(57)【要約】  電荷保持部に対する遮光性に優れた撮像装置を提供する。この撮像装置は、水平面に沿って広がるＳｉ｛１１１｝基板と、そのＳｉ｛１１１｝基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、光電変換部から転送される電荷を保持する電荷保持部と、厚さ方向において光電変換部と電荷保持部との間に位置すると共に水平面に沿って広がる水平遮光部分、および水平遮光部分と直交する垂直遮光部分、を含む遮光部とを有する。ここで水平遮光部分は、厚さ方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表されるＳｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面に沿った第１の面と、厚さ方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表されるＳｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面に沿った第２の面とを含む。
2019240207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向を厚さ方向とすると共に前記第１の方向と直交する水平面に沿って広がる面指数｛１１１｝で表される第１の結晶面を有するＳｉ｛１１１｝基板と、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
前記第１の方向において前記光電変換部と前記電荷保持部との間に位置すると共に前記水平面に沿って広がる水平遮光部分、および前記水平遮光部分と直交する垂直遮光部分、を含む遮光部と
を有し、
前記水平遮光部分は、
前記第１の方向と直交すると共に前記Ｓｉ｛１１１｝基板の前記第１の結晶面に沿った第１の面と、
前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面に沿った第２の面と
を含む
撮像装置。
【請求項２】
前記水平遮光部分は、前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第３の結晶面に沿った第３の面をさらに含む
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記垂直遮光部分は、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在している
請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記Ｓｉ｛１１１｝基板の＜１１０＞方向へのエッチングを行うことのできるエッチング溶液に対しエッチング耐性を示すエッチングストッパをさらに有する
請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記エッチングストッパは、不純物元素、結晶欠陥構造または絶縁体である
請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の方向と直交する面内において前記水平遮光部分が占める領域以外のＳｉ残存領域は、島状または帯状をなしている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の方向と直交する面内において前記水平遮光部分が占める領域以外のＳｉ残存領域に設けられ、前記光電変換部から前記電荷保持部へ移動する電荷が通過する、前記第１の方向に延在する垂直電極
をさらに有する
請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
前記遮光部は、前記第１の方向において前記水平遮光部分と異なる位置に設けられて前記水平面に沿って広がる追加水平遮光部分をさらに含む
請求項１記載の撮像装置。
【請求項９】
前記追加水平遮光部分は、前記第１の方向と直交する面内のうち前記水平遮光部分が占める領域以外のＳｉ残存領域と前記第１の方向において重なり合う領域に設けられている
請求項８記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記垂直遮光部分は、前記Ｓｉ｛１１１｝基板のうちの、前記水平遮光部分から見て前記光電変換部と反対に位置する表面に露出している
請求項１記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の方向において前記水平遮光部分と異なる位置に設けられて前記水平面に沿って広がる追加水平遮光部分と、前記追加水平遮光部分と直交する追加垂直遮光部分とを含む追加遮光部、をさらに有する
請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記追加水平遮光部分は、前記第１の方向と直交する面内のうち前記水平遮光部分が占める領域以外のＳｉ残存領域と前記第１の方向において重なり合う領域に設けられている
請求項１１記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記追加垂直遮光部分は、前記Ｓｉ｛１１１｝基板のうちの前記表面と反対に位置する裏面に露出している
請求項１１記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記垂直遮光部分の周囲には、Ｐ型またはＮ型の不純物が拡散してなる第１の半導体領域、および前記水平遮光部分を挟んで前記第１の半導体領域と反対側にあって前記不純物が拡散してなる第２の半導体領域、がさらに設けられており、
前記第１の半導体領域の第１の不純物濃度は前記第２の半導体領域の第２の不純物濃度と異なり、前記第１の半導体領域の第１の不純物材料は前記第２の半導体領域の第２の不純物材料と異なり、または、前記第１の不純物濃度および前記第１の不純物材料は前記第２の不純物濃度および前記第２の不純物材料と異なる
請求項１記載の撮像装置。
【請求項１５】
撮像装置を備えた電子機器であって、
前記撮像装置は、
第１の方向を厚さ方向とすると共に前記第１の方向と直交する水平面に沿って広がるＳｉ｛１１１｝基板と、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
前記第１の方向において前記光電変換部と前記電荷保持部との間に位置すると共に前記水平面に沿って広がる水平遮光部分と、前記水平遮光部分と直交する垂直遮光部分とを含む遮光部と
を有し、
前記水平遮光部分は、
前記第１の方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面に沿った第１の面と、
前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面に沿った第２の面と
を含む
電子機器。
【請求項１６】
前記水平遮光部分は、前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第３の結晶面に沿った第３の面をさらに含む
請求項１５記載の電子機器。
【請求項１７】
第１の方向を厚さ方向とすると共に前記第１の方向と直交する水平面に沿って広がる面指数｛１１１｝で表される第１の結晶面を有するＳｉ｛１１１｝基板を用意することと、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成することと、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部を形成することと、
前記第１の方向において前記光電変換部と前記電荷保持部との間に位置すると共に前記水平面に沿って広がる水平遮光部分と、前記水平遮光部分と直交する垂直遮光部分とを含む遮光部を形成することと
を含み、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に対しエッチング溶液を用いた結晶異方性エッチングを行い、前記第１の方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面と、前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面とをそれぞれ形成することにより、前記第１の結晶面に沿った第１の面および前記第２の結晶面に沿った第２の面、を含む前記水平遮光部分を形成する
撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
前記結晶異方性エッチングを行うことにより、前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第３の結晶面をさらに形成し、前記第３の結晶面に沿った第３の面を含む前記水平遮光部分をさらに形成する
請求項１７記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
前記Ｓｉ｛１１１｝基板は、表面および裏面を有し、
前記裏面から前記結晶異方性エッチングを行うことにより、垂直方向空間と、前記垂直方向空間と連通すると共に前記前記第１の結晶面および前記第２の結晶面を含む水平方向空間とを前記Ｓｉ｛１１１｝基板に形成し、
前記水平遮光部分と前記表面との間に前記電荷保持部を形成する
請求項１７記載の撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
第１の方向を厚さ方向とすると共に前記第１の方向と直交する水平面に沿って広がるＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
前記Ｓｉ基板に設けられ、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
前記第１の方向において前記光電変換部と前記電荷保持部との間に位置すると共に前記水平面に沿って広がる水平遮光部分、および前記水平遮光部分と直交する垂直遮光部分、を含む遮光部と
を有し、
前記水平遮光部分は、前記第１の方向と直交すると共に３本のＳｉバックボンドを有する結晶面に沿った第１の面と、
前記第１の方向に対して傾斜すると共に３本のＳｉバックボンドを有する第２の結晶面に沿った第２の面と
を含む
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光電変換を行うことで撮像を行う撮像装置およびその製造方法、ならびに撮像素子を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、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、光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部の近傍に、水平遮光部および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】国際公開第２０１６／１３６４８６号
【発明の概要】
【０００４】
このような固体撮像装置では、例えば光電変換部において吸収されずに通過した光が電荷保持部に進入すると、ノイズが発生するおそれがある。
【０００５】
したがって、電荷保持部に対する遮光性に優れた撮像装置を提供することが望まれる。
【０００６】
本開示の一実施形態としての撮像装置は、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、光電変換部から転送される電荷を保持する電荷保持部と、第１の方向において光電変換部と電荷保持部との間に位置すると共に水平面に沿って広がる水平遮光部分、および水平遮光部分と直交する垂直遮光部分、を含む遮光部とを有する。ここで水平遮光部分は、例えばＳｉ基板に対して、エッチング溶液を用いた結晶異方性エッチングを行い形成されるものである。例えばアルカリ溶液を用いたエッチングの場合、Ｓｉの未結合手とＯＨイオンとの反応を起点にエッチングが進行する。このため、表面に露出する未結合手が多いほどエッチングが進行しやすく、バルク側に伸びるバックボンドが多いほどエッチングが進行しにくい。すなわち、水平遮光部分は基板表面と略水平方向に、３本未満のＳｉバックボンドを有する。一方、Ｓｉ基板の表面と略垂直方向において、水平遮光部分はＳｉバックボンドを３本有する。Ｓｉバックボンドとは、例えば図３２の概略説明図において説明すると、Ｓｉ｛１１１｝面の法線に対してＳｉ未結合手側を正方向としたときに、それと反対側の負方向に伸びる結合手を意味する。図３２の例では、｛１１１｝面に対し−１９．４７°〜＋１９．４７°の角度をなす３本のバックボンドを示している。具体的に、光電変換部、水平遮光部分、電荷保持部をＳｉ｛１１１｝基板に設ける場合、水平遮光部分は、第１の方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表されるＳｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面に沿った第１の面と、第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表されるＳｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面に沿った第２の面とを含む。
また、本開示の一実施形態としての電子機器は、上記撮像装置を備えたものである。  
【０００７】
本開示の一実施形態としての撮像装置の製造方法は、以下の（Ａ）から（Ｄ）の操作を含むものである。
（Ａ）第１の方向を厚さ方向とすると共に第１の方向と直交する水平面に沿って広がる面指数｛１１１｝で表される第１の結晶面を有するＳｉ｛１１１｝基板を用意すること。
（Ｂ）Ｓｉ｛１１１｝基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成すること。
（Ｃ）Ｓｉ｛１１１｝基板に、光電変換部から転送される電荷を保持する電荷保持部を形成すること。
（Ｄ）第１の方向において光電変換部と電荷保持部との間に位置すると共に水平面に沿って広がる水平遮光部分とその水平遮光部分と直交する垂直遮光部分とを含む遮光部を形成すること。
ここで、Ｓｉ｛１１１｝基板に対しエッチング溶液を用いた結晶異方性エッチングを行い、第１の方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表されるＳｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面と、第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表されるＳｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面とをそれぞれ形成することにより、第１の結晶面に沿った第１の面および第２の結晶面に沿った第２の面を含む水平遮光部分を形成する。
【０００８】
本開示の一実施形態としての撮像素子および電子機器では、上記の構成により、例えばアルカリ水溶液などのエッチング溶液を用いた結晶異方性エッチングにより簡便に形成可能であって高い寸法精度を有する遮光層を備えたものとなる。また、本開示の撮像素子の製造方法では、高い寸法精度を有する遮光層を有する撮像素子が得られる。
【０００９】
本開示の一実施形態としての撮像装置および電子機器によれば、ノイズの発生を抑制し、優れた撮像性能を実現できる。また、本開示の一実施形態としての撮像装置の製造方法によれば、上記撮像素子を製造することができる。
なお、本開示の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る撮像装置の機能の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示した撮像装置における一のセンサ画素の回路構成を表す回路図である。
【図３】図１に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す斜視図である。
【図４Ａ】図１に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す第１の断面図である。
【図４Ｂ】図１に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す第２の断面図である。
【図５Ａ】図１に示した撮像装置における画素アレイ部の全体構成を模式的に表す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した画素アレイ部の要部を拡大して模式的に表す平面図である。
【図６Ａ】図１に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに続く一工程を表す断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｃに続く一工程を表す断面図である。
【図６Ｅ】図６Ｄに続く一工程を表す断面図である。
【図６Ｆ】図６Ｄに続く一工程を表す他の断面図である。
【図６Ｇ】図６Ｅおよび図６Ｆに続く一工程を表す断面図である。
【図６Ｈ】図６Ｇに続く一工程を表す断面図である。
【図６Ｉ】図６Ｈに続く一工程を表す断面図である。
【図７】本開示の第２の実施の形態に係る撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す平面図である。
【図８】本開示の第３の実施の形態に係る撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す平面図である。
【図９Ａ】図８に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す第１の断面図である。
【図９Ｂ】図８に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す第２の断面図である。
【図９Ｃ】図８に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す第３の断面図である。
【図１０】図８に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す斜視図である。
【図１１Ａ】図８に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｂに続く一工程を表す断面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｃに続く一工程を表す断面図である。
【図１２Ａ】図８に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す他の断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｂに続く一工程を表す断面図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｃに続く一工程を表す断面図である。
【図１３】本開示の第４の実施の形態に係る撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す断面図である。
【図１４Ａ】図１３に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｂに続く一工程を表す断面図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｃに続く一工程を表す断面図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｄに続く一工程を表す断面図である。
【図１４Ｆ】図１４Ｅに続く一工程を表す断面図である。
【図１４Ｇ】図１４Ｆに続く一工程を表す断面図である。
【図１４Ｈ】図１４Ｇに続く一工程を表す断面図である。
【図１５】本開示の第４の実施の形態に係る撮像装置の変形例における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す平面図である。
【図１６Ａ】図１５に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｂに続く一工程を表す断面図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｃに続く一工程を表す断面図である。
【図１７】本開示の第５の実施の形態に係る撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す斜視図である。
【図１８】図１７に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す断面図である。
【図１９Ａ】図１８に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図１９Ｃ】図１９Ｂに続く一工程を表す断面図である。
【図１９Ｄ】図１９Ｃに続く一工程を表す断面図である。
【図２０】本開示の第６の実施の形態に係る撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す斜視図である。
【図２１】図２０に示した撮像装置における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す断面図である。
【図２２Ａ】図２０に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す断面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｂに続く一工程を表す断面図である。
【図２２Ｄ】図２２Ｃに続く一工程を表す断面図である。
【図２２Ｅ】図２２Ｄに続く一工程を表す断面図である。
【図２２Ｆ】図２２Ｅに続く一工程を表す断面図である。
【図２３】本開示の第６の実施の形態に係る撮像装置の変形例における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す断面図である。
【図２４Ａ】図２３に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す断面図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図２４Ｃ】図２４Ｂに続く一工程を表す断面図である。
【図２４Ｄ】図２４Ｃに続く一工程を表す断面図である。
【図２５】本開示の第６の実施の形態に係る撮像装置の変形例における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す断面図である。
【図２６Ａ】図２５に示した撮像装置の製造方法における一工程を表す断面図である。
【図２６Ｂ】図２６Ａに続く一工程を表す断面図である。
【図２７】本開示の第６の実施の形態に係る撮像装置の変形例における一部のセンサ画素の構成を模式的に表す断面図である。
【図２８】電子機器の全体構成例を表す概略図である。
【図２９】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３０】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【図３１】本開示のその他の変形例としての撮像装置における画素アレイ部の要部を拡大して模式的に表す平面図である。
【図３２】本開示のＳｉ基板の結晶面におけるバックボンドを説明する模式図である。
【図３３】本開示のＳｉ基板の表面におけるオフ角を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
水平遮光部分が占める階層において島状のＳｉ残存領域を有する固体撮像装置の例。
２．第２の実施の形態
水平遮光部分が占める階層において帯状のＳｉ残存領域を有する固体撮像装置の例。
３．第３の実施の形態
追加の遮光部をさらに備えた固体撮像装置の例。
４．第４の実施の形態
遮光部と素子分離部とが一体化した構造を有する固体撮像装置の例。
５．第４の実施の形態の変形例
遮光部と素子分離部とが一体化しており、帯状のＳｉ残存領域には垂直遮光部分のみが存在するようにした固体撮像装置の例。
６．第５の実施の形態
３次元構造を有する固体撮像装置の例。
７．第６の実施の形態
半導体基板の裏面側からのエッチングにより水平遮光部分と素子分離部とが一体化しており、この水平遮光部分と素子分離部とを遮光部として有する固体撮像装置の例。
８．第６の実施の形態の変形例
追加の遮光部をさらに備えた固体撮像装置の例。
９．第６の実施の形態の変形例
垂直遮光部分をさらに備えた固体撮像装置の例。
１０．第６の実施の形態の変化例
３次元構造を有する固体撮像装置の例。
１１．電子機器への適用例
１２．移動体への適用例
１３．その他の変形例
【００１２】
＜１．第１の実施の形態＞
［固体撮像装置１０１の構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１の機能の構成例を示すブロック図である。
【００１３】
固体撮像装置１０１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの、いわゆるグローバルシャッタ方式の裏面照射型イメージセンサである。固体撮像装置１０１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ものである。
【００１４】
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。
【００１５】
裏面照射型イメージセンサとは、被写体からの光を受光して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、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設けられている構成のイメージセンサをいう。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。
【００１６】
固体撮像装置１０１は、例えば、画素アレイ部１１１、垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、カラム信号処理部１１４、クロックモジュール１１５、データ格納部１１６、水平駆動部１１７、システム制御部１１８、および信号処理部１１９を備えている。
【００１７】
固体撮像装置１０１では、半導体基板１１（後出）上に画素アレイ部１１１が形成される。垂直駆動部１１２から信号処理部１１９などの周辺回路は、例えば、画素アレイ部１１１と同じ半導体基板１１上に形成される。
【００１８】
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含むセンサ画素１２１を複数有する。センサ画素１２１は、図１に示したように、横方向（行方向）および縦方向（列方向）のそれぞれに配列される。画素アレイ部１１１では、行方向に一列に配列されたセンサ画素１２１からなる画素行ごとに、画素駆動線１２２が行方向に沿って配線され、列方向に一列に配列されたセンサ画素１２１からなる画素列ごとに、垂直信号線１２３が列方向に沿って配線されている。
【００１９】
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る。垂直駆動部１１２は、複数の画素駆動線１２２を介して複数のセンサ画素１２１に対し信号等をそれぞれ供給することにより、画素アレイ部１１１における複数のセンサ画素１２１の全てを同時に駆動させ、または画素行単位で駆動させる。
【００２０】
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、カラム信号処理部１１４に供給する。カラム信号処理部１１４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ものである。カラム信号処理部１１４は、生成した画素信号を信号処理部１１９に供給する。
【００２１】
クロックモジュール１１５は、固体撮像装置１０１の各部に動作用のクロック信号を供給するものである。
【００２２】
水平駆動部１１７は、カラム信号処理部１１４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１１７による選択走査により、カラム信号処理部１１４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１１９に出力されるようになっている。
【００２３】
システム制御部１１８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１１８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、カラム信号処理部１１４、クロックモジュール１１５、および水平駆動部１１７の駆動制御を行なうものである。
【００２４】
信号処理部１１９は、必要に応じてデータ格納部１１６にデータを一時的に格納しながら、カラム信号処理部１１４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ものである。
【００２５】
［センサ画素１２１の構成］
次に、図２を参照して、図１の画素アレイ部１１１に形成されるセンサ画素１２１の回路構成例について説明する。図２は、画素アレイ部１１１の１つのセンサ画素１２１の回路構成例を示している。
【００２６】
図２の例では、画素アレイ部１１１におけるセンサ画素１２１は、光電変換部５１、第１転送トランジスタ（ＴＲＸ）５２、第２転送トランジスタ（ＴＲＭ）５３、電荷保持部（ＭＥＭ）５４、第３転送トランジスタ（ＴＲＧ）５５、電荷電圧変換部（ＦＤ）５６、排出トランジスタ（ＯＦＧ）５７、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）５８、増幅トランジスタ（ＡＭＰ）５９、および選択トランジスタ（ＳＥＬ）６０を含んでいる。
【００２７】
また、この例では、ＴＲＸ５２、ＴＲＭ５３、ＴＲＧ５５、ＯＦＧ５７、ＲＳＴ５８、ＡＭＰ５９、およびＳＥＬ６０は、いずれもＮ型のＭＯＳトランジスタである。ＴＲＸ５２、ＴＲＭ５３、ＴＲＧ５５、ＯＦＧ５７、ＲＳＴ５８、およびＳＥＬ６０の各ゲート電極には、駆動信号Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５５，Ｓ５７，Ｓ５８，Ｓ６０がそれぞれ供給される。駆動信号Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５５，Ｓ５７，Ｓ５８，Ｓ６０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。
【００２８】
光電変換部５１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、蓄積するものである。
【００２９】
ＴＲＸ５２は、光電変換部５１とＴＲＭ５３との間に接続されており、ＴＲＸ５２のゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５２に応じて、光電変換部５１に蓄積されている電荷をＭＥＭ５４に転送するものである。
【００３０】
ＴＲＭ５３は、ＴＲＭ５３のゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５３に応じてＭＥＭ５４のポテンシャルを制御するものである。例えば、駆動信号Ｓ５３がオンし、ＴＲＭ５３がオンしたとき、ＭＥＭ５４のポテンシャルが深くなる。また、駆動信号Ｓ５３がオフし、ＴＲＭ５３がオフしたとき、ＭＥＭ５４のポテンシャルが浅くなる。駆動信号Ｓ５２および駆動信号Ｓ５３がオンし、ＴＲＸ５２およびＴＲＭ５３がオンすると、光電変換部５１に蓄積されている電荷が、ＴＲＸ５２およびＴＲＭ５３を介して、ＭＥＭ５４に転送されるようになっている。
【００３１】
ＭＥＭ５４は、グローバルシャッタ機能を実現するために、光電変換部５１に蓄積された電荷を一時的に保持する領域である。
【００３２】
ＴＲＧ５５は、ＴＲＭ５３とＦＤ５６との間に接続されており、ＴＲＧ５５のゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５５に応じて、ＭＥＭ５４に保持されている電荷をＦＤ５６に転送するものである。例えば、駆動信号Ｓ５３がオフし、ＴＲＭ５３がオフし、駆動信号Ｓ５５がオンし、ＴＲＧ５５がオンすると、ＭＥＭ５４に保持されている電荷が、ＴＲＭ５３およびＴＲＧ５５を介して、ＦＤ５６に転送されるようになっている。
【００３３】
ＦＤ５６は、ＴＲＧ５５を介してＭＥＭ５４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。ＦＤ５６には、ＲＳＴ５８が接続されるとともに、ＡＭＰ５９およびＳＥＬ６０を介して垂直信号線ＶＳＬが接続されている。
【００３４】
ＯＦＧ５７は、電源ＶＤＤに接続されたドレインと、ＴＲＸ５２とＴＲＭ５３との間の配線に接続されたソースとを有している。ＯＦＧ５７は、そのゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５７に応じて、光電変換部５１を初期化、すなわちリセットする。例えば、駆動信号Ｓ５２および駆動信号Ｓ５７がオンし、ＴＲＸ５２およびＯＦＧ５７がオンすると、光電変換部５１の電位が電源ＶＤＤの電圧レベルにリセットされる。すなわち、光電変換部５１の初期化が行われる。
【００３５】
また、ＯＦＧ５７は、ＴＲＸ５２と電源ＶＤＤとの間にオーバーフローパスを形成し、光電変換部５１から溢れた電荷を電源ＶＤＤに排出する。
【００３６】
ＲＳＴ５８は、電源ＶＤＤに接続されたドレインと、ＦＤ５６に接続されたソースとを有している。ＲＳＴ５８は、そのゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５８に応じて、ＭＥＭ５４からＦＤ５６までの各領域を初期化、すなわちリセットする。例えば、駆動信号Ｓ５５および駆動信号Ｓ５８がオンし、ＴＲＧ５５およびＲＳＴ５８がオンすると、ＭＥＭ５４およびＦＤ５６の電位が電源ＶＤＤの電圧レベルにリセットされる。すなわち、ＭＥＭ５４およびＦＤ５６の初期化が行われる。
【００３７】
ＡＭＰ５９は、ＦＤ５６に接続されたゲート電極と、電源ＶＤＤに接続されたドレインとを有しており、光電変換部５１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、ＡＭＰ５９は、そのソースがＳＥＬ６０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共にソースフォロワ回路を構成する。
【００３８】
ＳＥＬ６０は、ＡＭＰ５９のソースと垂直信号線ＶＳＬとの間に接続されており、ＳＥＬ６０のゲート電極には、選択信号として駆動信号Ｓ６０が供給される。ＳＥＬ６０は、駆動信号Ｓ６０がオンすると導通状態となり、ＳＥＬ６０が設けられているセンサ画素１２１が選択状態となる。センサ画素１２１が選択状態になると、ＡＭＰ５９から出力される画素信号が垂直信号線ＶＳＬを介してカラム信号処理部１１４によって読み出されるようになっている。
【００３９】
また、画素アレイ部１１１では、複数の画素駆動線１２２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１２２を通して、選択されたセンサ画素１２１に対し駆動信号Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５５，Ｓ５７，Ｓ５８，Ｓ６０が供給される。
【００４０】
なお、図２に示した画素回路は、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、ＲＳＴ５８、ＡＭＰ５９、およびＳＥＬ６０の各トランジスタを、画素トランジスタと称する。
【００４１】
図３は、固体撮像装置１０１における、隣り合う任意の２つのセンサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの構成を模式的に表す斜視図である。図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれセンサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの構成を模式的に表す断面図である。さらに、図５Ａは、画素アレイ部１１１の全体構成を模式的に表す平面図である。図５Ｂは、画素アレイ部１１１の一部領域を拡大して表す平面図であり、互いに近接する４つのセンサ画素１２１Ａ〜１２１Ｄの構成を模式的に表している。なお、図５Ａおよび図５Ｂでは、主に遮光部１２（後出）の形状を実線で示しており、他の構成要素を一部省略している。また、図４Ａは、図５Ｂに示したＩＶＡ−ＩＶＡ線に沿った矢視方向の断面を表し、図４Ｂは、図５Ｂに示したＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った矢視方向の断面を表している。図３〜図５Ｂには、固体撮像装置１０１における複数のセンサ画素１２１のうち、１ないし４つのセンサ画素１２１が示されているが、固体撮像装置１０１における他のセンサ画素１２１も実質的に図３〜図５Ｂに示したものと同じ構成を有している。また、本明細書では、半導体基板１１の延在する面をＸＹ面とし、半導体基板１１の厚さ方向をＺ軸方向とする。
【００４２】
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−」、および「Ｐ−−」の各記号における末尾の「＋」または「−」は、いずれもＰ型半導体領域の不純物濃度を表している。同様に、「Ｎ＋＋」、「Ｎ＋」、「Ｎ−」、および「Ｎ−−」の各記号における末尾の「＋」または「−」は、いずれもＮ型半導体領域の不純物濃度を表している。ここで、「＋」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。
【００４３】
固体撮像装置１０１は、半導体基板１１と、その半導体基板１１に埋設された光電変換部５１と、ＴＲＸ５２と、ＴＲＭ５３と、ＭＥＭ５４と、ＴＲＧ５５と、ＯＦＧ５７と、遮光部１２と、素子分離部１３と、エッチングストッパ１７と、カラーフィルタＣＦと、受光レンズＬＮＳとを有している。なお、固体撮像装置１０１では、裏面１１Ｂ（図４Ａおよび図４Ｂ）がその受光面となる。
【００４４】
半導体基板１１は、例えばＳｉ｛１１１｝基板からなる。Ｓｉ｛１１１｝基板とは、｛１１１｝の結晶方位を有する単結晶シリコン基板である。半導体基板１１は、受光レンズＬＮＳおよびカラーフィルタＣＦを透過した被写体からの光を受光する受光面である裏面１１Ｂと、その裏面１１Ｂと反対側の表面１１Ａとを有している。
【００４５】
光電変換部５１は、例えば裏面１１Ｂに近い位置から順に、Ｎ−型半導体領域５１ＡとＮ型半導体領域５１Ｂとを有している。裏面１１Ｂに入射した光は、Ｎ−型半導体領域５１Ａにおいて光電変換されて電荷が生成されたのち、その電荷がＮ型半導体領域５１Ｂに蓄積されるようになっている。なお、Ｎ−型半導体領域５１ＡとＮ型半導体領域５１Ｂとの境界は必ずしも明確ではなく、例えばＮ−型半導体領域５１ＡからＮ型半導体領域５１Ｂへ向かうにつれて徐々にＮ型の不純物濃度が高くなっていればよい。
【００４６】
遮光部１２は、ＭＥＭ５４への光の入射を妨げるように機能する部材であり、ＭＥＭ５４を取り囲むように設けられている。具体的には、遮光部１２は、例えば光電変換部５１から見て半導体基板１１の裏面１１Ｂと反対側に設けられて水平面（ＸＹ面）に沿って広がる水平遮光部分１２Ｈと、その水平遮光部分１２Ｈと直交するようにＹＺ面に沿って広がる垂直遮光部分１２Ｖとを含んでいる。垂直遮光部分１２Ｖは、図５Ｂに示したように、平面視においてＸ軸方向に隣り合うセンサ画素１２１同士の境界部分に設けられ、Ｙ軸方向に延在する壁部分である。垂直遮光部分１２Ｖは、Ｓｉ｛１１１｝基板の表面１１Ａに露出している。また、水平遮光部分１２Ｈは、図４に示したようにＺ軸方向において光電変換部５１とＭＥＭ５４との間に位置し、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、開口１２Ｋを除き、画素アレイ部１１１におけるＸＹ面の全体に亘って設けられている。裏面１１Ｂから入射して光電変換部５１により吸収されずに光電変換部５１を透過した光は、遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈにおいて反射し、再度、光電変換部５１へ入射することとなる。すなわち、遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈはリフレクタとして機能し、光電変換部５１を透過した光がＭＥＭ５４へ入射してノイズが発生するのを抑制するように機能する。また、遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖは、隣接するセンサ画素１２１からの漏れ光が光電変換部５１へ入射することにより混色等のノイズを発生させるのを防止するように機能する。
【００４７】
さらに、水平遮光部分１２Ｈは、一対の第１の面Ｓ１と、一対の第２の面Ｓ２と、第３の面Ｓ３とを含んでいる。一対の第１の面Ｓ１は、それぞれ、半導体基板１１の第１の結晶面１１Ｓ１に沿った面であり、Ｚ軸方向において互いに対向している（図４Ａおよび図４Ｂ参照）。なお、半導体基板１１における第１の結晶面１１Ｓ１は、面指数｛１１１｝で表されるものである。また、一対の第２の面Ｓ２は、それぞれ、半導体基板１１の第２の結晶面１１Ｓ２に沿った面であり、画素アレイ部１１１におけるＹ軸方向の両端に位置する（図４Ｂ参照）。半導体基板の第２の結晶面１１Ｓ２は、有効画素領域ではなく、それを取り囲む周辺画素領域にある。例えば、図４Ｂでは、センサ画素１２１Ｂおよびセンサ画素１２１Ｄが有効画素領域を形成しており、その外側が周辺画素領域となっている。なお、半導体基板１１における第２の結晶面１１Ｓ２は、面指数｛１１１｝で表されるものであり、Ｚ軸方向に対して約１９．５°傾斜している。すなわち、水平面（ＸＹ面）に対する第２の結晶面１１Ｓ２の傾斜角度は約７０．５°である。また、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、第２の結晶面１１Ｓ２は、水平面（ＸＹ面）においてＸ軸およびＹ軸に対して傾斜しており、例えばＹ軸に対して約３０°の角度をなしている。さらに、第３の面Ｓ３は、例えば菱形の平面形状を有する開口１２Ｋの輪郭を規定する面であり、半導体基板１１の第３の結晶面１１Ｓ３に沿った面である。半導体基板１１の第３の結晶面１１Ｓ３は、第２の結晶面１１Ｓ２と同様、Ｚ軸方向に対して約１９．５°傾斜している。すなわち、水平面（ＸＹ面）に対する第３の結晶面１１Ｓ３の傾斜角度は約７０．５°である。このように、厚さ方向と直交する水平面内において水平遮光部分１２Ｈが占める領域以外のＳｉ残存領域２２は、島状、図５Ａおよび図５Ｂの例では菱形をなしている。
【００４８】
また、遮光部１２は、内層部分１２Ａと、その周囲を取り囲む外層部分１２Ｂとの２層構造を有している。内層部分１２Ａは、例えば遮光性を有する単体金属、金属合金、金属窒化物、および金属シリサイドのうちの少なくとも１種を含む材料からなる。より、具体的には、内層部分１２Ａの構成材料としては、Ａｌ（アルミニウム），Ｃｕ（銅），Ｃｏ（コバルト），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（窒化チタン）またはタングステンシリコン化合物などが挙げられる。なかでもＡｌ（アルミニウム）が最も光学的に好ましい構成材料である。なお、内層部分１２Ａは、グラファイトや有機材料により構成されていてもよい。外層部分１２Ｂは、例えばＳｉＯｘ（シリコン酸化物）などの絶縁材料により構成されている。外層部分１２Ｂにより、内層部分１２Ａと半導体基板１１との電気的絶縁性が確保される。
【００４９】
素子分離部１３は、互いに隣り合うセンサ画素１２１同士の境界位置において半導体基板１１を貫くようにＺ軸方向に延在すると共に各光電変換部５１を取り囲む壁状の部材である。素子分離部１３により、互いに隣り合うセンサ画素１２１同士は電気的に分離されている。素子分離部１３は、例えば酸化珪素などの絶縁材料によって構成されている。なお、図３、図４Ａおよび図４Ｂでは、素子分離部１３のうち、Ｚ軸方向において垂直遮光部分１２Ｖと対応する位置に設けられたものを素子分離部１３Ａと表示し、Ｚ軸方向において開口１２Ｋと対応する位置にある一部を含むものを素子分離部１３Ｂと表示している。素子分離部１３Ａは、例えば水平遮光部分１２Ｈと当接している。一方、素子分離部１３Ｂの一部は開口１２ＫをＺ軸方向へ貫いて水平遮光部分１２Ｈよりも表面１１Ａ側に突出している。
【００５０】
エッチングストッパ１７は、開口１２ＫのうちのＸ軸方向における両端部に設けられている。エッチングストッパ１７は、水平遮光部分１２Ｈをウェットエッチング処理により形成する際の、エッチングの進行を阻害する機能を有する。エッチングストッパ１７は、例えば半導体基板１１の＜１１０＞方向へのエッチングを行うことのできるエッチング溶液、例えばアルカリ水溶液に対しエッチング耐性を示すものである。エッチングストッパ１７としては、例えばＢ（ボロン）などの不純物元素や、水素イオン注入を行った結晶欠陥構造、あるいは酸化物等の絶縁体などを用いることができる。
【００５１】
ＴＲＸ５２、ＴＲＭ５３、ＴＲＧ５５、およびＯＦＧ５７における各ゲート電極は、いずれも半導体基板１１の表面１１Ａに絶縁層１８を介して設けられている。また、Ｎ型半導体領域であるＭＥＭ５４は、半導体基板１１に埋設されており、表面１１Ａと水平遮光部分１２Ｈとの間に配置されている。さらに、ＭＲＭ５４と表面１１Ａとの間には、Ｐ型半導体領域１６が設けられている。
【００５２】
ＴＲＸ５２は、ゲート電極として、水平端子部５２Ｈおよび垂直端子部５２Ｖを含んでいる。水平端子部５２Ｈは、半導体基板１１の表面１１Ａに設けられている。垂直端子部５２Ｖは、水平端子部５２Ｈから下方へＺ軸方向に沿って延在し、開口１２ＫとＮ型半導体領域５１Ｂとを順次貫いてＮ−型半導体領域５１Ａの内部に到達している。垂直端子部５２Ｖは、水平面内において水平遮光部分１２Ｈが占める領域以外のＳｉ残存領域２２（開口１２Ｋに対応する領域）に設けられている。ＴＲＸ５２は、光電変換部５１からＭＥＭ５４へ移動する電荷が通過するものである。
【００５３】
固体撮像装置１０１は、さらに、素子分離部１３と光電変換部５１との間において素子分離部１３の側面に沿って設けられたＰ型半導体領域１４を有している。固体撮像装置１０１は、光電変換部５１と裏面１１Ｂとの間に設けられた固定電荷膜１５をさらに有している。固定電荷膜１５は、裏面１１Ｂに露出している。固定電荷膜１５は、半導体基板１１の受光面である裏面１１Ｂの界面準位に起因する暗電流の発生を抑制するため、負の固定電荷を有している。固定電荷膜１５が誘起する電界により、半導体基板１１の裏面１１Ｂ近傍にホール蓄積層が形成される。このホール蓄積層によって裏面１１Ｂからの電子の発生が抑制される。
【００５４】
カラーフィルタＣＦは、固定電荷膜１５に接するように設けられている。受光レンズＬＮＳは、カラーフィルタＣＦから見て固定電荷膜１５と反対側に位置し、カラーフィルタＣＦと接するように設けられている。
【００５５】
［固体撮像装置１０１の製造方法］
次に、図６Ａから図６Ｉを参照して、固体撮像装置１０１の製造方法の一例について説明する。なお、ここでは、主に遮光部１２を形成する工程について説明する。
【００５６】
まず、図６Ａに示したように、光電変換部５１、Ｐ型半導体領域１４、固定電荷膜１５、およびエッチングストッパ１７がそれぞれ所定の位置に形成された半導体基板１１を用意したのち、その表面１１Ａを選択的に覆うハードマスクＨＭを形成する。ハードマスクＨＭは、遮光部１２のうちの垂直遮光部分１２Ｖを形成する予定の位置に開口Ｋを有しており、例えばＳｉＮ（窒化珪素）やＳｉＯ2（酸化珪素）などの絶縁材料からなる。なお、エッチングストッパ１７は、例えば半導体基板１１の表面１１Ａから所定の深さを有するトレンチを所定の位置に形成したのち、そのトレンチを酸化物等の絶縁体で埋めることにより形成する。
【００５７】
次に図６Ｂに示したように、ハードマスクＨＭを利用したドライエッチングにより、半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝のうち開口Ｋにおいて露出した部分を掘り下げることで、垂直遮光部分１２Ｖを形成する予定の位置にトレンチ１２Ｔを形成する。このときのトレンチ１２Ｔの深さが、後に形成される垂直遮光部分１２ＶのＺ軸方向の寸法に対応する。なお、後述の半導体基板１１に対するウェットエッチングの実施の際、＜１１１＞方向にも僅かにエッチング処理が進行するので、それを考慮してトレンチ１２Ｔの深さを調節するとよい。
【００５８】
続いて図６Ｃに示したように、トレンチ１２Ｔの側面および底面を覆うようにサイドウォールＳＷを形成する。サイドウォールＳＷを形成する際には、例えばＳｉＮやＳｉＯ2などからなる絶縁膜をトレンチ１２Ｔの内面、すなわちトレンチ１２Ｔの側面１２ＴＡおよび底面１２ＴＢを覆うように形成したのち、ドライエッチバックにより、トレンチ１２Ｔの底面１２ＴＢを覆う絶縁膜のみを除去する。このとき、表面１１Ａを選択的に覆うハードマスクＨＭをドライエッチバックにより除去せずに残存させるため、サイドウォールＳＷの構成材料はハードマスクＨＭの構成材料と異なるものを用いるとよい。
【００５９】
続いて図６Ｄに示したように、必要に応じて、トレンチ１２Ｔの底面１２ＴＢをさらに掘り下げるように、半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する。その際、例えば水平遮光部分１２Ｈの厚さに対応する深さ分だけ、底面１２ＴＢをさらに掘り下げるようにする。この場合も、後述の半導体基板１１に対するウェットエッチングの実施の際、＜１１１＞方向にも僅かにエッチング処理が進行するので、それを考慮してトレンチ１２Ｔの底面１２ＴＢからの掘り下げ深さを調節するとよい。なお、この処理は実施しなくともよい。
【００６０】
続いて図６Ｅおよび図６Ｆに示したように、トレンチ１２Ｔに所定のアルカリ水溶液を注入し、ウェットエッチングを行うことで、半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝を一部除去する。アルカリ水溶液としては、無機溶液であればＫＯＨ，ＮａＯＨ，またはＣｓＯＨなどが適用可能であり、有機溶液であればＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール水溶液），Ｎ2Ｈ4（ヒドラジン），ＮＨ4ＯＨ（水酸化アンモニウム），またはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などが適用可能である。ここでは、Ｓｉ｛１１１｝の面方位に応じてエッチングレートが異なる性質を利用した結晶異方性エッチングを行う。具体的には、Ｓｉ｛１１１｝基板においては、＜１１１＞方向、すなわちＳｉバックボンドを３本有する方向のエッチングレートに対して＜１１０＞方向、すなわちＳｉバックボンドを１本または２本有する方向のエッチングレートが十分に高くなる。したがって、本実施の形態では、Ｘ軸方向へのエッチングが進行する一方、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にはほとんどエッチングが進行しないこととなる。その結果、Ｓｉ｛１１１｝基板である半導体基板１１の内部に、第１の結晶面１１Ｓ１、第２の結晶面１１Ｓ２、および第３の結晶面１１Ｓ３によって囲まれた、トレンチ１２Ｔと連通する空間１２Ｚが形成されることとなる。なお、＜１１０＞方向へのエッチングの進行の距離は、半導体基板１１に対するアルカリ水溶液によるエッチング処理時間によって調整できる。但し、本実施の形態のように所定の位置にエッチングストッパ１７を予め設けておくことにより、＜１１０＞方向へのエッチングの進行を容易に制御でき、Ｓｉ｛１１１｝が残存する領域を精度良く確保できる。＜１１０＞方向へのエッチングの進行はエッチングストッパ１７において停止され、その結果、１つのエッチングストッパ１７を基点として広がる、面指数｛１１１｝で表される２つの第３の結晶面１１Ｓ３が形成されることとなる（図５Ｂ参照）。なお、図５Ｂでは、２つのエッチングストッパ１７を基点として広がる４つの第３の結晶面１１Ｓ３が、平面視で菱形をなしている様子を表している。その４つの第３の結晶面１１Ｓ３が取り囲む菱形の領域が、最終的に遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈに取り囲まれるＳｉ｛１１１｝が残存するＳｉ残存領域２２である。また、第３の結晶面１１Ｓ３の形成と並行して第２の結晶面１１Ｓ２（図５Ｂ）も形成される。
【００６１】
空間１２Ｚの形成ののち、図６Ｇに示したように、ハードマスクＨＭおよびサイドウォールＳＷを、例えばウェットエッチングにより除去する。なお、等方性のドライエッチングによりハードマスクＨＭおよびサイドウォールＳＷの除去を行うことが可能な場合もある。ウェットエッチングでは、ハードマスクＨＭ等がＳｉＯ2からなる場合には例えばＤＨＦ（希フッ酸）やＢＨＦ（バッファードフッ酸）などのＨＦ（フッ酸）が含有される薬液を用い、ハードマスクＨＭ等がＳｉＮからなる場合にはホットりん酸（hot phosphoricacid）やＨＦが含有される薬液を用いるとよい。なお、ハードマスクＨＭおよびサイドウォールＳＷの除去を行わなくともよい。そののち、トレンチ１２Ｔの側面１２ＴＡおよび空間１２Ｚの内面と、半導体基板１１の表面１１Ａとを覆うように絶縁材料などを用いて外層部分１２Ｂを形成し、さらにトレンチ１２Ｔおよび空間１２Ｚを埋めるように内層部分１２Ａを充填する。これにより、トレンチ１２Ｔを占める垂直遮光部分１２Ｖと、空間１２Ｚを占める水平遮光部分１２Ｈとを含む遮光部１２が形成される。なお、空間１２Ｚを隙間なく充填するためには、空間１２Ｚの厚さ（Ｚ軸方向の寸法）よりもトレンチ１２Ｔの幅（Ｘ軸方向の寸法）が広いことが望ましい。また、内層部分１２Ａは、この段階において上述の金属材料を充填した場合、その後の高温を伴う処理を行うことが困難となる。そこで、ＳｉＯ2やＳｉＮ、あるいはポリシリコンなどの比較的耐熱性に優れる仮埋め材料を用いて一時的にトレンチ１２Ｔおよび空間１２Ｚを埋めておき、後の高温を伴う工程が終了してから、例えば素子分離部１３の形成工程が終了してから、所定の金属材料に置換するようにするとよい。
【００６２】
続いて図６Ｈに示したように、既知の方法を用いてＴＲＸ５２、ＴＲＭ５３、ＭＥＭ５４、ＴＲＧ５５、およびＯＦＧ５７を形成する。そののち、図６Ｉに示したように、センサ画素１２１の境界位置に素子分離部１３をそれぞれ形成する。素子分離部１３を形成するにあたっては、例えば裏面１１Ｂからドライエッチングなどによりトレンチを形成する。その際、水平遮光部分１２Ｈに到達する深さのトレンチを形成する。そののち、そのトレンチを所定の材料により充填することで、素子分離部１３が得られる。最後に、裏面１１Ｂ上にカラーフィルタＣＦと受光レンズＬＮＳとを順に接合することにより、固体撮像装置１０１が完成する。
【００６３】
［固体撮像装置１０１の作用効果］
このように、本実施の形態の固体撮像装置１０１では、センサ画素１２１同士の境界位置に垂直遮光部分１２Ｖを設けるようにした。このため、一のセンサ画素１２１から、それと隣接する他のセンサ画素１２１へ漏れた光が他のセンサ画素１２１の光電変換部５１へ入射し、混色等のノイズが発生するのを防止することができる。
【００６４】
また、本実施の形態の固体撮像装置１０１では、厚さ方向において光電変換部５１とＭＥＭ５４との間に位置すると共に水平面に沿って広がる水平遮光部分１２Ｈを設けるようにした。このため、各センサ画素１２１において光電変換部５１に吸収されずに光電変換部５１を透過した光がＭＥＭ５４へ入射するのを妨げることができる。よって、ノイズの発生を防止することができる。この効果は、ＭＥＭ５４に電荷を蓄積する時間が長くなるほど顕著に現れる。
【００６５】
また、本実施の形態の固体撮像装置１０１では、水平遮光部分１２ＨがＳｉ｛１１１｝基板である半導体基板１１の内部に設けられている。水平遮光部分１２Ｈは、第１の結晶面１１Ｓ１に沿った第１の面Ｓ１と、第１の面Ｓ１に対して傾斜した第２の結晶面１１Ｓ２に沿った第２の面Ｓ２とを含んでいる。ここで、第１の結晶面１１Ｓ１および第２の結晶面１１Ｓ２は、いずれも面指数｛１１１｝で表されるものである。したがって、水平遮光部分１２Ｈは、アルカリ水溶液などのエッチング溶液を用いた結晶異方性エッチングにより簡便に形成可能であって高い寸法精度を有するものとなる。特に、本実施の形態の固体撮像装置１０１では、エッチングストッパ１７を予め設けるようにしたので、結晶異方性エッチングの際の制御性が向上し、よりいっそう高い寸法精度を有する水平遮光部分１２Ｈが簡便に得られる。
【００６６】
また、本実施の形態の固体撮像装置１０１では、水平遮光部分１２Ｈの存在により、各センサ画素１２１における各トランジスタ（例えばＴＲＸ５２など）において発生する電界の影響が光電変換部５１へ及ぶのを回避することができる。すなわち、各トランジスタの電界により生じる暗電流が光電変換部５１へ流れ込み、ノイズが発生するのを防止することができる。
【００６７】
さらに、本実施の形態の固体撮像装置１０１では、半導体基板１１としてＳｉ｛１１１｝基板を用いるようにしたので、Ｓｉ（１００）基板を用いた場合よりもチャネル移動度が高く、電荷転送特性の向上が期待できる。
【００６８】
また、本実施の形態の固体撮像装置１０１の製造方法では、遮光部１２を形成するにあたり、Ｓｉ｛１１１｝基板に対するアルカリ水溶液を用いた結晶異方性エッチングを行うようにしたので、高い制御性が得られる。そのうえ、選択Ｅｐｉ成長を利用した技術やＳＯＮ（Silicon On Nothing）技術を用いた方法において問題となる再結晶化は生じない。このため、撮像性能への悪影響が回避できる。
【００６９】
＜２．第２の実施の形態＞
［固体撮像装置１０２の構成］
図７は、本技術の第２の実施の形態に係る固体撮像装置１０２における画素アレイ部１１１の一部領域を拡大して表す平面図であり、互いに近接する４つのセンサ画素１２１Ａ〜１２１Ｄの構成を模式的に表している。なお、図７は第１の実施の形態の図５Ｂに対応するものであり、主に遮光部１２の形状を実線で示している。
【００７０】
上記第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１では、遮光部１２における水平遮光部分１２Ｈが開口１２Ｋを形成しており、島状のＳｉ残存領域２２を有するようにした。これに対し、本実施の形態に係る固体撮像装置１０２は、遮光部１２が、Ｘ軸方向に延びる帯状のＳｉ残存領域２３により分離されるようにしたものである。また、本実施の形態に係る固体撮像装置１０２は、エッチングストッパ１７を有していない。これらの点を除き、他は上記第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１と実質的に同様の構成を有する。
【００７１】
このように、本実施の形態に係る固体撮像装置１０２は、エッチングストッパ１７を使用することなく、遮光部１２における水平遮光部分１２Ｈを形成することができるので、製造プロセスが簡素化できる。また、上記第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１のＳｉ残存領域２２の面積と比較してＳｉ残存領域２３の面積が大きいので、空間１２Ｚを形成する際の機械的強度を高めることができる。但し、遮光性の点では固体撮像装置１０２よりも固体撮像装置１０１のほうが有利である。
【００７２】
＜３．第３の実施の形態＞
［固体撮像装置１０３の構成］
図８は、本技術の第３の実施の形態に係る固体撮像装置１０３における画素アレイ部１１１の一部領域を拡大して表す平面図であり、互いに近接する４つのセンサ画素１２１Ａ〜１２１Ｄの構成を模式的に表している。なお、図８は第１の実施の形態の図５Ｂに対応するものであり、主に遮光部１２および遮光部２４（後出）の形状を実線で示している。また、図９Ａは、図８に示したIXA−IXA 線に沿った矢視方向の断面を表し、図９Ｂは、図８に示したIXB−IXB 線に沿った矢視方向の断面を表し、図９Ｃは、図８に示したIXC−IXC 線に沿った矢視方向の断面を表している。なお、図９Ａ〜図９Ｂでは、遮光部２４の近傍のみを表し、一部の構成要素の記載を省略している。さらに、図１０は、固体撮像装置１０３における、隣り合う任意の２つのセンサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの構成を模式的に表す斜視図であり、第１の実施の形態の図３に対応するものである。
【００７３】
本実施の形態の固体撮像装置１０３は、遮光部１２に加えて遮光部２４をさらに設けるようにしたものである。この点を除き、他は上記第２の実施の形態に係る固体撮像装置１０２と実質的に同様の構成を有する。
【００７４】
遮光部２４は、遮光部１２が設けられた階層においてＳｉ｛１１１｝が残存するＳｉ残存領域２３に設けられている。遮光部２４は、遮光部１２と同様に、水平面（ＸＹ面）に沿って広がる水平遮光部分２４Ｈと、その水平遮光部分２４Ｈと直交するようにＹＺ面に沿って広がる垂直遮光部分２４Ｖとを含んでいる。垂直遮光部分１２Ｖは、図１０に示したように、Ｙ軸方向において垂直遮光部分１２Ｖの延長上にある壁部分であり、平面視においてＸ軸方向に隣り合うセンサ画素１２１同士の境界部分に設けられている。また、水平遮光部分２４Ｈは、Ｚ軸方向において表面１１Ａから遠ざかった深い位置、すなわち、Ｚ軸方向において垂直端子部５２Ｖの下方に位置する。水平遮光部分２４Ｈは、図８に示したように、Ｓｉ残存領域２３に対応する領域を占めるように帯状にＸ軸方向へ延在している。裏面１１Ｂから入射して光電変換部５１により吸収されずに光電変換部５１を透過した光は、遮光部２４の水平遮光部分２４Ｈにおいて反射し、再度、光電変換部５１へ入射することとなる。すなわち、遮光部２４の水平遮光部分２４Ｈも水平遮光部分１２Ｈと同様にリフレクタとして機能し、光電変換部５１を透過した光がＭＥＭ５４へ入射してノイズが発生するのを抑制するように機能する。
【００７５】
さらに、水平遮光部分２４Ｈは、一対の第４の面Ｓ４と、一対の第５の面Ｓ５とを含んでいる。一対の第４の面Ｓ４は、それぞれ、半導体基板１１の第４の結晶面１１Ｓ４に沿った面であり、Ｚ軸方向において互いに対向している（図９Ａ〜図９Ｃ参照）。なお、半導体基板１１における第４の結晶面１１Ｓ４は、面指数｛１１１｝で表されるものである。また、一対の第５の面Ｓ５は、それぞれ、半導体基板１１の第５の結晶面１１Ｓ５に沿った面であり、画素アレイ部１１１におけるＹ軸方向の両端に位置する（図９Ｃ参照）。なお、半導体基板１１における第５の結晶面１１Ｓ５は、面指数｛１１１｝で表されるものであるが、Ｚ軸方向に対して約１９．５°傾斜している。すなわち、水平面（ＸＹ面）に対する第５の結晶面１１Ｓ５の傾斜角度は、例えば約７０．５°である。
【００７６】
なお、垂直遮光部分１２Ｖの周囲には絶縁層２５が設けられており、垂直遮光部分２４Ｖの周囲には絶縁層２５〜２７が設けられている。絶縁層２５〜２７は、遮光部１２および遮光部２４の加工時にマスクとして用いられるものである。
【００７７】
［固体撮像装置１０３の製造方法］
ここでは、図１１Ａ〜図１１Ｄおよび図１２Ａ〜図１２Ｄを参照して、遮光部１２および遮光部２４の形成工程について説明する。図１１Ａ〜図１１Ｄは、遮光部１２の形成工程を表す要部断面図であり、図９Ａに対応するものである。図１２Ａ〜図１２Ｄは、遮光部２４の形成工程を表す要部断面図であり、図９Ｂに対応するものである。
【００７８】
まず、図１１Ａおよび図１２Ａに示したように、第１の実施の形態の固体撮像装置１０１と同様にして、垂直遮光部分１２Ｖを形成する予定の位置にトレンチ１２Ｔを形成すると共に、垂直遮光部分２４Ｖを形成する予定の位置にトレンチ２４Ｔを形成する。その際、表面１１Ａを覆うように絶縁層２５を選択的に成膜したのち、その絶縁層２５をハードマスクとして用いて半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する。このときのトレンチ１２Ｔの深さが、後に形成される垂直遮光部分１２ＶのＺ軸方向の寸法となる。次に、トレンチ１２Ｔの側面１２ＴＡおよび底面１２ＴＢならびにトレンチ２４Ｔの側面２４ＴＡおよび底面２４ＴＢを覆うように絶縁層２５をさらに形成する。そののち、ドライエッチバックにより、絶縁層２５のうち底面１２ＴＢ，２４ＴＢを覆う部分のみを除去する。
【００７９】
続いて図１１Ｂおよび図１２Ｂに示したように、トレンチ１２Ｔの底面１２ＴＢおよびトレンチ２４Ｔの底面２４ＴＢをそれぞれさらに掘り下げるように、半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する。そののち、トレンチ１２Ｔおよびトレンチ２４Ｔを埋めるように、全面的に絶縁層２６を形成したのち、絶縁層２６のうちトレンチ１２Ｔを埋める部分を選択的に覆うように、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクＲＭを形成する（図１１Ｂ）。そののち、ドライエッチバックにより、レジストマスクＲＭにより覆われていないトレンチ２４Ｔを埋める絶縁層２６を一部除去する。これにより、トレンチ２４Ｔの側面２４ＴＡを覆う部分のみ絶縁層２６が残存することとなり、トレンチ２４Ｔの底面２４ＴＢにはＳｉ｛１１１｝が露出した状態となる（図１１Ａ）。なお、絶縁層２５および絶縁層２６は、いずれもＳｉＯ2やＳｉＮなどの
絶縁材料からなる。但し、絶縁層２５と絶縁層２６とは、互いに異なる材料からなることが望ましい。
【００８０】
続いて図１２Ｃに示したように、レジストマスクＲＭを除去する。そののち、図１１Ｃに示したように、ドライエッチバックにより、絶縁層２６により覆われていないトレンチ２４Ｔの底面２４ＴＢに露出したＳｉ｛１１１｝をさらに掘り下げる。そののち、ＣＶＤ法により、例えば絶縁層２５と同じ材料を用いて絶縁層２７をさらに形成し、底面ＴＢを覆う絶縁層２７をドライエッチバックにより除去する。
【００８１】
続いて図１２Ｄに示したように、トレンチ２４Ｔの底面２４ＴＢに露出したＳｉ｛１１１｝を、上記第１の実施の形態と同様にアルカリ水溶液を用いた結晶異方性エッチングを行うことにより、空間２４Ｚを形成する。次に、図１１Ｄに示したように、トレンチ１２Ｔを埋める絶縁層２６を、例えばリン酸などにより溶解除去したのち、アルカリ水溶液を用いた結晶異方性エッチングを行うことにより、空間１２Ｚを形成する。
【００８２】
そののち、絶縁層２５と空間１２Ｚの内面とを覆うように絶縁材料などを用いて外層部分１２Ｂを形成し、さらにトレンチ１２Ｔおよび空間１２Ｚを埋めるように内層部分１２Ａを充填する。これにより、トレンチ１２Ｔを占める垂直遮光部分１２Ｖと、空間１２Ｚを占める水平遮光部分１２Ｈとを含む遮光部１２が形成される。同様に、絶縁層２７と空間２４Ｚの内面とを覆うように絶縁材料などを用いて外層２４Ｂし、さらにトレンチ２４Ｔおよび空間２４Ｚを埋めるように内層２４Ａを充填する。これにより、トレンチ２４Ｔを占める垂直遮光部分２４Ｖと、空間２４Ｚを占める水平遮光部分２４Ｈとを含む遮光部２４が形成される。
【００８３】
［固体撮像装置１０３の作用効果］
このように、本実施の形態の固体撮像装置１０３では、平面視において遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈが形成されていないＳｉ残存領域２３と重複する領域に、追加の遮光部２４をさらに設けるようにした。このため、各センサ画素１２１において光電変換部５１に吸収されずに光電変換部５１を透過した光がＭＥＭ５４へ入射するのをよりいっそう妨げることができる。よって、ノイズの発生をよりいっそう防止することができる。
【００８４】
＜４．第４の実施の形態＞
［固体撮像装置１０４の構成］
図１３は、本技術の第４の実施の形態に係る固体撮像装置１０４における画素アレイ部１１１の一部領域を拡大して表す断面図である。なお、図１３は第１の実施の形態の図４Ａに対応するものであり、主にセンサ画素１２１Ａの構造を示している。
【００８５】
第１の実施の形態の固体撮像装置１０１などでは、裏面１１Ｂから形成した素子分離部１３を備えている。これに対し、本実施の形態の固体撮像装置１０４では、遮光部と素子分離部とが一体化している。すなわち、固体撮像装置１０４では、半導体基板１１の表面１１Ａから裏面１１Ｂに至るまでＺ軸方向へ延在する垂直遮光部分３１Ｖと、その垂直遮光部分３１Ｖに対し直交するように水平面内に広がる水平遮光部分３１Ｈとを含む遮光部３１を備えている。遮光部３１は、内層部分３１Ａと、その周囲を取り囲む外層部分３１Ｂとの２層構造を有している。内層部分３１Ａおよび外層部分３１Ｂは、例えば内層部分１２Ａおよび外層部分１２Ｂとそれぞれ同種の材料により構成されている。さらに、遮光部３１の周囲には、Ｐ型領域とＮ型領域とを含む固相拡散層１９が形成されている。
【００８６】
［固体撮像装置１０４の製造方法］
ここでは、図１４Ａ〜図１４Ｈを参照して、遮光部３１および固相拡散層１９の形成工程について説明する。図１４Ａ〜図１４Ｈは、遮光部３１および固相拡散層１９の形成工程を表す要部断面図であり、図１３に対応するものである。
【００８７】
まず、図１４Ａに示したように、第３の実施の形態の固体撮像装置１０３と同様にして、垂直遮光部分３１Ｖを形成する予定の位置にトレンチ３１Ｔ（３１Ｔ１）を形成する。その際、表面１１Ａを覆うようにＳｉＯ2などを用いて絶縁層３２を選択的に成膜したの
ち、その絶縁層３２をハードマスクとして用いて半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する。このときのトレンチ３１Ｔ１の深さが、後に形成される垂直遮光部分３１Ｖのうちの水平遮光部分３１Ｈよりも上の部分におけるＺ軸方向の寸法となる。次に、トレンチ３１Ｔ１の側面３１ＴＡおよび底面３１ＴＢを覆うように絶縁層３２をさらに形成する。そののち、ドライエッチバックにより、絶縁層３２のうち底面３１ＴＢを覆う部分のみを除去する。
【００８８】
続いて図１４Ｂに示したように、トレンチ３１Ｔ１の底面３１ＴＢをさらに掘り下げるように、半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する。そののち、トレンチ３１Ｔ１を埋めるように、例えばＳｉＮを用いて全面的に絶縁層３３を形成したのち、ドライエッチバックにより、トレンチ３１Ｔ１を埋める絶縁層３３を一部除去する。これにより、トレンチ３１Ｔ１の側面３１ＴＡを覆う部分のみ絶縁層３３が残存することとなり、トレンチ３１Ｔ１の底面３１ＴＢにはＳｉ｛１１１｝が露出した状態となる（図１４Ｂ）。
【００８９】
続いて図１４Ｃに示したように、トレンチ３１Ｔ１の底面３１ＴＢをさらに掘り下げるように、半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する。これにより、トレンチ３１Ｔ１に連通するトレンチ３１Ｔ２が、トレンチ３１Ｔ１の下方に形成される。トレンチ３１Ｔ２の側面および底面には、Ｓｉ｛１１１｝が露出している。そののち、トレンチ３１Ｔ２の側面および底面に露出しているＳｉ｛１１１｝を加熱し、熱酸化させることにより、トレンチ３１Ｔ２の側面および底面を覆う、ＳｉＯ2などからなる絶縁層３４を形成する。さらに、側面３１ＴＡを覆う部分のみ絶縁層３３を、例えばリン酸などにより溶解除去する。その結果、絶縁層３２と絶縁層３４との隙間に、Ｓｉ｛１１１｝が露出することとなる。
【００９０】
続いて図１４Ｄに示したように、絶縁層３２と絶縁層３４との隙間に露出したＳｉ｛１１１｝に対し、アルカリ水溶液を用いた結晶異方性エッチングを行うことにより、空間３１Ｚを形成する。そののち、絶縁層３２および絶縁層３４を除去する。
【００９１】
次に、図１４Ｅに示したように、トレンチ３１Ｔ１，３１Ｔ２の内面、および空間３１Ｚの内面を覆うように、例えばＮ型の不純物元素であるＰ（リン）を含むＳｉＯ2膜などの絶縁層３５を形成する。そののち、熱処理により、絶縁層３５に含まれるＰ（リン）を半導体基板１１におけるトレンチ３１Ｔ１，３１Ｔ２の内面および空間３１Ｚの内面へ固相拡散させる。
【００９２】
さらに、図１４Ｆに示したように、絶縁層３５を除去したのち、再び熱処理を行い、Ｐ（リン）を半導体基板１１の内部に拡散させ、Ｎ型領域１９Ａを形成する。
【００９３】
続いて図１４Ｇに示したように、Ｎ型領域１９Ａを覆うように、Ｐ型の不純物元素であるＢ（ボロン）を含むＳｉＯ2膜などの絶縁層３６を形成する。そののち、熱処理により、絶縁層３６に含まれるＢ（ボロン）をトレンチ３１Ｔ１，３１Ｔ２の内面および空間３１Ｚの内面へ向けて固相拡散させる。その結果、図１４Ｈに示したように、Ｎ型領域１９Ａの内側にＰ型領域１９Ｂを形成することができ、固相拡散層１９が得られる。
【００９４】
続いて、固相拡散層１９に覆われたトレンチ３１Ｔ１，３１Ｔ２および空間３１Ｚを埋めるように、外層部分３１Ｂと内層部分３１Ａとを順次形成することにより、遮光部３１が形成される。
【００９５】
［固体撮像装置１０４の作用効果］
このように、本実施の形態の固体撮像装置１０４は、ＭＥＭ５４に対する遮光を行うと共に、隣り合う光電変換部５１同士を隔てる素子分離部としても機能する遮光部３１を備えるようにしたので、構造および製造プロセスの簡素化が図れる。さらに、固体撮像装置１０４は、表面１１Ａから裏面１１Ｂに至るまで延在する遮光部３１の周囲にｐｎ接合を含む固相拡散層１９を設けるようにしたので、画素容量Ｑｓの向上が期待できる。
【００９６】
＜５．第４の実施の形態の変形例＞
［固体撮像装置１０４Ａの構成］
図１５は、第４の実施の形態の変形例としての固体撮像装置１０４Ａにおける画素アレイ部１１１の一部領域を拡大して表す平面図であり、互いに近接する４つのセンサ画素１２１Ａ〜１２１Ｄの構成を模式的に表している。なお、図１５は第１の実施の形態の図５Ｂに対応するものであり、主に遮光部３１の形状を実線で示している。
【００９７】
本変形例としての固体撮像装置１０４Ａは、図７に示した固体撮像装置１０２のように、帯状のＳｉ残存領域２３を有するものである。固体撮像装置１０４Ａでは、遮光部３１のうち、垂直遮光部分３１Ｖのみが帯状のＳｉ残存領域２３に設けられており、水平面内に広がる水平遮光部分３１Ｈは帯状のＳｉ残存領域２３には存在しない。この点を除き、他は上記第４の実施の形態としての固体撮像装置１０４と実質的に同じ構成を有する。
【００９８】
［固体撮像装置１０４Ａの製造方法］
ここでは、図１６Ａ〜図１６Ｄを参照して、帯状のＳｉ残存領域２３における、垂直遮光部分３１Ｖのみを有する遮光部３１を形成する方法について説明する。図１６Ａ〜図１６Ｄは、図１５に示したＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った矢視方向の断面に相当する断面図である。帯状のＳｉ残存領域２３以外の領域に形成される遮光部３１の形成方法は、上記第４の実施の形態と同様であるので省略する。
【００９９】
まず、図１６Ａに示したように、第４の実施の形態の固体撮像装置１０４と同様にして、垂直遮光部分３１Ｖを形成する予定の位置にトレンチ３１Ｔ（３１Ｔ１）を形成する。その際、表面１１Ａを覆うようにＳｉＯ2などを用いて絶縁層３２を選択的に成膜したのち、その絶縁層３２をハードマスクとして用いて半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する。このときのトレンチ３１Ｔ１の深さが、後に形成される垂直遮光部分３１Ｖのうちの水平遮光部分３１Ｈよりも上の部分におけるＺ軸方向の寸法となる。次に、トレンチ３１Ｔ１の側面３１ＴＡおよび底面３１ＴＢを覆うように絶縁層３２をさらに形成する。そののち、ドライエッチバックにより、絶縁層３２のうち底面３１ＴＢを覆う部分のみを除去する。
【０１００】
続いて、帯状のＳｉ残存領域２３以外の領域のトレンチ３１Ｔ１では、図１４Ｂに示したように、トレンチ３１Ｔ１の底面３１ＴＢをさらに掘り下げるように、半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する操作がなされる。このとき、帯状のＳｉ残存領域２３のトレンチ３１Ｔ１をレジストマスクにより選択的に保護しておき、トレンチ３１Ｔ１の底面３１ＴＢの掘り下げがなされないようにする。そのレジストマスクを除去したのち、図１６Ｂに示したように、トレンチ３１Ｔ１を埋めるように、例えばＳｉＮを用いて全面的に絶縁層３３を形成したのち、ドライエッチバックにより、トレンチ３１Ｔ１を埋める絶縁層３３を一部除去する。これにより、トレンチ３１Ｔ１の側面３１ＴＡを覆う部分のみ絶縁層３３が残存することとなり、トレンチ３１Ｔ１の底面３１ＴＢにはＳｉ｛１１１｝が露出した状態となる（図１６Ｂ）。
【０１０１】
続いて図１６Ｃに示したように、トレンチ３１Ｔ１の底面３１ＴＢをさらに掘り下げるように、半導体基板１１を構成するＳｉ｛１１１｝をドライエッチバックにより一部除去する。これにより、トレンチ３１Ｔ１に連通するトレンチ３１Ｔ２が、トレンチ３１Ｔ１の下方に形成される。トレンチ３１Ｔ２の側面および底面には、Ｓｉ｛１１１｝が露出している。そののち、トレンチ３１Ｔ２の側面および底面に露出しているＳｉ｛１１１｝を加熱し、熱酸化させることにより、トレンチ３１Ｔ２の側面および底面を覆う、ＳｉＯ2などからなる絶縁層３４を形成する。さらに、側面３１ＴＡを覆う部分のみ絶縁層３３を、例えばリン酸などにより溶解除去する。その結果、図１６Ｄに示したように、絶縁層３２〜３４により隙間なく覆われた、一連のトレンチ３１Ｔが現れる。なお、トレンチＴ１とトレンチＴ２との繋ぎ目部分に段差が生じた場合であっても、絶縁層３４の厚さを適宜調整することにより、絶縁層３２と絶縁層３４との隙間にＳｉ｛１１１｝が露出するのを回避することができる。
【０１０２】
こののち、帯状のＳｉ残存領域２３以外の領域のトレンチ３１Ｔ１では、図１４Ｄに示したように、アルカリ水溶液を用いた結晶異方性エッチングの実施により空間３１Ｚの形成がなされる。しかし、帯状のＳｉ残存領域２３ではＳｉ｛１１１｝が露出していないので、Ｓｉ｛１１１｝のエッチングはなされない。さらに、図１４Ｅ〜図１４Ｈの工程を順に行うことにより、帯状のＳｉ残存領域２３において、水平遮光部分３１Ｈを有しない、垂直遮光部分３１Ｖのみを有する遮光部３１の形成が完了する。
【０１０３】
［固体撮像装置１０４Ａの作用効果］
このように、本変形例としての固体撮像装置１０４Ａによれば、上記第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１のＳｉ残存領域２２の面積と比較してＳｉ残存領域２３の面積が大きいので、空間３１Ｚを形成する際の機械的強度を高めることができる。また、固体撮像装置１０４Ａの製造方法によれば、固体撮像装置１０４Ａの製造が実現できる。
【０１０４】
＜６．第５の実施の形態＞
［固体撮像装置１０５の構成］
図１７は、本技術の第５の実施の形態に係る固体撮像装置１０５における、隣り合う任意の２つのセンサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの構成の一部を模式的に表す斜視図であり、第１の実施の形態の図３に対応するものである。また、図１８は、固体撮像装置１０５の断面構成を表すものである。
【０１０５】
固体撮像装置１０５は、３つの基板、すなわち、第１基板ＢＰ１、第２基板ＢＰ２、および第３基板ＢＰ３が順に積層された３次元構造を有するものである。第１基板ＢＰ１は、半導体基板１１に複数のセンサ画素１２１が設けられたものである。第２基板ＢＰ２は、読み出し回路ＣＲ２を含む半導体基板８１と、半導体基板８１を埋設し、第１基板ＢＰ１と接合される絶縁層８２と、第３基板ＢＰ３と接合される配線層８３とを有している。第２基板ＢＰ２は、配線層８３と、第１基板ＢＰ１のセンサ画素１２１におけるＦＤ５６とをつなぐ貫通配線８４をさらに有している。読み出し回路ＣＲ２は、センサ画素１２１から出力される電荷に基づく画素信号を出力するものである。配線層８３には、複数の画素駆動線１２２と、複数の垂直信号線１２３とが形成されている。第３基板ＢＰ３は、ロジック回路ＣＲ３を含む半導体基板６１と、第２基板ＢＰ２の配線層８３と接合される配線層６３と、半導体基板６１と配線層６３との間に設けられた絶縁層６２とを有している。ロジック回路ＣＲ３は、例えば垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、カラム信号処理部１１４、クロックモジュール１１５、データ格納部１１６、水平駆動部１１７、システム制御部１１８、および信号処理部１１９などを有している。
【０１０６】
固体撮像装置１０５におけるセンサ画素１２１は、遮光部１２の代わりに遮光部７２を有し、素子分離部１３の代わりに素子分離部７３を有している。固体撮像装置１０５におけるセンサ画素１２１は、これらの点を除き、他は固体撮像装置１０１におけるセンサ画素１２１と実質的に同じ構成を有する。
【０１０７】
遮光部７２は、例えば内層部分７２Ａと、その周囲を取り囲む外層部分７２Ｂとの２層構造を有している。内層部分７２Ａは、内層部分１２Ａと同様に、例えば遮光性を有する単体金属、金属合金、金属窒化物、および金属シリサイドのうちの少なくとも１種を含む材料からなる。外層部分７２Ｂは、固相拡散層１９と同様に、Ｐ型領域とＮ型領域とのｐｎ接合を含む固相拡散層である。また、遮光部７２は、遮光部１２と同様に、光電変換部５１から見て裏面１１Ｂと反対側に設けられて水平面に沿って広がる水平遮光部分７２Ｈと、その水平遮光部分７２Ｈと直交するようにＹＺ面に沿って広がる垂直遮光部分７２Ｖとを含んでいる。水平遮光部分７２Ｈはリフレクタとして機能し、光電変換部５１を透過した光がＭＥＭ５４へ入射してノイズが発生するのを抑制するように機能する。また、垂直遮光部分７２Ｖは、隣接するセンサ画素１２１からの漏れ光が光電変換部５１へ入射することにより混色等のノイズを発生させるのを防止するように機能する。水平遮光部分７２Ｈには、垂直端子部５２Ｖが貫く開口７２Ｋが設けられている。
【０１０８】
素子分離部７３は、互いに隣り合うセンサ画素１２１同士の境界位置において半導体基板１１を貫くようにＺ軸方向に延在すると共に各光電変換部５１を取り囲む壁状の部材である。素子分離部７３により、互いに隣り合うセンサ画素１２１同士は電気的に分離されている。なお、図１７および図１８では、素子分離部７３のうち、Ｚ軸方向において垂直遮光部分７２Ｖと対応する位置に設けられたものを素子分離部７３Ａと表示し、Ｚ軸方向において開口７２Ｋと対応する位置にある一部を含むものを素子分離部７３Ｂと表示している。素子分離部７３Ｂは、開口７２Ｋに対応する領域とＺ軸方向において重なり合う水平遮光部分７３Ｈを含んでいる。
【０１０９】
［固体撮像装置１０５の製造方法］
次に、図１９Ａ〜図１９Ｄを参照して、固体撮像装置１０５の製造方法について説明する。図１９Ａ〜図１９Ｄは、固体撮像装置１０５の製造工程を表す断面図であり、図１８に対応するものである。
【０１１０】
まず、図１９Ａに示したように、光電変換部５１、Ｐ型半導体領域１４、固定電荷膜１５、およびエッチングストッパ１７がそれぞれ所定の位置に形成された半導体基板１１を用意する。そののち、上記第１の実施の形態の固体撮像装置１０１の遮光部１２と同様にして、遮光部７２を形成する。但し、内層部分７２Ａはポリシリコンなどの仮埋め材により形成する。また、固相拡散層である外層部分７２Ｂは、上記第４の実施の形態の固体撮像装置１０４における固相拡散層１９と同様にして形成する。
【０１１１】
次に、図１９Ｂに示したように、半導体基板１１の表面１１Ａに既知の方法を用いてＴＲＸ５２、ＴＲＭ５３、ＭＥＭ５４、ＴＲＧ５５、およびＯＦＧ５７を形成すると共に、それらを覆う絶縁層８２Ａを形成する。そののち、絶縁層８２Ａの上面に、読み出し回路ＣＲ２を含む半導体基板８１が埋設された絶縁層８２Ｂを有する第２基板下部ＢＰ２−１を接合する。絶縁層８２Ａと絶縁層８２Ｂとが接合されて絶縁層８２が形成される。そののち、第２基板下部ＢＰ２−１を貫くように、貫通配線８４をさらに形成する。
【０１１２】
次に、図１９Ｃに示したように、第２基板下部ＢＰ２−１の上に、配線層８３を形成する。これにより、第１基板ＢＰ１の上に第２基板ＢＰ２が設けられた状態となる。こののち、半導体基板１１を裏面１１Ｂ側から薄肉化する。
【０１１３】
次に、図１９Ｄに示したように、第３基板ＢＰ３を用意し、第２基板ＢＰ２の配線層８３と、第３基板ＢＰ３の配線層６３とを対向させて接合する。
【０１１４】
そののち、裏面１１Ｂ側から素子分離部７３を形成する。具体的には、まず、図１９Ｄに示したように、素子分離部７３Ａおよび素子分離部７３Ｂをそれぞれ形成すべき位置に、半導体基板１１を裏面１１Ｂ側から掘り下げてＺ軸方向に延在する長孔Ｋ７３Ａおよび長孔Ｋ７３Ｂをそれぞれ形成する。この際、長孔Ｋ７３Ａは、遮光部７２に達するように形成する。続いて、内層部分７２Ａとして充填されていた仮埋め材を除去したのち、遮光性を有する単体金属、金属合金、金属窒化物、および金属シリサイドのうちの少なくとも１種を含む材料を再充填することにより素子分離部７３Ａを形成する。一方、水平遮光部分７２Ｈと同様の方法により、すなわち、アルカリ水溶液などのエッチング溶液を用いた結晶異方性エッチングにより、素子分離部７３Ｂのうちの水平遮光部分７３Ｈを形成するための空間７３Ｚを形成する。そののち、遮光性を有する単体金属、金属合金、金属窒化物、および金属シリサイドのうちの少なくとも１種を含む材料を、長孔Ｋ７３Ｂおよび空間７３Ｚに充填することにより、水平遮光部分７３Ｈを含む素子分離部７３Ｂを形成する。なお、長孔Ｋ７３Ａの形成と長孔Ｋ７３Ｂの形成とを同時に行い、そののち、長孔Ｋ７３Ａに対する上記した遮光性を有する材料の再充填と、長孔Ｋ７３Ｂおよび空間７３Ｚに対する上記した遮光性を有する材料の充填とを同時に行うことが望ましい。ただし、長孔Ｋ７３Ａの形成と長孔Ｋ７３Ｂの形成とを個別に行うようにしてもよいし、長孔Ｋ７３Ａに対する再充填の作業と長孔Ｋ７３Ｂに対する充填の作業とを個別に行うようにしてもよい。最後に、裏面１１Ｂ上にカラーフィルタＣＦと受光レンズＬＮＳとを順に接合することにより、固体撮像装置１０５が完成する。
【０１１５】
［固体撮像装置１０５の作用効果］
このように、固体撮像装置１０５では、読み出し回路ＣＲ２を含む第２基板ＢＰ２や、ロジック回路ＣＲ３を含む第３基板ＢＰ３を、センサ画素１２１を含む第１基板ＢＰ１とは別体として形成したのち、それら第１〜第３基板ＢＰ１〜ＢＰ３を積層することができる。そのため、読み出し回路ＣＲ２やロジック回路ＣＲ３は汎用品を使用できるので、設計上の自由度が高まるうえ、製造コストの抑制が期待できる。
【０１１６】
また、固体撮像装置１０５では、素子分離部７３にも水平遮光部分７３Ｈを設けるようにした。このため、ＭＥＭ５４やＦＤ５６に対する遮光性をよりいっそう高めることができる。また、機械的強度も向上する。さらに、上記第３の実施の形態の固体撮像装置１０３のように２つの遮光部１２および遮光部２４を設けた構成と比較して、より円滑な電荷転送が行われると考えられる。
【０１１７】
＜７．第６の実施の形態＞
［固体撮像装置１０６の構成］
図２０は、本技術の第６の実施の形態に係る固体撮像装置１０６における、隣り合う任意の２つのセンサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの構成を模式的に表す斜視図である。図２１は、センサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの断面構成を模式的に表すものである。
【０１１８】
第１の実施の形態の固体撮像装置１０１などでは、遮光部１２を構成する垂直遮光部分１２Ｖおよび水平遮光部分１２Ｈを半導体基板１１の表面１１Ａからのエッチングにより形成した。これに対し、本実施の形態に係る固体撮像装置１０６は、半導体基板１１の裏面１１Ｂからのエッチングにより水平遮光部分および素子分離部が一体化している。また、本実施の形態に係る固体撮像装置１０６は、水平遮光部分１２Ｈを有していない。すなわち、固体撮像装置１０６では、上記第１の実施の形態の素子分離部１３に相当する垂直遮光部分９１Ｖと、その垂直遮光部分９１Ｖと直交するように水平面内に広がる水平遮光部分９１Ｈとを含む遮光部９１を備えている。遮光部９１は、上記第４の実施の形態の遮光部３１と同様に、内層部分９１Ａと、その周囲を取り囲む外層部分９１Ｂとの２層構造を有している。内層部分９１Ａおよび外層部分９１Ｂは、例えば内層部分１２Ａおよび外層部分１２Ｂとそれぞれ同種の材料により構成されている。さらに、遮光部９１の周囲には、Ｐ型領域とＮ型領域とを含む固相拡散層１９が形成されている。これらの点を除き、他は上記第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１と実質的に同様の構成を有する。
【０１１９】
［固体撮像装置１０６の製造方法］
次に、図２２Ａ〜２２Ｆを参照して、固体撮像装置１０６の製造方法の一例について説明する。
【０１２０】
まず、図２２Ａに示したように、エッチングストッパ１７、光電変換部５１および固定電荷膜１５がそれぞれ形成された半導体基板１１を用意したのち、その裏面１１Ｂを選択的に覆うハードマスクＨＭとして絶縁層９４を形成する。
【０１２１】
次に、図２２Ｂに示したように、垂直遮光部分９１Ｖおよび素子分離部１３を形成する予定の位置にトレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよびトレンチ９１Ｔと連通する空間９１Ｚと、外側にＮ型領域を、内側にＰ型領域を有する固相拡散層１９とを形成する。その際、まず、第１の実施の形態におけるトレンチ１２Ｔおよび空間１２Ｚと同様にして、裏面１１Ｂからトレンチ９１Ｔおよび空間９１Ｚを形成したのち、トレンチ１３Ｔを形成する。そののち、第４の実施の形態の固体撮像装置１０４と同様にして、固相拡散層１９を形成する。
【０１２２】
続いて、図２２Ｃに示したように、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよび空間９１Ｚを仮埋めしたのち、半導体基板１１の裏面１１Ｂを、絶縁層９５を介して仮基板９６に接合し、半導体基板１１の表面１１Ａを薄肉化する。その際、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよび空間９１Ｚの仮埋めには、例えばＳｉＯ2やＳｉＮ、あるいはポリシリコンなどの比較的耐熱性に優れる材料を用いる。
【０１２３】
次に、図２２Ｄに示したように、既知の方法を用いてＴＲＸ５２、ＴＲＭ５３、ＭＥＭ５４、ＴＲＧ５５、およびＯＦＧ５７を形成する。そののち、図２２Ｅに示したように、仮基板９６および絶縁層９５を除去したのち、図２２Ｆに示したように、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよび空間９１Ｚ内の仮埋め材料を除去し、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよび空間９１Ｚを埋めるように、外層部分９１Ｂと内層部分９１Ａとを順次形成する。これにより、素子分離部１３（１３Ｂ）および遮光部９１が形成される。最後に、裏面１１Ｂ上にカラーフィルタＣＦと受光レンズＬＮＳとを順に接合することにより、固体撮像装置１０６が完成する。
【０１２４】
［固体撮像装置１０６の作用効果］
このように、本実施の形態の固体撮像装置１０６は、第１の実施の形態などにおける垂直遮光部分１２Ｖを設けずに、素子分離部１３を兼ねる垂直遮光部分９１Ｖと、水平遮光部分９１Ｈとからなる遮光部９１を備えるようにした。このため、半導体基板１１の表面１１Ａ側におけるレイアウトの自由度を向上させることが可能となる。一例として、垂直遮光部分１２Ｖ分、電荷保持部（ＭＥＭ）５４の形成領域を拡大することができる。
【０１２５】
なお、本実施の形態の遮光部９１は、ＦＥＯＬ（Front End of Line）前に、半導体基板１１の裏面１１Ｂからのエッチングにより、素子分離部を兼ねるトレンチ９１Ｔ（９１Ｔ，９３Ｔ）およびトレンチ９１Ｔと連通する空間９１Ｚを設けることで形成可能である。
【０１２６】
また、本実施の形態の固体撮像装置１０６では、遮光部９１の周囲にｐｎ接合を含む固相拡散層１９を設けるようにしたので、画素容量Ｑｓの向上が期待できる。
【０１２７】
＜８．第６の実施の形態の変形例＞
［固体撮像装置１０６Ａの構成］
図２３は、第６の実施の形態の変形例としての固体撮像装置１０６Ａにおける、隣り合う任意の２つのセンサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの断面構成を模式的に表すものである。
【０１２８】
本変形例としての固体撮像装置１０６Ａは、図９Ｃや図１０に示した固体撮像装置１０３のように、遮光部９１に加えて遮光部９３をさらに設けるようにしたものである。この点を除き、他は上記第６の実施の形態に係る固体撮像装置１０６と実質的に同様の構成を有する。なお、図２３は、図８に示したIXC−IXC線に沿った矢視方向に相当する固体撮像装置１０６Ａの断面を表している。
【０１２９】
遮光部９３は、上記第３の実施の形態の固体撮像装置１０３における遮光部２４と同様に、少なくとも、遮光部９１の水平遮光部分９１Ｈが設けられた開口においてＳｉ｛１１１｝が残存するＳｉ残存領域２３（図７参照）に設けられている。遮光部９３は、水平遮光部分９１Ｈと同様に、水平面（ＸＹ面）に沿って広がっており、本実施の形態では、素子分離部１３と直交している。
【０１３０】
［固体撮像装置１０６Ａの製造方法］
次に、図２４Ａ〜２４Ｄを参照して、固体撮像装置１０６Ａの製造方法の一例について説明する。
【０１３１】
まず、第６の実施の形態と同様に、エッチングストッパ１７、光電変換部５１および固定電荷膜１５がそれぞれ形成された半導体基板１１を用意したのち、図２４Ａに示したように、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよびトレンチ１３Ｔ，９１Ｔとそれぞれ連通する空間９３ＡＺ，９１Ｚと、外側にＮ型領域を、内側にＰ型領域を有する固相拡散層１９とを形成する。その際、トレンチ１３Ｔおよびトレンチ９３Ｔと連通する空間９３Ｚと、トレンチ９１Ｔおよびトレンチ９１Ｔと連通する空間９１Ｚとは別々に形成する。トレンチ１３Ｔおよびトレンチ１３Ｔと連通する空間９３Ｚは、例えば、第４の実施の形態と同様にして形成することができる。
【０１３２】
次に、図２４Ｂに示したように、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよび空間９１Ｚ，９３Ｚを仮埋めしたのち、半導体基板１１の裏面１１Ｂを、絶縁層９５を介して仮基板９６に接合し、半導体基板１１の表面１１Ａを薄肉化する。続いて、図２４Ｃに示したように、既知の方法を用いてＴＲＸ５２、ＴＲＭ５３、ＭＥＭ５４、ＴＲＧ５５、およびＯＦＧ５７を形成する。そののち、仮基板９６および絶縁層９５を除去したのち、図２４Ｄに示したように、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよび空間９１Ｚ，９３Ｚ内の仮埋め材料を除去し、外層部分９１Ｂと内層部分９１Ａとを順次形成する。これにより、素子分離部１３（１３Ｂ）および遮光部９１，９３Ｈが形成される。最後に、裏面１１Ｂ上にカラーフィルタＣＦと受光レンズＬＮＳとを順に接合することにより、固体撮像装置１０６Ａが完成する。
【０１３３】
［固体撮像装置１０６Ａの作用効果］
このように、本変形例としての固体撮像装置１０６Ａでは、平面視において遮光部９１の水平遮光部分９１Ｈが形成されていないＳｉ残存領域２３と重複する領域に、追加の遮光部９３をさらに設けるようにした。このため、第６の実施の形態の効果に加えて、各センサ画素１２１において光電変換部５１に吸収されずに光電変換部５１を透過した光がＭＥＭ５４へ入射するのをよりいっそう妨げることができる。よって、ノイズの発生をよりいっそう防止することができる。
＜９．第６の実施の形態の変形例＞
［固体撮像装置１０６Ｂの構成］
図２５は、第６の実施の形態の変形例としての固体撮像装置１０６Ｂにおける、隣り合う任意の２つのセンサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの断面構成を模式的に表すものである。
【０１３４】
本変形例としての固体撮像装置１０６Ｂは、半導体基板１１の表面１１Ａ側に、水平遮光部分９１Ｈと直交する遮光部９２をさらに設けるようにしたものである。この点を除き、他は上記第６の実施の形態に係る固体撮像装置１０６と実質的に同様の構成を有する。
【０１３５】
遮光部９２は、半導体基板１１の表面１１Ａから裏面１１Ｂに向かって延在し、遮光部９１の水平遮光部分９１Ｈと接しており、遮光部９１と一体化している。すなわち、本実施の形態の固体撮像装置１０６Ｂでは、第４の実施の形態の固体撮像装置１０４と同様に、半導体基板１１の表面１１Ａから裏面１１Ｂに至るまでＺ軸方向に延在する水平遮光部分（９１Ｖ，９２）と、その垂直遮光部分（例えば、９１Ｖ）に対し直交するように水平面内に広がる水平遮光部分９１Ｈとを含む遮光部を備えている。遮光部９２の周囲には、Ｐ型領域とＮ型領域とを含む固相拡散層９９が形成されている。固相拡散層９９は、固相拡散層１９と同様の構成であってもよいし、固相拡散層１９とは異なる不純物濃度や不純物を含む構成としてもよい。
【０１３６】
［固体撮像装置１０６Ｂの製造方法］
次に、図２６Ａ〜２６Ｃを参照して、固体撮像装置１０６Ｂの製造方法の一例について説明する。
【０１３７】
まず、第６の実施の形態と同様にして、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔおよび空間９１Ｚを仮埋めしたのち、半導体基板１１の裏面１１Ｂを、絶縁層９５を介して仮基板９６に接合し、半導体基板１１の表面１１Ａを薄肉化する。
【０１３８】
続いて、図２６Ａに示したように、半導体基板１１の表面１１Ａを選択的に覆うハードマスクＨＭを形成したのち、例えば、垂直遮光部分９１Ｖが形成された位置にトレンチ９２Ｔを形成する。更に、第４の実施の形態の固体撮像装置１０４と同様にして、固相拡散層１９を形成する。続いて、図２６Ｂに示したように、トレンチ９２Ｔを仮埋めし、ハードマスクＨＭを除去する。そののち、第６の実施の形態と同様に、既知の方法を用いてＴＲＸ５２、ＴＲＭ５３、ＭＥＭ５４、ＴＲＧ５５、およびＯＦＧ５７を形成する。次に、仮基板９６および絶縁層９５を除去したのち、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔ，９２Ｔおよび空間９１Ｚ内の仮埋め材料を除去し、トレンチ１３Ｔ，９１Ｔ，９２Ｔおよび空間９１Ｚを埋めるように、外層部分９１Ｂと内層部分９１Ａとを順次形成する。これにより、遮光部９１，９２が一括形成される。また、素子分離部１３（１３Ｂ）も同時に形成される。最後に、裏面１１Ｂ上にカラーフィルタＣＦと受光レンズＬＮＳとを順に接合することにより、固体撮像装置１０６Ｂが完成する。
【０１３９】
［固体撮像装置１０６Ｂの作用効果］
このように、本変形例としての固体撮像装置１０６Ｂでは、遮光部９２をさらに設け、遮光部９２を構成するトレンチ９２Ｔを、半導体基板１１の表面１１Ａ側から別途形成するようにした。これにより、例えば、トレンチ９２Ｔの周囲に、固相拡散層１９とは異なる不純物濃度を有する固相拡散層９９を形成することが可能となる。例えば、光電変換部５１とは独立して、電荷保持部（ＭＥＭ）５４に適した不純物濃度や不純物材料を含む固相拡散層９９を形成できるようになる。よって、第４の実施の形態の効果に加えて、それぞれに最適なプロファイル形成が可能となる。
【０１４０】
＜１０．第６の実施の形態の変形例＞
［固体撮像装置１０６Ｃの構成］
図２７は、第６の実施の形態の変形例としての固体撮像装置１０６Ｃにおける、隣り合う任意の２つのセンサ画素１２１Ａ，１２１Ｂの断面構成を模式的に表すものである。
【０１４１】
固体撮像装置１０６Ｃは、第６の実施の形態の固体撮像装置１０６と第５の実施の形態の固体撮像装置１０５とを組み合わせたものであり、固体撮像装置１０６を構成する半導体基板１１（第１基板ＢＰ１）上に、第２基板ＢＰ２、および第３基板ＢＰ３が順に積層された３次元構造を有するものである。
【０１４２】
［固体撮像装置１０６Ｃの作用効果］
このように、固体撮像装置１０６Ｃでは、第５の実施の形態の固体撮像装置１０５と同様に、読み出し回路ＣＲ２を含む第２基板ＢＰ２や、ロジック回路ＣＲ３を含む第３基板ＢＰ３を、センサ画素１２１を含む第１基板ＢＰ１とは別体として形成したのち、それら第１〜第３基板ＢＰ１〜ＢＰ３を積層することができる。そのため、読み出し回路ＣＲ２やロジック回路ＣＲ３は汎用品を使用できるので、設計上の自由度が高まるうえ、製造コストの抑制が期待できる。
【０１４３】
＜１１．電子機器への適用例＞
図２８は、本技術を適用した電子機器としてのカメラ２０００の構成例を示すブロック図である。
【０１４４】
カメラ２０００は、レンズ群などからなる光学部２００１、上述の固体撮像装置１０１など（以下、固体撮像装置１０１等という。）が適用される撮像装置（撮像デバイス）２００２、およびカメラ信号処理回路であるＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路２００３を備える。また、カメラ２０００は、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７、および電源部２００８も備える。ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７および電源部２００８は、バスライン２００９を介して相互に接続されている。
【０１４５】
光学部２００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置２００２の撮像面上に結像する。撮像装置２００２は、光学部２００１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。
【０１４６】
表示部２００５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部２００６は、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【０１４７】
操作部２００７は、ユーザによる操作の下に、カメラ２０００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部２００８は、ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６および操作部２００７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。
【０１４８】
上述したように、撮像装置２００２として、上述した固体撮像装置１０１等を用いることで、良好な画像の取得が期待できる。
【０１４９】
＜１２．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１５０】
図２９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。
【０１５１】
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２９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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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２９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。
【０１６１】
図３０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１６２】
図３０では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【０１６３】
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。
【０１６４】
なお、図３０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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１などに示した固体撮像装置１０１等を撮像部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、車両制御システムの優れた動作が期待できる。
【０１７０】
＜１３．その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記第１の実施の形態では、柱状のエッチングストッパ１７を有する固体撮像装置１０１について説明したが、エッチングストッパの形状はこれに限定されるものではない。例えば図３１に示した固体撮像装置１０７のように、Ｙ軸に沿って延在する壁状のエッチングストッパ３７を設けるようにしてもよい。この場合、開口１２Ｋは略六角形となる。垂直端子部５２Ｖを形成するための領域面積を十分に確保したい場合には、固体撮像装置１０７のように遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖと平行にＹ軸方向へ延在するエッチングストッパ３７を設けるとよい。一方、開口１２Ｋの領域面積をより小さくするためには、上記第１の実施の形態の固体撮像装置１０１のように、ＸＹ面内における占有面積の小さな形状のエッチングストッパ１７を設けるとよい。
【０１７１】
また、上記第４の実施の形態に係る固体撮像装置１０４では、遮光部３１の周囲にｐｎ接合を有する固相拡散層１９を形成するようにしたが、他の実施の形態で説明した固体撮像装置においても遮光部や素子分離部の周囲に固相拡散層を形成するようにしてもよい。画素容量Ｑｓの向上が期待できるからである。例えば、上記第１〜第３の実施の形態における固体撮像装置１０１〜１０３における遮光部１２，２４や素子分離部７３の周囲にｐｎ接合を有する固相拡散層を形成するようにしてもよい。
【０１７２】
また、上記第５の実施の形態では、３つの基板が積層された３次元構造を有する固体撮像装置１０５を例示したが、積層される基板の種類や数はそれに限定されるものではない。また、上記第５の実施の形態の固体撮像装置１０５は、素子分離部７３に水平遮光部分７３Ｈを設けるようにしたが、水平遮光部分７３Ｈを設けなくともよい。また、３次元構造を有する固体撮像装置においても、遮光部と素子分離部とを一体に形成するようにしてもよい。その場合、センサ画素が形成された半導体基板の表面（光入射側と反対側）から遮光部と素子分離部とを一括形成可能である。さらにその場合、遮光部の周囲および素子分離部の周囲の双方に、ｐｎ接合を含む固相拡散層を設けるようにしてもよい。
【０１７３】
本開示におけるＳｉ｛１１１｝基板とは、シリコン単結晶からなり、ミラー指数の表記において｛１１１｝で表される結晶面を有する基板またはウェハである。本開示におけるＳｉ｛１１１｝基板は、結晶方位が数度ずれた、例えば｛１１１｝面から最近接の［１１０］方向へ数度ずれた基板またはウェハも含む。さらに、これらの基板またはウェハ上の一部または全面にエピタキシャル法等によりシリコン単結晶を成長させたものをも含む。
【０１７４】
また、本開示の表記において｛１１１｝面は、対称性において互いに等価な結晶面である（１１１）面、（−１１１）面、（１−１１）面、（１１−１）面、（−１−１１）面、（−１１−１）面、（１−１−１）面および（−１−１−１）面の総称である。したがって、本開示の明細書等におけるＳｉ｛１１１｝基板という記載を、例えばＳｉ（１−１１）基板と読み替えてもよい。ここで、ミラー指数の負方向の指数を表記するためのバー符号はマイナス符号で代用している。
【０１７５】
また、本発明の記載における ＜１１０＞方向は、対称性において互いに等価な結晶面方向である［１１０］方向、［１０１］方向、［０１１］方向、［−１１０］方向、［１−１０］方向、［−１０１］方向、［１０−１］方向、［０−１１］方向、［０１−１］方向、［−１−１０］方向、［−１０−１］方向および［０−１−１］方向の総称であり、いずれかに読み替えてもよい。但し、本開示は、素子形成面と直交する方向と、この素子形成面に直交する方向に対してさらに直交する方向（すなわち素子形成面と平行な方向）とにエッチングを行うものである。
【０１７６】
表１は、本発明におけるＳｉ｛１１１｝基板の結晶面である｛１１１｝面において＜１１０＞方向へのエッチングが成立することとなる面と方位との具体的な組み合わせを示したものである。
【０１７７】
【表１】
2019240207.tif 000003
【０１７８】
表１に示したように、｛１１１｝面と＜１１０＞方向との組み合わせは、９６（＝８×１２）通り存在する。しかしながら、本開示の＜１１０＞方向は、素子形成面である｛１１１｝面と直交する方向と、素子形成面と平行な方向とに限られる。すなわち、本開示のＳｉ｛１１１｝基板における素子形成面と、そのＳｉ｛１１１｝基板に対してエッチングを行う方位との組み合わせは、表１において○で示した組合せのいずれかから選択される。
【０１７９】
また、上記第１の実施の形態では、Ｓｉ｛１１１｝基板を用いて、Ｘ軸方向へのエッチングが進行する一方、Ｙ軸方向およびＺ軸方向には進行しない場合を例示した。しかしながら、本開示はこれに限定されず、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方、または、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向のいずれか一方にエッチング進行方位があればよい。また、Ｓｉ｛１１１｝基板には、例えば、図３３に示したように、基板表面が＜１１２＞方向に対してオフ角があるように加工された基板の場合も含まれる。オフ角が１９．４７°以下の場合、オフ角を有する基板の場合においても、＜１１１＞方向、すなわちＳｉバックボンドを３本有する方向のエッチングレートに対して、＜１１０＞方向、すなわちＳｉバックボンドを１本有する方向のエッチングレートが十分に高くなる関係性は保たれる。オフ角が大きくなるとステップ数が多くなり、ミクロな段差の密度が高くなるので、好ましくは５°以下がよい。なお、図３３の例では基板表面が＜１１２＞方向にオフ角がある場合を挙げたが、＜１１０＞方向にオフ角がある場合でも構わなく、オフ角の方向は問わない。また、Ｓｉ面方位は、Ｘ線回折法、電子線回折法、電子線後方散乱回折法などを用いて解析可能である。Ｓｉバックボンド数は、Ｓｉの結晶構造で決定されているものであるため、Ｓｉ面方位を解析することによって、バックボンド数も解析可能である。
【０１８０】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
第１の方向を厚さ方向とすると共に前記第１の方向と直交する水平面に沿って広がる面指数｛１１１｝で表される第１の結晶面を有するＳｉ｛１１１｝基板と、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
前記第１の方向において前記光電変換部と前記電荷保持部との間に位置すると共に前記水平面に沿って広がる水平遮光部分、および前記水平遮光部分と直交する垂直遮光部分、を含む遮光部と
を有し、
前記水平遮光部分は、
前記第１の方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面に沿った第１の面と、
前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面に沿った第２の面と
を含む
撮像装置。
（２）
前記水平遮光部分は、前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第３の結晶面に沿った第３の面をさらに含む
上記（１）記載の撮像装置。
（３）
前記垂直遮光部分は、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在している
上記（２）記載の撮像装置。
（４）
前記Ｓｉ｛１１１｝基板の＜１１０＞方向へのエッチングを行うことのできるエッチング溶液に対しエッチング耐性を示すエッチングストッパをさらに有する
上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（５）
前記エッチングストッパは、不純物元素、結晶欠陥構造または絶縁体である
上記（４）記載の撮像装置。
（６）
前記第１の方向と直交する面内において前記水平遮光部分が占める領域以外のＳｉ残存領域は、島状または帯状をなしている
上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）
前記第１の方向と直交する面内において前記水平遮光部分が占める領域以外のＳｉ残存領域に設けられ、前記光電変換部から前記電荷保持部へ移動する電荷が通過する、前記第１の方向に延在する垂直電極
をさらに有する
上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（８）
前記遮光部は、前記第１の方向において前記水平遮光部分と異なる位置に設けられて前記水平面に沿って広がる追加水平遮光部分をさらに含む
上記（１）から（７）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（９）
前記追加水平遮光部分は、前記第１の方向と直交する面内のうち前記水平遮光部分が占める領域以外のＳｉ残存領域と前記第１の方向において重なり合う領域に設けられている
上記（８）記載の撮像装置。
（１０）
前記垂直遮光部分は、前記Ｓｉ｛１１１｝基板のうちの、前記水平遮光部分から見て前記光電変換部と反対に位置する表面に露出している
上記（１）から（９）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１１）
前記第１の方向において前記水平遮光部分と異なる位置に設けられて前記水平面に沿って広がる追加水平遮光部分と、前記追加水平遮光部分と直交する追加垂直遮光部分とを含む追加遮光部、をさらに有する
上記（１０）記載の撮像装置。
（１２）
前記追加水平遮光部分は、前記第１の方向と直交する面内のうち前記水平遮光部分が占める領域以外のＳｉ残存領域と前記第１の方向において重なり合う領域に設けられている
上記（１１）記載の撮像装置。
（１３）
前記追加垂直遮光部分は、前記Ｓｉ｛１１１｝基板のうちの前記表面と反対に位置する裏面に露出している
上記（１１）または（１２）に記載の撮像装置。
（１４）
前記垂直遮光部分の周囲にはＰ型またはＮ型の不純物が拡散した半導体領域がさらに設けられており、
前記半導体領域は、前記水平遮光部分を挟んで互いに不純物濃度および不純物材料の少なくとも一方が異なっている
上記（１）から（１３）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１５）
撮像装置を備えた電子機器であって、
前記撮像装置は、
第１の方向を厚さ方向とすると共に前記第１の方向と直交する水平面に沿って広がるＳｉ｛１１１｝基板と、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に設けられ、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
前記第１の方向において前記光電変換部と前記電荷保持部との間に位置すると共に前記水平面に沿って広がる水平遮光部分と、前記水平遮光部分と直交する垂直遮光部分とを含む遮光部と
を有し、
前記水平遮光部分は、
前記第１の方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面に沿った第１の面と、
前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面に沿った第２の面と
を含む
電子機器。
（１６）
前記水平遮光部分は、前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第３の結晶面に沿った第３の面をさらに含む
上記（１５）記載の電子機器。
（１７）
第１の方向を厚さ方向とすると共に前記第１の方向と直交する水平面に沿って広がるＳｉ｛１１１｝基板を用意することと、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成することと、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部を形成することと、
前記第１の方向において前記光電変換部と前記電荷保持部との間に位置すると共に前記水平面に沿って広がる水平遮光部分と、前記水平遮光部分と直交する垂直遮光部分とを含む遮光部を形成することと
を含み、
前記Ｓｉ｛１１１｝基板に対しエッチング溶液を用いた結晶異方性エッチングを行い、前記第１の方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面と、前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面とをそれぞれ形成することにより、前記第１の結晶面に沿った第１の面および前記第２の結晶面に沿った第２の面、を含む前記水平遮光部分を形成する
撮像装置の製造方法。
（１８）
前記結晶異方性エッチングを行うことにより、前記第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表される前記Ｓｉ｛１１１｝基板の第３の結晶面をさらに形成し、前記第３の結晶面に沿った第３の面を含む前記水平遮光部分をさらに形成する
上記（１７）記載の撮像装置の製造方法。
（１９）
前記Ｓｉ｛１１１｝基板の一の面から前記水平遮光部分および前記垂直遮光部分となるトレンチを形成したのち、前記一の面と対向する他の面側に前記電荷保持部を形成する
上記（１７）記載の撮像装置の製造方法。
（２０）
第１の方向を厚さ方向とすると共に前記第１の方向と直交する水平面に沿って広がるＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
前記Ｓｉ基板に設けられ、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
前記第１の方向において前記光電変換部と前記電荷保持部との間に位置すると共に前記水平面に沿って広がる水平遮光部分、および前記水平遮光部分と直交する垂直遮光部分、を含む遮光部と
を有し、
前記水平遮光部分は、前記第１の方向と直交すると共に３本のＳｉバックボンドを有する結晶面に沿った第１の面と、
前記第１の方向に対して傾斜すると共に３本のＳｉバックボンドを有する第２の結晶面に沿った第２の面と
を含む
撮像装置。
【０１８１】
本出願は、日本国特許庁において２０１８年６月１５日に出願された日本特許出願番号２０１８−１１４５３７号および２０１９年６月１０日に出願された日本特許出願番号２０１９−１０８０７２号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【０１８２】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図１】
2019240207.tif 000004
【図２】
2019240207.tif 000005
【図３】
2019240207.tif 000006
【図４Ａ】
2019240207.tif 000007
【図４Ｂ】
2019240207.tif 000008
【図５Ａ】
2019240207.tif 000009
【図５Ｂ】
2019240207.tif 000010
【図６Ａ】
2019240207.tif 000011
【図６Ｂ】
2019240207.tif 000012
【図６Ｃ】
2019240207.tif 000013
【図６Ｄ】
2019240207.tif 000014
【図６Ｅ】
2019240207.tif 000015
【図６Ｆ】
2019240207.tif 000016
【図６Ｇ】
2019240207.tif 000017
【図６Ｈ】
2019240207.tif 000018
【図６Ｉ】
2019240207.tif 000019
【図７】
2019240207.tif 000020
【図８】
2019240207.tif 000021
【図９Ａ】
2019240207.tif 000022
【図９Ｂ】
2019240207.tif 000023
【図９Ｃ】
2019240207.tif 000024
【図１０】
2019240207.tif 000025
【図１１Ａ】
2019240207.tif 000026
【図１１Ｂ】
2019240207.tif 000027
【図１１Ｃ】
2019240207.tif 000028
【図１１Ｄ】
2019240207.tif 000029
【図１２Ａ】
2019240207.tif 000030
【図１２Ｂ】
2019240207.tif 000031
【図１２Ｃ】
2019240207.tif 000032
【図１２Ｄ】
2019240207.tif 000033
【図１３】
2019240207.tif 000034
【図１４Ａ】
2019240207.tif 000035
【図１４Ｂ】
2019240207.tif 000036
【図１４Ｃ】
2019240207.tif 000037
【図１４Ｄ】
2019240207.tif 000038
【図１４Ｅ】
2019240207.tif 000039
【図１４Ｆ】
2019240207.tif 000040
【図１４Ｇ】
2019240207.tif 000041
【図１４Ｈ】
2019240207.tif 000042
【図１５】
2019240207.tif 000043
【図１６Ａ】
2019240207.tif 000044
【図１６Ｂ】
2019240207.tif 000045
【図１６Ｃ】
2019240207.tif 000046
【図１６Ｄ】
2019240207.tif 000047
【図１７】
2019240207.tif 000048
【図１８】
2019240207.tif 000049
【図１９Ａ】
2019240207.tif 000050
【図１９Ｂ】
2019240207.tif 000051
【図１９Ｃ】
2019240207.tif 000052
【図１９Ｄ】
2019240207.tif 000053
【図２０】
2019240207.tif 000054
【図２１】
2019240207.tif 000055
【図２２Ａ】
2019240207.tif 000056
【図２２Ｂ】
2019240207.tif 000057
【図２２Ｃ】
2019240207.tif 000058
【図２２Ｄ】
2019240207.tif 000059
【図２２Ｅ】
2019240207.tif 000060
【図２２Ｆ】
2019240207.tif 000061
【図２３】
2019240207.tif 000062
【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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