JP2019012739A - 固体撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子における画素（有効画素と遮光画素）間の光電変換性能ばらつきを低減する。【解決手段】入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと半導体基板に形成されてカラーフィルタを透過した光に応じて光電変換を行う光電変換部とカラーフィルタおよび半導体基板の間に配置される絶縁層とを備える複数の画素と、絶縁層におけるカラーフィルタの近傍に配置されて自身の画素におけるカラーフィルタを透過した光を遮光する第１の遮光部を備える画素である遮光画素と、複数の画素および遮光画素の間の絶縁層に配置されて隣接する画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第２の遮光部とを具備する固体撮像素子。【選択図】図１

Description

本技術は、固体撮像素子および撮像装置に関する。詳しくは、オプティカルブラック画素を有する固体撮像素子および撮像装置に関する。

従来、固体撮像素子において、黒レベルを規定するためのオプティカルブラック（ＯＰＢ：Optical Black）画素のフォトダイオードを遮光する遮光膜を配線層の下層部（配線層内においてフォトダイオード寄りの位置）に設けていた。これに対し、特許文献１には、配線層よりも上層の位置（配線層とカラーフィルタの間の層内）に設ける技術が開示されている。

特許文献１の技術では、受光部である多数のフォトダイオードが形成された基板上に、複数層のメタル配線層を含む配線層を積層形成し、この配線層を積層形成した後に、水素化処理と称される熱処理を行っている。この水素化処理は、水素を含有する雰囲気中で行う熱処理または処理の過程において自身の構成膜等から水素が拡散される環境における熱処理であり、受光部の電気的特性の改善のために行われる処理である。遮光膜の形成工程の前にこの水素化処理を行うことにより、遮光膜が配置されるＯＰＢ画素と有効画素との間の水素化処理におけるばらつきを抑制することができる。

特開２００８−１９８９９３号公報

上述した特許文献１の技術は、ブルーフィルタおよび非晶質シリコン膜により遮光を行っている。これらは光の透過率が比較的高いため、上述した特許文献１の技術では、遮光を十分に行うことができないという問題がある。

本技術は、前記課題に鑑みてなされたもので、固体撮像素子における画素（有効画素とＯＰＢ画素）間の光電変換性能ばらつきを低減する構造および製法について提案するものである。

本技術の第１の側面は、入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと半導体基板に形成されて上記カラーフィルタを透過した光に応じて光電変換を行う光電変換部と上記カラーフィルタおよび上記半導体基板の間に配置される絶縁層とを備える複数の画素と、上記絶縁層における上記カラーフィルタの近傍に配置されて自身の画素における上記カラーフィルタを透過した光を遮光する第１の遮光部をさらに備える上記画素である遮光画素と、上記複数の画素および遮光画素の間の上記絶縁層に配置されて隣接する上記画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第２の遮光部とを具備する固体撮像素子である。

また、本技術の第２の側面は、入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと半導体基板に形成されて上記カラーフィルタを透過した光に応じて光電変換を行う光電変換部と上記カラーフィルタおよび上記半導体基板の間に配置される絶縁層とを備える複数の画素と、上記絶縁層における上記カラーフィルタの近傍に配置されて自身の画素における上記カラーフィルタを透過した光を遮光する第１の遮光部をさらに備える上記画素である遮光画素と、上記複数の画素および遮光画素の間の上記絶縁層に配置されて隣接する上記画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第２の遮光部と、上記複数の画素および上記遮光画素のそれぞれの光電変換部における光電変換により生成された電荷に基づく画像信号を処理する処理回路とを具備する撮像装置である。

遮光画素は、遮光を行う第１の遮光部が絶縁層の中に形成される。絶縁層は、固体撮像素子の製造工程における熱処理の際に水素を半導体基板に供給する。第１の遮光部が絶縁層の中のカラーフィルタの近傍に配置されることにより、第１の遮光部の形成工程の前の工程において絶縁層から半導体基板に水素が供給される。これにより、画素および遮光画素の半導体基板への水素の供給量を略等しくするという作用をもたらす。

なお、以上説明した固体撮像素子は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。

本技術によれば、固体撮像素子における画素（有効画素と遮光画素）間の光電変換性能ばらつきを低減することができる。なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また付加的な効果があってもよい。

第１実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。 第１実施形態に係る固体撮像素子の画素配列を平面的に見て示した図である。 第１実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第１実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第１実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第１実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第１実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の他の例を説明する図である。 第１実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の他の例を説明する図である。 第２実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。 第３実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。 第３実施形態に係る固体撮像素子の画素配列を平面的に見て示した図である。 第４実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。 第５実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。 第５実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第５実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第５実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第５実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第６実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。 第６実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第６実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第６実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第６実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第７実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。 第７実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 第７実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。 撮像装置の一例の概略構成を示すブロック図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部および撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

次に、図面を参照しつつ本技術の実施形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１実施形態
２．第２実施形態
３．第３実施形態
４．第４実施形態
５．第５実施形態
６．第６実施形態
７．第７実施形態
８．第８実施形態
９．内視鏡手術システムへの応用例
１０．移動体への応用例

＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。図１（ａ）は固体撮像素子１００の断面の構成を表し、図１（ｂ）は固体撮像素子１００の表面の構成を表した図である。固体撮像素子１００は、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子である。以下、裏面照射型のＣＭＯＳ撮像素子を例に挙げて本技術の実施の形態の撮像素子を説明する。なお、以下では、図１の上下に即して上方／下方と表現することがあり、また、図１に示す各構成の上側面を裏面、下側面を表面と記載する場合がある。

固体撮像素子１００は、半導体基板１０の一方の面（図中の表面１０Ｆ）の上に配線層２０が積層形成され、半導体基板１０の他方の面（図中の裏面１０Ｒ）の上に、絶縁層３０、カラーフィルタ層４０、オンチップレンズ層５０が順に積層形成されている。半導体基板１０および各層の間には、他の層が積層形成されていてもよい。なお、図１（ｂ）においては、オンチップレンズ層５０の記載を省略している。

配線層２０は、配線や電極等を構成する複数層の導体層、導体層間を絶縁する層間絶縁層および層間絶縁層を貫通して導体層間を接続するコンタクト、を含む多層配線層の構成を有する。配線層２０は、半導体基板１０に形成された画素トランジスタ（転送トランジスタ、選択トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ等）のゲート／ソース／ドレインと適宜に接続される。

半導体基板１０は、例えば、シリコン基板等の半導体基体、化合物半導体およびその他の一般的な固体撮像素子に適用される半導体基体を用いることができる。

半導体基板１０は、配線層２０に面する表面１０Ｆの側に、画素トランジスタを構成するＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域を構成する不純物拡散層（不図示）や、光電変換素子としてのフォトダイオード（不図示）、等が設けられる。ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域の間のチャネルとなる部位を覆う配線層２０には、ゲート絶縁膜を介してＭＯＳトランジスタのゲート電極（不図示）が形成される。フォトダイオードは、半導体基板１０の裏面１０Ｒ側から入射した光のうちカラーフィルタ層４０を透過した光に応じた電荷（電子・ホール対）を生成する。この生成された電荷に応じた画像信号が生成される半導体基板１０に形成された画素回路（不図示）により生成されて出力される。なお、カラーフィルタ層４０は、所定の波長の光を透過させる光学的なフィルタである。なお、光電変換素子は、特許請求の範囲に記載の光電変換部の一例である。

図２は、第１実施形態に係る固体撮像素子の画素配列を平面的に見て示した図である。固体撮像素子１００には、複数の画素が二次元配列された画素領域Ｒ１が形成されており、図２にはＸＹマトリックス状に配列した例を示してある。画素領域Ｒ１の外側には、必要に応じて画素駆動回路や画素により生成された画像信号を処理する周辺回路を形成する周辺回路領域Ｒ２が設けられる。ここで、周辺回路領域Ｒ２における画像信号の処理には、例えば、アナログ／デジタル変換が該当する。この周辺回路領域Ｒ２を含む固体撮像素子１００は、撮像装置を構成する。なお、周辺回路は、特許請求の範囲に記載の処理回路の一例である。

画素領域Ｒ１は、有効画素Ｐ１１が形成される有効画素領域Ｒ１１と、ＯＰＢ画素Ｐ１２が形成されるＯＰＢ画素領域Ｒ１２とを含んで構成される。図２に示す例では、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２は、略矩形の有効画素領域Ｒ１１を囲繞する略矩形枠状で形成されている。

有効画素Ｐ１１は、固体撮像素子１００の裏面側から入射する光が半導体基板１０に形成されたフォトダイオードに到達する構造である。ＯＰＢ画素Ｐ１２は、固体撮像素子１００の裏面側から入射する光が半導体基板１０に形成されたフォトダイオードに到達しないように遮蔽された構造である。

半導体基板１０の画素領域Ｒ１は、有効画素Ｐ１１又はＯＰＢ画素Ｐ１２のそれぞれに対応する複数の単位画素ＰＸ（図２のＰＸ１およびＰＸ２）を含む。互いに隣接する単位画素ＰＸの光電変換素子は、半導体基板１０の厚み方向に延びるＰ型半導体からなる素子分離領域により区切られている。有効画素Ｐ１１およびＯＰＢ画素Ｐ１２の何れにおいても画像信号が生成される。このうち有効画素Ｐ１１により生成された画像信号は、固体撮像素子１００の入射光に応じた画像信号であり、被写体に基づく画像信号である。

一方、ＯＰＢ画素Ｐ１２により生成された画像信号は、遮光された状態における画像信号であり、固体撮像素子１００の出力画像信号の黒レベルの規定に使用することができる。具体的には、有効画素Ｐ１１により生成された画像信号からＯＰＢ画素Ｐ１２により生成された画像信号を減算することにより、ＯＰＢ画素Ｐ１２により生成された画像信号を黒レベルとする画像信号を生成することができる。また、ＯＰＢ画素Ｐ１２により生成された画像信号は、単位画素ＰＸにおける暗電流の計測に使用することもできる。ここで、暗電流とは、入射光による光電変換以外の要因により生成された電荷に基づく電流であり、画像信号におけるノイズに相当する。ＯＰＢ画素Ｐ１２を配置して暗電流を計測し、有効画素Ｐ１１により生成された画像信号から減算することにより、暗電流に基づく画像信号のノイズを低減することができる。なお、これら画像信号の減算は上述の周辺回路により行うことができる。

上述の暗電流は、有効画素Ｐ１１等に周囲から流入する電流により生じる。具体的には、暗電流は、半導体基板１０の表面に形成される界面準位に起因する電荷が、有効画素Ｐ１１等の光電変換素子に流入することにより生じる。この界面準位は、半導体基板１０を構成するシリコン（Ｓｉ）が半導体基板１０の端部において未結合子であるダングリングボンドを生じることにより形成される欠陥である。このダングリングボンドを水素終端することにより、界面準位を減少させることができ、暗電流を低減することができる。水素終端は、半導体基板１０に水素を供給しながら加熱する熱処理により行うことができる。この熱処理は、後述する絶縁層３０を形成する工程において実行することができる。

絶縁層３０は透明であり、一定の厚さに形成される。この絶縁層３０は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）により構成することができる。また、絶縁層３０内には複数の遮光部が設けられる。本実施形態では、遮光膜３１、遮光壁３２および遮光膜３３、が絶縁層３０内に設けられる。なお、有効画素Ｐ１１は、特許請求の範囲に記載の画素の一例である。ＯＰＢ画素Ｐ１２は、特許請求の範囲に記載の遮光画素の一例である。遮光膜３１は、特許請求の範囲に記載の第３の遮光部の一例である。遮光壁３２は、特許請求の範囲に記載の第２の遮光部の一例である。遮光膜３３は、特許請求の範囲に記載の第１の遮光部の一例である。

遮光膜３１、遮光壁３２および遮光膜３３といった遮光部には金属（例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）およびアルミニウム（Ａｌ））を使用することができる。また、金属の窒化物（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ））等を遮光部として使用することもできる。また、これら金属および金属の窒化物のうちの少なくとも１つを含む積層膜を遮光部として採用することも可能である。以降の説明では、上述の金属または金属の窒化物を遮光材料と称する。これらの遮光材料により形成される遮光部は、必要に応じて、その表面をバリアメタル膜で覆われる。

遮光膜３１は、絶縁層３０の厚み方向において半導体基板１０の近傍に、半導体基板１０の裏面１０Ｒと略平行に延びる平板状の層として設けられる。また、単位画素ＰＸにおける絶縁層３０から半導体基板１０の光電変換素子への光入射に関し、遮光膜３１は、平面ｄにおいて、有効画素Ｐ１１等を受光領域３１ａおよび遮光領域３１に分割する（図１（ｂ）参照）。受光領域３１ａは、各単位画素ＰＸにおいて遮光膜３１で被覆されない領域であり、絶縁層３０から半導体基板１０の光電変換素子への光入射が可能な領域である。遮光領域３１ｂは、各単位画素ＰＸにおいて、遮光膜３１で被覆される領域であり、絶縁層３０から半導体基板１０の光電変換素子への光入射が遮蔽される領域である。このように、遮光膜３１は、絶縁層３０における半導体基板１０の近傍の遮光壁３２の端部に隣接して配置されて開口部を有する。

遮光壁３２は、絶縁層３０の層内で単位画素ＰＸの画素境界に沿って固体撮像素子１００の厚み方向に延びる仕切状の区画壁として形成される。遮光壁３２の半導体基板１０側の端部は遮光膜３１の裏面に接して形成され、遮光壁３２のカラーフィルタ層４０側の端部はカラーフィルタ層４０の表面の近傍又はカラーフィルタ層４０の表面側に接して形成される。遮光壁３２は、透明な絶縁層３０内において光が隣接する単位画素へ入射することにより生じる混色を防止する。このように、遮光壁３２は、単位画素ＰＸの間の絶縁層３０に配置されて隣接する単位画素ＰＸのカラーフィルタ層４０を透過した光を遮光する。

遮光膜３３は、ＯＰＢ画素Ｐ１２の絶縁層３０内において、固体撮像素子１００の厚み方向における遮光壁３２の形成範囲内のカラーフィルタ層４０寄りの位置で固体撮像素子１００の面方向に延びてＯＰＢ画素Ｐ１２のそれぞれを覆蓋する。図１には、カラーフィルタ層４０との境界付近に、半導体基板１０の裏面１０Ｒと略平行な平板状の層として、当該ＯＰＢ画素Ｐ１２全体を覆蓋するように設けた遮光膜３３を示してある。半導体基板１０の裏面１０Ｒと平行な方向において、遮光膜３３の端部は何れも単位画素ＰＸの境界に設けられる遮光壁３２と接して形成される。このように、遮光膜３３は、絶縁層３０におけるカラーフィルタ層４０の近傍に配置されて自身のＯＰＢ画素におけるカラーフィルタ層４０を透過した光を遮光する。

以上説明したように、ＯＰＢ画素Ｐ１２は、遮光壁３２および遮光膜３３によって上方を閉塞し下方を開口した有底角筒状の遮光構造によって覆われ、しかも遮光構造の下方開口縁部には、遮光壁３２より幅広の遮光膜３１が一体的に形成されている。これにより、隣接する有効画素Ｐ１１を経由してＯＰＢ画素Ｐ１２に斜めに入射する光による混色の発生を可及的に低減している。

以上のように構成された固体撮像素子１００においては、有効画素Ｐ１１とＯＰＢ画素Ｐ１２の間で、絶縁層３０における半導体基板１０に近い過半の構造が略一致することになる。固体撮像素子１００の製造中に実施される熱処理工程の際に素子内で水素供給源となり得る構造体（以下、水素供給源）が半導体基板１０に近い側で略一致する。これにより、有効画素Ｐ１１とＯＰＢ画素Ｐ１２との間で、半導体基板１０に対する水素供給量のばらつきが抑制され、有効画素Ｐ１１とＯＰＢ画素Ｐ１２との間の画素特性（暗電流特性等）のばらつきが抑制される。

すなわち、半導体基板１０と接する絶縁層３０の膜厚を有効画素Ｐ１１およびＯＰＢ画素Ｐ１２において略等しくすることができる。ＳｉＯ_２等からなる絶縁層３０を半導体基板１０の上に成膜する際の熱処理において水素が放出される。この放出された水素が半導体基板１０に供給され、前述の水素終端が行われる。この場合には、ＳｉＯ_２が前述の水素供給源となる。絶縁層３０の膜厚を有効画素Ｐ１１およびＯＰＢ画素Ｐ１２において等しくすることにより、略同量の水素を有効画素Ｐ１１およびＯＰＢ画素Ｐ１２が形成される半導体基板１０に供給することができる。これにより、有効画素Ｐ１１およびＯＰＢ画素Ｐ１２の暗電流を略等しくすることができ、画像信号の黒レベルの規定およびノイズの低減が可能となる。

水素供給源は、その構造体の形成工程の中に水素を発生する材料（材料ガス、エッチングガス、酸化還元等の処理ガス、等）を用いるものであり、例えば、シランガスを用いて形成されるＳｉＯ_２およびＳｉＮ、水素ガスを含むガスのプラズマ処理が行われるタングステン、等が例示される。

図３〜図６は、第１実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。

まず、表面１０Ｆの側に配線層２０が積層形成された半導体基板１０の裏面１０Ｒ上に、ＳｉＯ_２等の透明な絶縁材料を薄く積層して形成した絶縁層３０’を設ける。次に、この絶縁層３０’の上に前述の遮光材料により形成されて所定の厚みを有する遮光膜３１’を設ける（図３（ａ））。遮光膜３１’は、遮光性を有する程度の厚みがあればよい。

次に、遮光膜３１’上にフォトリソグラフィ技術でエッチングマスクとしてのレジストＲを形成する（図３（ｂ））。レジストＲは、平面視、単位画素ＰＸの境界に沿って一定幅で形成される遮光膜３１と同じ位置と幅で形成される。そして、遮光膜３１に相当する部分を残して遮光膜３１’の不要部分をエッチング除去し、レジストＲを除去することで遮光膜３１を形成する（図３（ｃ））。

次に、遮光膜３１上に、絶縁層３０’と同じＳｉＯ_２等の透明な絶縁材料を積層して絶縁層３０''を形成し、絶縁層３０’、３０''中に遮光膜３１を埋設する（図３（ｄ））。絶縁層３０''の厚みは、遮光壁３２の高さと略同等とする。絶縁層３０''の表面は、必要に応じて化学的機械研磨等の研磨・研削技術により平坦化される。

次に、絶縁層３０''の上面に段部３０ａを形成する（図４（ｅ）、（ｆ）、（ｇ））。段部３０ａは、有効画素領域Ｒ１１とＯＰＢ画素領域Ｒ１２の境界に沿って形成され、これにより有効画素領域Ｒ１１よりもＯＰＢ画素領域Ｒ１２が全体的に低く形成される。

段部３０ａの段差は、遮光膜３３の厚みにすることができる。具体的には、絶縁層３０''上における有効画素領域Ｒ１１を覆うレジストＲをフォトリソグラフィ技術で形成する（図４（ｅ））。次に、レジストＲをエッチングマスクとしてエッチングを行うことにより、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２の絶縁層３０''の上面を掘削して有効画素領域Ｒ１１の絶縁層３０''の上面よりも低くする（図４（ｆ））。その後、レジストＲを除去し、有効画素領域Ｒ１１とＯＰＢ画素領域Ｒ１２の境界に沿う段部３０ａを形成する（図４（ｇ））。

次に、絶縁層３０''の単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿って遮光膜３１の上面に達する深さの縦孔３０ｂを形成する（図５（ｈ）、（ｉ）、（ｊ））。縦孔３０ｂの孔幅は、遮光壁３２の壁幅と略同等にすることができる。具体的には、平面視、遮光壁３２の形成範囲を除く絶縁層３０''の上面を覆うレジストＲをフォトリソグラフィ技術で形成する（図５（ｈ））。このレジストＲをエッチングマスクとし、単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿う部分をエッチングにより遮光膜３１に達するまで掘削する（図５（ｉ））。その後、レジストＲを除去することにより縦孔３０ｂを形成する（図５（ｊ））。

次に、遮光壁３２と遮光膜３３を同じ工程内で形成する（図６（ｋ）、（ｌ））。具体的には、段部３０ａおよび縦孔３０ｂが形成された絶縁層３０''上から前述の遮光材料等により構成される膜を積層する（図６（ｋ））。このとき、縦孔３０ｂ内に遮光材料を充填しつつ絶縁層３０''の上面に段部３０ａの段差以上の厚みの遮光膜３３’を積層する。その後、遮光膜３３’の上面を化学的機械研磨等の研磨・検索技術により研削するとともに平坦化し、有効画素領域Ｒ１１上の遮光膜３３’を除去する。この際、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２には、一定の厚みの遮光膜３３’が残存する（図６（ｌ））。これにより、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２を覆う遮光膜３３を形成することができる。

その後、絶縁層３０''および遮光膜３３の上にＳｉＯ_２等の透明な絶縁材料を薄く積層して絶縁層３０’’’を設ける。この絶縁層３０’’’は、キャップ層として使用される。絶縁層３０’、３０''および３０'''は、絶縁層３０を構成する。また、遮光膜３１、遮光壁３２および遮光膜３３は、絶縁層３０の中に埋設された状態となる。このようにして形成された絶縁層３０の上に、カラーフィルタ層４０やオンチップレンズ層５０が形成される（図６（ｍ））。

以上の工程により、遮光膜３１、遮光壁３２および遮光膜３３といった遮光部を絶縁層３０に内包する上述した固体撮像素子１００を作成することができる。

図７〜図８は、第１実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の他の例を説明する図である。当該他の製造方法は、絶縁膜３３''の形成までは上述した製造方法と同様であるため図３（ａ）〜（ｄ）と同様の工程については以下では説明を省略し、図面上も図３（ａ）〜（ｄ）と同様の工程の図示を省略する。

図３（ａ）〜（ｄ）と同様の工程の後、本製造方法では、絶縁層３０''の単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿って遮光膜３１の上面に達する深さの縦孔３０ｂを形成する（図７（ｎ）、（ｏ）、（ｐ））。縦孔３０ｂの孔幅は、遮光壁３２の壁幅と略同等にする。具体的には、平面視、遮光壁３２の形成範囲を除く絶縁層３０''の上面を覆うレジストＲをフォトリソグラフィ技術で形成する（図７（ｎ））。次に、レジストＲをエッチングマスクとして単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿う部分をエッチングにより遮光膜３１に達するまで掘削する（図７（ｏ））。その後、レジストＲを除去することにより縦孔３０ｂを形成することができる（図７（ｐ））。

次に、遮光壁３２と遮光膜３３の元になる構造体を同じ工程内で形成する（図８（ｑ））。具体的には、縦孔３０ｂが形成された絶縁層３０''上に前述の遮光材料等により構成された膜を積層することにより、絶縁層３０''の上面に略一定厚みの遮光膜３３’を積層する。この際、縦孔３０ｂ内に遮光材料を充填する（図８（ｑ））。

次に、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２上の遮光膜３３’を残存させつつ有効画素領域Ｒ１１上の遮光膜３３’を除去することで、遮光壁３２および遮光膜３３を完成させる（図８（ｒ）、（ｓ）、（ｔ））。具体的には、平面視、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２の遮光膜３３’の上面を覆うレジストＲをフォトリソグラフィ技術で形成する（図８（ｒ））。次に、レジストＲで覆われていない有効画素領域Ｒ１１の遮光膜３３’をエッチングにより絶縁層３０''が露見するまで掘削する（図８（ｓ））。その後、レジストＲを除去することにより遮光膜３３および遮光壁３２を形成する（図８（ｔ））。

その後、図６（ｍ）と同様に、絶縁層３０''および遮光膜３３の上に絶縁層３０'''を形成して遮光膜３１、遮光壁３２および遮光膜３３が絶縁層３０の中に埋設された状態にする。最後に、絶縁層３０の上に、カラーフィルタ層４０やオンチップレンズ層５０を形成する（図示省略）。

以上の工程により、図３〜図６において説明した製造方法に比べて少ない工程数で上述した固体撮像素子１００を作成することができる。また、図３〜図６および図７〜図８の何れの製造方法においても、遮光膜３３および遮光壁３２を同時に形成することができ、製造工程を簡略化することができる。

遮光膜３３をＯＰＢ画素のカラーフィルタ層４０の近傍に配置するとともに開口部を有する遮光膜３１を有効画素Ｐ１１およびＯＰＢ画素Ｐ１２に配置することにより、有効画素Ｐ１１およびＯＰＢ画素Ｐ１２の暗電流を略等しくすることができる。画像信号の黒レベルの規定およびノイズの低減が可能となり、画質を向上させることができる。

＜２．第２実施形態＞
図９は、第２実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。図９に示す固体撮像素子２００は、第１実施形態に係る固体撮像素子１００の各単位画素ＰＸにＳｉＮの層内レンズ２６０を設けた構造であるため、固体撮像素子１００と共通する構成には第１実施形態と同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

層内レンズ２６０は、各単位画素の絶縁層３０内において、遮光膜３３よりも下方（半導体基板１０寄りの側）に設けられている。層内レンズ２６０は、例えば、ＳｉＮにより構成することができる。

前述したように、ＳｉＮは水素供給源として作用するため。層内レンズ２６０は、水素を供給する。遮光膜３３を層内レンズ２６０の上方に配置する構造を採用することにより、層内レンズ２６０から供給された水素は、阻害されることなく半導体基板１０の方向に拡散することとなる。これにより、有効画素Ｐ１１とＯＰＢ画素１２との間における半導体基板１０への水素供給量のばらつきを生じにくい構造を実現することができる。

＜３．第３実施形態＞
図１０は、第３実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。図１０に示す固体撮像素子３００は、遮光膜３１の開口３３４のサイズが相違する画素を有する点を除くと、第１実施形態に係る固体撮像素子１００と同様の構造である。そこで、以下では、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、有効画素Ｐ１１の開口３３４は各画素でサイズや形状が同一であり、絶縁層３０内の水素供給源と半導体基板１０との間の形状や構造が略同等である。一方、ＯＰＢ画素Ｐ１２の少なくとも一部（特に、平面視、外周寄りのＯＰＢ画素Ｐ１２）は、その開口３３４が、有効画素Ｐ１１の開口３３４に比べて小さく形成されている。

上述したように、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２は、平面視、有効画素領域Ｒ１１の外側を囲繞する矩形領域であり、その外側に周辺回路領域Ｒ２が設けられる。この周辺回路領域Ｒ２も水素供給源を含む。なお、以下では、周辺回路領域Ｒ２の水素供給源を外部水素供給源と記載し、単位画素内の水素供給源を内部水素供給源と記載する。

半導体基板１０への水素の供給が不足すると水素終端が適切に行わずに暗電流が増加する。一方、水素の供給が過剰な場合には、半導体基板１０に導入された不純物であるホウ素の失活を招き暗電流特性が悪化する。このため、適切な量の水素を供給する必要がある。外部水素供給源から水素が供給されるＯＰＢ画素Ｐ１２においては、遮光膜３１の開口３３４を小さくすることにより、内部水素供給源が当該ＯＰＢ画素Ｐ１２の半導体基板１０に供給される水素量を減少させることができる。

内部水素供給源からの水素供給量を減少させることで、外部水素供給源が供給する水素量と内部水素供給源が供給する水素量の総量を有効画素Ｐ１１の内部水素供給源が当該有効画素Ｐ１１内の半導体基板１０に供給する水素量に近づけることができる。

これにより、撮像素子における有効画素Ｐ１１とＯＰＢ画素Ｐ１２間およびＯＰＢ画素Ｐ１２の間、の光電変換性能ばらつきを低減することができる。

また、ＯＰＢ画素Ｐ１２は、有効画素領域Ｒ１１に近いＯＰＢ画素Ｐ１２（第１ＯＰＢ画素）に比べて、有効画素領域Ｒ１１から離間して設けられたＯＰＢ画素Ｐ１２（第２ＯＰＢ画素）の開口３３４を狭くすることができる。この際、遮光膜３１の開口３３４のサイズを有効画素領域Ｒ１１からの距離が大きくなるに従って狭くなるように調整することができる。外部水素供給源からの各ＯＰＢ画素Ｐ１２への水素供給量に応じて開口３３４のサイズを相違させることにより、ＯＰＢ画素Ｐ１２における外部水素供給源および内部水素供給源が供給する水素の総量を調整することが可能となる。これにより、ＯＰＢ画素Ｐ１２における半導体基板１０への水素供給量を有効画素Ｐ１１の内部水素供給源が自身の半導体基板１０に供給する水素量に調整することができる。

図１１は、第３実施形態に係る固体撮像素子の画素配列を平面的に見て示した図である。図１１の固体撮像素子１００は、図２において説明した固体撮像素子１００とは異なり、周辺回路領域Ｒ２の代わりにＲ２１およびＲ２２を備える。周辺回路領域Ｒ２１およびＲ２２は水素供給量が異なる。ここで、周辺回路領域Ｒ２２の方がＲ２１より水素供給量が多い場合を想定する。この場合には、Ｒ２１に隣接するＯＰＢ画素Ｐ１２と比較してＲ２２に隣接するＯＰＢ画素Ｐ１２の遮光膜３１の開口３３４を狭くする。これにより、外部水素供給源からの水素の供給量を略等しくすることができる。

これにより、撮像素子における有効画素Ｐ１１とＯＰＢ画素Ｐ１２間の光電変換性能ばらつきをより低減することができる。

＜４．第４実施形態＞
図１２は、第４実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。図１２に示す固体撮像素子４００は、水素供給源となる構造体のサイズが相違する画素を有する点を除くと、第１実施形態に係る固体撮像素子１００と同様の構造である。そこで、以下では、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１２において、有効画素Ｐ１１は、水素供給源となる構造体のサイズや形状が各画素で略同等である一方、ＯＰＢ画素Ｐ１２の少なくとも一部は、水素供給源となる構造体のサイズや形状が有効画素Ｐ１１に比べて小さい。なお、画素内の水素供給源となる構造体としては層内レンズ４６０があるが、これに限るものではない。また、図１２では、遮光膜３１の開口サイズは、有効画素Ｐ１１とＯＰＢ画素Ｐ１２とで略同等である。図１２の（ａ）は絶縁層３０内に配置された層内レンズ４６０の例を表し、図１２の（ｂ）は平坦な台座状の領域４６１の中央部に隣接して配置された層内レンズ４６０の例を表す。この領域４６１には、例えば、ドライエッチング法により層内レンズ４６０を形成する際の層内レンズの材料における半球状のレンズ領域を形成した後の残余の領域を適用することができる。この場合には、領域４６１は層内レンズと同じ材料により構成される。なお、台座状の領域４６１を層内レンズ４６０とは異なる材質にすることもできる。

上述したように、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２は、平面視、有効画素領域Ｒ１１の外側を囲繞する矩形領域であり、その外側に周辺回路領域Ｒ２が設けられる。周辺回路領域Ｒ２にも熱工程において水素供給源となる構造体を含む。

外部水素供給源から水素供給されるＯＰＢ画素Ｐ１２においては、外部水素供給源から水素供給されない画素に比べて内部水素供給源のサイズを小さくすることにより、当該ＯＰＢ画素Ｐ１２の半導体基板１０へ内部水素供給源が供給する水素量を減少させる。

内部水素供給源からの水素供給量を減少させることで、外部水素供給源が供給する水素量と内部水素供給源が供給する水素量の総量が、有効画素Ｐ１１の内部水素供給源が当該有効画素Ｐ１１内の半導体基板１０に供給する水素量に近づく。これにより、撮像素子における有効画素Ｐ１１とＯＰＢ画素Ｐ１２の間およびＯＰＢ画素Ｐ１２の間の光電変換性能ばらつきを低減することができる。

また、ＯＰＢ画素Ｐ１２は、有効画素領域Ｒ１１に近い第１ＯＰＢ画素としてのＯＰＢ画素Ｐ１２に比べて、有効画素領域Ｒ１１から離間して設けられた第２ＯＰＢ画素としてのＯＰＢ画素Ｐ１２ほど、内部水素供給源のサイズが小さくなるように調整してもよい。外部水素供給源から各ＯＰＢ画素Ｐ１２への水素供給量に応じて、内部水素供給源のサイズを相違させることにより、外部水素供給源が供給する水素量と内部水素供給源が供給する水素量の総量を調整することができる。これにより、ＯＰＢ画素Ｐ１２および有効画素Ｐ１１において半導体基板１０に供給される水素量をより近い値に調整することができる。

また、図１１において説明した固体撮像素子１００のように水素供給量が異なる外部水素供給源（周辺回路領域Ｒ２１およびＲ２２）が配置される場合には、これら外部水素供給源の水素供給量に応じて内部水素供給源のサイズを変更することができる。

なお、第４実施形態に係る内部水素供給源のサイズを調整する技術と、第４実施形態に係る開口のサイズや形状を調整する技術を組み合わせて、半導体基板１０へ供給される水素の総供給量が各画素で均一化するように調整してもよいことは言うまでもない。

なお、第４実施形態に係る固体撮像素子４００の構成は、この例に限定されない。例えば、有効画素に近いＯＰＢ画素Ｐ１２ほど内部水素供給源のサイズを大きくすることもできる。また、有効画素との距離に関わらずに内部水素供給源のサイズを選択することもできる。また、内部水素供給源は、層内レンズ４６０以外の様々な形態にすることも可能である。例えば、平面視において四角等の多角形の形状にすることができる。また、内部水素供給源を周期的に配列させたメッシュまたはストライプの形状に構成することもできる。また、メッシュまたはストライプを非周期的な配列に構成することも可能である。これらの形状等は、所望の水素供給量により調整することができる。

＜５．第５実施形態＞
図１３は、第５実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。固体撮像素子５００は、裏面照射型のＣＭＯＳ撮像素子である。なお、以下では、図１３の上下に即して上方／下方と表現することがあり、また、図１３に示す各構成の上側面を裏面、下側面を表面と記載する場合がある。

固体撮像素子５００は、半導体基板５１０の一方の面（表面５１０Ｆ）の上に配線層５２０が積層形成される。また、半導体基板５１０の他方の面（裏面５１０Ｒ）の上には、絶縁層５３０、カラーフィルタ層５４０およびオンチップレンズ層５５０が順に積層形成される。なお、半導体基板５１０および各層の間には、他の層が積層形成されていてもよい。

配線層５２０は、配線や電極等を構成する複数層の導体層と、導体層間を絶縁する層間絶縁層と、層間絶縁層を貫通して導体層間を接続するコンタクトと、からなる多層配線層の構成を有する。配線層５２０は、半導体基板５１０に形成された画素トランジスタ（転送トランジスタ、選択トランジスタ、増幅トランジスタおよびリセットトランジスタ等）と適宜に接続される。

半導体基板５１０は、例えば、シリコン基板等の半導体基体、化合物半導体およびその他の一般的な固体撮像素子に適用される半導体基体を用いることができる。

半導体基板５１０は、配線層５２０に面する表面５１０Ｆの側に、画素トランジスタを構成するＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域を構成する不純物拡散層（不図示）や、フォトダイオード（不図示）、等が設けられる。ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域の間のチャネルとなる部位を覆う配線層５２０には、ゲート絶縁膜を介してＭＯＳトランジスタのゲート電極（不図示）が形成される。フォトダイオードは、半導体基板５１０の裏面５１０Ｒ側からの入射光に応じた電荷（電子・ホール対）を生成する。

半導体基板１０は、単位画素ＰＸのそれぞれに対応する複数の単位画素領域を含む。各単位画素ＰＸにはフォトダイオード等の光電変換素子が形成されており、例えば単結晶シリコンの半導体基板１０の場合、高濃度Ｎ型半導体領域よりなる光電変換素子（フォトダイオード）が形成され、互いに隣接する単位画素ＰＸの光電変換素子は、半導体基板１０の厚み方向に延びるＰ型半導体からなる素子分離領域により区切られている。

絶縁層５３０は透明であり、一定の厚さで形成される。絶縁層５３０内には、単位画素の境界おいて絶縁層５３０の半導体基板５１０の近傍に半導体基板５１０の裏面５１０Ｒと略平行に延びる平板上の層として形成される遮光膜５３１が設けられる。また、絶縁層５３０の層内において単位画素ＰＸの画素境界に沿って固体撮像素子５００の厚み方向に延びる仕切状の区画壁として形成される遮光壁５３２がさらに設けられる。なお、図１３のＯＰＢ画素には、上述した第１〜第４実施形態と同様の上下方向位置に遮光膜５３３を示してあるが、遮光膜５３３の上下方向位置は適宜に変更可能である。

遮光膜５３１や遮光壁５３２といった遮光部は、前述の遮光材料等により形成される。これらの金属材料で形成される遮光部は、必要に応じて表面をバリアメタル膜で覆う構成とする。

遮光膜５３１は、単位画素の絶縁層５３０から半導体基板５１０の光電変換素子への光入射に関し、受光領域５３１ａと遮光領域５３１ｂとを形成する。各単位画素において、遮光膜５３１が形成されない受光領域５３１ａにおいては、絶縁層５３０から半導体基板５１０の光電変換素子への光入射が可能である。一方、遮光膜５３１が形成される遮光領域５３１ｂにおいては、絶縁層５３０から半導体基板５１０の光電変換素子への光入射が遮蔽される。

遮光壁５３２は、半導体基板５１０側の端部が遮光膜５３１の裏面に接して形成され、遮光壁５３２のカラーフィルタ層５４０側の端部はカラーフィルタ層５４０の表面の近傍又はカラーフィルタ層５４０の表面側に接して形成される。遮光壁５３２は、透明な絶縁層５３０内において光が隣接する単位画素へ入射することにより生じる混色を防止する。

遮光壁５３２上には、カラーフィルタ層５４０に突出する高さで遮光壁５３２よりも細い幅の第４の遮光部としての遮光壁５４１が積層形成されている。遮光壁５４１は、遮光壁５３２の幅方向（図面上の左右方向）において少なくとも一部が遮光壁５３２と重複する位置関係である。すなわち、遮光壁５４１は、遮光壁５３２の幅方向（図面上の左右方向）において、遮光壁５３２と一部重複していれば他の一部が非重複状態で形成されてもよい。遮光壁５４１は、例えば、遮光壁５３２上にバリアメタルとしても機能するチタン層を積層し、チタン層の上にタングステン層を積層した２層構造とすることができる。

カラーフィルタ層５４０は、平面視、各単位画素に対応する範囲を遮光壁５４１により囲繞される区画構造を有する。すなわち、カラーフィルタ５４２は、遮光壁５４１により囲繞される区画に埋め込まれた形状となる。カラーフィルタ５４２は、図１３（ａ）に表したように、上下方向において遮光壁５４１と同等または高くなる厚みにすることができる。一方、カラーフィルタ５４２は、図１３（ｂ）に表したように遮光壁５４１より低くなる厚みにすることも可能である。何れの場合においても、カラーフィルタ５４２の少なくとも下部が遮光壁５４１に埋め込まれた状態となる。このため、カラーフィルタ５４２の少なくとも下部において、隣接するカラーフィルタ５４２を経由して斜めに入射する光は遮光壁５４１により遮光される。このように、遮光壁５４１は、遮光壁５３２に隣接するとともに単位画素ＰＸの間の前記カラーフィルタ層４０が配置された領域に展延されて隣接する画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する。これにより、画質を向上させることができる。

遮光壁５４１は、幅方向の少なくとも一部が遮光壁５３２の上に位置すればよく、その幅方向中央が遮光壁５３２の幅方向中央と相違してもよい。すなわち、カラーフィルタ層５４０において単位画素の範囲を示す遮光壁５４１の区画範囲と、絶縁層５３０において単位画素の範囲を示す遮光壁５４１の区画範囲とがずれて形成されてもよい。これにより、例えば、１つの単位画素を構成するフォトダイオードとカラーフィルタとオンチップレンズの中心をずらして実現するいわゆる瞳補正を適用した構成においても遮光壁５４１が有効に機能する。

カラーフィルタ層５４０のカラーフィルタ材料と、遮光壁５４１および下層部材（絶縁層５３０、遮光壁５３２等）との間は、略一様厚みで全面的に積層形成されたＳｉＯ_２によるキャップ層５３５により分離されている。なお、キャップ層５３５は、全面に形成する必要はなく、その一部を省略することもできる。

図１４〜図１７は、第５実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。

まず、表面５１０Ｆの側に配線層５２０を積層形成された半導体基板５１０の裏面５１０Ｒ上に、ＳｉＯ_２等の透明な絶縁材料を薄く積層して形成した絶縁層５３０’を設ける。次に、この絶縁層５３０’の上に前述の遮光材料等により形成されて所定の厚みを有する遮光膜５３１’を設ける（図１４（ａ））。遮光膜５３１’は遮光性を有する程度の厚みがあればよい。

次に、遮光膜５３１’の上にフォトリソグラフィ技術でエッチングマスクとしてのレジストＲを形成する（図１４（ｂ））。レジストＲは、平面視、単位画素ＰＸの境界に沿って一定幅で形成される遮光膜５３１と同じ位置に形成する。そして、遮光膜５３１に相当する部分を残して遮光膜５３１’の不要部分をエッチング除去し、レジストＲを除去して遮光膜５３１を形成する（図１４（ｃ））。

次に、遮光膜５３１上に、絶縁層５３０’と同じＳｉＯ_２等の透明な絶縁材料を積層して絶縁層５３０''を形成し、絶縁層５３０’および５３０''中に遮光膜５３１を埋設する（図１４（ｄ））。絶縁層５３０''の厚みは、遮光壁５３２の高さと略同等にすることができる。絶縁層５３０''の表面が平坦でない場合には、化学的機械研磨等の研磨・研削技術による平坦化を行う。

次に、絶縁層５３０''の単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿って遮光膜５３１の上面に達する深さの縦孔５３０ｂを形成する（図１５（ｅ）、（ｆ）、（ｇ））。縦孔５３０ｂの孔幅は、遮光壁５３２の壁幅と略同等にすることができる。具体的には、平面視、遮光壁５３２の形成範囲を除く絶縁層５３０''の上面を覆うレジストＲを形成する（図１５（ｅ））。次に、単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿う部分をエッチングにより遮光膜５３１に達するまで掘削し（図１５（ｆ））、レジストＲを除去する。これにより、縦孔５３０ｂを形成することができる（図１５（ｇ））。

次に、遮光壁５３２と遮光膜５３３の元になる構造体を同じ工程内で形成する（図１５（ｈ））。具体的には、縦孔５３０ｂが形成された絶縁層５３０''上に前述の遮光材料等により形成される膜を積層する。縦孔５３０ｂ内には遮光材料が充填され、絶縁層５３０''の上面には一定厚みの遮光材料による遮光膜５３３’が形成される（図１６（ｈ））。

次に、遮光壁５３２、遮光膜５３３および遮光壁５４１を形成する（図１６（ｉ）、（ｊ）、図１７（ｋ））。これは、有効画素領域Ｒ１１上の画素境界以外の遮光膜５３３’を除去し、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２上の遮光膜５３３’と有効画素領域Ｒ１１の画素境界の遮光膜５３３’とを残存させることにより行うことができる。具体的には、平面視、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２の遮光膜５３３’の上面と有効画素領域Ｒ１１の画素境界の遮光膜５３３’の上面とを覆うレジストＲを形成する（図１６（ｉ））。次に、レジストＲで覆われていない有効画素領域Ｒ１１の遮光膜５３３’をエッチング除去して絶縁層５３０''が露見するまで掘削する（図１６（ｊ））。その後、レジストＲを除去することにより遮光壁５４１を形成することができる（図１７（ｋ））。

その後、遮光膜５３３および絶縁層５３０の上面にキャップ層５３５を一様に積層形成し、その上に、カラーフィルタ層５４０やオンチップレンズ層５５０を形成する（図１７（ｌ））。このとき、カラーフィルタ層５４０のカラーフィルタ５４２の少なくとも下部は、遮光壁５４１の区画壁に埋め込まれた状態に形成される。

以上の工程により、遮光壁５４１を備える固体撮像素子１００を作成することができる。また、カラーフィルタ層４０をエッチング等により除去した後にカラーフィルタの形成を再度行うカスタム再生が適用される際には、アッシング工程やエッチング残渣除去工程が実行される。ここで、エッチング残渣除去工程には、硫酸過水に晒すことにより炭素を含有するエッチング残渣を除去する工程を適用することができる。これらの工程において、遮光壁５３２の上面の凹み（シーム）を起点として遮光壁５３２が溶解除去され、混色を生じる可能性がある。しかし、遮光壁５３２の上部に遮光壁５４１を積層することによりシームの生成が抑制され、混色の発生を防止することができる。

＜６．第６実施形態＞
図１８は、第６実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。図１８に示す固体撮像素子６００は、絶縁層とカラーフィルタを仕切る遮光壁の構造および形状と、ＯＰＢ画素を覆う遮光膜の位置が異なる点を除くと、第５実施形態に係る固体撮像素子５００と同様の構造である。そこで、以下では、第５実施形態と同様の構成については、第５実施形態の符号先頭を「６」を付した符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。なお、図１８（ａ）は遮光膜６３３が絶縁層６３０における半導体基板６１０の近傍に配置された例を表し、図１８（ｂ）は遮光膜６３３が絶縁層６３０におけるカラーフィルタ層６４０の近傍に配置された例を表す。図１８（ｂ）の場合には、遮光膜６３３がカラーフィルタ層６４０の近傍に配置されているため、絶縁層６３０からの水素の供給量をＯＰＢ画素領域Ｒ１２および有効画素領域Ｒ１１において略等しくすることができる
。

図１９〜図２２は、第６実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。本実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の図１９（ａ）〜（ｄ）については、遮光膜６３１、６３３の形成を除くと、上述した第５実施形態の製造方法とほぼ同様であるため相違点のみを説明する。なお、図１９〜図２２は、図１８（ａ）の構成の撮像素子の製造方法を表したものである。

図１９（ａ）〜（ｄ）については、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２上の遮光膜６３１’の上にもレジストＲを形成し（図１９（ｂ））、エッチング後も、平面視、ＯＰＢ画素領域Ｒ１２の全域の遮光膜６３１’を、遮光膜６３１として残存させる。これにより、ＯＰＢ画素Ｐ１２は、遮光膜６３１によって半導体基板６１０へ光入射を遮蔽される（図１９（ｃ））。従って、その後、第５実施形態の遮光膜５３３に相当する構成の形成工程は実施しない。

遮光膜６３１の形成後の遮光膜６３１上に絶縁層６３０’と同じ絶縁材料を積層して絶縁層６３０''を形成し、絶縁層６３０’、６３０''の中に遮光膜６３１を埋設する点は、上述した第５実施形態の製造方法と同様である（図１９（ｄ））。この際、絶縁膜６３０''の積層厚は、遮光壁６４１の上端よりも厚く形成される。絶縁層６３０''の表面が平坦でない場合は、化学的機械研磨等の研磨・研削技術により平坦化する。

次に、絶縁層６３０''の単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿って遮光膜６３１の上面に達する深さの縦孔６３０ｂを形成する（図２０（ｅ）、（ｆ）、（ｇ））。縦孔６３０ｂの孔幅は、遮光壁６３２の壁幅と略同等にすることができる。具体的には、平面視、遮光壁６３２の形成範囲を除く絶縁層６３０''の上面を覆うレジストＲを形成し（図２０（ｅ））、単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿う部分をエッチングにより遮光膜６３１に達するまで掘削（図２０（ｆ））する。その後、レジストＲを除去することにより縦孔６３０ｂを形成することができる（図２０（ｇ））。

次に、遮光壁６３２および遮光壁６４１の元になる構造体を同じ工程内で形成する（図２１（ｈ））。具体的には、縦孔６３０ｂが形成された絶縁層６３０''上から前述の遮光材料等により形成される膜を積層することにより、縦孔６３０ｂ内に遮光材料を充填しつつ絶縁層６３０''の上面にもある程度の遮光材料を積層して遮光構造体６３２’を形成する。この遮光構造体６３２’の絶縁層６３０''の上面に積層した部位を化学的機械研磨などの研磨・研削技術で除去することにより、縦孔６３０ｂ内の遮光構造体６３２’のみを残存させる（図２１（ｉ））。この残存した遮光構造体６３２’の下部が遮光壁６３２となり、その上部が第４の遮光部としての遮光壁６４１となる。

次に、縦孔６３０ｂ内の遮光壁６４１の周囲の絶縁層６３０''をドライエッチング等により除去することで、遮光壁６４１を露出させる（図２１（ｊ））。この工程により、絶縁層６３０が完成する。

その後、遮光壁６４１および絶縁層６３０の上面を覆うシリコン酸化膜等のキャップ層６４３を一様に積層形成し（図２２（ｋ））、その上に、カラーフィルタ層６４０やオンチップレンズ層６５０を形成する（図２２（ｌ）、（ｍ））。このとき、カラーフィルタ層６４０のカラーフィルタ６４２の少なくとも下部は、遮光壁６４１の区画壁に埋め込まれた状態に形成される。

以上の工程により、カラーフィルタ６４２の間に遮光壁６４１を設けた固体撮像素子６００を、第５実施形態に比べて少ない工程数で作成することができる。

＜７．第７実施形態＞
図２３は、第７実施形態に係る固体撮像素子の概略断面構造を模式的に示した図である。本実施形態に係る固体撮像素子７００は、遮光壁７３２、遮光壁７４１およびカラーフィルタ層７４０の形状を除くと、第６実施形態に係る固体撮像素子６００と同様の構造である。そこで、以下では、第６実施形態と同様の構成については、第６実施形態の符号先頭を「７」を変えた符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。なお、図２３（ａ）は遮光膜７３３が絶縁層７３０における半導体基板７１０の近傍に配置された例を表し、図２３（ｂ）は遮光膜７３３が絶縁層７３０におけるカラーフィルタ層７４０の近傍に配置された例を表す。図２３（ｂ）の場合には、遮光膜７３３がカラーフィルタ層７４０の近傍に配置されているため、絶縁層７３０からの水素の供給量をＯＰＢ画素領域Ｒ１２および有効画素領域Ｒ１１において略等しくすることができる。

固体撮像素子７００の絶縁層７３０は、固体撮像素子６００と同様に、単位画素の境界を仕切る遮光壁７３２を有し、その遮光壁７３２の上に一体形成されてカラーフィルタ層７４０の仕切りとして機能する遮光壁７４１を有する。

遮光壁７３２は、半導体基板７１０側の端部が遮光膜７３１の裏面に接して形成され、遮光壁７３２のカラーフィルタ層７４０側の端部はカラーフィルタ層７４０の表面の近傍又はカラーフィルタ層７４０の表面と同じ上下位置まで延びている。遮光壁７３２は、透明な絶縁層７３０内において光が隣接する単位画素へ入射して発生する混色を防止する。

絶縁層７３０の上には層内レンズ７６０が積層状態で設けられており、カラーフィルタ７４２は、層内レンズ７６０の上面と遮光壁７４１とで囲われる凹部に充填された形状になっている。層内レンズ７６０とカラーフィルタ７４２の間には、キャップ層７３５が介設されている。このキャップ層７３５は、ＳｉＯ_２等の絶縁材料により形成された一定の厚みを有する薄膜である。

カラーフィルタ層７４０には、遮光壁７３２と一体的に形成されて単位画素の境界を仕切る遮光壁７４１が設けられる。遮光壁７４１の上端は、層内レンズ７６０の凸形状の上端より上方に長く延びている。カラーフィルタ層７４０が単位画素の範囲を遮光壁７３２によって区画され、遮光壁７３２と層内レンズ７６０とで囲われる凹状部全体が上述した略一定厚みのキャップ層７３５で覆われた構造となる。このキャップ層７３５で覆われた凹状部内にカラーフィルタ７４２が設けられる。カラーフィルタ７４２は、下面形状が層内レンズ７６０上面の凸レンズ形状と凹凸係合する凹状であり、上面は略平坦である。

カラーフィルタ７４２は、各単位画素のエリアに、例えば遮光壁７４１の上端を縁として摺り切り状に埋め込み形成されている。このような位置と形状のカラーフィルタ７４２を設けることによりカラーフィルタを低背化することができ、固体撮像素子７００全体を低背化することができる。また、カラーフィルタのセルフアラインが可能になり、カラーフィルタ７４２の形成の位置精度を向上させることができる。

図２４〜図２５は、第７実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を説明する図である。本実施形態に係る固体撮像素子の製造方法は、上述した第５実施形態の製造方法と（ａ）〜（ｄ）までは同様であるため以下では説明を省略し、それ以降の工程について図示および説明する。なお、図２４〜図２５は、図２３（ａ）の構成の撮像素子の製造方法を表したものである。

遮光膜７３１の形成後、遮光膜７３１上に、絶縁層７３０と同じＳｉＯ_２等の透明な絶縁材料を積層して絶縁層７３０''を形成し（図２４（ａ））、絶縁層７３０’、７３０''の中に遮光膜３１を埋設する。絶縁層７３０''の表面が平坦でない場合は、化学的機械研磨等の研磨・研削技術により平坦化する。

次に、層内レンズ７６０を形成する。まず、絶縁層７３０''の上に層内レンズとなる高屈折率層を形成する。次に、半球状のレジストを積層する。これは、層内レンズの範囲にリソグラフィによってレジストを形成し、熱処理（リフロー）を行ってレジストの形状を半球状にすることにより行うことができる。その後、ドライエッチングを行ってレジストの半球形状を高屈折率層に転写する（図２４（ｂ））。

次に、層内レンズ７６０の上に、ＳｉＯ_２等の透明な絶縁材料を積層して絶縁層７３０'''を形成し、必要に応じて絶縁層７３０'''の表面を化学的機械研磨等の研磨・研削技術により平坦化する（図２４（ｃ））。

次に、絶縁層７３０''の単位画素ＰＸそれぞれの境界に沿って遮光膜６３１の上面に達する深さの縦孔７３０ｂを形成する（本実施形態では不図示）。次に、縦孔７３０ｂが形成された絶縁層７３０'''上から前述の遮光材料等により構成される膜を積層して、縦孔７３０ｂ内に遮光材料を充填する。次に、絶縁層７３０'''の上面を化学的機械研磨等の研磨・検索技術により研削することにより、絶縁層７３０'''上に積層された遮光材料を除去して絶縁層７３０'''を露出させるとともに絶縁層７３０'''の上面を平坦化する（図２４（ｄ））。これにより、絶縁層７３０''、層内レンズ７６０の境界部および絶縁層７３０'''を貫通する遮光壁７３３’が形成される。この遮光壁７３３’は、遮光壁７３２および遮光壁７４１を構成する。

次に、遮光壁７４１の周囲の絶縁層７３０'''をドライエッチング等で除去して、遮光壁７３３’および層内レンズ７６０を露出させる（図２５（ｅ））。露出させた遮光壁７３３’および層内レンズ７６０の表面にはＳｉＯ_２等からなるキャップ層７３５を形成する（図２５（ｆ））。これにより、層内レンズ７６０の上に、単位画素ＰＸ毎に遮光壁７４１が仕切るように囲繞する凹状部７４３が形成される。

次に、凹状部７４３にカラーフィルタ材料を充填して固化させ、各凹条部７４３を埋め込む形状のカラーフィルタ７４２を各単位画素ＰＸに形成する（図２５（ｇ））。カラーフィルタ７４２を凹状部７４３に摺り切り状に充填して固化させることにより、カラーフィルタ７４２の形成位置をセルフアライメントさせることができる。また、カラーフィルタ層７４０の一部が上下方向において層内レンズ７６０と重複する形状となるため固体撮像素子の低背化が可能となる。また、カラーフィルタ層７４０の表面平坦性が向上する。カラーフィルタ層７４０の上には、オンチップレンズ層７５０が形成される（図２５（ｈ））。

以上の工程により、固体撮像素子７００を作成することができる。この固体撮像素子７００は、カラーフィルタ７４２の位置精度や表面平坦性を向上させることができ、低背化が可能である。

＜８．第８実施形態＞
図２６は、撮像装置の一例の概略構成を示すブロック図である。図２６の撮像装置８００は、上述した各実施形態に係る半導体装置を搭載した電子機器の一例である。この撮像装置８００には、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラおよびカメラ付き携帯電話等が該当する。

撮像装置８００は、モジュール９００、カメラ信号処理部８１０と、画像処理部８２０、表示部８３０、リーダ／ライタ８４０、演算処理部８５０、操作入力部８６０、およびレンズ駆動制御部８７０を備えている。

モジュール９００は、撮像機能を担う構成要素であり、撮像レンズとしてのレンズ９１１を含む光学系９３０、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子９４０とを有している。この撮像素子９４０が上述した各実施形態に係る固体撮像素子に相当する。撮像素子９４０は、光学系９３０が形成する光学像を電気信号に変換し、光学像に応じた撮像信号（画像信号）を出力する。

カメラ信号処理部８１０は、撮像素子９４０が出力する画像信号に対してアナログ／デジタル変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。

画像処理部８２０は、画像信号の記録再生処理を行うものであり、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。

表示部８３０は、操作入力部８６０に対する操作入力に応じた表示や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。

リーダ／ライタ８４０は、メモリーカード等の外部記憶媒体に対するデータ書き込みおよび外部記憶媒体からのデータ読み出しを行うものである。このリーダ／ライタ８４０は、例えば、画像処理部８２０が符号化した画像データの外部記憶媒体への書込み、外部記憶媒体から読み出した画像データの画像処理部８２０への出力等を行う。

演算処理部８５０は、撮像装置８００の各回路ブロックを制御する制御部として機能する構成要素であり、操作入力部８６０からの操作入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。この演算処理部８５０からの制御信号に基づいて、モジュール９００の駆動ドライバはレンズを駆動する駆動モーター等を制御する。

操作入力部８６０は、ユーザが所要の操作を行うためのスイッチやタッチパネル等から構成される。例えば、シャッタ操作を行うためのシャッタレリーズ操作要素や、動作モードを選択するための選択操作要素等によって構成され、ユーザが行った操作入力に応じた操作入力信号を演算処理部８５０に出力する。

＜９．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。

図２７は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。

図２７では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。

内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ： Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。

ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。

表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。

光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。

入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。

処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

図２８は、図２７に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。

カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。

レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。

撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。

また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。

また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。

カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。

通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。

また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。

画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。

制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。

また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。

以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像素子１００は、撮像部１１４０２に適用することができる。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、画質を向上させることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。

なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。

＜１０．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。

図２９は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。

車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２９に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。

駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。

ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。

撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。

車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。

マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。

音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２９の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。

図３０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図３０では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。

撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図３０には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像素子１００は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、撮影画像の画質を向上させることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。

なお、本技術は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また、本技術の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。例えば、半導体基板上に配線層、絶縁層およびカラーフィルタ層が順に積層されて形成された表面照射型の撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子以外の撮像素子に本技術の技術的範囲が及ぶことは勿論である。

そして、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
（１）入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと半導体基板に形成されて前記カラーフィルタを透過した光に応じて光電変換を行う光電変換部と前記カラーフィルタおよび前記半導体基板の間に配置される絶縁層とを備える複数の画素と、
前記絶縁層における前記カラーフィルタの近傍に配置されて自身の画素における前記カラーフィルタを透過した光を遮光する第１の遮光部をさらに備える前記画素である遮光画素と、
前記複数の画素および遮光画素の間の前記絶縁層に配置されて隣接する前記画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第２の遮光部と
を具備する固体撮像素子。
（２）前記複数の画素および前記遮光画素は、自身の固体撮像素子の製造工程における熱処理の際に水素を前記半導体基板に供給する水素供給源を前記半導体基板と前記第１の遮光部との間に備える前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）前記複数の画素および前記遮光画素は、前記カラーフィルタを透過した光を前記光電変換部に集光する層内レンズを前記水素供給源として備える前記（２）に記載の固体撮像素子。
（４）前記複数の画素が配置された領域である有効画素領域と、
前記有効画素領域の外側に配置された複数の前記遮光画素により構成される遮光画素領域と
を具備する前記（２）または（３）に記載の固体撮像素子。
（５）前記複数の遮光画素は、前記有効画素領域からの距離に応じて異なる大きさに形成された前記水素供給源をそれぞれ備える前記（４）に記載の固体撮像素子。
（６）前記複数の遮光画素は、前記半導体基板の近傍の前記第２の遮光部の端部に隣接して配置されて開口部を有する第３の遮光部をさらに備える前記（４）に記載の固体撮像素子。
（７）前記複数の遮光画素は、前記有効画素からの距離に応じて異なる大きさに形成された前記開口部を有する前記第３の遮光部をそれぞれ備える前記（６）に記載の固体撮像素子。
（８）前記複数の画素は、前記第２の遮光部に隣接するとともに前記複数の画素および遮光画素の間の前記カラーフィルタが配置された領域に展延されて隣接する前記画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第４の遮光部をさらに備える前記（１）に記載の固体撮像素子。
（９）入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと半導体基板に形成されて前記カラーフィルタを透過した光に応じて光電変換を行う光電変換部と前記カラーフィルタおよび前記半導体基板の間に配置される絶縁層とを備える複数の画素と、
前記絶縁層における前記カラーフィルタの近傍に配置されて自身の画素における前記カラーフィルタを透過した光を遮光する第１の遮光部をさらに備える前記画素である遮光画素と、
前記複数の画素および遮光画素の間の前記絶縁層に配置されて隣接する前記画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第２の遮光部と、
前記複数の画素および前記遮光画素のそれぞれの光電変換部における光電変換により生成された電荷に基づく画像信号を処理する処理回路と
を具備する撮像装置。

１０…半導体基板、１０Ｆ…表面、１０Ｒ…裏面、１２…ＯＰＢ画素、２０…配線層、３０…絶縁層、３０’…絶縁層、３０ａ…段部、３０ｂ…縦孔、３０''…絶縁層、３０’’’…絶縁層、３１…遮光膜、３１’…遮光膜、３１ａ…受光領域、３１ｂ…遮光領域、３２…遮光壁、３３…遮光膜、３３…絶縁膜、３３’…遮光膜、４０…カラーフィルタ層、５０…オンチップレンズ層、１００…固体撮像素子、２００…固体撮像素子、２６０…層内レンズ、３００…固体撮像素子、３３４…開口、４００…固体撮像素子、４６０…層内レンズ、５００…固体撮像素子、５１０…半導体基板、５１０Ｆ…表面、５１０Ｒ…裏面、５２０…配線層、５３０…絶縁層、５３０’…絶縁層、５３０ｂ…縦孔、５３１…遮光膜、５３１’…遮光膜、５３１ａ…受光領域、５３１ｂ…遮光領域、５３２…遮光壁、５３３…遮光膜、５３３’…遮光膜、５３５…キャップ層、５４０…カラーフィルタ層、５４１…遮光壁、５４２…カラーフィルタ、５５０…オンチップレンズ層、６００…固体撮像素子、６１０…半導体基板、６３０…絶縁層、６３０…絶縁膜、６３０’…絶縁層、６３０ｂ…縦孔、６３１…遮光膜、６３１’…遮光膜、６３２…遮光壁、６３２’…遮光構造体、６３３…遮光膜、６４０…カラーフィルタ層、６４１…遮光壁、６４２…カラーフィルタ、６４３…キャップ層、６５０…オンチップレンズ層、７００…固体撮像素子、７１０…半導体基板、７３０…絶縁層、７３０’…絶縁層、７３０ｂ…縦孔、７３１…遮光膜、７３２…遮光壁、７３３…遮光壁、７３３’…遮光壁、７３５…キャップ層、７４０…カラーフィルタ層、７４１…遮光壁、７４２…カラーフィルタ、７４２…遮光壁、７４２…層内レンズ、７４３…凹状部、７４３…凹条部、７５０…オンチップレンズ層、７６０…層内レンズ、８００…撮像装置、８１０…カメラ信号処理部、８２０…画像処理部、８３０…表示部、８４０…ライタ、８５０…演算処理部、８６０…操作入力部、８７０…レンズ駆動制御部、９００…モジュール、９１１…レンズ、９３０…光学系、９４０…撮像素子、ＯＰＢ…有効画素、ＰＸ…単位画素、ＰＸ１…単位画素、ＰＸ２…単位画素、Ｐ１１…有効画素、Ｐ１２…オプティカルブラック画素（ＯＰＢ画素）、Ｒ…レジスト、Ｒ１…画素領域、Ｒ１１…有効画素領域、Ｒ１２…オプティカルブラック画素領域（ＯＰＢ画素領域）、Ｒ２…周辺回路領域、Ｒ２１…周辺回路領域、Ｒ２２…周辺回路領域、１１４０２…撮像部、１２０３１…撮像部

Claims (9)

1. 入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと半導体基板に形成されて前記カラーフィルタを透過した光に応じて光電変換を行う光電変換部と前記カラーフィルタおよび前記半導体基板の間に配置される絶縁層とを備える複数の画素と、
   前記絶縁層における前記カラーフィルタの近傍に配置されて自身の画素における前記カラーフィルタを透過した光を遮光する第１の遮光部をさらに備える前記画素である遮光画素と、
   前記複数の画素および遮光画素の間の前記絶縁層に配置されて隣接する前記画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第２の遮光部と
   を具備する固体撮像素子。
2. 前記複数の画素および前記遮光画素は、自身の固体撮像素子の製造工程における熱処理の際に水素を前記半導体基板に供給する水素供給源を前記半導体基板と前記第１の遮光部との間に備える請求項１記載の固体撮像素子。
3. 前記複数の画素および前記遮光画素は、前記カラーフィルタを透過した光を前記光電変換部に集光する層内レンズを前記水素供給源として備える請求項２記載の固体撮像素子。
4. 前記複数の画素が配置された領域である有効画素領域と、
   前記有効画素領域の外側に配置された複数の前記遮光画素により構成される遮光画素領域と
   を具備する請求項２記載の固体撮像素子。
5. 前記複数の遮光画素は、前記有効画素領域からの距離に応じて異なる大きさに形成された前記水素供給源をそれぞれ備える請求項４記載の固体撮像素子。
6. 前記複数の遮光画素は、前記半導体基板の近傍の前記第２の遮光部の端部に隣接して配置されて開口部を有する第３の遮光部をさらに備える請求項４記載の固体撮像素子。
7. 前記複数の遮光画素は、前記有効画素からの距離に応じて異なる大きさに形成された前記開口部を有する前記第３の遮光部をそれぞれ備える請求項６記載の固体撮像素子。
8. 前記複数の画素は、前記第２の遮光部に隣接するとともに前記複数の画素および遮光画素の間の前記カラーフィルタが配置された領域に展延されて隣接する前記画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第４の遮光部をさらに備える請求項１記載の固体撮像素子。
9. 入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと半導体基板に形成されて前記カラーフィルタを透過した光に応じて光電変換を行う光電変換部と前記カラーフィルタおよび前記半導体基板の間に配置される絶縁層とを備える複数の画素と、
   前記絶縁層における前記カラーフィルタの近傍に配置されて自身の画素における前記カラーフィルタを透過した光を遮光する第１の遮光部をさらに備える前記画素である遮光画素と、
   前記複数の画素および遮光画素の間の前記絶縁層に配置されて隣接する前記画素のカラーフィルタを透過した光を遮光する第２の遮光部と、
   前記複数の画素および前記遮光画素のそれぞれの光電変換部における光電変換により生成された電荷に基づく画像信号を処理する処理回路と
   を具備する撮像装置。

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