
【０３８７】
ここで、ボロンを注入したシリコンは、視認性が悪く、アライメントマークに用いることは難しい。また、視認性を上げるためにボロンの濃度を高くすると、欠陥が多発し、エピタキシャル成長させるシリコン膜にも欠陥が多発するようになり、品質が低下する。
【０３８８】
そこで、次に、前処理が行われた後、シリコン膜の表面がフォトレジストによりマスクされる。そして、アライメントマークの加工が行われた後、後処理が行われる。これにより、図内の点線の四角で囲まれる部分にアライメントマークが形成される。
【０３８９】
このように、固体撮像装置１０１ｋでは、固体撮像装置１０１ｊと比較して、アライメントマークの製造工程を削減することができる。
【０３９０】
なお、ここで、図１００乃至図１０３を参照して、アライメントマークが形成される領域において、画素領域と同様に、犠牲膜１１０３を除去してアライメントマークを形成できるか否かについて検討する。
【０３９１】
例えば、図１００の点線の丸で囲まれる犠牲膜１１０３の開口部１１０３Ａの周囲に、図１０１に示されるように、トレンチ１１０５が形成される。
【０３９２】
次に、図１０２に示されるように、ウェットエッチングにより、犠牲膜１１０３が除去され、空洞部１１０６が形成される。このとき、図内の点線１１２１で囲まれる領域、すなわち、犠牲膜１１０３の端部において、犠牲膜の残骸１１０３Ｂ及び１１０３Ｃが残る場合がある。
【０３９３】
次に、図１０３に示されるように、トレンチ１１０５及び空洞部１１０６の表面に、固定電荷膜及び絶縁膜からなる膜１１２２が成膜された後、遮光膜１００２が埋め込まれる。
【０３９４】
ここで、点線１１２１で囲まれる領域には、残骸１１０３Ｂ及び１１０３Ｃが除去されずに残っている。そのため、この領域をアライメントマークに使用する場合、マークの形状にバラツキが生じ、かつ、左右対称の形状とならない。従って、アライメントマークの認識精度が低下することが想定されるため、点線１１２１で囲まれる領域はアライメントマークには適しないと考えられる。
【０３９５】
（第２の製造方法）
次に、図１０４乃至図１２０を参照して、固体撮像装置１０１ｋの第２の製造方法について説明する。なお、図１０４乃至図１２０において、図８５乃至図９８と対応する部分には、同じ符号を付してある。
【０３９６】
まず、図１０４に示されるように、上述した図８５の工程と同様に、半導体基板１１０１の表面にハードマスク１１０２が形成される。
【０３９７】
次に、図１０５に示されるように、半導体基板１１０１の表面のハードマスク１１０２を除く領域に、犠牲膜１２０１が成膜される。
【０３９８】
犠牲膜１２０１には、第１の製造方法の犠牲膜１１０３と同様に、ＳｉＧｅが用いられる。ただし、犠牲膜１２０１は犠牲膜１１０３と異なり、Ｇｅの濃度が、中央部ほど濃く、上端及び下端に近づくほど薄くなるように調整される。これにより、犠牲膜１２０１のウェットエッチングレート（ＷＥＲ）が、中央部ほど速く、上端及び下端に近づくほど遅くなる。
【０３９９】
なお、図１０６に示されるように、犠牲膜１２０１を、ハードマスク１１０２の上端を超えるまで成長させるようにしてもよい。この場合、図１０７に示されるように、ＣＭＰにより、犠牲膜１２０１が所定の厚さまで研磨される。また、研磨後の犠牲膜１２０１のＧｅの濃度が、中央部ほど濃く、上端及び下端に近づくほど薄くなるように、成膜時の犠牲膜１２０１のＧｅの濃度が調整される。
【０４００】
次に、図１０８に示されるように、上述した図８９の工程と同様に、ウェットエッチングにより、ハードマスク１１０２が除去される。
【０４０１】
次に、図１０９に示されるように、上述した図９０の工程と同様に、エピタキシャル成長により、半導体基板１１０１及び犠牲膜１２０１の上面にシリコン膜１１０４が成膜される。
【０４０２】
次に、図１１０に示されるように、上述した図９１の工程と同様に、ＣＭＰにより、シリコン膜１１０４が所定の厚さまで研磨される。
【０４０３】
次に、図１１１に示されるように、上述した図９２の工程と同様に、画素回路が形成される。
【０４０４】
次に、図１１２に示されるように、上述した図９３の工程と同様に、図示せぬ支持基板が貼り合わされるとともに、半導体基板１１０１の裏面が薄膜化される。
【０４０５】
なお、図１１２以降の図では、これまでの図と上下方向が逆になっている。
【０４０６】
次に、図１１３に示されるように、上述した図９４の工程と同様に、半導体基板１１０１の裏面にトレンチ１２０２が形成される。トレンチ１２０２の先端は、犠牲膜１２０１まで達する。
【０４０７】
次に、図１１４に示されるように、上述した図９５の工程と同様に、ウェットエッチングにより、犠牲膜１２０１が除去される。これにより、トレンチ１２０２と繋がり、トレンチ１２０２に対して垂直で、水平方向に延びる空洞部１２０３が形成される。
【０４０８】
ここで、上述したように、犠牲膜１２０１は、中央部ほどＷＥＲが速く、上端及び下端に近づくほどＷＥＲが遅くなる。従って、犠牲膜１２０１を除去した後の空洞部１２０３は、トレンチ１２０２に近い位置ほど厚く、トレンチ１２０２から遠い位置ほど薄くなる。すなわち、空洞部１２０３の断面は、トレンチ１２０２との接続部分が最も厚く、端部に向けて細くなるテーパ状となる。
【０４０９】
次に、図１１５に示されるように、遮光膜１００２が生成される。例えば、まず、トレンチ１２０２及び空洞部１２０３の表面に、図示せぬ絶縁膜が成膜される。この絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ2膜からなる。次に、遮光膜１００２が、トレンチ１２０２及び空洞部１２０３内に埋め込まれる。
【０４１０】
ここで、図１１６を参照して、第１の製造方法と第２の製造方法での遮光膜１００２の形状の違いについて説明する。図１１６の上の図は、第１の製造方法で生成した遮光膜１００２の断面を模式的に示し、下の図は、第２の製造方法で生成した遮光膜１００２の断面を模式的に示している。
【０４１１】
第１の製造方法の場合、図９６を参照して上述したように、水平遮光部１００２Ａが形成される空洞部１１０６の断面の厚みはほぼ均一となる。従って、図１１６の上の図に示されるように、水平遮光部１００２Ａの断面の厚みはほぼ均一となる。
【０４１２】
ここで、例えば、ＣＶＤ等の方法により、トレンチ１１０５及び空洞部１１０６内に遮光膜１００２を埋め込む場合、トレンチ１１０５の入り口からトレンチ１１０５内に原料ガスやキャリアガスが導入される。このとき、原料ガスやキャリアガスが滞留して、空洞部１１０６内に十分届かないことがある。特に、空洞部１１０６の端部に近くなり、トレンチ１１０５の入り口からの距離が遠くなるほど、原料ガスやキャリアガスが十分に届きにくくなる。その結果、例えば、図１１６の上の図に示されるように、水平遮光部１００２Ａ内にボイド１２５１及び１２５２が生じ、遮光性能が低下する恐れがある。
【０４１３】
一方、第２の製造方法の場合、図１１４を参照して上述したように、水平遮光部１００２Ａが形成される空洞部１２０３の断面は、テーパ状となり、トレンチ１２０２との接続部分が最も厚くなり、端部に向けて細くなる。
【０４１４】
ここで、例えば、ＣＶＤ等の方法により、トレンチ１２０２の入り口からトレンチ１２０２及び空洞部１２０３内に遮光膜１００２を埋め込む場合、上述したように、原料ガスやキャリアガスが滞留して、空洞部１２０３内に十分届かないことがある。特に、空洞部１２０３の端部に近くなるほど、原料ガスやキャリアガスが十分に届きにくくなる。しかし、空洞部１２０３が、テーパ状であり、トレンチ１２０２との接続部分の間口が広がっているため、原料ガスやキャリアガスの滞留が緩和される。また、空洞部１２０３の端部が先細りになっているため、空洞部１２０３の端部に届くガスの量が減少しても、隙間なく空洞部１２０３を埋めることが可能になる。その結果、図１１６の下の図に示されるように、垂直遮光部１００２Ｂとの接続部分から端部（開口部１００２Ｃ）に向けて細くなるテーパ状であり、ボイドのない水平遮光部１００２Ａを形成することができ、遮光性能を良好に保つことができる。
【０４１５】
次に、図１１７乃至図１１９を参照して、トレンチ１２０２の深さと水平遮光部１００２Ａの形状の関係について説明する。
【０４１６】
図１１７は、トレンチ１２０２を犠牲膜１２０１の表面の浅い位置まで形成した場合の水平遮光部１００２Ａの形状の例を模式的に示している。図１１８は、トレンチ１２０２を犠牲膜１２０１の中央くらいまで形成した場合の水平遮光部１００２Ａの形状の例を模式的に示している。図１１９は、トレンチ１２０２を犠牲膜１２０１より深い位置まで形成した場合の水平遮光部１００２Ａの形状の例を模式的に示している。
【０４１７】
トレンチ１２０２を犠牲膜１２０１の表面の浅い位置まで形成した場合、水平遮光部１００２Ａの断面の形状は、上下対称なテーパ状とはならず、トレンチ１２０２（垂直遮光部１００２Ｂ）の方向に偏ったテーパ状になる。
【０４１８】
一方、トレンチ１２０２を犠牲膜１２０１の中央くらいまで形成した場合と、犠牲膜１２０１より深い位置まで形成した場合とでは、水平遮光部１００２Ａの形状には、大きな差は見られない。すなわち、水平遮光部１００２Ａの断面の形状は、ほぼ上下対称なテーパ状になる。
【０４１９】
製造方法の説明に戻り、次に、図１２０に示されるように、上述した図９８の工程と同様に、半導体基板１１０１の裏面に、平坦化膜１１０７、オンチップカラーフィルタ１１０８、及び、オンチップマイクロレンズ１１０９等が形成され、固体撮像装置１０１ｋが完成する。
【０４２０】
以上のように、第２の製造方法では、遮光膜１００２の水平遮光部１００２Ａの断面をテーパ状にすることで、ボイドのない遮光性の優れた遮光膜１００２を形成することができる。
【０４２１】
ここで、テーパ状の水平遮光部１００２Ａの厚さの条件について検討する。
【０４２２】
図１２１の上の表は、水平遮光部１００２Ａの材質及び厚みと、光の透過率との関係を示している。
【０４２３】
例えば、水平遮光部１００２ＡをＷにより構成する場合、厚さを８０ｎｍ以上にすると、透過率は−５０ｄＢ以下になり、厚さを１８０ｎｍ以上にすると、透過率は−１００ｄＢ以下になる。水平遮光部１００２ＡをＴｉにより構成する場合、厚さを７０ｎｍ以上にすると、透過率は−５０ｄＢ以下になり、厚さを１４０ｎｍ以上にすると、透過率は−１００ｄＢ以下になる。水平遮光部１００２ＡをＴａにより構成する場合、厚さを７０ｎｍ以上にすると、透過率は−５０ｄＢ以下になり、厚さを１５０ｎｍ以上にすると、透過率は−１００ｄＢ以下になる。水平遮光部１００２ＡをＡｌにより構成する場合、厚さを４０ｎｍ以上にすると、透過率は−５０ｄＢ以下になり、厚さを７０ｎｍ以上にすると、透過率は−１００ｄＢ以下になる。
【０４２４】
そして、水平遮光部１００２Ａの材質、及び、要求される遮光性能により、水平遮光部１００２Ａの最薄値Ｄｍｉｎが決定される。なお、最薄値Ｄｍｉｎは、水平遮光部１００２Ａの先端の尖った部分ではなく、先端から少し離れた位置における厚みとされる。
【０４２５】
例えば、最薄値Ｄｍｉｎは、水平遮光部１００２Ａの先端（開口部１００２Ｃの端部）から所定の距離だけ離れた位置の厚みとされる。
【０４２６】
或いは、例えば、最薄値Ｄｍｉｎは、水平遮光部１００２Ａと垂直遮光部１００２Ｂの接続部分から水平遮光部１００２Ａの先端までの長さをＬとした場合、水平遮光部１００２Ａの先端からＬ×ｘ（％）の距離だけ離れた位置の厚みとされる。ｘは、例えば、１０％以下に設定される。より具体的には、ｘは、例えば、０．５％、１％、３％、５％、７％、又は、１０％等の値に設定される。
【０４２７】
例えば、水平遮光部１００２ＡをＷにより構成し、透過率を−５０ｄＢ以下とする場合、水平遮光部１００２Ａの最薄値Ｄｍｉｎは、８０ｎｍ以上に設定される。
【０４２８】
｛固体撮像装置１０１ｋの第３の製造方法｝
次に、図１２２乃至図１２８を参照して、固体撮像装置１０１ｋの第３の製造方法について説明する。第３の製造方法では、ＳＯＮ（Silicon On Nothing）技術が用いられる。
【０４２９】
まず、図１２２に示されるように、シリコンからなる半導体基板１３０１の表面に垂直なトレンチが、所定の間隔で複数形成される。なお、ＴＲＸ１５２の垂直端子（電極）部１５２ＡＢが形成される領域１３０１Ａには、トレンチは形成されない。
【０４３０】
次に、図１２２の半導体基板１３０１に対して、Ｈ2ガスを用いたアニール処理が約１１００度の環境下で約１０分行われる。これにより、図１２３に示されるように、半導体基板１３０１に水平方向の空洞部１３０１Ｂが形成される。なお、空洞部１３０１Ｂの先端は、少し丸みを帯びた形状となる。
【０４３１】
次に、図１２４に示されるように、半導体基板１３０１の表面に、空洞部１３０１Ｂに通じる穴があけられる。そして、その穴から、所定の機械的強度を持つ補強膜１３０２が空洞部１３０１Ｂに埋め込まれ、エピタキシャル成長させる。また、半導体基板１３０１の表面の穴付近には、ポリシリコン１３０３が形成される。
【０４３２】
なお、補強膜１３０２は、例えば、ＳｉＯ2等の酸化膜、Ｈｉｇｈ−ｋ膜、又は、Ｈｉｇｈ−ｋ膜と酸化膜の積層膜とすることができる。
【０４３３】
例えば、図１２３の半導体基板１３０１をそのまま用いた場合、水平方向の空洞部１３０１Ｂが形成されているため、加工時に半導体基板１３０１の変形や損傷が発生するおそれがある。これに対して、空洞部１３０１Ｂを補強膜１３０２で埋めることにより、半導体基板１３０１の機械的強度が向上し、半導体基板１３０１の変形や損傷を防止することができる。
【０４３４】
次に、図１２５に示されるように、上述した図９２の工程と同様に、画素回路が形成される。
【０４３５】
次に、図１２６に示されるように、上述した図９３の工程と同様に、図示せぬ支持基板が貼り合わされるとともに、半導体基板１３０１の裏面が薄膜化される。
【０４３６】
なお、図１２６以降の図では、これまでの図と上下方向が逆になっている。
【０４３７】
次に、図１２７に示されるように、上述した図９４の工程と同様に、半導体基板１３０１の裏面にトレンチ１３０１Ｃが形成される。このとき、補強膜１３０２が設けられていなければ、トレンチ１３０１Ｃが空洞部１３０１Ｂを突き抜けて、半導体基板１３０１が想定以上に深く掘り込まれる恐れがある。しかし、補強膜１３０２によりトレンチ１３０１Ｃが堰き止められるため、半導体基板１３０１が想定以上に掘り込まれることが防止される。
【０４３８】
さらに、例えばアンモニア等の薬液を用いたウェットエッチングにより、補強膜１３０２が除去され、空洞部１３０１Ｂが再度形成される。このとき、上述した図１２４の工程において、補強膜１３０２を形成するための穴に、補強膜１３０２の形成後に形成されたポリシリコン１３０３は、除去されずに残る。
【０４３９】
次に、図１２８に示されるように、遮光膜１００２が生成される。例えば、まず、トレンチ１３０１Ｃ及び空洞部１３０１Ｂの表面に、図示せぬ絶縁膜が成膜される。この絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ2膜からなる。次に、遮光膜１００２が、トレンチ１３０１Ｃ及び空洞部１３０１Ｂ内に埋め込まれる。
【０４４０】
次に、図９８や図１１３を参照して上述したように、オンチップカラーフィルタ及びオンチップマイクロレンズ等が形成され、固体撮像装置１０１ｋが完成する。
【０４４１】
ここで、図１２９を参照して、例えば第１の製造方法のように犠牲膜を用いたウェットエッチングにより半導体基板に空洞部を形成し、水平遮光部１００２Ａを形成した場合と、第３の製造方法のようにＳＯＮを用いて半導体基板に空洞部を形成し、水平遮光部１００２Ａを形成した場合の構造上の違いについて説明する。図１２９の上の図は、第１の製造方法により形成した遮光膜１００２の形状の例を模式的に示し、下の図は、第３の製造方法により形成した遮光膜１００２の形状の例を模式的に示している。
【０４４２】
前者の場合、水平遮光部１００２Ａの先端部（開口部１００２Ｃの端部）の断面の形状は、ほぼ矩形となる。一方、後者の場合、水平遮光部１００２Ａの先端部（開口部１００２Ｃの端部）の断面の形状は、矩形とならずに丸みを帯びている。
【０４４３】
また、後者の場合、半導体基板１３０１の表面に、補強膜１３０２の埋め込みに用いた穴を塞ぐポリシリコン１３０３が形成されている。一方、前者の場合、半導体基板１１０１の表面にポリシリコン１３０３に相当するものは形成されていない。
【０４４４】
＜１２．第１２の実施の形態＞
次に、図１３０乃至図１３９を参照して、本技術の第１２の実施の形態について説明する。
【０４４５】
｛固体撮像装置１０１ｌの構成例｝
図１３０は、本技術の第１２の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｌの断面を模式的に示している。図１３０には、固体撮像装置１０１ｌの２つの画素を含む部分の断面が示されているが、他の画素も基本的に同じ構成を有している。
【０４４６】
なお、図中、図８４と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０４４７】
図１３０の固体撮像装置１０１ｌを、図８４の固体撮像装置１０１ｋと比較すると、ＰＤ１５１、及び、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａの形状が異なっている。
【０４４８】
固体撮像装置１０１ｌのＰＤ１５１は、本体部１５１Ａと突起状のプラグ部１５１Ｂにより構成される。
【０４４９】
本体部１５１Ａは、固体撮像装置１０１ｋのＰＤ１５１とほぼ同じ形状である。本体部１５１Ａの側面は、遮光膜１００２の垂直遮光部１００２Ｂにより囲まれている。本体部１５１Ａの上面は、開口部１００２Ｃを除いて、遮光膜１００２の水平遮光部１００２Ａにより覆われている。
【０４５０】
プラグ部１５１Ｂは、本体部１５１Ａの上面から垂直上方向に延び、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃ介して、水平遮光部１００２ＡよりＭＥＭ１５４側まで延びている。そして、プラグ部１５１Ｂの先端は、半導体基板１００１の表面付近まで達している。
【０４５１】
一方、ＴＲＸ１５２のゲート端子（電極）１５２Ａは、固体撮像装置１０１ｋのゲート端子（電極）１５２Ａと異なり、垂直端子（電極）部１５２ＡＢが設けられておらず、水平端子（電極）部１５２ＡＡに相当する部分だけが設けられている。
【０４５２】
従って、固体撮像装置１０１ｋでは、入射光が、ＰＤ１５１の本体部１５１Ａで吸収されずに、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過しても、ＰＤ１５１のプラグ部１５１Ｂにより吸収される。これにより、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４やＦＤ１５６に侵入し、ノイズが発生することが防止される。
【０４５３】
｛固体撮像装置１０１ｌの製造方法｝
次に、図１３１乃至図１３９を参照して、固体撮像装置１０１ｌの製造方法について説明する。
【０４５４】
まず、図１３１に示されるように、半導体基板１００１内に、水平方向に延びる高濃度のＢ（ボロン）層１４０１が形成される。また、Ｂ層１４０１の遮光膜１００２の開口部１００２Ｃが形成される位置には、開口部１４０１Ａが形成される。なお、半導体基板１００１のＢ層１４０１より下の層がシリコンの支持層とされ、Ｂ層１４０１より上の層がシリコンの活性層とされる。
【０４５５】
次に、図１３２に示されるように、半導体基板１００１の活性層が、エピタキシャル成長される。
【０４５６】
次に、図１３３に示されるように、半導体基板１００１に不純物イオンが注入され、Ｂ層１４０１より下層において、ＰＤ１５１の本体部１５１Ａが形成される。
【０４５７】
次に、図１３４に示されるように、半導体基板１００１に不純物イオンが注入され、ＰＤ１５１のプラグ部１５１Ｂが形成される。プラグ部１５１Ｂは、本体部１５１Ａの上面から垂直上方向に突出し、Ｂ層１４０１の開口部１４０１Ａを通過し、半導体基板１００１の表面近くまで達する。
【０４５８】
次に、図１３５に示されるように、画素回路が形成される。すなわち、ゲート端子（電極）１５２Ａ、ＭＥＭ１５４、ゲート端子（電極）１５５Ａ、ＳＤ１００３，１００４、ゲート端子（電極）１００５Ａ等が形成される。また、例えば、半導体基板１００１の上層に図示せぬ配線層が形成される。
【０４５９】
次に、図１３６に示されるように、上述した図９３の工程と同様に、図示せぬ支持基板が貼り合わされるとともに、半導体基板１００１の裏面が薄膜化される。
【０４６０】
なお、図１３６以降の図では、これまでの図と上下方向が逆になっている。
【０４６１】
次に、図１３７に示されるように、上述した図９４の工程と同様に、半導体基板１００１の裏面にトレンチ１００１Ａが形成される。トレンチ１００１Ａの先端は、Ｂ層１４０１まで達する。
【０４６２】
次に、図１３８に示されるように、上述した図９５の工程と同様に、ウェットエッチングにより、Ｂ層１４０１が除去される。これにより、トレンチ１００１Ａと繋がり、トレンチ１００１Ａに対して垂直で、水平方向に延びる空洞部１００１Ｂが形成される。
【０４６３】
次に、図１３９に示されるように、遮光膜１００２が生成される。例えば、まず、トレンチ１００１Ａ及び空洞部１００１Ｂの表面に、図示せぬ絶縁膜が成膜される。この絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ2の膜からなる。次に、遮光膜１００２が、トレンチ１００１Ａ及び空洞部１００１Ｂ内に埋め込まれる。
【０４６４】
次に、図９８や図１１３を参照して上述したように、オンチップカラーフィルタ及びオンチップマイクロレンズ等が形成され、固体撮像装置１０１ｌが完成する。
【０４６５】
＜１３．第１３の実施の形態＞
次に、図１４０を参照して、本技術の第１３の実施の形態について説明する。
【０４６６】
｛固体撮像装置１０１ｍの構成例｝
図１４０は、本技術の第１３の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｍの断面を模式的に示している。なお、図中、図１３０と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０４６７】
図１４０の固体撮像装置１０１ｍを、図１３０の固体撮像装置１０１ｌと比較すると、ＰＤ１５１の形状が異なっている。すなわち、固体撮像装置１０１ｍのＰＤ１５１には、プラグ部１５１Ｂの先端に蓋部１５１Ｃが形成されている。
【０４６８】
蓋部１５１Ｃは、プラグ部１５１Ｂの先端から、半導体基板１００１の上面に沿って、本体部１５１Ａの上面と平行、かつ、ＭＥＭ１５４とは逆方向に広がっている。
【０４６９】
ＰＤ１５１の本体部１５１Ａで吸収されずに、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過する光のうち、点線で示される入射角が小さい光は、プラグ部１５１Ｂに入射し、吸収されやすい。一方、実線で示される入射角が大きい斜め光は、プラグ部１５１Ｂを通過する可能性が高くなる。これは、開口部１００２Ｃを通過する回折光についても同様である。
【０４７０】
そこで、プラグ部１５１Ｂの先端に蓋部１５１Ｃを設けることにより、プラグ部１５１Ｂで吸収されずに通過した光を、蓋部１５１Ｃで吸収することが可能になる。その結果、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４やＦＤ１５６に侵入し、ノイズが発生することをより効果的に防止することができる。
【０４７１】
＜１４．第１４の実施の形態＞
次に、図１４１を参照して、本技術の第１４の実施の形態について説明する。
【０４７２】
｛固体撮像装置１０１ｎの構成例｝
図１４１は、本技術の第１４の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｎの断面を模式的に示している。なお、図中、図１３０と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０４７３】
図１４１の固体撮像装置１０１ｎを図１３０の固体撮像装置１０１ｌと比較すると、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃ、ＰＤ１５１のプラグ部１５１Ｂ、ＳＤ１００３、ＳＤ１００４、及び、ゲート端子（電極）１００５Ａの位置が異なっている。具体的には、固体撮像装置１０１ｎでは、固体撮像装置１０１ｌと比較して、開口部１００２Ｃ及びプラグ部１５１Ｂが、垂直遮光部１００２Ｂ（画素の端部）により近い位置に配置されている。また、ＳＤ１００３、ＳＤ１００４、及び、ゲート端子（電極）１００５Ａが、ＦＤ１５６の右隣りに移動している。
【０４７４】
このように、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを垂直遮光部１００２Ｂに近づけることにより、例えば、図内の実線の矢印で示されるように、入射角が大きい斜め光が、開口部１００２Ｃを通過しにくくなる。従って、開口部１００２Ｃを通過する光のほとんどが入射角の小さい光となり、開口部１００２Ｃを通過した光が、よりプラグ部１５１Ｂに吸収されやすくなる。その結果、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４やＦＤ１５６に侵入し、ノイズが発生することをより効果的に防止することができる。
【０４７５】
＜１５．第１５の実施の形態＞
次に、図１４２及び図１４３を参照して、本技術の第１５の実施の形態について説明する。
【０４７６】
｛固体撮像装置１０１ｏの構成例｝
図１４２は、本技術の第１５の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｏの断面を模式的に示している。図１４３は、固体撮像装置１０１ｏの半導体基板１００１の素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。なお、図中、図１４１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０４７７】
図１４２の固体撮像装置１０１ｏを図１４１の固体撮像装置１０１ｎと比較すると、ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａ、及び、電荷排出部（ＯＦＤ）１５０１が形成されている点が異なる。
【０４７８】
ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａは、半導体基板１００１の素子形成面上であって、ＰＤ１５１のプラグ部１５１Ｂの左側に形成されている。
【０４７９】
ＯＦＤ１５０１は、半導体基板１００１の表面付近であって、ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａの左側、かつ、画素の端部に形成されている。
【０４８０】
ＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａに印加される駆動信号ＯＦＧがオンし、ＯＦＧ１５７がオンすると、ＰＤ１５１に蓄積されている電荷が、ＯＦＧ１５７を介して、ＯＦＤ１５０１に転送され、外部に排出される。これにより、ＰＤ１５１がリセットされる。
【０４８１】
また、図内の実線の矢印で示されるように、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過した斜め光が、ＯＦＤ１５０１に入射する。そして、ＯＦＤ１５０１に入射した光により発生した電荷は、ＯＦＤ１５０１から外部に排出される。その結果、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４やＦＤ１５６に侵入し、ノイズが発生することをより効果的に防止することができる。
【０４８２】
なお、ＯＦＤ１５０１は、必ずしも隣接する画素間に配置する必要はない。例えば、ＯＦＤ１５０１は、所定の入射角の斜め光が、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過した場合に入射する位置に配置される。
【０４８３】
＜１６．第１６の実施の形態＞
次に、図１４４を参照して、本技術の第１６の実施の形態について説明する。
【０４８４】
｛固体撮像装置１０１ｐの構成例｝
図１４４は、本技術の第１６の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｐの断面を模式的に示している。なお、図中、図１４２と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０４８５】
図１４４の固体撮像装置１０１ｐを図１４２の固体撮像装置１０１ｏと比較すると、ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａが追加され、ＯＦＤ１５０１の位置が異なり、ＳＤ１００３、ＳＤ１００４、及び、ゲート端子（電極）１００５Ａが削除されている点が異なる。なお、ＳＤ１００３、ＳＤ１００４、及び、ゲート端子（電極）１００５Ａは、実際に削除されるわけではなく、固体撮像装置１０１ｐの別のところに配置される。
【０４８６】
ＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａは、半導体基板１００１の素子形成面上であって、ＦＤ１５６の右側に形成されている。
【０４８７】
ＯＦＤ１５０１は、隣接する画素Ｐ１と画素Ｐ２の間に配置されている。より具体的には、ＯＦＤ１５０１は、半導体基板１００１の表面付近であって、画素Ｐ１のＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａと画素Ｐ２のＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａとの間に配置されている。
【０４８８】
例えば、画素Ｐ１のＲＳＴ１５８のゲート端子（電極）１５８Ａに印加される駆動信号ＲＳＴがオンし、ＲＳＴ１５８がオンすると、ＦＤ１５６に蓄積されている電荷が、ＲＳＴ１５８を介して、ＯＦＤ１５０１に転送され、外部に排出される。これにより、ＦＤ１５６がリセットされる。
【０４８９】
また、画素Ｐ２のＯＦＧ１５７のゲート端子（電極）１５７Ａに印加される駆動信号ＯＦＧがオンし、ＯＦＧ１５７がオンすると、ＰＤ１５１に蓄積されている電荷が、ＯＦＧ１５７を介して、ＯＦＤ１５０１に転送され、外部に排出される。これにより、ＰＤ１５１がリセットされる。
【０４９０】
従って、固体撮像装置１０１ｐでは、ＯＦＤ１５０１が、隣接する画素Ｐ１と画素Ｐ２の間で共有されている。
【０４９１】
また、固体撮像装置１０１ｐでは、固体撮像装置１０１ｏと同様に、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過した斜め光が、ＯＦＤ１５０１に入射する。そして、ＯＦＤ１５０１に入射した光により発生した電荷は、ＯＦＤ１５０１から外部に排出される。その結果、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃを通過した光により発生した電荷が、ＭＥＭ１５４やＦＤ１５６に侵入し、ノイズが発生することをより効果的に防止することができる。
【０４９２】
＜１７．第１７の実施の形態＞
次に、図１４５を参照して、本技術の第１７の実施の形態について説明する。
【０４９３】
｛固体撮像装置１０１ｑの構成例｝
図１４５は、本技術の第１７の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｑの素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。なお、図中、図１４４と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０４９４】
図１４５には、固体撮像装置１０１ｑの画素Ｐ１及び画素Ｐ２の２画素の素子形成面の構成例が模式的に示されている。この例において、画素Ｐ１と画素Ｐ２は、図内左右に並べて配置されるとともに、レイアウトが左右対称になっている。
【０４９５】
また、固体撮像装置１０１ｑは、図１４４の固体撮像装置１０１ｐと比較して、ＯＦＤ１５０１だけでなく、ＦＤ１５６が、隣接する画素Ｐ１及び画素Ｐ２の間で共有されている。
【０４９６】
＜１８．第１８の実施の形態＞
次に、図１４６を参照して、本技術の第１８の実施の形態について説明する。
【０４９７】
｛固体撮像装置１０１ｒの構成例｝
図１４６は、本技術の第１８の実施の形態に係る固体撮像装置１０１ｒの素子形成面の構成例を模式的に示す平面図である。なお、図中、図１４５と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０４９８】
固体撮像装置１０１ｒは、図１４５の固体撮像装置１０１ｑと比較して、画素Ｐ１にダミー開口部１５５１Ｌが形成され、画素Ｐ２にダミー開口部１５５１Ｒが形成されている点が異なる。
【０４９９】
ダミー開口部１５５１Ｌは、画素Ｐ１において、画素Ｐ２のＰＤ１５１のプラグ部１５１Ｂが形成されている位置（すなわち、画素Ｐ２の遮光膜１００２の開口部１００２Ｃ（不図示）が形成されている位置）に対応する位置に形成されている。ダミー開口部１５５１Ｌは、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃとほぼ同じ大きさである。
【０５００】
ダミー開口部１５５１Ｒは、画素Ｐ２において、画素Ｐ１のＰＤ１５１のプラグ部１５１Ｂが形成されている位置（すなわち、画素Ｐ１の遮光膜１００２の開口部１００２Ｃ（不図示）が形成されている位置）に対応する位置に形成されている。ダミー開口部１５５１Ｒは、遮光膜１００２の開口部１００２Ｃとほぼ同じ大きさである。
【０５０１】
従って、画素Ｐ１と画素Ｐ２において、ほぼ同じ位置に左右対称になるように開口部が設けられる。これにより、画素Ｐ１及び画素Ｐ２において、例えば図内の矢印で示されるように斜め光に対する光学特性を揃えることができる。その結果、画素間の色や明るさのバラツキを抑制することができる。
【０５０２】
＜１９．変形例＞
本技術の第１１の実施の形態の第２の製造方法で、遮光膜の断面をテーパ状とする例を示したが、この製造方法を用いて、遮光膜以外の膜をテーパ状にすることも可能である。
【０５０３】
また、例えば、必要に応じて、ＰＤの側面の一部を遮光膜で囲まないようにすることも可能である。
【０５０４】
さらに、本技術は、可能な範囲において、例えば、グローバルシャッタ方式以外の方式の固体撮像装置や、表面照射型の固体撮像装置にも適用することができる。
【０５０５】
また、上述した各実施の形態では、基本的に電子を電荷とする場合について説明したが、本技術は、正孔を電荷とする場合にも適用することができる。さらに、上述した各回路構成において、トランジスタの極性（Ｎ型のＭＯＳトランジスタとＰ型のＭＯＳトランジスタ）を入れ替えることも可能である。
【０５０６】
＜２０．固体撮像装置の使用例＞
図１４７は、上述の固体撮像装置の使用例を示す図である。
【０５０７】
上述した固体撮像装置は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【０５０８】
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供され装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【０５０９】
｛撮像装置｝
図１４８は、本技術を適用した電子機器の一例である撮像装置（カメラ装置）１７０１の構成例を示すブロック図である。
【０５１０】
図１４８に示すように、撮像装置１７０１は、レンズ群１７１１などを含む光学系、撮像素子１７１２、カメラ信号処理部であるＤＳＰ回路１７１３、フレームメモリ１７１４、表示装置１７１５、記録装置１７１６、操作系１７１７、及び、電源系１７１８等を有している。そして、ＤＳＰ回路１７１３、フレームメモリ１７１４、表示装置１７１５、記録装置１７１６、操作系１７１７、及び、電源系１７１８がバスライン１７１９を介して相互に接続された構成となっている。
【０５１１】
レンズ群１７１１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像素子１７１２の撮像面上に結像する。撮像素子１７１２は、レンズ群１７１１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
【０５１２】
表示装置１７１５は、液晶表示装置や有機ＥＬ（electro luminescence）表示装置等のパネル型表示装置から成り、撮像素子１７１２で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置１７１６は、撮像素子１７１２で撮像された動画または静止画を、メモリカードやビデオテープやＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体に記録する。
【０５１３】
操作系１７１７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置１７０１が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系１７１８は、ＤＳＰ回路１７１３、フレームメモリ１７１４、表示装置１７１５、記録装置１７１６、及び、操作系１７１７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【０５１４】
このような撮像装置１７０１は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、更には、スマートフォン、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールに適用される。そして、この撮像装置１７０１において、撮像素子１７１２として、上述した各実施形態に係る固体撮像装置を用いることができる。これにより、撮像装置１７０１の画質を向上させることができる。
【０５１５】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０５１６】
例えば、上述した各実施の形態は、可能な範囲で組み合わせることができる。例えば、第４の実施の形態、第９の実施の形態、又は、第１８の実施の形態等を、他の実施の形態と組み合わせることが可能である。
【０５１７】
また、例えば、本技術は以下のような構成も取ることができる。
【０５１８】
（１）
光電変換部と、
前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する第１の転送トランジスタと、
第１の遮光部及び第２の遮光部を備える遮光部と
を備え、
前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面である第１の面と反対側の第２の面と、前記電荷保持部との間に配置され、前記第２の面を覆うとともに、第１の開口部が形成されており、
前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる
固体撮像装置。
（２）
前記第１の遮光部の断面が、前記第２の遮光部との接続部分から前記第１の開口部に向けて細くなるテーパ状である
前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記第１の転送トランジスタが形成されている面である素子形成面より前記第１の遮光部から離れた位置において、前記電荷保持部の前記第１の遮光部と対向する面と反対側の面を少なくとも覆う第３の遮光部を
さらに備える前記（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記第１の転送トランジスタのゲート電極は、前記第１の遮光部に対して平行な第１の電極部、及び、前記第１の遮光部に対して垂直で、前記第１の遮光部より前記電荷保持部側から、前記第１の開口部を介して前記光電変換部まで延びる第２の電極部を備える
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記第１の遮光部に接続され、少なくとも一部が前記第１の遮光部より前記電荷保持部側、かつ、前記第２の面と平行な方向において前記第２の遮光部と異なる位置に配置されている第４の遮光部を
さらに備える前記（４）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記光電変換部は、第１の半導体基板に形成され、
前記電荷保持部は、第２の半導体基板に形成され、
前記第１の転送トランジスタは、前記第１の半導体基板及び前記第２の半導体基板にまたがって形成され、
前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との接合界面が、前記第１の転送トランジスタのチャネル内に形成されている
前記（４）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記接合界面が、前記転送トランジスタのソース端よりドレイン端に近い位置に形成されている
前記（６）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記第２の遮光部は、前記光電変換部の前記第２の面側から形成され、
前記光電変換部の前記第１の面側から形成され、前記第２の遮光部と接続される第５の遮光部を
さらに備える前記（６）又は（７）に記載の固体撮像装置。
（９）
前記光電変換部、前記電荷保持部、及び、前記第１の転送トランジスタが、単結晶のシリコンにより形成される
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
前記光電変換部は、前記第２の面から前記第１の開口部を介して前記第１の遮光部より前記電荷保持部側に延びる突起部を備える
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
前記突起部が、前記第１の遮光部より前記電荷保持部側において、前記第２の面と平行な方向に広がっている
前記（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記光電変換部に蓄積された電荷を排出する電荷排出部を
さらに備え、
前記電荷排出部は、所定の入射角の光が前記第１の開口部を通過した場合に入射する位置に配置されている
前記（１０）に記載の固体撮像装置。
（１３）
前記電荷排出部は、隣接する第１の画素と第２の画素の間に配置され、前記第１の画素と前記第２の画素で共用されている
前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１４）
前記第１の画素及び前記第２の画素において、前記電荷排出部の近傍に前記第１の開口部がそれぞれ配置されており、
前記第１の画素において、前記第２の画素の前記第１の開口部に対応する位置に前記第１の開口部と略同じ大きさの第２の開口部が形成され、
前記第２の画素において、前記第１の画素の前記第１の開口部に対応する位置に前記第１の開口部と略同じ大きさの第３の開口部が形成されている
前記（１３）に記載の固体撮像装置。
（１５）
前記第１の遮光部を形成するための犠牲膜がＳｉＧｅからなり、
除去されずに残された前記犠牲膜からなるアライメントマークを
さらに備える前記（１）に記載の固体撮像装置。
（１６）
前記第１の遮光部の断面が前記第１の開口部において丸みを帯びている
前記（１）に記載の固体撮像装置。
（１７）
電荷電圧変換部と、
前記電荷保持部に保持されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送する第２の転送トランジスタと
をさらに備え、
前記第１の遮光部は、前記光電変換部の前記第２の面と前記電荷保持部及び前記電荷電圧変換部との間に配置されている
前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１８）
光電変換部と、
前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
前記光電変換部から前記電荷保持部に電荷を転送する第１の転送トランジスタと、
第１の遮光部及び第２の遮光部を備える遮光部と
を含み、
前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面である第１の面と反対側の第２の面と前記電荷保持部との間に配置され、前記第２の面を覆うとともに、第１の開口部が形成されており、
前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる
固体撮像装置を
備える電子機器。
（１９）
光電変換部と、
前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
前記光電変部から前記電荷保持部に電荷を転送する転送トランジスタと、
開口部が形成されている第１の遮光部、及び、第２の遮光部を備える遮光部と
を備え、
前記第１の遮光部は、前記光電変換部の受光面と平行で、かつ、前記光電変換部と前記電荷保持部との間に配置され、前記開口部を除いて前記光電変換部を覆い、
前記第２の遮光部は、前記光電変換部の側面を囲んでいる
固体撮像装置。
【符号の説明】
【０５１９】
１０１ａ乃至１０１ｒ  固体撮像装置，  １１１  画素アレイ部，  １１２  垂直駆動部，  １１３  ランプ波モジュール，  １１６  水平駆動部，  １１７  システム制御部，  １１８  信号処理部，  １５１  ＰＤ，  １５１Ａ  本体部，  １５１Ｂ  プラグ部，  １５１Ｃ  蓋部，  １５２  ＴＲＸ，  １５２Ａ  ゲート端子（電極），  １５２ＡＡ  水平端子（電極）部，  １５２ＡＢ  垂直端子（電極）部，  １５３  ＴＲＭ，  １５３Ａ  ゲート端子（電極），  １５４  ＭＥＭ，  １５５  ＴＲＧ，  １５５Ａ  ゲート端子（電極），  １５６  ＦＤ，  １５７  ＯＦＧ，  １５７Ａ  ゲート端子（電極），  １５７ＡＡ  水平端子（電極）部，  １５７ＡＢ  垂直端子（電極）部，  １５８  ＲＳＴ，  １５８Ａ  ゲート端子（電極），  １５９  ＡＭＰ，  １５９Ａ  ゲート端子（電極），  １６０  ＳＥＬ，  １６０Ａ  ゲート端子（電極），  ２０１  第１半導体基板，  ２０１Ａ  トレンチ，  ２０２  第２半導体基板，  ２０３  ロジック層，  ２１６  Ｎ−型半導体領域，  ２１７  Ｐ＋型半導体領域，  ２１９  遮光部，  ２１９Ａ  水平遮光部，  ２１９Ｂ  垂直遮光部，  ２１９Ｃ  開口部，  ２２６  Ｎ＋＋型半導体領域，  ２２８  Ｐ型半導体領域，  ２３１  Ｎ＋型半導体領域，  ３１０  シリコン膜，  ３１２  トレンチ，  ４０１  遮光膜，  ４１１  遮光膜，  ４５１  Ｎ−型半導体領域，  ４５２  Ｐ＋型半導体領域，  ４５３  遮光膜，  ４５３Ａ  水平遮光部，  ４５３Ｂ  垂直遮光部，  ４５３Ｃ  開口部，  ４６２  Ｎ＋＋型半導体領域，  ４６８  Ｎ＋型半導体領域，  ５０１  遮光膜，  ５０１Ａ  水平遮光部，  ６０１  Ｎ−型半導体領域，  ６０２  Ｐ＋型半導体領域，  ６０３  遮光膜，  ６０３Ａ，６０３Ｂ  開口部，  ７０１Ａ  第１層，  ７０１Ｂ  第２層，  ７０２  画素アレイ部，  ７０３  ラッチ回路，  ７５１  ＡＤＣ回路，  ８０１  半導体基板，  ８０２  Ｎ−型半導体領域，  ８０４  遮光膜，  ８０４Ａ  水平遮光部，  ８０４Ｂ  垂直遮光部，  ８０４Ｃ  垂直遮光部，  ８０４Ｄ  水平遮光部，  ８０４Ｅ  開口部，  ８０６  Ｐ型半導体領域，  ８０８  Ｎ型半導体領域，  ８０９  Ｎ−型半導体領域,  ８５３  トレンチ，  １００１  半導体基板，  １００１Ａ  トレンチ，  １００１Ｂ  空洞部，  １００２  遮光膜，  １００２Ａ  水平遮光部，  １００２Ｂ  垂直遮光部，  １００２Ｃ  開口部，  １１０１  半導体基板，  １１０３  犠牲膜、  １１０３Ａ  開口部，  １１０３Ｂ，１１０３Ｃ  残骸，  １１０４  シリコン膜，  １１０５  トレンチ，  １１０６  空洞部，  １２０１  犠牲膜，  １２０２  トレンチ，  １２０３  空洞部，  １３０１  半導体基板，  １３０１Ｂ  空洞部，  １３０１Ｃ  トレンチ，  １３０２  補強膜，  １３０３  ポリシリコン，  １４０１  ボロン層，  １５０１  ＯＦＤ,  １５５１Ｌ，１５５１Ｒ  ダミー開口部，  １７０１  撮像装置，  １７１２  撮像素子
【図１】
2016136486.tif 000003
【図２】
2016136486.tif 000004
【図３】
2016136486.tif 000005
【図４】
2016136486.tif 000006
【図５】
2016136486.tif 000007
【図６】
2016136486.tif 000008
【図７】
2016136486.tif 000009
【図８】
2016136486.tif 000010
【図９】
2016136486.tif 000011
【図１０】
2016136486.tif 000012
【図１１】
2016136486.tif 000013
【図１２】
2016136486.tif 000014
【図１３】
2016136486.tif 000015
【図１４】
2016136486.tif 000016
【図１５】
2016136486.tif 000017
【図１６】
2016136486.tif 000018
【図１７】
2016136486.tif 000019
【図１８】
2016136486.tif 000020
【図１９】
2016136486.tif 000021
【図２０】
2016136486.tif 000022
【図２１】
2016136486.tif 000023
【図２２】
2016136486.tif 000024
【図２３】
2016136486.tif 000025
【図２４】
2016136486.tif 000026
【図２５】
2016136486.tif 000027
【図２６】
2016136486.tif 000028
【図２７】
2016136486.tif 000029
【図２８】
2016136486.tif 000030
【図２９】
2016136486.tif 000031
【図３０】
2016136486.tif 000032
【図３１】
2016136486.tif 000033
【図３２】
2016136486.tif 000034
【図３３】
2016136486.tif 000035
【図３４】
2016136486.tif 000036
【図３５】
2016136486.tif 000037
【図３６】
2016136486.tif 000038
【図３７】
2016136486.tif 000039
【図３８】
2016136486.tif 000040
【図３９】
2016136486.tif 000041
【図４０】
2016136486.tif 000042
【図４１】
2016136486.tif 000043
【図４２】
2016136486.tif 000044
【図４３】
2016136486.tif 000045
【図４４】
2016136486.tif 000046
【図４５】
2016136486.tif 000047
【図４６】
2016136486.tif 000048
【図４７】
2016136486.tif 000049
【図４８】
2016136486.tif 000050
【図４９】
2016136486.tif 000051
【図５０】
2016136486.tif 000052
【図５１】
2016136486.tif 000053
【図５２】
2016136486.tif 000054
【図５３】
2016136486.tif 000055
【図５４】
2016136486.tif 000056
【図５５】
2016136486.tif 000057
【図５６】
2016136486.tif 000058
【図５７】
2016136486.tif 000059
【図５８】
2016136486.tif 000060
【図５９】
2016136486.tif 000061
【図６０】
2016136486.tif 000062
【図６１】
2016136486.tif 000063
【図６２】
2016136486.tif 000064
【図６３】
2016136486.tif 000065
【図６４】
2016136486.tif 000066
【図６５】
2016136486.tif 000067
【図６６】
2016136486.tif 000068
【図６７】
2016136486.tif 000069
【図６８】
2016136486.tif 000070
【図６９】
2016136486.tif 000071
【図７０】
2016136486.tif 000072
【図７１】
2016136486.tif 000073
【図７２】
2016136486.tif 000074
【図７３】
2016136486.tif 000075
【図７４】
2016136486.tif 000076
【図７５】
2016136486.tif 000077
【図７６】
2016136486.tif 000078
【図７７】
2016136486.tif 000079
【図７８】
2016136486.tif 000080
【図７９】
2016136486.tif 000081
【図８０】
2016136486.tif 000082
【図８１】
2016136486.tif 000083
【図８２】
2016136486.tif 000084
【図８３】
2016136486.tif 000085
【図８４】
2016136486.tif 000086
【図８５】
2016136486.tif 000087
【図８６】
2016136486.tif 000088
【図８７】
2016136486.tif 000089
【図８８】
2016136486.tif 000090
【図８９】
2016136486.tif 000091
【図９０】
2016136486.tif 000092
【図９１】
2016136486.tif 000093
【図９２】
2016136486.tif 000094
【図９３】
2016136486.tif 000095
【図９４】
2016136486.tif 000096
【図９５】
2016136486.tif 000097
【図９６】
2016136486.tif 000098
【図９７】
2016136486.tif 000099
【図９８】
2016136486.tif 000100
【図９９】
2016136486.tif 000101
【図１００】
2016136486.tif 000102
【図１０１】
2016136486.tif 000103
【図１０２】
2016136486.tif 000104
【図１０３】
2016136486.tif 000105
【図１０４】
2016136486.tif 000106
【図１０５】
2016136486.tif 000107
【図１０６】
2016136486.tif 000108
【図１０７】
2016136486.tif 000109
【図１０８】
2016136486.tif 000110
【図１０９】
2016136486.tif 000111
【図１１０】
2016136486.tif 000112
【図１１１】
2016136486.tif 000113
【図１１２】
2016136486.tif 000114
【図１１３】
2016136486.tif 000115
【図１１４】
2016136486.tif 000116
【図１１５】
2016136486.tif 000117
【図１１６】
2016136486.tif 000118
【図１１７】
2016136486.tif 000119
【図１１８】
2016136486.tif 000120
【図１１９】
2016136486.tif 000121
【図１２０】
2016136486.tif 000122
【図１２１】
2016136486.tif 000123
【図１２２】
2016136486.tif 000124
【図１２３】
2016136486.tif 000125
【図１２４】
2016136486.tif 000126
【図１２５】
2016136486.tif 000127
【図１２６】
2016136486.tif 000128
【図１２７】
2016136486.tif 000129
【図１２８】
2016136486.tif 000130
【図１２９】
2016136486.tif 000131
【図１３０】
2016136486.tif 000132
【図１３１】
2016136486.tif 000133
【図１３２】
2016136486.tif 000134
【図１３３】
2016136486.tif 000135
【図１３４】
2016136486.tif 000136
【図１３５】
2016136486.tif 000137
【図１３６】
2016136486.tif 000138
【図１３７】
2016136486.tif 000139
【図１３８】
2016136486.tif 000140
【図１３９】
2016136486.tif 000141
【図１４０】
2016136486.tif 000142
【図１４１】
2016136486.tif 000143
【図１４２】
2016136486.tif 000144
【図１４３】
2016136486.tif 000145
【図１４４】
2016136486.tif 000146
【図１４５】
2016136486.tif 000147
【図１４６】
2016136486.tif 000148
【図１４７】
2016136486.tif 000149
【図１４８】
2016136486.tif 000150
【国際調査報告】
2016136486.tif 000151
2016136486.tif 000152
2016136486.tif 000153
2016136486.tif 000154