固态摄像装置和电子设备
阅读说明：本技术 固态摄像装置和电子设备 (Solid-state image pickup device and electronic apparatus ) 是由 大浦雅史 于 2019-03-15 设计创作，主要内容包括：本技术涉及能够提高与晶体管的布置有关的自由度的固态摄像装置和电子设备。本发明设置有：光电转换单元,其被构造成进行光电转换；沟槽,其在深度方向上穿透半导体基板,且形成在分别形成于相邻的像素中的各所述光电转换单元之间；以及PN结区域,其由所述沟槽的侧壁上的P型区域和N型区域构成。这里,在所述光电转换单元周围的侧边的一部分包括：未形成有所述P型区域的区域或较薄地形成有所述P型区域的区域。在所述光电转换单元周围的四个侧边中的至少一个侧边上形成有所述PN结区域,并且在其余的侧边上未形成有所述P型区域。本技术能够应用于例如背面照射式CMOS图像传感器。(The present technology relates to a solid-state image pickup device and an electronic apparatus capable of improving the degree of freedom regarding the arrangement of transistors. The invention is provided with: a photoelectric conversion unit configured to perform photoelectric conversion; a trench penetrating the semiconductor substrate in a depth direction and formed between the photoelectric conversion units respectively formed in adjacent pixels; and a PN junction region composed of a P-type region and an N-type region on a sidewall of the trench. Here, a part of the side around the photoelectric conversion unit includes: a region where the P-type region is not formed or a region where the P-type region is thinly formed. The PN junction region is formed on at least one of four sides around the photoelectric conversion unit, and the P-type region is not formed on the remaining sides. The present technology can be applied to, for example, a backside-illuminated CMOS image sensor.)
技术领域
本技术涉及固态摄像装置和电子设备，特别地，涉及如下这样的固态摄像装置和电子设备：它们具有在形成于各像素之间的像素间遮光壁的侧壁上形成的P型固相扩散层和N型固相扩散层，以形成强电场区域并将电荷保持在该强电场区域中，由此提高了各像素的饱和电荷量Qs。
背景技术
传统上，如下的技术是已知的：为了提高固态摄像装置的各像素的饱和电荷量Qs的目的，在形成于各像素之间的沟槽的侧壁上形成有P型扩散层和N型扩散层，以形成强电场区域并将电荷保持在该强电场区域中(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开第2015-162603号
发明内容
本发明要解决的问题
然而，专利文献1中公开的构造可能会削弱硅(Si)基板的在光入射侧的钉扎，所产生的电荷流入光电二极管并且暗特性发生劣化，例如出现白点并产生暗电流。此外，强电场区域的形成可能会限制能够用来布置晶体管等的区域。
本技术就是鉴于上述情况而做出的，本技术能够抑制暗特性(Darkcharacteristics)的劣化，并且能够提高晶体管等的布置自由度。
解决问题的技术方案
根据本技术的一方面的固态摄像装置包括：光电转换单元，其被构造成进行光电转换；沟槽，其在深度方向上穿透半导体基板，且形成在分别形成于相邻的像素中的各所述光电转换单元之间；以及PN结区域，其由所述沟槽的侧壁上的P型区域和N型区域构成。这里，在所述光电转换单元周围的侧边的一部分包括：未形成有所述P型区域的区域或较薄地形成有所述P型区域的区域。
根据本技术的一方面的电子设备是在其内安装有固态摄像装置的电子设备，所述固态摄像装置包括：光电转换单元，其被构造成进行光电转换；沟槽，其在深度方向上穿透半导体基板，且形成在分别形成于相邻的像素中的各所述光电转换单元之间；以及PN结区域，其由所述沟槽的侧壁上的P型区域和N型区域构成。这里，在所述光电转换单元周围的侧边的一部分包括：未形成有所述P型区域的区域或较薄地形成有所述P型区域的区域。
根据本技术的一方面的所述固态摄像装置包括：被构造成进行光电转换的所述光电转换单元；在深度方向上穿透所述半导体基板、且形成在分别形成于相邻的像素中的各所述光电转换单元之间的所述沟槽；以及包括所述沟槽侧壁上的所述P型区域和所述N型区域的所述PN结区域。此外，在所述光电转换单元周围的侧边的一部分包括：未形成有所述P型区域的区域或较薄地形成有所述P型区域的区域。
根据本技术的一方面的所述电子设备包括上述固态摄像装置。
本发明的有益效果
根据本技术，能够抑制暗特性的劣化，并且提高了晶体管等的布置自由度。
注意，这里所说明的效果不一定是限制性的，而是可以展现本公开中所记载的任何效果。
附图说明
图1是示出摄像装置的构造示例的图。
图2是示出摄像元件的构造示例的图。
图3是示出本技术适用的像素的第一构造示例的垂直方向截面图。
图4是本技术适用的像素的第一实施形式的前面侧的平面图。
图5是像素的电路图。
图6是用于说明DTI 82及其周边的制造方法的图。
图7是示出本技术适用的像素的第二构造示例的垂直方向截面图。
图8是示出本技术适用的像素的第三构造示例的垂直方向截面图。
图9是示出本技术适用的像素的第四构造示例的垂直方向截面图。
图10是示出本技术适用的像素的第五构造示例的垂直方向截面图。
图11是示出本技术适用的像素的第六构造示例的垂直方向截面图。
图12是示出本技术适用的像素的第七构造示例的垂直方向截面图。
图13是示出本技术适用的像素的第八构造示例的垂直方向截面图。
图14是示出本技术适用的像素的第九构造示例的垂直方向截面图。
图15是示出本技术适用的像素的第十构造示例的垂直方向截面图。
图16是示出本技术适用的像素的第十一构造示例的垂直方向截面图和平面图。
图17是示出本技术适用的像素的第十二构造示例的垂直方向截面图和平面图。
图18是示出本技术适用的像素的第十三构造示例的垂直方向截面图。
图19是示出本技术适用的像素的第十四构造示例的垂直方向截面图。
图20是示出本技术适用的像素的一个构造示例的平面图。
图21是示出本技术适用的像素的第十五构造示例的平面图。
图22是示出本技术适用的像素的另一第十五构造示例的平面图。
图23是示出本技术适用的像素的又一第十五构造示例的平面图。
图24是用于说明本技术适用的像素的制造过程的图。
图25是用于说明本技术适用的像素的制造过程的图。
图26是示出本技术适用的像素的第十六构造示例的平面图。
图27是示出本技术适用的像素的另一第十六构造示例的平面图。
图28是用于说明本技术适用的像素的制造过程的图。
图29是用于说明本技术适用的像素的制造过程的图。
图30是用于说明本技术适用的像素的制造过程的图。
图31是示出本技术适用的像素的第十八构造示例的平面图。
图32是示出本技术适用的像素的另一第十八构造示例的平面图。
图33是用于说明本技术适用的像素的制造过程的图。
图34是用于说明本技术适用的像素的制造过程的图。
图35是用于说明本技术适用的像素的制造过程的图。
图36是示出内窥镜手术系统的示意性构造示例的图。
图37是示出摄像头和CCU(相机控制单元)的功能构造的示例的框图。
图38是示出车辆控制系统的示意性构造示例的框图。
图39是示出车外信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细说明用于实现本技术的最佳方式(以下称为实施例)。
由于本技术能够应用于摄像装置，因此这里将以本技术应用于摄像装置的情况为例进行说明。注意，在此，即使将以摄像装置为例给出说明，但是本技术不限于摄像装置的应用，并且本技术能够应用于例如下列之类的各种设备：诸如数码相机或摄影相机等摄像装置；诸如移动电话等具有摄像功能的便携式终端设备；使用摄像装置作为图像读取单元的复印机；以及使用摄像装置作为图像摄取单元(光电转换单元)的电子设备等。注意，可以采用安装在电子设备上的模块状构造(即相机模块)作为摄像装置。
图1是示出作为本技术的电子设备的示例的摄像装置的构造示例的框图。如图1所示，摄像装置10包括：含有透镜系统11等的光学系统、摄像元件12、作为相机信号处理单元的DSP(数字信号处理器：digital signal processor)电路13、帧存储器14、显示单元15、记录单元16、操作系统17和电源系统18等。
然后，DSP电路13、帧存储器14、显示单元15、记录单元16、操作系统17和电源系统18通过总线19相互连接。CPU 20控制摄像装置10中的各个单元。
透镜系统11获取来自被摄体的入射光(像光)，并在摄像元件12的摄像面上成像。摄像元件12把由透镜系统11在摄像面上成像的入射光的光量以像素为单位转换为电气信号，并将该电气信号作为像素信号输出。作为摄像元件12，能够使用包括下述像素的摄像元件(图像传感器)。
显示单元15包括诸如液晶显示单元或有机电致发光(EL：electro luminescence)显示单元等面板型显示单元，并且显示出由摄像元件12摄像得到的运动图像或静止图像。记录单元16将由摄像元件12摄像得到的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘驱动器(HDD：Hard Disk Drive)或存储卡等记录介质中。
操作系统17在用户的操作下发出用于本摄像装置的各种功能的操作命令。电源系统18将用作DSP电路13、帧存储器14、显示单元15、记录单元16和操作系统17的操作电源的各种电源适当地提供给这些供电目标。
<摄像元件的构造>
图2是示出摄像元件12的构造示例的框图。摄像元件12可以是互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor：CMOS)图像传感器。
摄像元件12包括像素阵列单元41、垂直驱动单元42、列处理单元43、水平驱动单元44和系统控制单元45。像素阵列单元41、垂直驱动单元42、列处理单元43、水平驱动单元44和系统控制单元45形成在半导体基板(芯片)(未示出)上。
在像素阵列单元41中，单位像素(例如，图3中的像素50)以矩阵方式二维地布置着，每个单位像素都包括光电转换元件，该光电转换元件产生具有与入射光量相对应的电荷量的光电电荷，并且所产生的光电电荷累积在该光电转换元件内部。注意，在下文中，具有与入射光量相对应的电荷量的光电电荷可以被简单地描述为“电荷”，单位像素可以被简单地描述为“像素”。
此外，在像素阵列单元41中，对于以矩阵方式布置着的像素排列，针对每行在图2中的左右方向(像素行的像素排列方向)上都形成有像素驱动线46，并且针对每列在图2中的上下方向(像素列的像素排列方向)上都形成有垂直信号线47。像素驱动线46的一端连接到垂直驱动单元42的与各行相对应的输出端。
摄像元件12还包括信号处理单元48和数据存储单元49。由信号处理单元48和数据存储单元49进行的处理可以是通过设置在与摄像元件12的基板分开的基板上的外部信号处理单元(例如，数字信号处理器(DSP))或通过软件进行的处理，或者信号处理单元48和数据存储单元49可以安装在与摄像元件12的基板为同一个的基板上。
垂直驱动单元42是如下这样的像素驱动单元：其包括移位寄存器和地址解码器等，并且对像素阵列单元41的所有像素同时进行驱动或对像素阵列单元41的各像素逐行地进行驱动，等等。尽管省略了具体构造的图示，但是垂直驱动单元42具有包括读出扫描系统和扫出扫描系统、或者能够批次扫出(batch sweeping)和批次传输的构造。
读出扫描系统逐行地依次选择并扫描像素阵列单元41的单位像素，以便从单位像素读取信号。在行驱动(卷帘快门操作(rolling shutter operation))的情况下，关于扫出，针对将要由读出扫描系统执行读出扫描的读取行，比该读出扫描提前一个与快门速度相应的时间来执行扫出扫描。此外，在全局曝光(全局快门操作(global shutteroperation))的情况下，比批次传输提前一个与快门速度相应的时间来执行批次扫出。
通过上述扫出，从读取行的单位像素的光电转换元件扫出(复位)了不必要的电荷。于是，通过扫出(复位)不必要的电荷，执行所谓的电子快门操作。这里，电子快门操作是指丢弃光电转换元件的光电电荷并且开始新的曝光(开始光电电荷的累积)的操作。
由读出扫描系统的读出操作读取到的信号对应于自从刚刚前面的读出操作或电子快门操作以来入射的光量。在行驱动的情况下，从刚刚前面的读出操作的读出时刻或从电子快门操作的扫出时刻到当前读出操作的读出时刻之间的时间段是单位像素中的光电荷的累积时段(曝光时段)。在全局曝光的情况下，从批次扫出到批次传输的时段是累积时段(曝光时段)。
从由垂直驱动单元42选择性地扫描的像素行中的各个单位像素输出的像素信号通过各自相应的垂直信号线47提供给列处理单元43。针对像素阵列单元41的各个像素列，列处理单元43对通过垂直信号线47从所选择的行中的各个单位像素输出的像素信号进行预定的信号处理，并暂时保存经过信号处理之后的像素信号。
具体地，列处理单元43至少执行作为信号处理的噪声去除处理(例如，相关双采样(CDS：Correlated Double Sampling)处理)。列处理单元43的相关双采样去除了像素固有的固定模式噪声(例如，复位噪声和放大晶体管的阈值差异等)。注意，列处理单元43除了能够执行噪声去除处理之外，还能够具有例如模数(AD：analog-digital)转换功能，并且列处理单元43能够将信号电平作为数字信号输出。
水平驱动单元44由移位寄存器和地址解码器等构成，并且水平驱动单元44顺序地选择与列处理单元43的像素列对应的单位电路。通过水平驱动单元44进行的选择性扫描，由列处理单元43进行了信号处理的像素信号被顺序地输出到信号处理单元48。
系统控制单元45由产生各种时序信号的时序产生器等构成，并且系统控制单元45基于由时序产生器产生的各种时序信号来实行对垂直驱动单元42、列处理单元43和水平驱动单元44等的驱动和控制。
信号处理单元48至少具有加法处理功能，并且信号处理单元48对从列处理单元43输出的像素信号进行诸如加法处理等各种各样的信号处理。数据存储单元49暂时存储信号处理单元48中的信号处理所必需的数据。
<单位像素的结构>
接下来，将说明在像素阵列单元41中以矩阵形式排列的单位像素50的具体结构。根据下面说明的像素50，能够减小由于硅(Si)基板(图3中的Si基板70)的在光入射侧的钉扎变弱并且所产生的电荷流入光电二极管(图3中的PD 71)而导致的暗特性劣化(例如，出现白点和产生暗电流)的可能性。
<第一实施例的像素的构造示例>
图3是作为本技术适用的像素50的第一实施例的像素50a的垂直方向截面图，图4是像素50a的前面侧的平面图。注意，图3对应于图4中的线X-X’的位置。
下面将以背面照射式的情况为例来说明像素50。然而，本技术还能够应用于前面照射式。
图3所示的像素50具有光电二极管(PD：photodiode)71，该PD 71是形成在Si基板70内部的各个像素的光电转换元件。在PD 71的光入射侧(图3中的下侧，即背面侧)形成有P型区域72，并且在P型区域72的下层进一步形成有平坦化膜73。P型区域72与平坦化膜73之间的边界是背面Si界面75。
在平坦化膜73中形成有遮光膜74。遮光膜74被设置用于防止光漏入到相邻像素中，并且遮光膜74形成在PD 71与相邻的PD 71之间。例如，遮光膜74使用诸如钨(W)等金属材料形成。
在平坦化膜73上和在Si基板70的背面侧上形成有用于将入射光收集到PD 71的芯片上透镜(OCL：on-chip lens)76。能够使用无机材料来形成OCL 76。例如，能够使用SiN、SiO或SiOxNy(注意，0<x≤1且0<y≤1)。
尽管在图3中未示出，但是可以采用在OCL 76上粘合有诸如玻璃罩或树脂等透明板的构造。此外，尽管在图3中未示出，但是可以采用在OCL 76与平坦化膜73之间形成有彩色滤光片层的构造。此外，彩色滤光片层具有对应于每个像素设置的多个彩色滤光片，并且能够根据例如拜尔阵列来布置各彩色滤光片的颜色。
在PD 71的光入射侧的相反侧(图3中的上侧，即前面侧)形成有源区域(P阱)77。在有源区域77中，形成有用于隔离像素晶体管等的元件隔离区域(以下称为浅沟槽隔离(STI：shallow trench isolation))78。
在Si基板70的前面侧(图3中的上侧)和有源区域77上形成有布线层79，并且在该布线层79中形成有多个晶体管。图3示出了形成有传输晶体管80的示例。使用垂直型晶体管来形成传输晶体管(栅极)80。即，在传输晶体管(栅极)80中，通过开设开口来形成垂直型晶体管沟槽81，并且在该开口中形成用于从PD 71读取电荷的传输栅极(TG：transfer gate)80。
此外，在Si基板70的前面侧形成有诸如放大(AMP)晶体管、选择(SEL)晶体管和复位(RST)晶体管等像素晶体管。将参考图4来说明这些晶体管的布置，并且将参考图5中的电路图来说明它们的操作。
在各像素50a之间形成有沟槽。该沟槽被称为深沟槽隔离(DTI：deep trenchisolation)82。该DTI 82形成为在相邻的像素50a之间沿深度方向(图3中的垂直方向，亦即从前面到背面的方向)穿透Si基板70的形状。此外，DTI 82还起到像素之间的遮光壁的作用，使得不必要的光不会漏入到相邻的像素50a。
在PD 71与DTI 82之间，在从DTI 82侧朝着PD 71的方向上按顺序形成有P型固相扩散层83和N型固相扩散层84。P型固相扩散层83沿着DTI 82形成，并与Si基板70的背面Si界面75接触。N型固相扩散层84沿着DTI 82形成，并与Si基板70的P型区域72接触。
注意，固相扩散层是指使用稍后所述的制造方法、通过杂质掺杂来形成P型层和N型层而获得的层。然而，在本技术中，所述制造方法不限于利用固相扩散的方法，而是可以在DTI 82与PD 71之间设置通过例如离子注入等其它制造方法生成的P型层和N型层。此外，本实施例中的PD 71由N型区域构成。在N型区域的部分区域或整个区域中进行光电转换。
P型固相扩散层83以与背面Si界面75接触的方式形成，而N型固相扩散层84不与背面Si界面75接触，因此，在N型固相扩散层84与背面Si界面75之间设置有间隙。
利用这样的构造，P型固相扩散层83与N型固相扩散层84之间的PN结区域形成了强电场区域，并且保持着在PD 71中产生的电荷。根据该构造，沿着DTI 82形成的P型固相扩散层83和N型固相扩散层84形成了强电场区域，并且能够保持在PD 71中产生的电荷。
假如N型固相扩散层84沿着DTI 82被形成得与Si基板70的背面Si界面75接触，那么在Si基板70的背面Si界面75(其位于光入射表面侧)与N型固相扩散层84相互接触的部分中，电荷的钉扎减弱。因此，所产生的电荷可能会流入PD 71，暗特性可能发生劣化，例如，可能出现白点，并且可能产生暗电流。
然而，在图3所示的像素50a中，N型固相扩散层84被构造成不与Si基板70的背面Si界面75接触，并且N型固相扩散层84沿着DTI 82被形成得与Si基板70的P型区域72接触。利用这样的构造，能够防止电荷的钉扎减弱，因此，能够防止电荷流入PD 71以及防止暗特性发生劣化。
此外，在图3所示的像素50a中，在DTI 82的内壁上形成由SiO2制成的侧壁膜85，并且在该侧壁膜的内侧埋入了由多晶硅制成的填充材料86。
第一实施例的像素50a具有如下构造：其中，P型区域72设置在背面侧，并且在背面Si界面75附近不存在PD 71和N型固相扩散层84。利用该构造，背面Si界面75附近的钉扎减弱不会发生。因此，能够防止所产生的电荷流入PD 71以及防止暗特性发生劣化。
注意，在DTI 82中，可以采用SiN来代替侧壁膜85所采用的SiO2。此外，可以使用掺杂多晶硅来代替填充材料86所采用的多晶硅。在填充的是掺杂多晶硅的情况下，或者在填充了多晶硅之后再用N型杂质或P型杂质进行掺杂的情况下，通过施加负偏压，能够增强DTI82的侧壁的钉扎。因此，能够进一步改善暗特性。
将参考图4和图5来说明形成于像素50a中的晶体管的布置和各晶体管的操作。图4是布置在像素阵列部41(图2)中的3×3的9个像素50a的从前面侧(图3的上侧)观察时的平面图，图5是用于说明图4所示的各晶体管之间的连接关系的电路图。
在图4中，一个方形代表一个像素50a。如图4所示，DTI 82以围绕着像素50a(围绕着像素50a中所包括的PD 71)的方式形成。此外，在像素50a的前面侧形成有传输晶体管(栅极)80、浮动扩散部(FD：floating diffusion)91、复位晶体管92、放大晶体管93和选择晶体管94。
PD 71生成与接收到的光量对应的电荷(信号电荷)并且累积该电荷。PD 71的阳极端子接地，阴极端子经由传输晶体管80连接到FD 91。
当通过传输信号TR使传输晶体管80接通时，传输晶体管80读出在PD 71中生成的电荷，并将所读出的电荷传输至FD 91。
FD 91保持从PD 71读出的电荷。当通过复位信号RST使复位晶体管92接通时，复位晶体管92在累积于FD 91中的电荷被排出到漏极(恒压源Vdd)时将FD 91的电位复位。
放大晶体管93根据FD 91的电位输出像素信号。即，放大晶体管93与经由垂直信号线33连接的作为恒流源的负载MOS(未示出)一起构成源极跟随器电路。表示与累积于FD 91中的电荷对应的电平的像素信号从放大晶体管93经由选择晶体管94和垂直信号线47而被输出到列处理单元43(图2)。
当通过选择信号SEL选择像素31时，选择晶体管94被接通，并且选择晶体管94经由垂直信号线33将像素31的像素信号输出到列处理单元43。用于发送传输信号TR、选择信号SEL和复位信号RST的各信号线对应于图2中的像素驱动线46。
像素50a能够如上所述地而被构造出来，但该构造不限于此，并且能够采用其它构造。
<DTI 82及其周边的制造方法>
图6是用于说明DTI 82和DTI 82的周边的制造方法的图。
当在Si基板70中开设用于形成DTI 82的开口时，如图6的A所示，利用使用SiN和SiO2的硬掩模(hard mask)来覆盖Si基板70上的除了将要形成有DTI 82的位置以外的地方，并且对未被硬掩模覆盖的部分进行干蚀刻，以在垂直方向上开设出凹槽直至Si基板70中的预定深度。
接下来，在开设出的凹槽的内侧上形成包含作为N型杂质的磷(P)的SiO2膜，然后进行热处理，由此在从SiO2膜到Si基板70侧的部分中进行了磷P的掺杂(以下称为固相扩散)。
接下来，如图6的B所示，去除了形成于所开设出的凹槽的内侧上的包含磷的SiO2膜，然后再次进行热处理，以使磷(P)扩散到Si基板70的内部，因此，形成了与当前的凹槽形状自对准的N型固相扩散层84。之后，通过干蚀刻对凹槽的底部进行蚀刻，从而使凹槽在深度方向上延长。
接下来，如图6的C所示，在延长后的凹槽的内侧形成包含作为P型杂质的硼(B)的SiO2膜，然后进行热处理，因此从SiO2膜到Si基板70侧进行了硼(B)的固相扩散，从而形成了与延长的凹槽形状自对准的P型固相扩散层83。
之后，去除形成在凹槽的内壁上的含硼(B)的SiO2膜。
接下来，如图6的D所示，在开设出的凹槽的内壁上形成由SiO2制成的侧壁膜85，并填充多晶硅以形成DTI 82。之后，形成像素晶体管和布线。然后，从背面侧将Si基板70减薄化。在减薄化时，DTI 82的包括P型固相扩散层83在内的底部同时变薄。该减薄化处理被进行至尚未到达N型固相扩散层84的深度。
通过以上步骤，能够形成包括不与背面Si界面75接触的N型固相扩散层84以及与背面Si界面75接触的P型固相扩散层83的强电场区域，其与PD 71邻接。
<第二实施例>
图7是本技术适用的第二实施例的像素50b的垂直方向截面图。
第二实施例与第一实施例的不同之处在于，DTI 82形成在STI 78中，而其它构造与第一实施例相同。相同的部分由相同的附图标记表示，并且适当地省略其说明。在以下的对于像素50的说明中，像素50b的与第一实施例中相同的部分由相同的附图标记表示，并且适当地省略其说明。
在图7所示的像素50b中，形成于有源区域77中的STI 78b被形成得直到形成有DTI82b的部分(被形成得直到像素50b的端部为止)。然后，在STI 78b下方形成DTI 82b。
换句话说，在形成有DTI 82b的部分处形成了STI 78b，并且STI 78b和DTI 82b被形成在STI 78b和DTI 82b彼此接触的位置处。
通过这样的形成，与STI 78b和DTI 82b被形成在不同位置处的情况(例如，第一实施例中的像素50a(图3))相比，能够减小像素50b的尺寸。
此外，第二实施例的像素50b还能够获得与第一实施例的像素50a相同的效果，即，能够防止暗特性发生劣化的效果。
<第三实施例>
图8是本技术适用的第三实施例的像素50c的垂直方向截面图。
第三实施例与第一施例中的像素50a及第二实施例中的50b的不同之处在于：在DTI 82c的侧壁上形成有具有负固定电荷的膜101，并且将SiO2作为填充剂86c填充到膜101的内侧。
第一实施例中的像素50a具有如下构造：其中，在DTI 82的侧壁上形成使用SiO2的侧壁膜85，并填充多晶硅。而第三实施例中的像素50c具有如下这样的构造：其中，在DTI82c的侧壁上形成有具有负固定电荷的膜101，并且将SiO2填充到膜101的内侧。
形成在DTI 82c的侧壁上的具有负固定电荷的膜101能够使用例如氧化铪(HfO2)膜、氧化铝(Al2O3)膜、氧化锆(ZrO2)膜、氧化钽(Ta2O5)膜或氧化钛(TiO2)膜来形成。上述这些类型的膜已经被用作绝缘栅极型场效应晶体管(insulated gate field effecttransistor)的栅极绝缘膜等，因此，已经建立了成膜方法。因此，能够容易地形成这种膜。
上述成膜方法的实例包括化学气相沉积法、溅射法和原子层沉积法等。在使用原子层沉积法的情况下，能够降低成膜期间的界面能级的SiO2层同时能够被形成为大约1nm厚，因此该方法是较佳的。
此外，除上述材料以外的材料的实例包括：氧化镧(La2O3)、氧化镨(Pr2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化钕(Nd2O3)、氧化钷(Pm2O3)、氧化钐(Sm2O3)、氧化铕(Eu2O3)、氧化钆(Gd2O3)、氧化铽(Tb2O3)、氧化镝(Dy2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铒(Er2O3)、氧化铥(Tm2O3)、氧化镱(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)和氧化钇(Y2O3)。
此外，上述具有负固定电荷的膜101能够使用氮化铪膜、氮化铝膜、氮氧化铪膜或氮氧化铝膜来形成。
只要不损害绝缘性，上述具有负固定电荷的膜101可以具有添加到该膜中的硅(Si)或氮(N)。在不损害膜的绝缘性的范围内适当地确定添加浓度。注意，为了不引起诸如白点等图像缺陷，优选地将诸如上述硅或氮等添加物添加至具有负固定电荷的膜101的前表面，即与上述PD71侧相对的表面。如上所述，通过添加硅(Si)或氮(N)，能够提高膜的耐热性，并且能够提高在处理过程中防止离子注入的能力。
在第三实施例中，能够增强DTI 82的沟槽侧壁的钉扎。因此，例如，与例如第一实施例中的像素50a相比，像素50c能够更可靠地防止暗特性发生劣化。
为了在第三实施例中形成DTI 82，对图6的D所示的状态下的背面侧进行研磨，直至作为填充剂86而填充的多晶硅露出，然后，通过光致抗蚀剂和湿蚀刻来去除凹槽内部的填充剂86(多晶硅)和侧壁膜85(SiO2)，并且形成膜101，此后，用SiO2填充在凹槽中。
注意，代替作为填充材料的SiO2，可以用诸如钨(W)等金属材料填充凹槽的内部。在这种情况下，由于抑制了DTI 82的对于来自倾斜方向的入射光的光透射，因此能够改善混色。
<第四实施例>
图9是本技术适用的第四实施例的像素50d的垂直方向截面图。
在第四实施例中，像素50d与第一实施例中的像素50a的不同之处在于：沿着DTI82形成的N型固相扩散层84d在Si基板70的深度方向上具有浓度梯度，而其他构造与第一实施例中的像素50a的其他构造相同。
第一实施例中的像素50a的N型固相扩散层84的N型杂质浓度与深度方向无关并且是恒定的，而第四实施例中的像素50d的N型固相扩散层84d的N型杂质浓度依赖于深度方向而不同。
即，像素50d的N型固相扩散层84d的处于前面侧附近的N型固相扩散层84d-1形成为具有高的N型杂质浓度，而处于背面侧附近的N型固相扩散层84d-2形成为具有低的N型杂质浓度。
第四实施例中的像素50d除了具有与第一实施例的像素50a相同的效果之外，由于第四实施例中的像素50d具有存在浓度梯度的N型固相扩散层84d，因而在背面侧具有浅电位，所以像素50d还获得了易于读出电荷的新效果。
为了在N型固相扩散层84d中提供浓度梯度，例如当开设DTI 82的凹槽时在该凹槽的侧壁上造出蚀刻损伤。因此能够利用由于损伤量而引起的固相扩散掺杂量的差异。
注意，代替在N型固相扩散层84d中设置浓度梯度的是，可以使前面侧附近的P型固相扩散层83d的P型杂质浓度低，而可以使背面侧附近的P型固相扩散层83d的P型杂质浓度高。即使在这种情况下，也能够获得与在N型固相扩散层84d中设置浓度梯度的情况相同的效果。
此外，N型固相扩散层84d和P型固相扩散层83d都可以具有浓度梯度。
<第五实施例>
图10是本技术适用的第五实施例的像素50e的垂直方向截面图。
第五实施例中的像素50e与第一实施例的不同之处在于：形成于DTI82e的内壁上的由SiO2制成的侧壁膜85e被形成得比第一实施例中的像素50a的侧壁膜85厚，而其它构造与第一实施例的构造相同。
由于SiO2的光折射率低于Si的光折射率，因此进入Si基板70的入射光根据斯涅尔定律(Snell's law)进行反射，从而抑制该光透射到相邻的像素50。然而，如果侧壁膜85的膜厚度较薄，则斯涅尔定律不能完全成立，并且透射光可能会增加。
由于第五实施例中的像素50e的侧壁膜85e的膜厚度形成得较厚，因此，能够减小与斯涅尔定律的偏差，并且入射光在侧壁膜85e上的反射增加了，从而能够减少入射光透射到相邻的像素50e。因此，第五实施例中的像素50e能够获得与第一实施例的像素50a相同的效果，并且还能够具有抑制了由于倾斜入射光而引起的与相邻像素50e发生混色的效果。
<第六实施例>
图11是本技术适用的第六实施例的像素50f的垂直方向截面图。
第六实施例中的像素50f与第一实施例中的像素50a的不同之处在于：通过在PD71与背面Si界面75之间的区域111中掺杂P型杂质，来设置浓度梯度，使得Si基板70中的P型杂质浓度在背面侧比前面侧高，而第六实施例中的像素50f的其它构造与第一实施例中的像素50a的其它构造相同。
再次参照图3，第一实施例中的像素50a在Si基板70中不具有浓度梯度，并且在Si基板70与背面Si界面75之间形成有P型区域72。第六实施例中的像素50f在Si基板70中具有浓度梯度。该浓度梯度是该基板的背面侧(P型区域111侧)的P型杂质浓度比前面侧的P型杂质浓度高的浓度梯度。
具有这样的浓度梯度的第六实施例中的像素50f除了能够获得与第一实施例的像素50a相同的效果之外，还能够进一步获得如下效果：与第一实施例中的像素50a相比，更容易读出电荷。
<第七实施例>
图12是本技术适用的第七实施例的像素50g的垂直方向截面图。
第七实施例的像素50g与第一实施例的像素50a的不同之处在于：Si基板70的厚度比像素50a的Si基板70的厚度大，并且随着Si基板70的厚度增大，DTI 82等被形成得更深。
在第七实施例的像素50g中，Si基板70g形成得较厚。随着Si基板70g形成得更厚，PD 71g的面积(体积)增加，并且DTI 82g形成得更深。由于DTI 82g形成得更深，因此P型固相扩散层83g和N型固相扩散层84g也形成得更深(更宽)。
由于P型固相扩散层83g和N型固相扩散层84g变宽，因此由P型固相扩散层83g和N型固相扩散层84g构成的PN结区域的面积变大。因此，第七实施例的像素50g能够获得与第一实施例的像素50a相同的效果，并且与第一实施例的像素50a相比，还能够增加饱和电荷量Qs。
<第八实施例>
图13是本技术适用的第八实施例的像素50h的垂直方向截面图。
如图12所示的第七实施例的像素50g那样，第八实施例的像素50h是其中在Si基板70g的深度方向上的长度延长的像素。
此外，在像素50h中，在PD 71的背面侧通过离子注入而有形成P型区域121-1、N型区域122和P型区域121-2。由于在由P型区域121-1、N型区域122和P型区域121-2形成的PN结部中产生了强电场，因此能够保持电荷。
因此，第八实施例的像素50h能够获得与第七实施例的像素50g相同的效果，并且还能够增加饱和电荷量Qs。
<第九实施例>
图14是本技术适用的第九实施例的像素50i的垂直方向截面图。
第九实施例的像素50i与第一实施例的像素50a的不同之处在于：在Si基板70的前面侧有形成MOS电容器131和像素晶体管(未示出)，而其它构造与第一实施例中的像素50a的构造相同。
通常，即使使PD 71的饱和电荷量Qs变大，但除非降低转换效率，否则输出仍会受到垂直信号线VSL(图2所示的垂直信号线47)的振幅极限的限制，因此很难充分利用所增加的饱和电荷量Qs。
为了降低PD 71的转换效率，必须向FD 91(图4)添加电容。因此，第九实施例的像素50i具有如下构造：其中，添加MOS电容器131作为要添加到FD 91(图14中未示出)的电容。
第九实施例的像素50i能够获得与第一实施例的像素50a相同的效果，并且由于向FD 91添加了MOS电容器131，像素50i能够降低PD 71的转换效率，并且能够充分利用所增加的饱和电荷量Qs。
<第十实施例>
图15是本技术适用的第十实施例的像素50j的垂直方向截面图。
第十实施例的像素50j与第一实施例的像素50a的不同之处在于：在形成于有源区域77中的阱接触部151中形成有两个接触件152，并且接触件152连接到Cu布线153，而其它构造与第一实施例的像素50a的其它构造相同。
如上所述，能够采用包括阱接触部151的构造。注意，图15示出了形成有两个接触件152的示例。然而，也可以在阱接触部151中形成两个以上的接触件152。
除了获得与第一实施例的像素50a相同的效果，第十实施例的像素50j还能够改善重缺陷产生率。
<第十一实施例>
图16是本技术适用的第十一实施例的像素50k的垂直方向截面图和平面图。
第十一实施例的像素50k与第一实施例的像素50a的不同之处在于：垂直型晶体管沟槽81k被开设在像素50k的中央，并且形成有传输晶体管(栅极)80k，而其它构造与第一实施例中的像素50a的其它构造相同。
图16所示的像素50k是在如下状态下形成的：传输晶体管(栅极)80k位于与PD 71的各个外周边等距的位置处。因此，第十一实施例的像素50k除了获得与第一实施例的像素50a相同的效果之外，由于传输晶体管(栅极)存在于与PD 71的各个外周边等距的位置处，因此第十一实施例的像素50k还能够改善电荷的传输。
<第十二实施例>
图17是本技术适用的第十二实施例的像素50m的垂直方向截面图和平面图。
第十二实施例的像素50m与第一实施例的像素50a的不同之处在于：使用两个垂直型晶体管沟槽81-1和81-2来形成传输晶体管80m，而在其它方面具有类似的构造。
第一实施例的像素50a(图3)具有其中传输晶体管80包括一个垂直型晶体管沟槽81的构造，而第十二实施例的像素50m具有其中使用两个垂直型晶体管沟槽81-1和81-2来形成传输晶体管80m的构造。
如上所述，通过采用设置有两个垂直型晶体管沟槽81-1和81-2的构造，提高了当传输晶体管80k的电位被改变时夹在两个垂直型晶体管沟槽81-1和81-2之间的区域的电位的追随性。因此，能够提高调制度。结果，能够提高电荷传输效率。
此外，能够获得与第一实施例的像素50a相同的效果。
注意，这里，虽然以包括两个垂直型晶体管沟槽81-1和81-2的示例为例对传输晶体管80k给出了说明。然而，在各个像素区域中可以形成两个以上的垂直型晶体管沟槽81。
此外，已经说明了两个垂直型晶体管沟槽81-1和81-2被形成为具有相同尺寸(相同的长度和厚度)的示例。然而，在形成有多个垂直型晶体管沟槽81的情况下，所述多个垂直型晶体管沟槽81可以被形成为具有不同的尺寸。例如，两个垂直型晶体管沟槽81-1和81-2中的一个垂直型晶体管沟槽可以形成得比另一个垂直型晶体管沟槽长，或者形成得比另一个垂直型晶体管沟槽厚。
<第十三实施例>
图18是本技术适用的第十三实施例的像素50n的垂直方向截面图。
第十三实施例的像素50n与第一实施例的像素50a的不同之处在于遮光膜74的构造，而其它构造与第一实施例的像素50a的其它构造相同。
在第十三实施例的像素50n中，在DTI 82n的上侧和下侧分别形成有遮光膜74n-1和遮光膜74n-2。在第一实施例的像素50a(图3)中，在DTI 82的背面侧(图3的下侧)上形成有覆盖于该背面侧上的遮光膜74，而在像素50n(图18)中，用与遮光膜74相同的金属材料(例如，钨)填充DTI 82n的内部，并且也用该金属材料覆盖Si基板70的前面侧(图18的上侧)。
即，像素50n具有其中各像素区域除了背面以外(除了光入射面以外)都被金属材料包围的构造。注意，在像素50n具有除了该像素50n的背面以外都被金属材料包围的构造的情况下，在必要的部分中适当地开设有开口，例如，在遮光膜74n-2的设置有传输晶体管80n的部分中开设有开口，以便形成与外部连接用的端子。
注意，遮光膜74等可以使用钨(W)以外的金属材料。
第十三实施例中的像素50n能够防止入射光泄漏到相邻的像素50n中，从而能够抑制混色。
此外，从背面侧入射但未被光电转换而到达前面侧的光能够被金属材料(遮光膜74n-2)反射，并且再次进入PD 71。因此，除了获得与第一实施例的像素50a相同的效果之外，第十三实施例的像素50n还能够提高PD 71的灵敏度。
<第十四实施例>
图19是本技术适用的第十四实施例的像素50p的垂直方向截面图。
第十四实施例的像素50p与第一实施例的像素50a的不同之处在于，形成在背面侧上的P型固相扩散层83p及侧壁膜85p的形状与第一实施例不同，而其它构造与第一实施例的像素50a的其它构造相同。
像素50p的背面侧的P型固相扩散层83p被形成为向N型固相扩散层84p的下侧突出的形状。像素50p具有如下这样的P型固相扩散层83p：其在P型区域72p的端部处被形成为突出到P型区域72p内的形状。此外，形成于P型固相扩散层83p中的侧壁膜85p也被形成为朝向P型区域72p突出的形状。此外，形成于侧壁膜85p内的填充材料86p也被形成为朝向P型区域72p突出的形状。
利用这种形状，能够可靠地让N型固相扩散层84p不与Si基板70的背面Si界面75接触。因此，能够防止电荷的钉扎减弱，并且能够防止电荷流入PD 71以及防止暗特性发生劣化。
在形成N型固相扩散层84p时，其深度和浓度可能有所变化。例如，A像素50的N型固相扩散层84的深度可能形成得比B像素50的N型固相扩散层84的深度更深。在这种情况下，形成得更深的N型固相扩散层84可能到达P型区域72内、或者可能穿透P型区域72且到达Si基板70的背面Si界面75。
此外，例如，也有可能出现的变化是A像素50的N型固相扩散层84的N型杂质浓度形成得比B像素50的N型固相扩散层84的N型杂质浓度大。在这种情况下，形成得具有更大浓度的N型固相扩散层84可能到达P型区域72内、或者可能穿透P型区域72且到达Si基板70的背面Si界面75。
在像素50p中，在N型固相扩散层84p的背面Si界面75侧，不仅P型区域72p而且P型固相扩散层83p都被形成为突出到N型固相扩散层84p下侧的突出形状。因此，即使N型固相扩散层84p的深度和浓度出现变化，也能够可靠地吸收该变化，因此，通过P型固相扩散层83p，能够防止N型固相扩散层84p与Si基板70的背面Si界面75发生接触。
第十四实施例的像素50p能够获得与第一实施例的像素50a相同的效果。
<用于增加与晶体管的布置有关的自由度的构造>
例如如图20所示，上述第一至第十四实施例中的任一实施例的像素50以在平面图中被DTI 82包围的方式形成。在DTI 82的侧壁上，形成有通过形成P型固相扩散层83和N型固相扩散层84而形成的PN结区域，并且该PN结区域形成强电场区域。注意，在上面和下面的说明中，不必说，PN结区域包括该PN结区域仅由P型固相扩散层83和N型固相扩散层84构成的情况，但是PN结区域还包括在P型固相扩散层83与N型固相扩散层84之间存在耗尽层区域的情况。
如图20所示，PD 71被N型固相扩散层84包围。N型固相扩散层84被P型固相扩散层83包围。此外，P型固相扩散层83被DTI 82包围。此外，如参考图4所述的那样，在像素50中形成有传输晶体管80、FD 91、复位晶体管92、放大晶体管93和选择晶体管94。
当在DTI 82的整个表面上形成强电场区域时，必须在被强电场区域包围的区域中布置上述像素晶体管。为此，像素晶体管的布置自由度变低，并且用于布置像素晶体管的区域可能会变窄。因此，如下所述，通过设置未形成有强电场区域的侧边或较薄地形成有强电场区域的部分，来确保用于布置像素晶体管的区域，从而增大像素晶体管的布置自由度。
在下文中，将强电场区域的厚薄变化(shades)作为第十五至第十八实施例进行说明。第十五至第十八实施例中的任一实施例能够与上述第一至第十四实施例中的某一实施例组合。
<第十五实施例>
图21是本技术适用的第十五实施例的像素50q的水平方向截面图(平面图)。
第十五实施例的像素50q具有其中部分地未形成有包围PD 71的强电场区域的构造。当通过参考图21所示的像素50q来关注像素50q中包括的PD71-1时，在PD 71-1周围的四个侧边中的两个侧边上形成了强电场区域，而在另外两个侧边上未形成强电场区域。
在这种情况下，在图21的PD 71-1左侧的DTI 82-1中形成有P型固相扩散层83-1和N型固相扩散层84-1，而在图21的PD 71-1右侧的DTI82-2中形成有P型固相扩散层83-2和N型固相扩散层84-2。因此，在图21的PD 71-1的左侧边和右侧边分别形成有强电场区域。
同时，在图21的PD 71-1上侧的DTI 82-11中，形成有N型固相扩散层84-11，但未形成有P型固相扩散层83。此外，在图21的PD 71-1下侧的DTI 82-12中，形成有N型固相扩散层84-12，但未形成有P型固相扩散层83。因此，在图21的PD 71-1的上侧边和下侧边未形成有强电场区域。
通过以这种方式设置未形成有强电场区域的侧边，就能够在该侧边上布置像素晶体管(或像素晶体管的一部分)，并且用于布置像素晶体管的区域变宽大了，从而能够提高与像素晶体管的布置有关的自由度。
图21示出了当关注一个像素50q时在该像素50q的四个侧边中的两个侧边上形成有强电场区域(其是形成有P型固相扩散层83和N型固相扩散层84的区域)的情况。然而，例如，本技术能够应用于仅在一个侧边上形成强电场区域的情况，或者能够应用于在三个侧边上形成强电场区域的情况。
例如，如图22所示，在沿垂直方向布置着的含有PD 71-3的像素50q-3和含有PD71-1的像素50q-1这两个像素50共用预定晶体管的两像素共用情况下，在作为共用像素的各像素之间的侧边上可以不形成强电场区域，但是在其他三个侧边上可以形成强电场区域。
在图22所示的示例中，PD 71-3与PD 71-1之间的DTI 82-11是未形成有P型固相扩散层83的DTI 82-11，因此，能够在DTI 82-11上或DTI82-11附近布置像素晶体管。
此外，如图23所示，能够采用在一个像素50q的侧边的一部分上未形成P型固相扩散层83的构造。在图23的A所示的示例中，在像素50q的右侧边和左侧边的中央附近形成有不包括P型固相扩散层83的区域。
例如，PD 71-1左侧边的P型固相扩散层83-1具有形成于中央部分中的开口。此外，PD 71-1右侧边的P型固相扩散层83-2具有形成于中央部分中的开口。以这种方式，可以在预定侧边上设置出未形成有P型固相扩散层83的部分(设置出P型固相扩散层83的开口)。
此外，图23示出了在像素50q的四个侧边中的两个侧边上形成了未形成有P型固相扩散层83的部分(形成了开口)的情况。然而，上述开口可以形成在四个侧边中的一个侧边、三个侧边或四个侧边中。
此外，对于相邻的像素50q可以在相同位置处形成开口，例如如图23的A所示，可以都在侧边的中央部分处形成开口。可替代地，对于相邻的像素50q也可以在不同位置处形成开口，例如如图23的B所示，可以在PD 71-1右侧边的P型固相扩散层83-2的上侧形成开口，并且还可以在PD 71-2左侧边的P型固相扩散层83-3的下侧形成开口。
此外，形成在一个侧边中的开口的数量可以是一个或多个。此外，一个开口的尺寸能够根据所要布置的晶体管的尺寸等来适当地设定。
将参考图24和图25来说明在DTI 82的侧壁中设置形成有P型固相扩散层83的区域和未形成有P型固相扩散层83的区域的各情况下的强电场区域的制造方法。
在步骤S51(图24)中，准备好用于形成DTI 82的基板。在该基板上形成氧化硅膜200，并且在已形成的凹槽内埋入绝缘膜(绝缘材料)201。例如，将LP-TEOS沉积为氧化硅膜200。
在步骤S52中，通过干蚀刻挖出氧化硅膜200的一部分、绝缘膜201的一部分、SiN的一部分、以及Si基板70的一部分。通过步骤S52，形成了深凹槽(深沟槽)。例如，如图21中所示，深沟槽的在平面图上的形状是格子状，并且将该深沟槽的深度设置为在后续步骤中将要通过固相扩散形成有N型区域的区域的下端。
在步骤S53中，使用原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)方法在晶片的整个表面上沉积含磷(P)的氧化硅膜(PSG)202。通过步骤S53中的处理，在晶片的未形成有深沟槽的前表面、深沟槽的侧表面、以及深沟槽的底表面上形成PSG膜202。由于此处使用磷(P)，因此PSG膜202被形成为N型膜。
在步骤S54中，进行热扩散处理。在步骤S54中，对晶片进行退火，使得在PSG膜202与Si基板70彼此接触的区域中，从PSG膜202到Si基板70发生磷(P)的固相扩散。结果，如步骤S54所示，形成了N型杂质区域203。N型杂质区域203是用作N型固相扩散层84的区域。
在步骤S55中，去除晶片上的PSG膜202。能够通过例如使用氢氟酸的湿蚀刻来执行PSG膜202的去除。
在步骤S56(图24)中，通过干蚀刻进一步挖出晶片的深沟槽的底表面上的硅。
在步骤S57中，使用ALD方法在晶片的整个表面上沉积含硼(B)的氧化硅膜(BSG)204。通过步骤S57中的处理，在晶片的未形成有深沟槽的前表面、深沟槽的侧表面、以及深沟槽的底表面上形成了BSG膜204。由于此处使用硼(B)，因此BSG膜204被形成为P型膜。
BSG膜204是通过在后续的处理中执行热扩散处理而成为P型杂质区域和P型固相扩散层83的部分。在设置形成有P型固相扩散层83的部分和未形成有P型固相扩散层83的部分的情况下，在执行步骤S58至S60中的处理之后执行热扩散处理。
在步骤S58及其之后，将会假设图25中的左侧是形成有P型固相扩散层83的部分(侧边)、而图25中的右侧是未形成有P型固相扩散层83的部分(侧边)，在此基础上继续说明。
在步骤S58中，在晶片的整个表面上涂布抗蚀剂205。抗蚀剂205在晶片的表面上成膜、且被填充到深沟槽中。
在步骤S59中，去除涂布到与不要形成有P型固相扩散层83的部分对应的部分上的抗蚀剂205。例如，通过对涂布到与不要形成有P型固相扩散层83的部分对应的部分上的抗蚀剂205使用掩模、用光使该掩模感光、并剥离该掩模，来去除涂布到与不要形成有P型固相扩散层83的部分对应的部分上的抗蚀剂205。在步骤S59中，执行了使涂布到与要形成有P型固相扩散层83的部分对应的部分上的抗蚀剂205留下的处理。
在步骤S60中，去除晶片上的抗蚀剂205的开口(在步骤S59中已经去除了抗蚀剂205的部分)中的BSG膜204。例如，通过使用氢氟酸的湿蚀刻来去除BSG膜204。在去除BSG膜204之后，还将剩余的抗蚀剂205剥离。
在步骤S61中，执行热扩散处理。在步骤S61中，对晶片进行退火，使得在BSG膜204和Si基板70彼此接触的区域中，从BSG膜204到Si基板70发生硼(B)的固相扩散。结果，如图25中的步骤S61所示，形成了P型杂质区域206。P型杂质区域206是用作P型固相扩散层83的区域。
此外，在步骤S61中，去除BSG膜204。可以如步骤S60那样，通过例如使用氢氟酸的湿蚀刻来执行BSG膜204的去除。
在步骤S62中，在沟槽中埋入作为填充材料86的多晶硅，并且去除沉积在晶片的上表面上的不必要的多晶硅。此外，还形成了像素晶体管和布线等。之后，从背面侧将Si基板70减薄化。执行该减薄化，直至深沟槽的底部暴露出来。
以这种方式，如图21至图23所示，形成了其中形成有P型固相扩散层83的部分和未形成有P型固相扩散层83的部分混合的像素50q。如上所述形成的像素50q能够具有其中N型固相扩散层84不与Si基板70的背面Si界面75接触的构造，因此，能够防止电荷的钉扎减弱，并且能够防止电荷流入PD 71以及防止暗特性发生劣化。此外，能够使晶体管的布置区域增大，并且能够提高与晶体管的布置有关的自由度。
<第十六实施例>
图26是本技术适用的第十六实施例的像素50r的平面图。
第十六实施例的像素50r具有使包围PD 71的强电场区域在部分上变薄的构造。当通过参考图26所示的像素50r来关注像素50r中包括的PD 71-1时，在PD 71-1周围的四个侧边上形成了强电场区域，但是形成在上、下两个侧边上的P型固相扩散层83比形成在左、右两个侧边上的P型固相扩散层83在厚度上更薄。
在这种情况下，在图26的PD 71-1左侧的DTI 82-1中形成有P型固相扩散层83-1和N型固相扩散层84-1，而在图26的PD 71-1右侧的DTI82-2中形成有P型固相扩散层83-2和N型固相扩散层84-2。因此，在图26的PD 71-1左侧边和右侧边分别形成有强电场区域。
同时，在图26的PD 71-1上侧的DTI 82-11中，形成有P型固相扩散层83-11和N型固相扩散层84-11，但是P型固相扩散层83-11形成得更薄。此外，在图26的PD 71-1下侧的DTI82-12中，形成有P型固相扩散层83-12和N型固相扩散层84-12，但是P型固相扩散层83-12形成得更薄。
形成在PD 71-1的四个侧边上的N型固相扩散层84-1、84-2、84-11和84-12被形成为具有大致相同的厚度。
在形成于PD 71-1的四个侧边上的P型固相扩散层83-1、83-2、83-11、和83-12中，P型固相扩散层83-1和83-2被形成为具有大致相同的厚度，并且P型固相扩散层83-11和83-12被形成为具有大致相同的厚度。此外，P型固相扩散层83-11和83-12形成得比P型固相扩散层83-1和83-2更薄。
注意，厚度厚或厚度薄意味着固相扩散层的宽度在物理量大小上是厚的或薄的，还意味着N型或P型杂质的浓度是高的或低的。将会假设厚度变厚可以改写为杂质浓度变高、并且厚度变薄可以改写为杂质浓度变低，在此基础上继续以下说明。
通过以这种方式设置了强电场区域较薄的侧边，就能够在该侧边上布置像素晶体管(或像素晶体管的一部分)，并且用于布置像素晶体管的区域变宽大了，因此能够提高与像素晶体管的布置有关的自由度。
图26示出了当关注一个像素50r时在该像素50r的四个侧边中的两个侧边上较薄地形成强电场区域(P型固相扩散层83较薄)的情况。然而，例如，本技术能够应用于在一个侧边或三个侧边上较薄地形成强电场区域的情况。
例如，尽管未示出，但是如图22所示的像素50p那样，在其中沿垂直方向布置着的像素50r共用预定晶体管的两像素共用的情况下，在作为共用像素的各像素之间的侧边上可以形成比其他侧边上的强电场区域更薄的强电场区域。
此外，如图27所示，能够采用其中在一个像素50r的侧边的一部分上形成有较薄的P型固相扩散层83的构造。在图27的A所示的示例中，在像素50r的右侧边和左侧边的中央附近设置了其中把P型固相扩散层83形成得较薄的区域。具有形成得较薄的P型固相扩散层83的区域被描述为凹陷。
例如，PD 71-1左侧边的P型固相扩散层83-1具有形成于中央部分的凹陷。此外，PD71-1右侧边的P型固相扩散层83-2具有形成于中央部分的凹陷。以这种方式，可以在预定侧边上设置出形成有较薄的P型固相扩散层83的部分(设置出P型固相扩散层83的凹陷)。
此外，图27示出了在像素50r的四个侧边中的两个侧边上形成了形成有较薄的P型固相扩散层83的部分(形成了凹陷)的情况。然而，这样的凹陷可以形成在四个侧边中的一个侧边、三个侧边或四个侧边中。
此外，对于相邻的像素50r可以在相同位置处形成凹陷，例如如图27的A所示，可以在侧边的中央部分处形成凹陷。可替代地，对于相邻的像素50r可以在不同位置处形成凹陷，例如如图27的B所示，可以在PD 71-1右侧边的P型固相扩散层83-2的上侧处形成凹陷，并且可以在PD 71-2左侧边的P型固相扩散层83-3的下侧处形成凹陷。
此外，在一个侧边中形成的凹陷的数量可以是一个或多个。此外，例如，一个凹陷的尺寸能够根据所要布置的晶体管的尺寸来适当地设定。
将参考图28和图29来说明在DTI 82的侧壁中设置其中P型固相扩散层83被形成得比预定厚度更薄的区域和其中P型固相扩散层83被形成得具有预定厚度的区域的情况下的强电场区域的制造方法。
在DTI 82的侧表面上形成N型固相扩散层84之后再形成P型固相扩散层83的流程与第十五实施例的像素50q的制造流程相同。直到形成N型固相扩散层84为止的处理与第十五实施例的像素50q的制造处理相同，因此省略其说明。
通过执行图24所示的步骤S51至S56中的处理，在DTI 82的侧表面上形成了用作N型固相扩散层84的N型杂质区域203。当形成了N型杂质区域203时，在步骤S101(图28)中，将抗蚀剂301涂布到晶片的整个表面上。抗蚀剂301在晶片的前表面上成膜、且被填充到深沟槽中。
在步骤S101及其之后，将会假设图28的左侧是P型固相扩散层83被形成得具有预定厚度的部分(侧边)、并且图28的右侧是P型固相扩散层83被形成得比预定厚度薄的部分(侧边)，在此基础上继续说明。
在步骤S102中，去除涂布到与将要把P型固相扩散层83形成得较薄的部分对应的部分上的抗蚀剂301。例如，通过对涂布到与将要把P型固相扩散层83形成得较薄的部分对应的部分上的抗蚀剂301使用掩模、用光使该掩模感光、并剥离该掩模，来去除涂布到与将要把P型固相扩散层83形成得较薄的部分对应的部分上的抗蚀剂301。在步骤S102中，执行了使涂布到与将要形成有具有预定厚度的P型固相扩散层83的部分对应的部分上的抗蚀剂301留下的处理。
在步骤S103中，在晶片上使用P型离子(例如，磷(P))从对角线方向进行离子注入。通过从倾斜方向进行注入，能够通过该注入来损伤没有抗蚀剂301的部分。如图28的步骤S103所示，在深沟槽的侧表面(图28右侧的侧表面)和底表面上形成了注入损伤层302(图28中用十字叉标记的部分)。
在步骤S104中，剥离抗蚀剂301，并且使用ALD在晶片的整个表面上沉积含硼(B)的氧化硅膜(BSG)303。通过步骤S104中的处理，在晶片的未形成有深沟槽的前表面、深沟槽的侧表面(含有注入损伤层302的侧表面)、以及深沟槽的底表面(含有注入损伤层302的底表面)形成BSG膜303。由于此处使用硼(B)，因此BSG膜303被形成为P型膜。
在步骤S105(图29)中，进行热扩散处理。在步骤S105中，对晶片进行退火，使得在BSG膜303和Si基板70彼此接触的区域中，从BSG膜303到Si基板70发生硼(B)的固相扩散。此时，硼(B)也固相扩散到注入损伤层302中。
如图28的步骤S105所示，形成了P型杂质区域304和305。P型杂质区域305是形成在注入损伤层302中的区域。P型杂质区域304是用作具有预定厚度的P型固相扩散层83的区域，而P型杂质区域305是用作比预定厚度薄的P型固相扩散层83的区域。
在步骤S106中，去除BSG膜303。能够通过例如使用氢氟酸的湿蚀刻来执行BSG膜303的去除。在去除BSG膜303的时候也对注入损伤层302进行了蚀刻。因此，图28的右侧所示的深沟槽的侧壁(其也是经历了固相扩散的Si基板70)也被蚀刻。即，将P型杂质区域305切削成较薄的厚度。
以这种方式，能够产生P型固相扩散层83的厚薄变化。
在步骤S107中，将多晶硅作为填充材料86埋入到沟槽中，并且去除沉积在晶片的上表面上的不必要的多晶硅。此外，还形成了像素晶体管和布线等。之后，从背面侧将Si基板70减薄化。执行这种减薄化，直至深沟槽的底部暴露出来。
以这种方式，如图26和图27所示，形成了其中P型固相扩散层83被形成为具有预定厚度的部分和其中P型固相扩散层83被形成得比预定厚度薄的部分混合的像素50r。如上所述形成的像素50r能够以使得N型固相扩散层84不与Si基板70的背面Si界面75接触的方式被构造出来，于是就能够防止电荷的钉扎减弱，因此能够防止电荷流入PD 71以及暗特性发生劣化。此外，能够使晶体管的布置区域变宽大，并且能够提高与晶体管的布置有关的自由度。
<第十七实施例>
将会说明通过参考图26和图27而描述的第十六实施例的像素50r的另一制造过程。
在制造其中P型固相扩散层83被形成为具有预定厚度的部分和其中P型固相扩散层83被形成得比预定厚度薄的部分混合的像素50r的情况下，能够通过图30所示的制造工艺来制造像素50r。
即使在这种情况下，在DTI 82的侧表面上形成N型固相扩散层84之后再形成P型固相扩散层83的流程也与第十五实施例的像素50q的制造流程相同。因此，既然在制造第十五实施例的像素50q时已经说明了直至形成N型固相扩散层84的处理，因此此处省略其说明。
通过执行图24所示的步骤S51至S56中的处理，在DTI 82的侧表面上形成了用作N型固相扩散层84的N型杂质区域203。此外，通过执行图25中的步骤S57至S61，在将要把P型固相扩散层83形成得具有预定厚度的部分中形成了P型杂质区域206。
在步骤S151(图30)中示出了与图25中的步骤S61相同的状态。在步骤S151中，通过进行热扩散处理来形成P型杂质区域206。P型杂质区域206是用作被形成得具有预定厚度的P型固相扩散层83的区域。在步骤S151中，当形成了P型杂质区域206时，去除BSG膜204(在图30中未示出)。
在步骤S152中，使用ALD方法在晶片的整个表面上沉积含硼(B)的氧化硅膜(BSG)351。通过步骤S152中的处理，在晶片的未形成有深沟槽的前表面、深沟槽的侧表面(P型杂质区域206的侧表面)、以及深沟槽的底表面(P型杂质区域206的底表面)上形成了BSG膜351。
在步骤S153中，进行热扩散处理。在步骤S153中，对晶片进行退火，使得在BSG膜351和Si基板70彼此接触的区域中，从BSG膜351到Si基板70发生硼(B)的固相扩散。此时，还对已经形成的P型杂质区域206进行了固相扩散。因此，P型杂质区域206的厚度变厚(浓度变高)。
因此，通过进行两次P型固相扩散，如图30中的步骤S153所示，形成了P型杂质区域352和353。P型杂质区域352是在第一次P型杂质区域形成处理中已经形成有P型杂质区域206的区域。P型杂质区域352是用作具有预定厚度的P型固相扩散层83的区域，而P型杂质区域353是用作比预定厚度薄的P型固相扩散层83的区域。
在步骤S154中，将多晶硅作为填充材料86埋入到沟槽中，并且去除沉积在晶片的上表面上的不必要的多晶硅。此外，还形成了像素晶体管和布线等。之后，从背面侧将Si基板70减薄化。执行这种减薄化，直至深沟槽的底部暴露出来。
以这种方式，形成了如图26和图27所示的其中P型固相扩散层83被形成得具有预定厚度的部分和其中P型固相扩散层83被形成得比预定厚度薄的部分混合的像素50r。如上所述形成的像素50r能够以使得N型固相扩散层84不与Si基板70的背面Si界面75接触的方式被构造出来，于是就能够防止电荷的钉扎减弱，因此能够防止电荷流入PD 71以及防止暗特性发生劣化。此外，能够使晶体管的布置区域变宽大，并且能够提高与晶体管的布置有关的自由度。
<第十八实施例>
图31是本技术适用的第十八实施例的像素50s的平面图。
参考图26和图27而说明的像素50r是其中把包围PD 71的强电场区域的一部分形成得较薄的实施例。具体地，在上述实施例中，P型固相扩散层83被形成得较薄，而N型固相扩散层84并没有形成得较薄。
第十八实施例的像素50s与上述像素50r的相似之处在于把包围PD71的强电场区域的一部分形成得较薄，但是不同之处在于，在这样形成得较薄的部分中，P型固相扩散层83和N型固相扩散层84两者均被较薄地形成。
第十八实施例的像素50s具有其中包围PD 71的强电场区域被部分地变薄的构造。当通过参考图31所示的像素50s来关注像素50s中包括的PD 71-1时，在PD 71-1周围的四个侧边上形成有强电场区域，但是形成在上、下两个侧边上的P型固相扩散层83比形成在左、右两个侧边上的P型固相扩散层83薄，并且形成在上、下两个侧边上的N型固相扩散层84比形成在左、右两个侧边上的N型固相扩散层84薄。
在这种情况下，在图31的PD 71-1左侧的DTI 82-1中形成有P型固相扩散层83-1和N型固相扩散层84-1，并且在图31的PD 71-1右侧的DTI 82-2中形成有P型固相扩散层83-2和N型固相扩散层84-2。因此，在图31的PD 71-1左侧边和右侧边分别形成有强电场区域。
此外，在图31的PD 71-1上侧的DTI 82-11中，形成有P型固相扩散层83-11和N型固相扩散层84-11，但是P型固相扩散层83-11和N型固相扩散层84-11都形成得较薄。此外，在图31的PD 71-1下侧的DTI82-12中，形成有P型固相扩散层83-12和N型固相扩散层84-12，但是P型固相扩散层83-12和N型固相扩散层84-12都形成得较薄。
在形成于PD 71-1的四个侧边上的P型固相扩散层83-1、83-2、83-11和83-12中，P型固相扩散层83-1和83-2被形成为具有大致相同的厚度，并且P型固相扩散层83-11和83-12被形成为具有大致相同的厚度。此外，P型固相扩散层83-11和83-12形成得比P型固相扩散层83-1和83-2在厚度上更薄。
在形成于PD 71-1的四个侧边上的N型固相扩散层84-1、84-2、84-11和84-12中，N型固相扩散层84-1和84-2被形成为具有大致相同的厚度，并且N型固相扩散层84-11和84-12被形成为具有大致相同的厚度。此外，N型固相扩散层84-11和84-12形成得比N型固相扩散层84-1和84-2在厚度上更薄。
通过以这种方式设置了强电场区域较薄的侧边，就能够在该侧边上布置像素晶体管(或像素晶体管的一部分)，并且用于布置像素晶体管的区域变宽大了，从而能够提高与像素晶体管的布置有关的自由度。
图31示出了当关注一个像素50s时在像素50s的四个侧边中的两个侧边上形成了较薄的强电场区域(P型固相扩散层83和N型固相扩散层84较薄)的情况。然而，本技术能够应用于例如在一个侧边或三个侧边上形成较薄的强电场区域的情况。
例如，尽管未示出，但是如图22所示的像素50p那样，在沿垂直方向布置着的像素50s共用预定晶体管的两像素共用的情况下，在作为共用像素的各像素之间的侧边上可以形成比其他侧边上的强电场区域薄的强电场区域。
此外，如图32所示，能够采用如下构造：其中，在一个像素50s的侧边的一部分上将P型固相扩散层83和N型固相扩散层84形成得较薄。在图32所示的示例中，在像素50s的右侧边和左侧边的中央附近设置了其中把P型固相扩散层83和N型固相扩散层84形成得较薄的区域。具有形成得较薄的P型固相扩散层83和N型固相扩散层84的区域被描述为凹陷。
例如，PD 71-1左侧边的P型固相扩散层83-1和N型固相扩散层84-1具有形成在中央部处分的凹陷。此外，PD 71-1右侧边的P型固相扩散层83-2和N型固相扩散层84-2具有形成在中央部分处的凹陷。以这种方式，可以在预定侧边上设置出形成有较薄的P型固相扩散层83和N型固相扩散层84的部分(设置出P型固相扩散层83和N型固相扩散层84的凹陷)。
此外，图32示出了在像素50s的四个侧边中的两个侧边上形成了形成有较薄的P型固相扩散层83和N型固相扩散层84的部分(形成了凹陷)的情况。然而，这样的凹陷可以形成在四个侧边中的一个侧边、三个侧边或四个侧边中。
形成在一个侧边中的凹陷的数量可以是一个或多个。此外，例如，一个凹陷的尺寸能够根据所要布置的晶体管的尺寸来适当地设定。
将参考图33和图35来说明在DTI 82的侧壁中设置了其中把P型固相扩散层83和N型固相扩散层84形成得比预定厚度薄的区域以及其中把P型固相扩散层83和N型固相扩散层84形成得具有预定厚度的区域的情况下的强电场区域的制造方法。.
即使在这种情况下，在DTI 82的侧表面上形成N型固相扩散层84之后再形成P型固相扩散层83的流程也与第十五实施例的像素50q的制造流程相同。当在DTI 82的侧表面上形成N型固相扩散层84时，进行两次N型固相扩散。之后，当形成P型固相扩散层83时，进行两次P型固相扩散。
步骤S201至S203(图33)是包括了与图24中的步骤S51至S53相同的处理的步骤。即，在步骤S201中，准备好用于形成DTI 82的基板。在该基板上形成氧化硅膜200，并且在已形成的凹槽中埋入绝缘膜(绝缘材料)201。例如，LP-TEOS被沉积为氧化硅膜200。
在步骤S202中，通过干蚀刻来挖出氧化硅膜200的一部分、绝缘膜201的一部分、SiN的一部分、以及Si基板70的一部分。通过步骤S202，形成了深凹槽(深沟槽)。
在步骤S203中，使用ALD方法在晶片的整个表面上沉积含磷(P)的氧化硅膜(PSG)202。由于此处使用磷(P)，因此PSG膜202被形成为N型膜。
在步骤S204中，执行使涂布到与将要形成有预定厚度的N型固相扩散层84的部分对应的部分上的抗蚀剂401留下的处理。在步骤S204及其之后，将会假设图33的左侧是其中把N型固相扩散层84和P型固相扩散层83形成得具有预定厚度的部分(侧边)并且图33的右侧是其中把N型固相扩散层84和P型固相扩散层83形成得比预定厚度薄的部分(侧边)，在此基础上继续说明。
图33中的步骤S204示出了留下有抗蚀剂401的状态。例如，执行与图28中的步骤S101和S102相同的步骤，使得与将要形成有预定厚度的N型固相扩散层84的部分对应的部分中的抗蚀剂401被留下。
先将抗蚀剂401涂布到晶片的整个表面上，在抗蚀剂401上使用掩模、将该掩模感光然后剥离，从而去除涂布到与将要形成有较薄的N型固相扩散层84的部分对应的部分上的抗蚀剂401，由此涂布到与将要形成有预定厚度的N型固相扩散层84的部分对应的部分上的抗蚀剂401被留下。
此外，在步骤S204中，去除除了被抗蚀剂401覆盖着的部分以外的PSG膜202。能够通过例如使用氢氟酸的湿蚀刻来执行PSG膜202的去除。通过该处理，去除除了被抗蚀剂401覆盖着的PSG膜202以外的PSG膜202。
在步骤S205中，去除抗蚀剂401，并进行热扩散处理，从而在PSG膜202和Si基板70接触的区域中，从PSG膜202到Si基板70发生磷(P)的固相扩散，并形成了N型杂质区域203。N型杂质区域203是用作具有预定厚度的N型固相扩散层84的区域。
在步骤S206(图34)中，去除残留在晶片上的PSG膜202。能够通过例如使用氢氟酸的湿蚀刻来执行PSG膜202的去除。
在步骤S207中，使用ALD方法在晶片的整个表面上沉积含磷(P)的氧化硅膜(PSG)402。
在步骤S208中，进行热扩散处理，使得在PSG膜402和Si基板70彼此接触的区域中，从PSG膜402到Si基板70发生磷(P)的固相扩散。此时，还对已经形成的N型杂质区域203进行了固相扩散。因此，N型杂质区域203的厚度变厚(浓度变高)。
因此，通过进行两次N型固相扩散，如图34中的步骤S209所示，形成了N型杂质区域403和404。N型杂质区域403是在第一次N型杂质区域形成处理中已经形成有N型杂质区域203的区域。N型杂质区域403是用作具有预定厚度的N型固相扩散层84的区域，而N型杂质区域404是用作比预定厚度薄的N型固相扩散层84的区域。
接下来，形成用作P型固相扩散层83的部分。P型固相扩散层83也是通过进行两次P型固相扩散而形成的。通过进行两次固相扩散，用于形成P型固相扩散层83的处理能够与参考图30所说明的情况类似地执行。
在步骤S210中，使用ALD方法在晶片的整个表面上沉积含硼(B)的氧化硅膜(BSG)412。此外，在步骤S210中，执行了使涂布到与将要形成有预定厚度的P型固相扩散层83的部分对应的部分上的抗蚀剂411留下的处理。
图34中的步骤S210示出了留下有抗蚀剂411的状态。例如，如步骤S204那样，将抗蚀剂411涂布到晶片的整个表面上，在抗蚀剂411上使用掩模、并且将该掩模感光然后剥离，从而去除涂布到与将要形成有较薄的P型固相扩散层83的部分对应的部分上的抗蚀剂411，因此，涂布到与将要形成有预定厚度的P型固相扩散层83的部分对应的部分上的抗蚀剂411被留下。
在步骤S211(图35)中，去除除了被抗蚀剂411覆盖着的部分之外的BSG膜412。能够通过例如使用氢氟酸的湿蚀刻来执行BSG膜412的去除。通过该处理，去除除了被抗蚀剂411覆盖着BSG膜412以外的BSG膜412。
在步骤S212中，通过进行热扩散处理来形成P型杂质区域413。P型杂质区域413是用作具有预定厚度的P型固相扩散层83的区域。在步骤S212中，当形成了P型杂质区域413时，去除BSG膜412。
在步骤S213中，形成第二次的P型杂质区域。使用ALD方法在晶片的整个表面上沉积含硼(B)的氧化硅膜(BSG)414。然后，在步骤S214中，进行热扩散处理。此时，还对已经形成的P型杂质区域413进行了固相扩散。因此，P型杂质区域413的厚度变厚(浓度变高)。
因此，通过进行两次P型固相扩散来形成P型杂质区域415和416。P型杂质区域415是在第一次P型杂质区域形成处理中已经形成有P型杂质区域413的区域。P型杂质区域415是用作具有预定厚度的P型固相扩散层83的区域，而P型杂质区域416是用作比预定厚度薄的P型固相扩散层83的区域。
在步骤S215中，在沟槽中埋入作为填充材料86的多晶硅，并且去除沉积在晶片的上表面上的不必要的多晶硅。此外，还形成了像素晶体管和布线等。之后，从背面侧将Si基板70减薄化。执行该减薄化，直到深沟槽的底部暴露出来。
以这种方式，形成了如图31和图32所示的具有形成于P型固相扩散层83和N型固相扩散层84中的凹陷的像素50s。如上所述形成的像素50s能够以使得N型固相扩散层84不与Si基板70的背面Si界面75接触的方式而被构造出来，于是就能够防止电荷的钉扎减弱，并且能够防止电荷流入PD 71以及防止暗特性发生劣化。此外，能够使晶体管的布置区域变宽大，并且能够提高与晶体管的布置有关的自由度。
<内窥镜手术系统的应用例>
此外，例如，根据本公开的技术(本技术)可以应用于内窥镜手术系统。
图36是示出根据本公开的技术(本技术)适用的内窥镜手术系统的示意性构造示例的图。
图36示出了手术人员(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的情形。如图36所示，内窥镜手术系统11000包括：内窥镜11100；诸如气腹管(pneumoperitoneum tube)11111和能量处置工具11112等其它手术器械11110；支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120；以及其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括镜筒(lens-barrel)11101和摄像头11102。从镜筒11101的远端算起的具有预定长度的区域被***患者11132的体腔中。摄像头11102连接到镜筒11101的近端。图36示出了被构造为包括硬镜筒11101的所谓硬内窥镜的内窥镜11100。然而，内窥镜11100也可以被构造为包括软镜筒的所谓软内窥镜。
在镜筒11101的远端，设置有开口部，物镜被装配在该开口部中。光源装置11203连接到内窥镜11100，并且由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内延伸的光导部件被引到镜筒11101的远端，并且利用该光通过上述物镜照射患者11132体腔中的观察对象。注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜(forward-viewing endoscope)，可以是斜视内窥镜(oblique-viewing endoscope)，或者可以是侧视内窥镜(side-viewing endoscope)。
在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像元件，并且来自观察对象的反射光(观察光)被该光学系统会聚到该摄像元件上。通过该摄像元件对观察光进行光电转换，从而产生了对应于观察光的电气信号，换句话说，对应于观察图像的图像信号。该图像信号作为原始数据被发送到相机控制单元(CCU：Camera Control Unit)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU：central processing unit)和图形处理单元(GPU：graphics processing unit)等，并且通常控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且对该图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等用来使基于该图像信号的图像被显示出来的各种图像处理。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示出基于由CCU 11201进行了图像处理的图像信号的图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED：light emitting diode)等光源，并且在拍摄手术部位等时将照射光提供给内窥镜11100。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种信息和指令。例如，用户可以输入用于改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率和焦距等)的指令等。
处置工具控制装置11205控制着用于烧灼或切开组织、以及用于封闭血管等的能量处置工具11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体输送到患者11132的体腔中以扩大体腔，从而确保内窥镜11100的视野和确保手术人员的作业空间。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以各种格式(例如，文本、图像和图表)打印与手术有关的各种信息的装置。
注意，例如，在拍摄手术部位时向内窥镜11100提供照射光的光源装置11203能够由白光源构成，所述白光源可由LED、激光光源、或者LED与激光光源的组合构成。在白光源由RGB激光光源的组合构成的情况下，能够以高精度控制各个颜色(各个波长)的输出强度和输出时序。因此，在光源装置11203中，能够对所拍摄的图像的白平衡进行调整。此外，在这种情况下，用来自RGB激光光源各者的激光以时分方式照射观察对象，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，从而能够以时分方式拍摄出分别对应于R、G和B的图像。根据这种方法，在没有为摄像元件设置颜色滤光片的情况下，也能够获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203的驱动，以改变每个预定时间要输出的光强度。与光强度的变化时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动并以时分方式获取图像，并且合成上述图像，从而能够产生没有所谓的碎片暗影(clipped black)和光晕高光(flaredhighlight)的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被构造成能够提供与特殊光观察对应的预定波长带域的光。在特殊光观察中，例如，通过利用人体组织的光吸收的波长依赖性，照射比普通观察时的照射光(换句话说，白光)窄的带域光，并以高的对比度拍摄出诸如黏膜表层中的血管等预定组织，来执行所谓的窄带域摄像(NBI：Narrow Band Imaging)。可替代地，在特殊光观察中，可以通过用激发光照射而产生的荧光来获得图像，由此执行荧光摄像。在荧光摄像中，例如，能够执行如下操作：用激发光照射人体组织，从而观察来自该人体组织的荧光(自发荧光观察)，或者将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等试剂注射到人体组织中，并且用与该试剂的荧光波长对应的激发光照射该人体组织，来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成能够提供与这种特殊光观察对应的窄带域光和/或激发光。
图37是示出图36所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU11201通过传输线缆11400彼此可通信地连接。
透镜单元11401是光学系统，其设置在摄像头11102与镜筒11101之间的连接部分处。从镜筒11101的远端引入进来的观察光被引导到摄像头11102并且进入透镜单元11401。透镜单元11401由多个透镜(包括变焦透镜和聚焦透镜)的组合构成。
构成摄像单元11402的摄像元件可以是一个摄像元件(所谓的单片式摄像元件)，或者可以是多个摄像元件(所谓的多片式摄像元件)。例如，在摄像单元11402由多片式摄像元件构成的情况下，通过各摄像元件产生分别与R、G和B对应的图像信号并且合成这些图像信号，可以获得彩色图像。可替代地，摄像单元11402可以由一对摄像元件构成，它们用于分别获取与三维(3D)显示对应的右眼用图像信号和左眼用图像信号。利用3D显示，手术人员11131能够更准确地掌握手术部位中的生物组织的深度。注意，在摄像单元11402由多片式摄像元件构成的情况下，可以与各摄像元件对应地设置有透镜单元11401的多个系统。
此外，摄像单元11402并非必须设置在摄像头11102中。例如，摄像单元11402可以设置在镜筒11101内且紧跟在物镜的后方。
驱动单元11403由致动器构成，并且驱动单元11403在摄像头控制单元11405的控制下将透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。利用这种移动，能够适当地调整摄像单元11402的所拍摄图像的倍率和焦点。
通信单元11404由用于向CCU 11201发送各种信息或从CCU 11201接收各种信息的通信装置构成。通信单元11404将从摄像单元11402获得的图像信号作为原始(RAW)数据通过传输线缆11400传送到CCU11201。
此外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并且将该控制信号提供给摄像头控制单元11405。例如，该控制信号包括与摄像条件相关的信息，这些信息例如是：用于指定所拍摄图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息、和/或用于指定所拍摄图像的倍率及焦点的信息等。
注意，上述的诸如帧速率、曝光值、倍率和焦点等摄像条件可以由用户适当地指定，或者可以基于所获取的图像信号由CCU 11201的控制单元11413自动地设定。在后一种情况下，在内窥镜11100中包含有所谓的自动曝光(AE：auto exposure)功能、自动聚焦(AF：auto focus)功能和自动白平衡(AWB：auto white balance)功能。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收到的来自CCU11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411由用于向摄像头11102发送各种信息或从摄像头11102接收各种信息的通信装置构成。通信单元11411接收从摄像头11102通过传输线缆11400发送过来的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。上述图像信号和上述控制信号能够通过电气通信或光通信等进行传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102发送过来的作为原始数据的图像信号进行各种图像处理。
控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术部位等进行摄像、以及通过对手术部位等进行摄像而获得的所拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号，控制单元11413在显示装置11202中显示出手术部位等的所拍摄图像。此时，控制单元11413可以利用各种图像识别技术来识别所拍摄图像中的各种物体。例如，控制单元11413能够通过检测所拍摄图像中所包括的物体的边缘的形状或颜色等，来识别出诸如镊子等手术器械、特定生物部位、出血、在使用能量处置工具11112时的薄雾等。控制单元11413在显示装置11202中显示出所拍摄图像时，控制单元11413可以利用识别结果，将各种手术辅助信息叠加并显示在手术部位的图像上。通过手术辅助信息的叠加和显示以及向手术人员11131的呈现，能够减少手术人员11131的负担，并且使手术人员11131能够稳妥地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201连接在一起的传输线缆11400是与电气信号的通信对应的电气信号线缆、与光通信对应的光纤、或者电气信号线缆和光纤的复合线缆。
这里，在所示的示例中，已经使用传输线缆11400以有线的方式进行通信。然而，也可以以无线的方式进行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
注意，这里已经将内窥镜手术系统作为示例进行了说明。然而，例如，根据本公开的技术还可以应用于显微镜外科手术等。
<移动体的应用例>
此外，例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在任何类型的移动体上的装置，所述移动体包括：汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶和机器人等。
图38是示出作为根据本公开的技术适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造示例的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图38所示的示例中，车辆控制系统12000包括：驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、声音图像输出单元12052以及车载网络接口(I/F：Interface)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到下述各设备的控制装置的作用，这些设备是：诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角度的转向机构；和用于产生车辆的制动力的制动设备等。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020起到下述各设备的控制装置的作用，这些设备是：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动车窗装置；以及诸如前灯、后灯、刹车灯、转向信号灯和雾灯等各种灯。在这种情况下，能够把从代替钥匙的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、和灯等。
车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，摄像单元12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使摄像单元12031拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以对行人、车辆、障碍物、标志、或路面上的文字等执行物体检测处理或距离检测处理。
摄像单元12031是用于接收光并且根据光的光接收量输出电气信号的光学传感器。摄像单元12031能够将该电气信号作为图像而输出，并且能够将该电气信号作为距离测量信息输出。此外，由摄像单元12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等非可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车内信息检测单元12040。例如，驾驶员状态检测单元12041包括用于拍摄驾驶员的相机，并且基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算出驾驶员的疲劳程度或专注程度，或者可以判定驾驶员是否睡着了。
微型计算机12051基于在车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040中获取的车辆外部和内部信息，计算出驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并且能够向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051能够执行用于实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：advanced driver assistance system)功能的协同控制，所述高级驾驶员辅助功能包括：车辆的碰撞规避或撞击减轻、基于车辆间距的追随行驶、车速维持行驶、车辆的碰撞警告、以及车辆的车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051基于在车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040中获取的车辆附近的信息，来控制驱动力产生设备、转向机构或制动设备等，从而执行用于不依赖驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
此外，基于在车外信息检测单元12030中获取的车辆外部的信息，微型计算机12051能够向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051能够通过例如根据在车外信息检测单元12030中检测到的前车或对面来车的位置来控制前灯并且从远光灯切换到近光灯，由此执行用于实现无眩光的协同控制。
声音图像输出单元12052将声音或图像中的至少一者的输出信号发送到输出设备，该输出设备能够在视觉上和在听觉上向车上的乘客或车辆外部通知信息。在图38的示例中，作为输出设备，示例性地示出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪器面板12063。例如，显示单元12062可以包括板载显示器(on-board display)或平视显示器(head-updisplay)中的至少一者。
图39是示出摄像单元12031的安装位置的示例的图。
在图39中，作为摄像单元12031，包括摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105被设置于如下位置：例如，车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠、后备箱门和车厢内的挡风玻璃的上部。设置在前鼻上的摄像单元12101和设置在车厢内的挡风玻璃的上部的摄像单元12105主要获取车辆12100的前方图像。设置在侧视镜上的摄像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧边图像。设置在后保险杠或后备箱门上的摄像单元12104主要获取车辆12100的后方图像。设置在车厢内的挡风玻璃的上部的摄像单元12105主要用于检测前车、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
注意，图39示出了摄像单元12101～12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻上的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜上的摄像单元12102和12103的摄像范围，并且摄像范围12114表示设置在后保险杠或后备箱门上的摄像单元12104的摄像范围。例如，通过将由摄像单元12101～12104拍摄到的图像数据叠加，能够获得车辆12100的从上方观看到的鸟瞰图像。
摄像单元12101～12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101～12104中的至少一者可以是包括多个图像传感器的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，基于从摄像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051获得了与摄像范围12111至12114内的各个三维物体相距的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而将尤其是在行进道路上最靠近车辆12100且在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度(例如，大于或等于0km/h)行驶的三维物体提取为前车。此外，微型计算机12051能够提前设定与前车要确保的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟车停止控制)和自动加速控制(包括跟车启动控制)等。以这种方式，能够执行以实现用于不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等为目的的协同控制。
例如，基于从摄像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051将与三维物体有关的三维物体数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、和诸如电线杆等其他三维物体以进行提取，并且能够使用这些数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员在视觉上能够识别的障碍物和驾驶员在视觉上无法识别的障碍物。然后，微型计算机12051判定用于表示与各个障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险，并且在碰撞风险大于或等于设定值并存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051能够通过音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶员输出警告，以及通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或避让转向，来执行用于避免碰撞的驾驶辅助。
摄像单元12101～12104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12051判定摄像单元12101～12104的所拍摄图像中是否存在行人，从而来识别行人。例如，通过如下过程来执行这种对行人的识别：提取作为红外相机的摄像单元12101～12104的所拍摄图像中的特征点的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理并判定该物体是否是行人的过程。当微型计算机12051判定摄像单元12101～12104的所拍摄图像中存在行人并识别出该行人时，声音图像输出单元12052使显示单元12062在所识别出的行人上叠加地显示出用于强调的矩形轮廓线。此外，声音图像输出单元12052还可以使显示单元12062在所期望的位置处显示出用于表示行人的图标等。
注意，本技术的实施例不限于上述实施例，并且能够在不脱离本技术的主旨的情况下进行各种变形。
本技术还能够具有以下构造。
(1)一种固态摄像装置，包括：
光电转换单元，其被构造成进行光电转换；
沟槽，其在深度方向上穿透半导体基板，且形成在分别形成于相邻的像素中的各所述光电转换单元之间；以及
PN结区域，其由所述沟槽的侧壁上的P型区域和N型区域构成，
其中，在所述光电转换单元周围的侧边的一部分包括：未形成有所述P型区域的区域或较薄地形成有所述P型区域的区域。
(2)根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
在所述光电转换单元周围的四个侧边中的至少一个侧边上形成有所述PN结区域，并且在其余的侧边上未形成有所述P型区域。
(3)根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
在所述光电转换单元周围的四个侧边中的至少一个侧边上，用于形成所述PN结区域的所述P型区域被形成得在厚度上比其他所述P型区域薄。
(4)根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
在所述光电转换单元周围的侧边的一部分中，用于形成所述PN结区域的所述P型区域被形成得在厚度上比其他所述P型区域薄。
(5)根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
在所述光电转换单元周围的侧边的一部分中，所述PN结区域被形成得在厚度上比其他所述PN结区域薄。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的固态摄像装置，其中，
所述P型区域和所述N型区域是固相扩散层。
(7)一种电子设备，在该电子设备中安装有固态摄像装置，
所述固态摄像装置包括：
光电转换单元，其被构造成进行光电转换；
沟槽，其在深度方向上穿透半导体基板，且形成在分别形成于相邻的像素中的各所述光电转换单元之间；以及
PN结区域，其由所述沟槽的侧壁上的P型区域和N型区域构成，
其中，在所述光电转换单元周围的侧边的一部分包括：未形成有所述P型区域的区域或较薄地形成有所述P型区域的区域。
附图标记列表
10 摄像装置
11 透镜系统
12 摄像元件
13 DSP电路
14 帧存储器
15 显示单元
16 记录单元
17 操作系统
18 电源系统
19 总线
20 CPU
31 像素
33 垂直信号线
41 像素阵列单元
42 垂直驱动单元
43 列处理单元
44 水平驱动单元
45 系统控制单元
46 像素驱动线
47 垂直信号线
48 信号处理单元
49 数据存储单元
50 像素
70 Si基板
72 P型区域
73 平坦化膜
74 遮光膜
75 背面Si界面
77 有源区域
79 布线层
80 传输晶体管
81 垂直型晶体管沟槽
83 P型固相扩散层
84 N型固相扩散层
85 侧壁膜
86 填充材料
92 复位晶体管
93 放大晶体管
94 选择晶体管
101 膜
121 P型区域
122 N型区域
131 MOS电容器
151 阱接触部
152 接触件
153 Cu布线
200 氧化硅膜
201 绝缘膜
202 PSG(磷硅玻璃)膜
203 杂质区域
204 BSG(硼硅玻璃)膜
205 抗蚀剂
206 杂质区域
301 抗蚀剂
302 注入损伤层
303 BSG膜
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