CN118120058A - 光电检测装置、电子设备和光电检测*** - Google Patents

光电检测装置、电子设备和光电检测*** Download PDF

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CN118120058A
CN118120058A CN202280069720.6A CN202280069720A CN118120058A CN 118120058 A CN118120058 A CN 118120058A CN 202280069720 A CN202280069720 A CN 202280069720A CN 118120058 A CN118120058 A CN 118120058A
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CN
China
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pixel
photoelectric conversion
transistor
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electrode
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CN202280069720.6A
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富樫秀晃
大久保智弘
河合信宏
津野仁志
田村崇人
高田哲朗
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures

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Abstract

根据实施方案的光电检测装置包括以矩阵状排列的多个像素，其中每个像素包括具有彼此相对的第一表面和第二表面的半导体基板、布置在半导体基板的第二表面侧的第一光电转换部、覆盖半导体基板的第一表面的绝缘层以及隔着绝缘层位于半导体基板的第一表面侧的至少一个像素晶体管。

Description

光电检测装置、电子设备和光电检测***
技术领域
本公开涉及一种光电检测装置、电子设备和光电检测***。
背景技术
传统上，已经提出了一种堆叠型固态摄像装置，其具有以下结构：其中在同一像素的垂直方向上堆叠有用于光电转换作为三原色的绿色(G)、蓝色(B)和红色(R)的各个波长的光的光电转换区域，并且该光电转换区域中的绿色光电转换区域由有机光电转换层构成。
引文列表
专利文献
专利文献1：WO 2019/131965 A
专利文献2：WO 2020/255999 A
发明内容
技术问题
然而，在其中在一个像素区域中堆叠多个光电转换区域的堆叠型固态摄像装置中，可以在一个像素区域中获取的颜色信息量增加。因此，用于基于存储在各光电转换区域中的电荷生成电压信号并复位存储在各光电转换区域中的电荷的像素晶体管(例如，放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管)的所需数量增加。
这里，像素晶体管通常被设置在半导体基板上，但如果像素晶体管的数量增加，则存储来自布置在半导体基板中的光电转换区域的电荷的电荷存储区域的面积会减小，并且饱和电荷量特性会劣化。需要减小放大晶体管的尺寸，并且噪声特性会劣化。因此，存在图像质量可能会劣化的可能性。
因此，本公开提出了一种能够抑制图像质量劣化的光电检测装置、电子设备和光电检测***。
问题的解决方案
为了解决上述问题，根据本公开一个方面的光电检测装置包括以矩阵状排列的多个像素。在光电检测装置中，每个像素包括：具有彼此相对的第一表面和第二表面的半导体基板；布置在半导体基板的第二表面侧的第一光电转换部；覆盖半导体基板的第一表面的绝缘层；以及隔着绝缘层位于半导体基板的第一表面侧的至少一个像素晶体管。
附图说明
图1是示出根据本公开第一实施方案的光电检测装置(图像传感器)的示意性构成例的图。
图2是示出根据本公开第一实施方案的像素的示意性构成例的电路图。
图3是示出根据本公开第一实施方案的图像传感器的堆叠结构例的图。
图4是示出根据本公开第一实施方案的像素阵列部的示意性构成例的示意图。
图5是示出根据本公开比较例的像素各层的示意性构成例的平面布局图。
图6是示出根据本公开第一实施方案的像素的截面结构例的截面图。
图7是示出根据本公开第一实施方案的像素各层的示意性布局例的布局图。
图8是示出根据本公开第一实施方案的第一变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
图9是示出根据本公开第一实施方案的第二变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
图10是示出根据本公开第一实施方案的第三变形例的像素的截面结构例的截面图。
图11是示出根据本公开第一实施方案的第三变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
图12是示出根据本公开第一实施方案的第四变形例的像素的截面结构例的截面图。
图13是示出根据本公开第一实施方案的第四变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
图14是示出根据本公开第一实施方案的第五变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
图15是示出根据本公开第一实施方案的第六变形例的像素的截面结构例的截面图。
图16是示出根据本公开第一实施方案的第七变形例的像素的截面结构例的截面图。
图17是示出根据本公开第一实施方案的第八变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
图18是示出根据本公开第一实施方案的第九变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
图19是示出根据本公开第一实施方案的第十变形例的像素的截面结构例的截面图。
图20是示出根据本公开第一实施方案的第十一变形例的像素的截面结构例的截面图。
图21是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分1)。
图22是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分2)。
图23是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分3)。
图24是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分4)。
图25是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分5)。
图26是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分6)。
图27是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分7)。
图28是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分8)。
图29是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分9)。
图30是示出根据本公开第二实施方案的制造方法的示例的工艺截面图(部分10)。
图31是示出根据本公开第三实施方案的光电检测***的总体构成的示例的示意图。
图32是示出根据本公开第三实施方案的光电检测***的功能构成的示例的框图。
图33是示出根据本公开第四实施方案的电子设备的示例的示意图。
图34是示出车辆控制***的示意性构成的示例的框图。
图35是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
图36是示出内窥镜手术***的示意性构成的示例的图。
图37是示出摄像机头和相机控制单元(CCU：camera control unit)的功能构成的示例的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细说明本公开的实施方案。注意，在以下实施方案中，相同的部分由相同的附图标记来表示，并且将省略多余的说明。
本公开将根据以下项目顺序进行说明。
1.第一实施方案
1.1光电检测装置(图像传感器)的构成例
1.2像素的电路构成例
1.3固态摄像装置的堆叠结构例
1.4 像素的构成例
1.5 比较例
1.6像素的截面结构例和布局例
1.7 各层的材料例
1.8 总结
1.9 变形例
1.9.1第一变形例
1.9.2第二变形例
1.9.3第三变形例
1.9.4第四变形例
1.9.5第五变形例
1.9.6第六变形例
1.9.7第七变形例
1.9.8第八变形例
1.9.9第九变形例
1.9.10第十变形例
1.9.11第十一变形例
1.9.12变形例的总结
2.第二实施方案
3.第三实施方案
4.第四实施方案
5.移动体的应用例
6.内窥镜手术***的应用例
1.第一实施方案
首先，将参照附图详细说明根据本公开第一实施方案的光电检测装置(在下文中，也被称为图像传感器)、电子设备、光电检测***、电子设备和识别***。注意，在本实施方案中，将以根据本实施方案的技术应用于互补金属氧化物半导体(CMOS：complementarymetal-oxide semiconductor)图像传感器的情况为例进行说明，但本发明不限于此。例如，根据本实施方案的技术可以应用于诸如电荷耦合器件(CCD：charge-coupled device)图像传感器、飞行时间(ToF：time-of-flight)传感器和同步或异步事件视觉传感器(EVS：eventvision sensor)等包括光电转换元件的各种传感器。注意，CMOS图像传感器可以是通过应用或部分使用CMOS工艺而创建的图像传感器。
1.1光电检测装置(图像传感器)的构成例
图1示出了根据第一实施方案的光电检测装置(图像传感器)的示意性构成例。如图1所示，根据本实施方案的图像传感器100具有以下这种固态摄像装置的结构，该固态摄像装置包括像素阵列部102、作为驱动电路(周边电路)的垂直驱动电路103、列信号处理电路104、水平驱动电路105、输出电路106、驱动控制电路107等，在该像素阵列部102中以二维阵列排列有具有其中堆叠有光电转换区域的堆叠结构的像素101。注意，毋庸置疑的是，这些电路可以由已知的电路来构成，并且可以通过使用其他电路来构成(例如，在传统CCD摄像装置或CMOS摄像装置中使用的各种电路)来构成。
基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，驱动控制电路107生成用作垂直驱动电路103、列信号处理电路104和水平驱动电路105的操作基准的时钟信号或控制信号。所生成的时钟信号和控制信号被输入到垂直驱动电路103、列信号处理电路104和水平驱动电路105。
例如，垂直驱动电路103包括移位寄存器，并以行为单位在垂直方向上依次选择性地扫描像素阵列部102的各像素101。基于根据各像素101中的接收光量生成的电流(信号)的像素信号(图像信号)经由包括垂直信号线(VSL)的信号线(数据输出线)108发送到列信号处理电路104。
例如，列信号处理电路104针对像素101的每列而设置，并且通过针对各像素101使用来自黑基准像素(尽管未示出，但其形成在有效像素区域周围)的信号来对从一行的像素101输出的图像信号执行噪声去除和信号放大的信号处理。在列信号处理电路104的输出级，水平选择开关(未示出)连接并设置在列信号处理电路和水平信号线109之间。
例如，水平驱动电路105包括移位寄存器，通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择列信号处理电路104中的每个，并且将来自每个列信号处理电路104的信号输出到水平信号线109。
输出电路106对经由水平信号线109从每个列信号处理电路104依次提供的信号执行信号处理，并输出处理后的信号。
1.2像素的电路构成例
接下来，将说明像素101的电路构成例。图2是示出根据本实施方案的像素的示意性构成例的电路图。如图2所示，在本示例中，像素101包括其中有机层被用于光电转换区域(对应于将稍后说明的光电转换部PD1)的一种像素(在下文中，也被称为第一像素)10和其中半导体基板被用于光电转换区域(对应于将稍后说明的光电转换部PD2)的一种像素(在下文中，也被称为第二像素)20。注意，光电转换部PD1和光电转换部PD2被堆叠以在半导体基板的基板厚度方向上彼此重叠。
(第一像素10)
例如，第一像素10包括光电转换部PD1、读出电极11、浮动扩散区域FD1、复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14。
包括在连接到垂直驱动电路103的像素驱动线中的选择控制线连接到选择晶体管14的栅极，并且向其施加选择控制信号SEL1。包括在像素驱动线中的复位控制线连接到复位晶体管12的栅极，并且向其施加复位控制信号RST1。包括在像素驱动线中的存储控制线连接到将稍后说明的存储电极(参见稍后说明的图6中的存储电极112)，并且向其施加存储控制电压VOA。一端连接到列信号处理电路104的垂直信号线VSL1经由选择晶体管14连接到放大晶体管13的漏极。
在以下说明中，复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14也将被统称为像素电路。像素电路可以包括浮动扩散区域FD1和/或读出电极11。
例如，光电转换部PD1由有机材料制成，并对入射光进行光电转换。读出电极11传输在光电转换部PD1中生成的电荷。浮动扩散区域FD1存储由读出电极11传输的电荷。放大晶体管13使具有与存储在浮动扩散区域FD1中的电荷相对应的电压值的像素信号出现在垂直信号线VSL1中。复位晶体管12释放存储在浮动扩散区域FD1中的电荷。选择晶体管14选择作为读出对象的第一像素10。
光电转换部PD1的阳极接地，并且其阴极连接到读出电极11。稍后将参照图6详细说明光电转换部PD1，例如，存储电极112被布置为靠近光电转换部PD1。在曝光时，用于将光电转换部PD1中生成的电荷收集到存储电极112附近的半导体层(图6中的光电转换层54的部分层)的存储控制电压VOA经由存储控制线施加到存储电极112。在读出时，用于使收集在存储电极112附近的半导体层中的电荷经由读出电极11流出的存储控制电压VOA经由存储控制线施加到存储电极112。
经由读出电极11流出的电荷被存储在由连接读出电极11、复位晶体管12的源极和放大晶体管13的栅极的配线结构构成的浮动扩散区域FD1中。注意，例如，复位晶体管12的漏极可以连接到被提供电源电压VDD或低于电源电压VDD的复位电压的电源线。
例如，放大晶体管13的源极可以经由恒流电路(未示出)连接到电源线。放大晶体管13的漏极连接到选择晶体管14的源极，并且选择晶体管14的漏极被连接到垂直信号线VSL1。
浮动扩散区域FD1将存储的电荷转换为具有与电荷量相对应的电压值的电压。注意，例如，浮动扩散区域FD1可以是接地电容器。然而，本发明不限于此，并且浮动扩散区域FD1可以是通过有意地将电容器等连接到读出电极11的漏极、复位晶体管12的源极和放大晶体管13的栅极连接的节点而添加的电容器等。
垂直信号线VSL1连接到针对列信号处理电路104中的每列(即，针对每条垂直信号线VSL1)设置的模数(AD：analog-to-digital)转换电路104a。例如，AD转换电路104a包括比较器和计数器，并且通过将从外部基准电压生成电路(数模转换器(DAC：digital-to-analog converter))输入的诸如单斜率(single slope)或斜坡(ramp)形等基准电压与出现在垂直信号线VSL1中的像素信号进行比较，来将模拟像素信号转换为数字像素信号。注意，例如，AD转换电路104a可以包括相关双采样(CDS：correlated double sampling)电路，并且可以被构造为能够减少kTC噪声等。
(第二像素20)
例如，第二像素20包括光电转换部PD2、传输晶体管21、浮动扩散区域FD2、复位晶体管22、放大晶体管23和选择晶体管24。也就是说，在第二像素20中，第一像素10中的读出电极11被传输晶体管21代替。
浮动扩散区域FD2、复位晶体管22和放大晶体管23相对于传输晶体管21的连接关系可以类似于第一像素10中的浮动扩散区域FD1、复位晶体管12和放大晶体管13相对于读出电极11的连接关系。放大晶体管23、选择晶体管24和垂直信号线VSL2之间的连接关系可以类似于第一像素10中的放大晶体管13、选择晶体管14与垂直信号线VSL1之间的连接关系。
例如，传输晶体管21的源极连接到光电转换部PD2的阴极，并且其漏极连接到浮动扩散区域FD2。包括在像素驱动线LD中的传输控制线连接到传输晶体管21的栅极。
在以下说明中，复位晶体管22、放大晶体管23和选择晶体管24也将被统称为像素电路。像素电路可以包括浮动扩散区域FD2和传输晶体管21中的一个或多个。
例如，光电转换部PD2由半导体材料制成，并且对入射光进行光电转换。传输晶体管21传输在光电转换部PD2中生成的电荷。浮动扩散区域FD2存储由传输晶体管21传输的电荷。放大晶体管23使具有与存储在浮动扩散区域FD2中的电荷相对应的电压值的像素信号出现在垂直信号线VSL2中。复位晶体管22释放存储在浮动扩散区域FD2中的电荷。选择晶体管24选择作为读出对象的第二像素20。
光电转换部PD2的阳极接地，并且其阴极连接到传输晶体管21。传输晶体管21的漏极连接到复位晶体管22的源极和放大晶体管23的栅极，并且连接这些部件的配线结构构成浮动扩散区域FD2。从光电转换部PD2经由传输晶体管21流出的电荷被存储在浮动扩散区域FD2中。
浮动扩散区域FD2将存储的电荷转换为与电荷量相对应的电压值的电压。注意，例如，浮动扩散区域FD2可以是接地电容器。然而，本发明不限于此，并且浮动扩散区域FD2可以是通过有意地将电容器等连接到传输晶体管21的漏极、复位晶体管22的源极和放大晶体管23的栅极连接的节点而添加的电容器等。
类似于垂直信号线VSL1，垂直信号线VSL2连接到针对列信号处理电路104中的每列(即，针对每条垂直信号线VSL2)设置的AD转换电路104a。
1.3固态摄像装置的堆叠结构例
图3是示出根据本实施方案的图像传感器的堆叠结构例的图。如图3所示，图像传感器100具有其中光接收芯片41和电路芯片42垂直堆叠的堆叠结构。例如，光接收芯片41可以是包括其中多个像素101以矩阵状排列的像素阵列部102的半导体芯片，并且例如，电路芯片42可以是包括图1中的周边电路等的半导体芯片。
为了接合光接收芯片41和电路芯片42，例如，可以使用其中接合表面被平坦化并且接合表面通过电子力彼此接合的所谓的直接接合。然而，本发明不限于此，并且例如，也可以使用其中形成在接合表面上的铜(Cu)电极焊盘彼此接合的所谓的Cu-Cu接合、凸块接合等。
光接收芯片41和电路芯片42经由诸如贯通半导体基板的硅贯通孔(TSV：through-silicon via)等连接部电连接。对于使用TSV的连接，例如，可以采用所谓的双TSV方法，其中两个TSV，即，设置在光接收芯片41中的TSV和从光接收芯片42设置到电路芯片42的TSV连接在芯片的外表面上，或者可以采用所谓的共享TSV方法，其中两者通过从光接收芯片41贯通到电路芯片42的TSV来连接。
然而，当Cu-Cu接合或凸块接合被用于接合光接收芯片41和电路芯片42时，两者经由Cu-Cu接合部或凸块接合部电连接。
1.4像素的构成例
接下来，将说明像素101的构成例。注意，在图4和以下说明中，例示出对绿色(G)波长分量的光进行光电转换的像素(在下文中，也被称为G像素)101由第一像素10构成，并且对红色(R)或蓝色(B)波长分量的光进行光电转换的像素(在下文中，也被称为R像素或B像素)101由第二像素20构成的情况，但本发明不限于此。在不区分选择性地透射红色(R)或蓝色(B)波长分量的光的滤色器59r和59b的情况下，附图标记为59。
图4是示出根据本实施方案的像素阵列部的示意性构成例的示意图。如图4所示，像素阵列部102具有以下构成：其中具有第一像素10和第二像素20在光入射方向上堆叠(排列)的结构的像素101沿着垂直于光入射方向的平面以二维格子状排列。也就是说，在本实施方案中，第一像素10和第二像素20被构造为在垂直于像素101的排列方向(平面方向)的方向上排列，使得透过位于入射光的光路的上游侧的第一像素10的光入射到位于第一像素10的下游侧的第二像素20上。根据这种构成，在光入射方向上排列的第一像素10和第二像素20的光轴可以一致或基本一致。
在本实施方案中，构成第一像素10的光电转换部PD1由有机材料制成，并且构成第二像素20的光电转换部PD2由诸如硅等半导体材料制成。然而，本发明不限于此。例如，光电转换部PD1和光电转换部PD2两者都可以由半导体材料制成，光电转换部PD1和光电转换部PD2两者都可以由有机材料制成，或者光电转换部PD1可以由半导体材料制成，并且光电转换部PD2可以由有机材料制成。可选择地，光电转换部PD1和光电转换部PD2中的至少一个可以由与有机材料和半导体材料不同的光电转换材料制成。
1.5比较例
图5是示出根据本公开比较例的像素各层的示意性构成例的平面布局图。如图5所示，根据比较例的像素900具有两层结构：其中第一像素10的光电转换部PD1(例如，设置有包括有机层的光电转换层以及读出电极11、存储电极112和屏蔽电极113)在半导体基板的基板厚度方向上设置在第一层(例如，其上设置有第二像素20的光电转换部PD2的包括半导体基板的层)中，并且第一像素10的像素电路(例如，复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14)和第二像素20的像素电路(例如，复位晶体管22、放大晶体管23和选择晶体管24)被设置在第二层(例如，设置在其上设置有第二像素20的光电转换部PD2的半导体基板的前表面(元件形成面)侧的半导体层)中。
注意，在图5中的第二层中，示出了第一像素10的复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14的各个栅电极121、131和141以及作为其源极和漏极的扩散区域110和浮动扩散区域FD1、第二像素20的传输晶体管21、复位晶体管22、放大晶体管23和选择晶体管24的各个栅电极211、221、231和241以及作为它们的源极和漏极的扩散区域210和浮动扩散区域FD2、存储第二像素20的光电转换部PD2中生成的电荷的电荷存储区域251、控制作为第二层的半导体层的阱电位的阱抽头161以及贯通设置有第二像素20的光电转换部PD2的半导体基板的贯通电极TSV1至TSV4。
如上所述，在堆叠型图像传感器中，需要第一像素10的像素电路和第二像素20的像素电路，并且将要布置在第二层中的像素晶体管的数量增加。作为减少像素晶体管数量的方法，可以想到的是多个像素共享像素晶体管。在这种情况下，有可能发生转换效率降低的缺陷，或者第一像素10的像素电路的源极跟随器操作点和第二像素20的像素电路的源极跟随器操作点偏移，从而出现曝光时间的差异。
像素晶体管通常被设置在半导体基板上，但如果像素晶体管的数量增加，则有可能发生诸如由于存储来自布置在半导体基板中的光电转换部PD2的电荷的电荷存储区域251的面积减小而导致的饱和电荷量特性的劣化、由于放大晶体管13和/或23的尺寸减小而导致的噪声特性的劣化以及取决于像素晶体管的数量的物理安装故障等问题。
因此，在本实施方案中，能够抑制其中多个光电转换区域被堆叠在一个像素区域中的堆叠型光电检测装置(图像传感器)的图像质量的劣化。
1.6像素的截面结构例和布局例
接下来，将参照图6和图7说明根据本实施方案的像素101的截面结构例和各层的布局例。图6是示出根据本实施方案的像素的截面结构例的截面图。注意，术语“垂直”可以表示垂直于半导体基板的元件形成面(例如，前表面)。图6示出了图3所示的光接收芯片41的截面结构的一部分。图7是示出根据本实施方案的像素各层的示意性布局例的布局图。注意，在图7中，第一层示出了图6中A-A表面的布局例，第二层示出了图6中B-B表面附近(即，半导体基板60的元件形成面附近)的布局例，并且第三层示出了图6中C-C表面附近(即，半导体层65的元件形成面附近)的布局例。在图7中，与图5中相同的组成部分由相同的附图标记表示，并且将省略其冗余的说明。
在以下说明中，将例示出所谓的背面照射型截面结构：其中光入射面在半导体基板60的背面侧(元件形成面的相反侧)上，但本发明不限于此，并且可以使用所谓的前表面照射型截面结构：其中光入射面在半导体基板60的前表面侧(元件形成面侧)。在本说明书中，将例示出有机材料被用于G像素101的光电转换部PD1的情况，但对于光电转换部PD1和PD2中的每个的光电转换材料，可以使用有机材料和半导体材料(也被称为无机材料)中的一者或两者。
然而，在半导体材料被用作光电转换部PD1的光电转换材料和光电转换部PD2的光电转换材料两者的情况下，图像传感器100可以具有其中光电转换部PD1和光电转换部PD2被构建在同一半导体基板60上的截面结构，可以具有其中其上构建有光电转换部PD1的半导体基板和其上构建有光电转换部PD2的半导体基板被接合的截面结构，或者可以具有其中光电转换部PD1和PD2中的一个被构建在半导体基板60上并且另一个被构建在形成在半导体基板60的背面或前表面上的截面结构。
如图6和图7所示，根据本实施方案的像素101具有堆叠结构：其中第二像素20的光电转换部PD2形成在半导体基板60上，并且第一像素10的光电转换部PD1被设置在半导体基板60的背面侧(元件形成面的相反侧)，换句话说，光电转换部PD1和PD2在基板厚度方向上堆叠。在图6中，为了便于说明，半导体基板60的背面位于附图平面中的上侧，并且前表面位于下侧。
(第一像素10)
第一像素10的光电转换部PD1隔着绝缘层55被设置在半导体基板60的背面侧。例如，光电转换部PD1包括具备有机层的光电转换层54、布置在光电转换层54的上表面侧(图中上侧)的透明电极53以及布置在光电转换器层54的下表面侧(图中下侧)的存储电极112。
注意，光电转换层54可以具有由有机半导体材料制成的单层结构，或者可以具有其中有机半导体层和半导体层堆叠的两层以上的堆叠结构。在堆叠结构的情况下，半导体层可以被布置在存储电极112侧。
例如，相对于光电转换层54设置在附图平面中的上侧(在下文中，附图平面中的上侧将被称为上表面侧，并且下侧将被称为下表面侧)的透明电极53用作光电转换部PD1的阳极。在光电转换层54具有堆叠结构的情况下，下层半导体层用作光电转换部PD1的阴极。
光电转换层54电连接到形成在绝缘层55中的读出电极11。读出电极11通过连接到贯通绝缘层55和半导体基板60的贯通电极68而电气延伸到半导体基板60的前表面(下表面)侧，并且电连接到浮动扩散区域FD1。
存储电极112隔着绝缘层55被设置在光电转换层54的下表面侧。存储电极112连接到像素驱动线中的存储控制线，并且如上所述，在曝光时，被施加用于在光电转换层54的下层侧(在堆叠结构的情况下为下层侧的半导体层)收集光电转换部PD1中生成的电荷的存储控制电压VOA，并且在读出时，被施加使收集在存储电极112附近的电荷经由读出电极11流出的存储控制信号VOA。
在存储电极112周围设置有用于电气分离相邻像素的屏蔽电极113。低于在存储电荷时施加到存储电极112的存储控制电压VOA的电位(例如，GND电位或VSS电位)被施加到屏蔽电极113。结果，执行操作使得在存储电荷时，电荷存储在存储电极112周围的光电转换层54中，并且在释放电荷时，存储在存储电极112周围的光电转换层54中的电荷经由读出电极11释放。
(第二像素20)
例如，第二像素20的光电转换部PD2包括设置在半导体基板60中的p阱区域中的p型半导体区域61、设置在p型半导体区域61的中央附近的n型半导体区域62以及在p形半导体区域61中设置在半导体基板60的元件形成面侧的电荷存储区域251。例如，电荷存储区域251用作存储在n型半导体区域62中通过光电转换生成的电荷(电子)的电荷存储区域，并且p型半导体区域61用作形成用于收集通过n型半导体区域62中的光电转换生成的电荷的电位梯度的区域。
例如，滤色器59被布置在光电转换部PD2的光入射面侧，该滤色器59选择性地透射具有特定波长分量的光(在该示例中，红色(R)或蓝色(B)光)。例如，滤色器59可以被布置在设置在半导体基板60的背面侧的绝缘层55中。例如，该阵列可以是其中相同颜色的滤色器59被交替布置为彼此不相邻的阵列。如上所述，通过将滤色器59布置在光电转换部PD2的光入射面上，能够限制入射到光电转换部PD2上的光的波段，使得具有特定波长分量的光可以在光电转换部PD2中进行光电转换。
由垂直晶体管构成的传输晶体管21被设置在半导体基板60的元件形成面(附图平面中的下表面)侧，即，元件形成面侧。传输晶体管21的栅电极211从半导体基板60的表面到达n型半导体区域62，并且经由贯通绝缘层64和层间绝缘膜66的贯通电极和配线层67(传输控制线的一部分)连接到垂直驱动电路103。
绝缘层64被设置在半导体基板60的元件形成面上，并且单独的岛状半导体层65被设置在绝缘层64上的每个像素区域中。每个像素101的像素电路(复位晶体管12、放大晶体管13、选择晶体管14、复位晶体管22、浮动扩散区域FD2、放大晶体管23和选择晶体管24)被设置在岛状半导体层65中。
从电荷存储区域251经由传输晶体管21流出的电荷被存储在半导体层65的浮动扩散区域FD2中。浮动扩散区域FD2经由形成在层间绝缘膜66中的配线层67连接到复位晶体管22的源极和放大晶体管23的栅电极231。
(像素分离结构)
半导体基板60可以设置有将多个像素101彼此电气和/或光学分离的像素分离部。每个像素101可以被设置在由像素分离部划分的一个像素区域中。例如，在从半导体基板60的背面(附图中的上表面)侧观察图像传感器100的情况下，例如，像素分离部可以具有介于多个像素101之间的格子形状，并且每个光电转换部PD2可以被设置在由像素分离部划分的一个像素区域中。
例如，固定电荷膜可以被设置在半导体基板60和像素分离部之间。例如，固定电荷膜可以通过使用具有负固定电荷的高电介质来形成，从而在与半导体基板60的界面部分处形成正电荷(空穴)存储区域，并且抑制暗电流的产生。由于固定电荷膜被形成为具有负固定电荷，因此电场通过负固定电荷被施加到与半导体基板60的界面，从而形成正电荷(空穴)存储区域。
例如，固定电荷膜可以由氧化铪膜(HfO2膜)形成。另外，固定电荷膜可以被形成为包含诸如铪、锆、铝、钽、钛、镁、钇和镧系元素等的氧化物中的至少一种。
像素分离部可以具有诸如从半导体基板60的前表面到达背面的所谓的全沟槽隔离(FTI：full trench isolation)结构和从半导体基板60的背面或前表面形成到半导体基板60的中间附近的所谓的深沟槽隔离(DTI：deep trench isolation)结构等各种元件隔离结构。
(瞳孔校正)
在用作阳极的透明电极53的上表面上，设置有由氧化硅膜、氮化硅膜等形成的密封膜52。例如，密封膜52的上表面通过化学机械抛光(CMP：chemical mechanicalpolishing)被平坦化，并且用于每个像素101的片上透镜51被设置在平坦化的上表面上。例如，密封膜52由诸如氮化硅(SiN)等绝缘材料制成，并且可以包括铝(Al)、钛(Ti)等原子，以便防止原子从透明电极53扩散。然而，本发明不限于此，并且密封膜52可以具有由下层密封膜和上层平坦化膜构成的堆叠结构。
每个像素101的片上透镜51具有使得入射光被收集在光电转换部PD1和PD2中的曲率。注意，例如，每个像素101中的片上透镜51、滤色器59和光电转换部PD2之间的位置关系可以根据距像素阵列部102的中心的距离(图像高度)来调节(瞳孔校正)。
如上所述，根据本实施方案的图像传感器100具有堆叠结构，该堆叠结构包括第一层、第二层和第三层，第一层为设置在半导体基板60的光入射面(背面)侧的包括光电转换层54的层(例如，从密封膜52到绝缘层55)，第二层为包括半导体基板60和绝缘层64的层，以及第三层为包括绝缘层64上的半导体层65和层间绝缘膜66的层。对绿色(G)光进行光电转换的光电转换部PD1被布置在第一层中，对蓝色(B)光或红色(R)光进行光电转换的光电转换部PD2被布置在第二层的半导体基板60中。透射蓝色(B)光或红色(R)光的滤色器59被布置在光电转换部PD1和PD2之间的绝缘层55中。在第三层的半导体层65中，布置有第一像素10和第二像素20的像素晶体管(复位晶体管12和22、放大晶体管13和23以及选择晶体管14和24)。
为了将在第一层的光电转换部PD1中生成的电荷传输到第三层的像素晶体管，设置有贯通第一层至第三层(即，绝缘层55、半导体基板60、绝缘层64和层间绝缘膜66)的贯通电极68。如参照图3所述，具有如上所述的截面结构的光接收芯片41被堆叠在电路芯片42上。
在图7中，第二层的阱抽头161是用于固定半导体基板60的阱电位的扩散层区域，例如，掺杂有硼(B)的高浓度P扩散区域，并且例如，固定到GND电位(0V)。
例如，传输晶体管21的栅电极211由具有垂直传输结构的垂直晶体管构成，并且将在光电转换部PD2中生成并存储在电荷存储区域251中的电荷传输到浮动扩散层FD2。
浮动扩散区域FD2的一部分被设置在包括在第二层中的半导体基板60的元件形成面上。浮动扩散区域FD2经由贯通电极69和配线层67连接到包括在第三层中的半导体层65的元件形成面上设置的浮动扩散区域FD2。
第二像素20的复位晶体管22具有将第二层和第三层的浮动扩散区域FD2复位的功能。
复位晶体管22的漏极和放大晶体管23的漏极连接到电源电压VDD。
放大晶体管23的栅电极231连接到浮动扩散区域FD2。结果，具有基于在光电转换部PD2中生成的电荷量的电压值的电压的像素信号出现在放大晶体管23的源极处。
基于施加到栅电极241的选择控制信号SEL2，选择晶体管24将由放大晶体管23生成的像素信号输出到垂直信号线VSL2。
第三层的阱抽头261是用于固定半导体层65的阱电位的扩散层区域，例如，掺杂有硼(B)的高浓度P区域，并且例如，被固定到GND电位(0V)。注意，第三层的阱抽头261可以在相邻像素之间共享。结果，可以扩大第三层的有效元件形成区域。
在第一层的光电转换部PD1中生成的电荷被存储在光电转换层54中的存储电极112上的半导体层中，并且通过随后的传输操作被传输到读出电极11。读出电极11经由贯通电极68(对应于图7中的贯通电极68-1)连接到包括在第三层中的半导体层65的浮动扩散层FD1。
第一像素10的复位晶体管12具有将第三层的浮动扩散区域FD1复位的功能。
放大晶体管13的栅电极131连接到浮动扩散区域FD1。结果，具有基于在光电转换部PD1中生成的电荷量的电压值的像素信号出现在放大晶体管23的源极处。
基于施加到栅电极141的选择控制信号SEL1，选择晶体管14将由放大晶体管13生成的像素信号输出到垂直信号线VSL1。
如上所述，在本实施方案中，第一像素10和第二像素20的像素晶体管被布置在与半导体基板60不同的层中。结果，能够扩大存储光电转换部PD2中生成的电荷的电荷存储区域251的区域。
这里，例如，将第一层的光电转换部PD1和第三层的浮动扩散区域FD1电连接的贯通电极68(图7中的贯通电极68-1至68-4中的至少一个)可以被设置在像素101之间的区域中，例如，设置在划分像素区域的像素分离部中。因此，可以使电荷存储区域251的面积最大化。在这种情况下，通过将贯通电极68布置在四个像素101的角部彼此面对的交点处，可以使像素区域的面积最大化。
类似地，将第二层的浮动扩散区域FD2和第三层的浮动扩散区域FD2电连接的贯通电极69不限于像素区域的内部，并且例如，可以被设置在像素101之间的区域中，例如，设置在划分像素区域的像素分离部中。因此，可以使电荷存储区域251的面积最大化。在这种情况下，通过将贯通电极69布置在四个像素101的角部彼此面对的交点处，可以使像素区域的面积最大化。
在图6和图7中，已经例示出每个像素晶体管被设置在半导体层65的与半导体基板60相反的表面上的情况(即，半导体层65中的元件形成面是与半导体基板60相反的表面的情况)，但本发明不限于此，并且半导体层65的元件形成面可以是面向半导体基板60的表面。形成在半导体层65中的像素晶体管的结构不限于一般的平面型，并且可以是诸如鳍型等各种结构。
在图6和图7中，例示出岛状半导体层65(即，构成每个像素101的像素电路的像素晶体管)以与光电转换部PD2的排列周期相同的周期被布置在与元件形成面平行的平面中的情况，但本发明不限于此。例如，可以进行各种变形，诸如将岛状半导体层65布置成相对于光电转换部PD2的排列周期偏移半个周期等。
例如，绝缘层64的膜厚度可以是4μm(微米)以下，更优选1μm以下。
1.7各层的材料例
接下来，将通过示例来说明构成根据本实施方案的像素101的各层的材料。
(像素晶体管材料)
设置有第一像素10和第二像素20的像素晶体管的半导体层65的材料的示例可以包括结晶硅、非晶硅、微晶硅、结晶硒和非晶硒、以及作为黄铜矿化合物的诸如CIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe2)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2和AgInSe2等，或者作为III-V族化合物的GaAs、InP、AlGaAs、GaP、AlGaInP和InGaAsP、以及CdSe、CdS、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnS、PbSe和PbS的化合物半导体，由这些材料制成的量子点，诸如IGZO等氧化物半导体材料、过渡金属二硫化物(transition metaldichalcogenides)、碳化硅、金刚石、石墨烯、碳纳米管、以及诸如稠合多环烃化合物和稠合杂环化合物等有机半导体材料。
(绝缘膜材料)
例如，包括绝缘层55、绝缘层64和层间绝缘膜66的各个绝缘膜可以包括氧化硅膜、正硅酸四乙酯(TEOS：tetraethyl orthosilicate)、氮化硅膜或氮氧化硅膜。可以使用氧化铪、氧化铝、氧化锆、氧化钽、氧化钛等。除上述材料以外的材料的示例可以包括氧化镧、氧化镨、氧化铈、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇、氮化铝膜、氮氧化铪膜和氮氧化铝膜。
(贯通电极和过孔配线材料)
对于包括贯通电极68(贯通电极68-1至68-4)和贯通电极69的各个电极或配线，例如，可以使用诸如掺杂磷的非晶硅(PDAS：phosphorus doped amorphous silicon)等掺杂硅材料或诸如铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铪(Hf)或钽(Ta)等金属材料。
(半导体基板材料)
例如，半导体基板60是n型硅基板，并且在内部的预定区域中具有P阱。结晶硅、非晶硅、微晶硅、结晶硒和非晶硒、以及作为黄铜矿化合物的诸如CIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe2)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2和AgInSe2，或者作为III-V族化合物的GaAs、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP和InGaAsP、以及CdSe、CdS、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnS、PbSe和PbS等化合物半导体。由这些材料制成的量子点可以被用于光电转换层。
(光电转换层材料)
在有机半导体被用作光电转换层54的材料的情况下，光电转换层54可以具有以下层结构。然而，在堆叠结构的情况下，可以适当地改变堆叠顺序。
(1)p型有机半导体的单层结构
(2)n型有机半导体的单层结构
(3-1)p型有机半导体层/n型有机半导体层的堆叠结构
(3-2)p型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(本体异质结构)/n型有机半导体层的堆叠结构
(3-3)p型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(本体异质结构)的堆叠结构
(3-4)n型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(本体异质结构)的堆叠结构
(4)p型有机半导体和p型有机半导体的混合层(本体异质结构)
这里，p型有机半导体的示例可以包括萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、芘衍生物、苝衍生物、并四苯衍生物、并五苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、噻吩衍生物、噻吩并噻吩衍生物、苯并噻吩衍生物，苯并噻吩并苯并噻吩衍生物、三烯丙基胺衍生物、咔唑衍生物、苝衍生物、苉衍生物、衍生物、荧蒽衍生物、酞菁衍生物、亚酞菁衍生物、亚紫菜嗪衍生物(subporphyrazine derivative)、具有作为配体的杂环化合物的金属络合物、聚噻吩衍生物、聚苯并噻二唑衍生物和聚芴衍生物。
n型有机半导体的示例可以包括富勒烯和富勒烯衍生物<例如，诸如C60、C70和C74等富勒烯(高阶富勒烯)、内包富勒烯(endohedral fullerenes)或富勒烯衍生物(例如，富勒烯氟化物、PCBM富勒烯化合物和富勒烯多聚体)>，具有比p型有机半导体更大(更深)的HOMO和LUMO的有机半导体以及透明无机金属氧化物。
n型有机半导体的具体示例可以包括含有氮原子、氧原子和硫原子的杂环化合物，例如具有吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、异喹啉衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、菲咯啉衍生物、四唑衍生物、吡唑衍生物、咪唑衍生物、噻唑衍生物、噁唑衍生物、咪唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并***衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噁唑衍生物、咔唑衍生物、苯并呋喃衍生物、二苯并呋喃衍生品、亚紫菜嗪衍生物(subporphyrazine derivative)、聚亚苯基亚乙烯基衍生物(polyphenylenevinylenederivative)、聚苯并噻二唑衍生物和聚芴衍生物作为分子骨架的一部分的有机分子、有机金属络合物和亚酞菁衍生物。
其具体示例可以包括作为富勒烯衍生物中所含基团的卤素原子等；直链、支链或环状烷基或苯基；具有直链或稠合芳族化合物的基团；具有卤化物的基团；部分氟代烷基；全氟烷基；甲硅烷基(silylalkyl group)；甲硅烷基烷氧基(silyl alkoxy group)；芳基甲硅烷基(arylsilyl group)；芳基硫烷基(arylsilyl group)；烷基硫烷基(alkylsulfanylgroup)；芳基磺酰基；烷基磺酰基；芳基硫醚基团；烷基硫醚基团；氨基；烷基氨基；芳基氨基；羟基；烷氧基；酰氨基；酰氧基；羰基；羧基；羧酰胺基；烷氧基；酰基；磺酰基；氰基；硝基；具有硫族化物的基团；膦基；膦酸酯基(phosphon group)；及其衍生物。
由如上所述的有机材料制成的光电转换层的膜厚度不限于以下值，并且例如，可以是1×10-8m(米)至5×10-7m，优选2.5×10-8m至3×10-7m、更优选2.5×10-8m至2×10-7m，更优选1×10-7m至1.8×10-7m。注意，有机半导体通常被分类为p型和n型，但p型表示空穴易于传输，并且n型表示电子易于传输，并且有机半导体不限于像无机半导体那样具有空穴或电子作为热激励的主要载流子的解释。
形成对具有绿色波长的光进行光电转换的光电转换层的材料的示例包括若丹明基颜料、花青基颜料、喹吖啶酮衍生物和亚酞菁基颜料(亚酞菁衍生物)。
形成对蓝色光进行光电转换的光电转换层的材料的示例包括香豆素酸颜料、三-8羟基喹啉铝(Alq3)和花青颜料。
形成对红色光进行光电转换的光电转换层的材料的示例包括酞菁颜料和亚酞菁颜料(亚酞菁衍生物)。
作为光电转换层，可以使用对从紫外区域到红色区域的基本上所有可见光都敏感的全色光敏有机光电转换层。另一方面，形成光电转换层的无机材料的示例可以包括结晶硅、非晶硅、微晶硅、结晶硒和非晶硒、诸如作为黄铜矿化合物的CIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe2)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2和AgInSe2，或者作为III-V族化合物的GaAs、InP、AlGaAs、GaP、AlGaInP和InGaAsP、以及CdSe、CdS、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnS、PbSe和PbS等化合物半导体。另外，由这些材料制成的量子点可以被用于光电转换层。
(堆叠在光电转换层上的半导体层材料)
光电转换层54可以具有下层半导体层和上层光电转换层的堆叠结构。如上所述，通过在光电转换层下方设置半导体层，可以防止在存储电荷时的再结合，因此能够提高将存储在光电转换层中的电荷传输到读出电极的效率。可以抑制暗电流的产生。注意，在这种情况下，形成光电转换层的材料可以从形成光电转换层的上述各种材料中适当地选择。
这里，作为形成半导体层的材料，优选使用具有大带隙值(例如，3.0eV(电子伏特)以上的带隙值)并且具有比形成光电转换层的材料更高的迁移率的材料。其具体示例可以包括诸如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、以及诸如稠合多环烃化合物和稠合杂环化合物等有机半导体材料。
可选择地，在存储的电荷是电子的情况下，电离电位大于形成光电转换层的材料的电离电位的材料可以被用作形成半导体层的材料。另一方面，在存储的电荷是空穴的情况下，电子亲和力小于形成光电转换层的材料的电子亲和力的材料可以被用作形成半导体层的材料。
形成半导体层的材料中的杂质浓度优选为1×1018cm-3以下。光电转换层和半导体层可以由相同的材料制成，只要可以满足光电转换性能和迁移率性能即可。
这里，透明材料期望被用作透明电极53、读出电极11、光电转换层54中的半导体层、存储电极112和屏蔽电极113中的各个的材料。具体地，可以使用由Al-Nd(铝和钕的合金)或ASC(铝、钐和铜的合金)制成的材料。
透明导电材料的带隙能量期望为2.5eV以上，优选为3.1eV以上。
另一方面，在透明电极53、读出电极11、存储电极112和屏蔽电极113是透明电极的情况下，形成它们的透明导电材料的示例包括导电金属氧化物。
具体地，可以例示出氧化铟、氧化铟锡(包括掺杂Sn的In2O3、结晶ITO和非晶ITO的(ITO))、通过将铟作为掺杂剂添加到氧化锌而获得的氧化铟锌(IZO)、通过将铟作为掺杂物添加到氧化镓而获得的氧化铟镓(IGO)、通过将铟和锡作为掺杂剂添加到氧化锌而获得的氧化铟锡锌(ITZO)、IFO(掺杂F的In2O3)、氧化锡(SnO2)、ATO(掺杂Sb的SnO2)、FTO(掺F的SnO2)、氧化锌(包括掺杂有其它元素的ZnO)、通过将铝作为掺杂剂添加到氧化锌而获得的氧化铝锌(AZO)、通过将镓作为掺杂剂添加到氧化锌而获得的氧化镓锌(GZO)、氧化钛(TiO2)、通过将铌作为掺杂剂添加到氧化钛而获得的氧化铌钛(TNO)、氧化锑、尖晶石型氧化物和具有YbFe2O4结构的氧化物。
可选择地，也可以例示出使用氧化镓、氧化钛、氧化铌、氧化镍等作为母层的透明电极。
透明电极的厚度可以是2×10-8m至2×10-7m，优选为3×10-8m至1×10-7m。
1.8总结
如上所述，根据本实施方案，在其中第一层光电转换部PD1和第二层光电转换部PD2在半导体基板60的基板厚度方向上堆叠的堆叠型图像传感器100中，构成第一像素10的像素电路的像素晶体管和构成第二像素20的像素电路的像素晶体管被布置在半导体层65中，该半导体层65被设置在半导体基板60的光入射面的相反侧上。结果，在第二层中，可以增加存储在光电转换部PD2中生成的电荷的电荷存储区域251的面积，从而能够抑制由于电荷存储区域251的面积的减小而导致的饱和电荷量特性的减小。由于能够增加其中可以布置第一像素10和第二像素20的像素晶体管的面积，所以能够抑制由于放大晶体管13和/或23的尺寸减小而导致的噪声特性的劣化。结果，能够实现能够抑制图像质量劣化的光电检测装置、电子设备和光电检测***。
1.9变形例
接下来，将通过一些示例来说明根据上述第一实施方案的像素101的变形例。
下面的表1是示出其中布置有第一像素10的读出电极11和像素晶体管(放大晶体管13、复位晶体管12和选择晶体管14)的层(第二层或第三层)的组合示例的表。表2是示出其中布置有第二像素20的像素晶体管(传输晶体管21、放大晶体管23、复位晶体管22和选择晶体管24)的层(第二层或第三层)的组合示例的表。在表1和2中，'#n'(其中，n是自然数)是表示组合的变体的数字，'2'表示对应的像素晶体管被布置在图7所示的第二层中，并且'3'表示对应的像素晶体管被布置在图7所示的第二层中。在表格中，晶体管用“Tr”来表示。
表1
表2
首先，如表1所示，第一像素10的读出电极11在变体#1至#8中被省略，在变体#9至#16中被布置在第二层中，并且在变体#17至#24中被布置到第三层中。放大晶体管13在变体#1至#4、#9至#12和#17至#20中被布置在第二层中，并且在变体#5至#8、#13至#16和#21至#24中被布置在第三层中。复位晶体管12在变体#1和#2、#5和#6、#9和#10、#13和#14、#17和#18以及#21和#22中被布置在第二层中，并且在变体#3和#4、#7和#8、#11和#12、#15和#16、#19和#20以及#23和#24中被布置在第三层中。选择晶体管14在以奇数编号的变体中被布置在第二层中，并且在以偶数编号的变体中被布置在第三层中。
如上所述，第一像素10的读出电极11和像素晶体管(放大晶体管13、复位晶体管12和选择晶体管14)可以被布置在第二层或第三层中，并且可以省略读出电极11。因此，总共有24个组合。
如表2所示，在所有变体中，第二像素20的传输晶体管21被布置在第二层中。另一方面，放大晶体管23在变体#1至#4中被布置在第二层中，并且在变体#5至#8中被布置在第三层中。复位晶体管22在变体#1和#2以及变体#5和变体#6中被布置在第二层中，并且在变体#3和变体#4以及变体#7和变体#8中被布置在第三层中。选择晶体管14在以奇数编号的变体中被布置在第二层中，并且在以偶数编号的变体中被布置在第三层中。
如上所述，第二像素20的像素晶体管(传输晶体管21、放大晶体管23、复位晶体管22和选择晶体管24)可以被布置在第二层或第三层中。因此，总共有8种组合。
由于图像传感器100的实际构成是上述表1和表2的组合，因此总共有包括24×8种变体的192种变体，。例如，参照图7在第一示例性实施方案中所述的构成是表1中的变体#8和表2中的变体#8的组合。
接下来，将通过一些示例来说明基于从上述组合变体中提取的结构的变形例。注意，在以下变形例中没有特别提及的构成、操作和效果可以类似于上述实施方案或其他变形例的构成、操作和效果。
1.9.1第一变形例
图8是示出根据第一变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。注意，类似于图7，图8以及以后的布局图中的第一层、第二层和第三层分别对应于图6中的A-A面、B-B面附近(即，半导体基板60的元件形成面附近)以及C-C面附近(即，半导体层65的元件形成面附近)。在图8和以后的布局图中，与图7等中相同的组成部分由相同的附图标记表示，并且将省略其冗余的说明。
第一变形例是表1中的变体#8和表2中的变体#1的组合，其中第二像素20的像素电路(传输晶体管21、浮动扩散区域FD2、复位晶体管22、放大晶体管23和选择晶体管24)和电荷存储区域251被布置在第二层(半导体基板60的元件形成面)中，并且第一像素的像素电路(浮动扩散区域FD1、复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14)被布置在第三层(半导体层65的元件形成面)中。
根据这种结构，由于第一像素10的像素晶体管和第二像素20的像素晶体管可以被分散地布置在第二层和第三层中，所以可以增加每个像素晶体管(特别是放大晶体管13和23)的尺寸。因此，能够抑制由于放大晶体管的尺寸减小而导致的噪声特性的劣化。
1.9.2第二变形例
图9是示出根据第二变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
第二变形例是表1中的变体#1和表2中的变体#8的组合，其中第一像素10的像素电路(浮动扩散区域FD1、复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14)和电荷存储区域251被布置在第二层(半导体基板60的元件形成面)中，并且第二像素的像素电路(浮动扩散区域FD1、复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14))被布置在第三层(半导体层65的元件形成面)中。
根据这种结构，类似于第一变形例，第一像素10的像素晶体管和第二像素20的像素晶体管可以被分散地布置在第二层和第三层中，从而可以增加每个像素晶体管(特别是放大晶体管13和23)的尺寸。因此，能够抑制由于放大晶体管的尺寸减小而导致的噪声特性的劣化。
1.9.3第三变形例
图10是示出根据第三变形例的像素的截面结构例的截面图，图11是示出了根据第三变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。注意，图10及以后的截面图示出了与图6所示的像素101的截面相对应的截面中的截面结构例。在图10和以后的截面图中，与图6等中相同的组成部分由相同的附图标记表示，并且将省略其冗余的说明。
类似于第一变形例，第三变形例是表1中的变体#8和表2中的变体#1的组合，但是存储电极112被划分为用于左像素的存储电极112L和用于右像素的存储电极112R，以便将第一像素10作为由左像素和右像素的像素对构成的像面相位差像素操作。用于控制左像素中的电荷存储的存储控制电压VOAL经由贯通电极68-5被施加到存储电极112L，并且用于控制右像素中的电荷存储的存储控制电压VOAR经由贯通电极68-2被施加到储存电极112R。屏蔽电极313的一部分在存储电极112L和存储电极112R之间延伸。
如上所述，通过将存储电极112划分为左电极和右电极并施加独立的存储控制电压VOAL和VOAR，能够分离由沿着不同的光线路径到达光电转换部PD1的光被光电转换的电荷，并获得距离信息。
注意，用于读取存储在用于左像素的存储电极112L中的电荷的读出电极和用于读取存储在用于右像素的存储电极112R中的电荷的读出电极可以是相同的读出电极11，或者可以分别是针对左像素和右像素设置的单独的读出电极。在单独的读出电极的情况下，读出电极可以在不同位置处与光电转换部PD1接触。
根据这种结构，即使在第一像素10构成像面相位差像素的情况下，也能够类似于第一实施方案，增加第二层的电荷存储区域251的面积，并且因此，能够抑制饱和电荷量特性的劣化。由于能够增加其中可以布置第一像素10和第二像素20的像素晶体管的面积，所以还能够抑制噪声特性的劣化。
1.9.4第四变形例
图12是示出根据第四变形例的像素的截面结构例的截面图，并且图13是示出根据第四变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
类似于第一变形例，第四变形例是表1中的变体#8和表2中的变体#1的组合，但是省略了第一像素10中的存储电极112和屏蔽电极113，取而代之的是，在基本上整个像素区域上扩展的读出电极411与光电转换层54的下表面接触。
在这种构成中，在第一像素10的光电转换部PD1中生成的电荷经由贯通电极68-1直接流入第三层的浮动扩散区域FD2中。结果，能够减少停留在半导体基板60的背面侧的电荷，从而能够减少暗电流流入半导体基板60的电荷存储区域251。
1.9.5第五变形例
图14是示出根据第五变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
第五变形例具有以下构成：其中在与第四变形例相同的构成中，用于控制电荷从光电转换部PD1流入到浮动扩散区域FD1的传输晶体管(图14中示出了传输晶体管的栅电极511)被添加到第三层。
如上所述，通过采用能够控制电荷从光电转换部PD1流入到浮动扩散区域FD1的构成，能够使用包括读出电极或传输晶体管的现有像素电路，因此，能够简化设计过程。
1.9.6第六变形例
图15是示出根据第六变形例的像素的截面结构例的截面图。
类似于第一变形例，第六变形例是表1中的变体#8和表2中的变体#1的组合，但是具有以下构成：其中中继贯通电极68的电极焊盘68c被添加到第二层和第三层之间的绝缘层64。因此，从第一层贯通到第三层的贯通电极68被划分为从第一层贯通到绝缘层64中的电极焊盘68c的贯通电极68b和从电极焊盘68c贯通到第三层的贯通电极68a。
根据这种结构，由于可以减小贯通电极68a和68b中的每个在基板厚度方向上的长度，所以可以减小贯通电极的直径。结果，可以减小整个贯通电极的寄生电容，从而可以提高第一像素10的转换效率。由于通过减小贯通电极的直径来增加布局的自由度，因此还能够实现可以提高配线的总体自由度的效果。由于可以减小形成贯通电极时的沟槽的深度，所以可以便利制造工艺。
注意，例如，电极焊盘68c可以由诸如掺杂磷的非晶硅(PDAS)等掺杂有杂质的半导体材料(例如，硅材料)或者诸如铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铪(Hf)或钽(Ta)等金属材料制成。
1.9.7第七变形例
图16是示出根据第七变形例的像素的截面结构例的截面图。
类似于第一变形例，第七变形例是表1中的变体#8和表2中的变体#1的组合，但第二像素20被构造为对红外光(或近红外光)进行光电转换的IR像素，并且第一像素10被构造为对RGB的三原色进行光电转换的RGB像素。
为了将第一像素10构造为RGB像素，在第七变形例中，平坦化膜70被添加到密封膜52上，并且在其中布置有分别透射红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长分量的滤色器59。布置在光电转换部PD1和光电转换部PD2之间的绝缘层55中的滤色器59被透射红外光(或近红外光)的IR滤波器759代替。为了抑制红外光(或近红外光)在半导体基板60的光入射面上的反射，微小的凹凸结构(也被称为蛾眼结构)761被设置在半导体基板60的光入射面上。
根据这种结构，在除了使用RGB三原色获取的彩色图像之外还能够获取IR图像的图像传感器100中，能够抑制由于饱和电荷量特性的劣化、噪声特性的劣化等而导致的图像质量的劣化。
注意，例如，类似于包括绝缘层55、绝缘层64和层间绝缘膜66的绝缘膜，平坦化膜70可以包括氧化硅膜、正硅酸四乙酯(TEOS)、氮化硅膜或氮氧化硅膜。可以使用氧化铪、氧化铝、氧化锆、氧化钽、氧化钛等。除上述材料以外的材料的示例可以包括氧化镧、氧化镨、氧化铈、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇、氮化铝膜、氮氧化铪膜和氮氧化铝膜。
1.9.8第八变形例
图17是示出根据第八变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
类似于第一变形例，第八变形例是表1中的变体#8和表2中的变体#1的组合，但第二层的浮动扩散区域FD2在行方向(图中的横向方向)上相邻的第二像素20之间共享。在图17中，栅电极211-1是相邻的第二像素20中的传输晶体管21的栅电极。
如上所述，通过在相邻像素之间共享浮动扩散区域FD2的构成，连接到浮动扩散区域FD2的像素电路(复位晶体管22、放大晶体管23和选择晶体管24)也可以在相邻像素之间共享，从而可以减少将要设置的像素晶体管的数量。结果，能够确保电荷存储区域251和像素晶体管的占用面积，因此，能够抑制由于饱和电荷量特性的劣化、噪声特性的劣化等而导致的图像质量的劣化。
1.9.9第九变形例
图18是示出根据第九变形例的像素各层的示意性布局例的布局图。
类似于第八变形例，第九变形例具有其中在表1中的变体#8和表2中的变体#1的组合中在相邻像素之间共享第二层的浮动扩散区域FD2的构成。然而，在第九变形例中，浮动扩散区域FD2和传输晶体管21被布置在像素区域的一个角部处，并且一个浮动扩散区域FD2由面向该角部的四个第二像素20共享。在图18中，栅电极211和211-1至211-3是布置在两行两列中的四个第二像素20中的传输晶体管21的栅电极。
如上所述，通过增加共享浮动扩散区域FD2和与其连接的像素电路(复位晶体管22、放大晶体管23和选择晶体管24)的第二像素20的数量，可以进一步减少将要设置的像素晶体管的数量，从而能够进一步抑制由于饱和电荷量特性的劣化、噪声特性的劣化等而导致的图像质量的劣化。
1.9.10第十变形例
如第一实施方案中所述，作为将半导体基板60划分为各个像素区域的像素分离部的结构，存在贯通半导体基板60的前表面和背面的FTI结构、从半导体基板60背面或前表面形成到半导体基板60中间附近的DTI结构等。这里，在其中半导体基板60的元件形成面被像素分离部针对每个像素区域划分的结构(例如，FTI结构，或者从半导体基板60的表面形成的DTI结构)中，浮动扩散区域FD2不能在半导体基板60的元件形成面上在相邻像素之间共享。因此，在第十变形例中，将说明在半导体基板60的元件形成面被像素分离部针对每个像素区域划分的结构中，浮动扩散区域FD2在相邻像素之间共享的情况。
图19是示出根据第十示例的像素的截面结构例的截面图。
如图19所示，当半导体基板60的元件形成面(图中的下表面侧)被像素分离部80针对每个像素区域划分时，每个相邻的像素的第二层的浮动扩散区域FD2可以通过贯通电极69电气延伸到配线层67或更多的层，并且经由配线层67中的配线81或单独设置的导体层进行电连接。
注意，图19中示出了具有FTI结构的像素分离部80，但本发明不限于此，并且像素分离部80可以具有从半导体基板60的表面形成的DTI结构等。固定电荷膜可以被设置在像素分离部80和半导体基板60之间的接触面上。作为像素分离部80的材料，除了绝缘材料之外，还可以使用诸如钨(W)等反射材料或遮光材料。在这种情况下，在导体被用作像素分离部80的材料的情况下，绝缘层或固定电荷膜可以被设置在像素分离部80和半导体基板60之间的接触面上，以便避免像素分离部80和半导体基板60之间的短路。
1.9.11第十一变形例
在上述第一实施方案或第一变形例至第十变形例中，已经例示出堆叠型图像传感器100，其中堆叠有其中包括有机层的光电转换层54是光电转换部PD1的第一像素10和其中半导体基板60的一部分是光电转换部PD2的第二像素20。相反，在第十一变形例中，省略了第二像素20，并且针对第一像素10布置有滤色器59，从而获取了RGB三原色的彩色图像。
图20是示出根据第十一变形例的像素的截面结构例的截面图。
如图20所示，在第十一变形例中，省略了光电转换部PD2和传输晶体管21，从而使半导体基板60变薄，并且分别透射红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长分量的滤色器59被布置在添加到密封膜52上的平坦化膜70中。在第一像素10的像素晶体管之中，复位晶体管12和选择晶体管14被布置在第三层中，并且放大晶体管13被布置在第二层中。
如上所述，通过将放大晶体管13布置在与其他像素晶体管不同的层中，可以进一步增加放大晶体管13的尺寸，从而可以进一步抑制噪声特性的劣化。由于也可以增加其他像素晶体管的尺寸，因此也能够实现电路特性的改善。由于可以减小从光电转换部PD1到放大晶体管13的配线长度，所以可以提高转换效率。
注意，在图20中，已经例示出放大晶体管13被布置在第二层中并且其他像素晶体管被布置在第三层中的情况，但本发明不限于此，并且可以进行使得放大晶体管13被布置在第三层中并且其他像素晶体管被布置在第二层中的各种变形。
1.9.12变形例的总结
尽管以上已经说明了基于从表1和表2所示的变体中提取的结构的变形例，但本实施方案的变形例不限于此。例如，可以组合并实施第一实施方案和从上述变形例中选择的两个或多个。
2.第二实施方案
在第二实施方案中，将说明第一实施方案或其变形例中所述的光电检测装置(图像传感器)100的制造方法。注意，在以下说明中，将以作为第一实施方案的第三变形例所述的像素101(参见图10和图11)的制造方法为示例进行说明。
图21至图30是示出根据本实施方案的制造方法的示例的工艺截面图。
在本制造方法中，首先，如图21所示，例如，从具有p型导电性的半导体基板60的元件形成面以预定能量进行掺杂剂的离子注入预定，从而在半导体基板60中形成构成光电转换部PD2的n型半导体区域62、电荷存储区域251和各种阱区域。
随后，例如，通过通常的元件形成工艺，在半导体基板60的元件形成面上形成作为到达n型半导体区域62的垂直晶体管的传输晶体管21(其栅电极211及栅极绝缘膜)。通过将预定的掺杂剂以预定能量离子注入到将要成为传输晶体管21的漏极的区域中，形成了兼用作传输晶体管21的漏极的浮动扩散区域FD2的一部分。
接下来，如图22所示，通过使用诸如化学气相沉积(CVD：chemical vapordeposition)法或溅射等成膜技术，依次形成覆盖半导体基板60的元件形成面的绝缘层64和绝缘层64上的半导体层65A。
接下来，如图23所示，例如，通过使用化学机械抛光(CMP：chemical mechanicalpolishing)等来减薄半导体层65A。随后，例如，通过使用光刻技术，将减薄的半导体层65A加工成用于每个像素101的岛状半导体层65。随后，例如，通过通常的元件形成工艺在加工后的半导体层65的上表面(元件形成面)上形成第一像素10和第二像素20的像素晶体管(复位晶体管12和22、放大晶体管13和23、选择晶体管14和24等)、浮动扩散区域FD1和剩余的浮动扩散区域FD2。
接下来，如图24所示，通过使用诸如CVD法或溅射等成膜技术来形成覆盖绝缘层64和半导体层65的层间绝缘膜66。注意，例如，层间绝缘膜66的上表面可以通过CMP被平坦化。
接下来，例如，如图25所示，通过使用光刻技术和诸如CVD法或溅射等成膜技术，在层间绝缘膜66和绝缘层64中形成连接到像素晶体管的栅电极和源极/漏极的过孔配线(包括贯通电极69)。随后，在层间绝缘膜66上形成连接到每个过孔配线(包括贯通电极69)的配线层67。
接下来，如图26所示，例如，在将半导体基板60上下颠倒之后，通过使用光刻技术从背面侧雕刻半导体基板60，从而形成用作将相邻像素彼此分离的像素分离部的沟槽。注意，在该步骤中限定了p型半导体区域61。
接下来，如图27所示，通过使用诸如CVD法或溅射等成膜技术来形成填充沟槽内部并覆盖半导体基板60的背面的绝缘层55A。随后，例如，通过使用光刻技术形成从绝缘层55A的上表面到达层间绝缘膜66中的配线层67的贯通孔。随后，通过使用诸如CVD法或溅射等成膜技术在所形成的贯通孔中形成贯通电极68A。贯通电极68A可以是贯通电极68的一部分。之后，例如，通过使用剥离法(lift-off method)在绝缘层55A上形成连接到贯通电极68A的电极焊盘68B。
接下来，如图28所示，例如，通过使用光刻技术和诸如CVD法或溅射等成膜技术，形成在其中包括连接到滤色器59、存储电极112和屏蔽电极113的配线的绝缘层55B。
接下来，如图29所示，例如，通过使用光刻技术和诸如CVD法或溅射等成膜技术在绝缘层55B中形成到达电极焊盘68B的贯通电极68C，并且形成在其中包括连接到滤色器59、存储电极112和屏蔽电极113的配线的绝缘层55B。随后，例如，通过使用剥离法在绝缘层55B上形成读出电极11、存储电极112L和112R以及屏蔽电极313。随后，通过使用诸如CVD法或溅射等成膜技术在绝缘层55B上沉积绝缘材料来形成绝缘层55。
接下来，例如，通过使用光刻技术在绝缘层55中形成用于露出读出电极11的一部分的沟槽，之后，通过使用诸如CVD法或溅射等成膜技术在绝缘膜55上形成连接到读出电极11上的光电转换层54。
之后，在光电转换层54上依次形成透明电极53、密封膜52和片上透镜51，从而形成具有图10所示的截面结构的像素101。
3.第三实施方案
在第三实施方案中，将说明使用根据上述实施方案或其变形例的光电检测装置100的光电检测***的示例。图31是示出根据本实施方案的光电检测***的总体构成的示例的示意图。图32是示出根据本实施方案的光电检测***的功能构成的示例的框图。
如图31和图32所示，光电检测***1000包括作为发射红外光L2的光源单元的发光装置1010和作为具有光电转换元件的光接收单元的光电检测装置100。光电检测装置100可以是根据上述实施方案或其变形例的光电检测装置。光电检测***1000还可以包括***控制单元1050、光源驱动单元1011、传感器控制单元1021、光源侧光学***1030和传感器侧光学***1040。
光电检测装置100可以检测光L1和光L2。光L1是通过将来自外部的环境光反射到被摄体(测量目标)1001(图31)上而获得的光。光L2是从发光装置1010发射，然后被被摄体1001反射的光。例如，光L1是可见光，并且例如，光L2是红外光。光L1可以由光电检测装置100中的有机光电转换部来检测，并且光L2可以由光电检测装置100中的光电转换部来检测。可以从光L1获得被摄体1001的图像信息，并且可以从光L2获得被摄体1001和光电检测***1000之间的距离信息。
例如，光电检测***1000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1010可以包括半导体激光器、表面发射半导体激光器或垂直腔面发射激光器(VCSEL：vertical cavity surface emitting laser)。
作为光电检测装置100检测从发光装置1010发射的光L2的方法，例如，可以采用iTOF法，但本发明不限于此。在iTOF法中，例如，光电转换部可以根据飞行时间(TOF)来测量到被摄体1001的距离。
作为光电检测装置100检测从发光装置1010发射的光L2的方法，例如，也可以采用结构光法或立体视觉法。例如，在结构光法中，将预定图案的光投影到被摄体1001上，并且分析图案的失真程度，从而可以测量光电检测***1000和被摄体1001之间的距离。在立体视觉***中，例如，两个以上的相机被用来获取从两个以上的不同视点观看的被摄体1001的两个以上的图像，从而可以测量光电检测***1000和被摄体之间的距离。注意，发光装置1010和光电检测装置100可以由***控制单元1050同步控制。
4.第四实施方案
因此，在第四实施方案中，将说明使用根据上述实施方案或其变形例的光电检测装置100的电子设备的示例。图33是示出根据本实施方案的电子设备的示例的示意图。
如图33所示，电子设备2000包括光学***2001、光电检测装置100和数字信号处理器(DSP：digital signal processor)2003，具有其中DSP 2003、显示单元2005、操作***2007、存储器2004、存储单元2006和电源***2008经由总线2009连接的构成，并且可以捕获静止图像和运动图像。
光学***2001包括一个或多个透镜，将来自被摄体的图像光(入射光)引导到光电检测装置100，并在光电检测装置的光接收面(传感器单元)上形成图像。
光电检测装置100可以是根据上述实施方案或其变形例的光电检测装置100。根据经由光学***2001在光接收面上形成的图像，在光电检测装置100中存储一定时段的电子。与存储在光电检测装置100中的电子相对应的信号被提供给DSP 2003。
DSP 2003对来自光电检测装置100的信号执行各种类型的信号处理以获取图像，并将图像的数据临时存储在存储器2004中。存储在存储器2004中的图像的数据被存储在存储单元2006中，或者被提供给显示单元2005从而显示图像。操作***2007接收由用户执行的各种操作，并将操作信号提供给电子设备2000的每个块，并且电源***2008提供驱动电子设备2000的每个块所需的电力。
5.移动体的应用例
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安载在诸如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人机动装置、飞机、无人飞行器、船舶和机器人等任何类型的移动体上的装置。
图34是示出了作为可以应用根据本公开的实施方案的技术的移动体控制***的示例的车辆控制***的示意性构成示例的框图。
车辆控制***12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图34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。此外，微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053被示出为综合控制单元12050的功能构成。
驱动***控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动***相关的装置的操作。例如，驱动***控制单元12010用作以下装置的控制装置：诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调整车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动装置等。
车身***控制单元12020根据各种程序控制设置到车身上的各种装置的操作。例如，车身***控制单元12020用作无钥匙进入***、智能钥匙***、电动窗装置或诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从作为钥匙的替代的便携式装置传输过来的无线电波或各种开关的信号能够输入至车身***控制单元12020。车身***控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动窗装置和灯等。
车外信息检测单元12030检测关于具有车辆控制***12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像，并且接收所拍摄的图像。在接收的图像的基础上，车外信息检测单元12030可以对诸如人、车辆、障碍物、标记或路面上的符号等物体执行检测处理或距这些物体的距离的检测处理。
摄像部12031是光学传感器，其用于接收光并且输出与接收的光的光量对应的电信号。摄像部12031可以输出电信号作为图像，或可以输出电信号作为关于测量距离的信息。此外，摄像部12031接收的光可以是可见光，或可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。在从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息的基础上，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或可以判断驾驶员是否正在打瞌睡。
微型计算机12051可以在关于车辆内部或外部的信息(该信息是由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的)的基础上计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并向驱动***控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现先进驾驶员辅助***(ADAS：advanced driver assistancesystem)的功能的协同控制，该功能包括：车辆的碰撞避免或撞击减轻、基于车间距离的跟车行驶、车辆速度维持行驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。
此外，微型计算机12051可以执行旨在用于自动驾驶的协同控制，其在关于车辆内部或外部的信息(该信息是由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的)的基础上通过控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等使车辆自主行驶，而不依赖于驾驶员的操作等。
此外，微型计算机12051可以在关于车辆外部的信息(该信息是由车外信息检测单元12030获得的)的基础上向车身***控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以根据车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置通过控制车头灯以从远光灯变为近光灯来执行旨在防止眩光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一种的输出信号传输到输出装置，该输出装置能够在视觉上或听觉上将信息通知车辆的乘客或车辆的外部。在图34的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表面板12063被示出为输出装置。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图35是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图35中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及车辆内部挡风玻璃的上部上的位置。设置到前鼻上的摄像部12101和设置到车辆内部挡风玻璃的上部上的摄像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置到侧视镜上的摄像部12102和12103主要获得车辆12100的侧面的图像。设置到后保险杠或后门上的摄像部12104主要获得车辆12100的后方的图像。设置到车辆内部挡风玻璃的上部上的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志或车道等。
顺便提及，图35示出了摄像部12101至12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置到前鼻上的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置到侧视镜上的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置到后保险杠或后门上的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104拍摄的图像数据，获得从上方观看到的车辆12100的俯瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。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，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051可以在从摄像部12101至12104获得的距离信息的基础上确定到摄像范围12111到12114内的每个三维物体的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取最近的三维物体作为前方车辆，特别地，该三维物体存在于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0千米/小时)在与车辆12100基本相同的方向上行驶。此外，微型计算机12051可以设定车辆跟前与前方车辆之间要保持的跟车距离，并且执行自动制动控制(包括跟车停止控制)或自动加速控制(包括跟车启动控制)等。因此，可以执行旨在用于自动驾驶的协同控制，其使得车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作等。
例如，微型计算机12051可以在从摄像部12101至12104获得的距离信息的基础上将关于三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并使用所提取的三维物体数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以在视觉上识别的障碍物以及车辆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确定表示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并通过驱动***控制单元12010执行强制减速或者避让转向。微型计算机12051由此可以辅助驱动以避免碰撞。
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可以通过确定摄像部12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过在作为红外相机的摄像部12101至12104的拍摄图像中提取特征点的程序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确定是否是行人的程序来执行对行人的这种识别。当微型计算机12051确定摄像部12101至12104的拍摄图像中存在行人并且因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得用于强调的方形轮廓线以叠加在识别出的行人上的方式显示。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得表示行人的图标等显示在期望的位置处。
上面已经说明了可以应用根据本公开的技术的车辆控制***的示例。根据本公开的技术可以应用于上述构成之中的摄像部12031等。图35所示的摄像部12101、12102、12103、12104和12105等可以被安装在车辆12100上。通过将根据本公开的技术应用于摄像部12101、12102、12103、12104和12105等，可以提高摄像部12031的灵敏度。因此，不仅可以向驾驶员等显示更清晰的图像，而且可以提高使用由摄像部12031获取的图像的各种类型的处理的精度。
6.内窥镜手术***的应用例
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术***。
图36是示出可以应用根据本公开实施方案的技术(本技术)的内窥镜手术***的示意性构成的示例的视图。
在图36中，示出了其中手术者(医生)11131正在使用内窥镜手术***11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术***11000包括内窥镜11100、如气腹管11111和能量治疗工具11112等其他手术工具11110、支撑其上的内窥镜11100的支撑臂装置11120和其上安装了用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括透镜镜筒11101和摄像机头11102，该透镜镜筒的从其远端起的预定长度的区域***患者11132的体腔内，该摄像机头连接到透镜镜筒11101近端。在所示出的示例中，示出了配置为具有硬性透镜镜筒11101的刚性内窥镜的内窥镜11100。然而，也可以将内窥镜11100配置为具有柔性透镜镜筒11101的柔性内窥镜。
透镜镜筒11101在其远端具有物镜装配在其中的开口。光源装置11203与内窥镜11100连接以便将由光源装置11203生成的光通过延伸到透镜镜筒11101内部的光导引入透镜镜筒11101的远端，并通过物镜将其照射到患者11132体腔内的观察目标上。需要指出的是，内窥镜11100可以是直视内窥镜或可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。
光学***和摄像元件设置在摄像机头11102的内部以便通过光学***将来自观察目标的反射光(观察光)聚集在摄像元件上。通过摄像元件将观察光光电转换以生成与观察光相对应的电信号，即，与观察图像相对应的图像信号。将图像信号作为原始(RAW)数据传输到CCU 11201。
CCU 11201包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)等，并集中控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。进一步地，例如，CCU 11201接收来自摄像机头11102的图像信号，并对图像信号执行如显影处理(去马赛克处理)等各种图像处理以显示基于图像信号的图像。
显示装置11202在CCU 11201的控制下在其上显示基于已经由CCU 11201进行过图像处理的图像信号的图像。
例如，光源装置11203包括如发光二极管(LED)等光源并将对手术区域摄像时的照射光提供给内窥镜11100。
输入装置11204是内窥镜手术***11000的输入接口。使用者可以通过输入装置11204向内窥镜手术***11000输入各种信息或指令。例如，使用者会输入改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)的指令等。
治疗工具控制装置11205控制能量治疗工具11112的驱动以烧灼或切开组织、封闭血管等。气腹装置11206通过气腹管11111将气体供给到患者11132的体腔内以使体腔膨胀以便确保内窥镜11100的视野并确保手术者的工作空间。记录器11207是能够记录与手术相关的各种信息的装置。打印机11208是能够以如文本、图像或图形等各种形式打印与手术相关的各种信息的装置。
需要指出的是，将当对手术区域进行摄像时的照射光提供到内窥镜11100的光源装置11203可以由白光光源构成，例如，白光光源由LED、激光光源或它们的组合构成。在白光光源由红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合构成的情况下，由于可以高精度地控制每种颜色(每个波长)的输出强度和输出时序，所以可以由光源装置11203调整所拍摄的图像的白平衡。进一步地，在这种情况下，如果来自各个RGB激光光源的激光束以时分的方式照射在观察目标上，那么与照射时序同步地控制摄像机头11102的摄像元件的驱动。然后也可以以时分的方式拍摄分别与R、G和B颜色相对应的图像。根据这种方法，即使没有为摄像元件配置滤色器，也可以获得彩色图像。
进一步地，可以控制光源装置11203的驱动以便每隔预定的时间改变将要输出的光的强度。通过与光强度的改变时序同步控制摄像机头11102的摄像元件的驱动来以时分的方式获取图像并合成图像，可以创建高动态范围的图像，而该图像不会存在曝光不足的遮挡阴影和曝光过度的高光。
进一步地，光源装置11203可以配置成提供对应于特殊光观察的预定波长带的光。例如，在特殊光观察中，通过利用身体组织的光吸收的波长依赖性，照射与普通观察时的照射光(即，白色光)相比窄带的光，以高对比度对如黏膜表层部分的血管等预定组织执行窄带观察(窄带摄像)。可选择地，在特殊光观察中，可以执行用于从通过照射激发光生成的荧光获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过将激发光照射在身体组织上来执行身体组织的荧光观察(自发荧光观察)，或可以通过将如吲哚菁绿(indocyanine green:ICG)等试剂局部注射到身体组织内并将与试剂的荧光波长相对应的激发光照射在身体组织上来获得荧光图像。光源装置11203可以配置成提供这种适用于如上所述的特殊光观察的窄带光和/或激发光。
图37是示出图36所示的摄像机头11102和CCU 11201的功能配置示例的框图。
摄像机头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像机头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像机头11102和CCU 11201通过传输电缆11400连接以便相互通信。
透镜单元11401是设置在与透镜镜筒11101的连接位置的光学***。从透镜镜筒11101的远端进入的观察光被引导到摄像机头11102并引入透镜单元11401中。透镜单元11401由包括变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合构成。
摄像单元11402所包含的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。例如，在摄像单元11402配置为多板型的情况下，通过摄像元件生成与各个R、G和B相对应的图像信号，并且可以合成图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402也可以配置成具有用于获取与三维(3D)显示相对应的右眼图像信号和左眼图像信号的一对摄像元件。如果执行3D显示，然后手术者11131可以更精确地掌握手术区域活体组织的深度。需要指出的是，在摄像单元11402配置为立体式的情况下，对应于各个摄像元件设置多个透镜单元11401***。
进一步地，摄像单元11402可能不一定设置在摄像机头11102上。例如，摄像单元11402可以设置在透镜镜筒11101内部物镜的正后方。
驱动单元11403由致动器构成，并且在摄像机头控制单元11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定的距离。因此，可以适当地调整由摄像单元11402拍摄的图像的放大率和焦点。
通信单元11404由用于向CCU 11201发送和从CCU 11201接收各种信息的通信装置构成。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获取的图像信号作为RAW数据传输到CCU 11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号，并将控制信号提供给摄像机头控制单元11405。例如，控制信号包括与摄像条件相关的信息，如指定拍摄的图像的帧速率的信息、指定拍摄图像时的曝光值的信息和/或指定拍摄的图像的放大率和焦点的信息。
需要指出的是，如帧速率、曝光值、放大率或焦点等摄像条件可以由使用者指定或可以由CCU 11201的控制单元11413基于获取的图像信号自动设定。在后一种情况下，在内窥镜11100中设置自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
摄像机头控制单元11405基于通过通信单元11404从CCU 11201接收的控制信号控制摄像机头11102的驱动。
通信单元11411由用于向摄像机头11102发送和从摄像机头11102接收各种信息的通信装置构成。通信单元11411接收通过传输电缆11400从摄像机头11102传输到其上的图像信号。
进一步地，通信单元11411将用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号传输到摄像机头11102。可以通过电通信、光学通信等传输图像信号和控制信号。
图像处理单元11412对从摄像机头11102传输到其上的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术区域等进行图像拍摄和通过对手术区域等进行图像拍摄获得的拍摄图像的显示相关的各种控制。例如，控制单元11413创建用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号。
进一步地，控制单元11413基于已经由图像处理单元11412进行过图像处理的图像信号控制显示装置11202显示其中对手术区域等进行了摄像的拍摄的图像。此时，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别拍摄的图像中的各种物体。例如，控制单元11413可以通过检测拍摄的图像中所包含的物体的边缘的形状、颜色等来识别例如手术钳等手术工具、特定的活体区域、出血、使用能量治疗工具11112时的雾等。控制单元11413当控制显示装置11202显示拍摄的图像时，可以使用识别的结果使各种手术支持信息与手术区域的图像以重叠方式显示。在手术支持信息以重叠方式显示并呈现给手术者11131的情况下，可以减轻手术者11131的负担并且手术者11131可以可靠地进行手术。
将摄像机头11102和CCU 11201相互连接的传输电缆11400是用于电信号通信的电信号电缆、用于光学通信的光纤或用于电通信和光学通信的复合电缆。
这里，虽然在所示出的示例中，使用传输电缆11400通过有线通信进行通信，但是摄像机头11102和CCU 11201之间的通信可以通过无线通信进行。
上面已经说明了根据本公开的技术可以应用的内窥镜手术***的示例。例如，根据本公开的技术可以应用于上述构成之中的内窥镜11100、摄像机头11102的(摄像单元11402)和CCU 11201的(图像处理单元11412)等。通过将根据本公开的技术应用于这些构成，能够实现可以向外科医生显示更清晰的图像的效果。
注意，这里，已经以内窥镜手术***为例进行了说明，但根据本公开的技术可以应用于例如显微手术***。
尽管上面已经说明了本公开的实施方案，但本公开的技术范围不限于上述实施方案，并且可以在不偏离本公开的构思的情况下进行各种变形。可以适当地组合不同实施方案和变形例的组成部分。
本说明书中所述的每个实施方案的效果仅仅是示例，而非限制性的，并且可以提供其他效果。
注意，本技术还可以具有以下构成。
(1)一种光电检测装置，包括：
以矩阵状排列的多个像素，其中，
每个所述像素包括：
半导体基板，其具有彼此相对的第一表面和第二表面，
第一光电转换部，其被布置在所述半导体基板的所述第二表面侧，
绝缘层，其覆盖所述半导体基板的所述第一表面，和
至少一个像素晶体管，其隔着所述绝缘层位于所述半导体基板的所述第一表面侧。
(2)根据(1)所述的光电检测装置，其中，
所述至少一个像素晶体管是第一复位晶体管、第一放大晶体管和第一选择晶体管中的至少一个，所述第一复位晶体管释放存储在存储从所述第一光电转换部流出的电荷的第一浮动扩散区域中的电荷，所述第一放大晶体管根据存储在所述第一浮动扩散区域中的电荷生成电压信号，以及所述第一选择晶体管控制由所述第一放大晶体管生成的电压信号的输出。
(3)根据(2)所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括第一传输晶体管，其将在所述第一光电转换部中生成的电荷传输到所述第一浮动扩散区域。
(4)根据(2)或(3)所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括读出电极，其使得在所述第一光电转换部中生成的电荷流出到所述第一浮动扩散区域。
(5)根据(4)所述的光电检测装置，其中，
所述读出电极包括与所述第一光电转换部接触的第一读出电极和在与所述第一读出电极的位置不同的位置处与所述第一光电转换部接触的第二读出电极。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括存储电极，其控制在所述第一光电转换部中生成的电荷从所述第一光电转换部流出。
(7)根据(6)所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括布置在所述存储电极的周边的至少一部分中的屏蔽电极。
(8)根据(6)或(7)所述的光电检测装置，其中，
所述存储电极包括布置在面向所述第一光电转换部的第一区域的位置处的第一存储电极和布置在面向不同于所述第一区域的第二区域的位置处的第二存储电极。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括贯通电极，其至少贯通所述半导体基板，并且
所述第一光电转换部经由所述贯通电极电连接到所述至少一个像素晶体管。
(10)根据(9)所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括布置在所述绝缘层中的电极焊盘，并且
所述贯通电极电连接到所述绝缘层中的所述电极焊盘。
(11)根据(10)所述的光电检测装置，其中，
所述电极焊盘由掺杂有杂质的半导体材料制成。
(12)根据(9)至(11)中任一项所述的光电检测装置，还包括将所述像素彼此分离的像素分离部，其中，
所述贯通电极的至少一部分在所述像素分离部中延伸。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括隔着所述绝缘层位于所述半导体基板的所述第一表面侧的半导体层，并且
所述至少一个像素晶体管被布置在所述半导体层中。
(14)根据(1)至(13)中任一项所述的光电检测装置，其中，
所述第一光电转换部包括布置在所述半导体基板的所述第二表面侧的光电转换层，并且
所述光电转换层包括由有机半导体材料制成的层。
(15)根据(1)至(14)中任一项所述的光电检测装置，其中，
所述绝缘层的膜厚度为4μm(微米)以下。
(16)根据(1)至(15)中任一项所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括布置在所述半导体基板中的第二光电转换部。
(17)根据(16)所述的光电检测装置，其中，
所述第一光电转换部和所述第二光电转换部在所述半导体基板的基板厚度方向上彼此重叠。
(18)根据(16)或(17)所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括电荷存储区域，其布置在所述半导体基板中并存储在所述第二光电转换部中生成的电荷。
(19)根据(18)所述的光电检测装置，其中，
所述至少一个像素晶体管是释放存储在存储从所述第一光电转换部流出的电荷的第一浮动扩散区域中的电荷的第一复位晶体管、根据存储在所述第一浮动扩散区域中的电荷生成电压信号的第一放大晶体管、控制由所述第一放大晶体管生成的电压信号的输出的第一选择晶体管、将由所述第二光电转换部生成并存储在所述电荷存储区域中的电荷传输到第二浮动扩散区域的传输晶体管、释放存储在所述第二浮动扩散区域中的电荷的第二复位晶体管、根据存储在所述第二浮动扩散区域中的电荷生成电压信号的第二放大晶体管以及控制由所述第二放大晶体管生成的电压信号的输出的第二选择晶体管中的至少一个。
(20)根据(19)所述的光电检测装置，其中，
所述第二浮动扩散区域由彼此相邻的两个以上的像素共享。
(21)根据(16)至(20)中任一项所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括滤波器，其被布置在所述第二光电转换部的光入射面侧，并且所述滤波器透射红外光和近红外光中的至少一个。
(22)根据(21)所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括设置在所述第二光电转换部的光入射面上的凹凸结构。
(23)一种电子设备，包括：
根据(1)所述的光电检测装置；
透镜，其在所述光电检测装置上形成入射光的图像；和
处理电路，其对从所述光电检测装置输出的信号执行预定处理。
(24)一种光电检测***，包括：
根据(1)所述的光电检测装置；
发光装置，其输出具有预定波长的光；和
控制单元，其同步地控制所述光电检测装置和所述发光装置。
附图标记列表
10第一像素
11、411读出电极
12、22复位晶体管
13、23放大晶体管
14、24选择晶体管
20 第二像素
21 传输晶体管
41 光接收芯片
42 电路芯片
51 片上透镜
52 密封膜
53 透明电极
54 光电转换层
55、64绝缘层
59、59b、59r 滤色器
60 半导体基板
61 p型半导体区域
62 n型半导体区域
65 半导体层
66 层间绝缘膜
67 配线层
68、68-1至68-6、68a、68b、69贯通电极
68c 电极焊盘
70 平坦化膜
80 像素分离部
81 配线
100光电检测装置(图像传感器)
101像素
102像素阵列部
103垂直驱动电路
104列信号处理电路
104a AD转换电路
105水平驱动电路
106输出电路
107驱动控制电路
108信号线
109水平信号线
110、210扩散区域(源极/漏极)
112、112L、112R存储电极
113、313屏蔽电极
121、131、141、211、221、231、241、511栅电极
211-1至211-3相邻像素的栅电极
161、261 阱抽头
251 电荷存储区域
759IR滤波器
761凹凸结构
1000光电检测***
1010发光装置
1011光源驱动单元
1021传感器控制单元
1030光源侧光学***
1040传感器侧光学***
1050***控制单元
2000电子设备
2001光学***
2003DSP
2004存储器
2005显示单元
2006存储单元
2007操作***
2008电源***
2009总线
FD1、FD2浮动扩散区域
PD1、PD2光电转换部
VSL1、VSL2垂直信号线

Claims (20)

1.一种光电检测装置，包括：
以矩阵状排列的多个像素，其中，
每个所述像素包括：
半导体基板，其具有彼此相对的第一表面和第二表面，
第一光电转换部，其被布置在所述半导体基板的所述第二表面侧，
绝缘层，其覆盖所述半导体基板的所述第一表面，和
至少一个像素晶体管，其隔着所述绝缘层位于所述半导体基板的所述第一表面侧。
2.根据权利要求1所述的光电检测装置，其中，
所述至少一个像素晶体管是第一复位晶体管、第一放大晶体管和第一选择晶体管中的至少一个，所述第一复位晶体管释放存储在存储从所述第一光电转换部流出的电荷的第一浮动扩散区域中的电荷，所述第一放大晶体管根据存储在所述第一浮动扩散区域中的电荷生成电压信号，以及所述第一选择晶体管控制由所述第一放大晶体管生成的电压信号的输出。
3.根据权利要求2所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括第一传输晶体管，其将在所述第一光电转换部中生成的电荷传输到所述第一浮动扩散区域。
4.根据权利要求2所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括读出电极，其使得在所述第一光电转换部中生成的电荷流出到所述第一浮动扩散区域。
5.根据权利要求1所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括存储电极，其控制在所述第一光电转换部中生成的电荷从所述第一光电转换部流出。
6.根据权利要求5所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括布置在所述存储电极的周边的至少一部分中的屏蔽电极。
7.根据权利要求5所述的光电检测装置，其中，
所述存储电极包括布置在面向所述第一光电转换部的第一区域的位置处的第一存储电极和布置在面向不同于所述第一区域的第二区域的位置处的第二存储电极。
8.根据权利要求1所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括贯通电极，其至少贯通所述半导体基板，并且
所述第一光电转换部经由所述贯通电极电连接到所述至少一个像素晶体管。
9.根据权利要求8所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括布置在所述绝缘层中的电极焊盘，并且
所述贯通电极电连接到所述绝缘层中的所述电极焊盘。
10.根据权利要求8所述的光电检测装置，还包括将所述像素彼此分离的像素分离部，其中，
所述贯通电极的至少一部分在所述像素分离部中延伸。
11.根据权利要求1所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括隔着所述绝缘层位于所述半导体基板的所述第一表面侧的半导体层，并且
所述至少一个像素晶体管被布置在所述半导体层中。
12.根据权利要求1所述的光电检测装置，其中，
所述第一光电转换部包括布置在所述半导体基板的所述第二表面侧的光电转换层，并且
所述光电转换层包括由有机半导体材料制成的层。
13.根据权利要求1所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括布置在所述半导体基板中的第二光电转换部。
14.根据权利要求13所述的光电检测装置，其中，
所述第一光电转换部和所述第二光电转换部在所述半导体基板的基板厚度方向上彼此重叠。
15.根据权利要求13所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括电荷存储区域，其布置在所述半导体基板中并存储在所述第二光电转换部中生成的电荷。
16.根据权利要求15所述的光电检测装置，其中，
所述至少一个像素晶体管是释放存储在存储从所述第一光电转换部流出的电荷的第一浮动扩散区域中的电荷的第一复位晶体管、根据存储在所述第一浮动扩散区域中的电荷生成电压信号的第一放大晶体管、控制由所述第一放大晶体管生成的电压信号的输出的第一选择晶体管、将由所述第二光电转换部生成并存储在所述电荷存储区域中的电荷传输到第二浮动扩散区域的传输晶体管、释放存储在所述第二浮动扩散区域中的电荷的第二复位晶体管、根据存储在所述第二浮动扩散区域中的电荷生成电压信号的第二放大晶体管以及控制由所述第二放大晶体管生成的电压信号的输出的第二选择晶体管中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的光电检测装置，其中，
所述第二浮动扩散区域由彼此相邻的两个以上的像素共享。
18.根据权利要求13所述的光电检测装置，其中，
每个所述像素还包括滤波器，其被布置在所述第二光电转换部的光入射面侧，并且所述滤波器透射红外光和近红外光中的至少一个。
19.一种电子设备，包括：
根据权利要求1所述的光电检测装置；
透镜，其在所述光电检测装置上形成入射光的图像；和
处理电路，其对从所述光电检测装置输出的信号执行预定处理。
20.一种光电检测***，包括：
根据权利要求1所述的光电检测装置；
发光装置，其输出具有预定波长的光；和
控制单元，其同步地控制所述光电检测装置和所述发光装置。
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