CN117157763A - 光检测装置、光检测***、电子设备和移动体 - Google Patents

光检测装置、光检测***、电子设备和移动体 Download PDF

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Abstract

本发明提供了具有高功能性的光检测装置。所述光检测装置包括有效区域和周边区域。所述有效区域沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部，所述第一光电转换部检测第一波长范围内的光以执行光电转换。所述周边区域被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻。所述周边区域包括与第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体。所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。

Description

光检测装置、光检测***、电子设备和移动体
技术领域
本发明涉及各自包括用于执行光电转换的光电转换元件的光检测装置、光检测***、电子设备和移动体。
背景技术
迄今为止，本申请人已经提出了能够提高光学特性的摄像元件以及包括该摄像元件的摄像装置(例如，参见专利文献1)。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开第2019-16667号
发明内容
然而，对于摄像装置中所使用的光检测装置，期望能够进一步提高性能。
因此，本发明期望一种提供具有高性能的光检测装置。
根据本发明一个实施方案的光检测装置包括有效区域和周边区域。所述有效区域沿着第一平面延展且包括第一光电转换部，所述第一光电转换部检测第一波长范围内的光以执行光电转换。所述周边区域被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻。所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。
在根据本发明一个实施方案的光检测装置中，在与包括第一光电转换部的有效区域相邻的周边区域中设置有结构体。所述结构体与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻，并且所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。因此，这能够抑制当例如通过干法蚀刻将第一光电转换部图案化时在有效区域的端面附近产生残留物。
附图说明
图1A是示出根据本发明第一实施方案的示例性固态摄像装置的概略构造图。
图1B是示意性地示出图1A所示的像素部和周边部的构造示例的说明图。
图2A是示出图1A所示的像素部可适用的摄像元件的示例性概略构造的垂直剖面图。
图2B是示出图1A所示的像素部可适用的摄像元件的示例性概略构造的水平剖面图。
图2C是示出图1A所示的像素部可适用的摄像元件的示例性概略构造的另一水平剖面图。
图3是以放大的方式示出图1B所示的固态摄像装置中的像素部与周边部之间的边界附近的垂直放大剖面图。
图4是示出图2A所示的iTOF传感器部的示例性读出电路的电路图。
图5是示出图2A所示的有机光电转换部的示例性读出电路的电路图。
图6是示出图1B所示的固态摄像装置的制造方法的步骤的剖面图。
图7A是示出图6之后的步骤的剖面图。
图7B是示出图6之后的步骤的平面图。
图8是示出图7A和图7B之后的步骤的剖面图。
图9是示出图8之后的步骤的剖面图。
图10是以放大的方式示出作为参考例的固态摄像装置中的像素部与周边部之间的边界附近的垂直放大剖面图。
图11是示出图10所示的固态摄像装置的制造方法的步骤的剖面图。
图12是示出图11之后的步骤的剖面图。
图13A是示出作为图1A所示的固态摄像装置可适用的第一变形例的摄像元件的示例性概略构造的垂直剖面图。
图13B是示出作为图13A所示的第一变形例的摄像元件的示例性概略构造的水平剖面图。
图14A是示出作为图1A所示的固态摄像装置可适用的第二变形例的摄像元件的示例性概略构造的垂直剖面图。
图14B是示出作为图14A所示的第二变形例的摄像元件的示例性概略构造的水平剖面图。
图15是示出作为图1A所示的固态摄像装置可适用的第三变形例的像素部的示例性概略构造的垂直剖面图。
图16A是示出根据本发明第二实施方案的光检测***的示例性整体构造的示意图。
图16B是示出图16A所示的光检测***的示例性电路结构的示意图。
图17是示出电子设备的示例性整体构造的示意图。
图18是示出体内信息获取***的概略性构造示例的框图。
图19是示出内窥镜手术***的概略性构造示例的图。
图20是示出相机头和相机控制单元(CCU：camera control unit)的功能配置的示例的框图。
图21是示出车辆控制***的概略性构造示例的框图。
图22是用于辅助说明车外信息检测单元和摄像部的设置位置的示例的图。
图23是示意性地示出作为本发明第三变形例的固态摄像装置中的像素部及其周边部的构造示例的说明图。
图24是示意性地示出作为本发明第四变形例的固态摄像装置中的像素部及其周边部的构造示例的说明图。
图25是示意性地示出作为本发明第五变形例的固态摄像装置中的像素部及其周边部的构造示例的说明图。
图26是示意性地示出作为本发明第六变形例的固态摄像装置中的像素部及其周边部的构造示例的说明图。
图27是示意性地示出作为本发明第七变形例的固态摄像装置中的像素部及其周边部的构造示例的说明图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的一些实施方案。应当注意，按照以下顺序给出说明。
1.第一实施方案
在围绕有效区域的周边区域中布置有结构体的示例性固态摄像装置，其中，有效区域包括纵向分光型(vertical spectroscopic)摄像元件，每个纵向分光型摄像元件各自都包括第一光电转换部和第二光电转换部
2.第一变形例
3.第二变形例
4.第三变形例
5.第二实施方案
包括发光装置和光检测装置的示例性光检测***
6.电子设备的适用例
7.体内信息获取***的应用例
8.内窥镜手术***的应用例
9.移动体的适用例
10.其他变形例
<1.第一实施方案>
[固态摄像装置1的构造]
(示例性整体构造)
图1A示出了根据本发明第一实施方案的固态摄像装置1的示例性整体构造。图1B是以放大的方式示出像素部100和像素部100的周边的示意图。例如，固态摄像装置1是互补金属氧化物半导体(CMOS：complementary metal oxide semiconductor)图像传感器。例如，固态摄像装置1经由光学透镜***摄取来自被摄体的入射光(成像光)。固态摄像装置1把在摄像面上成像的入射光以像素为单位转换为电气信号，并将该电气信号作为像素信号输出。固态摄像装置1在例如半导体基板11中包括像素部100和作为与像素部100相邻的周边区域的周边部101。像素部100包括有效区域110A和光学黑(OB：optical black)区域110B。OB区域110B包围有效区域110A。例如，周边部101被设置为包围像素部100。如图1A所示，例如，周边部101包括垂直驱动电路111、列信号处理电路112、水平驱动电路113、输出电路114、控制电路115和输入/输出端子116。
应当注意，固态摄像装置1是与本发明的“光检测装置”对应的一个具体示例。
如图1A所示，例如，像素部100的有效区域110A包括以矩阵状呈二维地布置着的多个像素P。例如，有效区域110A包括多个像素行和多个像素列。多个像素行中的每一行包括在水平方向(图纸的横向方向)上排列的多个像素P。多个像素列中的每一列包括在垂直方向(图纸的纵向方向)上排列的多个像素P。在像素部100中，例如，针对各个像素行分别布线有一条像素驱动线Lread(行选择线和复位控制线)，并且针对各个像素列分别布线有一条垂直信号线Lsig。像素驱动线Lread传送用于从各像素P读出信号的驱动信号。多条像素驱动线Lread的端部分别连接到垂直驱动电路111的与各像素行对应的多个输出端子。
OB区域110B是输出作为黑电平的基准的光学黑的部分。
在周边部101中，设置有结构体200。此外，在周边部101的一部分中，还设置有接触区域102(图1B)。接触层57(稍后进行说明)及引出配线58(稍后进行说明)被连接到接触区域102。
例如，垂直驱动电路111包括移位寄存器和地址解码器等。例如，垂直驱动电路111是对像素部100中的各像素P以像素行为单位进行驱动的像素驱动部。从由垂直驱动电路111选择性地扫描的像素行中的各像素P输出的信号经由相应的垂直信号线Lsig被提供给列信号处理电路112。
例如，列信号处理电路112包括对应于每条垂直信号线Lsig而设置的放大器和水平选择开关等。
例如，水平驱动电路113包括移位寄存器和地址解码器等。水平驱动电路113在对列信号处理电路112的各水平选择开关进行扫描的同时依次驱动这些水平选择开关。通过水平驱动电路113的选择性扫描，经由多条垂直信号线Lsig中各者而传送的各像素P的信号被依次输出到水平信号线121，并且经由水平信号线121传送到半导体基板11的外部。
输出电路114对从列信号处理电路112各者经由水平信号线121依次提供过来的信号进行信号处理，并且把由此得到的信号输出。例如，在某些情况下，输出电路114仅执行缓冲。在其他情况下，输出电路114还执行黑电平调整、列差异校正和各种数字信号处理。
包含垂直驱动电路111、列信号处理电路112、水平驱动电路113、水平信号线121和输出电路114在内的电路部分可以直接形成在半导体基板11上，或者可以被设置在外部控制IC(集成电路)上。可供选择地，例如，该电路部分可以形成在利用电缆而被连接的另一基板上。
例如，控制电路115接收从半导体基板11外部提供过来的时钟和用于指示操作模式的数据。此外，控制电路115输出作为摄像元件的像素P的内部信息等的数据。控制电路115还包括用于生成各种定时信号的定时发生器。基于由该定时发生器生成的各种定时信号，控制电路115对包含垂直驱动电路111、列信号处理电路112和水平驱动电路113等在内的周边电路进行驱动控制。
输入/输出端子116与外部设备交换信号。
(像素P的示例性剖面构造)
图2A示意性地示出了像素部100的有效区域110A中以矩阵状布置着的多个像素P之中的一个像素P1沿着厚度方向的示例性垂直剖面构造。图2B示意性地示出了在Z轴方向上的由图2A中的箭头IIB所指示的高度位置处沿着与厚度方向正交的层叠面方向的示例性水平剖面构造。此外，图2C示意性地示出了在Z轴方向上的由图2A中的箭头IIC所指示的高度位置处沿着与厚度方向正交的层叠面方向的示例性水平剖面构造。应当注意，图2A相当于沿着图2B及图2C中所示出的线IIA-IIA剖开的从箭头方向上观看的剖面。此外，图3是以放大的方式示出固态摄像装置1中的像素部100和周边部101之间的边界K附近的垂直剖面构造的放大剖面图。在图2A至2C和图3中，像素P1的厚度方向(层叠方向)设为Z轴方向，平行于与Z轴方向正交的层叠面的平面方向设为X轴方向和Y轴方向。应当注意，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向彼此正交。
如图2A所示，例如，像素P1是所谓的纵向分光型摄像元件，其具有如下的结构：其中，在厚度方向即Z轴方向上层叠有一个第二光电转换部10和一个第一光电转换部20。作为摄像元件的像素P1是与本发明的“光检测元件”对应的一个具体示例。像素P1还包括中间层40和多层配线层30。中间层40被设置在第二光电转换部10和第一光电转换部20之间。多层配线层30被设置在基于第二光电转换部10进行观察时与第一光电转换部20相反的一侧上。此外，例如，在基于第一光电转换部20进行观察时与第二光电转换部10相反的光入射侧上，从靠近第一光电转换部20的位置起沿着Z轴方向依次设置有密封膜51、低折射率层52、多个彩色滤光片53和透镜层54。透镜层54包括与各个彩色滤光片53对应地设置的芯片上透镜(OCL：on-chip lens)。应当注意，密封膜51和低折射率层52均可以被设置为由多个像素P共用。密封膜51具有包括诸如AlOx等透明绝缘膜51-1至51-3的层叠结构。此外，防反射膜55(稍后说明的图3A中所示)可以被设置为覆盖透镜层54。在周边部101中可以设置有黑色滤光片56。例如，多个彩色滤光片53可以包括主要透过红色光的彩色滤光片、主要透过绿色光的彩色滤光片和主要透过蓝色光的彩色滤光片。应当注意，本实施方案的各像素P1包括红色、绿色和蓝色的彩色滤光片53，并且第一光电转换部20接收红色光、绿色光和蓝色光以获得彩色的可见光图像。
(第二光电转换部10)
例如，第二光电转换部10是基于光飞行时间(TOF：Time-of-Flight)来获取距离图像(距离信息)的间接TOF(在下文中，被称为iTOF)传感器。例如，第二光电转换部10包括半导体基板11、光电转换区域12、固定电荷层13、一对传输晶体管(TG)14A和14B、作为浮动扩散区域的电荷-电压转换部(FD)15A和15B、像素间区域遮光壁16、以及贯通电极17。
例如，半导体基板11是具有正面11A和背面11B的n型硅(Si)基板。半导体基板11在预定区域中具有p阱。正面11A面向多层配线层30。背面11B是面向中间层40的面。背面11B优选具有微细凹凸结构(RIG结构)。这样做的一个原因是，入射至半导体基板11的具有作为第二波长范围的红外光范围(例如，波长为880nm以上且1040nm以下)内的波长的光被有效地局限在半导体基板11内部。应当注意，正面11A也可以具有类似的微细凹凸结构。
例如，光电转换区域12是包括PIN(正-本征-负：positive intrinsic negative)型光电二极管(PD：photodiode)的光电转换元件。光电转换区域12包括形成在半导体基板11的预定区域中的pn结。光电转换区域12检测并接收来自被摄体的光之中的特别地具有红外光范围内的波长的光。光电转换区域12通过光电转换生成与所接收到的光的光量对应的电荷并且累积该电荷。
例如，固定电荷层13被设置为覆盖半导体基板11的背面11B。例如，固定电荷层13具有负的固定电荷，从而抑制由作为半导体基板11的光接收面的背面11B的界面态所引起的暗电流的发生。利用由固定电荷层13诱发的电场，在半导体基板11的背面11B附近形成了空穴累积层。该空穴累积层抑制了从背面11B生成电子。应当注意，固定电荷层13还包括在像素间区域遮光壁16和光电转换区域12之间沿Z轴方向延伸的部分。固定电荷层13优选使用绝缘材料来形成。固定电荷层13的构成材料的具体示例包括氧化铪(HfOx)、氧化铝(AlOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化钽(TaOx)、氧化钛(TiOx)、氧化镧(LaOx)、氧化镨(PrOx)、氧化铈(CeOx)、氧化钕(NdOx)、氧化钷(PmOx)、氧化钐(SmOx)、氧化铕(EuOx)、氧化钆(GdOx)、氧化铽(TbOx)、氧化镝(DyOx)、氧化钬(HoOx)、氧化铥(TmOx)、氧化镱(YbOx)、氧化镥(LuOx)、氧化钇(YOx)、氮化铪(HfNx)、氮化铝(AlNx)、氮氧化铪(HfOxNy)、氮氧化铝(AlOxNy)等。
例如，一对TG 14A和14B分别在Z轴方向上从正面11A延伸到光电转换区域12。TG14A和TG 14B响应于被施加的驱动信号将光电转换区域12中所累积的电荷传输到一对FD15A和15B。
一对FD 15A和15B是浮动扩散区域，用于将分别经由TG 14A和14B从光电转换区域12传输过来的电荷转换成电气信号(例如，电压信号)并输出该信号。如稍后说明的图4所示，复位晶体管(RST)143A和143B分别连接到FD 15A和15B。此外，如稍后说明的图4所示，垂直信号线Lsig(图1A)经由放大晶体管(AMP)144A和144B以及选择晶体管(SEL)145A和145B分别连接到FD 15A和15B。
例如，像素间区域遮光壁16包括沿着XZ平面延展的部分和沿着YZ平面延展的部分。像素间区域遮光壁16以围绕各像素P的光电转换区域12的方式设置着。此外，像素间区域遮光壁16也可以以围绕贯通电极17的方式设置着。因此，能够抑制在相邻像素P之间发生不希望的光倾斜地入射到光电转换区域12上，因而能够防止混色。
例如，像素间区域遮光壁16包括如下的材料，该材料含有具有遮光特性的金属单质、金属合金、金属氮化物、金属硅化物中的至少一种。更具体地，像素间区域遮光壁16的构成材料的示例包括Al(铝)、Cu(铜)、Co(钴)、W(钨)、Ti(钛)、Ta(钽)、Ni(镍)、Mo(钼)、Cr(铬)、Ir(铱)、铂铱合金、TiN(氮化钛)和钨硅化合物。应当注意，像素间区域遮光壁16的构成材料不限于金属材料，像素间区域遮光壁16也可以使用石墨来形成。另外，像素间区域遮光壁16的材料不限于导电材料，像素间区域遮光壁16也可以包括诸如有机材料等具有遮光特性的非导电材料。此外，可以在像素间区域遮光壁16和贯通电极17之间设置绝缘层。该绝缘层包括诸如SiOx(氧化硅)或氧化铝等绝缘材料。可替代地，可以在像素间区域遮光壁16和贯通电极17之间设置空隙，以使像素间区域遮光壁16和贯通电极17彼此绝缘。应当注意，在像素间区域遮光壁16包括非导电材料的情况下，可以不设置上述绝缘层。此外，在像素间区域遮光壁16的外侧，即，在像素间区域遮光壁16和固定电荷层13之间，可以设置绝缘层。该绝缘层包括诸如SiOx(氧化硅)或氧化铝等绝缘材料。可替代地，可以在像素间区域遮光壁16和固定电荷层13之间设置空隙，以使像素间区域遮光壁16和固定电荷层13彼此绝缘。
例如，贯通电极17是将第一光电转换部20的读出电极26电气连接到FD 131及AMP133(参见稍后说明的图5)的连接部件。读出电极26被设置在第一光电转换部20的布置有半导体基板11的背面11B的一侧上。FD 131及AMP 133被设置在半导体基板11的正面11A上。例如，贯通电极17形成了传送在第一光电转换部20中生成的信号电荷并且传送用于驱动电荷累积电极25的电压的传送路径。例如，贯通电极17可以被设置为沿Z轴方向从第一光电转换部20的读出电极26贯通半导体基板11而延伸到多层配线层30。贯通电极17被构造为将设置于半导体基板11的背面11B侧上的第一光电转换部20中所生成的信号电荷良好地传送到半导体基板11的正面11A侧。如图2B和图3B所示，贯通电极17在Z轴方向上贯通像素间区域遮光壁44的内部。也就是说，在贯通电极17周围，设置有固定电荷层13和像素间区域遮光壁44(稍后进行说明)。像素间区域遮光壁44具有电气绝缘性。因此，贯通电极17和半导体基板11的p阱区域彼此电气绝缘。此外，贯通电极17包括第一贯通电极部分17-1和第二贯通电极部分17-2。第一贯通电极部分17-1在Z轴方向上贯通像素间区域遮光壁44的内部。第二贯通电极部分17-2在Z轴方向上贯通像素间区域遮光壁16的内部。例如，第一贯通电极部分17-1和第二贯通电极部分17-2经由连接电极部分17-3而被连接起来。例如，连接电极部分17-3在XY平面内方向上的最大尺寸大于第一贯通电极部分17-1在XY平面内方向上的最大尺寸和第二贯通电极部分17-2在平面内方向上的最大尺寸。
例如，贯通电极17除了可以使用诸如掺杂有磷的非晶硅(PDAS：phosphorus-dopedamorphous silicon)等掺杂有杂质的硅材料之外，也可以使用诸如铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铂(Pt)、钯(Pd)、铜(Cu)、铪(Hf)、钽(Ta)等金属材料中的一种或两种以上来予以形成。
(多层配线层30)
例如，图2A所示的多层配线层30包括：跟TG 14A和14B一起构成读出电路的RST143A和143B、AMP 144A和144B、SEL 145A和145B等。
(中间层40)
例如，中间层40可以包括绝缘层41和埋入在绝缘层41中的光学滤波器42。中间层40还可以包括作为第一遮光部件的像素间区域遮光壁44，该像素间区域遮光壁44用于至少遮挡具有作为第二波长范围的红外光范围(例如，波长为880nm以上且1040nm以下)内的波长的光。例如，绝缘层41可以由包含诸如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)和氮氧化硅(SiON)等无机绝缘材料中的一种的单层膜构成，或者可以由包含这些材料中的两种以上的层叠膜构成。此外，作为用于构成绝缘层41的材料，也可以使用有机绝缘材料。有机绝缘材料的示例包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯基苯酚(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)、四乙氧基硅烷(TEOS)和十八烷基三氯硅烷(OTS)。此外，在绝缘层41中埋入有配线层M。配线层M包括含有透明导电材料的各种配线。配线层M连接至稍后说明的电荷累积电极25。像素间区域遮光壁44可以由单层膜构成，例如，该单层膜包括主要遮挡红外光范围内的光的诸如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiON)等无机绝缘材料中的一种材料，或者像素间区域遮光壁44可以由包括这些材料中的两种以上的层叠膜构成。像素间区域遮光壁44可以与绝缘层41一体地形成。像素间区域遮光壁44以在与厚度方向(Z轴方向)正交的XY平面上与光学滤波器42至少部分地重叠的方式沿着XY平面包围光学滤波器42。与像素间区域遮光壁16一样，像素间区域遮光壁44能够抑制在相邻像素P1之间发生不希望的光倾斜地入射到光电转换区域12上，因而能够防止混色。
光学滤波器42在由光电转换区域12执行光电转换的红外光范围中具有透射频带。换句话说，与具有作为第一波长范围的可见光范围(例如，波长为400nm以上且700nm以下)内的波长的光(即，可见光)相比，光学滤波器42让具有红外光范围内的波长的光(即，红外光)更容易透过。具体地，例如，光学滤波器42可以由有机材料构成，并且被构造为：在选择性地透过红外光范围内的光的同时，吸收具有可见光范围内的波长的光的至少一部分。例如，光学滤波器42可以由诸如酞菁衍生物等有机材料构成。另外，设置在像素部100中的多个光学滤波器42可以具有大致相同的形状和大致相同的尺寸。
如图3所示，SiN层45可以被设置在光学滤波器42的背面上，即，被设置在光学滤波器42的与第一光电转换部20面对着的表面上。另外，SiN层46可以被设置在光学滤波器42的正面上，即，被设置在光学滤波器42的与第二光电转换部10面对着的表面上。此外，例如，包括SiOx的绝缘层47可以被设置在半导体基板11和SiN层46之间。
如图3所示，优选地，中间层40可以不仅在像素部100中而且在周边部101中沿着XY平面延展。如图3所示，在周边部101内的接触区域102(图1B)中，接触层57和引出配线58连接起来。接触层57和引出配线58均被埋入在中间层40中。
(第一光电转换部20)
如图3所示，例如，第一光电转换部20包括从靠近第二光电转换部10的位置起依次层叠的读出电极26、半导体层21、光电转换层22和上部电极23。第一光电转换部20还包括绝缘层24和电荷累积电极25。绝缘层24被设置在半导体层21下方。电荷累积电极25被设置为与半导体层21隔着绝缘层24相对。电荷累积电极25和读出电极26彼此间隔开，并且例如被设置在同一层级(layer level)处。读出电极26与贯通电极17的上端接触。此外，如图3所示，例如，第一光电转换部20在周边部101中经由接触层57而被连接到引出配线58。应当注意，上部电极23、光电转换层22和半导体层21中的每一者都可以由像素部100中的多个像素P1之中的一部分像素P1共用。可替代地，上部电极23、光电转换层22和半导体层21中的每一者都可以由像素部100中的多个像素P1之中的全部像素共用。这同样适用于下面说明的变形例。
应当注意，在光电转换层22和半导体层21之间以及在光电转换层22和上部电极23之间可以设置有另一有机层。
读出电极26、上部电极23和电荷累积电极25由具有透光性的导电膜构成。具有透光性的导电膜的构成材料的示例例如包括：ITO(氧化铟锡)、添加有掺杂剂的氧化锡(SnOx)系材料、或通过将掺杂剂添加到氧化锌(ZnO)而获得的氧化锌系材料。氧化锌系材料的示例包括：添加有作为掺杂剂的铝(Al)的氧化铝锌(AZO)、添加有镓(Ga)的氧化镓锌(GZO)、以及添加有铟(In)的氧化铟锌(IZO)。另外，作为读出电极26、上部电极23和电荷累积电极25的构成材料，可以使用CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIn2O4、CdO、ZnSnO3、TiO2等。此外，可以使用尖晶石型氧化物或具有YbFe2O4结构的氧化物。
例如，光电转换层22将光能转换成电能，并且包括两种以上的作为p型半导体和n型半导体发挥作用的有机材料。p型半导体相对而言作为电子供体(施主)发挥作用。n型半导体相对而言作为电子受体(受主)发挥作用。光电转换层22在层内具有体异质结(bulkhetero-junction)结构。体异质结结构是由p型半导体和n型半导体混合形成的p/n结(p/njunction)界面。在吸收光时生成的激子在p/n结界面处分离成电子和空穴。应当注意，光电转换层22不限于该光电转换层22含有有机材料的情况，该光电转换层22也可以不含有机材料。
光电转换层22可以被构造成除了包括p型半导体和n型半导体以外，还包括三种所谓色素材料，所述色素材料在对预定波长范围内的光执行光电转换的同时，让其他波长范围内的光透过。所述p型半导体、所述n型半导体和所述色素材料优选具有彼此不同的吸收极大波长。这使得能够以宽的范围吸收可见光范围内的波长。
例如，光电转换层22可以通过混合上述各种有机半导体材料并且使用旋涂技术来予以形成。可替代地，例如，光电转换层22可以使用真空蒸镀法或印刷技术等来予以形成。
作为用于构成半导体层21的材料，优选地，使用具有较大的带隙值(例如，3.0eV以上的带隙值)和具有比光电转换层22的构成材料的迁移率更高的迁移率的材料。该材料的具体示例包括：诸如IGZO等氧化物半导体材料；过渡金属二硫化物；碳化硅；金刚石；石墨烯；碳纳米管；诸如缩合多环烃化合物或缩合杂环化合物等有机半导体材料。
电荷累积电极25与绝缘层24及半导体层21一起形成一种电容器，并且将光电转换层22中所生成的电荷累积在半导体层21的一部分中，例如，累积在半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分中。在本实施方案中，例如，与一个彩色滤光片53及一个芯片上透镜每一者对应地设置有一个电荷累积电极25。例如，电荷累积电极25连接到垂直驱动电路111。
例如，绝缘层24可以由与绝缘层41类似的无机绝缘材料和有机绝缘材料形成。
第一光电转换部20检测可见光范围内的所有波长或可见光范围内的一部分波长。此外，较佳的是，第一光电转换部20对红外光范围是不敏感的。
在第一光电转换部20中，从它的布置有上部电极23的一侧入射的光被光电转换层22吸收。由此生成的激子(电子空穴对)移动到构成光电转换层22的电子供体和电子受体之间的界面，并且使激子分离，即，解离成电子和空穴。这里所生成的电荷，即，电子和空穴，通过由于载流子的浓度差而引起的扩散或者由于上部电极23和电荷累积电极25之间的电位差而引起的内部电场而移动到上部电极23或半导体层21，并且作为光电流被检测出来。例如，假定读出电极26具有正电位，并且假定上部电极23具有负电位。在这种情况下，在光电转换层22中通过光电转换而生成的空穴移动到上部电极23。在光电转换层22中通过光电转换而生成的电子被电荷累积电极25吸引并且被累积在半导体层21的一部分中，例如，半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分中。
按如下方式读出累积在半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分中的电荷(例如，电子)。具体地，电位V26被施加到读出电极26，并且电位V25被施加到电荷累积电极25。这里，使电位V26高于电位V25(V25＜V26)。以这种方式，累积在半导体层21的与电荷累积电极25对应的区域部分中的电子被输送到读出电极26。
如上所述，半导体层21被设置在光电转换层22下方，并且在半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分中累积电荷(例如，电子)。因此，可以获得如下效果。也就是说，与未设置有半导体层21而在光电转换层22中累积电荷(例如，电子)的情况相比，能够防止在电荷累积期间空穴和电子的再结合，并且能够提高所累积的电荷(例如，电子)向读出电极26的输送效率。此外，能够抑制暗电流的产生。尽管在前面的说明中已经给出了读出电子的示例，但也可以读出空穴。在读出空穴的情况下，前面的说明中的电位就会被说明为利用空穴而被感测的电位。
(OB区域110B的示例性剖面构造)
如图3所示，例如，在OB区域110B中，在中间层40上依次设置有从有效区域110A延伸过来的第一光电转换部20、密封膜51和黑色滤光片56。在OB区域110B中，埋入在密封膜51中的接触层57可以电气连接到第一光电转换部20的上部电极23。此外，第一光电转换部20包括位于OB区域110B中的端面20T。
(周边部101的示例性剖面构造)
在周边部101中，设置有结构体200。结构体200与第一光电转换部20分隔开地相邻。例如，结构体200被设置为在沿着XY平面的方向上与第一光电转换部20的端面20T面对。也就是说，第一光电转换部20和结构体200被设置在同一层级处。例如，结构体200具有与第一光电转换部20的全部或第一光电转换部20的一部分实质上相同的构造。如这里所说的具有实质上相同的构造是指：例如，当结构体200具有单层结构时，第一光电转换部20包括与结构体200的构成材料实质上相同的构成材料和与结构体200的厚度实质上相同的厚度的层。此外，当结构体200具有多层结构时，第一光电转换部20包括：与构成结构体200的多层结构的各层的构成材料和厚度实质上相同的构成材料和厚度的各层以同样的层叠顺序层叠而成的多层结构。应当注意，实质上相同是指：在不区分诸如测量误差或制造误差等无意产生的微小差异的情况下被认为是相同的。
例如，具体地，结构体200包括：在Z轴方向上依次层叠的半导体层21、光电转换层22和上部电极23。半导体层21、光电转换层22和上部电极23构成第一光电转换部20的一部分。应当注意，在本实施方案中，结构体200隔着从有效区域110A延伸过来的绝缘层24被布置在中间层40上。例如，结构体200与第一光电转换部20是同时形成的。
在第一光电转换部20和结构体200之间设置有狭缝S。狭缝S位于像素部100和周边部101之间的边界K处。这里，例如，狭缝S的沿XY平面的宽度W相对于狭缝S的在Z轴方向上的深度H的比例优选地可以等于或小于1。这样做的原因是，例如，在通过干法蚀刻来形成狭缝S以使第一光电转换部20和结构体200分隔开时，能够容易地避免再附着物或残留物粘附到第一光电转换部20的端面20T及端面20T附近。应当注意，宽度W指的是在狭缝S的深度方向(Z轴方向)上的最下部处的狭缝S的宽度。此外，换句话说，狭缝S的深度H是结构体200的厚度。
此外，例如，狭缝S优选填充有诸如密封膜51等绝缘材料。当AlO被用作填充狭缝S的密封膜51的构成材料时，例如，该狭缝S的宽度W优选为等于或大于100nm。这样做的原因是，当狭缝S的宽度W等于或大于100nm时，能够利用溅射法用由AlO构成的密封膜51填充到狭缝S中。在狭缝S的宽度W小于100nm的情况下，当利用溅射法来形成由AlO构成的密封膜51时，有可能在密封膜51的内部形成空隙。在狭缝S未被绝缘材料紧密填充的情况下，即，在密封膜51含有空隙的情况下，存在于该空隙中的气体有可能会逸出到密封膜51的外部，从而影响光电转换层22的膜质和光学特性。
(第二光电转换部10的读出电路)
图4是示出构成图2A所示的像素P的第二光电转换部10的示例性读出电路的电路图。
例如，第二光电转换部10的读出电路包括TG 14A和14B、OFG 146、FD 15A和15B、RST 143A和143B、AMP 144A和144B以及SEL 145A和145B。
TG 14A被连接在光电转换区域12和FD 15A之间，并且TG 14B被连接在光电转换区域12和FD 15B之间。当驱动信号被施加到TG 14A和14B的栅极电极，以使TG 14A和14B成为激活状态时，TG 14A和14B的传输门进入导通状态。结果，在光电转换区域12中通过转换得到的信号电荷通过TG 14A和14B被传输到FD 15A和15B。
OFG 146被连接在光电转换区域12和电源之间。当驱动信号被施加到OFG 146的栅极电极，以使OFG 146成为激活状态时，OFG 146进入导通状态。结果，在光电转换区域12中通过转换得到的信号电荷通过OFG 146被排出到电源。
FD 15A被连接在TG 14A和AMP 144A之间，并且FD 15B被连接在TG 14B和AMP 144B之间。FD 15A和15B分别将由TG 14A和14B传输过来的信号电荷经由电荷-电压转换而转换为电压信号，并且分别将该电压信号输出到AMP 144A和144B。
RST 143A被连接在FD 15A和电源之间，并且RST 143B被连接在FD 15B和电源之间。当驱动信号被施加到RST 143A和143B的栅极电极，以使RST 143A和143B成为激活状态时，RST 143A和143B的复位门进入导通状态。结果，FD 15A和15B的电位被复位到电源电平。
AMP 144A和144B分别具有连接到FD 15A和15B的栅极电极和连接到电源的漏极电极。AMP 144A和144B用作由FD 15A和15B保持的电压信号的读出电路(即，所谓的源极随耦器电路)的输入部。也就是说，AMP 144A和144B的源极电极分别通过SEL 145A和145B连接到垂直信号线Lsig，从而与连接于垂直信号线Lsig的一端处的恒定电流源一起构成源极随耦器电路。
SEL 145A和145B分别被连接在AMP 144A和144B的源极电极与垂直信号线Lsig之间。当驱动信号被施加到SEL 145A和145B的栅极电极，以使SEL 145A和145B成为激活状态时，SEL 145A和145B进入导通状态，由此使像素P进入被选定状态。因此，从AMP 144A和144B输出的读出信号(像素信号)分别通过SEL 145A和145B被输出到垂直信号线Lsig。
在固态摄像装置1中，用红外范围内的光脉冲对被摄体进行照射。从被摄体反射的光脉冲在第二光电转换部10的光电转换区域12中被接收。在光电转换区域12中，红外范围内的光脉冲的入射会引起多个电荷的生成。通过向一对TG 14A和14B交替地在相等的时间段内提供驱动信号，光电转换区域12中所生成的多个电荷被交替地分配到FD 15A和FD15B。通过相对于所照射的光脉冲来改变要施加到TG 14A和14B的驱动信号的快门相位，FD15A中的电荷累积量和FD 15B中的电荷累积量变为经过相位调制后的值。通过解调这些值，来推定出光脉冲的往返时间。因此，求出从固态摄像装置1到被摄体的距离。
(第一光电转换部20的读出电路)
图5是示出构成图2A所示的像素P1的第一光电转换部20的示例性读出电路的电路图。
例如，第一光电转换部20的读出电路包括FD 131、RST 132、AMP 133和SEL 134。
FD 131被连接在读出电极26和AMP 133之间。FD 131将由读出电极26传输过来的信号电荷经过电荷-电压转换而转换成电压信号，并且将该电压信号输出到AMP 133。
RST 132被连接在FD 131和电源之间。当驱动信号被施加到RST 132的栅极电极，以使RST 132成为激活状态时，RST 132的复位门进入导通状态。结果，FD 131的电位被复位到电源电平。
AMP 133具有连接到FD 131的栅极电极和连接到电源的漏极电极。AMP 133的源极电极通过SEL 134连接到垂直信号线Lsig。
SEL 134被连接在AMP 133的源极电极和垂直信号线Lsig之间。当驱动信号被施加到SEL 134的栅极电极，以使SEL 134成为激活状态时，SEL 134进入导通状态，由此使像素P1进入被选定状态。因此，从AMP 133输出的读出信号(像素信号)通过SEL 134被输出到垂直信号线Lsig。
[固态摄像装置1的制造方法]
图6至图9分别是示出本实施方案的固态摄像装置1的制造方法中的步骤的垂直剖面图或平面图。这里，主要给出第一光电转换部20和结构体200的制造方法的说明。
首先，在包括第二光电转换部10的半导体基板11上依次形成绝缘层47、SiN层46、像素间区域遮光壁44、光学滤波器42、SiN层45和绝缘层41，以形成中间层40。在绝缘层47中，埋入有连接电极部分17-3。在绝缘层41中，埋入有配线层M。接下来，在像素间区域中形成贯通电极17。贯通电极17在Z轴方向上延伸。
之后，如图6所示，例如，在中间层40上全面地形成多层膜20Z。具体地，依次形成电荷累积电极25、绝缘层24、半导体层21、光电转换层22和上部电极23。将电荷累积电极25连接到配线层M。将绝缘层24、半导体层21、光电转换层22和上部电极23形成为从像素部100中延伸到周边部101中。
接下来，如图7A和图7B所示，例如，在多层膜20Z上选择性地形成抗蚀剂膜R1和R2。应当注意，图7A是示出图6之后的步骤中的中间产物的垂直剖面图。图7B是从上方观察的图7A中的中间产物的平面图。抗蚀剂膜R1被形成为覆盖将要形成有第一光电转换部20的区域。抗蚀剂膜R2被形成为在XY平面上包围抗蚀剂膜R1，且覆盖将要形成有结构体200的区域。于是，在抗蚀剂膜R1和抗蚀剂膜R2之间在将要形成有狭缝S的位置的正上方形成狭缝SS。
随后，使用抗蚀剂膜R1和R2作为掩模对多层膜20Z进行干法蚀刻。这里，例如，去除多层膜20Z的未被抗蚀剂膜R1和R2覆盖的部分，直到使绝缘层24露出。因此，如图8所示，形成了第一光电转换部20和结构体200。第一光电转换部20和结构体200通过狭缝S彼此分离。
接下来，例如，如图9所示，将密封膜51形成为覆盖第一光电转换部20和结构体200，并且填充第一光电转换部20和结构体200之间的狭缝S。例如，密封膜51可以通过溅射法来形成。然而，例如，根据狭缝S的宽度W和深度H以及密封膜51的构成材料，也可以使用ALD法等。在形成密封膜51的过程中，形成接触层57。
之后，形成低折射率层52、彩色滤光片53、透镜层54、防反射膜55、黑色滤光器56等，从而完成固态摄像装置1。
[固态摄像装置1的作用和效果]
本实施方案的固态摄像装置1包括第一光电转换部20和结构体200。第一光电转换部20被设置在像素部100中。结构体200被设置在与像素部100相邻的周边部101中，并且沿着XY平面与第一光电转换部20分隔开地相邻。这使得在周边部101中被形成得作为基底绝缘膜的绝缘层24或绝缘层41的露出部分能够被作为虚设图案的结构体200覆盖。此外，第一光电转换部20和结构体200彼此分离。因此，例如，在通过干法蚀刻对第一光电转换部20进行图案化时，抑制了在第一光电转换部20的端面20T处及其附近的残留物的产生。应当注意，因为结构体200被设置为与第一光电转换部20间隔开，所以布置于作为除像素部100以外的区域的周边部101中的结构体200即使接收到光也不会影响第一光电转换部20的操作。
下面，参照作为图10所示的参考例的固态摄像装置9来给出固态摄像装置1的作用和效果的详细说明。图10是以放大的方式示出作为参考例的固态摄像装置9的一部分的垂直剖面图，并且对应于固态摄像装置1的图3。除了在周边部101中没有设置结构体200之外，固态摄像装置9的其他构造与固态摄像装置1的构造大致相同。
在制造图10中的固态摄像装置9时，例如，如图11所示，在形成多层膜20Z之后，仅在与将要形成有第一光电转换部20的区域对应的区域中形成抗蚀剂膜R。之后，如图12所示，例如，通过干法蚀刻选择性地去除多层膜20Z的未被抗蚀剂膜R覆盖的部分，来获得第一光电转换部20。然而，在这种情况下，应该被去除的多层膜20Z的一部分成为残留物RS1，并且残留物RS1经常再附着到第一光电转换部20的端面20T附近。例如，残留物RS1在第一光电转换部20的端面20T附近的上部以壁状形成。此外，在壁状残留物RS1的后方，即，在当从残留物RS1观察时与端面20T相反的一侧上的第一光电转换部20中，容易形成空洞RH。由于第一光电转换部20的一部分因残留物RS1的出现而被局部蚀刻，因此产生了空洞RH。于是，如果空洞RH被形成到一定深度，则有可能在上部电极23和半导体层21之间发生短路。此外，因为残留物RS1也容易附着到端面20T，所以也可能容易在上部电极23和半导体层21之间发生短路。这种现象是由于去除了多层膜20Z的覆盖周边部101的一部分而导致的。此外，例如，当在多层膜20Z中与有机膜一起使用了包含In(铟)、Zn(锌)和镓(Ga)等的金属氧化物时，容易产生残留物RS1。其原因之一是它们是难以通过干法蚀刻予以去除的材料种类。例如，在某些情况下，可以通过调整抗蚀剂膜R的端面RT(参见图11)的倾斜角度来抑制残留物RS1的出现。例如，当端面RT的倾斜角度变得平缓，即，当端面RT相对于沿着XY平面的绝缘层24的上表面所成的角度变小时，残留物RS1倾向于减少。然而，在这种情况下，如图12所示，针状残留物RS2倾向于残留在绝缘层24的上表面上。如果发生针状残留物RS2的残留，则有可能会产生例如后续步骤中所形成的密封膜51的诸如膜质和厚度的偏差增大等影响。
针对这一点，在本实施方案的固态摄像装置1中，在与像素部100相邻的周边部101中设置有结构体200。也就是说，能够以留下作为虚设图案的结构体200的方式将多层膜20Z图案化。与作为图10所示的参考例的固态摄像装置9相比，这能够减少多层膜20Z的被去除部分的总量。因此，能够减少残留物的产生量。此外，以隔着位于二者之间的边界K处的狭缝S的方式，结构体200与第一光电转换部20相邻地布置着。这能够抑制残留物附着到第一光电转换部20的端面20T和端面20T附近。特别是，狭缝S的宽度W与狭缝S的深度之比被设定为等于或小于1。这能够更有效地抑制残留物附着到第一光电转换部20的端面20T和端面20T附近。
此外，本实施方案的固态摄像装置1包括从光入射侧依次层叠的第一光电转换部20、光学滤波器42和光电转换部10。第一光电转换部20检测具有可见光范围内的波长的光并且执行光电转换。光学滤波器42具有红外光范围内的透射频带。第二光电转换部10检测具有红外光范围内的波长的光并且执行光电转换。于是，能够在XY面内方向上在相同的位置处同时获取可见光图像和红外光图像。所述可见光图像由从红色像素PR、绿色像素PG和蓝色像素PB分别获得的红色光信号、绿色光信号和蓝色光信号构成。所述红外光图像使用了从全部的多个像素P获取的红外光信号。因此，能够实现XY面内方向上的高集成度。
此外，第二光电转换部10包括一对TG 14A和14B以及一对FD 15A和15B。这能够获取作为包含与到被摄体的距离有关的信息的距离图像的红外光图像。因此，根据本实施方案的固态摄像装置1，能够兼顾地实现高分辨率可见光图像的获取和包括深度信息的红外光图像的获取这两者。
此外，在本实施方案的像素P1中，设置有像素间区域遮光壁44。像素间区域遮光壁44包围光学滤波器42。这能够抑制来自相邻的其他像素P1的泄漏光或来自周围的不需要的光直接地或经由光学滤波器42进入第二光电转换部10。因此，能够减少由第二光电转换部10接收到的噪声，并且能够预期固态摄像装置1的S/N比、分辨率、测距精度等的提高。
此外，在本实施方案的像素Pl中，第一光电转换部20除了包括其中把读出电极26、半导体层21、光电转换层22和上部电极23依次层叠的结构之外，还包括绝缘层24和电荷累积电极25。绝缘层24被设置在半导体层21下方。电荷累积电极25被设置为与半导体层21隔着绝缘层24相对。这使得能够将通过光电转换层22中的光电转换而生成的电荷累积在半导体层21的一部分中，例如，半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分中。于是，例如，在曝光开始时能够实现从半导体层21去除电荷。也就是说，能够实现半导体层21的完全耗尽。结果，能够减少kTC噪声，因而能够抑制由于随机噪声导致的图像质量的劣化。此外，与不设置半导体层21而在光电转换层22中累积电荷(例如，电子)的情况相比，防止了在电荷累积期间空穴和电子的再结合。因此，能够提高所累积的电荷(例如，电子)向读出电极26的传输效率，并且能够抑制暗电流的产生。
<2.第一变形例>
图13A示意性地示出了根据前述实施方案的固态摄像装置1的像素部100可适用的第一变形例(变形例1)的像素P2的示例性垂直剖面构造。图13B示意性地示出了图13A所示的像素P2的示例性平面构造。应当注意，图13A示出了沿着图13B所示的线XIII-XIII的剖面。例如，像素P2是其中层叠有第二光电转换部232和第一光电转换部260的层叠型摄像元件。在包括像素P2的固态摄像装置1的像素部100中，如图13B所示，子像素单元用作重复单位。例如，子像素单元包括以两行×两列布置着的四个子像素。子像素单元在行方向和列方向上以阵列状重复布置着。
在像素P2中，彩色滤光片53对应于各单位像素P2而被设置在第一光电转换部260上方(光入射侧S1)。彩色滤光片53选择性地透过红色光(R)、绿色光(G)和蓝色光(B)。具体地，在包括以两行×两列布置着的四个子像素的子像素单元中，选择性地透过绿色光(G)的两个彩色滤光片被布置在对角线上。选择性地透过红色光(R)的一个彩色滤光片和选择性地透过蓝色光(B)的一个彩色滤光片被布置在与上述对角线正交的另一对角线上。在设置有各个彩色滤光片的单位像素(Pr、Pg、Pb)中，例如，在第一光电转换部中分别检测相应颜色的光。即，在像素部100中，分别用于检测红色光(R)、绿色光(G)、蓝色光(B)的像素(Pr、Pg、Pb)布置成拜耳排列。
例如，第一光电转换部260包括下部电极261、层间绝缘层262、半导体层263、光电转换层264和上部电极265。第一光电转换部260具有与前述实施方案中的第一光电转换部20类似的构造。第二光电转换部232检测波长范围不同于第一光电转换部260的波长范围的光。
在像素P2中，在已经透过彩色滤光片53的光之中，处于可见光范围内的光(红色光(R)、绿色光(G)和蓝色光(B))分别由设置有各个彩色滤光片的子像素(Pr、Pg、Pb)的第一光电转换部260吸收。其他光，例如，处于红外光范围(例如，700nm以上且1000nm以下)内的光(红外光(IR))透过第一光电转换部260。已经透过第一光电转换部260的红外光(IR)由各个子像素Pr、Pg和Pb的第二光电转换部232检测。在各个子像素Pr、Pg和Pb中，生成与红外光(IR)对应的信号电荷。也就是说，包括像素P2的固态摄像装置1被构造为同时生成可见光图像和红外光图像。
<3.第二变形例>
图14A示意性地示出了根据前述实施方案的固态摄像装置1的像素部100可适用的第二变形例(变形例2)的像素P3的示例性垂直剖面构造。图14B示意性地示出了图14A所示的像素P3的示例性平面构造。应当注意，图14A示出了沿着图14B所示的线XIV-XIV的剖面。在前述变形例1中，给出了其中彩色滤光片53被设置在第一光电转换部260上方(光入射侧S1)的示例。彩色滤光片53选择性地透过红色光(R)、绿色光(G)和蓝色光(B)。然而，例如，如图14A所示，彩色滤光片253可以被设置在第二光电转换部232和第一光电转换部260之间。
在像素P3中，例如，彩色滤光片253具有以下构造：其中，在子像素单元中，选择性地透过至少红色光(R)的彩色滤光片(彩色滤光片253R)和选择性地透过至少蓝色光(B)的彩色滤光片(彩色滤光片253B)彼此呈对角线地布置着。第一光电转换部260(光电转换层264)被构造为选择性地吸收与例如绿色光对应的波长。这使得布置于第一光电转换部260以及彩色滤光片253R和253B下方的第二光电转换部(第二光电转换部232R和232B)能够获取对应于RGB的信号。在像素P3中，与一般的具有拜耳阵列的摄像元件的面积相比，能够增大RGB各自的第一光电转换部260的面积。因此，能够提高S/N比。
<4.第三变形例>
图15是示出根据图1A所示的固态摄像装置1可适用的第三变形例的像素部100A的示例性整体构造的垂直剖面图。在图15中，以光入射面朝上的方式示出了像素部100A。光入射面是光入射至各像素的面。在以下说明中，按照从半导体基板300朝着PD 500(第二光电转换部)及PD 600(第一光电转换部)的顺序来说明像素部100A的层叠结构。半导体基板300位于像素部100A的下侧。PD 500被设置在半导体基板300上方。PD 600被设置在PD 500上方。
具体地，如图15所示，在像素部100A中，半导体区域410被设置在例如由硅构成的半导体基板300的半导体区域310中。半导体区域310具有第一导电类型(例如，P型)。半导体区域410具有第二导电类型(例如，N型)。通过半导体区域410的这种PN结，在半导体基板300中形成了用于将光转换为电荷的PD 400。应当注意，在该变形例中，例如，PD 400是吸收红色光(例如，波长为600nm至700nm的光)从而生成电荷的光电转换元件。
此外，在本实施方案中，半导体层501和光电转换膜504被设置在配线层520上。半导体层501和光电转换膜504被设置为夹在共用电极(上部电极)502和读出电极508之间。共用电极502由相邻的像素共用。读出电极508读出光电转换膜504中所生成的电荷。共用电极502、光电转换膜504、半导体层501和读出电极508构成了用于将光转换成电荷的PD 500(第二光电转换部)的层叠结构的一部分。在该变形例中，例如，该PD 500是吸收绿色光(例如，波长为500nm至600nm的光)从而生成电荷(进行光电转换)的光电转换元件。
此外，在本变形例中，用于将光转换成电荷的PD 600(第一光电转换部)被设置在配线层620上。例如，该PD 600是吸收蓝色光(例如，波长为400nm至500nm的光)从而生成电荷(进行光电转换)的光电转换元件。具体地，作为PD 600，依次层叠有共用电极(上部电极)602、光电转换膜604、半导体层601、绝缘膜606、读出电极(下部电极)608和累积电极610。
应当注意，在本变形例中，在PD 500和PD 600二者之中，各层的层叠顺序并非必须是上述顺序。可以按照在层叠方向上成为对称关系的顺序来层叠各层。此外，在本实施方案中，当从光入射面上方观察像素部100A时，例如，PD 500的读出电极508及累积电极510与PD600的读出电极608及累积电极610不必是完全彼此重叠的。换句话说，在本实施方案中，当从光入射面上方观察像素部100A时，PD 500和PD 600所具有的各层的布局不受特别限制。
如上所述，本变形例的像素部100A具有其中层叠有PD 400、PD 500和PD 600的层叠结构。PD 400、PD 500和PD 600分别检测三种颜色的光。即，例如可以说，上述像素部100A是如下纵向分光型固态摄像元件：其中，利用形成在半导体基板300上方的光电转换膜604(PD 600)对蓝色光进行光电转换，利用设置在PD 600下方的光电转换膜504(PD 500)对绿色光进行光电转换，并且利用设置在半导体基板300中的PD 400对红色光进行光电转换。应当注意，在本变形例中，上述像素部100A不限于上述那样的纵向分光型层叠结构。例如，绿色光可以由形成在半导体基板300上方的光电转换膜604(PD 600)进行光电转换，蓝色光可以由设置在PD 600下方的光电转换膜504(PD 500)进行光电转换。
<5.第二实施方案>
图16A是示出根据本发明第二实施方案的光检测***1301的示例性整体构造的示意图。图16B是示出光检测***1301的示例性电路结构的示意图。光检测***1301包括：作为用于发射光L2的光源的发光装置1310；以及作为包括光电转换元件的光接收部的光检测装置1320。作为光检测装置1320，可以使用上述固态摄像装置1。光检测***1301还可以包括***控制部1330、光源驱动部1340、传感器控制部1350、光源侧光学***1360和相机侧光学***1370。
光检测装置1320被构造为能够检测光L1和光L2。光L1是来自外部的环境光由被摄体(待测量对象)1300(图16A)反射后的光。光L2是从发光装置1310发出并且由被摄体1300反射后的光。光L1例如是可见光，并且光L2例如是红外光。光L1可由光检测装置1320中的有机光电转换部检测，并且光L2可由光检测装置1320中的光电转换部检测。可以利用光L1来获取与被摄体1300有关的图像信息，并且可以利用光L2来获取与从被摄体1300到光检测***1301的距离有关的距离信息。例如，光检测***1301可以被安装在诸如智能手机等电子设备或诸如汽车等移动体上。例如，发光装置1310可以由半导体激光器、面发射半导体激光器或垂直谐振腔面发射激光器(VCSEL：vertical-cavity surface-emitting laser)构成。作为利用光检测装置1320来检测从发光装置1310发射的光L2的方法，例如，可以采用iTOF法；然而，该方法不限于此。在iTOF法中，光电转换部能够基于例如光飞行时间(Time-of-Flight；TOF)来测定与被摄体1300相距的距离。作为利用光检测装置1320来检测从发光装置1310发射的光L2的方法，例如，也可以采用结构光方法或立体视觉方法。例如，在结构光方法中，能够通过将预定图案的光投影到被摄体1300上并且分析该图案的失真程度，来测量从光检测***1301到被摄体1300的距离。此外，在立体视觉方法中，能够通过使用例如两个以上相机取得被摄体1300的从两个以上不同视点观察到的两个以上图像，来测量从光检测***1301到被摄体1300的距离。应当注意，能够通过***控制部1330对发光装置1310和光检测装置1320进行同步控制。
<6.电子设备的适用例>
图17是示出应用本技术的电子设备2000的构造示例的框图。例如，电子设备2000具有作为相机的功能。
电子设备2000包括：包含透镜组等的光学部2001、上述的固态摄像装置1等(在下文中，被称为固态摄像装置1等)可适用的光检测装置2002、以及作为相机信号处理电路的数字信号处理器(DSP：digital signal processor)电路2003。电子设备2000还包括帧存储器2004、显示部2005、记录部2006、操作部2007和电源部2008。DSP电路2003、帧存储器2004、显示部2005、记录部2006、操作部2007和电源部2008通过总线2009相互连接。
光学部2001摄入来自被摄体的入射光(成像光)，并在光检测装置2002的摄像面上成像。光检测装置2002将通过光学部2001在摄像面上成像的入射光的量以像素为单位转换为电气信号，并将该电气信号作为像素信号输出。
例如，显示部2005包括诸如液晶面板或有机EL面板等面板型显示装置，并且显示由光检测装置2002拍摄的运动图像或静止图像。记录部2006将由光检测装置2002拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质中。
操作部2007响应于用户的操作而发出用于电子设备2000的各种功能的操作命令。电源部2008把用作DSP电路2003、帧存储器2004、显示部2005、记录部2006和操作部2007的动作电源的各种电源适当地供给至这些供给目标。
如上所述，通过使用上述固态摄像装置1等作为光检测装置2002，能够期待获得良好的图像。
<7.体内信息获取***的应用例>
根据本发明的技术(本技术)可适用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以应用于内窥镜手术***。
图18是示出患者的体内信息获取***的示意性配置的示例的框图，该体内信息获取***使用了根据本发明实施方案的技术(本技术)可适用的胶囊型内窥镜。
体内信息获取***10001包括胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200。
胶囊型内窥镜10100在检查时被患者吞入。胶囊型内窥镜10100具有摄像功能和无线通信功能，并且在其从患者体内自然排出之前的期间，一边通过蠕动运动在诸如胃或肠等脏器的内部移动，一边按规定的间隔依次摄取这些脏器内部的图像(在下文中，被称为体内图像)。然后，胶囊型内窥镜10100将体内图像的信息依次通过无线传输而发送到体外的外部控制装置10200。
外部控制装置10200综合地控制体内信息获取***10001的操作。此外，外部控制装置10200接收从胶囊型内窥镜10100发送过来的体内图像的信息，并基于所接收到的体内图像的信息生成用于把该体内图像在显示装置(未图示)上显示出来的图像数据。
在体内信息获取***10001中，在从胶囊型内窥镜10100被吞入之后直到被排出为止的期间内，随时都能够通过对患者体内的状态进行摄像来获得体内图像。
下面将更详细地说明胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200的构造和功能。
胶囊型内窥镜10100具有胶囊型壳体10101，在该壳体10101中容纳有光源部10111、摄像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114、给电部10115、电源部10116和控制部10117。
例如，光源部10111包括诸如发光二极管(LED：light emitting diode)等光源，并将光照射到摄像部10112的摄像视野。
摄像部10112包括：摄像元件；以及光学***，该光学***包括设置在摄像元件的前级处的多个透镜。照射到作为观察对象的身体组织的光的反射光(在下文中，被称为观察光)被光学***会聚，并入射到摄像元件中。在摄像部10112中，入射进来的观察光由摄像元件执行光电转换，从而生成与观察光对应的图像信号。由摄像部10112生成的图像信号被提供给图像处理部10113。
图像处理部10113包括诸如中央处理单元(CPU：central processing unit)或图形处理单元(GPU：graphics processing unit)等处理器，并且对由摄像部10112生成的图像信号执行各种信号处理。图像处理部10113把经过信号处理后的图像信号作为RAW数据提供给无线通信部10114。
无线通信部10114对已经由图像处理部10113执行了信号处理的图像信号执行诸如调制处理等预定处理，并且将得到的图像信号经由天线10114A发送至外部控制装置10200。此外，无线通信部10114经由天线10114A从外部控制装置10200接收与胶囊型内窥镜10100的驱动控制有关的控制信号。无线通信部10114把从外部控制装置10200接收到的控制信号提供给控制部10117。
给电部10115包括：电力接收用天线线圈；根据在该天线线圈中产生的电流进行电力再生的电力再生电路；以及升压电路(voltage boost circuit)等。给电部10115利用非接触式充电的原理来产生电力。
电源部10116包括可再充电电池，并且储存由给电部10115生成的电力。在图22中，为了避免复杂的图示，省略了表示来自电源部10116的电力的供给目的地的箭头标记。然而，储存在电源部10116中的电力被供给到光源部10111、摄像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114和控制部10117，并且可以被用于驱动它们。
控制部10117包括诸如CPU等处理器，并且根据从外部控制装置10200发送过来的控制信号适当地控制光源部10111、摄像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114和给电部10115的驱动。
外部控制装置10200包括：诸如CPU或GPU等处理器；或者混合地搭载有处理器和诸如存储器等存储元件的微型计算机或控制板等。外部控制装置10200经由天线10200A向胶囊型内窥镜10100的控制部10117发送控制信号，以控制胶囊型内窥镜10100的动作。在胶囊型内窥镜10100中，例如，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变光源部10111的对观察对象的光照射条件。此外，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变摄像条件(例如，摄像部10112中的帧速率、曝光值等)。此外，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变由图像处理部10113处理的内容或无线通信部10114对图像信号的发送条件(例如，发送间隔、发送的图像数量等)。
此外，外部控制装置10200对从胶囊型内窥镜10100发送过来的图像信号执行各种图像处理，以生成用于把所摄取的体内图像在显示装置上显示出来的图像数据。作为图像处理，可以执行诸如下列之类的各种信号处理：显像处理(去马赛克处理)、画质增强处理(例如，频带强调处理、超分辨率处理、降噪(NR：noise reduction)处理和/或图像稳定化处理)和/或放大处理(电子变焦处理)等。外部控制装置10200控制显示装置的驱动，以使显示装置显示出基于所生成的图像数据而摄取到的体内图像。可替代地，外部控制装置10200还可以控制记录装置(未图示)以使其记录所生成的图像数据，或者可以控制打印装置(未图示)以使其通过打印而将所生成的图像数据输出。
上面已经说明了根据本发明的技术可适用的体内信息获取***的示例。例如，根据本发明的技术可以应用于上面所说明的构造中的摄像部10112。这能够实现小型化的且具有高的图像检测精度的装置。
<8.内窥镜手术***的应用例>
根据本发明的技术(本技术)可适用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以应用于内窥镜手术***。
图19是示出根据本发明实施方案的技术(本技术)可以适用的内窥镜手术***的概略性构造示例的图。
在图19中，示出了其中手术医师(医生)11131使用内窥镜手术***11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如该图所示，内窥镜手术***11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量处置器械11112等其他手术器械11110；用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120；以及搭载有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括：镜筒11101，该镜筒的从前端开始具有预定长度的区域被***患者11132的体腔内；和相机头11102，其连接到镜筒11101的基端。在所图示的示例中，示出了内窥镜11100可以被构造成具有硬性镜筒11101的硬性内窥镜。然而，内窥镜11100还可以被构造成具有软性镜筒11101的软性内窥镜。
镜筒11101在其前端处具有开口部，物镜嵌入在该开口部中。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203生成的光通过在镜筒11101内部延伸的光导件而被引导到镜筒11101的前端，并经由物镜朝着患者11132的体腔内的观察对象照射。应当注意，内窥镜11100可以是直视镜，或者可以是斜视镜或侧视镜。
在相机头11102的内部设置有光学***和摄像元件，使得来自观察对象的反射光(观察光)通过该光学***会聚在该摄像元件上。通过该摄像元件对观察光进行光电转换，以生成与观察光对应的电气信号，即，与观察像对应的图像信号。该图像信号作为RAW(原始)数据被传输到相机控制单元(CCU：camera control unit)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU：central processing unit)或图形处理单元(GPU：graphics processing unit)等，并且综合地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自相机头11102的图像信号，并且例如，对图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等各种图像处理以便显示基于该图像信号的图像。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202在该显示装置上显示出基于已经由CCU11201执行了图像处理后的图像信号的图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED：light emitting diode)等光源，并且把当对手术区域进行摄像时的照射光供给到内窥镜11100。
输入装置11204是用于内窥镜手术***11000的输入接口。用户可以经由输入装置11204向内窥镜手术***11000输入各种信息或指令。例如，用户可以输入用于变更内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率、焦距等)的指令等。
处置器械控制装置11205控制用于组织的烧灼或切开、血管的密封等的能量处置器械11112的驱动。气腹装置11206经由气腹管11111向患者11132的体腔内注入气体以使该体腔膨胀，从而确保内窥镜11100的视野并确保手术医师的作业空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图表等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。
应当注意，例如，用于把当对手术区域进行摄像时的照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203可以包括由LED、激光光源或它们的组合构成的白色光源。在白色光源由RGB(红、绿和蓝)激光光源的组合构成的情况下，由于可以高精度地控制各种颜色(各种波长)的输出强度和输出定时，因此可以通过光源装置11203执行所摄取图像的白平衡调整。此外，在这种情况下，如果来自RGB激光光源各者的激光束以时分(time-division)的方式照射到观察对象上，并且与照射定时同步地控制相机头11102的摄像元件的驱动，那么就可以以时分的方式拍摄出分别对应于R、G和B各色的图像。根据该方法，即使没有为摄像元件设置彩色滤光片，也可以获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203，使得将要输出的光的强度每隔预定时间发生变化。通过与光强度的变化的定时同步地控制相机头11102的摄像元件的驱动，以时分的方式获取图像，并且合成这些图像，可以生成没有曝光不足的阴影或曝光过度的高亮的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被构造成能够提供用于特殊光观察的预定波长频带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性，照射出与普通观察时的照射光(即，白光)相比具有更窄频带的光，执行以高对比度对诸如粘膜表层的血管等预定组织进行摄像的窄频带光观察(窄频带成像)。可替代地，在特殊光观察中，可以执行利用通过照射激发光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，能够通过向身体组织照射激发光来执行来自身体组织的荧光的观察(自身荧光观察)，或者通过将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等试剂局部地注射到身体组织中并且用与该试剂的荧光波长对应的激发光照射该身体组织来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成能够提供与上述特殊光观察对应的这种窄频带光和/或激发光。
图20是示出图19所示的相机头11102和CCU 11201的功能配置的示例的框图。
相机头11102包括透镜部11401、摄像部11402、驱动部11403、通信部11404和相机头控制部11405。CCU 11201包括通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。相机头11102和CCU 11201通过传输线缆11400以彼此可通信的方式连接。
透镜部11401是设置在与镜筒11101的连接部处的光学***。从镜筒11101的前端摄入的观察光被引导到相机头11102并且入射到透镜部11401中。透镜部11401包括含有变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
摄像部11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或者多个(多板型)。在摄像部11402被构造成多板型的情况下，例如，通过各摄像元件生成与RGB各者对应的图像信号，并且可以将这些图像信号合成，以获得彩色图像。摄像部11402也可以被构造为具有一对摄像元件，它们分别获取用于3D(三维)显示的右眼用图像信号和左眼用图像信号。如果执行3D显示，则手术医师11131可以更加准确地掌握手术区域中的活体组织的深度。应当注意，在摄像部11402被构造成多板型的情况下，与各个摄像元件对应地设置有多个***的透镜部11401。
此外，摄像部11402可以不一定设置在相机头11102上。例如，摄像部11402可以被设置在镜筒11101内部且紧跟在物镜的后方。
驱动部11403包括致动器，并且在相机头控制部11405的控制下使透镜部11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。由此，可以适宜地调整由摄像部11402摄取的图像的倍率和焦点。
通信部11404包括用于向CCU 11201发送各种信息和从CCU 11201接收各种信息的通信装置。通信部11404将从摄像部11402获取的图像信号作为RAW数据通过传输线缆11400发送到CCU 11201。
另外，通信部11404从CCU 11201接收用于控制相机头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号供给到相机头控制部11405。例如，控制信号包括如下的与摄像条件有关的信息：用于指定所摄取图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息和/或用于指定所摄取图像的倍率和焦点的信息等。
应当注意，诸如帧速率、曝光值、倍率和焦点等摄像条件可以由用户适宜地指定，或者可以基于所获取的图像信号由CCU 11201的控制部11413自动设定。在后一种情况下，在内窥镜11100中配备有自动曝光(AE：auto exposure)功能、自动对焦(AF：auto focus)功能和自动白平衡(AWB：auto white balance)功能。
相机头控制部11405基于经由通信部11404接收到的来自CCU 11201的控制信号来控制相机头11102的驱动。
通信部11411包括用于向相机头11102发送各种信息和从相机头11102接收各种信息的通信装置。通信部11411接收从相机头11102通过传输线缆11400发送过来的图像信号。
此外，通信部11411将用于控制相机头11102的驱动的控制信号发送到相机头11102。图像信号和控制信号可以通过电气通信或光通信等来传输。
图像处理部11412对从相机头11102发送过来的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。
控制部11413执行与通过内窥镜11100对手术区域等的摄像以及通过对手术区域等的摄像而获得的所摄取图像的显示有关的各种控制。例如，控制部11413生成用于控制相机头11102的驱动的控制信号。
此外，基于已经由图像处理部11412执行了图像处理的图像信号，控制部11413控制显示装置11202使其显示出反映了手术区域等的所摄取图像。此时，控制部11413可以使用各种图像识别技术来识别所摄取图像内的各种物体。例如，控制部11413可以通过检测所摄取图像中所包含的物体的边缘形状、颜色等来识别诸如钳子等手术器械、特定活体区域、出血以及当使用能量处置器械11112时的薄雾等。当控制部11413控制显示装置11202使其显示出所摄取图像时，控制部11413可以使用识别结果以与手术区域的图像叠加的方式显示出各种手术辅助信息。当以叠加的方式显示出手术辅助信息并且呈现给手术医师11131的情况下，可以减轻手术医师11131的负担，并且手术医师11131可以可靠地实施手术。
将相机头11102和CCU 11201彼此连接的传输线缆11400是用于电气信号通信的电气信号线缆、用于光通信的光纤或者用于电气通信和光通信的复合线缆。
这里，在所图示的示例中，虽然通过使用传输线缆11400的有线通信方式来执行通信，但相机头11102和CCU 11201之间的通信可以通过无线通信方式来执行。
上面已经说明了根据本发明的技术可适用的内窥镜手术***的示例。例如，根据本发明的技术可以应用于上面说明的构造中的相机头11102的摄像部11402。通过将根据本发明的技术应用于摄像部11402，能够获得手术部位的更清晰的图像。这为手术医师提高了手术部位的视认性。
应当注意，尽管这里已经作为一个示例说明了内窥镜手术***，但是例如，根据本发明的技术可以应用于诸如显微镜手术***等其他***。
<9.移动体的应用例>
根据本发明的技术(本技术)可适用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以以被安装在任何类型的移动体上的装置的形式来实现。移动体的示例包括汽车、电动汽车、混合动力汽车、自动二轮车、自行车、个人机动载具、飞机、无人飞行器、船舶和机器人。
图21是示出车辆控制***的概略性构造示例的框图，该车辆控制***作为根据本发明实施方案的技术可适用的移动体控制***的示例。
车辆控制***12000包括经由通信网络12001相互连接的多个电子控制单元。在图21所示的示例中，车辆控制***12000包括驱动***控制单元12010、车身***控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。另外，作为综合控制单元12050的功能配置，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F：interface)12053。
驱动***控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动***有关的设备的操作。例如，驱动***控制单元12010起到诸如下列等各种设备的控制装置的作用：诸如内燃机、驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生设备；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆制动力的制动装置等。
车身***控制单元12020根据各种程序来控制设置于车身中的各种设备的操作。例如，车身***控制单元12020起到诸如下列等各种设备的控制装置的作用：无钥匙进入***；智能钥匙***；电动车窗装置；或者诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯、雾灯等各种灯。在这种情况下，可以向车身***控制单元12020输入从代替钥匙的便携装置发出的无线电波或来自各种开关的信号。车身***控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测搭载有车辆控制***12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030连接有摄像部12031。车外信息检测单元12030使摄像部12031摄取车辆外部的图像，并接收所摄取的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行对诸如人、车、障碍物、标志、路面上的文字等物体的检测处理或距该物体的距离的检测处理。
摄像部12031是接收光且输出与所接收到的光的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像部12031可以将电气信号作为图像输出，或者可以将电气信号作为测距信息输出。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或者是诸如红外线等非可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040连接有用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041。例如，驾驶员状态检测部12041包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算出驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度，或者可以判别出驾驶员是否在打瞌睡。
基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆内部或外部的信息，微型计算机12051可以计算驱动力产生设备、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动***控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助***(ADAS：advanced driver assistance system)的功能的协调控制，该ADAS的功能包括车辆的碰撞规避或冲击减缓、基于车间距离的追随行驶、车辆定速行驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道的警告等。
另外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆外部或内部的信息，微型计算机12051可以通过控制驱动力产生设备、转向机构、制动装置等，来执行旨在实现使车辆无需驾驶员的操作就能自主行驶的自动驾驶等的协调控制。
另外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息，微型计算机12051可以将控制指令输出到车身***控制单元12020。例如，根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或迎面来车的位置，微型计算机12051例如可以执行通过控制前照灯使其从远光切换为近光来旨在实现防眩的协调控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中至少一者的输出信号发送到能够在视觉上或听觉上把信息通知给车辆乘员或车辆外部的输出装置。在图21所示的示例中，作为输出装置，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表面板12063。例如，显示部12062可以包括板载显示器和平视显示器中的至少一者。
图22是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图22中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后备箱门的位置处以及车厢内挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻处的摄像部12101和设置在车厢内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要获取车辆12100前方的图像。设置在侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100侧方的图像。设置在后保险杠或后备箱门处的摄像部12104主要获取车辆12100后方的图像。设置在车厢内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要用来检测前方车辆、行人、障碍物、信号灯、交通标志、车道等。
顺便提及，图22示出了摄像部12101至12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置于前鼻处的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置于侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置于后保险杠或后备箱门处的摄像部12104的摄像范围。例如，通过把由摄像部12101至12104摄取的图像数据叠加，来获得车辆12100的从上方观看的俯瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有相位差检测用像素的摄像元件。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以求出与摄像范围12111至12114内的各立体物相距的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，并且可以将如下立体物作为前车提取出来：其尤其作为存在于车辆12100的行驶路径上的最接近的立体物，并且是在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的最接近的立体物。此外，微型计算机12051可以设定关于前车的近前应当预先确保的车间距离，并且可以执行自动制动控制(包括追随停止控制)、自动加速控制(包括追随启动控制)等。因此，能够执行旨在实现使车辆无需驾驶员的操作就能够自主行驶等的自动驾驶等的协调控制。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将关于立体物的立体物数据分类为两轮车、普通汽车、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物的立体物数据，提取这些分类后的立体物数据，并且使用所提取的立体物数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员可以在视觉上识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断表示与各障碍物发生碰撞的危险度的碰撞风险。在碰撞风险等于或大于设定值并因而有可能发生碰撞的情形下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员发出警告，或者经由驱动***控制单元12010执行强制减速或规避转向。微型计算机12051由此可以提供用于规避碰撞的驾驶辅助。
摄像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判定在摄像部12101至12104的所摄取图像中是否存在行人来识别行人。例如，这种对行人的识别是通过如下的过程来执行的：从作为红外相机的摄像部12101至12104的所摄取图像中提取特征点的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来判别该物体是否为行人的过程。当微型计算机12051判定在摄像部12101至12104的所摄取图像中存在行人，并且由此识别出该行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062使其在识别出来的行人上叠加地显示出用于强调的方形轮廓线。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062使其在期望位置处显示出表示行人的图标等。
上面已经说明了根据本发明的技术可适用的车辆控制***的示例。根据本发明的技术可以应用于上面所说明的构造中的摄像部12031。通过将根据本发明的技术应用于摄像部12031，能够获得更容易观看的所摄取图像。这减轻了驾驶员的疲劳。
<10.其他变形例>
尽管上面已经参照一些实施方案和变形例及它们的应用例或适用例(在下文中，被称为实施方案等)说明了本发明，但本发明不限于上述实施方案等，并且可以进行各种变形。例如，本发明不限于背面照射型图像传感器，并且也可以适用于正面照射型图像传感器。
此外，本发明的摄像装置可以是其中把摄像部和信号处理部或光学***封装在一起的模块的形式。
此外，在上述实施方案等中，通过给出以下示例而进行了说明：将通过光学透镜***在摄像面上成像的入射光的光量以像素为单位转换为电气信号并且将电气信号作为像素信号输出的固态摄像装置，而且在该固态摄像装置上安装有摄像元件。然而，本发明的光电转换元件不限于这种摄像元件。例如，光电转换元件可以检测并接收来自被摄体的光，通过光电转换而生成与所接收光的光量对应的电荷，并且累积该电荷。要被输出的信号可以是图像信息的信号或测距信息的信号。
此外，在上述实施方案等中，通过给出第二光电转换部10是iTOF传感器的示例而进行了说明。然而，本发明不限于此。也就是说，第二光电转换部不限于是检测具有红外光范围内的波长的光的光电转换部，而是也可以是检测具有其他波长范围内的波长的光的光电转换部。在第二光电转换部10不是iTOF传感器的情况下，可以仅设置一个传输晶体管(TG)。
此外，在上述实施方案等中，作为本发明的光电转换元件，给出了其中把包括光电转换区域12的光电转换部10和包括光电转换层22的第一光电转换元件20隔着中间层40层叠起来的摄像元件的示例。然而，本发明并不限于此。例如，本发明的光电转换元件可以具有其中把两个有机光电转换区域层叠起来的结构，也可以具有其中把两个无机光电转换区域层叠起来的结构。此外，在上述实施方案等中，第二光电转换部10主要检测具有红外光范围内的波长的光以执行光电转换，并且第一光电转换部20主要检测具有可见光范围内的波长的光以执行光电转换。然而，本发明的光电转换元件不限于此。在本发明的光电转换元件中，第一光电转换部和第二光电转换部可以被设定为对任何波长范围敏感。
此外，本发明的光电转换元件的每个构成要素的构成材料不限于上述实施方案等中所记载的材料。例如，在第一光电转换部或第二光电转换部接收可见光范围内的光并执行光电转换的情况下，第一光电转换部或第二光电转换部可以包括量子点。
另外，在前述第一实施方案中，单个结构体200在平面图中以围绕像素部100的环形形状被设置在周边部101中。然而，本发明不限于此。例如，如同图23所示的作为第三变形例的固态摄像装置1A一样，可以在周边部101中设置有结构体200A和结构体200B。结构体200A在平面图中呈围绕像素部100的环形形状。结构体200B呈进一步围绕结构体200A的环形形状。换句话说，多个结构体可以被多重地设置在周边区域中以围绕有效区域。在这种固态摄像装置1A中，例如，与第一实施方案中的固态摄像装置1相比，能够减少在将第一光电转换部20图案化时所要去除的多层膜20Z的总量。这会导致所产生的残留物的进一步减少。应当注意，在固态摄像装置1A中，例如，在结构体200A和结构体200B之间可以设置有接触区域102。
此外，例如，如图24所示的作为第四变形例的固态摄像装置1B一样，在平面图中，一个或多个开口部200K可以被设置在围绕像素部100的环形结构体200C内部。在这种情况下，接触区域102可以被设置在开口部200K中。此外，还可以在每个开口部200K内部设置有环形结构体200D。根据这种固态摄像装置1B，例如，与第一实施方案中的固态摄像装置1相比，能够进一步减少在将第一光电转换部20图案化时所要去除的多层膜20Z的总量。这会导致所产生的残留物的进一步减少。
此外，在前述第一实施方案中，给出了其中周边区域围绕着有效区域的示例。然而，本发明的光检测装置不限于此。例如，如同图25所示的作为第五变形例的固态摄像装置1C一样，作为周边区域的周边部101可以被布置为与像素部100的两侧面对着。
此外，在前述第一实施方案中，给出了如图3所示的如下示例：其中，第一光电转换部20包括半导体层21。然而，本发明不限于此。例如，如同图26所示的作为第六变形例的固态摄像装置1D一样，第一光电转换部20可以没有半导体层21。此外，如同图27所示的作为第七变形例的固态摄像装置1E一样，可以是如下模式：其中第一光电转换部20没有半导体层21和绝缘层24，并且光电转换层22被夹在上部电极23和下部电极28之间。贯通电极29的上端被连接到下部电极28。贯通电极29在厚度方向上延伸。例如，贯通电极29的下端被连接到设置于第二光电转换部10中的电荷保持部。
在根据本发明实施方案的光检测装置中，作为第一光电转换部，除了具有设置于有效区域中的有效区域部之外，还在周边区域中设置有周边区域部。有效区域部和周边区域部是间隔开的。例如，这就抑制了在通过干法蚀刻将第一光电转换部图案化时在有效区域部的端面附近产生残留物。结果，能够避免第一光电转换部中的短路，并且能够获得高的性能。
应当注意，本文所记载的效果仅是示例。因此，本发明不限于这些记载，而是还可以获得其他效果。此外，本技术可以具有以下构造。
(1)一种光检测装置，包括：
有效区域，其沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部，所述第一光电转换部检测第一波长范围内的光以执行光电转换；和
周边区域，其被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻，
其中，所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。
(2)根据上述(1)所述的光检测装置，其中，
所述第一光电转换部和所述结构体各自具有多层结构，
在所述多层结构中，在与所述第一平面正交的第一方向上依次层叠有第一电极层、光电转换层和第二电极层。
(3)根据上述(2)所述的光检测装置，其中，
所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一者包括金属氧化物。
(4)根据上述(3)所述的光检测装置，其中，
所述金属氧化物包括铟(In)、锌(Zn)、镓(Ga)中的至少一种。
(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的光检测装置，其中，
在所述第一光电转换部与所述结构体之间形成有狭缝，所述狭缝位于所述有效区域与所述周边区域之间的边界处，并且
所述狭缝的沿着所述第一平面的宽度相对于所述狭缝的在与所述第一平面正交的所述第一方向上的深度的比等于或小于1。
(6)根据上述(5)所述的光检测装置，其中，
所述狭缝被绝缘材料填埋。
(7)根据上述(1)至(6)中任一项所述的光检测装置，还包括：
第二光电转换部，其在与所述第一平面正交的第一方向上与所述第一光电转换部彼此重叠，所述第二光电转换部检测第二波长范围内的光以执行光电转换；和
光学滤波器，其夹在所述第一光电转换部和所述第二光电转换部之间，所述光学滤波器允许所述第二波长范围内的光比所述第一波长范围内的光更容易透过。
(8)根据上述(1)至(7)中任一项所述的光检测装置，其中，
所述第一光电转换部和所述结构体被设置在同一层级处。
(9)一种电子设备，包括：
光学部；
信号处理部；以及
光检测装置，
其中，所述光检测装置包括：
有效区域，其沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部，所述第一光电转换部检测第一波长范围内的光以执行光电转换；和
周边区域，其被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻，所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。
(10)一种移动体，包括：
光检测***，其包括发光装置和光检测装置，所述发光装置发出照射光，
其中，所述光检测装置包括：
有效区域，其沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部，所述第一光电转换部检测所述照射光之中的第一波长范围内的光以执
行光电转换；和
周边区域，其被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻，所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。
(11)一种光检测***，包括：
发光装置，其发出红外光；和
光检测装置，
其中，所述光检测装置包括：
有效区域，其沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部和第二光电转换部，所述第一光电转换部检测来自外部的可见光以执行光电转换，并且所述第二光电转换部检测所述红外光以执行光电转换；和
周边区域，其被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻，所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造，并且
所述第一光电转换部和所述第二光电转换部在与所述第一平面正交的第一方向上彼此重叠。
本申请要求于2021年4月20日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2021-070934的优先权权益，该在先专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以想到各种变形、组合、子组合和变化，只要这些变形、组合、子组合和变化落入在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (11)

1.光检测装置，包括：
有效区域，其沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部，所述第一光电转换部检测第一波长范围内的光以执行光电转换；和
周边区域，其被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻，
其中，所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述第一光电转换部和所述结构体各自具有多层结构，
在所述多层结构中，在与所述第一平面正交的第一方向上依次层叠有第一电极层、光电转换层和第二电极层。
3.根据权利要求2所述的光检测装置，其中，
所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一者包括金属氧化物。
4.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，
所述金属氧化物包括铟(In)、锌(Zn)、镓(Ga)中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
在所述第一光电转换部与所述结构体之间形成有狭缝，所述狭缝位于所述有效区域与所述周边区域之间的边界处，并且
所述狭缝的沿着所述第一平面的宽度相对于所述狭缝的在与所述第一平面正交的第一方向上的深度的比等于或小于1。
6.根据权利要求5所述的光检测装置，其中，
所述狭缝被绝缘材料填埋。
7.根据权利要求1所述的光检测装置，还包括：
第二光电转换部，其在与所述第一平面正交的第一方向上与所述第一光电转换部彼此重叠，所述第二光电转换部检测第二波长范围内的光以执行光电转换；和
光学滤波器，其夹在所述第一光电转换部和所述第二光电转换部之间，所述光学滤波器允许所述第二波长范围内的光比所述第一波长范围内的光更容易透过。
8.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述第一光电转换部和所述结构体被设置在同一层级处。
9.电子设备，包括：
光学部；
信号处理部；以及
光检测装置，
其中，所述光检测装置包括：
有效区域，其沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部，所述第一光电转换部检测第一波长范围内的光以执行光电转换；和
周边区域，其被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻，所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。
10.移动体，包括：
光检测***，其包括发光装置和光检测装置，所述发光装置发出照射光，
其中，所述光检测装置包括：
有效区域，其沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部，所述第一光电转换部检测所述照射光之中的第一波长范围内的光以执行光电转换；和
周边区域，其被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻，所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造。
11.光检测***，包括：
发光装置，其发出红外光；和
光检测装置，
其中，所述光检测装置包括：
有效区域，其沿着第一平面延展，且包括第一光电转换部和第二光电转换部，所述第一光电转换部检测来自外部的可见光以执行光电转换，并且所述第二光电转换部检测所述红外光以执行光电转换；和
周边区域，其被设置成沿着所述第一平面与所述有效区域相邻，
所述周边区域包括与所述第一光电转换部以间隔开的方式相邻的结构体，所述结构体具有与所述第一光电转换部的全部或所述第一光电转换部的一部分实质上相同的构造，并且
所述第一光电转换部和所述第二光电转换部在与所述第一平面正交的第一方向上彼此重叠。
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