固态摄像装置及其制造方法与流程

1.本公开涉及固态摄像装置及其制造方法。


背景技术：

2.当固态摄像装置的像素尺寸减小时，应该进入某个像素的光电转换部的光进入另一个像素的光电转换部，并且像素之间会发生串扰。因此，在基板中可以设置针对各光电转换部的环形地围绕光电转换部的像素分离槽。
3.引用文献列表
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利申请公开no.2013-175494
6.专利文献2：日本专利申请公开no.2018-148116


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题
8.在像素分离槽中，通常按顺序嵌入诸如氧化膜等绝缘膜和诸如金属膜等遮光膜作为像素分离部。在这种情况下，当减小固态摄像装置的像素尺寸时，绝缘膜的尺寸与光电转换部的尺寸的比率增大，并且存在光电转换部的尺寸太小和像素分离槽的尺寸太大的问题。例如，如果光电转换部的尺寸太小，则光电转换部的诸如暗电流等特性的性能劣化。
9.因此，本公开提供了一种能够在像素分离槽中适当地形成像素分离部的固态摄像装置以及该固态摄像装置的制造方法。
10.技术问题的解决方案
11.根据本公开的第一方面的固态摄像装置包括：第一基板，其包括第一半导体基板；多个光电转换部，其设置在所述第一半导体基板中；和像素分离部，其设置在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间，其中，所述像素分离部的侧表面与所述第一半导体基板之间的界面具有{100}面。因此，例如，可以减小像素分离部的尺寸等，并且可以在像素分离槽中适当地形成像素分离部。
12.此外，在第一方面中，所述像素分离部可以包括绝缘膜。因此，例如，可以为像素分离部形成薄绝缘膜，因此可以减小像素分离部的尺寸。
13.此外，在第一方面中，所述像素分离部还可以包括遮光膜。因此，例如，通过为像素分离部形成薄绝缘膜，可以为像素分离部形成厚遮光膜。
14.此外，在第一方面中，所述绝缘膜可以含有氧和包含在所述第一半导体基板中的元素。因此，例如，可以通过使第一半导体基板的侧表面氧化来形成绝缘膜。
15.此外，在第一方面中，所述绝缘膜可以包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。因此，例如，通过将绝缘膜的厚部限制到像素分离部的角部，可以减小绝缘膜的总膜厚度。
16.此外，在第一方面中，所述像素分离部可以包括在平面图中沿平行于所述第一半导体基板的表面的第一方向延伸的多个第一部分以及沿平行于所述第一半导体基板的表面的第二方向延伸的多个第二部分。因此，例如，可以实现具有网状平面形状的像素分离部。
17.此外，在第一方面中，所述平面图可以对应于观察所述第一半导体基板的光入射面的状态。因此，例如，在沿所述第一半导体基板的厚度方向观察所述第一半导体基板时，通过将所述绝缘膜的所述厚部限制到所述像素分离部的角部可以减小所述绝缘膜的总膜厚度。
18.此外，在第一方面中，所述第一方向或所述第二方向可以平行于所述第一半导体基板的《100》方向。因此，例如，通过使第一半导体基板的侧表面平行于第一方向或第二方向，第一半导体基板的侧表面可以是{100}面。
19.此外，在第一方面中，所述像素分离部可以设置在贯穿所述第一半导体基板的像素分离槽中。因此，例如，可以在贯穿第一半导体基板的像素分离槽中适当地形成像素分离部。
20.此外，在第一方面中，所述像素分离部可以设置在不贯穿所述第一半导体基板的像素分离槽中。因此，例如，在不贯穿第一半导体基板的像素分离槽中可以适当地形成像素分离部。
21.此外，第一方面的所述固态摄像装置还可以包括：第一绝缘层，其设置在所述第一基板的与光入射面相对的一侧；和第二基板，其包括设置为面对所述第一绝缘层的第二半导体基板；其中，所述第二基板包括晶体管。因此，例如，在使用适于像素分离部的第一半导体基板的同时，可以使用适于晶体管的第二半导体基板。
22.此外，在第一方面中，所述像素分离部可以包括在平面图中沿平行于所述第一半导体基板的表面的第一方向延伸的多个第一部分以及沿平行于所述第一半导体基板的表面的第二方向延伸的多个第二部分。因此，例如，可以实现具有网状平面形状的像素分离部。
23.此外，在第一方面中，所述第一方向或所述第二方向可以平行于所述第二半导体基板的《110》方向，并且所述晶体管可以是具有平行于所述《110》方向的沟道方向的n型平面晶体管。因此，例如，可以使用适于n型平面晶体管的第二半导体基板。
24.此外，在第一方面中，所述第一方向或所述第二方向可以平行于所述第二半导体基板的《100》方向，并且所述晶体管可以是鳍型晶体管，所述鳍型晶体管具有作为所述第二半导体基板的{100}面的鳍侧壁并且具有平行于所述第一方向或所述第二方向的沟道方向。因此，例如，在第一方向或第二方向平行于《100》方向的第二基板中可以适当地形成鳍型晶体管。
25.此外，在第一方面中，所述第一方向或所述第二方向可以平行于所述第二半导体基板的《100》方向，并且所述晶体管可以是具有平行于《100》方向的沟道方向的p型平面晶体管。因此，例如，可以使用适于p型平面晶体管的第二半导体基板。
26.此外，在第一方面中，所述第一方向或所述第二方向可以平行于所述第二半导体基板的《110》方向，并且所述晶体管可以是鳍型晶体管，所述鳍型晶体管具有作为所述第二半导体基板的{100}面的鳍侧壁并且具有不平行于所述第一方向或所述第二方向的沟道方
向。因此，例如，在所述第一方向或所述第二方向平行于所述《110》方向的所述第二半导体基板中可以适当地形成鳍型晶体管。
27.根据本公开的第二方面的固态摄像装置包括：第一基板，其包括第一半导体基板；多个光电转换部，其设置在所述第一半导体基板中；和像素分离部，其设置在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间；其中，所述像素分离部包括绝缘膜，并且所述绝缘膜包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。因此，例如，可以减小像素分离部的尺寸等，并且在像素分离槽中可以适当地形成像素分离部。例如，通过将用于像素分离部的绝缘膜的厚部限制到像素分离部的角部，可以减小像素分离部内部的绝缘膜的总膜厚度。
28.根据本公开的第三方面的固态摄像装置的制造方法包括：在第一基板的第一半导体基板中形成多个光电转换部；和在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间形成像素分离部，其中，所述像素分离部形成为使得所述像素分离部的侧表面与所述第一半导体基板之间的界面具有{100}面。因此，例如，可以减小像素分离部的尺寸等，并且在像素分离槽中可以适当地形成像素分离部。
29.此外，在第三方面中，所述像素分离部可以形成为包括绝缘膜。因此，例如，可以在第一基板的侧表面上形成薄绝缘膜，因此，可以减小像素分离部的尺寸。
30.此外，在第三方面中，所述绝缘膜可以形成为包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。因此，例如，通过将绝缘膜的厚部限制到像素分离部的角部，可以减小绝缘膜的总膜厚度。
附图说明
31.图1是示出根据第一实施例的固态摄像装置的构成的框图。
32.图2是示出第一实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
33.图3是用于说明第一实施例的固态摄像装置的结构的平面图。
34.图4是示出第一实施例的固态摄像装置的结构的另一截面图。
35.图5是示出第一实施例的固态摄像装置的结构的另一截面图。
36.图6是示出第一实施例的固态摄像装置的制造方法的截面图(1/3)。
37.图7是示出用于第一实施例的固态摄像装置的制造方法的截面图(2/3)。
38.图8是示出用于第一实施例的固态摄像装置的制造方法的截面图(3/3)。
39.图9是示出根据第二实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
40.图10是示出第三实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
41.图11是示出根据第四实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
42.图12是示出根据第四实施例的变形例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
43.图13是示出根据第五实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
44.图14是示出根据第五实施例的变形例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
45.图15是示出第六实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
46.图16是示出电子设备的构成例的框图。
47.图17是示出移动体控制系统的构成例的框图。
48.图18是示出图17的摄像部的设置位置的具体示例的平面图。
49.图19是示出内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
50.图20是示出摄像机头和ccu的功能构成的示例的框图。
具体实施方式
51.在下文中，将参照附图说明本公开的实施例。
52.(第一实施例)
53.图1是示出根据第一实施例的固态摄像装置的构成的框图。
54.图1的固态摄像装置是互补金属氧化物半导体(cmos)型图像传感器，并且包括具有多个像素1的像素阵列区域2、控制电路3、垂直驱动电路4、多个列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、多条垂直信号线8和水平信号线9。
55.各像素1包括用作光电转换部的光电二极管和用作像素晶体管的mos晶体管。像素晶体管的示例包括传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。这些像素晶体管可以被几个像素1共享。
56.像素阵列区域2包括以二维阵列布置的多个像素1。像素阵列区域2包括接收光、执行光电转换、放大并输出由光电转换产生的信号电荷的有效像素区域，以及输出用作黑电平的基准的光学黑的黑基准像素区域。通常，黑基准像素区域布置在有效像素区域的外围部分。
57.控制电路3基于垂直同步信号、水平同步信号、主时钟等生成用作垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作基准的各种信号。由控制电路3生成的信号例如是时钟信号或控制信号，并且被输入至垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
58.垂直驱动电路4包括例如移位寄存器，并且在垂直方向上逐行扫描像素阵列区域2中的各像素1。垂直驱动电路4还通过垂直信号线8将基于由各像素1产生的信号电荷的像素信号供给至列信号处理电路5。
59.列信号处理电路5例如针对像素阵列区域2中的像素1的各列布置，并且基于来自黑基准像素区域的信号，对从一行的像素1输出的信号执行各列的信号处理。该信号处理的示例是噪声去除和信号放大。
60.水平驱动电路6包括例如移位寄存器，并且将来自各个列信号处理电路5的像素信号供给至水平信号线9。
61.输出电路7对通过水平信号线9从各个列信号处理电路5供给的信号执行信号处理，并且输出经过信号处理的信号。
62.图2是示出第一实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
63.图2的a示出了图1的像素阵列区域2中的一个像素1的纵向截面。如图2的a所示，本实施例的固态摄像装置包括半导体基板11、光电转换部12、n型半导体区域13、p型半导体区域14、像素分离槽21、像素分离部22、绝缘膜23、遮光膜24、遮光膜25、平坦化膜26、滤色器27、片上透镜28、基板31和绝缘层32。半导体基板11是本公开的第一半导体基板的示例。本实施例的固态摄像装置还包括基板11’，基板11’包括半导体基板11和绝缘膜23。基板11’是本公开的第一基板的示例。
64.图2的a示出了彼此垂直的x轴、y轴和z轴。x方向和y方向对应于横向(水平方向)，并且z方向对应于纵向(垂直方向)。此外，+z方向对应于向上方向，并且-z方向对应于向下方向。-z方向可以与重力方向完全匹配，也可以与重力方向不完全匹配。x方向和y方向中的一者是本公开的第一方向的示例，并且x方向和y方向中的另一者为本公开的第二方向的示例。
65.下文中，将参照图2的a说明本实施例的固态摄像装置的结构。在本说明中，还将适当地参照图2的b和c。图2的b是示出切割前基板(晶片)11的结构的平面图。图2的c是示出像素分离槽21和像素分离部22的结构的横截面图。
66.半导体基板11例如是硅基板。在图2的a中，半导体基板11在-z方向上的表面(下表面)是半导体基板11的正面，并且半导体基板11在+z方向上的表面(上表面)是半导体基板11的背面。由于本实施例的固态摄像装置是背面照射型的，因此半导体基板11的背面用作半导体基板11的光入射面(光接收面)。半导体基板11的背面是本公开的第一表面的示例，并且半导体基板11的正面是本公开第二表面的示例。
67.图2的a和c示出了通过切割半导体基板11制造的固态摄像装置，但图2的b示出了切割前的半导体基板11。图2的b所示的半导体基板11包括多个芯片区域11a和切割区域11b。芯片区域11a具有正方形或矩形的平面形状。切割区域11b针对各芯片区域11a具有环形地围绕这些芯片区域11b的平面形状。在本实施例中，通过在切割区域11b中切割半导体基板11，将半导体基板11划分为这些芯片区域11a，并且从每个芯片区域11b制造一个固态摄像装置。
68.图2的b还示出了半导体基板11的切口n。在图2的b中，切口n设置在半导体基板11的在-y方向上的端面上。各芯片区域11a的四个边沿x方向或y方向上延伸。切割区域11b具有网状平面形状，该网状平面形状包括沿x方向延伸的多个线性部分和沿y方向延伸的多个线性部分。
69.本实施例的半导体基板11具有作为{100}面的正面和背面，并且是《100》切口基板(45
°
切口基板)。在《100》切口基板中，从基板切口朝向基板中心的方向为《100》方向。因此，在本实施例的半导体基板11中，半导体基板11的+y方向是《100》方向。图2的b所示的箭头a表示半导体基板11的《110》方向。在图2的b中，箭头a相对于+y方向的倾斜度为45
°
。
70.图3是用于说明第一实施例的固态摄像装置的结构的平面图。与图2的b相似，图3的a示出了作为本实施例的半导体基板11的《100》切口基板(45
°
切口基板)，并且图3的b示出了作为本实施例的比较例的半导体基板11的《110》切口基板(0
°
切口基板)。在《110》切口基板中，从基板切口朝向基板中心的方向为《110》方向。因此，在本比较例的半导体基板11中，半导体基板11的+y方向是《110》方向。图3的b所示的箭头a表示半导体基板11的《110》方向。在图3的b中，箭头a相对于+y方向的倾斜度为0
°
。注意，图3的b所示的半导体基板11也具有作为{100}面的正面和背面。
71.接着，将参照图2的a说明本实施例的固态摄像装置的结构。
72.针对半导体基板11中的各像素1设置光电转换部12。图2的a示出了包括在一个像素1中的一个光电转换部12。光电转换部12包括设置在半导体基板11中的n型半导体区域13和设置在半导体基板11中的n型半导体区域13周围的p型半导体区域14。在光电转换部12中，光电二极管由n型半导体区域13与p型半导体区域14之间的pn结实现，并且光电二极管
将光转换成电荷。光电转换部12从半导体基板11的背面侧接收光，根据接收的光量产生信号电荷，并且将所产生的信号电荷累积在n型半导体区域13中。
73.像素分离槽21设置在半导体基板11中，并且具体地，设置在彼此相邻的像素1的光电转换部12之间。本实施例的像素分离槽21从半导体基板11的背面侧到半导体基板11的正面侧贯穿半导体基板11。
74.像素分离部22设置在像素分离槽21中，并且依次包括绝缘膜23和遮光膜24。绝缘膜23设置在像素分离槽21的侧表面和底表面上，并且遮光膜24隔着绝缘膜23设置在像素分离槽21的侧表面和底表面上。绝缘膜23例如是氧化硅膜。由于本实施例的绝缘膜23是通过使半导体基板11的侧表面等氧化形成的，因此它包含源自半导体基板11的硅(si)元素和源自氧化的氧(o)元素。遮光膜24例如是含有诸如钨(w)、铝(al)或铜(cu)等金属元素的膜，并且具有遮光功能。
75.图2的c示出了像素分离槽21和像素分离部22的截面。像素分离槽21包括在平面图中沿x方向延伸的多个第一线性部分21a和在平面图中沿y方向延伸的多个第二线性部分21b，并且图2的c示出了第一线性部分21中的一个和第二线性部21b中的一个。类似地，像素分离部22包括在平面图中沿x方向延伸的多个第一线性部分22a和在平面图中沿y方向延伸的多个第二线性部分22b，并且图2的c示出了第一线性部分22a中的一个和第二线性部22b中的一个。第一线性部分22a和第二线性部分22b中的一者是本公开的像素分离部的第一部分的示例，并且第一线性部分22a和第二线性部分22b中的另一者是本公开的像素分离部的第二部分的示例。注意，本实施例的上述平面图对应于观察半导体基板11的光入射面的状态。
76.图2的c还示出了作为像素分离槽21中的半导体基板11的侧表面的沿x方向延伸的侧表面s1和沿y方向延伸的侧表面s2。图2的c还示出了作为像素分离槽21中的半导体基板11的角部的在侧表面s1与侧表面s2之间的角部c。角部c对应于像素分离部22的角部。本实施例的绝缘膜23包括形成在侧表面s1或侧表面s2上的第一部分23a和形成在角部c处的第二部分23b，并且在平面图中第二部分23b的膜厚度(t2)大于第一部分23a的膜厚度(t1)。角部c位于第二部分23b中。第一部分23a的膜厚度是本公开的第一膜厚度的示例，并且第二部分23b的膜厚度是本公开的第二膜厚度的示例。
77.这里，将本实施例与上述比较例进行比较。由于上述比较例的半导体基板11是《110》切口基板，因此侧表面s1和侧表面s2是{110}面。另一方面，由于本实施例的半导体基板11是《100》切口基板，因此侧表面s1和侧表面s2是{100}面。通常，硅基板的{110}面比硅基板的{100}面更容易被氧化。因此，在上述比较例中，第一部分23a变厚，因此光电转换部12的尺寸变小，并且像素分离部22的尺寸变大。另一方面，在本实施例中，第一部分23a变薄，因此光电转换部12的尺寸变大，并且像素分离部22的尺寸变小。因此，根据本实施例，可以抑制由于光电转换部12的尺寸减小导致的光电转换部12的性能的降低。如上所述，本实施例的侧表面s1和侧表面s2是{100}面，并且本实施例的像素分离部22的侧表面与半导体基板11之间的界面具有{100}面。
78.如图2的c所示，角部c的平面形状通常不是完美的直角，而是弯曲的形状。因此，在本实施例的角部c中产生小的{110}平面，并且本实施例的角部b比侧表面s1和侧表面s2更容易被氧化。因此，本实施例的第二部分23b的膜厚度变得比第一部分23a的膜厚度更厚。根
据本实施例，由于绝缘膜23的厚部可以被限制在角部c，因此可以减小绝缘膜23的总膜厚度。
79.注意，本实施例的绝缘膜23可以通过例如自由基氧化形成。因此，可以使第一部分23a的膜厚度和第二部分23b的膜厚度相同，并且不仅可以减小第一部分23a的膜厚度，而且可以减小第二部分23b的膜厚度。
80.图4是示出第一实施例的固态摄像装置的结构的另一截面图。图4示出了图1的像素阵列区域2中的三个像素1的纵向截面。如图4所示，根据本实施例的固态摄像装置包括多个光电转换部12，并且包括彼此相邻的光电转换部12之间的像素分离槽21和像素分离部22。
81.图5是示出第一实施例的固态摄像装置的结构的另一截面图。图4示出了图1的像素阵列区域2中的四个像素1的全部和12个像素1的部分的截面。如图5所示，根据本实施例的固态摄像装置包括多个光电转换部12，并且像素分离部22具有网状平面形状，该网状平面形状针对各个光电转换部12环形地围绕各个光电转换部12。因此，各个光电转换部12设置在沿y方向彼此相邻的两个第一线性部分22a之间，并且设置在沿x方向彼此相邻的两个第二线性部分22b之间。
82.接着，将参照图2的a说明本实施例的固态摄像装置的结构。
83.在半导体基板11外部的像素分离部22上设置有遮光膜25。遮光膜25例如是含有诸如钨(w)、铝(al)或铜(cu)等金属元素的膜，并且具有遮光功能。遮光膜25可以与遮光膜24同时形成。
84.在半导体基板11上经由遮光膜25形成平坦化膜26以覆盖半导体基板11的背面(上表面)，从而使半导体基板11的背面的表面平坦化。平坦化膜26例如是诸如树脂膜等有机膜。
85.滤色器27具有透射具有预定波长的光的功能，并且针对各像素1形成在平坦化膜26上。例如，用于红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)的滤色器27分别布置在红色、绿色和蓝色像素1的光电转换部12的上方。此外，用于红外光的滤色器27可以布置在用于红外光的像素1的光电转换部12的上方。透过滤色器27的光经由平坦化膜26进入光电转换部12。
86.片上透镜28具有聚集入射光的功能，并且针对各像素1形成在滤色器27上。由片上透镜28聚集的光经由滤色器27和平坦化膜26进入光电转换部12。本实施例的各片上透镜28由透光的材料构成，并且片上透镜27通过介于其间的该材料彼此连接。
87.基板31隔着绝缘层32设置在半导体基板11的正面(下表面)，并且例如设置为用于确保半导体基板11的强度。基板31例如是诸如硅基板等半导体基板。本实施例的基板31具有作为{100}面的正面和背面，并且是《110》切口基板(0
°
切口基板)。绝缘层32例如是包括氧化硅膜和其他绝缘膜的层叠膜。
88.在本实施例中，入射在片上透镜28上的光被片上透镜28聚集，透射通过滤色器27，并且入射在光电转换部12上。光电转换部12通过光电转换将光转换成电荷以生成信号电荷。信号电荷经由图1的垂直信号线8作为像素信号输出。
89.图6至图8是示出第一实施例的固态摄像装置的制造方法的截面图。
90.首先，在半导体基板11中形成各光电转换部12的n型半导体区域13和p型半导体区域14，并且在半导体基板11上形成绝缘层32(图6的a)。以这种方式，在半导体基板11中形成
多个光电转换部12。图6的a所示的过程是在半导体基板11的正面朝上并且半导体基板11背面朝下的情况下进行的。
91.接下来，将半导体基板11倒置(图6的b)。因此，半导体基板11的正面朝下，并且半导体基板11的背面朝上。接下来，将半导体基板11隔着绝缘层32接合至基板31的表面(上表面)(图6的b)。
92.接下来，通过干蚀刻在半导体基板11中形成像素分离槽21(图7的a)。本实施例的像素分离槽21形成为贯穿半导体基板11并到达绝缘层32。此外，本实施例的像素分离槽21形成为具有网状平面形状，该网状平面形状针对各光电转换部12环形地围绕上述多个光电转换部12，并且形成在彼此相邻的光电转换部12之间。
93.接下来，在像素分离槽21中依次地形成绝缘膜23和遮光膜24(图7的b)。因此，在像素分离槽21中形成了包括绝缘膜23和遮光膜24的像素分离部22。绝缘膜23形成在像素分离槽21的侧表面和底表面上，并且遮光膜24隔着绝缘膜23形成在像素分离槽21的侧表面和底表面上。
94.由于本实施例的半导体基板11是《100》切口基板，因此像素分离槽21中的半导体基板11的侧表面是{100}面。因此，根据本实施例，通过在像素分离槽21中的半导体基板11的侧表面上通过氧化形成绝缘膜23，可以形成包括具有薄膜厚度的第一部分23a和具有厚膜厚度的第二部分23b的绝缘膜23(参照图2的c)。
95.接下来，在半导体基板11上依次地形成遮光膜25和平坦化膜26(图8的a)。遮光膜25形成在像素分离部22上，并且平坦化膜26形成在半导体基板11上以覆盖遮光膜25。
96.接下来，在各光电转换部12上方的平坦化膜26上依次地形成滤色器27和片上透镜28(图8的b)。然后，通过切割区域11b切割半导体基板11，由此将半导体基板11划分成单个芯片区域11a(参照图2的b)。以这种方式，制造了本实施例的固态摄像装置。
97.如上所述，通过在作为{100}面的半导体基板11的侧表面上形成绝缘膜23来形成本实施例的像素分离部22。因此，根据本实施例，像素分离部22可以适当地形成在像素分离槽21中，使得例如可以通过减薄绝缘膜23等来减小像素分离部23的尺寸。
98.注意，本实施例的半导体基板11是作为正面、背面或{100}面的si{100}基板，并且是其中+y方向是《110》方向的《110》切口基板。下文中，将使用si{111}基板和《110》方向作为示例来补充上述附图标记{xyz}和《xyz》的含义。
99.本公开的si{111}基板是包括硅单晶并且具有用米勒(miller)指数符号中的{111}表示的晶面的基板或晶片。本公开的si{111}基板还包括其晶体取向偏移几度，例如，从{111}平面在最近的[110]方向上偏移几度的基板或晶片。此外，还包括通过外延法等在这些基板或晶片的一部分或整个表面上生长的硅单晶。
[0100]
此外，在本公开的符号中，{111}面是作为在对称性上彼此等价的晶面的(111)面、(-111)面、(1-11)面、(11-1)面、(-1-11)面、(-11-1)面、(1-1-1)面和(-1-1-1)面的通用术语。因此，本公开的说明书等中对si{111}基板的说明可以被理解为例如si(1-11)基板。这里，用减号代替条形符号来表示米勒指数的负方向上的指数。
[0101]
此外，在本公开的说明中，《110》方向是作为在对称性上彼此等价的晶面方向的[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]方向和[0-1-1]方向的通用术语，并且可以读
作任意一者。
[0102]
(第二实施例)
[0103]
图9是示出根据第二实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
[0104]
与图2的a类似，图9的a示出了图1的像素阵列区域2中的一个像素1的纵向截面。与图2的b类似，图9的b是示出切割前基板(晶片)11的结构的平面图。与图2的c类似，图9的c是示出像素分离槽21和像素分离部22的结构的横截面图。
[0105]
如图9的a至c所示，本实施例的固态摄像装置包括与第一实施例的固态摄像装置相同的组件。然而，本实施例的像素分离槽21设置在半导体基板11的背面(上表面)侧，而不贯穿半导体基板11。例如，在像素分离槽21不需要贯穿半导体基板11的情况下，或者在期望像素分离槽21不贯穿半导体基板11的情况下，可以采用本实施例的结构。例如，通过在图7的a所示的过程中形成不贯穿半导体基板11的像素分离槽21来制造本实施例的固态摄像装置。
[0106]
注意，本实施例的像素分离槽21可以包括贯穿半导体基板11的部分和不贯穿半导体基板11的部分。
[0107]
(第三实施例)
[0108]
图10是示出第三实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
[0109]
与图2的a类似，图10的a示出了图1的像素阵列区域2中的一个像素1的纵向截面。除了包括第一实施例的固态摄像装置的组件之外，本实施例的固态摄像装置还包括半导体基板33、绝缘层34、晶体管tr1的栅极电极35、晶体管tr2的栅极电极36、插塞41、绝缘膜42、插塞43和配线层44。此外，绝缘层32包括用作晶体管tr1的栅极绝缘膜的绝缘膜32a和层间绝缘膜32b，并且绝缘层34包括用作晶体管tr2的栅极绝缘膜的绝缘膜34a和层间绝缘膜34b。绝缘层32是本公开的第一绝缘层的示例，并且半导体基板33是本公开的第二半导体基板的示例。本实施例的固态摄像装置还包括基板33'，基板33'包括半导体基板33、绝缘层34、栅极电极36、插塞41、绝缘膜42、插塞43和配线层44。基板33'是本公开的第二基板的示例。
[0110]
下文中，将参照图10的a说明本实施例的固态摄像装置的结构。在本说明中，也适当地参照图10的b。图10的b是示出半导体基板33和栅极电极36的结构的平面图。
[0111]
绝缘层32包括依次地设置在半导体基板11的表面(下表面)上的绝缘膜32a和层间绝缘膜32b。绝缘膜32a例如是氧化硅膜。层间绝缘膜32b例如是包括氧化硅膜和其他绝缘膜的层叠膜。半导体基板33设置在绝缘层32的下表面上。半导体基板33例如是硅基板。绝缘层34包括依次地设置在半导体基板33的表面(下表面)上的绝缘膜34a和层间绝缘膜34b。绝缘膜34a例如是氧化硅膜。层间绝缘膜34b例如是包括氧化硅膜和其他绝缘膜的层叠膜。基板31设置在绝缘层34的下表面上。
[0112]
如上所述，除了包括半导体基板11和基板31之外，本实施例的固态摄像装置还包括半导体基板33。与第一实施例的半导体基板11类似，本实施例的半导体基板11具有作为{100}面的正面和背面，并且是《100》切口基板(45
°
切口基板)。另一方面，本实施例的半导体基板33具有作为{100}面的正面和背面，并且是《110》切口基板(0
°
切口基板)。因此，在本实施例的半导体基板33中，与图3的b所示的上述比较例的半导体基板11类似，半导体基板33的+y方向是《110》方向。
[0113]
晶体管tr1的栅极电极35隔着绝缘膜32a设置在半导体基板11的正面(下表面)上，并且被层间绝缘膜32b覆盖。晶体管tr1例如是诸如传输晶体管等像素晶体管。栅极电极35例如是半导体层或金属层。晶体管tr1还包括设置在基板31中的源极扩散层和漏极扩散层(未图示)。
[0114]
晶体管tr2的栅极电极36隔着绝缘膜34a设置在半导体基板33的正面(下表面)上，并且被层间绝缘膜34b覆盖。晶体管tr2例如是诸如放大晶体管等像素晶体管。栅极电极36例如是半导体层或金属层。如图10的b所示，晶体管tr2还包括设置在半导体基板33中的源极扩散层33a和漏极扩散层33b。
[0115]
本实施例的晶体管tr2是n型平面晶体管，并且包括沿x方向布置的源极扩散层33a和漏极扩散层33b，以及沿y方向延伸的栅极电极36(图10的b)。因此，本实施例的晶体管tr2的沟道方向是+x方向并且平行于《110》方向。
[0116]
通过使沟道方向与硅基板的《110》方向平行，提高了n型平面晶体管的性能。另一方面，本实施例的半导体基板33是如上所述的《110》切口基板。因此，根据本实施例，通过在半导体基板33中形成沿x方向布置的源极扩散层33a和漏极扩散层33b，可以使沟道方向平行于《110》方向，从而可以提高晶体管tr2的性能。
[0117]
接着，将参照图10的a说明本实施例的固态摄像装置的结构。
[0118]
配线层44设置在层间绝缘膜34b中栅极电极36的下方。插塞43设置在层间绝缘膜34b中，并且电连接配线层44和栅极电极36。插塞41设置在绝缘层34、半导体基板33和绝缘层32中，并且电连接配线层44和半导体基板11。因此，晶体管tr2电连接至半导体基板11。注意，插塞41经由绝缘膜42设置在半导体基板33中。
[0119]
如上所述，根据本实施例的固态摄像装置包括作为《100》切口基板的半导体基板11和作为《110》切口基板的半导体基板33。因此，根据本实施例，在半导体基板11中适当地形成像素分离部32的同时，可以在半导体基板33的表面上适当地形成n型平面晶体管(晶体管tr2)。
[0120]
(第四实施例)
[0121]
图11是示出根据第四实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
[0122]
与图10的a类似，图11的a示出了图1的像素阵列区域2中的一个像素1的纵向截面。与图10的b类似，图11的b是示出半导体基板33和栅极电极36的结构的平面图。
[0123]
如图11的a和b所示，本实施例的固态摄像装置包括与第三实施例的固态摄像装置相同的组件。然而，本实施例的半导体基板33具有作为{100}面的正面和背面，并且是《100》切口基板(45
°
切口基板)。因此，在本实施例的半导体基板33中，半导体基板33中的+y方向是《100》方向。此外，本实施例的晶体管tr2是鳍型晶体管，并且晶体管tr2的栅极电极36包括设置在半导体基板33外部的平面部分36a和设置在半导体基板33中的多个鳍部分36b。
[0124]
如图11的b所示，本实施例的晶体管tr2包括在半导体基板33中的多个源极扩散层33a和多个漏极扩散层33b，并且沿x方向布置源极扩散层33a和漏极扩散层33b。此外，如图11的b所示，本实施例的栅极电极36包括半导体基板33中的多个鳍部分36b，并且这些鳍部分36b沿y方向延伸。因此，本实施例的晶体管tr2的沟道方向是+x方向，并且平行于《100》方向，并且本实施例的晶体管tr2的鳍侧壁是沿y方向延伸的半导体基板33的侧表面，并且是{100}面。
[0125]
通过使鳍侧壁成为硅基板的{100}面，提高了鳍型晶体管的性能。另一方面，本实施例的半导体基板33是如上所述的《100》切口基板。因此，根据本实施例，通过在半导体基板33中形成沿y方向延伸的鳍部分36b，可以将鳍侧壁形成为{100}面，从而提高晶体管tr2的性能。
[0126]
图12是示出根据第四实施例的变形例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
[0127]
图12的a和b分别对应于图11的a和b。本变形例的固态摄像装置具有通过从第四实施例的固态摄像装置去除半导体基板33和绝缘层34而获得的结构，并且晶体管tr2不形成在半导体基板33的表面上，而是形成在半导体基板11的表面上。因此，晶体管tr2的栅极绝缘膜从绝缘膜34a替换为绝缘膜32a，并且晶体管tr2的扩散层从半导体基板33中的源极扩散层33a和漏极扩散层33b替换为半导体基板11中的源极扩散层11c和漏极扩散膜11d。根据本变形例，通过使用半导体基板11代替半导体基板33，可以提高晶体管tr2的性能。
[0128]
如上所述，根据本实施例的固态摄像装置包括作为《100》切口基板的半导体基板11和作为《100》切口基板的半导体基板33。因此，根据本实施例，在半导体基板11中适当地形成像素分离部32的同时，可以在半导体基板33的表面上适当地形成鳍型晶体管(晶体管tr2)。注意，如在上述变形例中，鳍型晶体管可以形成在半导体基板11的表面上。
[0129]
(第五实施例)
[0130]
图13是示出第五实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
[0131]
与图10的a类似，图13的a示出了图1的像素阵列区域2中的一个像素1的纵向截面。与图10的b类似，图13的b是示出半导体基板33和栅极电极36的结构的平面图。
[0132]
如图13的a和b所示，本实施例的固态摄像装置包括与第三实施例的固态摄像装置相同的组件。然而，本实施例的半导体基板33具有作为{100}面的正面和背面，并且是《100》切口基板(45
°
切口基板)。因此，在本实施例的半导体基板33中，半导体基板33中的+y方向是《100》方向。
[0133]
本实施例的晶体管tr2是p型平面晶体管，并且包括沿x方向布置的源极扩散层33a和漏极扩散层33b，以及沿y方向延伸的栅极电极36(图13的b)。因此，本实施例的晶体管tr2的沟道方向是+x方向并且平行于《100》方向。
[0134]
通过使沟道方向与硅基板的《100》方向平行，提高了p型平面晶体管的性能。另一方面，本实施例的半导体基板33是如上所述的《100》切口基板。因此，根据本实施例，通过在半导体基板33中形成沿x方向布置的源极扩散层33a和漏极扩散层33b，可以使沟道方向平行于《100》方向，从而可以提高晶体管tr2的性能。
[0135]
图14是示出根据第五实施例的变形例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
[0136]
图14的a和b分别对应于图13的a与b。本变形例的固态摄像装置具有通过从第五实施例的固态摄像装置去除半导体基板33和绝缘层34而获得的结构，并且晶体管tr2不形成在半导体基板33的表面上，而是形成在半导体基板11的表面上。因此，晶体管tr2的栅极绝缘膜从绝缘膜34a替换为绝缘膜32a，并且晶体管tr2的扩散层从半导体基板33中的源极扩散层33a和漏极扩散层33b替换为半导体基板11中的源极扩散层11c和漏极扩散层11d。根据本变形例，通过使用半导体基板11代替半导体基板33，可以提高晶体管tr2的性能。
[0137]
如上所述，根据本实施例的固态摄像装置包括作为《100》切口基板的半导体基板11和作为《100》切口基板的半导体基板33。因此，根据本实施例，在半导体基板11中适当地
形成像素分离部32的同时，可以在半导体基板33的表面上适当地形成p型平面晶体管(晶体管tr2)。注意，如在上述变形例中，p型平面晶体管可以形成在半导体基板11的表面上。
[0138]
(第六实施例)
[0139]
图15是示出第六实施例的固态摄像装置的结构的截面图和平面图。
[0140]
与图10的a类似，图15的a示出了图1的像素阵列区域2中的一个像素1的纵向截面。与图10的b类似，图15的b是示出半导体基板33和栅极电极36的结构的平面图。
[0141]
如图15的a和b所示，本实施例的固态摄像装置包括与第三实施例的固态摄像装置相同的部件。然而，本实施例的半导体基板33具有作为{100}面的正面和背面，并且是《110》切口基板(0
°
切口基板)。因此，在本实施例的半导体基板33中，半导体基板33中的+y方向是《110》方向。此外，本实施例的晶体管tr2是鳍型晶体管，并且晶体管tr2的栅极电极36包括设置在半导体基板33的外部的平面部分36a和设置在半导体基板33中的多个鳍部分36b。
[0142]
如图15的b所示，本实施例的晶体管tr2包括在半导体基板33中的多个源极扩散层33a和多个漏极扩散层33b，并且沿相对于+x方向倾斜+45
°
的方向布置源极扩散层33a和漏极扩散层33b。此外，如图15的b所示，本实施例的栅极电极36包括在半导体基板33中的多个鳍部分36b，并且这些鳍部分36b沿相对于+y方向倾斜+45
°
的方向延伸。因此本实施例的晶体管tr2的沟道方向是相对于+x方向倾斜+45
°
的方向，并且与《100》方向平行，并且本实施例的晶体管tr2的鳍侧壁是沿相对于+y方向倾斜+45
°
的方向延伸的半导体基板33的侧表面，并且是{100}面。
[0143]
通过使鳍侧壁成为硅基板的{100}面，提高了鳍型晶体管的性能。另一方面，本实施例的半导体基板33是如上所述的《110》切口基板。因此，根据本实施例，通过在半导体基板33中形成沿上述方向延伸的鳍部分36b，可以将鳍侧壁形成为{100}面，从而提高晶体管tr2的性能。
[0144]
本实施例的各像素1的平面形状是正方形(或矩形)，其具有沿x方向延伸的两条边和沿y方向延伸的两条边。在如第四实施例的晶体管tr2中那样鳍部分36b沿y方向延伸的情况下，鳍部分36b的长度最大约为各像素1的平面形状的一边的长度。另一方面，在如本实施例的晶体管tr2中那样鳍部分36b沿倾斜方向延伸的情况下，鳍部分36b的长度最大约为各像素1的平面形状的一边长度的√2倍。如上所述，根据本实施例，可以增加鳍部分36b的长度，从而可以进一步提高晶体管tr2的性能。
[0145]
如上所述，根据本实施例的固态摄像装置包括作为《100》切口基板的半导体基板11和作为《110》切口基板的半导体基板33。因此，根据本实施例，在半导体基板11中适当地形成像素分离部32的同时，可以在半导体基板33的表面上适当地形成鳍型晶体管(晶体管tr2)。
[0146]
注意，本实施例的晶体管tr2的沟道方向可以是相对于+x方向倾斜+θ的方向(0
°
《θ《90
°
)。此外，本实施例的鳍部分36b可以沿相对于+y方向倾斜+θ的方向延伸。θ的值可以是除45
°
以外的角度。
[0147]
(应用示例)
[0148]
图16是示出电子设备的构成例的框图。图16所示的电气设备是相机100。
[0149]
相机100包括具有透镜组等的光学部101、作为根据第一至第六实施例中的任一者的固态摄像装置的摄像装置102、作为相机信号处理电路的数字信号处理器(dsp)电路103、
帧存储器104、显示部105、记录部106、操作部107和电源部108。此外，dsp电路103、帧存储器104、显示部105、记录部106、操作部107和电源部108经由总线109彼此连接。
[0150]
光学部101捕获来自被摄体的入射光(图像光)，并且在摄像装置102的摄像面上形成图像。摄像装置102以像素为单位将通过光学部101在摄像面上成像的入射光的光量转换为的电信号，并且将电信号作为像素信号输出。
[0151]
dsp电路103对从摄像装置102输出的像素信号执行信号处理。帧存储器104是用于存储由摄像装置102拍摄的运动图像或静止图像的一个画面的存储器。
[0152]
例如，显示部105包括诸如液晶面板或有机el面板等面板型显示装置，并且显示由摄像装置102拍摄的运动图像或静止图像。记录部106将由摄像装置102拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质上。
[0153]
操作部107在用户的操作下发出用于相机100的各种功能的操作命令。电源部108适当地将用作dsp电路103、帧存储器104、显示部105、记录部106和操作部107的操作电源的各种电源供应给这些供应目标。
[0154]
通过使用根据第一至第六实施例中的任一者的固态摄像装置作为摄像装置102，可以预期获得良好的图像。
[0155]
固态摄像装置可以应用到各种其他产品。例如，固态摄像装置可以安装在诸如汽车、电动车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶、机器人等各种移动体上。
[0156]
图17是示出移动体控制系统的构成例的框图。图17所示的移动体控制系统是车辆控制系统200。
[0157]
车辆控制系统200包括经由通信网络201连接的多个电控制单元。在图17所示的示例中，车辆控制系统200包括驱动系统控制单元210、车身系统控制单元220、车外信息检测单元230、车内信息检测单元240和综合控制单元250。图17还示出了作为综合控制单元250的组件的微型计算机251、声音/图像输出部252和车载网络接口(i/f)253。
[0158]
驱动系统控制单元210根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元210用作如下装置的控制装置：诸如内燃机和驱动马达等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆转向角的转向机构、用于产生车辆制动力的制动装置等。
[0159]
车身系统控制单元220根据各种程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元220用作用于智能钥匙系统、无钥匙进入系统、电动车窗装置、各种灯(例如，前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯、雾灯)等的控制装置。在这种情况下，可以向车身系统控制单元220输入从替代钥匙的便携式装置发送的无线电波或者各种开关的信号。车身系统控制单元220接收这些无线电波或者信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、车灯等。
[0160]
车外信息检测单元230检测关于包含车辆控制系统200的车辆的外部的信息。例如，摄像部231连接至车外信息检测单元230。车外信息检测单元230使摄像部231拍摄车辆外部的图像，并且接收来自摄像部231拍摄的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元230可以执行人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等的物体检测处理或距离检测处理。
[0161]
摄像部231是接收光线并且输出与接收到的光量相对应的电信号的光学传感器。
摄像部231可以将电信号作为图像输出，或者可以将电信号作为距离测量信息输出。摄像部231接收到的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。摄像部231包括根据第一至第六实施例中任一者的固态摄像装置。
[0162]
车内信息检测单元240检测安装有车辆控制系统200的车辆的内部的信息。例如，例如检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部241连接至车内信息检测单元240。例如，驾驶员状态检测部241可以包括拍摄驾驶员的相机，并且车内信息检测单元240可以基于从驾驶员状态检测部241输入的检测信息计算驾驶员的疲劳程度或集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。相机可以包括根据第一至第六实施例中任一者的固态摄像装置，并且例如，可以是图16所示的相机100。
[0163]
微型计算机251可以基于由车外信息检测单元230或车内信息检测单元240获取的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元210输出控制命令。例如，微型计算机251可以执行用于实现诸如车辆的碰撞避免、撞击减轻、基于车间距离的跟随行驶、车速保持行驶、碰撞警告和偏离车道警告等高级驾驶员辅助系统(adas)的功能的协同控制。
[0164]
此外，微型计算机251基于由车外信息检测单元230或车内信息检测单元240获取的车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置，从而执行用于实现其中车辆在不依赖驾驶员的操作的情况下自主地行驶的自动驾驶等的协同控制。
[0165]
此外，微型计算机251基于由车外信息检测单元230获取的车辆外部的信息，可以向车身系统控制单元220输出控制命令。例如，微型计算机251可以根据由车外信息检测单元230检测到的前方车辆或迎面而来的车辆的位置，通过控制前照灯诸如从远光变为近光来执行旨在防止眩光的协同控制。
[0166]
声音/图像输出部252将声音或图像中的至少一者的输出信号发送到能够在视觉或听觉上向车辆的乘客或车辆外部通知信息的输出装置。在图17的示例中，音频扬声器261、显示部262和仪表面板263被示出为输出装置。例如，显示部262可以包括车载显示器和平视显示器。
[0167]
图18是示出图17的摄像部231的安装位置的具体示例的平面图。
[0168]
图18所示的车辆300包括作为摄像部231的摄像部301、摄像部302、摄像部303、摄像部304和摄像部305。例如，摄像部301、摄像部302、摄像部303、摄像部304和摄像部305设置在诸如车辆300的前鼻、侧视镜、后保险杠、后门以及车内的挡风玻璃的上部等位置处。
[0169]
设置在前鼻处的摄像部301主要获取车辆300的前方的图像。设置在左侧视镜上的摄像部302和设置在右侧视镜上的摄像部303主要获取车辆300的两侧的图像。设置在后保险杠或后门上的摄像部304主要获取车辆300的后方的图像。设置在车内的挡风玻璃的上部处的摄像部305主要获取车辆300的前方的图像。例如，摄像部305用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号灯、交通标志、车道等。
[0170]
图18示出了摄像部301、摄像部302、摄像部303和摄像部304(下文中，称为“摄像部301至304”)的摄像范围的示例。摄像范围311表示设置在前鼻处的摄像部301的摄像范围。摄像范围312表示设置在左侧视镜上的摄像部302的摄像范围。摄像范围313表示设置在右侧视镜上的摄像部303的摄像范围。摄像范围314表示设置在后保险杠或后门上的摄像部304的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部301至304拍摄的图像数据可以获得从上方观察到
的车辆300的俯瞰图像。
[0171]
摄像部301至304中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像部301至304中的至少一者可以是包括多个摄像装置的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像装置。
[0172]
例如，基于从摄像部301至摄像部304获得的距离信息，微型计算机251(图17)可以计算到摄像范围311到摄像范围314内的各个三维物体的距离和所述距离的时间变化(相对于车辆300的相对速度)。另一方面，微型计算机251可以将在车辆300的行驶路径上以预定速度(例如，0千米/小时以上)沿着与车辆300大致相同的方向行驶的最近的三维物体提取为前方车辆。此外，微型计算机251可以设定在前方车辆跟前预先确保的车间距离，并且可以执行自动制动控制(包括跟车停止控制)、自动加速控制(包括跟车起动控制)等。如上所示，根据本示例，可以执行旨在在不依赖于驾驶员的操作的情况下自动行驶的自动驾驶等的协同控制。
[0173]
例如，基于从摄像部301至摄像部304获得的距离信息，微型计算机25可以将关于三维物体的三维物体数据分类并提取为两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆和其它三维物体，并且将三维物体数据用于自动避开障碍物。例如，微型计算机251将车辆300周围的障碍物识别为车辆300的驾驶员能够视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机251确定表示与各障碍物碰撞的风险的碰撞风险，并且当碰撞风险等于或者高于设定值并且存在碰撞可能性时，微型计算机251可以通过经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，或者经由驱动系统控制单元210执行强制减速或规避转向来执行用于避免碰撞的驾驶辅助。
[0174]
摄像部301至304中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机251可以通过确定摄像部301至304拍摄的图像中是否存在行人来识别行人。例如，对行人的这种识别是通过如下步骤执行的：提取作为红外相机的摄像部301至304拍摄的图像中的特征点的步骤；和对一系列代表物体轮廓的特征点进行模式匹配处理以确定物体是否是行人的步骤。当微型计算机251确定在摄像部301至304拍摄的图像中存在行人，并且识别出行人时，声音/图像输出部252控制显示部262叠加并显示方形轮廓线用以强调识别的行人。此外，声音/图像输出部252可以控制显示部12062，以在需要的位置处显示表示行人的图标等。
[0175]
图19是示出可以应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
[0176]
图19示出了外科大夫(医生)531正在使用内窥镜手术系统400为在病床533上的患者532进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统400包括内窥镜500、诸如气腹管511和能量装置512等其他手术工具510、支撑内窥镜500的支撑臂装置520和安装有用于内窥镜外科手术的各种装置的推车600。
[0177]
内窥镜500包括透镜镜筒501和连接至透镜镜筒501的近端的摄像机头502，透镜镜筒501从远端起的预定长度的区域被插入患者532的体腔内。在所示示例中，示出了构造为具有刚性透镜镜筒501的所谓刚性内窥镜的内窥镜500，但是内窥镜500可以构造为具有柔性透镜镜筒的所谓柔性内窥镜。
[0178]
在透镜镜筒501的远端处设置有装配物镜的开口。光源装置603连接至内窥镜500，
并且由光源装置603产生的光通过延伸到透镜镜筒501内部的光导引导至透镜镜筒的远端，并且经由物镜向患者532的体腔中的观察目标发射。注意，内窥镜500可以是前视内窥镜、斜视内窥镜或侧视内窥镜。
[0179]
在摄像机头502内部设置有光学系统和摄像元件，并且来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统聚集在摄像元件上。摄像元件对观察光进行光电转换，并且产生与观察光相对应的电信号，即，与观察图像相对应的图像信号。图像信号被作为原始数据(raw data)传输至相机控制单元(ccu)601。
[0180]
ccu 601包括中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等，并且综合控制内窥镜500和显示装置602的操作。此外，ccu 601从摄像机头502接收图像信号，并且对图像信号执行各种类型的图像处理(诸如显影处理(去马赛克处理)等)用于显示基于图像信号图像。
[0181]
显示装置602在ccu 601的控制下显示基于经过ccu 601的图像处理的图像信号的图像。
[0182]
例如，光源装置603包括诸如发光二极管(led)等光源，并且向内窥镜500供给用于对手术部位等进行摄像的照射光。
[0183]
输入装置604是内窥镜手术系统11000的输入接口。使用者可以经由输入装置604向内窥镜手术系统400输入各种类型的信息和指令。例如，使用者输入改变内窥镜500的摄像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)的指令等。
[0184]
治疗工具控制装置605控制能量装置512的驱动以烧灼和切开组织、密封血管等。气腹装置606经由气腹管511将气体供给到患者532的体腔内以便使体腔膨胀，以确保内窥镜500的视野并且确保外科大夫的工作空间。记录器607是能够记录关于手术的各种类型的信息的装置。打印机608是能够以诸如文本、图像或图表等的各种格式打印关于手术的各种类型的信息的装置。
[0185]
注意，在对手术部位摄像时向内窥镜500供给照射光的光源装置603可以包括例如led、激光光源或包括其组合的白光源。在白光源包括rgb激光光源的组合的情况下，由于可以高精度地控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时机，因此在光源装置603中可以执行拍摄的图像的白平衡的调整。此外，在这种情况下，通过以时分的方式使用来自各个rgb激光光源的激光照射观察目标，并且与照射时序同步地控制摄像机头502的摄像元件的驱动，还可以以时分的方式拍摄与各个rgb对应的图像。根据该方法，在摄像元件中没有设置滤色器的情况下，也能够获得彩色图像。
[0186]
此外，可以控制光源装置603的驱动，以便每隔预定时间改变要输出的光的强度。通过与光强度的变化的时序同步地控制摄像机头502的摄像元件的驱动来以时分的方式获取图像并合成图像，可以生成没有所谓的遮挡阴影和过曝高光的高动态范围的图像。
[0187]
此外，光源装置603可以构造为能够供给对应于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，利用身体组织中光吸收的波长依赖性通过照射比正常观察时的照射光(即，白光)更窄的波段的光，进行所谓的窄带摄像，其中以高对比度对预定组织(诸如，粘膜表层部分中的血管)＝进行摄像。或者，在特殊光观察中，可以执行用于获得通过用激发光照射产生的荧光得到的图像的荧光观察。在荧光观察中，例如，可以用激发光照射身体组织以观察来自身体组织的荧光(自发荧光观察)或者将诸如吲哚菁绿(icg)等试剂局部注射到身体组织中并且用与试剂的荧光波长相对应的激发光照射身体组织以获得荧光图像。光
源装置603可以构造为能够供给与这种特殊光观察相对应的窄带光和/或激发光。
[0188]
图20是示出图19所示的摄像机头502和ccu 601的功能构造的示例的框图。
[0189]
摄像机头502包括透镜单元701、摄像部702、驱动部703、通信部704和摄像机头控制部705。ccu 601包括通信部711、图像处理部712和控制部713。摄像机头502和ccu 601通过传输电缆700彼此可通信地连接。
[0190]
透镜单元701是设置在与透镜镜筒501的连接部分处的光学系统。从透镜镜筒501的远端获取的观察光被引导到摄像机头502并且进入透镜单元701。通过组合包括变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜来构造透镜单元701。
[0191]
摄像部702包括摄像元件。构成摄像部702的摄像元件的数量可以是一个(所谓的单板型)或多个(所谓的多板型)。在摄像部702构造为多板型的情况下，例如，可以通过各个摄像元件生成与rgb相对应的图像信号，并且通过组合图像信号可以获得彩色图像。或者，摄像部702可以包括用于获取与三维(3d)显示相对应的右眼和左眼图像信号的一对摄像元件。通过执行3d显示，外科医生531能够更准确地掌握手术部位中的活体组织的深度。注意，在摄像部702构造为多板型的情况下，对应于各个摄像元件可以设置多个透镜单元701。摄像部702例如是根据第一至第六实施例中的任一者的固态摄像装置。
[0192]
此外，摄像部702不是必需设置在摄像机头502中。例如，摄像部702可以设置在透镜镜筒501内物镜正后方。
[0193]
驱动部703包括致动器，并且在摄像机头控制部705的控制下，使透镜单元701的变焦透镜和聚焦透镜沿光轴移动预定距离。因此，能够适当地调整由摄像部702拍摄的图像的放大率和焦点。
[0194]
通信部704包括用于向ccu 601发送和从ccu 601接收各种类型的信息的通信装置。通信部704经由传输电缆700将从摄像部702获得的图像信号作为raw数据传输到ccu 601。
[0195]
此外，通信部704从ccu 601接收用于控制摄像机头502的驱动的控制信号，并且将该控制信号供给至摄像机头控制部705。例如，控制信号包括诸如用于指定拍摄的图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息和/或用于指定拍摄的图像的放大率和焦点的信息等关于摄像条件的信息。
[0196]
注意，如上所述的诸如帧速率、曝光值、放大率和焦点等摄像条件可以由用户适当地指定，或者可以由ccu 601的控制部713基于所获取的图像信号自动设定。在后一种情况下，内窥镜500中安装了所谓的自动曝光(ae)功能、自动聚焦(af)功能和自动白平衡(awb)功能。
[0197]
摄像机头控制部705基于经由通信部704接收的来自ccu 601的控制信号来控制摄像机头502的驱动。
[0198]
通信部711包括用于向摄像机头502发送和从摄像机头502接收各种类型的信息的通信装置。通信部711接收经由传输电缆700从摄像机头502发送的图像信号。
[0199]
此外，通信部711向摄像机头502发送用于控制摄像机头502的驱动的控制信号。图像信号和控制信号可以通过电通信、光通信等传输。
[0200]
图像处理部712对从摄像机头502发送的作为raw数据的图像信号执行各种类型的图像处理。
[0201]
控制部713执行与内窥镜500对手术部位等的摄像和通过对手术部位等的摄像获得的拍摄图像的显示相关的各种类型的控制。例如，控制部713产生用于控制摄像机头502的驱动的控制信号。
[0202]
此外，控制部713使显示装置602显示基于经过图像处理部712图像处理的图像信号的手术部位等的拍摄图像。此时，控制部713可以使用各种图像识别技术来识别拍摄图像中的各种物体。例如，控制部713可以通过检测拍摄图像中包含的物体的边缘的形状、颜色等，识别诸如钳子等手术工具、特定身体部位、出血、使用能量装置512时的雾等。当在显示装置602上显示拍摄图像时，控制部713可以通过使用识别结果在手术部位的图像上叠加并显示各种类型的手术支持信息。由于手术支持信息被叠加并显示并且呈现给外科医生531，因此可以减轻外科医生531的负担，并且外科医生531可以可靠地进行手术。
[0203]
连接摄像机头502和ccu 601的传输电缆700是与电信号通信兼容的电信号电缆、与光通信兼容的光纤或它们的复合电缆。
[0204]
这里，在所示示例中，使用传输电缆700通过有线执行通信，但是可以无线地执行摄像机头502与ccu 601之间的通信。
[0205]
虽然如上已经说明了本公开的实施例，但是在不脱离本公开的主旨的情况下，可以使用各种变形例来实现这些实施例。例如，两个或更多个实施例可以组合实施。
[0206]
注意，本公开还可以具有以下配置。
[0207]
(1)一种固态摄像装置，包括：
[0208]
第一基板，其包括第一半导体基板；
[0209]
多个光电转换部，其设置在所述第一半导体基板中；和
[0210]
像素分离部，其设置在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间，
[0211]
其中，所述像素分离部的侧表面与所述第一半导体基板之间的界面具有{100}面。
[0212]
(2)根据(1)所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部包括绝缘膜。
[0213]
(3)根据(2)所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部还包括遮光膜。
[0214]
(4)根据(2)所述的固态摄像装置，其中，所述绝缘膜含有氧和包含在所述第一半导体基板中的元素。
[0215]
(5)根据(2)所述的固态摄像装置，其中，所述绝缘膜包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。
[0216]
(6)根据(1)所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部包括在平面图中沿平行于所述第一半导体基板的表面的第一方向延伸的多个第一部分以及沿平行于所述第一半导体基板的表面的第二方向延伸的多个第二部分。
[0217]
(7)根据(5)所述的固态摄像装置，其中，所述平面图对应于观察所述第一半导体基板的光入射面的状态。
[0218]
(8)根据(6)所述的固态摄像装置，其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第一半导体基板的《100》方向。
[0219]
(9)根据(1)所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部设置在贯穿所述第一半导体基板的像素分离槽中。
[0220]
(10)根据(1)所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部设置在不贯穿所述第一
半导体基板的像素分离槽中。
[0221]
(11)根据(1)所述的固态摄像装置，还包括：
[0222]
第一绝缘层，其设置在所述第一基板的与光入射面相对的一侧；和
[0223]
第二基板，其包括设置为面对所述第一绝缘层的第二半导体基板；
[0224]
其中，所述第二基板包括晶体管。
[0225]
(12)根据(11)所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部包括在平面图中沿平行于所述第一半导体基板的表面的第一方向延伸的多个第一部分以及沿平行于所述第一半导体基板的表面的第二方向延伸的多个第二部分。
[0226]
(13)根据(12)所述的固态摄像装置，
[0227]
其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第二半导体基板的《110》方向，并且
[0228]
所述晶体管是具有平行于《110》方向的沟道方向的n型平面晶体管。
[0229]
(14)根据(12)所述的固态摄像装置，
[0230]
其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第二半导体基板的《100》方向，并且
[0231]
所述晶体管是鳍型晶体管，所述鳍型晶体管具有作为所述第二半导体基板的{100}面的鳍侧壁并且具有平行于所述第一方向或所述第二方向的沟道方向。
[0232]
(15)根据(12)所述的固态摄像装置，
[0233]
其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第二半导体基板的《100》方向，并且
[0234]
所述晶体管是具有平行于《100》方向的沟道方向的p型平面晶体管。
[0235]
(16)根据(12)所述的固态摄像装置，
[0236]
其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第二半导体基板的《110》方向，并且
[0237]
所述晶体管是鳍型晶体管，所述鳍型晶体管具有作为所述第二半导体基板的{100}面的鳍侧壁并且具有不平行于所述第一方向或所述第二方向的沟道方向。
[0238]
(17)一种固态摄像装置，包括：
[0239]
第一基板，其包括第一半导体基板；
[0240]
多个光电转换部，其设置在所述第一半导体基板中；和
[0241]
像素分离部，其设置在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间；
[0242]
其中，所述像素分离部包括绝缘膜，并且
[0243]
所述绝缘膜包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。
[0244]
(18)一种固态摄像装置的制造方法，所述方法包括：
[0245]
在第一基板的第一半导体基板中形成多个光电转换部；和
[0246]
在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间形成像素分离部，
[0247]
其中，所述像素分离部形成为使得所述像素分离部的侧表面与所述第一半导体基板之间的界面具有{100}面。
[0248]
(19)根据(18)所述的固态摄像装置的制造方法，其中，所述像素分离部形成为包
括绝缘膜。
[0249]
(20)根据(19)所述的固态摄像装置的制造方法，其中，所述绝缘膜形成为包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。
[0250]
附图标记列表
[0251]
1像素
[0252]
2像素阵列区域
[0253]
3控制电路
[0254]
4垂直驱动电路
[0255]
5列信号处理电路
[0256]
6水平驱动电路
[0257]
7输出电路
[0258]
8垂直信号线
[0259]
9水平信号线
[0260]
11半导体基板
[0261]
11'基板
[0262]
11a芯片区域
[0263]
11b切割区域
[0264]
11c源极扩散层
[0265]
11d漏极扩散层
[0266]
12光电转换部
[0267]
13 n型半导体区域
[0268]
14 p型半导体区域
[0269]
21像素分离槽
[0270]
21a第一线性部分
[0271]
21b第二线性部分
[0272]
22像素分离部
[0273]
22a第一线性部分
[0274]
22b第二线性部分
[0275]
23绝缘膜
[0276]
23a第一部分
[0277]
23b第二部分
[0278]
24遮光膜
[0279]
25遮光膜
[0280]
26平坦化膜
[0281]
27滤色器
[0282]
28片上透镜
[0283]
31基板
[0284]
32绝缘层
[0285]
32a绝缘膜
[0286]
32b层间绝缘膜
[0287]
33半导体基板
[0288]
33'基板
[0289]
33a源极扩散层
[0290]
33b漏极扩散层
[0291]
34绝缘层
[0292]
34a绝缘膜
[0293]
34b层间绝缘膜
[0294]
35栅极电极
[0295]
36栅极电极
[0296]
36a平面部分
[0297]
36b鳍部分
[0298]
41插塞
[0299]
42绝缘膜
[0300]
43插塞
[0301]
44配线层。

技术特征：
1.一种固态摄像装置，包括：第一基板，其包括第一半导体基板；多个光电转换部，其设置在所述第一半导体基板中；和像素分离部，其设置在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间，其中，所述像素分离部的侧表面与所述第一半导体基板之间的界面具有{100}面。2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部包括绝缘膜。3.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部还包括遮光膜。4.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述绝缘膜含有氧和包含在所述第一半导体基板中的元素。5.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述绝缘膜包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。6.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部包括在平面图中沿平行于所述第一半导体基板的表面的第一方向延伸的多个第一部分以及沿平行于所述第一半导体基板的表面的第二方向延伸的多个第二部分。7.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其中，所述平面图对应于观察所述第一半导体基板的光入射面的状态。8.根据权利要求6所述的固态摄像装置，其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第一半导体基板的<100>方向。9.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部设置在贯穿所述第一半导体基板的像素分离槽中。10.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部设置在不贯穿所述第一半导体基板的像素分离槽中。11.根据权利要求1所述的固态摄像装置，还包括：第一绝缘层，其设置在所述第一基板的与光入射面相对的一侧；和第二基板，其包括设置为面对所述第一绝缘层的第二半导体基板；其中，所述第二基板包括晶体管。12.根据权利要求11所述的固态摄像装置，其中，所述像素分离部包括在平面图中沿平行于所述第一半导体基板的表面的第一方向延伸的多个第一部分以及沿平行于所述第一半导体基板的表面的第二方向延伸的多个第二部分。13.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第二半导体基板的<110>方向，并且所述晶体管是具有平行于<110>方向的沟道方向的n型平面晶体管。14.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第二半导体基板的<100>方向，并且所述晶体管是鳍型晶体管，所述鳍型晶体管具有作为所述第二半导体基板的{100}面的鳍侧壁并且具有平行于所述第一方向或所述第二方向的沟道方向。15.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第二半导体基板的<100>方向，并且
所述晶体管是具有平行于<100>方向的沟道方向的p型平面晶体管。16.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中，所述第一方向或所述第二方向平行于所述第二半导体基板的<110>方向，并且所述晶体管是鳍型晶体管，所述鳍型晶体管具有作为所述第二半导体基板的{100}面的鳍侧壁并且具有不平行于所述第一方向或所述第二方向的沟道方向。17.一种固态摄像装置，包括：第一基板，其包括第一半导体基板；多个光电转换部，其设置在所述第一半导体基板中；和像素分离部，其设置在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间；其中，所述像素分离部包括绝缘膜，并且所述绝缘膜包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。18.一种固态摄像装置的制造方法，所述方法包括：在第一基板的第一半导体基板中形成多个光电转换部；和在所述第一半导体基板中的所述多个光电转换部之间形成像素分离部，其中，所述像素分离部形成为使得所述像素分离部的侧表面与所述第一半导体基板之间的界面具有{100}面。19.根据权利要求18所述的固态摄像装置的制造方法，其中，所述像素分离部形成为包括绝缘膜。20.根据权利要求19所述的固态摄像装置的制造方法，其中，所述绝缘膜形成为包括在平面图中具有第一膜厚度的第一部分和设置在所述像素分离部的角部处并且具有比所述第一膜厚度更厚的第二膜厚度的第二部分。

技术总结
[问题]提供一种能够在像素分离槽中适当地形成像素分离部的固态摄像装置以及该固态摄像装置的制造方法。[方案]该固态摄像装置包括：第一基板；多个光电转换部，其设置在所述第一基板中；和像素分离部，其设置在所述第一基板中的所述光电转换部之间，所述像素分离部设置在作为{100}面的所述第一基板的侧表面上。置在作为{100}面的所述第一基板的侧表面上。置在作为{100}面的所述第一基板的侧表面上。


技术研发人员：山元纯平
受保护的技术使用者：索尼半导体解决方案公司
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2023/8/31