(57)【要約】  本開示によれば、半導体基板に形成された第１半導体層（１８０）と、前記第１半導体層（１８０）上に形成された前記第１半導体層（１８０）と逆導電型の第２半導体層（１７０）と、前記第１半導体層（１８０）及び前記第２半導体層（１７０）を含む画素領域を画定する画素分離部（１５０）と、前記半導体基板の一方の面側から前記第１半導体層（１８０）と接続された第１電極（１３０）と、前記半導体基板の他方の面である光照射面側から前記第２半導体層（１７０）と接続され、前記半導体基板の厚さ方向の少なくとも一部において前記画素分離部（１５０）に埋め込まれた金属層（１５２）と、を備える、撮像装置が提供される。
2020059702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成された第１半導体層と、
前記第１半導体層上に形成された前記第１半導体層と逆導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層及び前記第２半導体層を含む画素領域を画定する画素分離部と、
前記半導体基板の一方の面側から前記第１半導体層と接続された第１電極と、
前記半導体基板の他方の面である光照射面側から前記第２半導体層と接続され、前記半導体基板の厚さ方向の少なくとも一部において前記画素分離部に埋め込まれた金属層と、
を備える、撮像装置。
【請求項２】
前記光照射面側から前記第２半導体層と接続され、前記画素分離部の位置に対応するように形成された第２電極を備え、
前記金属層は、前記第２電極を介して前記第２半導体層と電気的に接続された、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第２電極は、前記画素領域の周縁に沿って形成された、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２電極は、前記画素領域の周縁の一部の領域に形成された、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第２電極は、矩形の前記画素領域の四隅の少なくとも１箇所に形成された、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第２電極は、前記第２半導体層に形成された孔に埋め込まれた、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第２電極と前記金属層が同一の材料で形成された、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記画素分離部及び前記光照射面に沿って形成された絶縁膜を備え、
前記第２電極は前記第２半導体層に設けられた開口に埋め込まれ、前記絶縁膜の端部が前記開口の壁面よりも後退した領域が設けられ、前記領域に前記第２電極が充填されている、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記画素分離部に沿って形成された絶縁膜を備え、
前記絶縁膜の端部が前記画素分離部の厚さ方向に後退した領域が設けられ、前記領域に絶縁膜が充填されている、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１電極と前記金属層の間に電子増倍のための電圧が印加される、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第２半導体層上に形成された前記第２半導体層と同じ導電型の第３半導体層を備える、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第２電極は、前記画素分離部の上面に設けられた、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記画素分離部及び前記第２電極は、複数の前記画素領域を囲む格子状の平面形状を有する、請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、ＳＰＡＤ(Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｄｉｏｄｅ)の構成において、第１の導電型を有する第１の埋め込み層である第１半導体層と、第１半導体層下に第１の導電型とは反対の第２の導電型を有する第２半導体層と、を備え、第２半導体層はエピタキシャル層に埋め込まれ、バイアス電圧を印加することによって第２半導体層を完全に空乏層化させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＰＡＤの技術では、高電圧のバイアス電圧を印加して電子増倍をすることにより光入射を大信号として抽出することができる。しかしながら、特許文献１に記載されている構成では、高電圧を印加する１対の電極を基板の表面に並べて設けているため、ノイズの低減や光電変換効率の向上を図るためには、１対の電極間を確実に絶縁する必要がある。特に、微細化が進むほど１対の電極間の絶縁が困難になり、微細化と、ノイズの低減もしくは光電変換効率の向上等とを両立することは困難である。【０００５】
また、１対の電極を基板の表面側と裏面側に設けた場合は、光照射面に透明電極又は不純物層により形成した電極を設けることになるが、透明電極を設けた場合は、基板とのコンタクト部でノイズが発生する場合がある。また、電極を不純物層により形成した場合、高濃度の不純物を注入する必要があり、不純物層の領域には空乏層を形成することができないが、電極を低抵抗化するためには不純物層の厚さを確保する必要があり、その場合、特に短波長の光の感度が低下する問題がある。【０００６】
そこで、画素の微細化と低ノイズ化及び高量子効率を実現するとともに、画素間の干渉や画素毎のばらつきを抑制しつつ短波長の感度を改善することが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、半導体基板に形成された第１半導体層と、前記第１半導体層上に形成された前記第１半導体層と逆導電型の第２半導体層と、前記第１半導体層及び前記第２半導体層を含む画素領域を画定する画素分離部と、前記半導体基板の一方の面側から前記第１半導体層と接続された第１電極と、前記半導体基板の他方の面である光照射面側から前記第２半導体層と接続され、前記半導体基板の厚さ方向の少なくとも一部において前記画素分離部に埋め込まれた金属層と、を備える、撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本開示によれば、画素の微細化と低ノイズ化及び高量子効率を実現するとともに、画素間の干渉や画素毎のばらつきを抑制しつつ短波長の感度を改善することが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＳＰＡＤフォトダイオードを裏面照射型とし、一方のアノード電極を裏面側に設け、高電圧を印加する構成例を示す模式図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る半導体装置（ＳＰＡＤフォトダイオード）を示す模式図である。
【図３】本実施形態の他の構成例を示す模式図である。
【図４】図３に示す構成の埋め込み金属層が裏面側から埋め込まれている構成を示す模式図である。
【図５】図２に示す構成例に対して、画素領域の最表面にアノード電極と連なる補助電極を設けた例を示す模式図である。
【図６】図２に示す構成例に対して、光電変換部の最表面に絶縁層を設け、画素分離部上の範囲で、絶縁層上に遮光性を有する金属層を設けた例を示す模式図である。
【図７】画素分離部上には絶縁膜を設けることなく、アノード電極上に遮光性を有する金属層を設けた例を示す模式図である。
【図８】図３に示した構成例において、遮光性を有する金属層を設けることなく、光照射面に絶縁層を設けた例を示す模式図である。
【図９】図３に示した構成例において、図６に示した構成例と同様に、絶縁層と遮光性を有する金属層を設けた例を示す模式図である。
【図１０】図３に示した構成例において、図７に示した構成例と同様に、絶縁層と遮光性を有する金属層を設けた例を示す模式図である。
【図１１】図４に示した構成例において、アノード電極を画素分離部よりも画素領域側に配置し、アノード電極と画素分離部上に設けた表面金属層を接続した例を示す模式図である。
【図１２】図１に示した構成例に対し、埋め込み金属層の長さを画素領域の深さ方向で短くした例を示す模式図である。
【図１３】アノード電極と、アノード電極と接続される電極との位置関係を示す模式図である。
【図１４】アノード電極と、アノード電極と接続される電極との位置関係を示す模式図である。
【図１５】アノード電極と、アノード電極と接続される電極との位置関係を示す模式図である。
【図１６】アノード電極とコンタクト層との位置関係を示す平面図である。
【図１７】アノード電極とコンタクト層との位置関係を示す平面図である。
【図１８】図１２に示す構成において、光照射面の絶縁層上にカラーフィルタが設けられ、カラーフィルタの更に上にオンチップレンズが設けられた構成を示す概略断面図である。
【図１９】図１８に示す光電変換部と絶縁層との界面から光電変換部側の領域を見た状態を示す模式図である。
【図２０】本技術を適用した電子機器としての、カメラ装置の構成例を示すブロック図である。
【図２１Ａ】各バリエーションで共通する基本構成を示す概略断面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａにおいて、金属層を図１８と同様の絶縁膜で覆った上で、カラーフィルタを設けた例を示す概略断面図である。
【図２２Ａ】第１のバリエーションの撮像装置に関し、画素分離部の近傍を詳細に示す概略断面図である。
【図２２Ｂ】第１のバリエーションに係る撮像装置の異なる態様を示す概略断面図である。
【図２２Ｃ】第１のバリエーションに係る撮像装置の異なる態様を示す概略断面図である。
【図２２Ｄ】第１のバリエーションに係る撮像装置の異なる態様を示す概略断面図である。
【図２２Ｅ】第１のバリエーションに係る撮像装置の異なる態様を示す概略断面図である。
【図２２Ｆ】第１のバリエーションに係る撮像装置の異なる態様を示す概略断面図である。
【図２２Ｇ】第１のバリエーションに係る撮像装置の異なる態様を示す概略断面図である。
【図２２Ｈ】第１のバリエーションに係る撮像装置の異なる態様を示す概略断面図である。
【図２３Ａ】第１のバリエーションに係る撮像装置の平面図である。
【図２３Ｂ】第１のバリエーションに係る撮像装置の平面図である。
【図２３Ｃ】第１のバリエーションに係る撮像装置の平面図である。
【図２３Ｄ】第１のバリエーションに係る撮像装置の平面図である。
【図２３Ｅ】第１のバリエーションに係る撮像装置の平面図である。
【図２３Ｆ】第１のバリエーションに係る撮像装置の平面図である。
【図２３Ｇ】第１のバリエーションに係る撮像装置の平面図である。
【図２４】第１のバリエーションに係る半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２５】図２４に示した製造方法において、固相拡散等を用いて、表側から裏面側に形成した第２の埋め込み層を高濃度のＰ層で囲む場合の製造工程を示す模式図である。
【図２６】第２のバリエーションに係る撮像装置を示す概略断面図である。
【図２７】第３のバリエーションに係る撮像装置を示す概略断面図である。
【図２８】図３１に示す領域Ａ１の範囲を拡大して示す模式図である。
【図２９】第３のバリエーションの別の例を示す概略断面図である。
【図３０】図２９に示す領域Ａ２の範囲を拡大して示す模式図である。
【図３１】第３のバリエーションに係る半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図３２】図３１の工程（５）において、溝内の第１の埋め込み層の上に形成された絶縁膜が後退することに伴い、この部分に絶縁膜を更に形成する例を示す概略断面図である。
【図３３】図３２に示す工程（５−１）、工程（５−２）において、領域Ａ３を拡大して示す断面図である。
【図３４】撮像装置を含む電子デバイスの構成を示す模式図である。
【図３５】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３６】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３７】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図３８】カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．前提となる技術
２．本実施形態に係る撮像装置の構成例
３．本実施形態に係る撮像装置の他の構成例
４．アノード電極の外部への引き出し
５．アノード電極とコンタクト層との位置関係
６．カラーフィルタ、レンズを含む構成例
７．本実施形態に係る撮像装置の適用例
８．本開示のバリエーション
８．１．共通する構造
８．２．第１のバリエーション
８．３．第２のバリエーション
８．４．第３のバリエーション
９．撮像装置以外への適用例
１０．電子デバイスの構成例
１１．移動体への応用例
１２．内視鏡手術システムへの応用例
【００１２】
１．前提となる技術
電子増倍をすることにより１光子レベルの読み出し感度を持ったフォトダイオードを実現するＳＰＡＤ(Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｄｉｏｄｅ)の技術がある。ＳＰＡＤでは、増倍を起こすために±数１０Ｖ程度の高電圧が必要であるため、不純物の注入設計が難しく、微細化と、ノイズの低減もしくは光電変換効率の向上などを両立することが難しい。このため、図１に示すように、ＳＰＡＤフォトダイオードを裏面照射型とし、一方のアノード電極１１３０を裏面側に設け、高電圧を印加することで横方向電界緩和の問題を解決しつつ、深い空乏層を作り出せるようにする技術がある。図１に示す構成では、Ｐ型の光電変換部１１６０と接する高濃度のＰ型層（第２半導体層）１１７０とカソードのＮ型層（第１半導体層）１１８０との間で高電界になる増倍領域を形成している。カソード電極１１００にはＮ型層１１８０が接続されている。カソード電極１１００の表側には電極１１０２が接続されている。
【００１３】
アノード電極１１３０は表面側に取り出されるが、表面側へのコンタクト部とカソード電極１１００との間で電界を緩和するためには、コンタクト部とカソード電極１１００との間を十分に離間する必要がある。このため、図１に示す構成では、アノード電極１１３０と接続されてアノード電極１１３０を表面側に引き出すコンタクト層１１４０を画素アレイの外側に設けている。
【００１４】
一方、図１のように裏面構造にして、裏面側の照射面にアノード電極１１３０を形成するためには、アノード電極１１３０として透明電極を用いる必要がある。ＩＴＯなどの透明電極でアノード電極１１３０を形成して光電変換部１１６０に接触させる方法では、アノード電極１１３０と光電変換部１１６０との接触部でノイズが発生する。このため、フォトダイオード最表面、すなわち光電変換部１１６０の最表面に高濃度の不純物を注入した電極を形成する場合がある。しかし、光電変換部１１６０に高濃度の不純物注入を行うと、この部分には空乏層を形成できなくなり、フォトダイオード最表面で光電変換ができなくなるため、短波長光の量子効率が低下してしまう。このため、光電変換部１１６０の最表面に形成した高濃度の不純物部分を薄くする必要があるが、高濃度の不純物部分を薄くすると抵抗が高くなってしまう。特に、画素アレイの外側にコンタクト層１１４０を設けて裏面側のアノード電極１１３０へのコンタクトを行う場合、微細化には有利であるが、コンタクト層１１４０から画素までの電気抵抗が高くなり、ＳＰＡＤに特有の大きな増倍電流が流れた時に電圧が変動してしまう。この変動が他の画素にも影響し、他の画素の特性を変えてしまうような画素間干渉が起きてしまう。
【００１５】
以上の点に鑑み、本実施形態では、微細画素を実現できる裏面電極構造を取りつつ、電極内での電圧変動による画素間干渉を抑制し、さらに、特に短波長側の量子効率を改善する。
【００１６】
２．本実施形態に係る撮像装置の構成例
図２は本開示の一実施形態に係る撮像装置（ＳＰＡＤフォトダイオード）１０００を示す模式図である。図２に示す構成では、ＳＰＡＤ画素としての増倍領域と光電変換を行う光電変換部１６０を備え、カソード電極１００とアノード電極１３０を有する。図２に示す構成は裏面照射型の画素であり、フォトダイオードの基板は１０ｕｍ以下に薄肉化されていて、高電圧が印加される１対の電極のうち、一方のアノード電極１３０は裏面側に設けられている。なお、半導体基板５０の表面側とは、半導体基板５０上に配線層が形成される側であり、本実施形態の撮像装置１００では、半導体基板５０の裏面側が光照射面とされている。裏面側のアノード電極１３０は、画素分離部１５０に対応して設けられている。アノード電極１３０の厚さは、一例として５００ｎｍ以上とされ、低抵抗化な電極とされている。画素分離部１５０の間の画素領域に光電変換部１６０が設けられ、光電変換部１６０の裏面側の最表面は光が照射される光照射部とされている。画素領域は、画素分離部１５０の距離で規定され、縦横５μｍ以下の矩形の平面形状を有している。アノード電極１３０は、画素アレイ外で、深い不純物注入や金属の埋め込みなどによって形成されるコンタクト層１４０と接続され、表面側にその電位が取り出されている。表面側でコンタクト層１４０と接続された電極１４２に所定の電圧が印加されることで、アノード電極１３０には、コンタクト層１４０を介して所定の電圧が印加される。コンタクト層１４０は画素アレイを囲んで形成されているのが望ましい。コンタクト層１４０は、１か所でも良いし、複数に分割されていても良い。また、アノード電極１４０は、画素アレイ内で複数のコンタクト層１４０が形成されていても良い。電極取り出しのためのコンタクト層１４０が多いほど裏面側のアノード電極１３０内での電圧変動を抑えることができる。
【００１７】
図２に示すように、画素アレイ内では画素分離部１５０によって画素が分離されている。図２では、画素アレイ内の１画素を示している。画素分離部１５０は、光電変換部１６０と不純物の極性を変えることにより形成されている。裏面側のアノード電極１３０は、画素分離部１５０の位置に対応して設けられ、図２では画素分離部１５０の直上に設けられている。画素分離部１５０は、高濃度の不純物注入により形成され、抵抗を十分に低くするために、アノード電極１３０は十分な厚さ、例えば５００ｎｍ以上とされている。このような構造にすることで、光電変換部１６０の空乏層を画素裏面側の最表面まで形成することができ、短波長の感度を十分に保つことができる。
【００１８】
図２では、表面側にＮ型の不純物層を形成してカソード電極１００として、裏面側にＰ型の不純物層を形成してアノード電極１３０としている。カソード電極１００にはＮ型層（第１半導体層）１８０が接続されている。また、カソード電極１００の表側には電極１０２が接続されている。アノード電極１３０に接続されている光電変換部１６０は低濃度のＰ型であり、光電変換部（第３半導体層）１６０と接する高濃度のＰ型層（第２半導体層）１７０とカソードのＮ型層１８０との間で高電界になる増倍領域を形成している。また、画素分離部１５０として低濃度のＮ型層を用いている。なお、光電変換部１６０を設けずに、Ｐ型層１７０が光電変換部１６０の領域まで拡大されていても良い。
【００１９】
なお、不純物層の導電型と濃度は一例であり、ＰとＮを入れ替えてアノードとカソードを逆の導電型にしても良い。また、高電界になる増倍領域の作り方は他にも様々な方法が考えられる。更に、増倍領域を分離するための不純物注入領域を設けたり、画素分離部１５０として埋め込み絶縁膜などを設けても良い。
【００２０】
以上のように、本実施形態では、裏面照射型のＳＰＡＤにおいて、アノード電極１３０とカソード電極１００を基板の表面と裏面に有する。裏面側のアノード電極１３０は画素間分離領域１５０に設けられている。これにより、空乏層からなる光電変換部１６０を光照射面の最表面まで拡大できるため、短波長感度を大幅に高めることができる。画素が比較的大きい場合はアノード電極１３０が画素端に位置するため、画素内の電界が一定にならず画素中央部では空乏層が光電変換部１６０の表面まで広がりにくい場合もあるが、微細画素では画素端からの電位が画素中央にも届くため、裏面側のアノード電極１３０を画素分離部１５０に設ける構造を採用できる。
【００２１】
図３は本実施形態の他の構成例を示す模式図であり、裏面側の画素表面に画素分離部１５０として遮光性を有する金属層１５２を使用した例である。これにより光による画素間干渉を低減しつつ、裏面のアノード電極１３０の抵抗も下げることができ、電圧変動による画素干渉をさらに抑制できる。金属層１５２は、タングステン（Ｗ）などの金属で構成することができる。この金属層１５２の直下に図２と同様の高濃度の不純物注入領域を設けてアノード電極１３０とする。金属層１５２と高濃度不純物領域からなるアノード電極１３０はコンタクトしていても良い。図３に示す構成例の場合も、図２と同様にアノード電極１３０は表面側に取り出されても良いが、裏面側でそのままボンディングパッドへ接続されても良い。
【００２２】
画素分離部１５０は矩形の画素領域を囲むように格子状の平面形状を有する。このため、画素分離部１５０上に形成されるアノード電極１３０、アノード電極１３０上に形成される金属層１５２も、画素分離部１５０に倣った格子状の平面形状を有することができる。
【００２３】
また、図３に示す例では、画素分離部１５０に遮光性のある埋め込み金属層１９０が表面側から埋め込まれている。埋め込み金属層１９０は、金属層１５２と同様にタングステン（Ｗ）などの金属で構成することができる。この場合、埋め込み金属層１９０と光電変換部１６０は絶縁膜１９４で分離されており、埋め込み金属層１９０は隣接する画素領域間で絶縁膜１９４に囲まれている。この構造では、画素領域の深い領域で起こる画素間干渉を抑制でき、且つ裏面側にアノード電極１３０を設けた微細化に有利な構造を組み合わせることができる。埋め込み金属層１９０は表面側から光電変換部１６０の途中まで埋め込まれていて、この埋め込み金属層１９０の直上に高濃度不純物領域を作り、裏面側のアノード電極１３０とする。
【００２４】
図４に示す例では、図３に示す構成の埋め込み金属層１９０が裏面側から埋め込まれている。この場合、高濃度不純物領域からなるアノード電極１３０は埋め込み金属層１９０を囲むように画素領域内に形成されるが、埋め込み金属層１９０を設けたことによりアノード電極１３０の画素間での接続が遮断されるため、金属層１５２を画素分離部１５０上に設け、金属層１５２とアノード電極１３０をコンタクトして画素間でアノード電極１３０を接続する。金属１５２は、埋め込み金属層１９０とは絶縁されている。埋め込み金属層１９０は光電変換部１６０の一部のみに埋め込まれていても良いが、より好ましくは、画素領域の全体に埋め込まれている。この構造とすることで、光による画素間干渉を完全に遮断しつつ、電圧変動による画素間干渉も抑制して、微細化と高量子効率を達成でき、低ノイズな画素を実現することができる。
【００２５】
以上のように、本実施形態では、アノード電極１３０が画素分離部１５０の位置に対応するように形成されている。なお、アノード電極１３０が画素分離部１５０の位置に対応するように形成されることは、図２のようにアノード電極１３０が画素分離部１５０の直上に形成される場合、図４のようにアノード電極１３０が画素分離部１５０の画素領域側に形成される場合、を含むものとする。また、アノード電極１３０は、画素分離部１５０の位置に対応するように形成されているが、画素分離部１５０の全てに対応して設けられていなくても良く、画素分離部１５０の一部のみに対応して設けられていても良い。
【００２６】
３．本実施形態に係る撮像装置の他の構成例
以下では、図２〜図４に示した構成例を基に、本実施形態の幾つかのバリエーションについて説明する。図５に示す構成例は、図２に示す構成例に対して、画素領域の最表面にアノード電極１３０と連なる補助電極１３２を設けた例を示している。補助電極１３２は、アノード電極１３０と同じ導電型で形成されている。補助電極１３２の厚さは、一例として５０ｎｍ以下とされ、光電変換部１６０の領域を最大限確保できるようにしている。このように、画素内の裏面側の最表面には、高濃度の不純物注入により補助電極１３２を設けても良い。但し、画素内に不純物が注入された補助電極１３２の領域の厚さは十分に薄くし、例えば５０ｎｍ以下とすることが好適である。図５に示す例では、補助電極１３２上に絶縁層２００が設けられており、絶縁層２００を介して光電変換部１６０に光が照射される。補助電極１３２を設けることで、裏面側の光電変換部１６０の最表面の電位を一定にすることができ、空乏層の広がりや増倍領域の電界を画素内で均一化できる。この補助電極１３２は厚さが薄くて短波長感度には影響しない分、抵抗も高いが、画素分離部に設けたアノード電極１３０の抵抗が低いために、他の画素の電位変動は起きない。
【００２７】
図６に示す構成例は、図２に示す構成例に対して、光電変換部１６０の最表面（光照射面）に絶縁層２００を設け、画素分離部１５０上の範囲で、絶縁層２００上に遮光性を有する金属層１５２を設けた例を示している。また、図７に示す構成例は、画素分離部１５０上には絶縁膜２００を設けることなく、アノード電極１３０上に遮光性を有する金属層１５２を設けた例を示している。遮光性を有する金属層１５２を設けることで、光侵入経路を画素毎に区分することができる。図７に示す構成例によれば、アノード電極１３０と遮光性を有する金属層１５２を同電位にすることができる。
【００２８】
図８に示す構成例は、図３に示した構成例において、遮光性を有する金属層１５２を設けることなく、光照射面に絶縁層２００を設けた例を示している。また、図９に示す構成例は、図３に示した構成例において、図６に示した構成例と同様に、絶縁層２００と遮光性を有する金属層１５２を設けた例を示している。また、図１０に示す構成例は、図３に示した構成例において、図７に示した構成例と同様に、絶縁層２００と遮光性を有する金属層１５２を設けた例を示している。
【００２９】
また、図１１に示す構成例は、図４に示した構成例において、アノード電極１３０を画素分離部１５０よりも画素領域側に配置し、アノード電極１３０と画素分離部１５０上に設けた表面金属層２２０を接続した例を示している。アノード電極１３０は、隣接する画素領域のアノード電極１３０と表面金属層２２０によって接続される。このため、表面金属層２２０は、画素分離部１５０を跨ぐように形成されている。また、図１２に示す構成例は、図１に示した構成例に対し、埋め込み金属層１９０の長さを画素領域（光電変換部１６０）の深さ方向で短くした例を示している。
【００３０】
４．アノード電極の外部への引き出し
図１３〜図１５は、アノード電極１３０と、アノード電極１３０と接続される電極１４２との位置関係を示す模式図である。ここで、電極１４２は画素アレイ外に設けられ、ボンディングパッド（引き出し電極）として機能する。図１３は、図２と同様にコンタクト層１４０を設けることで、コンタクト層１４０を介してアノード電極１３０を表面側に引き出し、コンタクト層１４０と表面側の電極１４２を接続した例を示している。なお、コンタクト層１４０は、画素アレイ周辺の回路に接続されていても良い。
【００３１】
図１４に示す例は、アノード電極１３０と同じ裏面側に電極１４２を設け、アノード電極１３０と電極１４２を直接的に接続した例を示している。図１４に示す例では、ボンディングパッドとしての電極１４２が裏面側に設けられる。また、図１４において、アノード電極１３０上に遮光性を有する金属層１５２を設け、金属層１５２とボンディングパッドとしての電極１４２を接続しても良い。
【００３２】
図１５に示す例は、図１３に示す例と同様に表面側に電極１４２を設けた例であるが、アノード電極１３０と接続される電極１５２を設け、電極１５２を介してコンタクト層１４０との接続を行った例を示す模式図である。
【００３３】
５．アノード電極とコンタクト層との位置関係
図１６及び図１７は、アノード電極１３０とコンタクト層１４０との位置関係を示す平面図であって、光照射面側（裏面側）から見た状態を示している。図１６及び図１７において、一点鎖線Ｒの内側は画素アレイ内の領域であり、一点鎖線Ｒの外側は画素アレイ外の領域である。図１６に示すように、画素アレイ内では、アノード電極１３０は画素分離部１５０に沿って設けられるため、アノード電極１３０は格子状の形状とされている。遮光性を有する金属層１５２を設ける場合は、図１６に示す格子状のアノード電極１３０に倣った形状の金属層１５２をアノード電極１３０上に設けることができる。遮光性を有する金属層１５２は、画素アレイ内の周辺に行くほどその位置を画素分離部１５０からずらすことで、瞳位置に応じた補正を行うことができ、遮光効果を高めることができる。特に、図６のように絶縁層２００を介してアノード電極１３０上に遮光性を有する金属層１５２を形成した場合は、金属層１５２とアノード電極１３０が一体化されていないため、画素アレイ内の周辺に行くほど金属層１５２の位置を画素分離部１５０（アノード電極１３０）からずらすことができる。画素アレイ外には、画素アレイを囲むようにコンタクト層１４０が設けられ、図２に示したように、アノード電極１３０はコンタクト層１４０を介して表面側に引き出されている。コンタクト層１４０を画素アレイ外の全周に設けることで、アノード電極１３０内での電圧変動を確実に抑えることができる。
【００３４】
図１７は、図１６の構成に加えて、画素アレイ内にもコンタクト層１４０を設けた例を示している。図１７に示すように、画素アレイ内にもコンタクト層１４０を設けることで、アノード電極１３０の電位を更に安定させることが可能である。
【００３５】
６．カラーフィルタ、レンズを含む構成例
図１８は、図１２に示す構成において、光照射面の絶縁層２００上にカラーフィルタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃが設けられ、カラーフィルタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃの更に上にオンチップレンズ４００が設けられた構成を示す概略断面図である。オンチップレンズ４００及びカラーフィルタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃを透過した光は、光電変換部１６０に照射される。なお、図１８において、図１２に示す画素分離部１５０の絶縁膜１９４は、光照射面の絶縁層２００と共通に設けられている。
【００３６】
図１９は、図１８に示す光電変換部１６０と絶縁層２００との界面から光電変換部１６０側の領域を見た状態を示す模式図である。図１９に示すように、埋め込み金属層１９０と絶縁層２００（絶縁膜１９４）から画素分離部１５０が設けられ、画素分離部１５０によって光電変換部１６０からなる画素領域が画定されている。図１９に示す各光電変換部１６０において、アノード電極１３０は画素分離部１５０に沿って画素領域を囲むように設けられている。
【００３７】
７．本実施形態に係る撮像装置の適用例
図２０は、本技術を適用した電子機器としての、カメラ装置２０００の構成例を示すブロック図である。図２０に示すカメラ装置２０００は、レンズ群などからなる光学部２１００、上述した撮像装置（撮像デバイス）１０００、およびカメラ信号処理装置であるＤＳＰ回路２２００を備える。また、カメラ装置２０００は、フレームメモリ２３００、表示部（表示装置）２４００、記録部２５００、操作部２６００、および電源部２７００も備える。ＤＳＰ回路２２００、フレームメモリ２３００、表示部２４００、記録部２５００、操作部２６００および電源部２７００は、バスライン２８００を介して相互に接続されている。
【００３８】
光学部２１００は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置１０００の撮像面上に結像する。撮像装置１０００は、光学部２１００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。
【００３９】
表示部２４００は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ(Electro  Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置１０００で撮像された動画または静止画を表示する。ＤＳＰ回路２２００は、撮像装置１０００から出力された画素信号を受け取り、表示部２４００に表示させるための処理を行う。記録部２５００は、撮像装置１０００で撮像された動画または静止画を、ビデオテープやＤＶＤ(Digital  Versatile  Disk)等の記録媒体に記録する。
【００４０】
操作部２６００は、ユーザによる操作の下に、撮像装置１０００が有する様々な機能について操作指令を発する。電源部２７００は、ＤＳＰ回路２２００、フレームメモリ２３００、表示部２４００、記録部２５００および操作部２６００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。
【００４１】
８．本開示のバリエーション
以下では、本開示を具体的に実施した場合に生ずる課題と、課題を解決するための実施例のバリエーションについて説明する。
【００４２】
８．１．共通する構造
最初に、各バリエーションで共通する基本構成について説明する。図２１Ａは、各バリエーションで共通する基本構成を示す概略断面図である。図２１Ａに示す撮像装置１０００は、ＳＰＡＤ画素としての増倍領域と光電変換を行う光電変換部（Ｎ−領域）１６０を備え、光電変換部１６０の裏面側の最表面は光が照射される光照射部とされている。
【００４３】
図２１Ａに示すように、アノード電極１３０として機能する金属層１５２は、Ｐ領域７６０と電気的に接続されている。Ｐ領域７６０は、下層ほど不純物濃度が低くなるように構成されている。また、Ｐ領域７６０から画素分離部１５０に沿ってＰ領域７００、Ｐ−領域７１０が形成され、Ｐ領域７６０からアバランシュ部７２０までが電気的に接続されている。アバランシュ部７２０はＰ＋領域７３０とＮ＋領域７４０が接合されて構成されている。Ｐ領域７００は、アバランシュ部７２０で読み出したい電荷（電子）が通過するように、逆の電荷（ホール）を蓄積させることで構成されている。Ｐ−領域７１０は、アバランシュ部７２０に電荷が通過するよう、中央の電位を高くするため、低濃度の領域とすることが望ましい。
【００４４】
Ｎ＋領域７４０は、Ｎ＋領域７５０を介して電極１０２と接続されている。また、Ｐ＋領域７３０とＮ＋領域７４０の側面には、Ｎ−領域７８０が形成されている。また、Ｎ＋領域７４０及びＮ−領域７８０と電気的に接続されるＰ＋層７９０が設けられ、Ｐ＋層７９０は電極８００を介して接地（ＧＮＤ）されている。なお、Ｐ＋層７９０は、Ｎ層であっても良い。また、Ｐ＋層７９０接続される配線層８２０などの電極が形成されていなくても良い。電極１０２は、入射した光に対応した信号を出力する電極である。一方、電極８００は、正孔（ホール）の排出用の電極である。なお、Ｐ＋層７９０及び電極８００は、設けられていなくても良い。電極１０２、電極８００、画素分離部１５０に設けられた埋め込み金属層１９０は、それぞれ配線層８２０と接続されている。なお、配線層８２０は、図１８に示す配線層のうち、最上層の一部の配線層を示している。なお、Ｐ＋層７９０は、Ｎ層であっても良い。また、Ｐ＋層７９０接続される配線層８２０などの電極は無くても良い。
【００４５】
画素分離部１５０の側面とＰ領域７６０の上層には、絶縁膜（固定電荷膜）８１０が設けられている。絶縁膜８１０は、例えば負に帯電している。また、Ｐ領域７６０の上層の構成は、基本的に図１８に示した構成と同様である。なお、図２１Ａに示した構成において、Ｐ型とＮ型の導電型を入れ換えて撮像装置１０００を構成することもできる。
【００４６】
以上のように構成された図２１Ａの撮像装置２０００において、Ｎ＋領域７４０及びＮ＋領域７５０は、図２に示したＮ型層１８０に対応する。また、Ｐ領域７６０、Ｐ領域７００、及びＰ−領域７１０は、光電変換部（第３半導体層）１６０、Ｐ型層１７０に対応する。
【００４７】
以下で説明する各バリエーションにおいては、基本的に図２１Ａに示したＳＰＡＤ画素の構成を備えるものとし、これらの構成を基本構成として、図示は適宜省略する。また、各バリエーションにおいては、基本構成以外の構成を一部示すが、基本構成に適宜置き換えることが可能である。図２１Ｂは、図２１Ａにおいて、金属層１５２を図１８と同様の絶縁膜２００で覆った上で、カラーフィルタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃを設けた例を示す概略断面図である。
【００４８】
８．２．第１のバリエーション
図３に示したように、画素分離部１５０に埋め込み金属層１９０を埋め込むことで、隣接する画素領域間の遮光性を高めることができ、画素領域の深い領域で起こる画素間干渉を抑制できる。第１のバリエーションは、アノード電極１３０を金属層１５２とし、埋め込み金属層１９０とアノード電極１３０（金属層１５２）を電気的に接続した構成に関する。
【００４９】
図２２Ａは、第１のバリエーションの撮像装置１０００に関し、画素分離部１５０の近傍を詳細に示す概略断面図である。図２２Ａに示すように、画素分離部１５０を貫通するように埋め込み金属層１９０が設けられている。埋め込み金属層１９０は、金属層１５２を介して裏面側のＰ領域７６０と電気的に接続されている。埋め込み金属層１９０とアノード電極１３０としての金属層１５２を電気的に接続したことで、アノード電極の寄生抵抗を低下することができ、特に画素エリア中央部での電圧降下を低減することが可能となる。
【００５０】
図２２Ｂ〜図２２Ｈは、第１のバリエーションに係る撮像装置１０００の異なる態様を示す概略断面図である。図２２Ｂ〜図２２Ｈのいずれの態様においても、埋め込み金属層１９０と金属層１５２とが電気的に接続されている。
【００５１】
図２２Ｂは、画素分離部１５０上を金属層１５２で覆った例を示している。図２２Ｃは、図２２Ａに示すような表面側の埋め込み絶縁膜５１０を形成せずに、裏面から表面に至る画素分離部１５０の幅を一定にした例を示している。また、図２２Ｄは、図２２Ａに示す埋め込み絶縁膜５１０を掘り込んで凹部５２０を形成し、凹部５２０内に埋め込み金属層１９０と接続される埋め込み金属層５３０を形成した例を示している。また、図２２Ｅは、図２２Ａに示す構成において、絶縁膜１９４を設けずに埋め込み金属層１９０を形成した例を示す模式図である。図２２Ｅに示す構成では、埋め込み金属層１９０の上側の端面は絶縁膜８１０の上面よりも上に突出しているが、埋め込み金属層１９０の上側の端面が絶縁膜８１０の上面と同じ位置であっても良い。また、図２２Ｆは、図２２Ａに示す構成において、埋め込み金属層１９０が配線層８２０に接続されていない構成を示している。また、図２２Ｇは、図２２Ａに示す構成において、絶縁膜８１０を埋め込み絶縁膜５１０の下部まで延ばした構成を示している。また、図２２Ｈは、図２２Ａに示す構成において、埋め込み金属層１９０の側方に絶縁膜８１０を設けずに、高濃度のＰ層８３０を設けた構成を示している。高濃度のＰ層８３０は、後述する図２５の製造工程に示すＰ層５４４に対応する。図２２Ｈに示すように、絶縁膜８１０の代わりに高濃度のＰ層８３０を形成しても良い。なお、図２２Ｈにおいて、Ｐ領域７６０上に形成されている絶縁膜８１０を設けなくても良い。
図２２Ａ〜２２Ｃ，２２Ｅ，２２Ｇ，２２Ｈでは、金属層１５２の反対側で、埋め込み金属層１９０が配線層８２０に接続されている。埋め込み金属層１９０と配線層８２０を接続することで、アノード配線としての面積が拡大し、よりアノードの抵抗を下げることができる。
また、埋め込み金属層１９０と配線層８２０を接続することで、隣接画素での光の漏れ込み、混色を更に抑制することができる。また、横方向に延在する配線層８２０または基板よりも深く形成された配線層８２０と埋め込み金属層１９０が接続されることで、下層の配線層８２０で反射して隣接画素に光が入射してしまうことを抑制できる。また、埋め込み金属層１９０と接続された横方向の配線層８２０で、斜めに入射した光を反射させることができ、検出したい画素に光を再入射させることもできる。
また、光の入射面側（上側）で電荷（Ｐ型が収集する正孔（ホール））を排出することもできるし、下側で配線層８２０と接続していれば下側又は上下両方から電荷を排出することもできる。平面視では、上側の配線レイアウトと同様、下側の配線層８２０も任意に形成できる。
【００５２】
図２３Ａ〜図２３Ｇは、第１のバリエーションに係る撮像装置１０００の平面図である。図２３Ａに示す例は、図２２Ａの構成に対応し、金属層１５２は、埋め込み金属層１９０よりも広い幅で画素分離部１５０に沿って形成されている。図２３Ａ〜図２３Ｇでは、金属層１５２の領域にドットを付して示しており、金属層１５２がＰ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃを示している。図２３Ａに示す例は、金属層１５２がＰ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃを１画素につき４箇所とした構成を示している。図２３Ｂに示す例は、図２２Ａの構成において、金属層１５２がＰ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃを１画素につき１箇所とした構成を示している。図２３Ｃに示す例は、図２２Ａの構成において、金属層１５２がＰ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃを埋め込み金属層１９０に沿った四辺に沿って設け、金属層１５２がＰ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃをリング状にした構成を示している。なお、図２３Ｃにおいて、金属層１５２がＰ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃを埋め込み金属層１９０に沿った１辺のみとしても良い。図２３Ｄに示す例は、図２２Ｂの構成に対応している。図２３Ｄに示す例では、図２３Ａと同様に金属層１５２は埋め込み金属層１９０よりも広い幅で画素分離部１５０に沿って形成され、画素の四隅に、埋め込み金属層１９０と隣接してＰ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃが設けられている。図２３Ｅに示す例は、図２３Ｄにおいて、Ｐ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃを１画素に１箇所のみ設けた構成を示している。図２３Ｆに示す例は、図２３Ｄにおいて、Ｐ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃの平面形状を三角形にした構成を示している。図２３Ｆの構成によれば、光が入射する金属層１５２の開口をより拡げることができる。なお、Ｐ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃの平面形状は、三角形以外の形状であっても良く、例えば円形であっても良い。図２３Ｇに示す例は、図２３Ｄにおいて、Ｐ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃを埋め込み金属層１９０に沿って設けた例を示す模式図である。なお、図２３Ｇにおいて、金属層１５２がＰ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃを埋め込み金属層１９０に沿った１辺のみとしても良い。なお、図２３Ａ〜図２３Ｇでは、平面構成において、金属層１５２は、Ｐ領域７６０と電気的に接続される部位Ｃ以外は、画素分離部１５０よりも光電変換部側に突出していない。
【００５３】
以下、図２４に基づいて、第１のバリエーションに係る半導体装置の製造方法を工程順に説明する。図２４は、第１のバリエーションに係る半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【００５４】
先ず、工程（１）では、Ｓｉ基板５２０にイオン注入と熱処理等を用いて必要なＮ層、Ｐ層を形成し、成膜等で所望の構造を形成し、画素を囲うように埋め込み絶縁膜の絶縁膜を埋め込んだ第１の層５２８を形成する。これにより、図２１Ａに示した各Ｎ領域、各Ｐ領域が形成される。なお、図２４において、各Ｎ領域、各Ｐ領域の図示は省略する。そして、絶縁膜を埋め込んだ第１の層５２８上にメタル層５３０を形成し、更に絶縁膜を形成することで第１の層５２８の中にメタル層５３０を埋め込んだ構造を得る。第１の層５２８の埋め込みは、酸化膜、窒化膜、酸化膜と窒化膜の積層等、色々なバリエーションが考えられる。メタル層５３０はタングステン（Ｗ）等で形成するのが望ましい。なお、メタル層５３０を形成しなくても良い。
【００５５】
次に、工程（２）では、必要な配線層を形成した上で、貼り合わせ等の手法により表裏面を反転させ、不要な層を除去する。次の工程（３）では、埋め込み絶縁膜に到達するようにＳｉ基板５２０をエッチングした上で、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）等からなる絶縁膜５３２と、酸化膜等からなる絶縁膜５３４を成膜する。成膜はカバレッジの良い膜種を用いることが好適である。そして、工程（４）では、第１の埋め込み層５２８を貫通し、メタル層５３０に到達する溝（トレンチ）を形成し、メタル膜５３６を埋め込む。メタル膜５３６はタングステン（Ｗ）等で形成するのが望ましい。なお、Ｓｉ層５２６と第１の埋め込み層５２８を貫通させた後、絶縁膜５３２と絶縁膜５３４を成膜し、メタル層５３６を埋め込んでも良い。最後に、工程（５）では、絶縁膜２００を形成した後、裏面コンタクトを取る電極５３８を形成する。これらの工程により、裏面電極を備えた素子を製造する。なお、Ｎ層、Ｐ層が反転しても構わない。その場合は、絶縁膜５３２の種類を変更する。そして、絶縁膜２００及び電極５３８上に、図２１Ａに示したようなカラーフィルタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃ及びオンチップレンズ４００（図２４において不図示）を形成する。
【００５６】
図２４に示した製造方法において、絶縁膜５３２の形成ではなく、表面側形成時に、固相拡散等を用いて、表側から裏面側に形成した第２の埋め込み層を高濃度のＰ層で囲んでも良い。図２５は、この場合の製造工程を示す模式図である。工程（１）において、Ｓｉ基板５２０にイオン注入と熱処理等を用いて必要なＮ層、Ｐ層を形成し、成膜等で所望の構造を形成する。これにより、図２１Ａに示した各Ｎ領域、各Ｐ領域が形成される。そして、Ｓｉ基板５２０に第２の層５４０を埋め込み、第２の層５４０の中にメタル膜５４２を埋め込む。第２の層５４０を埋め込む際に、固相拡散等を用いて第２の層５４０と隣接するＳｉ基板５２０に高濃度のＰ層５４４を形成する。
【００５７】
次の工程（２）では、表裏面を反転させ、不要な層を除去する。その後、Ｓｉ基板５２０上に所定の絶縁膜を形成した後、図２４の工程（５）と同様に、裏面コンタクトを取る電極５３８を形成する。そして、絶縁膜２００及び電極５３８上に、図２１Ａに示したようなカラーフィルタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃ及びオンチップレンズ４００（図２４において不図示）を形成する。
【００５８】
図２４及び図２５に示す工程図において、絶縁膜５３２は図２２Ａ〜図２２Ｆの絶縁膜８１０に相当し、メタル層５３６は図２２Ａ〜図２２Ｆの埋め込み金属層１９０に相当し、電極５３８は金属層１５２（アノード電極）に相当する。埋め込み金属層１９０と金属層１５２は同一の材料で形成しても良く、例えばタングステン（Ｗ）などの金属で形成することができる。
【００５９】
第１のバリエーションによれば、アノード電極１３０として機能する金属層１５２が、光電変換部１６０のＰ領域７６０と電気的に接続されていることにより、アノード配線の寄生抵抗を低減することが可能となる。アノード電極１３０として機能する金属層１５２が、光電変換部１６０のＰ領域７６０と電気的に接続されていることにより、画素領域の中央での電圧降下を抑制することができる。
【００６０】
８．３．第２のバリエーション
第１のバリエーションにおいて、Ｐ領域７６０と接続される金属層１５２（アノード電極）は、図２３に示したように、画素分離部１５０に沿って形成されている。このため、Ｐ領域７６０と金属層１５２との接触面積を十分に確保することができ、Ｐ領域７６０と金属層１５２との間のコンタクト抵抗を低減することができる。一方、この構成の場合、各画素の光電変換部は、画素分離部１５０の内側に形成された配線層５００によって縮小される。
【００６１】
第２のバリエーションでは、第１のバリエーションと同様に、埋め込み金属層１９０と金属層１５２を電気的に接続する。そして、金属層１５２とＰ領域７６０との接続部において、Ｐ領域７６０を掘り込むことでコンタクト面積が増大し、コンタクト抵抗を低減できる。また、Ｐ領域７６０を掘り込むことでコンタクト面積が増大した分だけ画素分離部１５０の内側における配線層５００の占有面積を抑え、各画素の光電変換部の領域を最大限確保すれば、コンタクト抵抗が増大することなく撮像装置１０００の感度をより向上することができる。
【００６２】
図２６は、第２のバリエーションに係る撮像装置１０００を示す概略断面図である。図２６において、Ｐ領域７６０と接続される金属層１５２のコンタクト部１５２ａは、Ｐ領域７６０に堀られた領域に充填されている。これにより、コンタクト領域がコンタクト部１５２ａの側壁にも形成されるため、コンタクト面積が増大し、コンタクト抵抗を低減することができる。Ｐ領域７６０に掘られた領域は、溝形状、ホール形状、画素間に彫り込んで形成された溝と繋がっている形状など、複数の形状が考えられる。平面構成において、金属層１５２は、コンタクト部１５２ａが形成された領域以外は、画素分離部１５０よりも光電変換部側に突出していない。コンタクト部１５２ａの長さをより長くすることで、コンタクト部１５２ａとＰ領域７６０との接触面積が増大し、コンタクト抵抗を低減できる。
【００６３】
第２のバリエーションによれば、金属層１５２とＰ領域７６０との接続をコンタクト部１５２ａによって行うことで、光電変換部の領域をより広く確保することが可能となる。
【００６４】
８．４．第３のバリエーション
第３のバリエーションでは、埋め込み金属層１９０と接続された金属層１５２をＰ領域７６０に接続する際に、画素分離部１５０の絶縁膜８１０を後退させることで、金属層１５２とＰ領域７６０のコンタクト抵抗を低減する。
【００６５】
図２７は、第３のバリエーションに係る撮像装置１０００を示す概略断面図である。図２７に示す構成において、画素分離部１５０の絶縁膜１９４に沿って絶縁膜８１０が形成されている。画素分離部１５０に沿った絶縁膜８１０の上端の位置は、画素分離部１５０の絶縁膜１９４の上端よりも低い位置まで後退している。図２７に示す距離ｄ１は、絶縁膜７００の下方向への後退量を示している。
【００６６】
図２８は、図２７に示す領域Ａ１の範囲を拡大して示す模式図であって、金属層１５２の充填前と充填後の状態をそれぞれ示している。図２８では、絶縁膜８１０の近傍をより詳細に示している。絶縁膜８１０と隣接して、タンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）等から形成される膜１９３と絶縁膜１９２が形成されている。膜１９３は、スパッタ法により形成されるため、カバレッジが比較的低く、溝７０１の側壁には形成されていない。一方、絶縁膜１９２はＣＶＤ等により形成され、カバレッジが良好であるため、溝７０１の側壁にも形成される。図２８の左側に示す金属層１５２の充填前の状態は、画素分離部１５０に埋め込み金属層１９０を充填する溝７０１を形成し、画素分離部１５０の上部に開口７０２を形成した状態を示している。この状態では、溝７０１に埋め込み金属層１９０は充填されておらず、また、開口７０２に金属層１５２は充填されていない。図２８に示す破線は、絶縁膜８１０を後退させる前の開口７０２の範囲を示している。破線に示す範囲で開口７０２を形成した後、洗浄工程により絶縁膜８１０を後退させる。絶縁膜７００は垂直方向に距離ｄ１だけ後退し、水平方向に距離ｄ２だけ後退する。一例として、後退量は、数ｎｍから数十ｎｍ程度である。
【００６７】
その後、図２８の右側に示す充填後の状態に示すように、溝７０１を充填するように埋め込み金属層１９０を形成し、開口７０２を充填するように金属層１５２を形成する。これにより、Ｐ領域７６０と接続される金属層１５２の領域は、絶縁膜８１０が後退した分だけ広がることになり、Ｐ領域７６０と金属層１５２との間のコンタクト抵抗を低減することができる。なお、図２７及び図２８に示す例では、金属層１５２と埋め込み金属膜１９０は一体的に形成される。
【００６８】
以上のように、絶縁膜８１０を後退させたことにより、Ｐ領域７６０と金属層１５２の接触領域を拡大することができる。従って、図２７に示す第３のバリエーションの構成によれば、Ｐ領域７６０と金属層１５２との間のコンタクト抵抗をより低減することが可能となる。
【００６９】
図２９は、第３のバリエーションの別の例を示す概略断面図である。図２９に示す構成では、金属層１５２のＰ領域７６０とのコンタクトが、画素分離部１５０から離間した位置で行われている。
【００７０】
図３０は、図２９に示す領域Ａ２の範囲を拡大して示す模式図である。図３０に示す破線は、絶縁膜８１０を後退させる前の開口７０４の範囲を示している。破線に示す範囲で開口７０４を形成した後、洗浄工程により絶縁膜８１０を距離ｄ２だけ水平方向に後退させる。
【００７１】
その後、開口７０４を充填するように金属層１５２を形成する。これにより、金属層１５２とＰ領域７６０とが接触する領域は、絶縁膜８１０が水平方向に後退した分だけ広がることになり、金属層１５２とＰ領域７６０との間のコンタクト抵抗を低減することができる。
【００７２】
以下、図３１に基づいて、第３のバリエーションに係る半導体装置の製造方法を工程順に説明する。図３１は、第３のバリエーションに係る半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【００７３】
図２４の工程（１）〜（２）と同様の工程を行った後、図３１の工程（４）では、埋め込み絶縁膜に到達するようにＳｉ層９２６をエッチングした上で、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）等からなる絶縁膜８１０と、酸化膜等からなる絶縁膜９３４を成膜する。成膜はカバレッジの良い膜種を用いることが好適である。
【００７４】
次に、工程（５）では、第１の埋め込み層９２８を貫通し、メタル層９３０に到達する溝を形成する。更に、工程（５）では、開口７０２を形成した後、洗浄を行う。これにより、図２８で説明したように、絶縁膜８１０が下方向及び水平方向に後退する。例えば、絶縁膜８１０を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）等で形成した場合、ＤＨＦの無機薬液や加工後洗浄で使用する一般的な有機薬液を用い、絶縁膜８１０を数ｎｍ〜数十ｎｍ程度後退させる。
【００７５】
次に、工程（６）では、メタル膜９３６を埋め込む。メタル膜９３６はタングステン（Ｗ）等で形成するのが望ましい。メタル成膜の形成方法としてスパッタやＣＶＤ等を用いることができるが、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の方がカバレッジには有利である。これにより、工程（５）で形成した溝内、開口７０２内を含む領域にメタル層９３６が充填される。メタル層９３６は、絶縁膜８１０を後退させた部分にも充填される。充填されたメタル層９３６は、埋め込み金属層１９０及び金属層１５２に相当する。また、Ｐ層９２４は図２７のＰ領域７６０に相当する。その後、図２１Ａに示したようなカラーフィルタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃ及びオンチップレンズ４００（図３１において不図示）を形成する。
【００７６】
以上のように、工程（５）の洗浄工程で絶縁膜８１０が下方向及び水平方向に後退する。そして、工程（６）でメタル層９３６を充填することにより、絶縁膜８１０を後退させた部分にメタル層９３６が充填されるため、メタル層９３６とＰ領域７６０との接触面積が拡大され、コンタクト抵抗が低減される。なお、図２９に示す構成の場合、工程（５）において、開口７０４を画素分離部１５０から離間した位置に形成すれば良い。
【００７７】
図３２は、図３１の工程（５）において、溝内の第１の埋め込み層９２８の上に形成された絶縁膜８１０が後退することに伴い、この部分に絶縁膜を更に形成する例を示す概略断面図である。
【００７８】
図３３は、図３２に示す工程（５−１）、工程（５−２）において、領域Ａ３を拡大して示す断面図である。第１の埋め込み層９２８を貫通し、メタル層９３０に到達する溝を形成した後、洗浄工程を行うことにより、第１の埋め込み層９２８上に絶縁膜８１０が露出しているため、図３３の左側の図に示すように、第１の埋め込み層９２８上で絶縁膜８１０が後退する。この後退により画素分離部１５０の耐圧が低下する可能性があるため、図３２では、工程（５−２）において、コンタクトホール内に絶縁膜９５０を形成し、第１の埋め込み層９２８上でコンタクトホール内に露出している絶縁膜８１０を絶縁膜９５０で覆う。この際、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの手法を用い、耐圧の高い絶縁膜９５０を形成することが好適である。これにより、図３３の右側の図に示すように、第１の埋め込み層９２８上で絶縁膜８１０が絶縁膜９５０で覆われた状態となる。ドライエッチング等によるエッチバックを行うことで、絶縁膜８１０が後退した部位の絶縁膜９５０を残し、不要な部位の絶縁膜を除去することができる。
【００７９】
その後、工程（５−３）では、開口７０２を形成して洗浄工程を行うことにより、図３１に示す工程（５）と同様に、絶縁膜８１０を下方向及び水平方向に後退させる。その後の工程は、図３１と同様である。
【００８０】
以上のように、第３のバリエーションによれば、絶縁膜８１０を後退させることにより、金属層１５２とＰ領域７６０との接触面積を拡大することができ、コンタクト抵抗を低減することが可能となる。また、図３２及び図３３に示したように、コンタクト部ではない画素分離部１５０の側壁の絶縁膜８１０を後退させ、絶縁膜を埋め込むことで、耐圧を向上することが可能である。
【００８１】
９．撮像装置以外への適用例
本開示は、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）センサーなど、光を検出する他の装置へ適用することもできる。ＴＯＦセンサーへ適用する場合は、例えば、直接ＴＯＦ計測法による距離画像センサー、間接ＴＯＦ計測法による距離画像センサーへ適用することが可能である。直接ＴＯＦ計測法による距離画像センサーでは、フォトンの到来タイミングを各画素において直接時間領域で求めるため、短いパルス幅の光パルスを送信し、高速に応答する受信機で電気的パルスを生成する。その際の受信機に本開示を適用することができる。また、間接ＴＯＦ法では、光で発生したキャリアーの検出と蓄積量が、光の到来タイミングに依存して変化する半導体素子構造を利用して光の飛行時間を計測する。本開示は、そのような半導体構造としても適用することが可能である。ＴＯＦセンサーへ適用する場合は、図１８に示したようなカラーフィルタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃとオンチップレンズ４００を設けることは任意であり、これらを設けなくても良い。
【００８２】
１０．電子デバイスの構成例
図３４は、上述した撮像装置１０００を含む電子デバイス３０００の構成を示す模式図である。図３４に示す電子デバイス３０００は、複数の光電変換部１６０が配置されて成るセンサ部３０１０を有する第１半導体チップ３１００と、光電変換部１６０によって取得された信号を処理する信号処理部３０２０を有する第２半導体チップ３２００と、を備えている。第１半導体チップ３１００と第２半導体チップ３２００とは積層されている。また、信号処理部３０２０と近接して、電子デバイス３０００を制御する制御部３０３０、光電変換部１６０によって取得された信号を記憶するメモリ部３０４０が設けられている。制御部３０３０は、信号処理部３０２０の制御以外にも、例えば光電変換部１６０の近傍に、他の駆動や制御の目的で配置することができる。制御部３０３０は、図示した配置以外にも、第１半導体チップ３１００と第２半導体チップ３２００の任意の領域に、任意の機能を有するように設けることができる。なお、複数の光電変換部１６０は、２次元マトリクス状（行列状）に配置されている。また、図３４においては、説明の関係上、第１半導体チップ３１００と第２半導体チップ３２００とを分離した状態で図示している。
【００８３】
１１．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。
【００８４】
図３５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。
【００８５】
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３５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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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１２０３０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。
【００９４】
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３５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。
【００９５】
図３６は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【００９６】
図３６では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【００９７】
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。
【００９８】
なお、図３６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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
１２．内視鏡手術システムへの応用例
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１０５】
図３７は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【０１０６】
図３７では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
【０１０７】
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【０１０８】
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【０１０９】
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ:  Camera  Control  Unit）１１２０１に送信される。
【０１１０】
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
【０１１１】
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
【０１１２】
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light  emitting  diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
【０１１３】
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
【０１１４】
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【０１１５】
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【０１１６】
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【０１１７】
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow  Band  Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【０１１８】
図３８は、図３７に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
【０１１９】
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
【０１２０】
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
【０１２１】
撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
【０１２２】
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【０１２３】
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【０１２４】
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
【０１２５】
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
【０１２６】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto  Exposure）機能、ＡＦ（Auto  Focus）機能及びＡＷＢ（Auto  White  Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
【０１２７】
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
【０１２８】
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
【０１２９】
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
【０１３０】
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
【０１３１】
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
【０１３２】
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
【０１３３】
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０１３４】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
【０１３５】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。
【０１３６】
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
【０１３７】
本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３８】
例えば、本明細書に記載された材料例の化学式は一例であって、化学式が記載のものから変更されても良い。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１３９】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）  半導体基板に形成された第１半導体層と、
前記第１半導体層上に形成された前記第１半導体層と逆導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層及び前記第２半導体層を含む画素領域を画定する画素分離部と、
前記半導体基板の一方の面側から前記第１半導体層と接続された第１電極と、
前記半導体基板の他方の面である光照射面側から前記第２半導体層と接続され、前記半導体基板の厚さ方向の少なくとも一部において前記画素分離部に埋め込まれた金属層と、
を備える、撮像装置。
（２）  前記光照射面側から前記第２半導体層と接続され、前記画素分離部の位置に対応するように形成された第２電極を備え、
前記金属層は、前記第２電極を介して前記第２半導体層と電気的に接続された、請求項１に記載の撮像装置。
（３）  前記第２電極は、前記画素領域の周縁に沿って形成された、前記（２）に記載の撮像装置。
（４）  前記第２電極は、前記画素領域の周縁の一部の領域に形成された、前記（２）に記載の撮像装置。
（５）  前記第２電極は、矩形の前記画素領域の四隅の少なくとも１箇所に形成された、前記（４）に記載の撮像装置。
（６）  前記第２電極は、前記第２半導体層に形成された孔に埋め込まれた、前記（４）又は（５）に記載の撮像装置。
（７）  前記第２電極と前記金属層が同一の材料で形成された、前記（２）〜（６）のいずれかに記載の撮像装置。
（８）  前記画素分離部及び前記光照射面に沿って形成された絶縁膜を備え、
前記第２電極は前記第２半導体層に設けられた開口に埋め込まれ、前記絶縁膜の端部が前記開口の壁面よりも後退した領域が設けられ、前記領域に前記第２電極が充填されている、前記（２）〜（７）のいずれかに記載の撮像装置。
（９）  前記画素分離部に沿って形成された絶縁膜を備え、
前記絶縁膜の端部が前記画素分離部の厚さ方向に後退した領域が設けられ、前記領域に絶縁膜が充填されている、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の撮像装置。
（１０）  前記第１電極と前記第２電極の間に電子増倍のための電圧が印加される、前記（２）に記載の撮像装置。
（１１）  前記第２半導体層上に形成された前記第２半導体層と同じ導電型の第３半導体層を備える、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の撮像装置。
（１２）  前記第２電極は、前記画素分離部の上面に設けられた、前記（２）に記載の撮像装置。
（１３）  前記画素分離部及び前記第２電極は、複数の前記画素領域を囲む格子状の平面形状を有する、前記（２）に記載の撮像装置。
【符号の説明】
【０１４０】
１００    カソード電極（第２電極）
１３０    アノード電極（第１電極）
１３２    補助電極
１４０    コンタクト層
１５０    画素分離部
１５２    金属層
１６０    光電変換部（第３半導体層）
１７０    Ｐ型層（第２半導体層）
１８０    Ｎ型層（第１半導体層）
１９０    埋め込み金属層
７６０    Ｐ領域
【図１】
2020059702.tif 000003
【図２】
2020059702.tif 000004
【図３】
2020059702.tif 000005
【図４】
2020059702.tif 000006
【図５】
2020059702.tif 000007
【図６】
2020059702.tif 000008
【図７】
2020059702.tif 000009
【図８】
2020059702.tif 000010
【図９】
2020059702.tif 000011
【図１０】
2020059702.tif 000012
【図１１】
2020059702.tif 000013
【図１２】
2020059702.tif 000014
【図１３】
2020059702.tif 000015
【図１４】
2020059702.tif 000016
【図１５】
2020059702.tif 000017
【図１６】
2020059702.tif 000018
【図１７】
2020059702.tif 000019
【図１８】
2020059702.tif 000020
【図１９】
2020059702.tif 000021
【図２０】
2020059702.tif 000022
【図２１Ａ】
2020059702.tif 000023
【図２１Ｂ】
2020059702.tif 000024
【図２２Ａ】
2020059702.tif 000025
【図２２Ｂ】
2020059702.tif 000026
【図２２Ｃ】
2020059702.tif 000027
【図２２Ｄ】
2020059702.tif 000028
【図２２Ｅ】
2020059702.tif 000029
【図２２Ｆ】
2020059702.tif 000030
【図２２Ｇ】
2020059702.tif 000031
【図２２Ｈ】
2020059702.tif 000032
【図２３Ａ】
2020059702.tif 000033
【図２３Ｂ】
2020059702.tif 000034
【図２３Ｃ】
2020059702.tif 000035
【図２３Ｄ】
2020059702.tif 000036
【図２３Ｅ】
2020059702.tif 000037
【図２３Ｆ】
2020059702.tif 000038
【図２３Ｇ】
2020059702.tif 000039
【図２４】
2020059702.tif 000040
【図２５】
2020059702.tif 000041
【図２６】
2020059702.tif 000042
【図２７】
2020059702.tif 000043
【図２８】
2020059702.tif 000044
【図２９】
2020059702.tif 000045
【図３０】
2020059702.tif 000046
【図３１】
2020059702.tif 000047
【図３２】
2020059702.tif 000048
【図３３】
2020059702.tif 000049
【図３４】
2020059702.tif 000050
【図３５】
2020059702.tif 000051
【図３６】
2020059702.tif 000052
【図３７】
2020059702.tif 000053
【図３８】
2020059702.tif 000054
【国際調査報告】
2020059702.tif 000055
2020059702.tif 000056
2020059702.tif 000057
2020059702.tif 000058