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TW202226564A - 固態攝像裝置及其製造方法 - Google Patents

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TW202226564A
TW202226564A TW110142861A TW110142861A TW202226564A TW 202226564 A TW202226564 A TW 202226564A TW 110142861 A TW110142861 A TW 110142861A TW 110142861 A TW110142861 A TW 110142861A TW 202226564 A TW202226564 A TW 202226564A
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solid
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TW110142861A
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山元純平
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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本揭示之目的在於提供一種可於像素分離槽內較佳地形成像素分離部之固態攝像裝置及其製造方法。 本揭示之固態攝像裝置具備：第1基板；設置於上述第1基板內之複數個光電轉換部；及於上述第1基板內設置於上述光電轉換部之間、且設置於作為{100}面之上述第1基板之側面的像素分離部。

Description

固態攝像裝置及其製造方法
本揭示係關於一種固態攝像裝置及其製造方法。
若縮小固態攝像裝置之像素尺寸，則有應入射於某像素之光電轉換部內之光入射於其他像素之光電轉換部內，而於像素間產生串擾之虞。因此，有將於各光電轉換部環狀包圍該等光電轉換部之像素分離槽設置於基板內之情形。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-175494號公報 [專利文獻2]日本專利特開2018-148116號公報
[發明所欲解決之問題]
於像素分離槽內，大多依序埋入氧化膜等之絕緣膜、及金屬膜等之遮光膜，作為像素分離部。該情形時，若縮小固態攝像裝置之像素尺寸，則絕緣膜之尺寸相對於光電轉換部之尺寸之比例變大，問題在於光電轉換部之尺寸過小、或像素分離槽之尺寸過大。例如，若光電轉換部之尺寸過小，則光電轉換部之暗電流特性等之性能降低。
因此，本揭示提供一種可於像素分離槽內較佳地形成像素分離部之固態攝像裝置及其製造方法。 [解決問題之技術手段]
本揭示之第1態様之固態攝像裝置具備包含第1半導體基板之第1基板、設置於上述第1半導體基板內之複數個光電轉換部、及於上述第1半導體基板內設置於上述光電轉換部之間之像素分離部，上述像素分離部之側面與上述第1半導體基板之界面具有{100}面。藉此，例如，可縮小像素分離部之尺寸等，可於像素分離槽內較佳地形成像素分離部。
又，於該第1態様中，上述像素分離部可包含絕緣膜。藉此，例如，可形成用於像素分離部之較薄之絕緣膜，其結果，可縮小像素分離部之尺寸。
又，於該第1態様中，上述像素分離部可進而包含遮光膜。藉此，例如，藉由形成用於像素分離部之較薄之絕緣膜，而可形成用於像素分離部之較厚之遮光膜。
又，於該第1態様中，上述絕緣膜可包含上述第1半導體基板中所含之元素、及氧。藉此，例如，藉由將第1半導體基板之側面氧化，而可形成絕緣膜。
又，於該第1態様中，上述絕緣膜可包含於俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。藉此，例如，可將絕緣膜之較厚之部分限定於像素分離部之角部，而將絕緣膜之整體之膜厚薄化。
又，於該第1態様中，上述像素分離部可包含俯視下於平行於上述第1半導體基板之正面之第1方向延伸的複數個第1部分、與於平行於上述第1半導體基板之正面之第2方向延伸的複數個第2部分。藉此，例如，可實現具有網格狀之平面形狀之像素分離部。
又，於該第1態様中，上述俯視可相當於觀察上述第1半導體基板之光入射面之狀態。藉此，例如，於在其厚度方向觀察第1半導體基板之情形時，可將絕緣膜之較厚之部分限定於像素分離部之角部，將絕緣膜之整體之膜厚薄化。
又，於該第1態様中，上述第1或第2方向可與上述第1半導體基板之＜100＞方向平行。藉此，例如，藉由將第1半導體基板之側面設為與第1或第2方向平行，而可將第1半導體基板之側面設為{100}面。
又，於該第1態様中，上述像素分離部可設置於貫通上述第1半導體基板之像素分離槽內。藉此，例如，可於貫通第1半導體基板之像素分離槽內較佳地形成像素分離部。
又，於該第1態様中，上述像素分離部可設置於不貫通上述第1半導體基板之像素分離槽內。藉此，例如，可於不貫通第1半導體基板之像素分離槽內較佳地形成像素分離部。
又，該第1態様之固態攝像裝置可進而具備：設置於與上述第1基板之光入射面為相反側之第1絕緣層、及包含以與上述第1絕緣層對向之方式設置之第2半導體基板之第2基板，上述第2基板包含電晶體。藉此，例如，可使用適於像素分離部之第1半導體基板，且使用適於電晶體之第2半導體基板。
又，於該第1態様中，上述像素分離部可包含俯視下於平行於上述第1半導體基板之正面之第1方向延伸的複數個第1部分、與於平行於上述第1半導體基板之正面之第2方向延伸的複數個第2部分。藉此，例如，可實現具有網格狀之平面形狀之像素分離部。
又，於該第1態様中，上述第1或第2方向可與上述第2半導體基板之＜110＞方向平行，上述電晶體為具有平行於＜110＞方向之通道方向之n型平面電晶體。藉此，例如，可使用適於n型平面電晶體之第2半導體基板。
又，於該第1態様中，上述第1或第2方向可與上述第2半導體基板之＜100＞方向平行，上述電晶體為具有作為上述第2半導體基板之{100}面之鰭側壁、且具有平行於上述第1或第2方向之通道方向的鰭型電晶體。藉此，例如，可於第1或第2方向平行於＜100＞方向之第2基板內，較佳地形成鰭型電晶體。
又，於該第1態様中，上述第1或第2方向可與上述第2半導體基板之＜100＞方向平行，上述電晶體為具有平行於＜100＞方向之通道方向的p型平面電晶體。藉此，例如，可使用適於p型平面電晶體之第2半導體基板。
又，於該第1態様中，上述第1或第2方向可與上述第2半導體基板之＜110＞方向平行，上述電晶體為具有作為上述第2半導體基板之{100}面之鰭側壁、且具有不平行於上述第1及第2方向之通道方向的鰭型電晶體。藉此，例如，可於第1或第2方向平行於＜110＞方向之第2半導體基板內，較佳地形成鰭型電晶體。
本揭示之第2態様之固態攝像裝置具備：包含第1半導體基板之第1基板、設置於上述第1半導體基板內之複數個光電轉換部、及於上述第1半導體基板內設置於上述光電轉換部之間之像素分離部；上述像素分離部包含絕緣膜；上述絕緣膜包含俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。藉此，例如，可縮小像素分離部之尺寸等，可於像素分離槽內較佳地形成像素分離部。例如，可將像素分離部用之絕緣膜之較厚之部分限定於像素分離部之角部，將像素分離部內用之絕緣膜之整體之膜厚薄化。
本揭示之第3態様之固態攝像裝置之製造方法包含：於第1基板之第1半導體基板內形成複數個光電轉換部、於上述第1半導體基板內在上述光電轉換部之間形成像素分離部；上述像素分離部形成為上述像素分離部之側面與上述第1半導體基板之界面具有{100}面。藉此，例如，可縮小像素分離部之尺寸等，可於像素分離槽內較佳地形成像素分離部。
又，於該第3態様中，上述像素分離部可形成為包含絕緣膜。藉此，例如，可於第1基板之側面形成較薄之絕緣膜，其結果，可縮小像素分離部之尺寸。
又，於該第3態様中，上述絕緣膜可形成為包含於俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。藉此，例如，可將絕緣膜之較厚之部分限定於像素分離部之角部，將絕緣膜之整體之膜厚薄化。
以下，參考圖式說明本揭示之實施形態。
(第1實施形態) 圖1係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之構成之方塊圖。
圖1之固態攝像裝置為CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)型之影像感測器，具備具有複數個像素1之像素陣列區域2、控制電路3、垂直驅動電路4、複數個行信號處理電路5、水平驅動電路6、輸出電路7、複數條垂直信號線8、及水平信號線9。
各像素1具備作為光電轉換部發揮功能之光電二極體、及作為像素電晶體發揮功能之MOS(Metal Oxide Semiconductor：金屬氧化物半導體)電晶體。像素電晶體之例為傳送電晶體、重設電晶體、放大電晶體、選擇電晶體等。該等像素電晶體可由若干像素1共用。
像素陣列區域2具有2維陣列狀配置之複數個像素1。像素陣列區域2包含有接受光進行光電轉換，並將藉由光電轉換產生之信號電荷放大而輸出之有效像素區域、與輸出成為黑位準之基準之光學黑之黑基準像素區域。一般而言，黑基準像素區域配置於有效像素區域之外周部。
控制電路3基於垂直同步信號、水平同步信號、主時脈等，產生成為垂直驅動電路4、行信號處理電路5、水平驅動電路6等之動作之基準之各種信號。藉由控制電路3而產生之信號例如為時脈信號或控制信號，輸入至垂直驅動電路4、行信號處理電路5、水平驅動電路6等。
垂直驅動電路4例如具備移位暫存器，並以列單位於垂直方向掃描像素陣列區域2內之各像素1。垂直驅動電路4進而將基於各像素1產生之信號電荷之像素信號通過垂直信號線8供給至行信號處理電路5。
行信號處理電路5例如配置於像素陣列區域2內之像素1之各行，並基於來自黑基準像素區域之信號，於各行進行自1列量之像素1輸出之信號之信號處理。該信號處理之例為雜訊去除或信號放大。
水平驅動電路6例如具備移位暫存器，將來自各行信號處理電路5之像素信號供給至水平信號線9。
輸出電路7對自各行信號處理電路5通過水平信號線9供給之信號進行信號處理，並輸出進行該信號處理後之信號。
圖2係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。
圖2A顯示圖1之像素陣列區域2內之1個像素1之縱剖面。本實施形態之固態攝像裝置如圖2A所示，具備半導體基板11、光電轉換部12、n型半導體區域13、p型半導體區域14、像素分離槽21、像素分離部22、絕緣膜23、遮光膜24、遮光膜25、平坦化膜26、彩色濾光片27、晶載透鏡28、基板31、及絕緣層32。半導體基板11為本揭示之第1半導體基板之例。本實施形態之固態攝像裝置進而具備包含半導體基板11與絕緣膜23之基板11’。基板11’為本揭示之第1基板之例。
圖2A顯示互相垂直之X軸、Y軸、及Z軸。X方向及Y方向相當於橫向(水平方向)，Z方向相當於縱向(垂直方向)。又，+Z方向相當於上方向，-Z方向相當於下方向。-Z方向可嚴密與重力方向一致，亦可不與重力方向嚴密一致。X方向及Y方向之一者為本揭示之第1方向之例，X方向及Y方向之另一者為本揭示之第2方向之例。
以下，參考圖2A，對本實施形態之固態攝像裝置之構造進行說明。於該說明中，亦適當參考圖2B及C。圖2B係顯示切割前之基板(晶圓)11之構造之俯視圖。圖2C係顯示像素分離槽21或像素分離部22之構造之橫剖視圖。
半導體基板11例如為矽基板。於圖2A中，半導體基板11之-Z方向之面(下表面)為半導體基板11之正面，半導體基板11之+Z方向之面(上表面)為半導體基板11之背面。由於本實施形態之固態攝像裝置為背面照射型，故半導體基板11之背面成為半導體基板11之光入射面(受光面)。半導體基板11之背面為本揭示之第1面之例，半導體基板11之正面為本揭示之第2面之例。
圖2A及C顯示將半導體基板11切割而製造之固態攝像裝置，而圖2B顯示切割前之半導體基板11。圖2B所示之半導體基板11包含有複數個晶片區域11a、與切割區域11b。晶片區域11a具有正方形或長方形之平面形狀。切割區域11b具有於各晶片區域11a之每一者，環狀包圍該等晶片區域11a之平面形狀。於本實施形態中，藉由將半導體基板11於切割區域11b切斷，而將半導體基板分割為該等晶片區域11a，並由各晶片區域11a製造1個固態攝像裝置。
圖2B進而顯示半導體基板11之凹口N。圖2B中，於半導體基板11之-Y方向之端面設置有凹口N。各晶片區域11a之4條邊於X方向或Y方向延伸。切割區域11b具有包含於X方向延伸之複數個線狀部分、與於Y方向延伸之複數個線狀部分之網格狀之平面形狀。
本實施形態之半導體基板11具有作為{100}面之正面及背面，且，為＜100＞凹口基板(45°凹口基板)。於＜100＞凹口基板中，自基板之凹口朝向基板之中心之方向為＜100＞方向。因此，於本實施形態之半導體基板11中，半導體基板11內之+Y方向為＜100＞方向。圖2B所示之箭頭A顯示半導體基板11內之＜110＞方向。於圖2B中，箭頭A相對於+Y方向之斜率為45°。
圖3係用以說明第1實施形態之固態攝像裝置之構造之俯視圖。圖3A與圖2B同樣，顯示作為本實施形態之半導體基板11之＜100＞凹口基板(45°凹口基板)，圖3B顯示作為本實施形態之比較例之半導體基板11之＜110＞凹口基板(0°凹口基板)。於＜110＞凹口基板中，自基板之凹口朝向基板之中心之方向為＜110＞方向。因此，於本比較例之半導體基板11中，半導體基板11內之+Y方向為＜110＞方向。圖3B所示之箭頭A顯示半導體基板11內之＜110＞方向。於圖3B中，箭頭A相對於+Y方向之斜率為0°。另，圖3B所示之半導體基板11亦具有作為{100}面之正面及背面。
繼續參考圖2A，說明本實施形態之固態攝像裝置之構造。 光電轉換部12於半導體基板11內設置於各像素1之每一者。圖2A顯示包含於1個像素1之1個光電轉換部12。光電轉換部12包含有設置於半導體基板11內之n型半導體區域13、與於半導體基板11內設置於n型半導體區域13之周圍之p型半導體區域14。於光電轉換部12中，藉由n型半導體區域13與p型半導體區域14之間之pn接合而實現光電二極體，由光電二極體將光轉換為電荷。光電轉換部12自半導體基板11之背面側接受光，產生與接受到之光之光量相應之信號電荷，並將產生之信號電荷存儲於n型半導體區域13。
像素分離槽21設置於半導體基板11內，具體而言，設置於彼此相鄰之像素1彼此之光線轉換部12之間。本實施形態之像素分離槽21自半導體基板11之背面側貫通半導體基板11內到達半導體基板11之正面側。
像素分離部22設置於像素分離槽21內，依序包含有絕緣膜23與遮光膜24。絕緣膜23設置於像素分離槽21之側面及底面，遮光膜24介隔絕緣膜23設置於像素分離槽21之側面及底面。絕緣膜23例如為氧化矽膜。由於本實施形態之絕緣膜23藉由將半導體基板11之側面等氧化而形成，故包含有來源於半導體基板11之Si(矽)元素、與來源於氧化之O(氧)元素。遮光膜24例如為包含W(鎢)、Al(鋁)、或Cu(銅)等金屬元素之膜，具有遮蔽光之作用。
圖2C顯示像素分離槽21或像素分離部22之橫剖面。像素分離槽21包含俯視下於X方向延伸之複數個第1線狀部分21a、與俯視下於Y方向延伸之複數個第2線狀部分21b，圖2C顯示該等第1線狀部分21a中之1個、與該等第2線狀部分21b中之1個。同樣地，像素分離部22包含俯視下於X方向延伸之複數個第1線狀部分22a、與俯視下於Y方向延伸之複數個第2線狀部分22b，圖2C顯示該等第1線狀部分22a中之1個、與該等第2線狀部分22b中之1個。第1線狀部分22a及第2線狀部分22b之一者為本揭示之像素分離部之第1部分之例，第1線狀部分22a及第2線狀部分22b之另一者為本揭示之像素分離部之第2部分之例。另，本實施形態之上述俯視相當於觀察半導體基板11之光入射面之狀態。
圖2C進而顯示於X方向延伸之側面S1、與於Y方向延伸之側面S2，作為像素分離槽21內之半導體基板11之側面。圖2C進而顯示側面S1與側面S2之間之角部C，作為像素分離槽21內之半導體基板11之角部。角部C相當於像素分離部22之角部。本實施形態之絕緣膜23包含有形成於側面S1或側面S2之第1部分23a、與形成於角部C之第2部分23b，且於俯視下第2部分23b之膜厚(T2)較第1部分23a之膜厚(T1)厚。角部C位於第2部分23b內。第1部分23a之膜厚為本揭示之第1膜厚之例，第2部分23b之膜厚為本揭示之第2膜厚之例。
此處，比較本實施形態與上述比較例。由於上述比較例之半導體基板11為＜110＞凹口基板，故側面S1或側面S2為{100}面。另一方面，由於本實施形態之半導體基板11為＜100＞凹口基板，故側面S1或側面S2為{100}面。一般而言，矽基板之{110}面與矽基板之{100}面相比更易氧化。因此，於上述比較例中，第1部分23a變厚，其結果，光電轉換部12之尺寸變小，像素分離部22之尺寸變大。另一方面，於本實施形態中，第1部分23a變薄，其結果，光電轉換部12之尺寸變大，像素分離部22之尺寸變小。因此，根據本實施形態，可抑制因光電轉換部12之尺寸縮小引起之光電轉換部12之性能降低。如上所述，本實施形態之側面S1或側面S2為{100}面，本實施形態之像素分離部22之側面與半導體基板11之界面具有{100}面。
如圖2C所示，角部C之平面形狀一般非完全直角，而為曲線狀。因此，於本實施形態之角部C，產生較小之{110}面，本實施形態之角部C與側面S1或側面S2相比變得更易氧化。其結果，本實施形態之第2部分23b之膜厚較第1部分23a之膜厚更厚。根據本實施形態，由於可將絕緣膜23之較厚部分限定於角部C，故可將絕緣膜23整體之膜厚薄化。
另，本實施形態之絕緣膜23例如可藉由自由基氧化而形成。藉此，可將第1部分23a之膜厚與第2部分23b之膜厚設為相同，且除第1部分23a之膜厚外，還可將第2部分23b之膜厚薄化。
圖4係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之構造之另一剖視圖。圖4顯示圖1之像素陣列區域2內之3個像素1之縱剖面。如圖4所示，本實施形態之固態攝像裝置具備複數個光電轉換部12，且於彼此相鄰之光電轉換部12之間具備像素分離槽21或像素分離部22。
圖5係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之構造之另一剖視圖。圖4顯示圖1之像素陣列區域2內之4個像素1之整體及12個像素1之一部分之橫剖面。如圖5所示，本實施形態之固態攝像裝置具備複數個光電轉換部12，像素分離部22具有於各光電轉換部12之每一者環狀包圍該等光電轉換部12之網格狀之平面形狀。因此，各光電轉換部12設置於在Y方向上彼此相鄰之2個第1線狀部分22a之間，且，設置於在X方向上彼此相鄰之2個第2線狀部分22b之間。
繼續參考圖2A，說明本實施形態之固態攝像裝置之構造。 遮光膜25於半導體基板11外設置於像素分離部22上。遮光膜25例如為包含W(鎢)、Al(鋁)、或Cu(銅)等金屬元素之膜，具有遮蔽光之作用。遮光膜25可與遮光膜24同時形成。
平坦化膜26以覆蓋半導體基板11之背面(上表面)之方式，介隔遮光膜25形成於半導體基板11上，藉此，半導體基板11之背面上之面平坦化。平坦化膜26例如為樹脂膜等有機膜。
彩色濾光片27具有使特定波長之光透過之作用，於平坦化膜26上形成於每個像素1。例如，紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)用之彩色濾光片27分別配置於紅色、綠色、藍色之像素1之光電轉換部12之上方。再者，紅外光用之彩色濾光片27可配置於紅外光之像素1之光電轉換部12之上方。透過彩色濾光片27之光經由平坦化膜26入射至光電轉換部12。
晶載透鏡28具有將入射之光聚光之作用，於彩色濾光片27上形成於每個像素1。藉由晶載透鏡28聚光之光經由彩色濾光片27與平坦化膜26入射至光電轉換部12。本實施形態之各晶載透鏡28由供光透過之材料形成，彩色濾光片27彼此經由該等材料互相連接。
基板31介隔絕緣層32設置於半導體基板11之正面(下表面)，例如，為了確保半導體基板11之強度而設。基板31例如為矽基板等之半導體基板。本實施形態之基板31具有作為{100}面之正面及背面，且為＜110＞凹口基板(0°凹口基板)。絕緣層32例如為包含氧化矽膜與其他絕緣膜之積層膜。
於本實施形態中，入射至晶載透鏡28之光藉由晶載透鏡28聚光，透過彩色濾光片27，入射至光電轉換部12。光電轉換部12將該光藉由光電轉換而轉換為電荷，產生信號電荷。信號電荷經由圖1之垂直信號線8，作為像素信號輸出。
圖6至圖8係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法之剖視圖。
首先，於半導體基板11內，形成各光電轉換部12之n型半導體區域13與p型半導體區域14，於半導體基板11上形成絕緣層32(圖6A)。如此，於半導體基板11內形成複數個光電轉換部12。圖6A所示之步驟乃於將半導體基板11之正面朝上、將半導體基板11之背面朝下之狀態下進行。
接著，使半導體基板11上下反轉(圖6B)。其結果，半導體基板11之正面朝下，半導體基板11之背面朝上。接著，於基板31之正面(上表面)，介隔絕緣層32接著半導體基板11(圖6B)。
接著，於半導體基板11內藉由乾蝕刻形成像素分離槽21(圖7A)。本實施形態之像素分離槽21形成為貫通半導體基板11到達絕緣層32。又，本實施形態之像素分離槽21形成為具有於各光電轉換部12之每一者環狀包圍上述複數個光電轉換部12之網格狀之平面形狀，且形成於彼此相鄰之光電轉換部12之間。
接著，於像素分離槽21內依序形成絕緣膜23與遮光膜24(圖7B)。藉此，包含絕緣膜23與遮光膜24之像素分離部22形成於像素分離槽21內。絕緣膜23形成於像素分離槽21之側面及底面，遮光膜24介隔絕緣膜23形成於像素分離槽21之側面及底面。
由於本實施形態之半導體基板11為＜100＞凹口基板，故像素分離槽21內之半導體基板11之側面為{100}面。因此，根據本實施形態，於像素分離槽21內之半導體基板11之側面利用氧化而形成絕緣膜23，藉此，可形成包含具有較薄之膜厚之第1部分23a、與具有較厚之膜厚之第2部分23b之絕緣膜23(參考圖2C)。
接著，於半導體基板11上，依序形成遮光膜25與平坦化膜26(圖8A)。遮光膜25形成於像素分離部22上，平坦化膜26以覆蓋遮光膜25之方式形成於半導體基板11上。
接著，於各光電轉換部12之上方，於平坦化膜26上依序形成彩色濾光片27與晶載透鏡28(圖8B)。其後，藉由將半導體基板11於切割區域11b切斷，而將半導體基板11分割為各個晶片區域11a(參考圖2B)。如此，製造本實施形態之固態攝像裝置。
如上所述，本實施形態之像素分離部22藉由於作為{100}面之半導體基板11之側面形成絕緣膜23而形成。因此，根據本實施形態，例如可藉由絕緣膜23之薄膜化而縮小像素分離部22之尺寸等，且可於像素分離槽21內較佳地形成像素分離部22。
另，本實施形態之半導體基板11係其正面或背面為{100}面之Si{100}基板，且係+Y方向為＜110＞方向之＜110＞凹口基板。以下，對於上述符號{xyz}或符號＜xyz＞之涵義，以Si{111}基板與＜110＞方向為例進行補充。
本揭示之Si{111}基板係包含單晶矽，且具有鏡指數之表記中以{111}表示之結晶面之基板或晶圓。本揭示之Si{111}基板亦包含結晶方位偏移數度之例如自{111}面向最接近之[110]方位偏移數度之基板或晶圓。再者，亦包含於該等基板或晶圓上之一部分或整面藉由磊晶法等使單晶矽生長者。
又，於本揭示之表記中，{111}面為對稱性上互相等效之結晶面即(111)面、(-111)面、(1-11)面、(11-1)面、(-1-11)面、(-11-1)面、(1-1-1)面及(-1-1-1)面之總稱。因此，可將本揭示之說明書等之Si{111}基板之記載置換為例如Si(1-11)基板。此處，用以表記鏡面指數之負方向之指數之杠符號由負號符號代替。
又，本揭示之記載之＜110＞方向為對稱性上互相等效之結晶面方向即[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]方向及[0-1-1]方向之總稱，且可置換為任一者。
(第2實施形態) 圖9係顯示第2實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。
圖9A與圖2A同樣，顯示圖1之像素陣列區域2內之1個像素1之縱剖面。圖9B與圖2B同樣，係顯示切割前之基板(晶圓)11之構造之俯視圖。圖9C與圖2C同樣，係顯示像素分離槽21或像素分離部22之構造之橫剖視圖。
本實施形態之固態攝像裝置如圖9A至C所示，具備與第1實施形態之固態攝像裝置相同之構成要件。但，本實施形態之像素分離槽21以不貫通半導體基板11之方式，設置於半導體基板11之背面(上面)側。本實施形態之構造例如可於無需使像素分離槽21貫通半導體基板11之情形，或期望像素分離槽21不貫通半導體基板11之情形時採用。本實施形態之固態攝像裝置例如於圖7A所示之步驟中，藉由形成不貫通半導體基板11之像素分離槽21而製造。
另，本實施形態之像素分離槽21可包含貫通半導體基板11之部分、與不貫通半導體基板11之部分之兩者。
(第3實施形態) 圖10係顯示第3實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。
圖10A與圖2A同樣，顯示圖1之像素陣列區域2內之1個像素1之縱剖面。本實施形態之固態攝像裝置除第1實施形態之固態攝像裝置之構成要件外，還具備半導體基板33、絕緣層34、電晶體Tr1之閘極電極35、電晶體Tr2之閘極電極36、插塞41、絕緣膜42、插塞43、及配線層44。又，絕緣層32包含作為電晶體Tr1之閘極絕緣膜發揮功能之絕緣膜32a、與層間絕緣膜32b，絕緣層34包含作為電晶體Tr2之閘極絕緣膜發揮功能之絕緣膜34a、與層間絕緣膜34b。絕緣層32為本揭示之第1絕緣層之例，半導體基板33為本揭示之第2半導體基板之例。本實施形態之固態攝像裝置進而具備包含半導體基板33、絕緣層34、閘極電極36、插塞41、絕緣膜42、插塞43、及配線層44之基板33’。基板33’為本揭示之第2基板之例。
以下，參考圖10A，對本實施形態之固態攝像裝置之構造進行說明。於該說明中，亦適當參考圖10B。圖10B係顯示半導體基板33或閘極電極36之構造之俯視圖。
絕緣層32包含依序設置於半導體基板11之正面(下表面)之絕緣膜32a及層間絕緣膜32b。絕緣膜32a例如為氧化矽膜。層間絕緣膜32b例如為包含氧化矽膜與其他絕緣膜之積層膜。半導體基板33設置於絕緣層32之下表面。半導體基板33例如為矽基板。絕緣層34包含依序設置於半導體基板33之正面(下表面)之絕緣膜34a及層間絕緣膜34b。絕緣膜34a例如為氧化矽膜。層間絕緣膜34b例如為包含氧化矽膜與其他絕緣膜之積層膜。基板31設置於絕緣層34之下表面。
如此，本實施形態之固態攝像裝置除半導體基板11及基板31外，還具備半導體基板33。本實施形態之半導體基板11與第1實施形態之半導體基板11同樣，具有作為{100}面之正面及背面，且，為＜100＞凹口基板(45°凹口基板)。另一方面，本實施形態之半導體基板33具有作為{100}面之正面及背面，且為＜110＞凹口基板(0°凹口基板)。因此，於本實施形態之半導體基板33中，與圖3B所示之上述比較例之半導體基板11同樣，半導體基板33內之+Y方向為＜110＞方向。
電晶體Tr1之閘極電極35介隔絕緣膜32a設置於半導體基板11之正面(下表面)，且由層間絕緣膜32b覆蓋。電晶體Tr1例如為傳送電晶體等像素電晶體。閘極電極35例如為半導體層或金屬層。電晶體Tr1進而具備設置於基板31內之源極擴散層及汲極擴散層(未圖示)。
電晶體Tr2之閘極電極36介隔絕緣膜34a設置於半導體基板33之正面(下表面)，且由層間絕緣膜34b覆蓋。電晶體Tr2例如為放大電晶體等之像素電晶體。閘極電極36例如為半導體層或金屬層。電晶體Tr2如圖10B所示，進而具備設置於半導體基板33內之源極擴散層33a及汲極擴散層33b。
本實施形態之電晶體Tr2為n型平面電晶體，具備於X方向上排列之源極擴散層33a及汲極擴散層33b、與於Y方向延伸之閘極電極36(圖10B)。因此，本實施形態之電晶體Tr2之通道方向為+X方向，且平行於＜110＞方向。
n型平面電晶體之性能係藉由使通道方向與矽基板之＜110＞方向平行而提高。另一方面，本實施形態之半導體基板33如上所述為＜110＞凹口基板。因此，根據本實施形態，可藉由於半導體基板33內形成於X方向排列之源極擴散層33a及汲極擴散層33b，而將通道方向設為與＜110＞方向平行，藉此可使電晶體Tr2之性能提高。
繼續參考圖10A，說明本實施形態之固態攝像裝置之構造。
配線層44於層間絕緣膜34b內設置於閘極電極36之下方。插塞43設置於層間絕緣膜34b內，將配線層44與閘極電極36電性連接。插塞41設置於絕緣層34、半導體基板33、及絕緣層32內，將配線層44與半導體基板11電性連接。藉此，電晶體Tr2與半導體基板11電性連接。另，插塞41介隔絕緣膜42設置於半導體基板33內。
如上所述，本實施形態之固態攝像裝置除作為＜100＞凹口基板之半導體基板11外，還具備作為＜110＞凹口基板之半導體基板33。因此，根據本實施形態，可於半導體基板11內較佳地形成像素分離部32，且於半導體基板33之正面較佳地形成n型平面電晶體(電晶體Tr2)。
(第4實施形態) 圖11係顯示第4實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。
圖11A與圖10A同樣，顯示圖1之像素陣列區域2內之1個像素1之縱剖面。圖11B與圖10B同樣，係顯示半導體基板33或閘極電極36之構造之俯視圖。
本實施形態之固態攝像裝置如圖11A及B所示，具備與第3實施形態之固態攝像裝置相同之構成要件。但，本實施形態之半導體基板33具有作為{100}面之正面及背面，且為＜100＞凹口基板(45°凹口基板)。因此，於本實施形態之半導體基板33中，半導體基板33內之+Y方向為＜100＞方向。又，本實施形態之電晶體Tr2為鰭型電晶體，電晶體Tr2之閘極電極36包含設置於半導體基板33外之平面部分36a、與設置於半導體基板33內之複數個鰭部分36b。
本實施形態之電晶體Tr2如圖11B所示，於半導體基板33內具備複數個源極擴散層33a與複數個汲極擴散層33b，源極擴散層33a與汲極擴散層33b於X方向排列。又，本實施形態之閘極電極36如圖11B所示，於半導體基板33內具備複數個鰭部分36b，該等鰭部分36b於Y方向延伸。因此，本實施形態之電晶體Tr2之通道方向為+X方向，平行於＜100＞方向，且，本實施形態之電晶體Tr2之鰭側壁為於Y方向延伸之半導體基板33之側面，為{100}面。
鰭型電晶體之性能藉由將鰭側壁設為矽基板之{100}面而提高。另一方面，本實施形態之半導體基板33如上所述為＜100＞凹口基板。因此，根據本實施形態，可藉由於半導體基板33內形成於Y方向延伸之鰭部分36b，而將鰭側壁設為{100}面，藉此可使電晶體Tr2之性能提高。
圖12係顯示第4實施形態之變化例之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。
圖12A及B分別與圖11A及B對應。本變化例之固態攝像裝置具有自第4實施形態之固態攝像裝置去除半導體基板33及絕緣層34之構造，電晶體Tr2形成於半導體基板11之正面而非半導體基板33之正面。因此，電晶體Tr2之閘極絕緣膜由絕緣膜34a置換為絕緣膜32a，電晶體Tr2之擴散層由半導體基板33內之源極擴散層33a及汲極擴散層33b置換為半導體基板11內之源極擴散層11c及汲極擴散層11d。根據本變化例，可藉由代替半導體基板33使用半導體基板11，而使電晶體Tr2之性能提高。
如上所述，本實施形態之固態攝像裝置除作為＜100＞凹口基板之半導體基板11外，還具備作為＜100＞凹口基板之半導體基板33。因此，根據本實施形態，可於半導體基板11內較佳地形成像素分離部32，且於半導體基板33之正面較佳地形成鰭型電晶體(電晶體Tr2)。另，該鰭型電晶體亦可如上述變化例般形成於半導體基板11之正面。
(第5實施形態) 圖13係顯示第5實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。
圖13A與圖10A同樣，顯示圖1之像素陣列區域2內之1個像素1之縱剖面。圖13B與圖10B同樣，係顯示半導體基板33或閘極電極36之構造之俯視圖。
本實施形態之固態攝像裝置如圖13A及B所示，具備與第3實施形態之固態攝像裝置相同之構成要件。但，本實施形態之半導體基板33具有作為{100}面之正面及背面，且為＜100＞凹口基板(45°凹口基板)。因此，於本實施形態之半導體基板33中，半導體基板33內之+Y方向為＜100＞方向。
本實施形態之電晶體Tr2為p型平面電晶體，具備於X方向排列之源極擴散層33a及汲極擴散層33b、與於Y方向延伸之閘極電極36(圖13B)。因此，本實施形態之電晶體Tr2之通道方向為+X方向，平行於＜100＞方向。
p型平面電晶體之性能藉由將通道方向設為與矽基板之＜100＞方向平行而提高。另一方面，本實施形態之半導體基板33如上所述為＜100＞凹口基板。因此，根據本實施形態，可藉由於半導體基板33內形成於X方向排列之源極擴散層33a及汲極擴散層33b，而將通道方向設為與＜100＞方向平行，藉此可使電晶體Tr2之性能提高。
圖14係顯示第5實施形態之變化例之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。
圖14A及B分別與圖13A及B對應。本變化例之固態攝像裝置具有自第5實施形態之固態攝像裝置去除半導體基板33及絕緣層34之構造，電晶體Tr2形成於半導體基板11之正面而非半導體基板33之正面。因此，電晶體Tr2之閘極絕緣膜由絕緣膜34a置換為絕緣膜32a，電晶體Tr2之擴散層由半導體基板33內之源極擴散層33a及汲極擴散層33b置換為半導體基板11內之源極擴散層11c及汲極擴散層11d。根據本變化例，可藉由代替半導體基板33使用半導體基板11，而使電晶體Tr2之性能提高。
如上所述，本實施形態之固態攝像裝置除作為＜100＞凹口基板之半導體基板11外，還具備作為＜100＞凹口基板之半導體基板33。因此，根據本實施形態，可於半導體基板11內較佳地形成像素分離部32，且於半導體基板33之正面較佳地形成p型平面電晶體(電晶體Tr2)。另，該p型平面電晶體亦可如上述變化例般形成於半導體基板11之正面。
(第6實施形態) 圖15係顯示第6實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。
圖15A與圖10A同樣，顯示圖1之像素陣列區域2內之1個像素1之縱剖面。圖15B與圖10B同樣，係顯示半導體基板33或閘極電極36之構造之俯視圖。
本實施形態之固態攝像裝置如圖15A及B所示，具備與第3實施形態之固態攝像裝置相同之構成要件。但，本實施形態之半導體基板33具有作為{100}面之正面及背面，且為＜110＞凹口基板(0°凹口基板)。因此，於本實施形態之半導體基板33中，半導體基板33內之+Y方向為＜110＞方向。又，本實施形態之電晶體Tr2為鰭型電晶體，電晶體Tr2之閘極電極36包含設置於半導體基板33外之平面部分36a、與設置於半導體基板33內之複數個鰭部分36b。
本實施形態之電晶體Tr2如圖15B所示，於半導體基板33內具備複數個源極擴散層33a與複數個汲極擴散層33b，源極擴散層33a與汲極擴散層33b排列於相對於+X方向傾斜+45°之方向。又，本實施形態之閘極電極36如圖15B所示，於半導體基板33內具備複數個鰭部分36b，該等鰭部分36b於相對於+Y方向傾斜+45°之方向延伸。因此，本實施形態之電晶體Tr2之通道方向為相對於+X方向傾斜+45°之方向，平行於＜100＞方向，且，本實施形態之電晶體Tr2之鰭側壁為於相對於+Y方向傾斜+45°之方向延伸之半導體基板33之側面，為{100}面。
鰭型電晶體之性能藉由將鰭側壁設為矽基板之{100}面而提高。另一方面，本實施形態之半導體基板33如上所述為＜110＞凹口基板。因此，根據本實施形態，可藉由於半導體基板33內形成於上述方向延伸之鰭部分36b，而將鰭側壁設為{100}面，藉此可使電晶體Tr2之性能提高。
本實施形態之各像素1之平面形狀為具有於X方向延伸之2條邊、與於Y方向延伸之2條邊之正方形(或長方形)。於如第4實施形態之電晶體Tr2般，鰭部分36b於Y方向延伸之情形時，鰭部分36b之長度最大，為各像素1之平面形狀之一邊之長度左右。另一方面，於如本實施形態之電晶體Tr2般，鰭部分36b於傾斜方向延伸之情形時，鰭部分36b之長度最大，為各像素1之平面形狀之一邊之長度之√2倍左右。如此，根據本實施形態，可增長鰭部分36b之長度，藉此可使電晶體Tr2之性能進一步提高。
如上所述，本實施形態之固態攝像裝置除作為＜100＞凹口基板之半導體基板11外，還具備作為＜110＞凹口基板之半導體基板33。因此，根據本實施形態，可於半導體基板11內較佳地形成像素分離部32，且於半導體基板33之正面較佳地形成鰭型電晶體(電晶體Tr2)。
另，本實施形態之電晶體Tr2之通道方向亦可為相對於+X方向傾斜+θ之方向(0°＜θ＜90°)。又，本實施形態之鰭部分36b亦可於相對於+Y方向傾斜+θ之方向延伸。該θ之值可為45°以外之角度。
(應用例) 圖16係顯示電子機器之構成例之方塊圖。圖16所示之電性機器為相機100。
相機100具備包含透鏡群等之光學部101、作為第1～第6實施形態之任一者之固態攝像裝置之攝像裝置102、作為相機信號處理電路之DSP(Digital Signal Processor：數位信號處理器)電路103、訊框記憶體104、顯示部105、記錄部106、操作部107、及電源部108。又，DSP電路103、訊框記憶體104、顯示部105、記錄部106、操作部107、及電源部108係經由匯流排線109而互相連接。
光學部101擷取來自被攝體之入射光(像光)，成像於攝像裝置102之攝像面上。攝像裝置102將藉由光學部101成像於攝像面上之入射光之光量以像素單位轉換為電信號，並作為像素信號輸出。
DSP電路103對由攝像裝置102輸出之像素信號進行信號處理。訊框記憶體104為用以預先記憶由攝像裝置102拍攝之動態圖像或靜態圖像之1畫面之記憶體。
顯示部105例如包含液晶面板或有機EL(Electro Luminescence：電致發光)面板等面板型顯示裝置，顯示由攝像裝置102拍攝之動態圖像或靜態圖像。記錄部106將由攝像裝置102排攝之動態圖像或靜態圖像記錄於硬碟或半導體記憶體等記錄媒體。
操作部107於使用者之操作下，對相機100具有之各種功能發出操作指令。電源部108將成為DSP電路103、訊框記憶體104、顯示部105、記錄部106、及操作部107之動作電源之各種電源適當供給至該等供給對象。
藉由使用第1～第6實施形態之任一者之固態攝像裝置，作為攝像裝置102，而可期待取得良好之圖像。
該固態攝像裝置可應用於其他各種製品。例如，該固態攝像裝置可搭載於汽車、電動汽車、混合動力電動汽車、機車、自行車、個人移動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等各種移動體。
圖17係顯示移動體控制系統之構成例之方塊圖。圖17所示之移動體控制系統為車輛控制系統200。
車輛控制系統200具備經由通信網路201連接之複數個電子控制單元。於圖17所示之例中，車輛控制系統200具備驅動系統控制單元210、車體系統控制單元220、車外資訊檢測單元230、車內資訊檢測單元240、及統合控制單元250。於圖17進而顯示微電腦251、聲音圖像輸出部252、車載網路I/F(Interface：介面)253，作為統合控制單元250之構成部。
驅動系統控制單元210根據各種程式控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元210作為內燃機或驅動用馬達等用於產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用於將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、或產生車輛之制動力之制動裝置等控制裝置發揮功能。
車體系統控制單元220根據各種程式，控制裝備於車體之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元220作為智慧型鑰匙系統、無鑰匙啟動系統、電動車窗裝置、各種燈具(例如，頭燈、尾燈、煞車燈、方向燈、霧燈)等控制裝置發揮功能。該情形時，可對車體系統控制單元220輸入自代替鑰匙之可攜式機器發出之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元220受理該等電波或信號之輸入，而控制車輛之門鎖裝置、電動車窗裝置、燈具等。
車外資訊檢測單元230檢測搭載有車輛控制系統200之車輛外部之資訊。對車外資訊檢測單元230例如連接攝像部231。車外資訊檢測單元230使攝像部231攝像車外之圖像，且自攝像部231接收拍攝到之圖像。車外資訊檢測單元230可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識、路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部231為接收光並輸出與該光之受光量相應之電信號的光感測器。攝像部231可將電信號作為圖像輸出，亦可將其作為測距之資訊輸出。攝像部231接受之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。攝像部231包含第1～第6實施形態之任一者之固態攝像裝置。
車內資訊檢測單元240檢測搭載有車輛控制系統200之車輛內部之資訊。對車內資訊檢測單元240例如連接檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部241。例如，駕駛者狀態檢測部241包含拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元240可基於自駕駛者狀態檢測部241輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞度或注意力集中度，亦可判別駕駛者是否在打瞌睡。該相機可包含第1～第6實施形態之任一者之固態攝像裝置，例如，可為圖16所示之相機100。
微電腦251可基於由車外資訊檢測單元230或車內資訊檢測單元240取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構、或制動裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元210輸出控制指令。例如，微電腦251可進行以實現迴避車輛碰撞、緩和衝擊、基於車間距離之追從行駛、維持車速行駛、碰撞警告、車道偏離警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦251基於由車外資訊檢測單元230或車內資訊檢測單元240取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構、或制動裝置，藉此，可進行以不依賴駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦251可基於由車外資訊檢測單元230取得之車外之資訊，對車體系統控制單元220輸出控制指令。例如，微電腦251可根據由車外資訊檢測單元230檢測出之前方車或對向車之位置而控制頭燈，進行將遠光切換為近光等以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部252向可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置，發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。於圖17之例中，作為此種輸出裝置，顯示有音頻揚聲器261、顯示部262、及儀表板263。顯示部262例如可包含車載顯示器或抬頭顯示器。
圖18係顯示圖17之攝像部231之設定位置之具體例之俯視圖。
圖18所示之車輛300具備攝像部301、302、303、304、305，作為攝像部231。攝像部301、302、303、304、305例如設置於車輛300之前保險桿、側視鏡、後保險桿、尾門、車廂內之擋風玻璃之上部等之位置。
裝備於前保險桿之攝像部301主要取得車輛300之前方之圖像。裝備於左側之側視鏡之攝像部302、與裝備於右側之側視鏡之攝像部303主要取得車輛300之側方之圖像。裝備於後保險桿或後門之攝像部304主要取得車輛300之後方之圖像。裝備於車廂內之擋風玻璃之上部之攝像部305主要取得車輛300之前方之圖像。攝像部305例如用於檢測前方車輛、行人、障礙物、號誌機、交通標識、車道線等。
圖18顯示攝像部301、302、303、304(以下，表記為「攝像部301～304」)之攝像範圍之例。攝像範圍311顯示設置於前保險桿之攝像部301之攝像範圍。攝像範圍312顯示設置於左側之側視鏡之攝像部302之攝像範圍。攝像範圍313顯示設置於右側之側視鏡之攝像部303之攝像範圍。攝像範圍314顯示設置於後保險桿或尾門之攝像部304之攝像範圍。例如，藉由重疊由攝像部301～304拍攝之圖像資料，而可獲得自上方觀察車輛300時之俯瞰圖像。以下，將攝像範圍311、312、313、314表記為「攝像範圍311～314」。
攝像部301～304之至少1者可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部301～304之至少1者可為包含複數個攝像裝置之立體相機，亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像裝置。
例如，微電腦251(圖17)基於可自攝像部301～304獲得之距離資訊，算出攝像範圍311～314內與各立體物相隔之距離、與該距離之時間性變化(相對於車輛300之相對速度)。微電腦251可基於該等算出結果，擷取車輛300之行進路上最近之立體物，且於與車輛300大致相同之方向以特定速度(例如，0 km/h以上)行駛之立體物，作為前方車。再者，微電腦251可設定近前應與前方車預先確保之車間距離，進行自動煞車控制(亦包含追從停止控制)或自動加速控制(亦包含追從啟動控制)等。如此，根據該例，可進行以不依據駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦251可基於自攝像部301～304獲得之距離資訊，將與立體物相關之立體物資料分類為2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿其他立體物而擷取，並用於障礙物之自動迴避。例如，微電腦251將車輛300之周邊之障礙物識別為車輛300之駕駛者可視認之障礙物、與難以視認之障礙物。且，微電腦251判斷顯示與各障礙物之碰撞之危險度之碰撞風險，於碰撞風險為設定值以上而有碰撞可能性之狀況時，經由音頻揚聲器261或顯示部262對駕駛者輸出警報、或經由驅動系統控制單元210進行強制減速或迴避操舵，藉此可進行用於迴避碰撞之駕駛支援。
攝像部301～304之至少1者可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦251可藉由判定於攝像部301～304之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識例如藉由以下順序進行：擷取作為紅外線相機之攝像部301～304之攝像圖像中之特徵點；對顯示物體之輪廓之一連串之特徵點進行圖案匹配處理並判別是否為行人。若微電腦251判定於攝像部301～304之攝像圖像中存在行人，並辨識出行人，則聲音圖像輸出部252以對該辨識出之行人重疊顯示用於強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部262。又，聲音圖像輸出部252亦可以將顯示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部262。
圖19係顯示可應用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。
於圖19中，圖示有手術執行者(醫師)531使用內視鏡手術系統400，對病床533上之患者532進行手術之狀況。如圖所示，內視鏡手術系統400由內視鏡500、氣腹管511或能量處理器械512等之其他手術用器械510、支持內視鏡500之支持臂裝置520、及搭載用於內視鏡下手術之各種裝置之手推車600構成。
內視鏡500由將距離前端特定長度之區域插入患者532之體腔內之鏡筒501、與連接於鏡筒501之基端之相機頭502構成。於圖示之例中，圖示有作為具有硬性鏡筒501之所謂硬性鏡構成之內視鏡500，但內視鏡500亦可作為具有軟性鏡筒之所謂軟性鏡構成。
於鏡筒501之前端設置有嵌入有物鏡之開口部。於內視鏡500連接有光源裝置603，由該光源裝置603產生之光藉由於鏡筒501之內部延設之光導而被導光至該鏡筒之前端，並經由物鏡照射至患者532之體腔內之觀察對象。另，內視鏡500可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭502之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件對觀察光進行光電轉換，產生與觀察光對應之電信號，即與觀察像對應之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料發送至相機控制器單元(CCU：Camera Control Unit)601。
CCU601由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等構成，總括性控制內視鏡500及顯示裝置602之動作。再者，CCU601自相機頭502接收圖像信號，並對該圖像信號，實施例如顯影處理(解馬賽克處理)等用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置602根據來自CCU601之控制，顯示基於藉由該CCU601實施圖像處理後之圖像信號之圖像。
光源裝置603由例如LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等光源構成，將拍攝手術部位時之照射光供給至內視鏡500。
輸入裝置604為針對內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置604，對內視鏡手術系統400進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入用於變更內視鏡500之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦距等)之主旨之指示等。
處理器械控制裝置605控制用於組織之灼燒、切開或血管之密封等之能量處理器械512之驅動。氣腹裝置606出於確保內視鏡500之視野及確保手術執行者之作業空間之目的，為使患者532之體腔鼓出，而經由氣腹管511對該體腔內輸送氣體。記錄器607為可記錄與手術相關之各種資訊之裝置。印表機608為可以文字、圖像或圖表等各種形式印刷與手術相關之各種資訊之裝置。
另，對內視鏡500供給拍攝手術部位時之照射光之光源裝置603例如可由LED、雷射光源或藉由其等組合構成之白色光源構成。於藉由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，由於可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故可於光源裝置603中進行攝像圖像之白平衡調整。又，於該情形時，分時將來自RGB雷射光源各者之雷射光照射至觀察對象，並與該照射時序同步控制相機頭502之攝像元件之驅動，藉此，亦可分時拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法，即便不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。
又，光源裝置603可以每隔特定時間變更要輸出之光之強度之方式，控制其之驅動。與該光之強度之變更之時序同步控制相機頭502之攝像元件之驅動而分時取得圖像，並合成該圖像，藉此，可產生所謂無欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置603亦可構成為能供給與特殊光觀察對應之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，例如進行所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging：窄頻帶成像)，即，利用身體組織之光之吸收之波長依存性，照射與通常觀察時之照射光(即，白色光)相比更窄頻帶之光，藉此以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定組織。或，於特殊光觀察中，可進行藉由因照射激發光而產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。於螢光觀察中，可進行對身體組織照射激發光而觀察來自該身體組織之螢光(自螢光觀察)、或將吲哚青綠(ICG：Indocyanine Green)等試劑局部注射至身體組織，且對該身體組織照射與該試劑之螢光波長對應之激發光而獲得螢光像等。光源裝置603可構成為能供給與此種特殊光觀察對應之窄頻帶光及/或激發光。
圖20係顯示圖19所示之相機頭502及CCU601之功能構成之一例之方塊圖。
相機頭502具有透鏡單元701、攝像部702、驅動部703、通信部704、及相機頭控制部705。CCU601具有通信部711、圖像處理部712、及控制部713。相機頭502與CCU601藉由傳送纜線700可互相通信地連接。
透鏡單元701為設置於與鏡筒501之連接部之光學系統。自鏡筒501之前端擷取之觀察光被導光至相機頭502，並入射至該透鏡單元701。透鏡單元701係將包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡組合而構成。
攝像部702由攝像元件構成。構成攝像部702之攝像元件可為1個(所謂之單板式)，亦可為複數個(所謂之多板式)。於攝像部702以多板式構成之情形時，例如，可藉由各攝像元件產生與RGB各者對應之圖像信號，藉由將其等合成而獲得彩色圖像。或，攝像部702亦可構成為具有用以分別取得與3D(Dimensional：維)顯示對應之右眼用及左眼用之圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，手術執行者531可更正確地掌握手術部位中之生物體組織之深度。另，於攝像部702以多板式構成之情形時，亦可與各攝像元件對應，設置複數個系統之透鏡單元701。攝像部702例如為第1～第6實施形態之任一者之固態攝像裝置。
又，攝像部702可未必設置於相機頭502。例如，攝像部702亦可緊接著物鏡設置於鏡筒501之內部。
驅動部703由致動器構成，根據來自相機頭控制部705之控制，使透鏡單元701之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部702之攝像圖像之倍率及焦點。
通信部704由用以於與CCU601之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部704將自攝像部702獲得之圖像信號作為RAW資料經由傳送纜線700發送至CCU601。
又，通信部704自CCU601接收用以控制相機頭502之驅動之控制信號，供給至相機頭控制部705。於該控制信號中，例如，包含用於指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊、用於指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、以及/或用於指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊等與攝像條件相關之資訊。
另，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適當指定，亦可基於取得之圖像信號，由CCU601之控制部713自動設定。於後者之情形時，將所謂AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動對焦)功能及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能搭載於內視鏡500。
相機頭控制部705基於經由通信部704接收到之來自CCU601之控制信號，控制相機頭502之驅動。
通信部711由用以於與相機頭502之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部711自相機頭502，接收經由傳送纜線700發送之圖像信號。
又，通信部711對相機頭502，發送用以控制相機頭502之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電性通信或光通信等發送。
圖像處理部712對自相機頭502發送之RAW資料即圖像信號實施各種圖像處理。
控制部713進行與內視鏡500之手術部位等之攝像、及藉由拍攝手術部位等而得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部713產生用以控制相機頭502之驅動之控制信號。
又，控制部713基於由圖像處理部712實施圖像處理後之圖像信號，使顯示裝置602顯示映射手術部位等之攝像圖像。此時，控制部713可使用各種圖像辨識技術，辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部713可藉由檢測攝像圖像所包含之物體之邊緣之形狀或顏色等，辨識鉗子等手術器械、特定之生物體部位、出血、能量處理器械512使用時之霧氣等。控制部713可於使顯示裝置602顯示攝像圖像時，使用該辨識結果，使各種手術支援資訊重疊顯示於該手術部位之圖像中。藉由重疊顯示手術支援資訊，對手術執行者531進行提示，而可減輕手術執行者531之負擔、或使手術執行者531確實地進行手術。
連接相機頭502及CCU601之傳送纜線700為與電信號之通信對應之電信號纜線、與光通信對應之光纖、或其等之複合纜線。
此處，於圖示之例中，雖已使用傳送纜線700以有線進行通信，但相機頭502與CCU601之間之通信亦可以無線進行。
以上，雖已對本揭示之實施形態進行說明，但該等實施形態係亦可於不脫離本揭示之主旨之範圍內，施加各種變更而實施。例如，亦可將2個以上之實施形態組合而實施。
另，本揭示亦可採用如下之構成。
(1) 一種固態攝像裝置，其具備： 第1基板，其包含第1半導體基板； 複數個光電轉換部，其等設置於上述第1半導體基板內；及 像素分離部，其於上述第1半導體基板內設置於上述光電轉換部之間；且 上述像素分離部之側面與上述第1半導體基板之界面具有{100}面。
(2) 如(1)記載之固態攝像裝置，其中 上述像素分離部包含絕緣膜。
(3) 如(2)記載之固態攝像裝置，其中 上述像素分離部進而包含遮光膜。
(4) 如(2)記載之固態攝像裝置，其中 上述絕緣膜包含上述第1半導體基板中所含之元素、及氧。
(5) 如(2)記載之固態攝像裝置，其中 上述絕緣膜包含於俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。
(6) 如(1)記載之固態攝像裝置，其中 上述像素分離部包含俯視下於平行於上述第1半導體基板之正面之第1方向延伸的複數個第1部分、與於平行於上述第1半導體基板之正面之第2方向延伸的複數個第2部分。
(7) 如(5)記載之固態攝像裝置，其中 上述俯視相當於觀察上述第1半導體基板之光入射面之狀態。
(8) 如(6)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1或第2方向與上述第1半導體基板之＜100＞方向平行。
(9) 如(1)記載之固態攝像裝置，其中 上述像素分離部設置於貫通上述第1半導體基板之像素分離槽內。
(10) 如(1)記載之固態攝像裝置，其中 上述像素分離部設置於不貫通上述第1半導體基板之像素分離槽內。
(11) 如(1)記載之固態攝像裝置，其進而具備： 第1絕緣層，其設置於與上述第1基板之光入射面為相反側；及 第2基板，其包含以與上述第1絕緣層對向之方式設置之第2半導體基板；且 上述第2基板包含電晶體。
(12) 如(11)記載之固態攝像裝置，其中 上述像素分離部包含俯視下於平行於上述第1半導體基板之正面之第1方向延伸的複數個第1部分、與於平行於上述第1半導體基板之正面之第2方向延伸的複數個第2部分。
(13) 如(12)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1或第2方向與上述第2半導體基板之＜110＞方向平行； 上述電晶體為具有平行於＜110＞方向之通道方向之n型平面電晶體。
(14) 如(12)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1或第2方向與上述第2半導體基板之＜100＞方向平行； 上述電晶體為具有作為上述第2半導體基板之{100}面之鰭側壁、且具有平行於上述第1或第2方向之通道方向的鰭型電晶體。
(15) 如(12)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1或第2方向與上述第2半導體基板之＜100＞方向平行； 上述電晶體為具有平行於＜100＞方向之通道方向的p型平面電晶體。
(16) 如(12)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1或第2方向與上述第2半導體基板之＜110＞方向平行； 上述電晶體為具有作為上述第2半導體基板之{100}面之鰭側壁、且具有不平行於上述第1及第2方向之通道方向的鰭型電晶體。
(17) 一種固態攝像裝置，其具備： 第1基板，其包含第1半導體基板； 複數個光電轉換部，其等設置於上述第1半導體基板內；及 像素分離部，其於上述第1半導體基板內設置於上述光電轉換部之間；且 上述像素分離部包含絕緣膜； 上述絕緣膜包含俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。
(18) 一種固態攝像裝置之製造方法，其包含： 於第1基板之第1半導體基板內形成複數個光電轉換部； 於上述第1半導體基板內在上述光電轉換部之間形成像素分離部；且 上述像素分離部形成為上述像素分離部之側面與上述第1半導體基板之界面具有{100}面。
(19) 如(18)記載之固態攝像裝置之製造方法，其中 上述像素分離部形成為包含絕緣膜。
(20) 如(19)記載之固態攝像裝置之製造方法，其中 上述絕緣膜形成為包含於俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。
1:像素 2:像素陣列區域 3:控制電路 4:垂直驅動電路 5:行信號處理電路 6:水平驅動電路 7:輸出電路 8:垂直信號線 9:水平信號線 11:半導體基板 11a:晶片區域 11b:切割區域 11c:源極擴散層 11d:汲極擴散層 11’:基板 12:光電轉換部 13:n型半導體區域 14:p型半導體區域 21:像素分離槽 21a:第1線狀部分 21b:第2線狀部分 22:像素分離部 22a:第1線狀部分 22b:第2線狀部分 23:絕緣膜 23a:第1部分 23b:第2部分 24:遮光膜 25:遮光膜 26:平坦化膜 27:彩色濾光片 28:晶載透鏡 31:基板 32:絕緣層 32a:絕緣膜 32b:層間絕緣膜 33:半導體基板 33a:源極擴散層 33b:汲極擴散層 33’:基板 34:絕緣層 34a:絕緣膜 34b:層間絕緣膜 35:閘極電極 36:閘極電極 36a:平面部分 36b:鰭部分 41:插塞 42:絕緣膜 43:插塞 44:配線層 100:相機 101:光學部 102:攝像裝置 103:DSP電路 104:訊框記憶體 105:顯示部 106:記錄部 107:操作部 108:電源部 109:匯流排線 200:車輛控制系統 201:通信網路 210:驅動系統控制單元 220:車體系統控制單元 230:車外資訊檢測單元 231:攝像部 240:車內資訊檢測單元 241:駕駛者狀態檢測部 250:統合控制單元 251:微電腦 252:聲音圖像輸出部 253:車載網路I/F 261:音頻揚聲器 262:顯示部 263:儀表板 300:車輛 301～305:攝像部 311～314:攝像範圍 400:內視鏡手術系統 500:內視鏡 501:鏡筒 502:相機頭 510:手術用器械 511:氣腹管 512:能量處理器械 520:支持臂裝置 531:手術執行者 532:患者 533:病床 600:手推車 601:CCU 602:顯示裝置 603:光源裝置 604:輸入裝置 605:處理器械控制裝置 606:氣腹裝置 607:記錄器 608:印表機 700:傳送纜線 701:透鏡單元 702:攝像部 703:驅動部 704:通信部 705:相機頭控制部 711:通信部 712:圖像處理部 713:控制部 A:箭頭 C:角部 N:凹口 S1:側面 S2:側面 T1:膜厚 T2:膜厚 Tr1:電晶體 Tr2:電晶體
圖1係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之構成之方塊圖。 圖2A～C係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。 圖3A、B係用以說明第1實施形態之固態攝像裝置之構造之俯視圖。 圖4係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之構造之另一剖視圖。 圖5係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之構造之另一剖視圖。 圖6A、B係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法之剖視圖(1/3)。 圖7A、B係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法之剖視圖(2/3)。 圖8A、B係顯示第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法之剖視圖(3/3)。 圖9A～C係顯示第2實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。 圖10A、B係顯示第3實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。 圖11A、B係顯示第4實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。 圖12A、B係顯示第4實施形態之變化例之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。 圖13A、B係顯示第5實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。 圖14A、B係顯示第5實施形態之變化例之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。 圖15A、B係顯示第6實施形態之固態攝像裝置之構造之剖視圖與俯視圖。 圖16係顯示電子機器之構成例之方塊圖。 圖17係顯示移動體控制系統之構成例之方塊圖。 圖18係顯示圖17之攝像部之設定位置之具體例之俯視圖。 圖19係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖20係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。
1:像素
11:半導體基板
11a:晶片區域
11b:切割區域
11’:基板
12:光電轉換部
13:n型半導體區域
14:p型半導體區域
21:像素分離槽
21a:第1線狀部分
21b:第2線狀部分
22:像素分離部
22a:第1線狀部分
22b:第2線狀部分
23:絕緣膜
23a:第1部分
23b:第2部分
24:遮光膜
25:遮光膜
26:平坦化膜
27:彩色濾光片
28:晶載透鏡
31:基板
32:絕緣層
A:箭頭
C:角部
N:凹口
S1:側面
S2:側面
T1:膜厚
T2:膜厚

Claims (20)

  1. 一種固態攝像裝置，其具備： 第1基板，其包含第1半導體基板； 複數個光電轉換部，其等設置於上述第1半導體基板內；及 像素分離部，其於上述第1半導體基板內設置於上述光電轉換部之間；且 上述像素分離部之側面與上述第1半導體基板之界面具有{100}面。
  2. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述像素分離部包含絕緣膜。
  3. 如請求項2之固態攝像裝置，其中上述像素分離部進而包含遮光膜。
  4. 如請求項2之固態攝像裝置，其中上述絕緣膜包含上述第1半導體基板中所含之元素及氧。
  5. 如請求項2之固態攝像裝置，其中上述絕緣膜包含俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。
  6. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述像素分離部包含俯視下於平行於上述第1半導體基板之正面之第1方向延伸之複數個第1部分、與於平行於上述第1半導體基板之正面之第2方向延伸之複數個第2部分。
  7. 如請求項5之固態攝像裝置，其中上述俯視相當於觀察上述第1半導體基板之光入射面之狀態。
  8. 如請求項6之固態攝像裝置，其中上述第1或第2方向與上述第1半導體基板之＜100＞方向平行。
  9. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述像素分離部設置於貫通上述第1半導體基板之像素分離槽內。
  10. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述像素分離部設置於不貫通上述第1半導體基板之像素分離槽內。
  11. 如請求項1之固態攝像裝置，其進而具備：第1絕緣層，其設置於與上述第1基板之光入射面為相反側；及 第2基板，其包含以與上述第1絕緣層對向之方式設置之第2半導體基板；且 上述第2基板包含電晶體。
  12. 如請求項11之固態攝像裝置，其中上述像素分離部包含俯視下於平行於上述第1半導體基板之正面之第1方向延伸的複數個第1部分、與於平行於上述第1半導體基板之正面之第2方向延伸的複數個第2部分。
  13. 如請求項12之固態攝像裝置，其中上述第1或第2方向與上述第2半導體基板之＜110＞方向平行； 上述電晶體為具有平行於＜110＞方向之通道方向之n型平面電晶體。
  14. 如請求項12之固態攝像裝置，其中上述第1或第2方向與上述第2半導體基板之＜100＞方向平行； 上述電晶體為具有作為上述第2半導體基板之{100}面之鰭側壁、且具有平行於上述第1或第2方向之通道方向的鰭型電晶體。
  15. 如請求項12之固態攝像裝置，其中上述第1或第2方向與上述第2半導體基板之＜100＞方向平行； 上述電晶體為具有平行於＜100＞方向之通道方向的p型平面電晶體。
  16. 如請求項12之固態攝像裝置，其中上述第1或第2方向與上述第2半導體基板之＜110＞方向平行； 上述電晶體為具有作為上述第2半導體基板之{100}面之鰭側壁、且具有不平行於上述第1及第2方向之通道方向的鰭型電晶體。
  17. 一種固態攝像裝置，其具備：第1基板，其包含第1半導體基板； 複數個光電轉換部，其等設置於上述第1半導體基板內；及 像素分離部，其於上述第1半導體基板內設置於上述光電轉換部之間；且 上述像素分離部包含絕緣膜； 上述絕緣膜包含俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。
  18. 一種固態攝像裝置之製造方法，其包含： 於第1基板之第1半導體基板內形成複數個光電轉換部； 於上述第1半導體基板內在上述光電轉換部之間形成像素分離部；且 上述像素分離部形成為上述像素分離部之側面與上述第1半導體基板之界面具有{100}面。
  19. 如請求項18之固態攝像裝置之製造方法，其中上述像素分離部形成為包含絕緣膜。
  20. 如請求項19之固態攝像裝置之製造方法，其中上述絕緣膜形成為包含於俯視下具有第1膜厚之第1部分、與設置於上述像素分離部之角部且具有較上述第1膜厚更厚之第2膜厚的第2部分。
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