JP2023072323A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入射光の反射を低減するための新規な構造を有する固体撮像装置を提供することを主目的とする。【解決手段】本技術は、光入射面である第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板と、前記半導体基板を含む２以上の画素と、を備え、前記半導体基板が、１以上の前記画素内に、前記第１面に形成された第１多孔質領域と、前記第１多孔質領域の前記第２面側に形成された非多孔質領域と、を有する、固体撮像装置を提供する。【選択図】図２

Description

本技術は、固体撮像装置に関する。

固体撮像装置において、入射光の反射を低減するための構造として、光電変換素子が形成された半導体基板の光入射面側の界面に微細な凹凸構造を設ける、いわゆるモスアイ構造が提案されている（例えば、下記特許文献１）。

特開２０２０－６１５７６号公報

近年、固体撮像装置において多画素化が進んでおり、１画素のサイズが縮小される傾向にある。今後、１画素のサイズがさらに縮小されると、上記モスアイ構造における入射光の反射を低減する効果が十分に発揮されない可能性がある。

そこで、本技術は、入射光の反射を低減するための新規な構造を有する固体撮像装置を提供することを主目的とする。

本技術は、
光入射面である第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板と、
前記半導体基板を含む２以上の画素と、を備え、
前記半導体基板が、１以上の前記画素内に、前記第１面に形成された第１多孔質領域と、前記第１多孔質領域の前記第２面側に形成された非多孔質領域と、を有する、
固体撮像装置を提供する。
前記第１多孔質領域の多孔度が、前記第２面側から前記第１面側に向かって連続的又は段階的に大きくなっていてよい。
前記半導体基板が、１以上の前記画素内に第２多孔質領域をさらに有し、前記第２多孔質領域が、前記半導体基板の前記第１面に対して垂直方向に形成されていてよい。
前記半導体基板が、１以上の前記画素内に第３多孔質領域をさらに有していてよい。
前記第３多孔質領域が、前記半導体基板の前記第２面に形成されていてよい。
前記第３多孔質領域が、前記非多孔質領域の内部に形成されていてよい。

固体撮像装置の全体構成の一例を示す図である。 固体撮像装置の断面構成の一例を示す図である。 図３Ａは、従来技術の固体撮像装置における半導体基板の模式図である。図３Ｂは、第１実施形態に係る固体撮像装置における半導体基板の模式図である。 図４Ａは、多孔度が連続的に大きくなっている第１多孔質領域を示す模式図である。図４Ｂは、多孔度が段階的に大きくなっている第１多孔質領域を示す模式図である。 固体撮像装置の製造工程における断面構成の一例を示す図である。 固体撮像装置の製造工程における断面構成の一例を示す図である。 固体撮像装置の製造工程における断面構成の一例を示す図である。 固体撮像装置の製造工程における断面構成の一例を示す図である。 固体撮像装置の製造工程における断面構成の一例を示す図である。 固体撮像装置の製造工程における断面構成の一例を示す図である。 第２実施形態における半導体基板の断面の一例を示す模式図である。 第３実施形態における半導体基板の断面の一例を示す模式図である。 第３実施形態における半導体基板の断面の一例を示す模式図である。 本技術の固体撮像装置の使用例を示す図である。 本技術の固体撮像装置を適用した電子機器の一例を示す機能ブロック図である。 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。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、本技術の範囲がこれらの実施形態のみに限定されることはない。

特に断りがない限り、本明細書において、「上」とは図中の上方向又は上側を意味し、「下」とは、図中の下方向又は下側を意味し、「左」とは図中の左方向又は左側を意味し、「右」とは図中の右方向又は右側を意味する。また、図面に示された同一又は同等の要素又は部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本技術について、以下の順序で説明を行う。
１．第１実施形態
１－１．全体構成
１－２．断面構成
１－３．半導体基板
１－４．固体撮像装置の製造方法
２．第２実施形態
３．第３実施形態
４．本技術を適用した固体撮像装置の使用例
５．内視鏡手術システムへの応用例
６．移動体への応用例

１．第１実施形態

１－１．全体構成

図１を参照して、本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置の全体構成例について説明する。図１は、固体撮像装置１の全体構成の一例を示す図である。以下、一例として、固体撮像装置１が、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型固体撮像装置である場合について説明する。裏面照射型のＣＭＯＳ型固体撮像装置において、光は、画素トランジスタが形成される半導体基板の裏側の面から入射する。

固体撮像装置１は、例えば、半導体基板１１、半導体基板１１上に配列された複数の画素２を有する画素領域３、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７、及び制御回路８などを有する。

画素２は、例えば、光電変換素子としてのフォトダイオードと、複数の画素トランジスタと、を有する。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタ、及びアンプトランジスタで構成される４つのＭＯＳトランジスタであってよい。

画素領域３は、半導体基板１１上に、２次元アレイ状に規則的に配列された複数の画素２を有する。画素領域３は、実際に光を受光し光電変換によって生成された信号電荷を増幅してカラム信号処理回路５に読み出す有効画素領域と、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域（図示せず）と、を有していてよい。黒基準画素領域は、通常は、有効画素領域の外周部に形成されうる。

制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６などの動作の基準となるクロック信号及び制御信号などを生成する。制御回路８によって生成されたクロック信号及び制御信号などは、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６などに入力される。

垂直駆動回路４は、例えば、シフトレジスタによって構成される。垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、垂直駆動回路４は、各画素２のフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線９を通してカラム信号処理回路５に供給する。

カラム信号処理回路５は、例えば、画素２の列毎に配置されている。カラム信号処理回路５は、１行分の画素２から出力される信号のノイズ除去及び信号増幅などの信号処理を画素列毎に行う。当該信号処理は、例えば、黒基準画素領域（図示せず）からの信号を用いて行われてよい。

水平駆動回路６は、例えば、シフトレジスタによって構成される。水平駆動回路６は、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々からの画素信号を水平信号線１０に出力させる。

出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し信号処理を行い、出力する。

１－２．断面構成

図２を参照して、固体撮像装置１の断面構成例について説明する。図２は、固体撮像装置１の断面構成の一例を示す図である。図２において、上側が固体撮像装置１の裏側であり、下側が固体撮像装置１の表側である。

固体撮像装置１は、例えば、半導体基板１１、多層配線層２１、支持基板３１、透明絶縁膜４１、及びオンチップレンズ５１を備える。また、固体撮像装置１は、２以上の画素２を備える。画素２は、例えば、半導体基板１１、半導体基板１１内に設けられたフォトダイオード（図示せず）、多層配線層２１、支持基板３１、透明絶縁膜４１、及びオンチップレンズ５１などを含んで構成される。

半導体基板１１は、光入射面である第１面１１ａと、第１面１１ａに対向する第２面１１ｂと、を有する。固体撮像装置１において、半導体基板１１の第１面１１ａは裏側の面であり、半導体基板１１の第２面１１ｂは表側の面である。

半導体基板１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）（特には単結晶シリコン）からなる。半導体基板の厚みは、例えば１μｍ～６μｍであってよい。半導体基板１１内には、フォトダイオード（図示せず）が画素２毎に設けられている。フォトダイオードは、光電変換素子の一例である。

半導体基板１１は、１以上の画素２内に、第１面１１ａに形成された第１多孔質領域１２と、第１多孔質領域１２の第２面１１ｂ側に形成された非多孔質領域１３と、を有する。第１多孔質領域１２は、半導体基板１１における入射光の反射を低減するために設けられた領域である。第１多孔質領域１２及び非多孔質領域１３の詳細については、後述する。

半導体基板１１は、隣接する画素２の間において、画素分離部１４を有していてよい。画素分離部１４は、絶縁膜を備える。これにより、隣接する画素２、すなわち隣接するフォトダイオードが電気的に分離される。図２に示された半導体基板１１の構造を第１面１１ａ側から捉えると、画素分離部１４は、例えば、隣接する画素２を分離するように格子状に形成されてよい。フォトダイオードは、画素分離部１４で区切られた領域内に形成されうる。

多層配線層２１は、半導体基板１１の第２面１１ｂ側（表面側、すなわち下側）に形成されている。多層配線層２１は、複数の配線層２２と、層間絶縁膜２３と、を有する。さらに、多層配線層２１は、フォトダイオードに蓄積された電荷の読み出しなどを行う複数の画素トランジスタを有する。画素トランジスタは、ゲート電極２４を有する。図２では、ゲート電極２４を図示することにより、画素トランジスタの存在を示している。

支持基板３１は、多層配線層２１の表側（下側）に形成されている。支持基板３１は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる。支持基板３１の厚みは、特に限定されず、例えば数百μｍであってよい。

透明絶縁膜４１は、半導体基板１１の第１面１１ａ側（裏面側、すなわち上側）に形成されている。透明絶縁膜４１は、光を透過させるとともに絶縁性を有する。透明絶縁膜４１は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）などから選択される１種又は２種以上の材料を用いて形成されてよい。

オンチップレンズ５１は、透明絶縁膜４１の裏側（上側）に形成されている。オンチップレンズ５１は、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン－アクリル共重合系樹脂、及びシロキサン系樹脂などの樹脂材料によって形成されうる。オンチップレンズ５１は、入射光を集める。集められた光は、フォトダイオードに効率的に入射される。

１－３．半導体基板

引き続き図２を参照して、半導体基板１１について説明する。

半導体基板１１は、１以上の画素２内に、第１面１１ａに形成された第１多孔質領域１２を有する。第１多孔質領域１２は、第１面１１ａを含んで構成されている。すなわち、第１多孔質領域１２の裏側の面（上側の面）は、第１面１１ａである。

第１多孔質領域１２は、多数の細孔を有している領域である。半導体基板１１がシリコン（特には単結晶シリコン）からなる場合、第１多孔質領域１２は、例えば多孔質シリコン（ポーラスシリコン）によって形成されていてよい。

半導体基板１１は、１以上の画素２内に、第１多孔質領域１２の第２面１１ｂ側に形成された非多孔質領域１３をさらに有する。図２に示される非多孔質領域１３は、第２面１１ｂを含んで構成されている。すなわち、図２において、非多孔質領域１３の表側の面（下側の面）は、第２面１１ｂである。ただし、非多孔質領域１３は、半導体基板１１において第１多孔質領域１２よりも第２面１１ｂ側（第１多孔質領域１２よりも下側）に位置していればよく、第２面１１ｂを含まずに構成されていてもよい。すなわち、半導体基板１１は、非多孔質領域１３の第２面側に形成された他の領域をさらに有していてもよい。当該他の領域は、例えば、後述する第３多孔質領域であってよい。

非多孔質領域１３は、細孔を有していない領域である。非多孔質領域１３は、例えばバルクシリコンによって形成されていてよい。

第１多孔質領域１２及び非多孔質領域１３は、屈折率が異なる。具体的には、第１多孔質領域の屈折率は、多数の細孔が存在するために非多孔質領域１３の屈折率よりも小さい。非多孔質領域１３よりも屈折率の小さい領域が半導体基板１１の第１面１１ａ（光入射面）に形成されていることによって、半導体基板１１における入射光の反射が低減されうる。

図３を参照して、半導体基板１１の第１多孔質領域１２による入射光の反射低減効果について、従来技術の固体撮像装置における半導体基板と対比して説明する。図３Ａは、従来技術の固体撮像装置における半導体基板９１の模式図である。図３Ｂは、本実施形態に係る固体撮像装置における半導体基板１１の模式図である。図３において、上側が半導体基板の裏側であり、下側が半導体基板の表側である。

図３Ａに示される従来技術における半導体基板９１は、非多孔質の材料からなり、多孔質領域を有していない。入射光Ｌ９１は、屈折率の小さい部材９０から屈折率の大きい半導体基板９１へと向かう。部材９０と半導体基板９１との屈折率が異なるため、部材９０と半導体基板９１との界面において入射光Ｌ９１の一部は反射し、反射光Ｌ９２が発生する。従来技術の固体撮像装置においては、部材９０と半導体基板９１との屈折率の差が大きいため、反射光Ｌ９２は大きくなる傾向にある。

屈折率の差が大きいほど反射光が大きくなることは、反射光の大きさ（強度）を算出するための下記式（１）から理解される。下記式（１）は、種類の異なる２つの物質（物質１及び物質２）の界面において発生する反射光の大きさ（強度）を算出するための式である。

（上記式（１）中、Ｉは反射光の大きさ（強度）、Ｉ_０は入射光の大きさ（強度）、ｎ_１は物質１の屈折率、ｎ２は物質２の屈折率である。）

上記式（１）から、「ｎ_１－ｎ_２」の値が大きいほど、すなわち、物質１の屈折率ｎ_１と物質２の屈折率ｎ_２との差が大きいほど、反射光の大きさ（強度）Ｉが大きくなることが分かる。

一方、図３Ｂに示される本実施形態における半導体基板１１は、第１多孔質領域１２と非多孔質領域１３とを有する。半導体基板１１の第１面１１ａ側（光入射面側）には、屈折率が小さい部材（例えば透明絶縁膜４１）が設けられている。図４Ｂにおいて、透明絶縁膜４１が最も小さい屈折率を有し（屈折率：小）、第１多孔質領域１２が次に小さい屈折率を有し（屈折率：中）、そして非多孔質領域１３が最も大きい屈折率を有する（屈折率：大）。入射光Ｌ１は、屈折率が最も小さい透明絶縁膜４１から、屈折率が中程度の第１多孔質領域１２及び屈折率が最も大きい非多孔質領域１３へと向かう。入射光Ｌ１の一部は、透明絶縁膜４１と第１多孔質領域１２との界面において反射し、反射光Ｌ２が発生する。透明絶縁膜４１と第１多孔質領域１２との屈折率の差は、従来技術（図３Ａ）における部材９０と半導体基板９１との屈折率の差よりも小さい。このため、反射光Ｌ２の強度は、従来技術における反射光Ｌ９２の強度よりも小さくなる。このように、本実施形態においては、第１多孔質領域１２を有していることにより入射光の反射低減を可能としている。

また、入射光Ｌ１の他の一部は、第１多孔質領域１２と非多孔質領域１３との界面において反射し、反射光Ｌ３が発生する。反射光Ｌ３を低減させるために、すなわち、半導体基板１１における入射光の反射をさらに低減させるために、第１多孔質領域１２の厚みｄは、好ましくは、下記式（２）を満たす値でありうる。

ｄ＝λ／４ｎ ・・・（２）
（上記式（２）中、ｄは第１多孔質領域の厚み、λは入射光の波長、ｎは第１多孔質領域の屈折率である。）

第１多孔質領域１２の厚みｄが上記式（２）を満たす値である場合、第１多孔質領域１２と非多孔質領域１３との界面における反射光Ｌ３の大きさ（強度）は、光の干渉作用によって最小となりうる。このように第１多孔質領域１２の厚みを調節することによって、第１多孔質領域１２による入射光の反射低減効果をさらに高めることができる。

なお、図３Ｂに示される半導体基板１１においては、第１多孔質領域１２と非多孔質領域１３との間に界面が存在しているが、半導体基板１１においては当該界面が存在しない構成も採用されうる。当該構成の場合、反射光の発生そのものが防止されるため、入射光の反射低減効果をさらに高めることができる。当該界面が存在しない構成の詳細については後述する。

第１多孔質領域１２において、屈折率は、多孔度（porosity）と相関する。具体的には、多孔度が大きくなるほど、屈折率は小さくなる。

多孔度は、第１多孔質領域１２において空隙（細孔）が占める割合であり、具体的には、第１多孔質領域１２における単位体積当たりの空隙率（void fraction per unit volume）である。多孔度は、例えば、重量測定（Gravimetry）、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：ＴＥＭ）、及びＸ線反射率法（X-Ray Reflectivity：ＸＲＲ）などの公知の測定方法によって測定されうる（参考文献：Leigh Canham, “Handbook of porous silicon”, Second edition, P. 157）。

多孔度の上限値は、好ましくは９０％以下、より好ましくは７０％以下、さらにより好ましくは６０％以下、特に好ましくは５０％以下である。多孔度の下限値は、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上、さらにより好ましくは３０％以上、特に好ましくは４０％以上である。多孔度の数値範囲は、例えば上記で述べた上限値及び下限値から選択された組み合わせであってよく、好ましくは１０％以上９０％以下、より好ましくは２０％以上９０％以下、さらにより好ましくは３０％以上７０％以下、特に好ましくは３０％以上６０％以下又は４０％以上５０％以下である。

上述のとおり、第１多孔質領域１２は多孔質シリコンによって形成されていてよく、非多孔質領域１３はバルクシリコンによって形成されていてよい。多孔質シリコンは、例えば以下の多孔度及び屈折率を有しうる。
＜多孔質シリコンの屈折率＞
多孔度３０％：約２．３
多孔度４５％：約１．８
多孔度６０％：約１．５
多孔度７５％：約１．３
バルクシリコンの屈折率は、例えば約４．０でありうる。空気の屈折率は１．０である。多孔度３０％の多孔質シリコンの屈折率（約２．３）は、バルクシリコンと空気の屈折率のおよそ中間値といえる。このため、例えば、第１多孔質領域１２が多孔質シリコンであり非多孔質領域１３がバルクシリコンである場合、多孔質シリコンの多孔度として３０％以上が選択されてよい。

第１多孔質領域１２において、多孔度は、均一であってもよく、不均一であってもよい。第１多孔質領域１２において多孔度が不均一である場合、当該多孔度は、好ましくは、半導体基板１１の第２面１１ｂ側から第１面１１ａ側へ向かって連続的又は段階的に大きくなっている。「連続的」とは、多孔度の変化に継ぎ目がない状態を意味する。「段階的」とは、多孔度の変化に継ぎ目がある状態を意味する。多孔度がこのように連続的又は段階的に大きくなっていることによって、半導体基板１１における入射光の反射低減効果が向上されうる。半導体基板１１内における屈折率の変化がより小さくなり、反射光の強度がより低減されうるからである。第１多孔質領域１２において多孔度が不均一である場合、多孔度の最小値及び最大値が、上述した多孔度の数値範囲内に収まることが好ましい。

図４を参照して、第１多孔質領域１２の多孔度の変化について説明する。図４Ａは、多孔度が連続的に大きくなっている第１多孔質領域１２Ａを示す模式図である。図４Ｂは、多孔度が段階的に大きくなっている第１多孔質領域１２Ｂを示す模式図である。図４において、上側が半導体基板の裏側、下側が半導体基板の表側である。第１多孔質領域１２Ａ（図４Ａ）及び第１多孔質領域１２Ｂ（図４Ｂ）において、色の濃淡によって多孔度の違いが表されている。色が淡いほど多孔度が大きく空隙が多いことを表し、色が濃いほど多孔度が小さく空隙が少ないことを表している。非多孔質領域１３Ａ（図４Ａ）及び非多孔質領域１３Ｂ（図４Ｂ）は、空隙を有していないため、最も濃い色で表されている。

図４Ａに示される第１多孔質領域１２Ａの多孔度は、半導体基板１１Ａの第２面１１Ａｂ側から第１面１１Ａａ側に向かって連続的に大きくなっている。すなわち、多孔度は継ぎ目なく変化している。

図４Ｂに示される第１多孔質領域１２Ｂは、それぞれ一定の多孔度を有する３つの多孔質層１２１、１２２、１２３が積層されることによって形成されている。多孔度は、多孔質層１２３、多孔質層１２２、多孔質層１２１の順に大きくなっている。半導体基板１１Ｂの第２面１１Ｂｂ側から第１面１１Ｂａ側に向かって、多孔質層１２３、多孔質層１２２、多孔質層１２１がこの順に積層されている。これにより、第１多孔質領域１２Ｂの多孔度は、半導体基板１１Ｂの第２面１１Ｂｂ側から第１面１１Ｂａ側に向かって段階的に大きくなっている。非多孔質領域１３Ｂと多孔質層１２３との界面、多孔質層１２３と多孔質層１２２との界面、及び多孔質層１２２と多孔質層１２１との界面が、多孔度の変化の継ぎ目に相当する。

本実施形態において、多孔度は、図４Ａに示されるように半導体基板１１Ａの第２面１１Ａｂ側から第１面１１Ａａ側へ向かって連続的に大きくなっていることが好ましい。第１多孔質領域１２Ａは、半導体基板１１Ａ内に界面（異なる多孔度を有する部材同士が接触している面）を有していない。反射光の発生要因となる界面を有していないことによって、入射光の発生そのものが防止されうる。すなわち、入射光の反射低減効果がさらに向上されうる。

なお、本実施形態において用いられる半導体基板１１は、図４Ａ及び４Ｂに示される構成に限定されない。半導体基板１１は、例えば、図４Ａ及び４Ｂに示される要素を組み合わせて構成されてもよい。半導体基板１１は、例えば、図４Ｂに示される非多孔質領域１３Ｂに、図４Ａに示される第１多孔質領域１２Ａが積層された構成であってもよい。すなわち、非多孔質領域１３の第１面１１ａ側に、多孔度が第２面１１ｂ側から第１面１１ａ側に向かって連続的に大きくなっている第１多孔質領域１２が積層された構成であってもよい。

再度図２を参照する。図２に示される本実施形態の固体撮像装置１は、第１多孔質領域１２を有する半導体基板１１を備えている。これにより、固体撮像装置１は、入射光の反射を低減することができる。

また、第１多孔質領域１２を有する構成は、例えば上記特許文献１に記載されているようなモスアイ構造と比較して、光の回折を抑制できる。一般的に固体撮像装置においては、回折光が隣接する画素に漏れ込むと、クロストーク（混色）が発生しうる。本実施形態の固体撮像装置１は、回折を抑制することによって、クロストーク（混色）の発生を抑制することもできる。

次に、第１多孔質領域１２を形成する方法について説明する。第１多孔質領域１２は、具体的には、非多孔質材料を多孔質化することによって形成される。そこで、以下では、非多孔質材料を多孔質化する方法について、例を挙げて説明する。当該例において、非多孔質材料を単結晶シリコンからなるシリコン基板とし、得られる多孔質材料を多孔質シリコン（ポーラスシリコン）とする。

シリコン基板は、陽極化成法によって多孔質化される。これにより、多孔質シリコンが形成される。陽極化成法は、単結晶シリコンをフッ化水素（ＨＦ）溶液中で陽極化成処理（陽極酸化処理）することによって多孔質化する手法である。

多孔質シリコンの多孔度は、例えば陽極化成処理におけるＨＦ濃度によって調整されうる。具体的には、ＨＦ濃度を低くすることによって細孔の密度が低くなり、その結果、多孔度が小さくなる。例えば、ＨＦ濃度を２０質量％～５０質量％の範囲内に制御することによって、細孔の密度を０．６ｇ／ｃｍ^３～１．１ｇ／ｃｍ^３の範囲内とすることができる。

また、多孔質シリコンの多孔度は、例えば陽極化成処理における電流密度によって調整されうる。具体的には、電流密度を高くすることによって多孔質シリコン内の細孔の径が大きくなり、その結果、多孔度が大きくなる。例えば、高い電流密度（例えば１００ｍＡ／ｃｍ^２）の場合、細孔の径を１０ｎｍ～６０ｎｍの範囲内とすることができ、低い電流密度の場合、細孔の径を数ｎｍとすることができる。

多孔質シリコンの多孔度は、ＨＦ濃度のみ、電流密度のみ、又は、ＨＦ濃度と電流密度との組み合わせによって調整されてよい。すなわち、多孔質シリコンの多孔度は、ＨＦ濃度及び／又は電流密度によって調整されてよい。

次に、半導体基板１１の製造方法について説明する。当該説明においても、シリコン基板及び多孔質シリコンを例に挙げる。半導体基板１１の製造方法の例は、大別すると２つ挙げられる。シリコン基板の一部を多孔質化する方法、及び、シリコン基板と多孔質シリコンとを組み合わせる方法である。

まず、シリコン基板の一部を多孔質化する方法は、具体的には、シリコン基板の片側表面及びその近傍に、上述した陽極化成法によって多孔質シリコンを形成する方法である。多孔質シリコンが本実施形態における第１多孔質領域１２に相当し、多孔質化されていない部分が本実施形態における非多孔質領域１３に相当する。

この方法においては、陽極化成処理中にＨＦ濃度及び／又は電流密度を変化させることによって、多孔質シリコンの多孔度を連続的に変化させることできる。例えば、陽極化成処理中に、ＨＦ濃度を上げること及び／又は電流密度を高めることによって、シリコン基板の片側表面に向かって多孔度を連続的に大きくすることができる。より具体的には、例えば、陽極化成処理において、まずは低い電流密度で多孔度の小さい領域（細孔の径が数ｎｍの領域）を形成し、次いで高い電流密度（例えば１００ｍＡ／ｃｍ^２）で多孔度の大きい領域（細孔の径が１０ｎｍ～６０ｎｍの領域）を形成することができる。これにより、例えば図４Ａに示されるような、多孔度が第２面１１Ａｂ側から第１面１１Ａａ側に向かって連続的に大きくなっている第１多孔質領域１２Ａが形成されうる。

次に、シリコン基板と多孔質シリコンとを組み合わせる方法は、具体的には、上述した陽極化成法によって多孔質シリコンからなる多孔質層を形成し、１又は複数の当該多孔質層を、シリコン基板の片側表面に積層する方法である。１又は複数の多孔質層が本実施形態における第１多孔質領域１２に相当し、シリコン基板が本実施形態における非多孔質領域１３に相当する。

複数の多孔質層は、互いに異なる多孔度を有していてよい。複数の多孔質層は、好ましくは、互いに異なる多孔度を有しており、且つ、多孔度の小さいものから順にシリコン基板の片側表面に積層されている。これにより、例えば図４Ｂに示されるような、多孔度が第２面１１Ｂｂ側から第１面１１Ｂａ側に向かって段階的に大きくなっている第１多孔質領域１２Ｂが形成されうる。

以上、半導体基板１１の製造方法について２つの方法を例に挙げて説明したが、これら２つの方法は、組み合わせて用いられてもよい。例えば、多孔度が連続的に大きくなっている多孔質シリコンからなる多孔質層を形成し、当該多孔質層をシリコン基板の片側表面に積層してもよい。これにより、図４Ｂに示される非多孔質領域１３Ｂに、図４Ａに示される第１多孔質領域１２Ａが積層された構成を有する半導体基板１１が得られる。

１－４．固体撮像装置の製造方法

図５～１０を参照して、図２に示される固体撮像装置１の製造方法の例について説明する。図５～１０は、固体撮像装置１の各製造工程における断面構成の一例を示す図である。以下の説明においては、シリコン基板を用いる製造方法を例として挙げる。図５～７において、上側が固体撮像装置１の表側であり、下側が固体撮像装置１の裏側である。図８～１０において、上側が固体撮像装置１の裏側であり、下側が固体撮像装置１の表側である。

まず、第１シリコン基板５１に、イオン注入法によってｐ型の高濃度不純物層であるｐ型不純物層５２を形成する（図５）。ｐ型不純物層５２において、不純物濃度は、好ましくは１．０×１０^１８／ｃｍ^３以上である。

イオン注入法によって画素の不純物層を形成する。隣接する画素の間に、画素分離部１４を形成する。さらに、配線層２２、層間絶縁膜２３、及びゲート電極２４を有する多層配線層２１を形成する。これにより、画素分離部１４を備える半導体基板１１の表側に多層配線層２１が積層された構成となる（図６）。

多層配線層２１の表側に支持基板３１を積層する（図７）。次いで、図７において最下層に位置している第１シリコン基板５１が最上層に位置するように、上下を反転させる。最上層に位置する第１シリコン基板５１をエッチングし、ｐ型不純物層５２を露出させる（図８）。

ｐ型不純物層５２を陽極化成法によって多孔質化し、第１多孔質領域１２を形成する（図９）。第１多孔質領域１２の表側が非多孔質領域１３となる。陽極化成法による多孔質化の方法は、例えば上記「１－３．半導体基板」に記載のとおりでありうる。

第１多孔質領域１２の表面をエッチングする（図１０）。その後、第１多孔質領域１２の裏側に、透明絶縁膜４１とオンチップレンズ５１とをこの順に形成する（図２）。

以上説明した固体撮像装置１の製造方法は一例であり、これに限定されない。例えば、多層配線層２１の裏側に支持基板３１を積層する前に、第１シリコン基板５１をエッチングし、ｐ型不純物層５２を多孔質化してもよい。

２．第２実施形態

図１１を参照して、本技術の第２実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１１は、第２実施形態における半導体基板１１Ｃの断面の一例を示す模式図である。図１１においては、１つの画素２の一部のみが抜粋して記載されており、隣接する他の画素などの記載は省略されている。また、図１１において、上側が半導体基板１１Ｃの裏側であり、下側が半導体基板１１Ｃの表側である。

半導体基板１１Ｃは、１以上の画素２内に、第１多孔質領域１２及び非多孔質領域１３、必要に応じて画素分離部１４、並びに第２多孔質領域６１を有する。第２多孔質領域６１は、半導体基板１１Ｃの第１面１１Ｃａに対して垂直方向に形成されている。図１１に示される第２多孔質領域６１は、半導体基板１１Ｃの第１面１１Ｃａから第２面１１Ｃｂまで延在しているが、第２多孔質領域６１の形状はこれに限定されない。第２多孔質領域６１は、例えば、第１面１１Ｃａから非多孔質領域１３の中程まで延在している形状、第２面１１Ｃｂから非多孔質領域１３の中程まで延在している形状、又は、第１面１１Ｃａ及び第２面１１Ｃｂから離間して非多孔質領域１３の中程に位置している形状などであってもよい。

図１１に示されるように、第２多孔質領域６１は、好ましくは、１以上の画素２内において非多孔質領域１３の外側に隣接して形成されている。また、第２多孔質領域６１は、より好ましくは、１以上の画素２内において非多孔質領域１３の外側且つ画素分離部１４の内側に隣接して形成されており、すなわち、１以上の画素２内において非多孔質領域１３と画素分離部１４との間に形成されている。なお、図１１においては、１つの画素２内に２つの第２多孔質領域６１が示されているが、１つの画素２内の第２多孔質領域６１の数は、１つ又は複数であってよい。

第２多孔質領域６１は、第１多孔質領域１２と同様に、多数の細孔を有している。半導体基板１１Ｃがシリコン（特には単結晶シリコン）からなる場合、第２多孔質領域６１は、例えば多孔質シリコン（ポーラスシリコン）によって形成されていてよい。

第２多孔質領域６１の屈折率は、多数の細孔が存在するため、小さい。したがって、非多孔質領域１３と第２多孔質領域６１との屈折率の差は、非多孔質領域１３と画素分離部１４との屈折率の差よりも大きい。上述したとおり、屈折率の差が大きいほど反射光は大きくなる。このため、第２多孔質領域６１は、入射光Ｌ４の反射光Ｌ５を大きくすることができ、これにより、光を画素２の内部方向へ効率的に集めることができる。

３．第３実施形態

図１２及び１３を参照して、本技術の第３実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１２及び１３は、第３実施形態における半導体基板１１Ｄの断面の一例を示す模式図である。図１２及び１３においては、１つの画素２の一部のみが抜粋して記載されており、隣接する他の画素などの記載は省略されている。また、図１２及び１３において、上側が半導体基板１１Ｄの裏側であり、下側が半導体基板１１Ｄの表側である。

図１２に示される半導体基板１１Ｄは、１以上の画素２内に、第１多孔質領域１２及び非多孔質領域１３、必要に応じて画素分離部１４、並びに第３多孔質領域７１を有する。図１２に示される第３多孔質領域７１は、半導体基板１１Ｄの第２面１１Ｄｂに形成されている。第３多孔質領域７１は、第２面１１Ｄｂを含んで構成されている。すなわち、第３多孔質領域７１の表側の面（下側の面）は、第２面１１Ｄｂである。

第３多孔質領域７１は、第１多孔質領域１２と同様に、多数の細孔を有している。半導体基板１１Ｄがシリコンからなる場合、第３多孔質領域７１は、例えば多孔質シリコン（ポーラスシリコン）によって形成されていてよい。

第３多孔質領域７１は、非多孔質領域１３の表側の面（下側の面）に到達した入射光Ｌ６を反射させて反射光Ｌ７を発生させる。このように、第３多孔質領域７１は、入射光Ｌ６が非多孔質領域１３の表側から抜けることを抑制でき、これにより、光を画素２の内部方向へ効率的に集めることができる。

図１３に示される第３多孔質領域７１は、非多孔質領域１３の内部に形成されている。すなわち、図１３に示される第３多孔質領域７１は、周囲を非多孔質領域１３によって囲まれている。入射光を半導体基板１１Ｄの内部でより多く反射させることによって、より多くの光を画素２の内部に留まらせて光の利用効率を高めることができる。

図１３Ａ～１３Ｃに示される第３多孔質領域７１は、例えば、画素２の内部において直方体形状を有している。図１３Ａの第３多孔質領域７１は、非多孔質領域１３の中央から裏側（上側）に離間した位置に形成されている。図１３Ｂの第３多孔質領域７１は、非多孔質領域１３の中央付近に形成されている。図１３Ｃの第３多孔質領域７１は、非多孔質領域１３の中央から表側（下側）に離間した位置に形成されている。

図１３Ｄに示される第３多孔質領域７１は、画素２の内部において裏側（上側）に開口を有する箱形状を有しており、非多孔質領域１３の中央付近に形成されている。図１３Ｅに示される第３多孔質領域７１は、画素２の内部において表側（下側）に開口を有する箱形状を有しており、非多孔質領域１３の中央付近に形成されている。

第３多孔質領域７１の数は、１つの画素２内において１つ又は複数であってよい。１つの画素２内に複数の第３多孔質領域７１が形成されている場合、当該複数の第３多孔質領域７１は、図１２及び図１３Ａ～１３Ｅに示される第３多孔質領域７１から選択された２以上の組み合わせであってもよい。このように、図１２及び図１３Ａ～１３Ｅに示される第３多孔質領域７１は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせられてよい。

上述した第３実施形態の構成は、技術的な矛盾が生じない限り、第２実施形態の構成と組み合わせられてよい。すなわち、固体撮像装置１において、半導体基板１１は、第１多孔質領域１２及び非多孔質領域１３に加えて、１又は複数の第２多孔質領域６１及び１又は複数の第３多孔質領域７１をさらに有していてもよい。

以上、本技術の固体撮像装置について裏面照射型を例に挙げて説明したが、本技術の固体撮像装置は表面照射型であってもよい。表面照射型の場合であっても、本技術の構成を備えることにより、入射光の反射を低減することができる。

４．本技術を適用した固体撮像装置の使用例

図１４は、本技術の固体撮像装置の使用例を示す図である。

本技術の固体撮像装置は、例えば、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングするさまざまなケースに使用することができる。すなわち、図１４に示すように、例えば、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、農業の分野等において用いられる装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

具体的には、鑑賞の分野においては、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

交通の分野においては、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

家電の分野においては、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

医療・ヘルスケアの分野においては、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

セキュリティの分野においては、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

美容の分野においては、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラプルカメラ等の、スポーツの用に供される装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

農業の分野においては、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置に、本技術の固体撮像装置を使用することができる。

次に、本技術の固体撮像装置の使用例を具体的に説明する。本技術の固体撮像装置は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話など、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図１５に、その一例として、電子機器１０２（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器１０２は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、固体撮像装置１０１と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、固体撮像装置１０１およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３と、信号処理部３１２とを有する。

光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１０１の画素部へ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、固体撮像装置１０１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、固体撮像装置１０１の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、固体撮像装置１０１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄｏｕｔは、メモリなどの記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。

５．内視鏡手術システムへの応用例

本技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。

図１６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１６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１７は、図１６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。本技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）等に適用され得る。例えば、本技術に係る固体撮像装置は、撮像部１１４０２に適用することができる。内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）等に本技術を適用することにより、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）等の性能を向上させることが可能となる。

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。

６．移動体への応用例

本技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術は、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１８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１８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１２０３０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１８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１９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図１９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１９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。本技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１等に適用され得る。具体的には、本技術に係る固体撮像装置は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本技術を適用することにより、撮像部１２０３１の性能を向上させることが可能となる。

なお、本技術は、上述した実施形態及び使用例並びに応用例に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。

本技術は、以下のような構成をとることもできる。
［１］
光入射面である第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板と、
前記半導体基板を含む２以上の画素と、を備え、
前記半導体基板が、１以上の前記画素内に、前記第１面に形成された第１多孔質領域と、前記第１多孔質領域の前記第２面側に形成された非多孔質領域と、を有する、
固体撮像装置。
［２］
前記第１多孔質領域の多孔度が、前記第２面側から前記第１面側に向かって連続的又は段階的に大きくなっている、［１］に記載の固体撮像装置。
［３］
前記半導体基板が、１以上の前記画素内に第２多孔質領域をさらに有し、
前記第２多孔質領域が、前記半導体基板の前記第１面に対して垂直方向に形成されている、［１］又は［２］に記載の固体撮像装置。
［４］
前記半導体基板が、１以上の前記画素内に第３多孔質領域をさらに有する、［１］～［３］のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
［５］
前記第３多孔質領域が、前記半導体基板の前記第２面に形成されている、［４］に記載の固体撮像装置。
［６］
前記第３多孔質領域が、前記非多孔質領域の内部に形成されている、［４］に記載の固体撮像装置。

１ 固体撮像装置
２ 画素
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 半導体基板
１１ａ，１１Ａａ，１１Ｂａ，１１Ｃａ，１１Ｄａ 第１面
１１ｂ，１１Ａｂ，１１Ｂｂ，１１Ｃｂ，１１Ｄｂ 第２面
１２，１２Ａ，１２Ｂ 第１多孔質領域
１３，１３Ａ，１３Ｂ 非多孔質領域
１４ 画素分離部
２１ 多層配線層
２２ 配線層
２３ 層間絶縁膜
２４ ゲート電極
３１ 支持基板
４１ 透明絶縁膜
５１ オンチップレンズ
６１ 第２多孔質領域
７１ 第３多孔質領域
１２１，１２２,１２３ 多孔質層

Claims (6)

1. 光入射面である第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板と、
   前記半導体基板を含む２以上の画素と、を備え、
   前記半導体基板が、１以上の前記画素内に、前記第１面に形成された第１多孔質領域と、前記第１多孔質領域の前記第２面側に形成された非多孔質領域と、を有する、
   固体撮像装置。
2. 前記第１多孔質領域の多孔度が、前記第２面側から前記第１面側に向かって連続的又は段階的に大きくなっている、請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記半導体基板が、１以上の前記画素内に第２多孔質領域をさらに有し、
   前記第２多孔質領域が、前記半導体基板の前記第１面に対して垂直方向に形成されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 前記半導体基板が、１以上の前記画素内に第３多孔質領域をさらに有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 前記第３多孔質領域が、前記半導体基板の前記第２面に形成されている、請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記第３多孔質領域が、前記非多孔質領域の内部に形成されている、請求項４に記載の固体撮像装置。

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