WO2021112098A1

WO2021112098A1 - 撮像装置およびその製造方法、電子機器

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Publication number: WO2021112098A1
Application number: PCT/JP2020/044739
Authority: WO
Inventors: 奈緒吉本; 勇樹宮波; 成拓池原
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
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Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-06-10
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Abstract

［課題］ノイズや混色等を抑制できる。［解決手段］撮像装置は、半導体基板と前記半導体基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部と、前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する、前記半導体基板の深さ方向に配置される縦電極と、前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置され、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、基板の深さ方向の断面がＴ字形状の第１の光制御部材と、を備える。前記第１の光制御部材は、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有する。

Description

撮像装置およびその製造方法、電子機器

　本開示は、光電変換による撮像を行う撮像装置およびその製造方法、電子機器に関する。

　全画素を同タイミングで撮像するグローバルシャッタ方式に対応する撮像装置が知られている（特許文献１参照）。この種の撮像装置は、各画素ごとに、光電変換部に蓄積された電荷を蓄積する電荷保持部を備えている。

国際公開ＷＯ２０１６／１３６４８６

　しかしながら、撮像装置に入射された光が光電変換部で光電変換されずに電荷保持部に直接入射されると、ノイズが増える要因になる。また、一つの画素に入射された光が、画素の境界を突き抜けて隣接する他の画素に入射されると、混色等の要因になる。

　本開示は、ノイズや混色等を抑制可能な撮像装置およびその製造方法、電子機器を提供するものである。

　上記の課題を解決するために、本開示の一態様では、半導体基板と
　前記半導体基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する、前記半導体基板の深さ方向に配置される縦電極と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置される第１の光制御部材と、を備え、
　前記第１の光制御部材は、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有し、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分は、前記第１の光制御部分に接続される一端部と、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される他端部と、を有する、撮像装置が提供される。

　前記第１の光制御部分は、前記第１の面の方向に沿って配置され、
　前記第２の光制御部分の他端部は前記第２の面に沿って配置されてもよい。

　前記半導体基板は、面指数｛１１１｝で表されるシリコンの結晶面を有し、
　前記第１の光制御部分は、
　前記半導体基板の深さ方向とは異なる第１の方向に配置され、かつ面指数｛１１１｝で表される第１の結晶面に沿って配置される第１の光制御面と、
　前記半導体基板の深さ方向とは異なる第２の方向に配置され、かつ面指数｛１１１｝で表される第２の結晶面に沿って配置される第２の光制御面と、を有してもよい。

　前記光電変換部、前記電荷保持部、前記電荷転送部及び前記縦電極は、画素ごとに設けられ、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面又は前記第２の面の法線方向から平面視したときに、複数の前記画素に対応する複数の前記縦電極に重なるように、前記複数の画素の領域にまたがって配置されてもよい。

　前記第１の光制御部材の少なくとも一部は、入射された光を吸収又は反射する特性を有してもよい。

　前記第１の光制御部材は、絶縁物、金属、ポリシリコン、金属酸化物、炭素含有物、及びエレクトロクロミック材料の少なくとも一つを含んでもよい。

　前記第１の光制御部材よりも前記半導体基板の前記第１の面側に配置され、前記電荷保持部を取り囲むように配置される第２の光制御部材を備えてもよい。

　前記第２の光制御部材は、
　前記第１の面の方向に沿って配置される第３の光制御部分と、
　前記第３の光制御部分に接続されるとともに、前記第３の光制御部分に交差する方向に配置される第４の光制御部分と、を有してもよい。

　前記第４の光制御部分の一端部は前記第３の光制御部分に接続され、前記第４の光制御部分の他端部は前記第１の面に沿って配置されてもよい。

　前記第４の光制御部分は、前記第３の光制御部分を貫通して、前記半導体基板の深さ方向に延在されてもよい。

　前記半導体基板の画素境界に沿って前記半導体基板の深さ方向に延在される素子分離部を備えてもよい。

　前記素子分離部は、前記半導体基板の画素境界に沿って前記半導体基板の深さ方向に配置される第５の光制御部分を有してもよい。

　前記素子分離部は、前記第５の光制御部分に接続されるとともに、前記第５の光制御部分に交差する方向に配置される第６の光制御部分と、を有してもよい。

　前記第６の光制御部分の一端部は前記第５の光制御部分に接続され、前記第６の光制御部分の他端部は前記第２の面に沿って配置されてもよい。

　前記第６の光制御部分は、前記第５の光制御部分を貫通して、前記半導体基板の深さ方向に延在されてもよい。

　前記光電変換部は、前記第１の光制御部分から前記第２の面側の第１の領域において、不純物濃度が場所によって変化する濃度勾配を有してもよい。

　前記光電変換部は、前記第１の光制御部分から前記第１の面側の第２の領域において、不純物濃度が場所によって変化する濃度勾配を有してもよい。

　前記第１の領域及び前記第２の領域の少なくとも一方は、前記半導体基板の水平方向の濃度勾配を有してもよい。

　前記第１の領域及び前記第２の領域の少なくとも一方は、前記半導体基板の深さ方向の濃度勾配を有してもよい。

　本開示の他の一態様では、半導体基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成する工程と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部を形成する工程と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部を形成する工程と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する縦電極を前記半導体基板の深さ方向に形成する工程と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置される、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有する第１の光制御部材を形成する工程と、を備え、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分の一端部は、前記第１の光制御部分に接続され、前記第２の光制御部分の他端部は、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される、撮像装置の製造方法が提供される。

　本開示の他の一態様では、半導体基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成する工程と、
　前記光電変換部の一部に、空洞部又は前記空洞部に所定の材料を充填した充填部を形成する工程と、
　前記空洞部又は前記充填部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部を形成する工程と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部を形成する工程と、
　前記半導体基板の前記第１の面とは反対の第２の面側から、前記空洞部又は前記充填部に到達するトレンチを形成する工程と、
　前記空洞部又は前記充填部と、前記トレンチとを用いて、前記空洞部又は前記充填部の形成箇所に第１の光制御部分を形成するとともに、前記トレンチの形成箇所に第２の光制御部分を形成する工程と、を備える、撮像装置の製造方法が提供される。

　本開示の他の一態様では、撮像装置を備えた電子機器であって、
　前記撮像装置は、
　半導体基板と
　前記半導体基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する、前記半導体基板の深さ方向に配置される縦電極と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置される第１の光制御部材と、を備え、
　前記第１の光制御部材は、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有し、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分は、前記第１の光制御部分に接続される一端部と、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される他端部と、を有する、電子機器が提供される。

一実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図。センサ画素及び読み出し回路の等価回路図。画素アレイ部１１１内の一部の画素領域の平面レイアウト図。図３のＡ－Ａ方向の断面図。図３のＢ－Ｂ方向の断面図。図４ＡにＰ型半導体領域を追加してＰＮ接合面を増やした断面図。第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖの平面図。第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈの平面図。第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈの最終的な平面図。第１の遮光部１３及び第２の素子分離部２０の垂直遮光部分の断面図。第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈの断面図。第１の遮光部の水平遮光部分の平面形状の具体例を示す図。図８Ａに続く第１の遮光部の水平遮光部分の平面形状の具体例を示す図。図８Ｂに続く第１の遮光部の水平遮光部分の平面形状の具体例を示す図。図８Ｃに続く第１の遮光部の水平遮光部分の平面形状の具体例を示す図。図８Ｄに続く第１の遮光部の水平遮光部分の平面形状の具体例を示す図。図８Ｅに続く第１の遮光部の水平遮光部分の平面形状の具体例を示す図。水平遮光部分の平面形状が垂直遮光部分の平面形状よりも大きい例を示す図。垂直遮光部分の平面形状と水平遮光部分の平面形状が合致する例を示す図。水平遮光部分の平面形状が垂直遮光部分の平面形状よりも小さい例を示す図。電荷の転送経路を説明する図。第１の遮光部を構成する水平遮光部分の３箇所での断面形状を示す図。第１の実施形態による撮像装置１０１の製造方法を示す工程図。図１２Ａに続く工程図。図１２Ｂに続く工程図。図１２Ｃに続く工程図。図１２Ｄに続く工程図。図１２Ｅに続く工程図。図１２Ｆに続く工程図。図１２Ｇに続く工程図。図１２Ｈに続く工程図。図１２Ｉに続く工程図。図１２Ｊに続く工程図。図１２Ｋに続く工程図。図１２Ｌに続く工程図。図１２Ｍに続く工程図。図１２Ｎに続く工程図。図１２Ｏに続く工程図。図１２Ｐに続く工程図。図１２Ｑに続く工程図。図１２Ｒに続く工程図。撮像装置の製造工程の第２例を示す工程図。図１３Ａに続く工程図。図１３Ｂに続く工程図。図１３Ｃに続く工程図。図１３Ｄに続く工程図。図１３Ｅに続く工程図。図１３Ｆに続く工程図。図１３Ｇに続く工程図。図１３Ｈに続く工程図。図１３Ｉに続く工程図。図１３Ｊに続く工程図。図１３Ｋに続く工程図。図１３Ｌに続く工程図。図１３Ｍに続く工程図。図１３Ｎに続く工程図。図１３Ｏに続く工程図。撮像装置の製造工程の第３例を示す工程図。図１４Ａに続く工程図。図１４Ｂに続く工程図。図１４Ｃに続く工程図。図１４Ｄに続く工程図。図１４Ｅに続く工程図。図１４Ｆに続く工程図。図１４Ｇに続く工程図。図１４Ｈに続く工程図。図１４Ｉに続く工程図。図１４Ｊに続く工程図。図１４Ｋに続く工程図。図１４Ｌに続く工程図。垂直遮光部分の代わりに孔部材又はコンタクト部材を用いた例を示す平面図。図１５Ａの他の変形例を示す平面図。図１５Ａの他の変形例を示す平面図。図１５Ａの他の変形例を示す平面図。図１５Ａの他の変形例を示す平面図。図１５Ａの他の変形例を示す平面図。第１～第３の半導体基板を貼り合わせて構成した撮像装置の断面図。第２の遮光部、第１の遮光部及び素子分離部の種々の変形例を示す断面図。第２の遮光部の断面が十字形状である撮像装置の断面図。図１７Ｂの一変形例による撮像装置の断面図。断面がＴ字形状の第１の遮光部の他に、第２の遮光部と素子分離部とを有する断面図。第２の遮光部１２の断面が十字形状の断面図。第１の遮光部１３と第２の素子分離部２０の断面がともにＴ字形状である撮像装置１０１の断面図。図１７Ｆの第１変形例による撮像装置１０１の断面図。図１７Ｆの第２変形例による撮像装置１０１の断面図。図１７Ｈの第１変形例による撮像装置１０１の断面図。図１７Ｈの第２変形例による撮像装置１０１の断面図。図１７Ｊの一変形例による撮像装置１０１の断面図。第２の遮光部と素子分離部の断面が十字形状である撮像装置の断面図。第２の遮光部と素子分離部の断面が十字形状である撮像装置の断面図。第２の遮光部と素子分離部を一体構造にして、半導体基板の表面１１Ａから裏面まで貫通する垂直遮光部分を設けた撮像装置の断面図。第２の遮光部と素子分離部を一体構造にして、半導体基板の表面１１Ａから裏面まで貫通する垂直遮光部分を設けた撮像装置の断面図。内層部分に空隙が生じる場合の断面図。垂直遮光部分がテーパ状の撮像装置の断面図。第３の実施形態による撮像装置の断面図。光電変換部内の図１８Ａよりも広い範囲に水平方向に濃度勾配を持たせた例を示す模式的な断面図。光電変換部内の濃度勾配を上下で逆にした例を示す模式的な断面図。図１８Ａに加えて、深さ方向に濃度勾配を持たせた例を示す断面図。図１８Ｂに加えて、深さ方向に濃度勾配を持たせた例を示す断面図。図１８Ｃに加えて、深さ方向に濃度勾配を持たせた例を示す断面図。第４の実施形態による画素１２１Ａ、１２１Ｂの構成を模式的に示す平面図。図１９のＡ－Ａ線に沿った断面図。図１９のＢ－Ｂ線に沿った断面図。内層部分１３Ａの材料の一例としてタングステンの消衰係数を示すグラフ。外層部分１３Ｂの材料の一例としてシリコン酸化膜の消衰係数を示すグラフ。半導体基板１１の一例としてシリコン単結晶の屈折率を示すグラフ。外層部分１３Ｂの材料の一例としてシリコン酸化膜の屈折率を示すグラフ。図２０Ａに示す構造の形成方法を示す工程の断面図。図２０Ａに示す構造の形成方法を示す工程の平面図。図２３Ａに続く工程のＡ－Ａ線に沿った断面図。図２３Ａに続く工程のＢ－Ｂ線に沿った断面図。図２３Ｂに続く工程の平面図。図２４Ａに続く工程のＡ－Ａ線に沿った断面図。図２４Ｂに続く工程のＢ－Ｂ線に沿った断面図。図２５Ａに続く工程のＡ－Ａ線に沿った断面図。図２５Ｂに続く工程のＢ－Ｂ線に沿った断面図。第４の実施形態の変形例を示す平面図。第４の実施形態の他の変形例を示す平面図。第４の実施形態の他の変形例を示す断面図。第４の実施形態の他の変形例を示す断面図。第４の実施形態の他の変形例を示す断面図。第４の実施形態の他の変形例を示す断面図。｛１１１｝面において＜１１０＞方向へのエッチングが成立することとなる面と方位との具体的な組み合わせを示す図。本開示のＳｉ基板の結晶面におけるバックボンドを説明する模式図。本開示のＳｉ基板の表面におけるオフ角を説明する模式図。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。車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図。撮像装置における画素アレイ部の要部を拡大して模式的に表す平面図。

　（第１の実施形態）
　以下、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。本開示の撮像装置は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等によるグローバルシャッタ方式の裏面照射型のイメージセンサである。本開示の撮像装置は、被写体からの光を画素ごとに受光して光電変換し、電気信号である画素信号を生成する。

　グローバルシャッタ方式とは、全画素の露光の開始と終了を同時に行う方式である。ここで、全画素とは、有効な画像を形成する全ての画素を指し、画像形成に寄与しないダミー画素等は除外される。また、画像の歪みや露光時間差が問題にならない程度に十分小さければ、必ずしも同時で無くてもよい。例えば、複数行（数十行など）単位で同時露光を行う動作を、行方向に複数行単位でずらしながら繰り返す場合も、グローバルシャッタ方式に含まれる。また、一部の画素領域に対してのみ、同時露光を行う場合も、グローバルシャッタ方式に含まれる。

　裏面照射型のイメージセンサとは、被写体からの光が入射する受光面と、各画素を駆動させるトランジスタ等の配線が設けられた配線層との間に、被写体からの光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換部を画素ごとに配置したイメージセンサである。なお、本開示は、ＣＭＯＳイメージセンサ以外の撮像方式のイメージセンサにも適用できる場合がありうる。

　（撮像装置１０１のブロック構成）
　図１は、本開示の一実施形態に係る撮像装置１０１の概略構成を示すブロック図である。図１の撮像装置１０１は、半導体基板１１上に形成されるため、正確には固体撮像装置１０１であるが、以下では、単に撮像装置１０１と呼ぶ。図１の撮像装置１０１は、光電変換を行う複数のセンサ画素１２１が行列状、すなわち二次元平面状に配置された画素アレイ部１１１を備えている。センサ画素１２１は、本開示の「画素」の一具体例に相当する。画素アレイ部１１１で光電変換された画素信号は、読み出し回路を介して読み出される。

　撮像装置１０１は、例えば、画素アレイ部１１１、垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、カラム信号処理部１１４、クロックモジュール１１５、データ格納部１１６、水平駆動部１１７、システム制御部１１８、および信号処理部１１９を備えている。

　撮像装置１０１は、単一又は複数の半導体基板１１にて構成される。例えば、撮像装置１０１は、画素アレイ部１１１が形成される半導体基板１１に、垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、カラム信号処理部１１４、クロックモジュール１１５、データ格納部１１６、水平駆動部１１７、システム制御部１１８、および信号処理部１１９等が形成される別の半導体基板１１をＣｕ－Ｃｕ接合等にて電気的に接続して構成可能である。

　画素アレイ部１１１は、被写体から入射した光の量に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換素子を含むセンサ画素１２１を複数有する。センサ画素１２１は、図１に示したように、横方向（行方向）および縦方向（列方向）のそれぞれに配列される。画素アレイ部１１１では、行方向に一列に配列されたセンサ画素１２１からなる画素行ごとに、画素駆動線１２２が行方向に沿って配線され、列方向に一列に配列されたセンサ画素１２１からなる画素列ごとに、垂直信号線１２３が列方向に沿って配線されている。

　垂直駆動部１１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなる。垂直駆動部１１２は、複数の画素駆動線１２２を介して複数のセンサ画素１２１に対して信号等をそれぞれ供給することにより、画素アレイ部１１１における複数のセンサ画素１２１の全てを同時に駆動させ、または画素行単位で駆動させる。

　ランプ波モジュール１１３は、画素信号のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換に用いるランプ波信号を生成し、カラム信号処理部１１４に供給する。カラム信号処理部１１４は、例えば、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなり、ノイズ除去処理、相関二重サンプリング処理、Ａ／Ｄ変換処理等を行い、画素信号を生成するものである。カラム信号処理部１１４は、生成した画素信号を信号処理部１１９に供給する。

　クロックモジュール１１５は、撮像装置１０１の各部に動作用のクロック信号を供給するものである。

　水平駆動部１１７は、カラム信号処理部１１４の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部１１７による選択走査により、カラム信号処理部１１４において単位回路ごとに信号処理された画素信号が順番に信号処理部１１９に出力されるようになっている。

　システム制御部１１８は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等からなる。システム制御部１１８は、タイミングジェネレータで生成されたタイミング信号に基づいて、垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、カラム信号処理部１１４クロックモジュール１１５、および水平駆動部１１７の駆動制御を行なうものである。

　信号処理部１１９は、必要に応じてデータ格納部１１６にデータを一時的に格納しながら、カラム信号処理部１１４から供給された画素信号に対して演算処理等の信号処理を行ない、各画素信号からなる画像信号を出力するものである。

　（読み出し回路１２０の回路構成）
　図２はセンサ画素１２１及び読み出し回路１２０の等価回路図である。図３は画素アレイ部１１１内の一部の画素領域の平面レイアウト図である。図３では、Ｘ方向に２画素、Ｙ方向に４画素の画素領域の平面レイアウトを示している。

　図２及び図３に示すように、読み出し回路１２０は、４つの転送トランジスタＴＲＺ、ＴＲＹ、ＴＲＸ、ＴＲＧと、排出トランジスタＯＦＧと、リセットトランジスタＲＳＴと、増幅トランジスタＡＭＰと、選択トランジスタＳＥＬとを有する。これらトランジスタは、Ｎ型ＭＯＳトランジスタである。リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬは、画素アレイ部１１１が配置される半導体基板１１とは別の半導体基板に形成されて貼り合わされるため、図３の平面レイアウトにはこれらトランジスタは明示されていない。

　以下では、光電変換部５１としてフォトダイオードＰＤを用いる例を主に説明する。転送トランジスタＴＲＺは、センサ画素１２１内のフォトダイオードＰＤに接続されており、フォトダイオードＰＤで光電変換された電荷（画素信号）を転送トランジスタＴＲＹに転送する。転送トランジスタＴＲＺは縦型トランジスタを想定しており、垂直ゲート電極を有する。

　転送トランジスタＴＲＹは、転送トランジスタＴＲＺから転送された電荷を転送トランジスタＴＲＸに転送する。転送トランジスタＴＲＹとＴＲＸは一つの転送トランジスタに置換してもよい。転送トランジスタＴＲＹとＴＲＸには、電荷保持部（ＭＥＭ）５４が接続されている。転送トランジスタＴＲＹとＴＲＸのゲート電極に印加される制御信号により、電荷保持部（ＭＥＭ）５４のポテンシャルが制御される。例えば、転送トランジスタＴＲＹとＴＲＸがオンすると、電荷保持部（ＭＥＭ）５４のポテンシャルが深くなり、転送トランジスタＴＲＹとＴＲＸがオフすると、電荷保持部（ＭＥＭ）５４のポテンシャルが浅くなる。そして、例えば、転送トランジスタＴＲＺ、ＴＲＹ及びＴＲＸがオンすると、フォトダイオードＰＤに蓄積されている電荷が、転送トランジスタＴＲＺ、ＴＲＹ及びＴＲＸを介して、電荷保持部（ＭＥＭ）５４に転送される。転送トランジスタＴＲＸのドレインが転送トランジスタＴＲＧのソースに電気的に接続されており、転送トランジスタＴＲＹ、ＴＲＸのゲートは画素駆動線に接続されている。

　電荷保持部（ＭＥＭ）５４は、グローバルシャッタ機能を実現するために、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷を一時的に保持する領域である。電荷保持部（ＭＥＭ）５４は、フォトダイオードＰＤから転送された電荷を保持する。

　転送トランジスタＴＲＧは、転送トランジスタＴＲＸとフローティングディフュージョンＦＤとの間に接続されており、ゲート電極に印加される制御信号に応じて、電荷保持部（ＭＥＭ）５４に保持されている電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。例えば、転送トランジスタＴＲＸがオフして、転送トランジスタＴＲＧがオンすると、電荷保持部（ＭＥＭ）５４に保持されている電荷が、フローティングディフュージョンＦＤに転送される。転送トランジスタＴＲＧのドレインがフローティングディフュージョンＦＤに電気的に接続されており、転送トランジスタＴＲＧのゲートは画素駆動線に接続されている。

　フローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲＧを介してフォトダイオードＰＤから出力された電荷を一時的に保持する浮遊拡散領域である。フローティングディフュージョンＦＤには、例えば、リセットトランジスタＲＳＴが接続されるとともに、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線ＶＳＬが接続されている。

　排出トランジスタＯＦＧは、ゲート電極に印加される制御信号に応じて、フォトダイオードＰＤを初期化（リセット）する。排出トランジスタＯＦＧのドレインは電源線ＶＤＤに接続され、ソースは転送トランジスタＴＲＺと転送トランジスタＴＲＹの間に接続されている。

　例えば、転送トランジスタＴＲＺおよび排出トランジスタＯＦＧがオンすると、フォトダイオードＰＤの電位が電源線ＶＤＤの電位レベルにリセットされる。すなわち、フォトダイオードＰＤの初期化が行われる。また、排出トランジスタＯＦＧは、例えば、転送トランジスタＴＲＺと電源線ＶＤＤの間にオーバーフローパスを形成し、フォトダイオードＰＤから溢れた電荷を電源線ＶＤＤに排出する。

　リセットトランジスタＲＳＴは、ゲート電極に印加される制御信号に応じて、電荷保持部（ＭＥＭ）５４からフローティングディフュージョンＦＤまでの各領域を初期化（リセット）する。リセットトランジスタＲＳＴのドレインは電源線ＶＤＤに接続され、ソースはフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。例えば、転送トランジスタＴＲＧおよびリセットトランジスタＲＳＴがオンすると、電荷保持部（ＭＥＭ）５４およびフローティングディフュージョンＦＤの電位が電源線ＶＤＤの電位レベルにリセットされる。すなわち、リセットトランジスタＲＳＴをオンすることで、電荷保持部（ＭＥＭ）５４およびフローティングディフュージョンＦＤの初期化が行われる。

　増幅トランジスタＡＭＰは、ゲート電極がフローティングディフュージョンＦＤに接続され、ドレインが電源線ＶＤＤに接続されており、フォトダイオードＰＤでの光電変換によって得られる電荷を読み出すソースフォロワ回路の入力部となる。すなわち、増幅トランジスタＡＭＰは、ソースが選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線ＶＳＬに接続されることにより、垂直信号線ＶＳＬの一端に接続される定電流源とソースフォロワ回路を構成する。

　選択トランジスタＳＥＬは、増幅トランジスタＡＭＰのソースと垂直信号線ＶＳＬとの間に接続されており、選択トランジスタＳＥＬのゲート電極には、選択信号として制御信号が供給される。選択トランジスタＳＥＬは、制御信号がオンすると導通状態となり、選択トランジスタＳＥＬに連結されたセンサ画素１２１が選択状態となる。センサ画素１２１が選択状態になると、増幅トランジスタＡＭＰから出力される画素信号が垂直信号線ＶＳＬを介してカラム信号処理部１１４に読み出される。

　図３に示すように、一つのセンサ画素１２１の読み出し回路１２０内の転送トランジスタＴＲＧ、ＴＲＸ、ＴＲＹ、ＴＲＺと、排出トランジスタＯＦＧはＹ方向に順に配置されている。Ｙ方向に隣接する２つのセンサ画素１２１内の各トランジスタの配置は、Ｙ方向の画素の境界に対して対称に配置されている。Ｘ方向に隣接する２つのセンサ画素１２１用の読み出し回路１２０内の各トランジスタの配列は逆である場合と、同じである場合が交互に繰り返される。

　転送トランジスタＴＲＧ、ＴＲＸ、ＴＲＹの下方には、電荷保持部（ＭＥＭ）５４が配置されている。また、一つのセンサ画素１２１内のフォトダイオードＰＤは、そのセンサ画素１２１の転送トランジスタＴＲＧ、ＴＲＸ、ＴＲＹの下方と、Ｘ方向に隣接するセンサ画素１２１の排出トランジスタＯＲＧ、転送トランジスタＴＲＺ、ＴＲＹの下方とにまたがって配置されている。

　読み出し回路１２０内の各トランジスタの平面レイアウトは、必ずしも図３に示したものに限定されない。読み出し回路１２０内の各トランジスタの配置が変われば、その下方に配置されるフォトダイオードＰＤや電荷保持部（ＭＥＭ）５４の配置場所も変化する。

　（撮像装置１０１の断面構造）
　図４Ａは図３のＡ－Ａ方向の断面図、図４Ｂは図３のＢ－Ｂ方向の断面図である。図中の「Ｐ」及び「Ｎ」の記号は、それぞれＰ型半導体領域およびＮ型半導体領域を表している。さらに、「Ｐ^＋＋」、「Ｐ^＋」、「Ｐ^－」、および「Ｐ^－－」の各記号における末尾の「＋」または「－」は、いずれもＰ型半導体領域の不純物濃度を表している。同様に、「Ｎ^＋＋」、「Ｎ^＋」、「Ｎ^－」、および「Ｎ^－－」の各記号における末尾の「＋」または「－」は、いずれもＮ型半導体領域の不純物濃度を表している。ここで、「＋」の数が多いほど不純物濃度が高いことを示し、「－」の数が多いほど不純物濃度が低いことを示す。これは、以降の図面についても同様である。

　図４Ａ及び図４Ｂに示す撮像装置１０１は、半導体基板１１と、光電変換部５１と、電荷保持部（ＭＥＭ）５４と、電荷転送部５０と、転送トランジスタＴＲＺの縦電極である垂直ゲート電極５２Ｖと、第１の光制御部材として機能する第１の遮光部１３とを備えている。

　半導体基板１１は、例えば、面指数｛１１１｝の結晶方位を有する単結晶シリコン基板１１である。以下では、半導体基板１１をシリコン｛１１１｝基板と呼ぶこともある。シリコン｛１１１｝基板１１を用いる理由の一つは、後述するように、結晶面に沿った方向にエッチング加工する工程を含むためである。ここで、面指数｛１１１｝とは、（－１１１）、（１－１１）、（１１－１）等の三次元方向における任意の方向が逆の結晶方位も含む趣旨である。

　この他、撮像装置１０１は、第２の光制御部材として機能する第２の遮光部１２と、素子分離部１３Ｖ、２０と、エッチングストッパ１７と、カラーフィルタＣＦと、受光レンズＬＮＳとを備えている。本明細書では、半導体基板１１における受光レンズＬＮＳが配置されている側の一主面を裏面１１Ｂ又は受光面と呼び、読み出し回路１２０が配置される側の一主面を表（おもて）面１１Ａと呼ぶ。

　半導体基板１１内の光電変換部５１は、例えば裏面１１Ｂに近い位置から順に、Ｎ^－型半導体領域５１Ａ、Ｎ型半導体領域５１Ｂ、及びＰ型半導体領域５１Ｃを有する。裏面１１Ｂに入射された光は、Ｎ^－型半導体領域５１Ａで光電変換されて電荷が生成されたのち、その電荷がＮ型半導体領域５１Ｂに蓄積される。なお、Ｎ^－型半導体領域５１ＡとＮ型半導体領域５１Ｂとの境界は必ずしも明確ではなく、例えばＮ^－型半導体領域５１ＡからＮ型半導体領域５１Ｂへ向かうにつれて徐々にＮ型の不純物濃度が高くなっていればよい。また、Ｎ型半導体領域とＰ型半導体領域５１Ｃの間に、Ｐ型半導体領域５１ＣよりもＰ型不純物濃度の高いＰ＋型半導体領域を設けてもよい。このように、半導体基板１１内に形成される光電変換部５１の層構成は、必ずしも図１に示したものに限定されない。

　第１の遮光部１３は、第２の遮光部１２よりも、半導体基板１１の裏面１１Ｂに近い側に配置されている。第１の遮光部１３は、半導体基板１１の深さ方向に延在される垂直遮光部分１３Ｖと、半導体基板１１の水平方向に延在される水平遮光部分１３Ｈとを有する。垂直遮光部分１３Ｖは、後述する素子分離部１３Ｖ、２０の一部を兼ねている。図４Ａに示すように、第１の遮光部１３の断面形状は、垂直遮光部分１３Ｖと水平遮光部分１３Ｈにて形成されるＴ字形状である。第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈは、平面視したときに、垂直ゲート電極５２Ｖと深さ方向に重なる位置に配置されている。これにより、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から入射された光が水平遮光部分１３Ｈで遮光されて、垂直ゲート電極５２Ｖに入射されなくなる。後述するように、第１の遮光部１３は、光の吸収特性又は反射特性に優れており、本明細書では、第１の光制御部材と呼ぶことがある。また、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈを第１の光制御部分と呼び、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖを第２の光制御部分と呼ぶことがある。第１の遮光部１３の詳細については後述する。

　第２の遮光部１２は、電荷保持部（ＭＥＭ）５４への光の入射を妨げるように機能する部材であり、電荷保持部（ＭＥＭ）５４を取り囲むように設けられている。具体的には、第２の遮光部１２は、例えば光電変換部５１と半導体基板１１の表面１１Ａとの間の水平面（ＸＹ面）に沿って広がる水平遮光部分１２Ｈと、その水平遮光部分１２Ｈと交差するようにＹＺ面に沿って広がる垂直遮光部分１２Ｖとを含んでいる。第２の遮光部１２は、光の吸収特性又は反射特性に優れており、本明細書では、第２の光制御部材と呼ぶことがある。また、第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈを第３の光制御部分と呼び、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖを第４の光制御部分と呼ぶことがある。第２の遮光部１２の詳細については後述する。

　素子分離部１３Ｖ、２０は、画素の境界に沿って設けられており、第１の素子分離部１３Ｖと第２の素子分離部２０とを有する。第１の素子分離部１３Ｖは、上述した第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖに該当する。第２の素子分離部２０は、互いに隣り合うセンサ画素１２１同士の境界位置に沿って深さ（Ｚ軸）方向に延在すると共に、各光電変換部５１を取り囲む壁状の部材である。第２の素子分離部２０により、互いに隣り合うセンサ画素１２１同士を電気的に分離することができる。第２の素子分離部２０は、例えば酸化珪素などの絶縁材料によって構成されている。第２の素子分離部２０は、隣接するセンサ画素１２１に光が入射されるのを防止するために用いることができる。第２の素子分離部２０は、光の吸収特性又は反射特性に優れた材料で形成される。第２の素子分離部２０の詳細については後述する。

　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、センサ画素１２１の境界には、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖ（第１の第２の素子分離部２０）又は第２の素子分離部２０が配置されている。図４Ａ及び図４Ｂでは、第２の素子分離部２０は垂直遮光部分のみを有するが、後述するように、第２の素子分離部２０は垂直遮光部分と水平遮光部分を有していてもよく、第２の素子分離部２０の断面形状も、Ｔ字形状や十字形状など、種々の断面形状が考えられる。

　第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖと第２の素子分離部２０はいずれも、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から各センサ画素１２１内に入射された光が隣接するセンサ画素１２１に漏れ出すのを防止することができ、画素間クロストークの低減を図ることができる。

　第１の遮光部１３、第２の遮光部１２及び第２の素子分離部２０は、必ずしも同じ構造及び同じ材料で構成されるとは限らないが、光の吸収特性又は反射特性に優れた材料を含む点では共通する。第１の遮光部１３と第２の素子分離部２０は、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から深さ方向に延びる垂直遮光部分を有するのに対し、第２の遮光部１２は半導体基板１１の表面１１Ａ側から深さ方向に延びる垂直遮光部分を有する。

　読み出し回路１２０内の転送トランジスタＴＲＺ、ＴＲＹ、ＴＲＸ、ＴＲＧと、排出トランジスタＯＲＧの各ゲート電極は、いずれも半導体基板１１の表面１１Ａ側に、絶縁層１８を介して設けられている。また、Ｎ型半導体領域である電荷保持部（ＭＥＭ）５４は、半導体基板１１内のＰ型半導体領域５１Ｃ内に設けられている。より具体的には、電荷保持部（ＭＥＭ）５４は、半導体基板１１の表面１１Ａと第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈとの間に配置されている。図４Ａに示すように、電荷保持部（ＭＥＭ）５４に裏面１１Ｂ側からの光が入射されないように、第２の遮光部１２は電荷保持部（ＭＥＭ）５４の周囲を取り囲んでいる。本明細書では、転送トランジスタＴＲＺ、ＴＲＹ、ＴＲＸ、ＴＲＧを総称して電荷転送部５０と呼ぶ。

　転送トランジスタＴＲＺは、半導体基板１１の水平面方向に配置される水平ゲート電極５２Ｈと、半導体基板１１の深さ方向に延びる垂直ゲート電極５２Ｖとを有する。垂直ゲート電極５２Ｖの最深位置は、例えばＮ^－型半導体領域５２Ａ内にある。図４Ａの例では、各センサ画素１２１が２つの垂直ゲート電極５２Ｖを有する例を示しているが、垂直ゲート電極５２Ｖの本数に制限はなく、１本でも複数本でもよい。転送トランジスタＴＲＺは、光電変換部５１で光電変換された電荷を、垂直ゲート電極５２Ｖを介して転送電極ＴＲＹまで転送する。

　光電変換部５１は、ＰＮ接合の周辺にできる空乏層にて効率よく電荷を発生させることができる。このため、図５に示すように、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖと第２の素子分離部２０に、深さ方向に沿ってＰ型半導体領域１４を設けて、ＰＮ接合面の面積を広げてもよい。このＰ型半導体領域１４を水平遮光部分１３Ｈの上下にも設けてもよい。

　図４Ａや図４Ｂ等に示すように、光電変換部５１と裏面１１Ｂとの間には固定電荷膜１５が設けられている。固定電荷膜１５は、半導体基板１１の裏面１１Ｂに沿って設けられている。固定電荷膜１５は、半導体基板１１の受光面である裏面１１Ｂの界面準位に起因する暗電流の発生を抑制するために負の固定電荷を有する。固定電荷膜１５が誘起する電界により、半導体基板１１の裏面１１Ｂ近傍にホール蓄積層が形成される。このホール蓄積層によって裏面１１Ｂからの電子の発生が抑制される。

　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、固定電荷膜１５の表面１１ＡにはカラーフィルタＣＦが配置され、カラーフィルタＣＦの表面１１Ａには受光レンズＬＮＳが配置されている。カラーフィルタＣＦと受光レンズＬＮＳは、画素ごとに設けられている。

　（第２の遮光部１２の構造）
　図６Ａは第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖの平面図である。図６Ａは図４ＡのＣ－Ｃ線方向の平面図である。図６Ｂは第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈの平面図である。図６Ｂは図４ＡのＤ－Ｄ’線方向の断面図である。垂直遮光部分１２Ｖは、図４Ａ及び図６Ａに示すように、平面視においてＸ軸方向に隣り合うセンサ画素１２１同士の境界部分とセンサ画素１２１の略中央に沿って、Ｙ軸方向に延びている。垂直遮光部分１２Ｖは、半導体基板１１の表面１１Ａから深さ方向に延びて、水平遮光部分１２Ｈに接続されている。垂直遮光部分１２Ｖは、Ｘ軸方向では略半画素の間隔で配置されており、Ｙ軸方向には複数画素分の長さを有する。

　なお、図６Ａにおいて、破線で示した横方向に延びる遮光部分は、後述する第２の素子分離部２０の垂直遮光部分である。第２の素子分離部２０の垂直遮光部分は、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖよりも裏面１１Ｂ側に配置されており、両者は平面視では重なっているが、実際には深さ方向の異なる位置に配置されており、両者は接触していない。

　図６Ｂに示すように、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖの最深位置から横（水平）方向に水平遮光部分１２Ｈが広がっている。図６Ｂにおいて、ハッチング領域が水平遮光部分１２Ｈである。後述するように、水平遮光部分１２Ｈは、光を反射する機能を持っている。水平遮光部分１２Ｈには、所々に開口部１２Ｈ１が設けられている。開口部１２Ｈ１には、エッチングストッパ１７が設けられている。後述するように、水平遮光部分１２Ｈは、ウェットエッチング処理により、深さ方向及び水平方向にトレンチを形成して、そのトレンチ内に遮光部材を充填して形成されるが、エッチングストッパ１７を設けることで、エッチングの進行を食い止めることができ、その結果、図６Ｂに示すような開口部１２Ｈ１が形成される。本実施形態では、面指数｛１１１｝のシリコン基板１１を用いることを想定しており、例えば半導体基板１１の＜１１０＞方向へのエッチングを行うことができるエッチング溶液、例えばアルカリ水溶液を用いてウェットエッチング処理を行う。図６Ｂのエッチングストッパ１７は、このアルカリ水溶液に対してエッチング耐性を示す材料であり、例えばＢ（ボロン）などの不純物元素や水素イオンを注入した結晶欠陥構造、あるいは酸化物等の絶縁体などを用いて形成することができる。

　水平遮光部分１２Ｈは、図４Ａに示すように深さ（Ｚ軸）方向において光電変換部５１と電荷保持部（ＭＥＭ）５４との間に位置する。水平遮光部分１２Ｈは、図６Ｂに示すように、開口部１２Ｈ１を除き、画素アレイ部１１１におけるＸＹ面の全体に亘って設けられている。裏面１１Ｂから入射して光電変換部５１により吸収されずに光電変換部５１を透過した光は、第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈにて反射し、再度、光電変換部５１へ入射し、光電変換に寄与することとなる。すなわち、第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈはリフレクタとして機能し、光電変換部５１を透過した光が電荷保持部（ＭＥＭ）５４へ入射してノイズが発生するのを抑制し、かつ光電変換効率Ｑｅを向上させて感度向上を図るように機能する。また、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖは、隣接するセンサ画素１２１からの漏れ光が光電変換部５１へ入射することにより混色等のノイズを発生させるのを防止するように機能する。

　水平遮光部分１２Ｈは、図４Ｂに示すように、水平方向に延びる一対の第１の面Ｓ１と、一対の第１の面に交差する方向に延びる一対の第２の面Ｓ２及び第３の面Ｓ３とを含んでいる。一対の第１の面Ｓ１はそれぞれ、半導体基板１１の第１の結晶面１１Ｓ１に沿った面であり、Ｚ軸方向において互いに対向している。なお、半導体基板１１における第１の結晶面１１Ｓ１は、面指数｛１１１｝で表されるものである。また、一対の第２の面Ｓ２は、それぞれ、半導体基板１１の第２の結晶面１１Ｓ２に沿った面である。図６Ｂでは省略しているが、水平遮光部分１２Ｈの第２の結晶面１１Ｓ２に沿った端面Ｓ２は、画素アレイ部１１１におけるＹ軸方向の両端側に位置する。半導体基板１１の第２の結晶面１１Ｓ２は、有効画素領域ではなく、それを取り囲む周辺画素領域にある。図３、図４Ａ及び図４Ｂは、有効画素領域の一部を示しており、有効画素領域の外側に周辺画素領域が設けられている。

　半導体基板１１における第２の結晶面１１Ｓ２は、面指数｛１１１｝で表されるものであり、Ｚ軸方向に対して約１９．５°傾斜している。すなわち、水平面（ＸＹ面）に対する第２の結晶面１１Ｓ２の傾斜角度は約７０．５°である。第２の結晶面１１Ｓ２は、水平面（ＸＹ面）においてＸ軸およびＹ軸に対して傾斜しており、例えばＹ軸に対して約３０°の角度をなしている。さらに、第３の面Ｓ３は、例えば菱形の平面形状を有する開口部１２Ｈ１の輪郭を規定する面であり、半導体１１の第３の結晶面１１Ｓ３に沿った面である。半導体基板１１の第３の結晶面１１Ｓ３は、第２の結晶面１１Ｓ２と同様、Ｚ軸方向に対して約１９．５°傾斜している。すなわち、水平面（ＸＹ面）に対する第３の結晶面１１Ｓ３の傾斜角度は約７０．５°である。このように、厚さ方向と直交する水平面内において水平遮光部分１２Ｈが占める領域以外のＳｉ残存領域は、例えば第３の結晶面１１Ｓ３に沿った形状になり、図６Ａおよび図６Ｂの例では菱形をなしている。

　図４Ａ及び図６Ａに示すように、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖは、Ｘ軸方向に沿って半画素の間隔で設けられてＹ軸方向に延びており、Ｘ方向に隣接する２つの垂直遮光部分１２Ｖの間に電荷保持部（ＭＥＭ）５４が配置されている。また、電荷保持部（ＭＥＭ）５４と光電変換部５１との間には、第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈが配置されており、電荷保持部（ＭＥＭ）５４は垂直遮光部分１２Ｖと水平遮光部分１２Ｈで囲まれている。これにより、光電変換部５１で光電変換されなかった光が電荷保持部（ＭＥＭ）５４に入射されるおそれがなくなり、ノイズの削減を図れる。第２の遮光部１２は、半導体基板１１の表面１１Ａ側に設けられる配線部に電気的に接続されている。

　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２の遮光部１２は、内層部分１２Ａと、その周囲を取り囲む外層部分１２Ｂとの２層構造を有する。内層部分１２Ａは、例えば遮光性を有する単体金属、金属合金、金属窒化物、および金属シリサイドのうちの少なくとも１種を含む材料からなる。より具体的には、内層部分１２Ａの構成材料としては、Ａｌ（アルミニウム），Ｃｕ（銅），Ｃｏ（コバルト），Ｗ（タングステン），Ｔｉ（チタン），Ｔａ（タンタル），Ｎｉ（ニッケル），Ｍｏ（モリブデン），Ｃｒ（クロム），Ｉｒ（イリジウム），白金イリジウム，ＴｉＮ（窒化チタン）またはタングステンシリコン化合物などが挙げられる。なかでもＡｌ（アルミニウム）が最も光学的に好ましい構成材料である。なお、内層部分１２Ａは、グラファイトや有機材料により構成されていてもよい。外層部分１２Ｂは、例えばＳｉＯｘ（シリコン酸化物）などの絶縁材料により構成されている。外層部分１２Ｂにより、内層部分１２Ａと半導体基板１１との電気的絶縁性が確保される。

　（第１の遮光部１３の構造）
　図７Ａは第１の遮光部１３及び第２の素子分離部２０の垂直遮光部分の断面図である。図７Ａは図４ＡのＥ－Ｅ線方向の断面図である。図７Ｂは第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈの断面図である。図７Ｂは図４ＡのＦ－Ｆ線方向の断面図である。図示のように、第２の素子分離部２０は、センサ画素１２１の境界に沿って配置されており、各センサ画素１２１の光電変換部５１の側面を囲むように配置されている。図７Ｂに示すように、ＸＹ平面上にセンサ画素１２１の境界に沿って千鳥状に第１の遮光部１３が配置されている。第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖから水平に延びる水平遮光部分１３Ｈは、例えば第３の結晶面１１Ｓ３に沿った菱形形状である。

　第１の遮光部１３は、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から、センサ画素１２１の境界に沿ってトレンチを形成し、このトレンチの底部からウェットエッチング処理にて水平方向にトレンチを広げ、この水平方向のトレンチの外層部分に絶縁層を配置し、内層部分に金属層を配置することで形成される。第１の遮光部１３用のトレンチをウェットエッチング処理にて水平方向に広げる際、特定の結晶面に沿った方向にエッチングされて、最終的に面指数｛１１１｝の第３の結晶面１１Ｓ３が現れたときにエッチングが停止される。よって、第３の結晶面１１Ｓ３が現れる前にエッチングを強制停止すると、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈの形状は任意の形状になりうる。

　（水平遮光部分１３Ｈの平面形状の具体例）
　図８Ａ～図８Ｆは、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈの平面形状の具体例を示す図である。水平遮光部分１３Ｈの平面形状は、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖの形状及び方向に依存する。｛１１１｝図８Ａ～図８Ｆに示す水平遮光部分１３Ｈは、シリコン基板１１の面方位によらず、形成可能である。図８Ａ～図８Ｆに示す水平遮光部分１３Ｈと垂直遮光部分１３Ｖを形成する製造プロセスも任意であり、後述するように、種々の製造プロセスを採用しうる。

　図８Ａは垂直遮光部分１３ＶがＸＹ平面の一方向に延びている例を示している。図８Ａは水平遮光部分１３Ｈの平面形状が菱形の例を示している。上述したように母体となるシリコン基板１１の面方位は問わないが、例えば、面指数｛１１１｝のシリコン基板１１に垂直遮光部分１３Ｖを形成した場合、図８Ａ（ａ）のように、最終的には面指数｛１１１｝の第３の結晶面１１Ｓ３が現れるまでエッチングが進み、菱形形状になる可能性が高い。なお、図８Ａ（ａ）からさらにエッチングを継続すると、オーバーエッチングされて、菱形とは異なる形状になりうる。また、第３の結晶面１１Ｓ３が現れる前にエッチングを強制停止した場合、その時点でのエッチング形状が最終形状となるため、エッチングを強制停止した時点でのエッチング形状により、例えば、図８Ａ（ｂ）、図８Ａ（ｃ）、又は図８Ａ（ｄ）のような平面形状になりうる。

　図８Ｂは垂直遮光部分１３Ｖが平面視でＩ字形状の場合の水平遮光部分の平面形状を示している。この場合、図８Ｂに示すように、菱形の対向する２頂点の角が取れた形状になりうる。図８Ｂは、第３の結晶面１１Ｓ３が現れるまでエッチングを継続した例を示しているが、エッチング時間の長短により、図８Ｂとは異なる平面形状になりうる。

　図８Ｃは垂直遮光部分１３Ｖが平面視で「ト」形状の場合の水平遮光部分１３Ｈの平面形状を示している。この場合の水平遮光部分１３Ｈは、図８Ｃ（ａ）に示すように、最終的には垂直遮光部分１３Ｖの端部が角部になるような平面形状になりうるが、途中でエッチングを強制停止すると、図８Ｃ（ｂ）のような形状になる場合もありうるし、その他の平面形状になる場合もありうる。

　図８Ｄは垂直遮光部分１３Ｖが平面視で十字形状の場合の水平遮光部分１３Ｈの平面形状を示している。この場合も、垂直遮光部分１３Ｖの端部が角部となるようにエッチングが進行し、最終的には図８Ｄ（ａ）又は図８Ｄ（ｂ）のように菱形形状になりうる。ただし、途中でエッチングを強制停止した場合や、オーバーエッチングを行った場合は、異なる形状になりうる。

　図８Ｅは垂直遮光部分１３Ｖが平面視でＨ形状の場合の水平遮光部分１３Ｈの平面形状を示している。この場合も、垂直遮光部分１３Ｖの端部が角部となるようにエッチングが進行し、最終的には図８Ｅ（ａ）又は図８Ｅ（ｂ）のように多角形形状になりうる。ただし、途中でエッチングを強制停止した場合や、オーバーエッチングを行った場合は、異なる形状になりうる。

　図８Ｆは垂直遮光部分１３Ｖが平面視でＨ形状の場合の水平遮光部分１３Ｈの平面形状を示している。図８Ｆでは、平面形状が十字形状の垂直遮光部分１３Ｖの一端部から水平面方向にエッチングが進行して六角形形状の水平遮光部分１３Ｈが形成される例を示している。なお、十字形状の垂直遮光部分１３Ｖから得られる水平遮光部分１３Ｈの平面形状は、四角形や六角形以外の多角形にもなりうる。

　図８Ａ～図８Ｆは、垂直遮光部分１３Ｖの一端部から水平方向に水平遮光部分１３Ｈが広がる例を示しているが、基板面の法線方向から平面視したときに、垂直遮光部分１３Ｖと水平遮光部分１３Ｈの端部同士が完全には揃わない場合もありうる。

　図９Ａは水平遮光部分１３Ｈの平面形状が垂直遮光部分１３Ｖの平面形状よりも大きい例を示す図、図９Ｂは垂直遮光部分１３Ｖの平面形状と水平遮光部分１３Ｈの平面形状が合致する例を示す図、図９Ｃは水平遮光部分１３Ｈの平面形状が垂直遮光部分１３Ｖの平面形状よりも小さい例を示す図である。

　図９Ａ～図９Ｃの水平遮光部分１３Ｈと垂直遮光部分１３Ｖを形成するには、垂直遮光部分１３Ｖ用のトレンチを先に形成して、このトレンチを利用して、ウェットエッチングにより水平遮光部分１３Ｈ用のトレンチを形成して、トレンチを遮光材料で充填してもよいし、あるいは、後述するように、水平遮光部分１３Ｈ用の空洞を先に形成してから、垂直遮光部分１３Ｖ用のトレンチを形成して、トレンチと空洞を遮光材料で充填してもよい。

　図９Ａ～図９Ｃの破線で囲まれた領域は単位画素１２１の領域である。図９Ａ～図９Ｃは隣接する４画素に跨がって水平遮光部分１３Ｈが配置されている例を示している。各画素内の水平遮光部分１３Ｈが配置されていない白ヌキ領域は、光電変換により生じた電荷が転送される領域であるが、この白ヌキ領域には、水平遮光部分１３Ｈから紙面の奥行き方向（基板深さ方向）に距離を隔てて、水平遮光部分１２Ｈが配置されている。水平遮光部分１３Ｈと水平遮光部分１２Ｈの隙間が電荷の転送経路になる。

　図１０は電荷の転送経路を説明する図である。図１０の破線で囲まれた各領域は単位画素１２１の領域であり、その一部に重なるように水平遮光部分１３Ｈが配置されている。図１０は、平面形状が十字状の垂直遮光部分１３Ｖの一端部に沿って矩形状の水平遮光部分１３Ｈが配置されている例を示している。実際には、垂直遮光部分１３Ｖの平面形状は、図８Ａ～図８Ｆに示したように、種々の形状を取り得る。図１０の白ヌキ領域が電荷の転送経路であるが、図９Ａ～図９Ｃでも説明したように、白ヌキ領域の少なくとも一部には、水平遮光部分１２Ｈが配置されているため、光電変換により生じた電荷は、図１０に示す水平遮光部分１３Ｈと、紙面の奥行き方向に配置された水平遮光部分１２Ｈの隙間を通って、垂直ゲート電極５２Ｖに導かれる。

　図４Ａ～図４Ｃでは、第１の遮光部１３の断面形状がＴ字形状である例を示したが、第１の遮光部１３の断面形状は、第１の遮光部１３の断面を取る場所によって変わりうる。図１１は第１の遮光部１３を構成する水平遮光部分１３Ｈの３箇所での断面形状を示す図である。図１１のＡ－Ａ線での断面形状はＴ字状であるのに対し、Ｂ－Ｂ線での断面形状は水平遮光部分１３Ｈの厚さだけの細長の矩形状であり、Ｃ－Ｃ線での断面形状は水平遮光部分１３Ｈの厚みと垂直遮光部分１３Ｖの厚み分を合わせた矩形状となる。

　このように、第１の遮光部１３の断面形状は、第１の遮光部１３のどの位置で断面を取るかで複数通りに変化し、第１の遮光部１３の断面形状がＴ字状になるのは、第１の遮光部１３の特定の場所で断面を取った場合である。

　（撮像装置１０１の製造工程の第１例）
　次に、撮像装置１０１の製造工程の第１例を説明する。図１２Ａ～図１２Ｓは、第１の実施形態による撮像装置１０１の製造工程の第１例を示す工程断面図である。なお、以下では、第２の遮光部１２と第１の遮光部１３を形成する工程を中心に説明し、読み出し回路１２０を形成する工程等は省略する。

　まず、図１２Ｂに示すような面指数｛１１１｝のシリコン基板１１を用意する。このシリコン基板１１上には、フォトダイオードＰＤからなる光電変換部５１が形成されている。光電変換部５１は、例えば図４Ａに示すように、Ｎ^－型半導体領域５１Ａ、Ｎ型半導体領域５１Ｂ及びＰ型半導体領域５１Ｃを積層した構造を有する。

　次に、図１２Ｂに示すように、第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈを形成する際に用いられるエッチングストッパ１７の位置に合わせてトレンチ１７Ｔを形成する。トレンチ１７Ｔは、例えばハードマスクを用いたドライエッチングにより行う。ハードマスクは、ＳｉＮ（窒化珪素）やＳｉＯ2（酸化珪素）などの絶縁材料からなる。

　次に、図１２Ｃに示すように、トレンチ１７Ｔの内部に、例えばＢ（ボロン）などの不純物元素や水素イオンを注入した結晶欠陥構造、又は酸化物等の絶縁体を充填して、エッチングストッパ１７を形成する。次に、図１２Ｄに示すように、ハードマスクを用いたドライエッチング等により、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖの位置に合わせてトレンチ１２Ｔを形成する。

　次に、図１２Ｅに示すように、トレンチ１２Ｔの側面及び底面を覆うようにサイドウォール１２Ｓを形成する。サイドウォール１２Ｓは、例えばＳｉＮやＳｉＯ2などからなる絶縁膜で形成される。次に、図１２Ｆに示すように、例えばドライエッチングにより、トレンチ１２Ｔの側面部分の絶縁膜は残しつつ、底面の絶縁膜を除去する。このとき、シリコン基板１１の表面１１Ａを選択的に覆うハードマスクをドライエッチングにより除去せずに残存させるため、サイドウォール１２Ｓの構成材料は、ハードマスクの構成材料とは異なるものを用いるのが望ましい。

　次に、図１２Ｇに示すように、トレンチ１２Ｔに所定のアルカリ水溶液を注入してウェットエッチングを行うことで、シリコン基板１１を一部除去する。アルカリ水溶液としては、無機溶液であればＫＯＨ，ＮａＯＨ，またはＣｓＯＨなどが適用可能であり、有機溶液であればＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール水溶液），Ｎ2Ｈ4（ヒドラジン），ＮＨ4ＯＨ（水酸化アンモニウム），またはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などを適用可能である。

　ここでは、Ｓｉ｛１１１｝の面方位に応じてエッチングレートが異なる性質を利用した結晶異方性エッチングを行う。具体的には、シリコン｛１１１｝基板においては、＜１１１＞方向のエッチングレートに対して＜１１０＞方向のエッチングレートが十分に高くなる。したがって、本実施形態では、Ｘ軸方向へのエッチングが進行する一方、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にはほとんどエッチングが進行しないこととなる。その結果、シリコン｛１１１｝基板である半導体基板１１の内部に、第１の結晶面１１Ｓ１、第２の結晶面１１Ｓ２、および第３の結晶面１１Ｓ３によって囲まれた、トレンチ１２Ｔと連通する空間１２Ｚが形成されることとなる。

　なお、＜１１０＞方向へのエッチングの進行の距離は、半導体基板１１に対するアルカリ水溶液によるエッチング処理時間によって調整できる。但し、本実施の形態のように所定の位置にエッチングストッパ１７を予め設けておくことにより、＜１１０＞方向へのエッチングの進行を容易に制御でき、Ｓｉ｛１１１｝が残存する領域を精度良く確保できる。＜１１０＞方向へのエッチングの進行はエッチングストッパ１７によって停止され、その結果、１つのエッチングストッパ１７を基点として広がる、面指数｛１１１｝で表される第２及び第３の結晶面１１Ｓ２、１１Ｓ３が形成されることとなる（図４Ｂ参照）。

　なお、図６Ｂでは、２つのエッチングストッパ１７を基点として広がる第２の結晶面１１Ｓ２及び第３の結晶面１１Ｓ３が、平面視で菱形をなしている様子を表している。これら第２の結晶面１１Ｓ２及び第３の結晶面１１Ｓ３が取り囲む菱形の領域が、遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈに取り囲まれるＳｉ｛１１１｝が残存するＳｉ残存領域である。なお、図６Ｂからさらにエッチングが進むと、最終的には図６Ｃのような矩形状の開口部が形成される。

　水平方向に延びる空間１２Ｚが形成された後、ハードマスクＨＭおよびサイドウォール１２Ｓを、例えばウェットエッチングにより除去する。なお、等方性のドライエッチングによりハードマスクＨＭおよびサイドウォール１２Ｓを除去できる場合もある。ウェットエッチングでは、ハードマスクＨＭ等がＳｉＯ2からなる場合には例えばＤＨＦ（希フッ酸）やＢＨＦ（バッファードフッ酸）などのＨＦ（フッ酸）が含有される薬液を用いるのが望ましい。あるいは、ハードマスクＨＭ等がＳｉＮからなる場合にはホットりん酸（hot phosphoricacid）やＨＦが含有される薬液を用いるのが望ましい。なお、ハードマスクＨＭおよびサイドウォール１２Ｓの除去を行わなくともよい。

　次に、図１２Ｈに示すように、トレンチ１２Ｔの側面１２ＴＡおよび空間１２Ｚの内面と、半導体基板１１の表面１１Ａとを覆うように絶縁材料などを用いて外層部分１２Ｂを形成し、外層部分１２Ｂの内側にトレンチ１２Ｔおよび空間１２Ｚを埋めるように内層部分１２Ａを充填する。これにより、トレンチ１２Ｔを占める垂直遮光部分１２Ｖと、空間１２Ｚを占める水平遮光部分１２Ｈとを含む第２の遮光部１２が形成される。なお、空間１２Ｚを隙間なく充填するためには、空間１２Ｚの厚さ（Ｚ軸方向の寸法）よりもトレンチ１２Ｔの幅（Ｘ軸方向の寸法）が広いことが望ましい。また、内層部分１２Ａは、この段階において上述の金属材料を充填した場合、その後の高温を伴う処理を行うことが困難となる。そこで、ＳｉＯ2やＳｉＮ、あるいはポリシリコンなどの比較的耐熱性に優れる仮埋め材料１２Ｇを用いて一時的にトレンチ１２Ｔおよび空間１２Ｚを埋めておき、後の高温を伴う工程が終了した後、例えば第２の素子分離部２０の形成工程が終了してから、所定の金属材料に置換するのが望ましい。図１２Ｈは、トレンチ及び空間の内層部分に、ＳｉＯ2等の仮の埋め込み材を形成する例を示している。

　なお、トレンチ１２Ｔ内の充填は固相拡散により行ってもよい。より具体的には、トレンチの内面及び空間の内面を覆うように、例えばＮ型の不純物元素であるＰ（リン）を含むＳｉＯ2膜などの絶縁層を形成する。次に、熱処理により、絶縁層に含まれるＰ（リン）を半導体基板１１におけるトレンチの内面及び空間の内面に固相拡散させる。その後、絶縁層を除去した後、再び熱処理を行い、Ｐ（リン）を半導体基板１１の内部に拡散させて、Ｎ型領域を形成する。次に、Ｎ型領域を覆うように、Ｐ型の不純物元素であるＢ（ボロン）を含むＳｉＯ2膜などの絶縁層を形成する。その後、熱処理により、絶縁層に含まれるＢ（ボロン）をトレンチの内面及び空間の内面に向けて固相拡散させる。これにより、Ｎ型領域の内側にＰ型領域が配置された固相拡散層が得られる。

　次に、図１２Ｉに示すように、Ｓｉ｛１１１｝からなる半導体基板１１の表面１１Ａ側に、電荷保持部（ＭＥＭ）５４として機能するＮ型半導体領域５４を形成する。電荷保持部（ＭＥＭ）５４の形成とともに、フローティングディフュージョンとして機能するＮ型半導体領域も形成される。

　次に、図１２Ｊに示すように、垂直ゲート電極５２Ｖの位置に合わせてトレンチ５２Ｔを形成する。トレンチ５２Ｔの形成方法は、上述した第２の遮光部１２用のトレンチ１２Ｔと同様である。次に、図１２Ｋに示すように、トレンチ５２Ｔ内に例えばポリシコンを充填して垂直ゲート電極５２Ｖを形成する。

　次に、図１２Ｌに示すように、第２の遮光部１２におけるトレンチ１２Ｔ及び空間１２Ｚの内層部分１２Ａである絶縁物等を金属材料に置換して第２の遮光部１２を形成する。内層部分１２Ａの金属材料としては、遮光性を有する単体金属、金属合金、金属窒化物、および金属シリサイドのうちの少なくとも１種を含む材料を有する。

　次に、図１２Ｍに示すように、半導体基板１１の表面１１Ａ側に読み出し回路１２０及び配線層８０を形成する。読み出し回路１２０は、別の半導体基板１１に形成して、半導体基板１１同士を貼り合わせてもよい。

　次に、図１２Ｎに示すように、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等により薄肉化し、第１の遮光部１３の位置に合わせてトレンチ１３Ｔを形成する。トレンチ１３Ｔの形成方法は、上述した第２の遮光部１２用のトレンチ１２Ｔと同様である。次に、図１２Ｏに示すように、トレンチ１３Ｔの側面及び底面を覆うようにサイドウォール１３Ｓを形成する。サイドウォール１３Ｓは、例えばＳｉＮはＳｉＯ2などからなる絶縁膜で形成される。次に、図１２Ｐに示すように、例えばドライエッチングにより、トレンチ１３Ｔの側面部分の絶縁膜は残しつつ、底面の絶縁膜を除去する。

　次に、図１２Ｑに示すように、トレンチ１３Ｔに所定のアルカリ水溶液を注入して異方性エッチングを行うことで、水平方向に広がる空間１３Ｚを形成する。この空間１３Ｚは、第２の遮光部１２を形成する際に形成された空間１２Ｚと同様に、面指数｛１１１｝で表される２つの第３の結晶面１１Ｓ３を有する。この結果、空間１３Ｚの形状は平面視した場合に図６Ｂに示すように菱形形状になり、さらにエッチングが進むと図６Ｃのような矩形状になる。

　次に、図１２Ｒに示すように、トレンチ１３Ｔを形成するために用いたハードマスク及びサイドウォールを、例えばウェットエッチングにより除去した後、トレンチ１３Ｔの側面及び空間の内面に、絶縁材料からなる外層部分１３Ｂと、金属材料からなる内層部分１３Ａとを形成する。上述したように、内層部分１３Ａとして、絶縁材料やポリシコン等を仮に埋め込んでもよい。

　次に、図１２Ｓに示すように、画素の境界部分に沿って、素子分離用のトレンチ２０Ｔを形成して、そのトレンチ２０Ｔ内に絶縁材料からなる外層部分２０Ｂと、金属材料からなる内層部分２０Ａとを形成する。この後、第１の遮光部１３内のトレンチ１３Ｔの内層部分を金属材料に置換してもよい。

　（撮像装置１０１の製造工程の第２例）
　上述した図１２Ａ～図１２Ｓに示す製造工程の第１例では、シリコン基板１１の深さ方向にトレンチを形成してから、そのトレンチをウェットエッチングにより水平方向に広げて水平遮光部分１３Ｈ用のトレンチを形成している。この製法だと、シリコン基板１１の面方位によって、ウェットエッチング時のエッチング速度が変化するため、最終的に得られる水平遮光部分１３Ｈ用のトレンチ形状が面方位に依存してしまう。これに対して、水平遮光部分１３Ｈ用の空洞を先に形成する製法を採用した場合は、シリコン基板１１の面方位に依存せずに、所望の形状の水平遮光部分１３Ｈを形成できる。

　図１３Ａ～図１３Ｐは撮像装置１０１の製造工程の第２例を示す工程断面図である。まず、図１３Ａに示すように、フォトダイオード５１（ＰＤ）が形成されたＰ型半導体基板（例えばシリコン基板）５１Ｃを用意し、フォトダイオード５１（ＰＤ）の形成面を露出させる。

　次に、図１３Ｂに示すように、水平遮光部分１３Ｈの形成箇所に対応するフォトダイオード５１（ＰＤ）の一部領域５１Ｐを、例えばエッチングにより除去する。次に、図１３Ｃに示すように、エッチング除去された領域５１Ｐ内に酸化膜５１Ｑを埋め込んで、半導体基板５１Ｃの表面を平坦化する。フォトマスク等を用いることにより、フォトダイオード５１（ＰＤ）からエッチング除去される領域５１Ｐの形状は任意に制御することができ、この領域５１Ｐに最終的に形成される水平遮光部分１３の形状を任意に制御できることになる。次に、図１３Ｄに示すように、半導体基板５１Ｃ上にｐ型シリコン層５１Ｒをエピタキシャル成長により形成する。

　次に、図１３Ｅに示すように、水平遮光部分１２Ｈ用の空洞部５１Ｓを形成する。この空洞部５１Ｓは、図１３Ｃで形成した酸化膜埋め込み領域５１Ｑよりも、半導体基板５１Ｃの表面（第１の面）側に配置される。次に、図１３Ｆに示すように、図１３Ｅで形成した空洞部５１Ｓに酸化膜５１Ｕを埋め込んで、基板表面を平坦化する。次に、図１３Ｇに示すように、半導体基板５１Ｃ上にｐ型シリコン層５１Ｗをエピタキシャル成長により形成する。

　次に、図１３Ｈに示すように、図１３Ｆで形成した酸化膜埋め込み領域５１Ｕよりも基板表面側のｐ型シリコン層５１Ｗの内部に電荷保持部ＭＥＭ（５４）を形成する。電荷保持部ＭＥＭ（５４）は、例えばＮ型半導体領域で形成される。

　次に、図１３Ｉに示すように、垂直ゲート電極５２Ｖ用のトレンチ５２Ｔを形成する。次に、図１３Ｊに示すように、図１３Ｉで形成したトレンチ５２Ｔ内に導電材料を埋め込んで、垂直ゲート電極５２Ｖを形成する。

　次に、図１３Ｋに示すように、基板表面に、配線層８０と、配線層８０の周囲を覆う絶縁層８１とを形成する。次に、図１３Ｌに示すように、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側をＣＭＰ等により薄肉化して、フォトダイオード５１（ＰＤ）の形成面を露出させる。次に、図１３Ｍに示すように、露出されたフォトダイオード５１（ＰＤ）の形成面から深さ方向に、水平遮光部分１２Ｈ用の酸化膜埋め込み領域５１Ｕと水平遮光部分１３Ｈ用の酸化膜埋め込み領域５１Ｑに到達するようにトレンチ１２Ｔ、１３Ｔを形成する。

　次に、図１３Ｎに示すように、図１３Ｍで形成したトレンチ１２Ｔ、１３Ｔを通して、ウェットエッチングにより酸化膜埋め込み領域５１Ｕ、５１Ｑを除去して空洞にする。次に、図１３Ｏに示すように、トレンチ１２Ｔ、１３Ｔの内部に遮光材料を埋め込む。図１３Ｏでは、トレンチ１２Ｔ、１３Ｔの内部を二相構造にした例を示している。内層部分には、上述したようにＷ（タングステン）等の金属材料を埋め込んでもよいし、あるいは超臨界流体（SCM:Super Critical Fluid）を埋め込んでもよい。外層部分は、絶縁層である。なお、トレンチの内部を単層構造にしてもよい。

　図１２Ａ～図１２Ｓに示す製造工程の第１例では、水平遮光部分１２Ｈは第１の面（表面）側から延びる垂直遮光部分１２Ｖに接続し、水平遮光部分１３Ｈは第２の面（裏面）側から延びる垂直遮光部分１３Ｖに接続しているが、製造工程の第２例では、水平遮光部分１２Ｈと１３Ｈのいずれも、裏面側から延びる垂直遮光部分１２Ｖ、１３Ｖに接続している。図１３Ｏの工程の後に、図１３Ｐのように、画素の境界部分に沿って、素子分離用のトレンチを形成して、そのトレンチ内に絶縁材料からなる外層部分と、金属材料からなる内層部分とを形成して画素境界遮光層２０を形成してもよい。

　製造工程の第２例では、水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈ用の空洞をウェットエッチング等により先に形成し、その後に垂直遮光部分１２Ｖ、１３Ｖを形成するため、水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈを任意の形状に形成することが容易になる。より具体的には、製造工程の第２例によれば、シリコン基板１１の面方位に依存せずに、任意の形状の水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈを形成できる。例えば、面指数が（１００）のシリコン基板は、移動度が高くて界面準位も良好であることから、このシリコン基板１１を用いて水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈを形成すれば、固体撮像装置の電気的特性を向上でき、かつ欠陥を減らすことができる。また、水平遮光部分１２Ｈ用の空洞を形成する際に、エッチングストッパ１７を形成する必要がなくなるため、製造工程を簡略化できる。

　（撮像装置１０１の製造工程の第３例）
　図１４Ａ～図１４Ｏは撮像装置の製造工程の第３例を示す工程断面図である。まず、図１４Ａで半導体基板５１Ｃ上のフォトダイオード５１（ＰＤ）の形成面を露出させた後、図１４Ｂに示すように、複数のトレンチ１３Ｐを一方向に隣接して形成し、その上にｐ型半導体層５１Ｒをエピタキシャル成長により形成する。次に、図１４Ｃに示すように、還元性雰囲気を形成できる水素雰囲気中で熱処理を行う。これにより、隣接して形成された複数のトレンチ１３Ｐが球状にになって合体し、フォトダイオード５１（ＰＤ）の内部に空洞１３Ｑが形成される。図１４Ｂにおける複数のトレンチ１３Ｐの形成箇所を少しずつずらしながら図１４Ｂと図１４Ｃの工程を繰り返すことで、水平遮光部分１３Ｈと同等の体積の空洞１３Ｑが形成される。

　次に、図１４Ｄに示すように、空洞１３Ｑよりも浅い位置に複数のトレンチ１２Ｐを隣接して形成する。次に、図１４Ｅに示すように、還元性雰囲気を形成できる水素雰囲気中で熱処理を行う。これにより、図１４Ｃで形成した空洞１３Ｑよりも浅い位置に、水平遮光部分１２Ｈ用の空洞１２Ｑが形成される。複数のトレンチ１２Ｐの形成箇所を少しずつずらしながら図１４Ｄと図１４Ｅの工程を繰り返すことで、水平遮光部分１２Ｈと同等の体積の空洞１２Ｑが形成される。この空洞１２Ｑの上にはｐ型シリコン層５１Ｕがエピタキシャル成長により形成される。

　次に、図１４Ｆに示すように、水平遮光部分１２Ｈ用の空洞１２Ｑよりも表面側のｐ型シリコン層５１Ｕの内部に、Ｎ型半導体領域である電荷保持部ＭＥＭ（５４）を形成する。

　次に、図１４Ｇに示すように、垂直ゲート電極５２Ｖ用のトレンチ５２Ｔを形成する。次に、図１４Ｈに示すように、トレンチ５２Ｔに導電材料を埋め込んで垂直ゲート電極５２Ｖを形成する。

　次に、図１４Ｉに示すように、基板表面に、配線層８０と配線層８０の周囲を覆う絶縁層８１とを形成する。次に、図１４Ｊに示すように、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側をＣＭＰ等により薄肉化して、フォトダイオード５１（ＰＤ）の形成面を露出させる。次に、図１４Ｋに示すように、露出されたフォトダイオード５１（ＰＤ）の形成面から深さ方向に、水平遮光部分１２Ｈ用の空洞１２Ｑと水平遮光部分１３Ｈ用の空洞１３Ｑに到達するように新たなトレンチ１２Ｔ、１３Ｔを形成する。次に、トレンチ１２Ｔ、１３Ｔ内部をウェットエッチングにより除去した上で、図１４Ｌに示すように、トレンチ１２Ｔ、１３Ｔ内部に遮光材料等を埋め込む。その後、図１４Ｍに示すように、画素境界構造を形成してもよい。

　上述した各例では、第１の遮光部１３が水平遮光部分１３Ｈに接続される垂直遮光部分１３Ｖを有し、第２の遮光部１２が水平遮光部分１２Ｈに接続される垂直遮光部分１２Ｖを有する例を説明したが、垂直遮光部分１２Ｖ、１３Ｖの少なくとも一方は、水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈ用の空洞に遮光材料を充填するのに必要な径を有する孔部材又はコンタクト部材であってもよい。

　図１５Ａ～図１５Ｆは垂直遮光部分１２Ｖ、１３Ｖの少なくとも一方の代わりに孔部材又はコンタクト部材１２ＰＨ、１３ＰＨを用いた例を示す平面図である。図１５Ａ～図１５Ｄは、固体撮像装置の第２の面（裏面）側から見た模式的な平面図であり、水平遮光部分１３Ｈの下方に水平遮光部分１２Ｈが配置されている様子を示している。図１５Ａ～図１５Ｄは、水平遮光部分１３Ｈの形状がそれぞれ異なっている。なお、水平遮光部分１３Ｈの形状は、図１５Ａ～図１５Ｄに示したものに限定されない。

　図１５Ａ～図１５Ｄでは、矩形状の水平遮光部分１２Ｈの四隅に、例えば第２の面（裏面）側から延びる孔部材１２ＰＨを形成し、これらの孔部材１２ＰＨを通して、水平遮光部分１２Ｈ用の空洞に遮光材料等を充填して水平遮光部分１２Ｈを形成する。同様に、水平遮光部分１２Ｈの中央付近に配置される水平遮光部分１３Ｈの略中央部に、例えば裏面側から延びる孔部材１３ＰＨを形成し、この孔部材１３ＰＨを通して、水平遮光部分１３Ｈ用の空洞に遮光材料等を充填して水平遮光部分１３Ｈを形成する。孔部材１２ＰＨ、１３ＰＨは、水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈを形成した後に、その内部に遮光材料等を埋め込んでコンタクト部材を形成してもよいし、孔部材のままでもよい。

　図１５Ａ～図１５Ｄでは、水平遮光部分１２Ｈの四隅に孔部材１２ＰＨを設けて水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈ用の遮光材料を充填する例を示したが、孔部材１２ＰＨの数や配置場所は任意であり、必ずしも水平遮光部分１２Ｈの角部に設ける必要はない。また、水平遮光部分１３Ｈ用の孔部材１３ＰＨを複数設けてもよい。

　図１５Ｅは、隣接する４画素に跨がるように水平遮光部分１２Ｈの四隅に孔部材１２ＰＨを設け、これら４画素の中央部に水平遮光部分１３Ｈと、水平遮光部分１３Ｈ用の孔部材１３ＰＨを設ける例を示している。図１５Ｅにおいても、孔部材１２ＰＨ、１３ＰＨの数や配置場所は任意である。

　図１５Ｆでは、水平遮光部分１２Ｈの周囲を取り囲むようにトレンチ１２Ｔを形成し、このトレンチ１２Ｔから水平遮光部分１２Ｈ用の空洞に遮光部材等を充填して水平遮光部分１２Ｈを形成するとともに、トレンチ１２Ｔを充填して垂直遮光部分１２Ｖを形成する。また、水平遮光部分１２Ｈの中央部に、水平遮光部分１３Ｈ用の空洞を形成し、水平遮光部分１３Ｈの中央部に孔部材１３ＰＨを形成し、この孔部材１３ＰＨから水平遮光部分１３Ｈ用の遮光材料等を充填して水平遮光部分１３Ｈを形成する。

　図１５Ｆに示すように、水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈの一方は垂直遮光部分を有し、他方は孔部材又はコンタクト部材を有していてもよい。

　（第２の遮光部１２，第１の遮光部１３、第２の素子分離部２０の材料）
　本実施形態における第２の遮光部１２、第１の遮光部１３及び第２の素子分離部２０は、入射された光を吸収又は反射する特性を有するものであり、種々の材料が適用可能である。例えば、材料の一例としては、ＳｉＮやＳｉＯ2等の絶縁膜でもよい。あるいは、タングステンやアルミニウムなどの金属材料でもよい。タングステンは光を吸収する特性を有するのに対して、アルミニウムを光を反射する特性を有する。この他、上記材料は、ポリシリコンでもよい。ポリシリコンは、光の反射特性に優れている。あるいは、上記材料は、金属酸化膜（例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなど）でもよい。あるいは、上記材料は、炭素化合物や有機系材料でもよい。あるいは、上記材料は、エレクトロクロミック材料でもよい。エレクトロクロミック材料は、電圧や電流を与えることで、光の反射率や吸収率を切り替えることができる材料（例えば、ポリアニリンやポロゲンなどである。

　第２の遮光部１２、第１の遮光部１３及び第２の素子分離部２０は、光の吸収特性又は反射特性を持っていればよい。なお、本明細書では、光を吸収する場合と反射する場合を総称して、「遮光」と呼ぶ。すなわち、本明細書における「遮光」とは、光を透過させない特性を持つことを意味する。なお、わずかに光を透過させる場合も「遮光」に含めて解釈するものとする。第２の遮光部１２と第１の遮光部１３は、光を吸収又は反射する特性を持つため、光制御部材と呼ぶこともできる。

　（撮像装置１０１の貼合せ構造）
　本実施形態による撮像装置１０１は、画素アレイ部１１１が形成される半導体基板１１の上に、読み出し回路１２０等が形成される別の半導体基板１１を貼り合わせて構成される。図１６は第１～第３の半導体基板ＢＰ１～ＢＰ３を貼り合わせて構成した撮像装置１０１の断面図である。第１の半導体基板ＢＰ１には、センサ画素１２１が形成されている。第２の半導体基板ＢＰ２には、読み出し回路１２０と、配線層８０と、絶縁層８１とが形成されている。第１の半導体基板ＢＰ１と第２の半導体基板ＢＰ２とは、貫通配線８２にて電気的に導通されている。読み出し回路１２０は、図２に示した回路であり、センサ画素１２１から出力される電荷に基づく画素信号を出力する回路である。配線層８３には、複数の画素駆動線１２２と、複数の垂直信号線１２３とが形成されている。読み出し回路１２０と配線層８０の周囲は絶縁層８１で覆われている。第３の半導体基板ＢＰ３には、ロジック回路ＣＲ３と、配線層６３と、絶縁層６２とが形成されている。ロジック回路ＣＲ３は、例えば垂直駆動部１１２、ランプ波モジュール１１３、カラム信号処理部１１４、クロックモジュール１１５、データ格納部１１６、水平駆動部１１７、システム制御部１１８、および信号処理部１１９などを有している。ロジック回路と配線層の周囲は絶縁層で覆われている。第２の半導体基板ＢＰ２と第３の半導体基板ＢＰ３とは、例えばＣｕ－Ｃｕ接合８３にて電気的に導通されている。

　このように、第１の実施形態では、裏面照射型の撮像装置１０１において、垂直遮光部分１３Ｖと水平遮光部分１３Ｈを有する第１の遮光部１３を垂直ゲート電極５２Ｖの下方の光電変換部５１内に配置するため、裏面１１Ｂから入射された光が光電変換部５１を突き抜けて垂直ゲート電極５２Ｖに入射されるおそれを防止できる。第１の遮光部１３は、垂直遮光部分１３Ｖと水平遮光部分１３Ｈが一体的に形成されているため、製造が比較的容易である。また、第１の遮光部１３の断面形状はＴ字形状であり、その水平遮光部分１３Ｈが垂直遮光部分１３Ｖを突き抜けていないため、垂直遮光部分１３Ｖが光電変換部５１で発生された電子の移動の妨げになるおそれがない。

　また、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖの高さは任意に調整でき、第２の素子分離部２０の高さも任意に調整できるため、光電変換部５１で発生された電子の移動の妨げにならないように垂直遮光部分１３Ｖや第２の素子分離部２０の高さを最適化することで、ノイズや混色を増やすことなく、光電変換効率Ｑｅすなわち感度を向上させることができる。

　さらに、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖは、画素の境界部分に配置されており、隣接画素への光の漏れを防止でき、混色によるブルーミングを低減できる。さらに、第１の遮光部１３の他に、画素の境界部分に第２の素子分離部２０を設けることで、画素間クロストークの低減効果をより高めることができる。

　また、第１の遮光部１３に加えて、電荷保持部（ＭＥＭ）５４を覆う第２の遮光部１２を設けることで、電荷保持部（ＭＥＭ）５４に光が入射されるおそれを防止でき、ノイズの低減を図ることができる。

　（第２の実施形態）
　第１の実施形態では、第１の遮光部１３の断面がＴ字形状で、かつ第２の遮光部１２と第２の素子分離部２０が存在する例を説明したが、第２の素子分離部２０は必ずしも必須ではない。また、第２の素子分離部２０と第２の遮光部１２の形状には、種々の変形例が考えられる。

　（第２の遮光部１２、第１の遮光部１３、第２の素子分離部２０の具体的形状）
　図１７Ａ～図１７Ｏは、第２の遮光部１２、第１の遮光部１３及び第２の素子分離部２０の種々の変形例を示す断面図である。図１７Ａ～図１７Ｏは、第２の実施形態による撮像装置１０１の第２の遮光部１２、第１の遮光部１３及び第２の素子分離部２０の周辺の断面構造を模式的に示している。

　図１７Ａは第２の素子分離部２０を省略した撮像装置１０１の断面図である。第２の素子分離部２０を省略することで、隣接するセンサ画素１２１への光の漏れが多くなるが、撮像装置１０１がモノクロの撮像を行う場合には、隣接するセンサ画素１２１に光が入射されても画質の劣化にはならないため、第２の素子分離部２０を省略することができる。第２の素子分離部２０を省略することで、光電変換部５１で発生された電子が移動しやすくなり、光電変換効率Ｑｅすなわち感度の向上が図れる。

　図１７Ｂは第２の遮光部１２の断面が十字形状である撮像装置１０１の断面図である。第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖを半導体基板１１の深さ方向に長く延在させることで、この垂直遮光部分にて、隣接するセンサ画素１２１への光の漏れを抑制できる。すなわち、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖが画素分離の機能を果たすため、第２の素子分離部２０を設けなくて済む。また、第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈは、垂直遮光部分１２Ｖの延伸方向の任意の位置に設けることができる。

　図１７Ｃは、図１７Ｂの一変形例による撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｃでは、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖが半導体基板１１の表面１１Ａから裏面１１Ｂまで貫通している。これにより、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖは、第２の素子分離部２０としても機能する。図１７Ｃの撮像装置１０１では、第２の素子分離部２０を形成しなくても、第２の素子分離部２０と同様の効果が得られるため、第２の素子分離部２０を別途形成する手間が省ける。また、図１７Ｃにおいても、第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈは、半導体基板１１の任意の深さ位置に設けることができる。

　図１７Ｄは、第１の実施形態による撮像装置１０１に類似する構造を有し、断面がＴ字形状の第１の遮光部１３の他に、第２の遮光部１２と第２の素子分離部２０とを有する。図１７Ｄの撮像装置１０１では、第２の遮光部１２、第１の遮光部１３及び第２の素子分離部２０を別々に形成しなければならないため、製造工程の数が増えるが、混色の抑制とノイズの低減の両方の効果が得られる。

　図１７Ｅは、第２の遮光部１２の断面がＴ字形状ではなく、十字形状である点で図１７Ｄとは相違する。図１７Ｅは、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖと第２の素子分離部２０とが対向して配置されており、両者の間の領域が狭まるため、隣接する他のセンサ画素１２１に光が入射されにくくなり、画素間クロストークを低減できる。

　図１７Ｆは、第１の遮光部１３と第２の素子分離部２０の断面がともにＴ字形状である撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｆの例では、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈの高さは、第２の素子分離部２０の水平遮光部分の高さよりも低い。このため、裏面１１Ｂから入射された光が隣接するセンサ画素１２１に入り込みにくくなる。光電変換部５１で発生された電子の移動が、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈと第２の素子分離部２０の水平遮光部分２０Ｈで妨げられないように、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖと第２の素子分離部２０の垂直遮光部分２０Ｖの高さを相違させて、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈと第２の素子分離部２０の水平遮光部分２０Ｈとの深さ方向の距離をできるだけ大きくするのが望ましい。

　図１７Ｇは図１７Ｆの第１変形例による撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｇの撮像装置１０１では、第２の遮光部１２の断面をＴ字形状ではなく、十字形状にした点で図１７Ｆの撮像装置１０１とは異なっている。図１７Ｇの場合、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖと第２の素子分離部２０の水平遮光部分２０Ｈとの距離が短くなるため、隣接するセンサ画素１２１への光の漏れを低減でき、画素間クロストークを低減できる。

　図１７Ｈは図１７Ｆの第２変形例による撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｈの撮像装置１０１では、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈの裏面１１Ｂからの高さが、第２の素子分離部２０の水平遮光部分の裏面１１Ｂからの高さよりも高い点で図１７Ｆとは異なる。第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈが垂直ゲート電極５２Ｖにより近く配置されるため、垂直ゲート電極５２Ｖへの光の入射をより防止でき、ノイズの影響を受けにくくなる。

　図１７Ｉは図１７Ｈの第１変形例による撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｉの撮像装置１０１では、第２の遮光部１２分の断面をＴ字形状ではなく、十字形状にした点で図１７Ｈとは異なる。一方、図１７Ｊは図１７Ｈの第２変形例による撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｊの撮像装置１０１では、第２の素子分離部２０の断面をＴ字形状ではなく、十字形状にした点で図１７Ｈとは異なる。図１７Ｉと図１７Ｊの撮像装置１０１はいずれも、隣接するセンサ画素１２１への光の入射の可能性をより削減できる。

　図１７Ｋは図１７Ｊの一変形例による撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｋの撮像装置１０１は、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈが第２の素子分離部２０の水平遮光部分２０Ｈよりも表面１１Ａに近い側に配置されている。このため、図１７Ｋの撮像装置１０１では、第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈと第２の素子分離部２０の垂直遮光部分２０Ｖとの間の距離が図Ｊの撮像装置１０１よりも広くなっており、隣接するセンサ画素１２１への光の漏れの観点では、図１７Ｋよりも図１７Ｊの方が光の漏れをより抑制できる。

　図１７Ｌと図１７Ｍは、第２の遮光部１２と第２の素子分離部２０の断面がいずれも十字形状である撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｌと図１７Ｍでは、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈと第２の素子分離部２０の水平遮光部分２０Ｈの高さが逆になっている。

　図１７Ｎと図１７Ｏは、第２の遮光部１２と第２の素子分離部２０を一体構造にして、半導体基板１１の表面１１Ａから裏面１１Ｂまで貫通する垂直遮光部分を設けた撮像装置１０１の断面図である。図１７Ｎと図１７Ｏでは、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈと第２の素子分離部２０の水平遮光部分の高さが逆になっている。図１７Ｎと図１７Ｏはいずれも、隣接するセンサ画素１２１との境界を、半導体基板１１の表面１１Ａから裏面１１Ｂまで貫通する垂直遮光部分で塞ぐため、混色による光漏れをより確実に防止できる。

　なお、図１７Ａ～図１７Ｏに示した、断面がＴ字形状の第１の遮光部１３と、種々の断面形状の第２の遮光部１２と、種々の断面形状の第２の素子分離部２０との組合せは、代表的ないくつかの例を示したにすぎず、図示されていない断面形状の組合せを採用してもよい。

　図１７Ａ～図１７Ｏの製造工程にて製造される第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈや第２の遮光部１２の水平遮光部分１２Ｈの空間１３Ｚや空間１２Ｚの体積が大きい場合、図１７Ｐのように、内層部分を充填しても空隙（ボイド）が生じる場合がありうるが、性能上は特に問題ない。また、垂直遮光部分１３Ｖや１２Ｖは、実際には図１７Ｑのようにテーパ状になる場合がありうる。本明細書では、垂直遮光部分が半導体基板１１の水平面に対して完全な垂直ではなく、水平面に対して交差している形状の場合であっても、垂直遮光部分の概念に含めている。

　このように、第２の実施形態では、断面がＴ字形状の第１の遮光部１３に加えて、第２の遮光部１２の断面形状を種々に変更することにより、光電変換部５１で発生された電荷の移動をできるだけ妨げないようにしつつ、垂直ゲート電極５２Ｖと電荷保持部（ＭＥＭ）５４への光の入射を抑制し、かつ隣接するセンサ画素１２１への光の漏れも防止している。また、断面がＴ字形状の第１の遮光部１３と、種々の断面形状の第２の遮光部１２とに加えて、種々の形状の第２の素子分離部２０を設けることにより、隣接するセンサ画素１２１への光漏れをより確実に防止できる。

　（第３の実施形態）
　図４Ａ及び図４Ｂに示す断面構造の撮像装置１０１では、光電変換部５１内の裏面１１Ｂ側にＮ^－型半導体領域５１Ａがあり、その上にＮ型半導体領域５１Ｂがあり、ポテンシャル勾配及び不純物濃度勾配は半導体基板１１の深さ方向のみに存在する。その一方で、半導体基板１１の水平方向（基板面方向）にはポテンシャル勾配や不純物濃度勾配は存在しないため、光電変換部５１で発生された電子が水平方向に移動しにくいという課題がある。例えば図１６に示した撮像装置１０１において、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖの近くで発生された電子は、水平遮光部分が障害物となることから、水平遮光部分１３Ｈを迂回して垂直ゲート電極５２Ｖまで移動する必要があるが、半導体基板１１の水平方向には、ポテンシャル勾配や不純物濃度勾配がないことから、水平方向に電子を移動させるのは容易でない。

　そこで、第３の実施形態による撮像装置１０１は、光電変換部５１内に水平方向の不純物濃度勾配を設けて、電子が水平方向に移動させやすくする。

　図１８Ａは第３の実施形態による撮像装置１０１の断面図である。この断面図は、図３のＡ－Ａ線方向の断面構造を示しており、基本的な断面構造は図５と同様である。図１８Ａでは、光電変換部５１内の不純物濃度勾配を模式的にグラデーションを付けており、より黒に近い部分ほど不純物濃度が高く、より白に近い部分ほど不純物濃度が低いことを表している。図１８Ａの断面図の脇には、不純物濃度の勾配を示す簡易的なグラフを掲載している。これらのグラフの横軸は水平方向の位置座標、縦軸はＮ型不純物濃度である。これらのグラフに示すように、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖを基準として、水平方向に第２の素子分離部２０の垂直遮光部分に近づくほどＮ型不純物濃度が高くなっている。一方、光電変換部５１内のＮ^－型半導体領域の深さ方向の濃度は、ほぼ一定である。なお、図１８Ａでは、Ｎ型不純物濃度がほぼ線形に変化しているが、非線形に変化してもよい。

　本明細書では、光電変換部５１における水平遮光部分１３Ｈから裏面１１Ｂ側の領域を第１の領域と呼び、光電変換部５１における水平遮光部分１３Ｈから表面１１Ａ側の領域を第２の領域と呼ぶ。図１８Ａでは、第１の領域内に水平方向にＮ型不純物濃度の勾配を持たせている。

　このように、図１８Ａの撮像装置１０１では、第２の素子分離部２０の垂直遮光部分に近い側ほどＮ型不純物濃度を低くし、第２の遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖに近い側ほどＮ型不純物濃度を高くしている。これにより、第２の素子分離部２０の垂直遮光部分に近い側で光電変換により発生された電子は、不純物濃度の高い側である第２の素子分離部２０の近くまで移動しやすくなる。半導体基板１１の深さ方向には、もともと不純物濃度勾配が設けられているため、第２の素子分離部２０の近くまで移動した電子は、表面１１Ａ側に移動し、また、垂直ゲート電極ＶＧには正の電位が印加されていることから、垂直ゲート電極ＶＧに引き寄せられることになる。

　半導体基板１１の水平方向に不純物濃度勾配がない場合、光電変換部５１における第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈよりも裏面１１Ｂ側で発生された電子は、水平遮光部分が障害物となって、垂直ゲート電極５２Ｖへの移動が妨げられる。しかしながら、光電変換部５１内に図示のような濃度勾配があると、電子は第２の素子分離部２０の方向に移動しやすくなり、その後は、半導体基板１１の深さ方向の不純物濃度勾配と、垂直ゲート電極５２Ｖに印加される正電位に従って、垂直ゲート電極５２Ｖの方向に移動することになる。

　図１８Ａの第２の素子分離部２０の垂直遮光部分は、例えば３層構造になっており、最内層は金属層であり、その外側の層はＮ型領域であり、最外層はＰ型領域である。Ｎ型領域とＰ型領域は、例えば固相拡散により形成される。垂直遮光部分の最外層にＰ型領域を配置することで、光電変換部５１内のＰＮ接合面を増やすことができ、光が入射されたときの電荷の発生効率を向上できる。図１８ＡのようなＮ型不純物濃度の勾配は、第２の素子分離部２０の垂直遮光部分を形成する際の固相拡散のプロセスにおいて、トレンチ内にＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）を含むＳｉＯ2などの絶縁物を形成して熱処理を行うことで、光電変換部５１の水平方向に徐々にＮ型不純物を拡散させて濃度勾配を持たせることができる。図１８Ａの例では、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈまでの範囲について、水平方向に濃度勾配を持たせている。この場合、光電変換部５１内の濃度勾配を持たせた領域で発生された電子は第２の素子分離部２０の方向に移動するが、光電変換部５１内のより表面１１Ａ側で発生された電子が垂直ゲート電極５２Ｖの近くまで移動しないおそれがある。そこで、光電変換部５１のより広い範囲について、水平方向に不純物濃度の勾配を持たせてもよい。

　図１８Ｂは光電変換部５１内の図１８Ａよりも広い範囲に水平方向に濃度勾配を持たせた例を示す模式的な断面図である。図１８Ｂの第２の素子分離部２０は、図１８Ａの第２の素子分離部２０よりも深さ方向の長さが長い例を示している。光電変換部５１は、第２の素子分離部２０の深さ方向の長さ分程度の領域、すなわち上述した第１の領域と第２の領域について、水平方向に不純物濃度の勾配を有する。この場合、第２の素子分離部２０の近くに引き寄せられた電子は、例えばＮ型半導体領域５１Ｂを通って、垂直ゲート電極５２Ｖまで移動することになる。

　第２の素子分離部２０の近くに引き寄せられた電子が垂直ゲート電極５２Ｖまで移動しやすくするために、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈよりも表面１１Ａ側の光電変換部５１内に、逆方向の濃度勾配を持たせてもよい。

　図１８Ｃは第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈから裏面１１Ｂ側と表面１１Ａ側で、光電変換部５１内の濃度勾配を逆にした例を示す模式的な断面図である。図１８Ｃの例では、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈから裏面１１Ｂ側、すなわち第１の領域では、図１８Ａや図１８Ｂと同様に、第２の素子分離部２０に近いほど不純物濃度を高くしている。これに対して、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈから表面１１Ａ側、すなわち第２の領域では、第１の遮光部１３の垂直遮光部分１３Ｖに近いほど不純物濃度を高くしている。これにより、第２の素子分離部２０の近くに引き寄せられた電子は、深さ方向の電界に従って、表面１１Ａ側に少し移動した後、逆方向の濃度勾配に従って、垂直ゲート電極５２Ｖまで移動することになる。

　通常、光電変換部５１には逆バイアスが印加されるため、光電変換部５１内には深さ方向に電界が生じており、その電界に従って、光電変換部５１内で発生された電子は表面１１Ａ側に移動しようとするが、第２の遮光部１２、第１の遮光部１３及び第２の素子分離部２０などの構造物が存在すると、電界による電子の移動が妨げられてしまう。そこで、図１８Ｄ～図１８Ｆに示すように、光電変換部５１の水平方向にＮ型不純物濃度の勾配を持たせるだけでなく、深さ方向にも濃度勾配を持たせてもよい。図１８Ｄ～図１８Ｆはそれぞれ、図１８Ａ～図１８Ｃの水平方向の濃度勾配に加えて、深さ方向にも濃度勾配を持たせる例を示している。この場合、半導体基板１１の表面１１Ａにより近いほど、Ｎ型不純物濃度を高くする。このような水平方向及び垂直方向の濃度勾配を持たせることで、第２の素子分離部２０の近くに引き寄せられた電子は、より表面１１Ａ側に移動しやすくなり、垂直ゲート電極５２Ｖでより多くの電子を収集でき、光電変換効率Ｑｅすなわち感度向上が図れる。

　このように、第３の実施形態では、光電変換部５１内に水平方向に不純物濃度の勾配を持たせるため、第１の遮光部１３の水平遮光部分１３Ｈよりも裏面１１Ｂ側で発生された電子を第２の素子分離部２０の方向にいったん移動させることができ、水平遮光部分１３Ｈが電子の移動の障害物となるおそれを防止できる。また、光電変換部５１の深さ方向にも濃度勾配を持たせることで、第２の素子分離部２０の近くに移動した電子を表面１１Ａ側に移動させやすくなり、垂直ゲート電極５２Ｖで電子を収集しやすくなって、光電変換効率Ｑｅすなわち感度向上を図れる。

（第４の実施形態）
　図１９は、第４の実施形態によるセンサ画素１２１Ａ、１２１Ｂの構成を模式的に示す平面図である。図２０Ａは、図１９のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図２０Ｂは図１９のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。第４の実施形態では、第１の遮光部（第１の素子分離部）１３と第２の素子分離部２０の構成についてより詳細に説明する。なお、図１９は、裏面１１Ｂ側から見た半導体基板１１の平面を示している。図２０Ａと図２０Ｂは、上端を表面１１Ａ、下端を裏面１１Ｂとした断面図である。

　図１９に示すように、第１及び第２の素子分離部１３，２０は、複数のセンサ画素１２１間に設けられており、電気的または光学的に複数のセンサ画素１２１を分離している。第１の素子分離部１３は、上記実施形態と同様に、略菱形の水平遮光部分１３Ｈと水平遮光部分１３Ｈの対角方向（Ｙ方向）に設けられた垂直遮光部分１３Ｖとで構成されている。これに対し、第２の素子分離部２０は、水平遮光部分を有さず、垂直遮光部分のみで構成されている。ここでは図示していないが、転送トランジスタＴＲＺの一部である垂直ゲート電極５２Ｖは、第１及び第２の素子分離部１３，２０とが交差するクロスポイントＸＰの４隅付近の直上にそれぞれ設けられており、平面視したときに水平遮光部分１３Ｈに重なる位置に配置されている（図２０Ａ，図２０Ｂ参照）。これにより、垂直ゲート電極５２Ｖは、水平遮光部分１３Ｈにて遮光されることができる。

　尚、本開示では、第１及び第２の素子分離部１３，２０は、重複あるいは接続しておらず分離している。例えば、第１の素子分離部１３の垂直遮光部分１３Ｖは、図１９に示すようにＹ方向に延伸しており、同じくＹ方向に延伸している第２の素子分離部２０と離間しており、Ｘ方向に配置されている第２の素子分離部２０からも離間している。これにより、第１及び第２の素子分離部１３，２０が交差するクロスポイントＸＰにおける第１及び第２の素子分離部１３，２０のトレンチが深くなり過ぎることを抑制できる。例えば、図２０Ｂに示すように、第２の素子分離部２０のＸ方向に延伸する垂直遮光部分の端部は、第１の素子分離部１３のＹ方向に延伸する垂直遮光部分１３Ｖに接続する手前にあり、第２の素子分離部２０のＸ方向に延伸する垂直遮光部分２０Ｖと第１の素子分離部１３のＹ方向に延伸する垂直遮光部分１３Ｖとは接続されていない。これにより、第１及び第２の素子分離部１３，２０のクロスポイントＸＰでの垂直遮光部分用のトレンチの深さが深くなりすぎる不具合を防止できる。

　図２０Ａを参照すると、第１の素子分離部１３は、垂直遮光部分１３Ｖおよび水平遮光部分１３Ｈを含み、垂直遮光部分１３Ｖの端部が水平遮光部分１３Ｈに接続されており、深さ方向の断面はＴ字形状になっている。また、第２の素子分離部２０は、水平遮光部分を有さず、垂直遮光部分２０Ｖのみで構成されている。なお、上述したように、第２の素子分離部２０にも水平遮光部分２０Ｈを設けてもよい。

　第１の素子分離部１３は、上述の通り、内層部分１３Ａと、外層部分１３Ｂとを有する。内層部分１３Ａは、遮光材料からなり、単体金属、金属合金、金属窒化物、あるいは、金属シリサイドのいずれか少なくとも１種類でよい。

　外層部分１３Ｂは、内層部分１３Ａを被覆し、半導体基板１１（例えば、シリコン）よりも屈折率が低くかつ内層部分１３Ａよりも光消衰係数Ｋの低い材料からなる。例えば、外層部分２０Ｂは、ＳｉＯ2，ＳｉＮ，ＳｉＣＮ，ＳｉＯＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯＣ，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5等などの絶縁材料により構成される。

　図２１Ａは、内層部分１３Ａの材料の一例としてタングステンの消衰係数を示すグラフである。図２１Ｂは、外層部分１３Ｂの材料の一例としてシリコン酸化膜の消衰係数を示すグラフである。内層部分１３Ａとしてタングステンを用い、外層部分１３Ｂとしてシリコン酸化膜を用いた場合、外層部分１３Ｂの消衰係数は、内層部分１３Ａのそれよりも低い。従って、外層部分１３Ｂは、入射光をあまり吸収しないが、内層部分１３Ａが入射光を吸収するので、第１の素子分離部１３は、優れた遮光性を有する。

　図２２Ａは、半導体基板１１の一例としてシリコン単結晶の屈折率を示すグラフである。図２２Ｂは、外層部分１３Ｂの材料の一例としてシリコン酸化膜の屈折率を示すグラフである。半導体基板１１としてシリコンを用い、第１の素子分離部１３の外層部分１３Ｂおよび第２の素子分離部２０としてシリコン酸化膜を用いた場合、第１の素子分離部１３または第２の素子分離部２０と半導体基板１１との界面で、半導体基板１１からの入射光が反射し易くなる。尚、例えば、波長６３３ｎｍの入射光に対して、シリコンの屈折率は３．９であり、シリコン酸化膜の屈折率は、１．４６である。この場合、半導体基板１１から第１の素子分離部１３または第２の素子分離部２０への入射光の屈折角が入射角よりも大きくなり、全反射し易くなる。

　外層部分１３Ｂで内層部分１３Ａを被覆することにより、内層部分１３Ａと半導体基板１１との電気的絶縁性が確保される。また、外層部分１３Ｂは半導体基板１１よりも屈折率が低くかつ内層部分１３Ａよりも光消衰係数Ｋが低いので、第１の素子分離部１３は、外層部分１３Ｂと半導体基板１１との界面において入射光を反射することができる。これにより、光電変換効率Ｑｅを向上させることができる。さらに、内層部分１３Ａは、光消衰係数Ｋが比較的高く遮光性を有するので、外層部分１３Ｂが透明材料であっても、第１の素子分離部１３は、入射光を透過させない。従って、第１の素子分離部１３の垂直遮光部分１３Ｖは画素間のクロストークを抑制し、かつ、水平遮光部分１３Ｈは転送トランジスタＴＲＺへのノイズの進入を抑制することができる。

　一方、第２の素子分離部２０は、内層部分の材料を含まず、外層部分１３Ｂと同様の材料のみで構成されている。即ち、第２の素子分離部２０は、半導体基板１１よりも屈折率が低くかつ内層部分１３Ａよりも光消衰係数Ｋの低い材料からなる。第２の素子分離部２０は、例えば透明絶縁材料で構成され、入射光をあまり消衰させずに、第２の素子分離部２０と半導体基板１１との界面において入射光を反射する。これにより、第２の素子分離部２０は、画素間のクロストークを抑制しつつ、かつ、光電変換効率Ｑｅをさらに向上させることができる。

　尚、第２の素子分離部２０の材料は、外層部分１３Ｂと同一材料であってもよいが、上記特性を有する限り、外層部分１３Ｂとは異なる他の材料であってもよい。

　ここで、第１の素子分離部１３の垂直遮光部分１３Ｖの水平方向の第１幅Ｗ１３は、第２の素子分離部２０の水平方向の第２幅Ｗ２０よりも大きくなりうる。その理由は、第２の素子分離部２０は外層部分１３Ｂの材料のみで形成されるのに対し、第１の素子分離部１３は外層部分１３Ｂおよび内層部分１３Ａの二層構造を有するためである。例えば、外層部分１３Ｂの膜厚をｘとし、内層部分１３Ａの膜厚をｙとした場合に、第１幅Ｗ１３は、２ｘよりも大きく、２ｘ＋２ｙよりも小さいことが好ましい。第２幅Ｗ２０は、２ｘよりも小さいことが好ましい。

　尚、水平遮光部分１３Ｈの内層部分１３Ａの内部には、ボイドが或る程度残っていても、遮光性能が得られている限り問題無い。従って、内層部分１３ＡのＺ方向の幅（厚み）は、２ｘ＋２ｙよりも大きくてもよい。

　図２０ＢのＢ－Ｂ断面には、第１及び第２の素子分離部１３，２０が交差するクロスポイントＸＰが含まれている。図２０Ｂの場合、クロスポイントＸＰにおいて、第２の素子分離部２０と第１の素子分離部１３の垂直遮光部分１３Ｖとの間に半導体基板１１が残っており、第２の素子分離部２０は、第１の素子分離部１３の垂直遮光部分１３Ｖと接触していない。一方、半導体基板１１の内部において、第２の素子分離部２０は、第１の素子分離部１３の水平遮光部分１３Ｈの外層部分１３Ｂと接触している。これは、第１及び第２の素子分離部１３，２０の製造工程において、第２の素子分離部２０は、第１の素子分離部１３のエッチングストッパ１７として機能するからである。

　次に、第１及び第２の素子分離部１３，２０の製造方法について説明する。

　図２３Ａ～図２６Ｂは、図２０Ａに示す構造の形成方法を示す断面図または平面図である。尚、図２３Ａ～図２６Ｂは、裏面１１Ｂから加工されている様子を示している。

　まず、第１の素子分離部１３のトレンチ１３Ｔおよび空間１３Ｚの形成方法は、基本的に図１２Ｐ～図１２Ｒを参照して説明したトレンチ１３Ｔおよび空間１３Ｚの形成方法と同様である。これにより、図２３Ａおよび図２３Ｂに示す構造が得られる。空間１３Ｚは、図２３Ｂに示すように結晶面の方向に沿って略菱形に形成される。ただし、このとき、図２３Ａに示すように、トレンチ１３Ｔおよび空間１３Ｚは、犠牲膜１３Ｓで埋め込まれている。図２３ＢのＡ－Ａ線に沿った断面およびＢ－Ｂ線に沿った断面はともに、図２３Ａに示す断面とほぼ同じになる。

　次に、図２４Ａおよび図２４Ｂに示すように、リソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、第２の素子分離部２０の形成領域にトレンチ２０Ｔを形成する。図２４Ａは、図２４ＣのＡ－Ａ線に沿った断面を示す。図２４Ｂは、図２４ＣのＢ－Ｂ線に沿った断面を示す。このとき、第２の素子分離部２０用のトレンチ２０Ｔの幅Ｗ２０は、第１の素子分離部１３用のトレンチ１３Ｔの幅Ｗ１３よりも狭く形成される。また、図２４Ｃに示すように、トレンチ２０Ｔは、トレンチ１３Ｔ以外の画素間に形成される。

　ここで、図２４Ｂに示すように、第１及び第２の素子分離部１３，２０が交差するクロスポイントＸＰは、レジストＰＲで被覆されており、トレンチ１３Ｔの犠牲膜１３Ｓが残置される。それ以外のトレンチ２０Ｔの領域は、エッチングされる。このとき、空間１３Ｚ内の犠牲膜１３Ｓは、エッチングストッパ１７として機能する。エッチングが、空間１３Ｚ内の犠牲膜１３Ｓに達した時点でエッチングを停止することによって、トレンチ２０Ｔの深さの制御が容易になる。

　図２５Ａおよび図２５Ｂに示すように、レジストＰＲの除去後、犠牲膜１３Ｓが除去される。

　次に、図２６Ａおよび図２６Ｂに示すように、外層部分１３Ｂの材料をトレンチ１３Ｔ、２０Ｔおよび空間１３Ｚ内に成膜する。このとき、トレンチ１３Ｔおよび空間１３Ｚを充填することなく、トレンチ２０Ｔを充填するように、外層部分１３Ｂの材料が堆積される。これにより、トレンチ１３Ｔおよび空間１３Ｚ内に外層部分１３Ｂが形成されるともに、トレンチ２０Ｔは外層部分１３Ｂの材料で充填され、第２の素子分離部２０が形成される。なお、第２の素子分離部２０用のトレンチ２０Ｔの幅Ｗ２０は、第１の素子分離部１３用のトレンチ１３Ｔの幅Ｗ１３よりも狭いため、トレンチ２０Ｔに外層部分１３Ｂの材料を充填した段階で、トレンチ２０Ｔの内部は埋まってしまい、第２の素子分離部２０は完成する。

　一方、トレンチ１３Ｔは、まだトレンチ内部が埋まっていないことから、次に、トレンチ１３Ｔおよび空間１３Ｚ内に内層部分１３Ａの材料が充填される。これにより、第１の素子分離部１３が形成され、図２０Ａおよび図２０Ｂに示す構造が得られる。

　第４の実施形態によれば、第１の素子分離部１３の外層部分１３Ｂの屈折率を半導体基板１１の屈折率よりも低くしたため、外層部分１３Ｂと半導体基板１１との界面において入射光を反射することができる。これにより、入射光を画素内に留めることができ、光電変換効率Ｑｅを向上させることができる。また、第１の素子分離部１３の内層部分１３Ａは、光消衰係数Ｋが比較的高く遮光性を有するので、入射光を透過させずに吸収することができる。従って、第１の素子分離部１３の外層部分１３Ｂで反射されずに内層部分１３Ａに光が到達しても、その光は内層部分１３Ａで吸収されることから、第１の素子分離部１３を透過して隣接するセンサ画素１２１に光が入射されなくなり、画素間クロストークを防止できる。

　また、第１の素子分離部１３は、半導体基板１１よりも屈折率が低くかつ内層部分１３Ａよりも光消衰係数Ｋの低い材料、例えば透明絶縁材料で構成されるため、入射光をあまり消衰させずに、第１の素子分離部１３と半導体基板１１との界面において入射光を反射することができる。これにより、第１の素子分離部１３は、隣接するセンサ画素１２１への光の漏れを防止しつつ、かつ、光電変換効率Ｑｅをさらに向上させることができる。

（変形例：クロスポイント）
　図２７Ａおよび図２７Ｂは、第４の実施形態の変形例を示す平面図である。図１９の平面図では、第１の素子分離部１３の垂直遮光部分１３Ｖと、第２の素子分離部２０の垂直遮光部分とがクロスポイントＸＰで接続されていない例を示した。

　必ずしも、クロスポイントＸＰにおける第１及び第２の素子分離部１３，２０の深さが問題にならない場合、図２７Ａに示すように、クロスポイントＸＰにおいて、垂直遮光部分１３Ｖと第２の素子分離部２０とが接続されていてもよい。また、画素境界位置以外の任意の領域で、垂直遮光部分１３Ｖと第２の素子分離部２０とが接続されていてもよい。また、第２の素子分離部２０同士が例えば十字状に接続されていてもよい。

　あるいは、図２７Ｂに示すように、垂直遮光部分１３Ｖおよび第２の素子分離部２０だけでなく、第２の素子分離部２０同士もクロスポイントＸＰで分離されていてもよい。これにより、垂直遮光部分１３Ｖおよび第２の素子分離部２０のトレンチ深さをさらに良好に制御することができる。

（変形例：内層部分およびボイド）
図２８Ａ～図２８Ｄは、第４の実施形態の他の変形例を示す断面図である。

　図２８Ａに示すように、内層部分１３Ａは、水平遮光部分１３Ｈに設けられ、垂直遮光部分１３Ｖには設けられていなくてもよい。この場合、垂直遮光部分１３Ｖには、外層部分１３Ｂが充填されることになり、垂直遮光部分１３Ｖは、遮光性を有さなくなる。しかし、外層部分１３Ｂは、半導体基板１１よりも屈折率の低い材料で構成されるので、垂直遮光部分１３Ｖは、入射光を反射することができる。これにより、光電変換効率Ｑｅを改善させることができる。また、水平遮光部分１３Ｈの遮光性は維持されるので、転送トランジスタＴＲＺへのノイズは抑制され得る。

　図２８Ｂに示すように、垂直遮光部分１３Ｖは、水平遮光部分１３Ｈの内層部分１３Ａに突出して食い込んでいてもよい。この場合であっても、図２８Ａの変形例と同様の効果を得ることができる。

　図２８Ｃに示すように、第１の素子分離部１３の先端部に内層部分１３Ａが形成されていてもよい。この場合、第１の素子分離部１３の先端部での遮光性が向上し、転送トランジスタＴＲＺにおけるノイズをさらに抑制することができる。

　図２８Ｄに示すように、水平遮光部分１３Ｈの内層部分１３Ａには、ボイドＢがあってもよい。ボイドが或る程度残っていても、水平遮光部分１３Ｈに遮光性能が得られている限り問題無い。また、金属材料を空間１３Ｚ内に充填すると、半導体基板１１に応力がかかる場合がある。従って、内層部分１３ＡにボイドＢを形成することによって、半導体基板１１にかかる応力を緩和し、半導体基板１１の反りを抑制することができる。ボイドＢは、上記実施形態および変形例のいずれの水平遮光部分１２Ｈ、１３Ｈ内に設けられていてもよい。

　第４の実施形態は、上述した第１～第３の実施形態に適用してもよい。このとき、第２の遮光部１２は、第１の素子分離部１３と同じ構成を有してもよい。

　上述した各実施形態では、第１の遮光部１２を形成するための図１２Ｇに示す空間１２Ｚは、Ｓｉ｛１１１｝の面方位に応じてエッチングレートが異なる性質を利用した結晶異方性エッチングにて形成されることを説明した。ここで、本開示におけるＳｉ｛１１１｝基板とは、シリコン単結晶からなり、ミラー指数の表記において｛１１１｝で表される結晶面を有する基板またはウェハである。本開示におけるＳｉ｛１１１｝基板は、結晶方位が数度ずれた、例えば｛１１１｝面から最近接の［１１０］方向へ数度ずれた基板またはウェハも含む。さらに、これらの基板またはウェハ上の一部または全面にエピタキシャル法等によりシリコン単結晶を成長させたものをも含む。

　また、本開示の表記において｛１１１｝面は、対称性において互いに等価な結晶面である（１１１）面、（－１１１）面、（１－１１）面、（１１－１）面、（－１－１１）面、（－１１－１）面、（１－１－１）面および（－１－１－１）面の総称である。したがって、本開示の明細書等におけるＳｉ｛１１１｝基板という記載を、例えばＳｉ（１－１１）基板と読み替えてもよい。ここで、ミラー指数の負方向の指数を表記するためのバー符号はマイナス符号で代用している。

　また、本開示の記載における＜１１０＞方向は、対称性において互いに等価な結晶面方向である［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］方向および［０－１－１］方向の総称であり、いずれかに読み替えてもよい。但し、本開示は、素子形成面と直交する方向と、この素子形成面に直交する方向に対してさらに直交する方向（すなわち素子形成面と平行な方向）とにエッチングを行うものである。

　図２９は、本開示におけるＳｉ｛１１１｝基板の結晶面である｛１１１｝面において＜１１０＞方向へのエッチングが成立することとなる面と方位との具体的な組み合わせを示したものである。

　図２９に示したように、｛１１１｝面と＜１１０＞方向との組み合わせは、９６（＝８×１２）通り存在する。しかしながら、本開示の＜１１０＞方向は、素子形成面である｛１１１｝面と直交する方向と、素子形成面と平行な方向とに限られる。すなわち、本開示のＳｉ｛１１１｝基板における素子形成面と、そのＳｉ｛１１１｝基板に対してエッチングを行う方位との組み合わせは、図２９において○で示した組合せのいずれかから選択される。

　また、上記第１の実施の形態では、Ｓｉ｛１１１｝基板を用いて、Ｘ軸方向へのエッチングが進行する一方、Ｙ軸方向およびＺ軸方向には進行しない場合を例示した。しかしながら、本開示はこれに限定されず、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方、または、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向のいずれか一方にエッチング進行方位があればよい。

　Ｓｉ基板に対して、エッチング溶液を用いた結晶異方性エッチングを行う際、例えばアルカリ溶液を用いたエッチングを行うと、アルカリ溶液によるＳｉエッチング反応では、Ｓｉの結合手とＯＨイオンの反応により進行するため、表面側に露出する未結合手が多いほどエッチングが進行しやすく、バルク側に伸びるバックボンドが多いほどエッチングが進行しにくいことが知られている。

　すなわち、水平遮光部分は基板表面と略水平方向には、Ｓｉバックボンドを１または２本、少なくとも３本より少ない数を有するの対して、基板表面と略垂直方向にはＳｉバックボンドを３本有する。バックボンドとは、例えば図２４を例に挙げて説明すると、Ｓｉ｛１１１｝面の法線に対して、Ｓｉ未結合手側を正方向とすると、反対側の負方向に伸びる結合手を表す。

　図３０は、｛１１１｝面に対して、－１９．４７°～＋１９．４７°で、バックボンド３本の例を示している。具体的に、光電変換部、水平遮光部分、電荷保持部をＳｉ｛１１１｝基板に設ける場合、水平遮光部分は、第１の方向と直交すると共に面指数｛１１１｝で表されるＳｉ｛１１１｝基板の第１の結晶面に沿った第１の面と、第１の方向に対して傾斜すると共に面指数｛１１１｝で表されるＳｉ｛１１１｝基板の第２の結晶面に沿った第２の面とを含む。また、本開示の一実施形態としての電子機器は、上記撮像装置を備えたものである。

　上述した各実施形態におけるＳｉ｛１１１｝基板には、例えば、図３１に示したように、基板表面が＜１１２＞方向に対してオフ角があるように加工された基板の場合も含まれる。オフ角が１９．４７°以下の場合、オフ角を有する基板の場合においても、＜１１１＞方向、すなわちＳｉバックボンドを３本有する方向のエッチングレートに対して、＜１１０＞方向、すなわちＳｉバックボンドを１本有する方向のエッチングレートが十分に高くなる関係性は保たれる。オフ角が大きくなるとステップ数が多くなり、ミクロな段差の密度が高くなるので、好ましくは５°以下がよい。なお、図３１の例では基板表面が＜１１２＞方向にオフ角がある場合を挙げたが、＜１１０＞方向にオフ角がある場合でも構わなく、オフ角の方向は問わない。また、Ｓｉ面方位は、Ｘ線回折法、電子線回折法、電子線後方散乱回折法などを用いて解析可能である。Ｓｉバックボンド数は、Ｓｉの結品構造で決定されているものであるため、Ｓｉ面方位を解析することによって、バックボンド数も解析可能である。

　（電子機器への適用例）
　図３２は、本技術を適用した電子機器としてのカメラ２０００の構成例を示すブロック図である。

　カメラ２０００は、レンズ群などからなる光学部２００１、上述の撮像装置１０１など（以下、撮像装置１０１等という。）が適用される撮像装置（撮像デバイス）２００２、およびカメラ信号処理回路であるＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路２００３を備える。また、カメラ２０００は、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７、および電源部２００８も備える。ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７および電源部２００８は、バスライン２００９を介して相互に接続されている。

　光学部２００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置２００２の撮像面上に結像する。撮像装置２００２は、光学部２００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。

　表示部２００５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部２００６は、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。

　操作部２００７は、ユーザによる操作の下に、カメラ２０００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部２００８は、ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６および操作部２００７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。

　上述したように、撮像装置２００２として、上述した撮像装置１０１等を用いることで、良好な画像の取得が期待できる。

　（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３３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３３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３３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３４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

　図３４では、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。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

　なお、図３４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などに示した撮像装置１０１等を撮像部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、車両制御システムの優れた動作が期待できる。

　（その他の変形例）
　以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記第１の実施の形態では、柱状のエッチングストッパ１７を有する撮像装置１０１について説明したが、エッチングストッパの形状はこれに限定されるものではない。例えばＹ軸に沿って延在する壁状のエッチングストッパを設けるようにしてもよい。この場合、開口部１２Ｈ１は略六角形となる。垂直ゲート電極５２Ｖを形成するための領域面積を十分に確保したい場合には、撮像装置１０６のように遮光部１２の垂直遮光部分１２Ｖと平行にＹ軸方向へ延在するエッチングストッパを設けるとよい。一方、開口部１２Ｈ１の領域面積をより小さくするためには、上記第１の実施の形態の撮像装置１０１のように、ＸＹ面内における占有面積の小さな形状のエッチングストッパ１７を設けるとよい。

　また、上述した第１～第４の実施形態による撮像装置１０１において、第１の遮光部１３や第２の素子分離部２０の周囲にｐｎ接合を有する固相拡散層１９を形成するようにしてもよい。これにより、ＰＮ接合面が増えて、飽和信号量Ｑｓを増やすことができる。

　また、図１６では、３つの基板が積層された３次元構造を有する撮像装置１０１を例示したが、積層される基板の種類や数はそれに限定されるものではない。

　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
　（１）シリコンの｛１１１｝基板と
　前記半導体基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する、前記半導体基板の深さ方向に配置される縦電極と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置される第１の光制御部材と、を備え、
　前記第１の光制御部材は、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有し、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分は、前記第１の光制御部分に接続される一端部と、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される他端部と、を有する、撮像装置。
　（２）前記第１の光制御部分は、前記第１の面の方向に沿って配置され、
　前記第２の光制御部分の他端部は前記第２の面に沿って配置される、（１）に記載の撮像装置。
　（３）　前記半導体基板は、面指数｛１１１｝で表されるシリコンの結晶面を有し、
　前記第１の光制御部分は、
　前記半導体基板の深さ方向とは異なる第１の方向に配置され、かつ面指数｛１１１｝で表される第１の結晶面に沿って配置される第１の光制御面と、
　前記半導体基板の深さ方向とは異なる第２の方向に配置され、かつ面指数｛１１１｝で表される第２の結晶面に沿って配置される第２の光制御面と、を有する、（１）又は（２）に記載の撮像装置。
　（４）前記光電変換部、前記電荷保持部、前記電荷転送部及び前記縦電極は、画素ごとに設けられ、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面又は前記第２の面の法線方向から平面視したときに、複数の前記画素に対応する複数の前記縦電極に重なるように、前記複数の画素の領域にまたがって配置される、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（５）前記第１の光制御部材の少なくとも一部は、入射された光を吸収又は反射する特性を有する、（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（６）前記第１の光制御部材は、絶縁物、金属、ポリシリコン、金属酸化物、炭素含有物、及びエレクトロクロミック材料の少なくとも一つを含む、（５）に記載の撮像装置。
　（７）前記第１の光制御部材よりも前記半導体基板の前記第１の面側に配置され、前記電荷保持部を取り囲むように配置される第２の光制御部材を備える、（１）乃至（６）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（８）前記第２の光制御部材は、
　前記第１の面の方向に沿って配置される第３の光制御部分と、
　前記第３の光制御部分に接続されるとともに、前記第３の光制御部分に交差する方向に配置される第４の光制御部分と、を有する、（７）に記載の撮像装置。
　（９）前記第４の光制御部分の一端部は前記第３の光制御部分に接続され、前記第４の光制御部分の他端部は前記第１の面に沿って配置される、（８）に記載の撮像装置。
　（１０）前記第４の光制御部分は、前記第３の光制御部分を貫通して、前記半導体基板の深さ方向に延在される、（８）に記載の撮像装置。
　（１１）前記半導体基板の画素境界に沿って前記半導体基板の深さ方向に延在される素子分離部を備える、（１）乃至（１０）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（１２）前記素子分離部は、前記半導体基板の画素境界に沿って前記半導体基板の深さ方向に配置される第５の光制御部分を有する、（１１）に記載の撮像装置。
　（１３）前記素子分離部は、前記第５の光制御部分に接続されるとともに、前記第５の光制御部分に交差する方向に配置される第６の光制御部分と、を有する、（１２）に記載の撮像装置。
　（１４）前記第６の光制御部分の一端部は前記第５の光制御部分に接続され、前記第６の光制御部分の他端部は前記第２の面に沿って配置される、（１３）に記載の撮像装置。
　（１５）前記第６の光制御部分は、前記第５の光制御部分を貫通して、前記半導体基板の深さ方向に延在される、（１３）に記載の撮像装置。
　（１６）前記光電変換部は、前記第１の光制御部分から前記第２の面側の第１の領域において、不純物濃度が場所によって変化する濃度勾配を有する、（１）乃至（１５）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（１７）前記光電変換部は、前記第１の光制御部分から前記第１の面側の第２の領域において、不純物濃度が場所によって変化する濃度勾配を有する、（１６）に記載の撮像装置。
　（１８）前記第１の領域及び前記第２の領域の少なくとも一方は、前記半導体基板の水平方向の濃度勾配を有する、（１７）に記載の撮像装置。
　（１９）前記第１の領域及び前記第２の領域の少なくとも一方は、前記半導体基板の深さ方向の濃度勾配を有する、（１７）又は（１８）に記載の撮像装置。
　（２０）半導体基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成する工程と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部を形成する工程と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部を形成する工程と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する縦電極を前記半導体基板の深さ方向に形成する工程と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置され、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有する第１の光制御部材を形成する工程と、を備え、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分の一端部は、前記第１の光制御部分に接続され、前記第２の光制御部分の他端部は、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される、撮像装置の製造方法。
　（２１）半導体基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成する工程と、
　前記光電変換部の一部に、空洞部又は前記空洞部に所定の材料を充填した充填部を形成する工程と、
　前記空洞部又は前記充填部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部を形成する工程と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部を形成する工程と、
　前記半導体基板の前記第１の面とは反対の第２の面側から、前記空洞部又は前記充填部に到達するトレンチを形成する工程と、
　前記空洞部又は前記充填部と、前記トレンチとを用いて、前記空洞部又は前記充填部の形成箇所に第１の光制御部分を形成するとともに、前記トレンチの形成箇所に第２の光制御部分を形成する工程と、を備える、撮像装置の製造方法。
　（２２）撮像装置を備えた電子機器であって、
　前記撮像装置は、
　半導体基板と
　前記半導体基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する、前記半導体基板の深さ方向に配置される縦電極と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置される、第１の光制御部材と、を備え、
　前記第１の光制御部材は、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有し、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分は、前記第１の光制御部分に接続される一端部と、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される他端部と、を有する、電子機器。

　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１１　半導体基板、１２　第２の遮光部、１２Ａ　内層部分、１２Ｂ　外層部分、１２Ｈ　水平遮光部分、１２Ｖ　垂直遮光部分、１３　第１の遮光部（第１の素子分離部）、１３Ａ　内層部分、１３Ｂ　外層部分、１３Ｈ　水平遮光部分、１３Ｖ　垂直遮光部分、１４　Ｐ型半導体領域、１５　固定電荷膜、１６　Ｐ型半導体領域、１７　エッチングストッパ、１８　絶縁層、２０　第２の素子分離部、２２，２３　残存領域、５１　光電変換部、ＴＲＸ、ＴＲＹ、ＴＲＺ、ＴＲＧ、　転送トランジスタ、５２Ｈ　水平端子部、５２Ｖ　垂直ゲート電極、５４　電荷保持部（ＭＥＭ）、ＦＤ　電荷電圧変換部（ＦＤ）、ＯＲＧ　排出トランジスタ、５８　ＲＳＴ　リセットトランジスタ、ＡＭＰ　増幅トランジスタ、ＳＥＬ　選択トランジスタ、１０１　撮像装置、１１１　画素アレイ部、１１２　垂直駆動部、１１３　ランプ波モジュール、１１４　カラム信号処理部、１１５　クロックモジュール、１１６　データ格納部、１１７　水平駆動部、１１８　システム制御部、１１９　信号処理部、１２１　センサ画素、１２２　画素駆動線、１２３　垂直信号線

Claims

　半導体基板と
　前記半導体基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する、前記半導体基板の深さ方向に配置される縦電極と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置される第１の光制御部材と、を備え、
　前記第１の光制御部材は、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有し、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分は、前記第１の光制御部分に接続される一端部と、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される他端部と、を有する、撮像装置。
　前記第１の光制御部分は、前記第１の面の方向に沿って配置され、
　前記第２の光制御部分の他端部は前記第２の面に沿って配置される、請求項１に記載の撮像装置。
　前記半導体基板は、面指数｛１１１｝で表されるシリコンの結晶面を有し、
　前記第１の光制御部分は、
　前記半導体基板の深さ方向とは異なる第１の方向に配置され、かつ面指数｛１１１｝で表される第１の結晶面に沿って配置される第１の光制御面と、
　前記半導体基板の深さ方向とは異なる第２の方向に配置され、かつ面指数｛１１１｝で表される第２の結晶面に沿って配置される第２の光制御面と、を有する、請求項１に記載の撮像装置。
　前記光電変換部、前記電荷保持部、前記電荷転送部及び前記縦電極は、画素ごとに設けられ、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面又は前記第２の面の法線方向から平面視したときに、複数の前記画素に対応する複数の前記縦電極に重なるように、前記複数の画素の領域にまたがって配置される、請求項１に記載の撮像装置。
　前記第１の光制御部材の少なくとも一部は、入射された光を吸収又は反射する特性を有する、請求項１に記載の撮像装置。
　前記第１の光制御部材は、絶縁物、金属、ポリシリコン、金属酸化物、炭素含有物、及びエレクトロクロミック材料の少なくとも一つを含む、請求項５に記載の撮像装置。
　前記第１の光制御部材よりも前記半導体基板の前記第１の面側に配置され、前記電荷保持部を取り囲むように配置される第２の光制御部材を備える、請求項１に記載の撮像装置。
　前記第２の光制御部材は、
　前記第１の面の方向に沿って配置される第３の光制御部分と、
　前記第３の光制御部分に接続されるとともに、前記第３の光制御部分に交差する方向に配置される第４の光制御部分と、を有する、請求項７に記載の撮像装置。
　前記第４の光制御部分の一端部は前記第３の光制御部分に接続され、前記第４の光制御部分の他端部は前記第１の面に沿って配置される、請求項８に記載の撮像装置。
　前記第４の光制御部分は、前記第３の光制御部分を貫通して、前記半導体基板の深さ方向に延在される、請求項８に記載の撮像装置。
　前記半導体基板の画素境界に沿って前記半導体基板の深さ方向に延在される素子分離部を備える、請求項１に記載の撮像装置。
　前記素子分離部は、前記半導体基板の画素境界に沿って前記半導体基板の深さ方向に配置される第５の光制御部分を有する、請求項１１に記載の撮像装置。
　前記素子分離部は、前記第５の光制御部分に接続されるとともに、前記第５の光制御部分に交差する方向に配置される第６の光制御部分と、を有する、請求項１２に記載の撮像装置。
　前記第６の光制御部分の一端部は前記第５の光制御部分に接続され、前記第６の光制御部分の他端部は前記第２の面に沿って配置される、請求項１３に記載の撮像装置。
　前記第６の光制御部分は、前記第５の光制御部分を貫通して、前記半導体基板の深さ方向に延在される、請求項１３に記載の撮像装置。
　前記光電変換部は、前記第１の光制御部分から前記第２の面側の第１の領域において、不純物濃度が場所によって変化する濃度勾配を有する、請求項１に記載の撮像装置。
　前記光電変換部は、前記第１の光制御部分から前記第１の面側の第２の領域において、不純物濃度が場所によって変化する濃度勾配を有する、請求項１６に記載の撮像装置。
　前記第１の領域及び前記第２の領域の少なくとも一方は、前記半導体基板の水平方向の濃度勾配を有する、請求項１７に記載の撮像装置。
　前記第１の領域及び前記第２の領域の少なくとも一方は、前記半導体基板の深さ方向の濃度勾配を有する、請求項１７に記載の撮像装置。
　半導体基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成する工程と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部を形成する工程と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部を形成する工程と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する縦電極を前記半導体基板の深さ方向に形成する工程と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置される、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有する第１の光制御部材を形成する工程と、を備え、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分の一端部は、前記第１の光制御部分に接続され、前記第２の光制御部分の他端部は、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される、撮像装置の製造方法。
　半導体基板に、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部を形成する工程と、
　前記光電変換部の一部に、空洞部又は前記空洞部に所定の材料を充填した充填部を形成する工程と、
　前記空洞部又は前記充填部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部を形成する工程と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部を形成する工程と、
　前記半導体基板の前記第１の面とは反対の第２の面側から、前記空洞部又は前記充填部に到達するトレンチを形成する工程と、
　前記空洞部又は前記充填部と、前記トレンチとを用いて、前記空洞部又は前記充填部の形成箇所に第１の光制御部分を形成するとともに、前記トレンチの形成箇所に第２の光制御部分を形成する工程と、を備える、撮像装置の製造方法。
　撮像装置を備えた電子機器であって、
　前記撮像装置は、
　半導体基板と
　前記半導体基板に設けられ、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する光電変換部と、
　前記光電変換部よりも前記半導体基板の第１の面側に配置され、前記光電変換部から転送される前記電荷を保持する電荷保持部と、
　前記光電変換部から前記電荷保持部に前記電荷を転送する電荷転送部と、
　前記光電変換部で生成された前記電荷を前記電荷転送部に伝送する、前記半導体基板の深さ方向に配置される縦電極と、
　前記縦電極よりも前記半導体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に近い側に配置される第１の光制御部材と、を備え、
　前記第１の光制御部材は、一体構造で互いに交差する方向に延在される第１の光制御部分及び第２の光制御部分を有し、
　前記第１の光制御部分は、前記半導体基板を前記第１の面の法線方向から平面視したときに前記縦電極と重なる位置に配置され、
　前記第２の光制御部分は、前記第１の光制御部分に接続される一端部と、前記一端部から前記半導体基板の深さ方向に配置される他端部と、を有する、電子機器。