TWI781976B - 受光元件、受光元件之製造方法、攝像元件及電子機器 - Google Patents

受光元件、受光元件之製造方法、攝像元件及電子機器 Download PDF

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Abstract

本發明係一種受光元件，其具備：複數個光電轉換層，其等在俯視下分別配置於不同區域，且包含第1光電轉換層及第2光電轉換層；絕緣膜，其將上述複數個光電轉換層相互分離；第1無機半導體材料，其包含於上述第1光電轉換層；及第2無機半導體材料，其包含於上述第2光電轉換層，且與上述第1無機半導體材料不同。

Description

受光元件、受光元件之製造方法、攝像元件及電子機器
本發明係關於一種例如用於紅外線感測器等之受光元件及其製造方法、攝像元件及電子機器。
近年來，於紅外區域具有感度之影像感測器(紅外線感測器)被商品化。例如，如專利文獻1所記載般，於用於該紅外線感測器之受光元件中，使用例如包含InGaAs(砷化銦鎵)等III-V族半導體之光電轉換層，於該光電轉換層中，藉由吸收紅外線而產生電荷(進行光電轉換)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-127499號公報
對於此種受光元件或者攝像元件之元件構造，雖提出有各種方案，但期望進一步擴大能夠進行光電轉換之波長頻帶。
因此，較理想為提供一種能夠遍及較寬之波長頻帶進行光電轉換之受光元件、受光元件之製造方法、攝像元件及電子機器。
本發明之一實施形態之受光元件具備：複數個光電轉換層，其等在俯視下分別配置於不同區域，且包含第1光電轉換層及第2光電轉換層；絕緣膜，其將複數個光電轉換層相互分離；第1無機半導體材料，其包含於第1光電轉換層；及第2無機半導體材料，其包含於第2光電轉換層，且與 第1無機半導體材料不同。
本發明之一實施形態之受光元件之製造方法係使於俯視下配置於不同區域且藉由絕緣膜而相互分離之複數個光電轉換層中之第1光電轉換層含有第1無機半導體材料而形成，使第2光電轉換層含有與第1無機半導體材料不同之第2無機半導體材料而形成。
於本發明之一實施形態之受光元件及受光元件之製造方法中，第1光電轉換層與第2光電轉換層包含互不相同之無機半導體材料(第1無機半導體材料及第2無機半導體材料)，因此，於第1光電轉換層、第2光電轉換層各者設定能夠進行光電轉換之波長頻帶。
本發明之一實施形態之攝像元件具備上述本發明之一實施形態之受光元件。
本發明之一實施形態之電子機器具備上述本發明之一實施形態之攝像元件。
根據本發明之一實施形態之受光元件、受光元件之製造方法、攝像元件及電子機器，使第1光電轉換層與第2光電轉換層包含互不相同之無機半導體材料，因此，可於第1光電轉換層與第2光電轉換層之間使能夠進行光電轉換之波長頻帶錯開。由此，能夠遍及較寬之波長頻帶進行光電轉換。
再者，上述內容係本發明之一例。本發明之效果並不限於上述者，亦可為其他不同之效果，還可進而包含其他效果。
1:受光元件
1A:受光元件
1B:受光元件
1C:受光元件
2:攝像元件
2A:基板
2B:基板
3:電子機器
10P:像素部
11:ROIC基板
12:保護膜
12E:貫通電極
12EA:貫通電極
13:絕緣膜
13A:開口
13B:開口
13C:開口
13D:開口
13E:開口
14:鈍化膜
15:彩色濾光片層
16:鈍化膜
17:晶載透鏡
20:電路部
21:第1電極
21A:第1電極
22:第1接觸層
22A:第1接觸層
23:光電轉換層
23A:光電轉換層
23B:光電轉換層
23C:光電轉換層
23D:光電轉換層
23E:光電轉換層
23EA:光電轉換層
24:第2接觸層
24A:第2接觸層
25:第2電極
31:基板
32:緩衝層
33:硬質遮罩
100:受光元件
121:第1電極
122:第1接觸層
123:光電轉換層
124:第2接觸層
124A:基板
125:第2電極
131:列掃描部
132:系統控制部
133:水平選擇部
134:行掃描部
135:水平信號線
310:光學系統
311:快門裝置
312:信號處理部
313:驅動部
11000:內視鏡手術系統
11100:內視鏡
11101:鏡筒
11102:相機頭
11110:手術器具
11111:氣腹管
11112:能量處置器具
11120:支持臂裝置
11131:手術者
11132:患者
11133:病床
11200:手推車
11201:CCU
11202:顯示裝置
11203:光源裝置
11204:輸入裝置
11205:處置器具控制裝置
11206:氣腹裝置
11207:記錄器
11208:印表機
11400:傳送纜線
11401:透鏡單元
11402:攝像部
11403:驅動部
11404:通信部
11405:相機頭控制部
11411:通信部
11412:圖像處理部
11413:控制部
12000:車輛控制系統
12001:通信網路
12010:驅動系統控制單元
12020:主體系統控制單元
12030:車外資訊檢測單元
12031:攝像部
12040:車內資訊檢測單元
12041:駕駛者狀態檢測部
12050:統一控制單元
12051:微電腦
12052:聲音圖像輸出部
12053:車載網路I/F
12061:音響揚聲器
12062:顯示部
12063:儀錶板
12100:車輛
12101:攝像部
12102:攝像部
12103:攝像部
12104:攝像部
12105:攝像部
12111:攝像範圍
12112:攝像範圍
12113:攝像範圍
12114:攝像範圍
a1:部分
a2:部分
Dout:影像信號
L1:中紅外區域之波長之光
L2:短紅外區域之波長之光
Lread:像素驅動線
Lsig:垂直信號線
P:像素
P1:像素
P2:像素
P3:像素
P4:像素
P5:像素
W3:寬度
W4:寬度
圖1係表示本發明之一實施形態之受光元件之構成的剖視圖。
圖2A係用以說明圖1所示之受光元件之製造方法之一步驟的剖視圖。
圖2B係表示繼圖2A之後之步驟之剖視圖。
圖2C係表示繼圖2B之後之步驟之剖視圖。
圖2D係表示繼圖2C之後之步驟之剖視圖。
圖2E係表示繼圖2D之後之步驟之剖視圖。
圖3A係表示繼圖2E之後之步驟之剖視圖。
圖3B係表示繼圖3A之後之步驟之剖視圖。
圖3C係表示繼圖3B之後之步驟之剖視圖。
圖4係表示比較例之受光元件之構成之剖視圖。
圖5A係用以說明圖4所示之受光元件之製造方法之一步驟的剖視圖。
圖5B係表示繼圖5A之後之步驟之剖視圖。
圖5C係表示繼圖5B之後之步驟之剖視圖。
圖6係表示變化例1之受光元件之構成之剖視圖。
圖7係表示變化例2之受光元件之構成之剖視圖。
圖8係表示圖7所示之受光元件之另一例之剖視圖。
圖9A係用以說明圖7所示之受光元件之製造方法之一步驟的剖視圖。
圖9B係表示繼圖9A之後之步驟之剖視圖。
圖9C係表示繼圖9B之後之步驟之剖視圖。
圖10A係表示繼圖9C之後之步驟之剖視圖。
圖10B係表示繼圖10A之後之步驟之剖視圖。
圖10C係表示繼圖10B之後之步驟之剖視圖。
圖11係表示變化例3之受光元件之構成之剖視圖。
圖12係用以說明圖11所示之受光元件之製造方法之一步驟的剖視圖。
圖13係用以說明圖11所示之受光元件之動作之剖視圖。
圖14係表示攝像元件之構成之方塊圖。
圖15係表示積層型之攝像元件之構成例之模式圖。
圖16係表示使用圖14所示之攝像元件之電子機器(相機)之一例的功能方塊圖。
圖17係表示內視鏡手術系統之概略性構成之一例之圖。
圖18係表示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。
圖19係表示車輛控制系統之概略性構成之一例之方塊圖。
圖20係表示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例的說明圖。
以下，參照圖式對本發明中之實施形態詳細地進行說明。再者，說明之順序如下。
1.實施形態(具有包含互不相同之無機半導體材料之光電轉換層的受光元件之例)
2.變化例1(具有於俯視下不同之互不相同之大小之光電轉換層之例)
3.變化例2(光入射面側平坦之例)
4.變化例3(縱向分光之例)
5.適用例1(攝像元件之例)
6.適用例2(電子機器之例)
7.應用例1(用於內視鏡手術系統之應用例)
8.應用例2(用於移動體之應用例)
<實施形態>
[構成]
圖1係表示本發明之一實施形態之受光元件(受光元件1)之剖面構成者。受光元件1適用於例如使用III-V族半導體等無機半導體材料之紅外線感測器等，例如包含二維配置之複數個受光單位區域P(像素P1、P2、P3、P4、P5…Pn)。再者，於圖1中，對相當於5個像素P(像素P1~P5)之部分之剖面構成進行表示。
受光元件1具有ROIC(readout integrated circuit，讀出積體電路)基板11。於受光元件1中，在該ROIC基板11上依序設置有第1電極21、第1接觸層22、光電轉換層23、第2接觸層24及第2電極25。第1電極21、第1接觸層22、光電轉換層23及第2接觸層24係針對每個像素P分離地設置，第2電極25係共通地設置於複數個像素P。於受光元件1中，光(例如可見光區域及紅外區域之波長之光)自第2電極25側入射至光電轉換層23。例如，於像素P1~P3中對可見光區域之波長之光進行光電轉換，於像素P4、P5中對紅外區域之波長之光進行光電轉換。
受光元件1於第1電極21與ROIC基板11之間具有保護膜12，於保護膜12設置有連接於第1電極21之貫通電極12E。受光元件1於相鄰之像素P之間具有絕緣膜13。受光元件1於第2電極25上依序具有鈍化膜14及彩色濾光片層15，於受光元件1中，通過該彩色濾光片層15及鈍化膜14之光入射至光電轉換層23。以下，對各部分之構成進行說明。再者，由於像素P1~P5除光電轉換層23以外具有相同之構成，故而光電轉換層23以外之各部分之說明於各像素P共通。
ROIC基板11例如由矽(Si)基板及矽基板上之多層配線層構成，於該多層配線層設置有ROIC。於多層配線層中之靠近保護膜12之位置，針對每個像素P設置例如含有銅(Cu)之電極，且該電極與貫通電極12E相接。
第1電極21係供給用以讀出光電轉換層23中產生之信號電荷(電洞或電子，以下為方面起見，設為信號電荷為電洞而進行說明)之電壓的電極(陽極)，且針對每個像素P設置。第1電極21於俯視下小於第1接觸層22，且與第1接觸層22之大致中央部相接。對1個像素P配置1個第1電極21，於相鄰之像素P中，藉由保護膜12將第1電極21電性地分離。
第1電極21例如由鈦(Ti)、鎢(W)、氮化鈦(TiN)、鉑(Pt)、金(Au)、鍺(Ge)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)及鋁(Al)中之任一種單一成分或包含其等中之至少一種之合金構成。第1電極21可為此種構成材料之單膜，或者亦可為組合2種以上而成之積層膜。
第1接觸層22設置於第1電極21與光電轉換層23之間，且與其等相接。對1個像素P配置1個第1接觸層22，於相鄰之像素P中，藉由絕緣膜13將第1接觸層22電性地分離。第1接觸層22係供光電轉換層23中產生之信號電荷移動之區域，例如由含有p型雜質之無機半導體材料構成。於第1接觸層22，例如可使用含有Zn(鋅)等p型雜質之InP(磷化銦)。例如，於第1接觸層22中，與第1電極21之接觸面於像素P間配置於同一平面上。即，複數個第1接觸層22之與第1電極21之接觸面構成同一平面。
第1電極21與第2電極25之間之光電轉換層23係吸收特定波長之光並產生信號電荷者，包含III-V族半導體等無機半導體材料。作為構成光電轉換層23之無機半導體材料，例如可列舉Ge(鍺)、InGaAs(砷化銦鎵)、InAsSb(砷銻化銦)、InAs(砷化銦)、InSb(銻化銦)及HgCdTe(碲化鎘汞)等。對1個像素P配置1個光電轉換層23，於相鄰之像素P中，藉由絕緣膜13將光電轉換層23電性地分離。具體而言，分別於像素P1設置有光電轉換層23A，於像素P2設置有光電轉換層23B，於像素P3設 置有光電轉換層23C，於像素P4設置有光電轉換層23D，於像素P5設置有光電轉換層23E。即，光電轉換層23A~23E分別於俯視下配置於不同之位置。於本實施形態中，光電轉換層23A(或光電轉換層23B~23D)所含之無機半導體材料與光電轉換層23E所含之無機半導體材料不同。詳情將於下文中進行敍述，藉此，能夠遍及較寬之波長頻帶進行光電轉換。此處，光電轉換層23E相當於本技術之第1光電轉換層之一具體例，光電轉換層23A(或光電轉換層23B~23D)相當於本技術之第2光電轉換層之一具體例。
光電轉換層23A、23B、23C係主要對可見光區域之波長之光進行光電轉換者。分別於光電轉換層23A吸收藍色波長區域之光(例如波長500nm以下)而產生信號電荷，於光電轉換層23B吸收綠色波長區域之光(例如波長500nm~600nm)而產生信號電荷，於光電轉換層23C吸收紅色波長區域之光(例如波長600nm~800nm)而產生信號電荷。該光電轉換層23A~23C包含例如i型之III-V族半導體。作為用於光電轉換層23A~23C之III-V族半導體，例如可列舉InGaAs(砷化銦鎵)。例如，光電轉換層23A、23B、23C各者之厚度互不相同。例如，光電轉換層23A之厚度最薄，按照光電轉換層23B及光電轉換層23C之順序變厚。例如，光電轉換層23A之厚度為500nm以下，光電轉換層23B之厚度為700nm以下，光電轉換層23C之厚度為800nm以下。
光電轉換層23D係主要對短紅外區域之波長之光(例如波長1μm~10μm)進行光電轉換者。該光電轉換層23D包含例如i型之III-V族半導體，例如，包含InGaAs(砷化銦鎵)。光電轉換層23D例如較光電轉換層23A~23C更厚，光電轉換層23D之厚度例如為1μm~10μm。
光電轉換層23E係主要對中紅外區域之波長之光(例如波長3μm~10μm)進行光電轉換者。該光電轉換層23E包含例如與光電轉換層23A~23D不同之i型之III-V族半導體。具體而言，可於光電轉換層23E使用InAsSb(砷銻化銦)或InSb(銻化銦)等。如此，藉由在像素P(像素P5)中使用與其他像素P之光電轉換層23不同之無機半導體材料，能夠進行更長之波長區域之光之光電轉換。因此，可遍及較寬之波長頻帶實現較高之光電轉換效率。光電轉換層23E之厚度例如與光電轉換層23A~23C之厚度不同，例如為3μm~10μm。
第2接觸層24設置於光電轉換層23與第2電極25之間，且與其等相接。對1個像素P配置1個第2接觸層24，於相鄰之像素P中，藉由絕緣膜13將第2接觸層24電性地分離。第2接觸層24係供自第2電極25排出之電荷移動之區域，例如包含含有n型雜質之化合物半導體。可於第2接觸層24使用例如含有Si(矽)等n型雜質之InP(磷化銦)。
第2電極25作為例如對各像素P共通之電極，以與第2接觸層24相接之方式設置於第2接觸層24上(光入射側)。第2電極25係用以將光電轉換層23中產生之電荷中之不被用作信號電荷之電荷排出者(陰極)。例如，於電洞作為信號電荷自第1電極21被讀出之情形時，可通過該第2電極25將例如電子排出。第2電極25例如由能夠使紅外線等入射光透過之導電膜構成。可於第2電極25使用例如ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)或ITiO(In2O3-TiO2)等。
保護膜12係以覆蓋ROIC基板11之一面(光入射側之面)之方式設置。保護膜12例如由無機絕緣材料構成。作為該無機絕緣材料，例如可列舉氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)及氧化鉿(HfO2)等。保護膜12 亦可具有包含複數個膜之積層構造。設置於保護膜12之貫通電極12E係用以將ROIC基板11之配線與第1電極21連接者，且針對每個像素P設置。貫通電極12E例如含有銅。
絕緣膜13例如於各像素P中覆蓋第1接觸層22之側面、光電轉換層23之側面及第2接觸層24之側面。該絕緣膜13係用以將相鄰之光電轉換層23針對每個像素P分離者，相鄰之光電轉換層23之間之區域由絕緣膜13填埋。絕緣膜13例如包含氧化矽(SiOX)或氧化鋁(Al2O3)等氧化物而構成。亦可藉由包含複數個膜之積層構造而構成絕緣膜13。絕緣膜13亦可由例如氮氧化矽(SiON)、含碳之氧化矽(SiOC)、氮化矽(SiN)及碳化矽(SiC)等矽(Si)系絕緣材料構成。
鈍化膜14覆蓋第2電極25，且設置於第2電極25與彩色濾光片層15之間。該鈍化膜14亦可具有抗反射功能。可於鈍化膜14使用例如氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)及氧化鉭(Ta2O3)等。
彩色濾光片層15設置於鈍化膜14上(鈍化膜14之光入射面側)。彩色濾光片層15例如於像素P1具有藍色濾光片，於像素P2具有綠色濾光片，於像素P3具有紅色濾光片。於像素P4、P5中，由於對例如紅外區域之波長之光進行光電轉換，故而彩色濾光片層15亦可於像素P4、P5具有可見光截止濾光片。
受光元件1亦可於彩色濾光片層15上具有用以使入射光朝向光電轉換層23聚光之晶載透鏡(例如下述圖8之晶載透鏡17)。
[受光元件1之製造方法]
受光元件1例如能以如下方式製造。圖2A~圖3C係按步驟順序表示受光元件1之製造步驟者。於圖2A~圖3C中，示出與像素P3~P5對應之 區域。
首先，準備例如含有矽(Si)之基板31，於該基板31上成膜例如包含氧化矽(SiO2)或氮化矽(SiN)之絕緣膜13。
其次，如圖2A所示，於所成膜之絕緣膜13之與各像素P對應之區域形成開口(與像素P3~P5對應之開口13C~13E)，且於該開口形成第2接觸層24。具體而言，如下述般進行。首先，例如使用光微影法及乾式蝕刻對絕緣膜13進行圖案化，而形成開口13C~13E。開口13C~13E係針對每個像素P形成，且包含開口寬度互不相同之部分a1、a2。部分a2係於之後之步驟中形成光電轉換層23之開口部分，根據所要形成之光電轉換層23之厚度而針對每個像素P調整深度。如此，利用部分a2之深度調整光電轉換層23之厚度，從而可容易地製造受光元件1。部分a1具有較部分a2更高之縱橫比，且於部分a2內形成為溝槽或孔。部分a1之縱橫比例如為1.5以上。部分a1自部分a2貫通絕緣膜13，而亦設置於基板31之一部分(絕緣膜13側之一部分)。
對部分a1中之露出之基板51之面預先實施例如鹼性各向異性蝕刻。於該蝕刻中，例如矽基板(基板31)之結晶面方位依存性較強，(111)面方向之蝕刻速率明顯低。因此，蝕刻處理面係於(111)面終止蝕刻，而形成複數個(111)面。
於進行蝕刻處理之後，自基板31之複數個(111)面至絕緣膜13之部分a1，使用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金屬有機化學氣相沈積)法或MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束磊晶)法形成包含InP之緩衝層32。如此，自相對於基板31之面傾斜之複數個(111)面起使緩衝層32磊晶成長，藉此可降低緩衝層32之缺陷密度。其原因在於， 積層缺陷以傾斜之(111)面與緩衝層32之界面為起點於成膜方向成長，但此時，該積層缺陷撞上絕緣膜13之壁而停止成長。於部分a1形成緩衝層32之後，於部分a2例如使InP磊晶成長，而形成第2接觸層24(圖2A)。
繼而，於各開口(開口13C~13E)形成光電轉換層23(圖2B、2C)。光電轉換層23例如使用硬質遮罩33而形成。具體而言，以如下方式於開口13C~13E形成光電轉換層23C~23E。首先，於利用硬質遮罩33覆蓋開口13E之狀態下，於開口13C、13D藉由磊晶成長而形成例如包含InGaAs(砷化銦鎵)之光電轉換層23C、23D。其後，於利用硬質遮罩33覆蓋開口13C、13D之狀態下，於開口13E藉由磊晶成長而形成例如包含InAsSb(砷銻化銦)或InSb(銻化銦)之光電轉換層23E。
於形成光電轉換層23之後，如圖2D所示，於光電轉換層23上使例如InP磊晶成長，而形成第1接觸層22。繼而，例如藉由CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)預先使第1接觸層22之表面平坦化。
其次，於經平坦化之第1接觸層22之表面，將第1電極21之構成材料成膜之後，使用光微影法及蝕刻使其圖案化。藉此形成第1電極21(圖2E)。
繼而，形成保護膜12及貫通電極12E。具體而言，將保護膜12成膜於第1電極21上及絕緣膜13上之後，於該保護膜12中之與第1電極21之中央部分對應之區域，例如使用光微影法及乾式蝕刻而形成貫通孔。其後，於該貫通孔形成例如含有銅之貫通電極12E。
繼而，如圖3A所示，使該貫通電極12E接合於ROIC基板11之電極。該接合係藉由例如Cu-Cu接合進行。繼而，利用例如研磨機使基板31薄膜 化，藉由例如蝕刻將經薄膜化之基板31與緩衝層32去除，而使第2接觸層24表面露出(圖3B)。
最後，如圖3C所示，依序形成第2電極25、鈍化膜14及彩色濾光片層15而完成圖1所示之受光元件1。
[受光元件1之動作]
於受光元件1中，若光(例如可見光區域及紅外區域之波長之光)經由彩色濾光片層15、鈍化膜14、第2電極25及第2接觸層24向光電轉換層23入射，則該光於光電轉換層23被吸收。藉此，於光電轉換層23產生電洞(hole)及電子之對(被光電轉換)。此時，若對例如第1電極21施加特定之電壓，則於光電轉換層23產生電位梯度，所產生之電荷中之一電荷(例如電洞)作為信號電荷移動至第1接觸層22，且自第1接觸層22向第1電極21收集。該信號電荷由ROIC基板11讀出。
[受光元件1之作用、效果]
於本實施形態之受光元件1中，像素P1~P4之光電轉換層23A~23D與像素P5之光電轉換層23E由互不相同之無機半導體材料構成。又，於光電轉換層23A~23D之間亦能夠調整為互不相同之厚度。藉此，容易於光電轉換層23A~23E(像素P1~P5)各者設定能夠進行光電轉換之波長頻帶。例如，可構成為分別於光電轉換層23A(像素P1)對藍色波長區域之光進行光電轉換，於光電轉換層23B(像素P2)對綠色波長區域之光進行光電轉換，於光電轉換層23C(像素P3)對紅色波長區域之光進行光電轉換，於光電轉換層23D(像素P4)對短紅外區域之波長之光進行光電轉換，於光電轉換層23E(像素P5)對中紅外區域之波長之光進行光電轉換。以下，對此進行說明。
圖4表示比較例之受光元件(受光元件100)之剖面構成。該受光元件100中，相鄰之像素P之間未被絕緣膜分離，而於所有像素P共通地設置有第1接觸層122、光電轉換層123、第2接觸層124及第2電極125。第1電極121針對每個像素P被分離。
圖5A~5C表示該受光元件100之製造步驟。受光元件100係首先於基板124A上例如藉由磊晶成長而形成光電轉換層123及第1接觸層122之後(圖5A)，形成保護膜12及貫通電極(未圖示)。繼而，例如藉由Cu-Cu接合將該貫通電極與ROIC基板11之電極接合(圖5B)。其後，例如使基板124A薄膜化，而形成第2接觸層124(圖5C)。最後，藉由形成例如第2電極125、鈍化膜及彩色濾光片層而形成受光元件100。
於以此方式形成之受光元件100中，難以於像素P間使光電轉換層123之構成材料不同，或者使光電轉換層123之厚度不同。因此，於受光元件100中，於所有像素P中對相同之波長區域之光進行光電轉換，而無法於像素P間對互不相同之波長區域之光選擇性地進行光電轉換。
相對於此，於受光元件1中，由於設置有互不相同之構成材料或不同厚度之光電轉換層23A~23E，因此，可於像素P間對不同波長區域之光選擇性地進行光電轉換。例如，分別於像素P1~P3中選擇性地對可見光區域之波長之光進行光電轉換，於像素P4中選擇性地對短紅外區域之波長之光進行光電轉換，於像素P5中選擇性地對中紅外區域之波長之光進行光電轉換。此種受光元件1可藉由在針對每個像素P設置之絕緣膜13之開口(例如圖2A之開口13C~13E)形成光電轉換層23，而容易地形成。
如以上所說明般，於本實施形態之受光元件1中，使光電轉換層23A~23D與光電轉換層23E包含互不相同之無機半導體材料，因此，於光電 轉換層23A~23D與光電轉換層23E之間，可使能夠進行光電轉換之波長頻帶錯開。又，於光電轉換層23A~23D之間，亦使彼此之厚度不同，因此，可使能夠進行光電轉換之波長頻帶錯開。由此，能夠遍及較寬之波長頻帶進行光電轉換。
以下，對上述實施形態之變化例及適用例進行說明，於以下之說明中，對與上述實施形態相同之構成部分附註相同符號並適當省略其說明。
<變化例1>
圖6係表示上述實施形態之變化例1之受光元件(受光元件1A)之剖面構成者。亦可如受光元件1A般設置寬度(寬度W3、W4)互不相同之光電轉換層23。除此方面以外，受光元件1A具有與受光元件1相同之構成及效果。
例如，受光元件1A中，光電轉換層23D之寬度W4大於光電轉換層23C之寬度W3。例如，光電轉換層23A、23B之寬度與寬度W3大致相同，光電轉換層23E之寬度大於寬度W4。光電轉換層23C與光電轉換層23D例如俯視下之大小不同，且其長度(與寬度W3、W4正交之方向之大小)亦不同。光電轉換層23C與光電轉換層23D亦可僅寬度W3、W4及長度中之任一者不同。
<變化例2>
圖7係表示變化例2之受光元件(受光元件1B)之剖面構成者。於上述實施形態中，例示了ROIC基板11側之面(具體而言為第1接觸層22之與第1電極21之接觸面)為平坦之情形，但亦可為光入射側之面平坦。具體而言，亦可如受光元件1B般，第2接觸層24之與第2電極25之接觸面於像素P間設置於同一平面上。即，於受光元件1B中，複數個第2接觸層24之與第 2電極25之接觸面構成同一平面。除此方面以外，受光元件1B具有與受光元件1相同之構成及效果。
如圖8所示，受光元件1B亦可具有晶載透鏡(晶載透鏡17)。晶載透鏡17例如介隔鈍化膜16而設置於彩色濾光片層15上。如此，於光入射面側平坦之受光元件1B中，晶載透鏡17之焦點設計較為容易，從而可容易地形成晶載透鏡17。
受光元件1B例如能以如下方式製造。圖9A~圖10C係按照步驟順序表示受光元件1B之製造步驟者。於圖9A~圖10C中，示出與像素P1~P3對應之區域。
首先，與在上述實施形態中所說明者同樣地，於絕緣膜13之與各像素P對應之區域形成開口(與像素P1~P3對應之開口13A~13C)，且於該開口形成第2接觸層24(圖9A)。此時，藉由預先使部分a2之深度於像素P間相同，而將第2接觸層24之與第2電極25之接觸面於像素P間配置於同一平面上。
其次，於各開口(開口13A~13C)形成光電轉換層23(圖9B)。光電轉換層23A~23C係藉由在使例如InGaAs(砷化銦鎵)磊晶成長之後藉由蝕刻於像素P間調整厚度而形成。
於形成光電轉換層23之後，如圖9C所示般，於光電轉換層23上依序形成第1接觸層22及第1電極21。繼而，於形成保護膜12及貫通電極12E之後，如圖10A所示般，使該貫通電極12E接合於ROIC基板11之電極。
其後，使基板31薄膜化，例如藉由蝕刻將經薄膜化之基板31及緩衝層32去除，而使第2接觸層24表面露出(圖10B)。
最後，如圖10C所示般，依序形成第2電極25、鈍化膜14及彩色濾光 片層15而完成圖7所示之受光元件1B。
如本變化例般，於像素P間，光入射面側之面亦可平坦，於此情形時，亦能夠獲得與上述實施形態同等之效果。此外，晶載透鏡17之焦點設計變得容易。
<變化例3>
圖11係對變化例3之受光元件(受光元件1C)表示像素P5之剖面構成者。如本變化例般，亦可於光電轉換層23E之厚度方向上積層另一光電轉換層(光電轉換層23EA)。於此種受光元件1C中，縱向分光成為可能。除此方面以外，受光元件1C具有與受光元件1相同之構成及效果。
光電轉換層23EA(第3光電轉換層)積層於光電轉換層23E之厚度方向，於俯視下一部分設置於與光電轉換層23E重疊之位置。光電轉換層23EA由與光電轉換層23E不同之無機半導體材料構成。例如，光電轉換層23EA係主要對短紅外區域之波長之光進行光電轉換者，包含InGaAs(砷化銦鎵)。於像素P5中例如設置有2個光電轉換層23EA，其等之厚度方向之位置配置於相同位置。於像素P5中，亦可設置1個光電轉換層23EA，或者，亦可設置3個以上之光電轉換層23EA。
於光電轉換層23EA之與ROIC基板11之對向面設置第1電極21A，第1電極21A經由絕緣膜13中之貫通電極12EA而連接於ROIC基板11。在光電轉換層23EA與第1電極21A之間設置有第1接觸層22A。於光電轉換層23EA之光入射面依序積層有第2接觸層24A及第2電極25。
圖12係表示製造受光元件1C時之一步驟者。受光元件1C可與在上述實施形態中所說明者同樣地形成。
於受光元件1C中，如圖13所示，於1個像素P5內，例如中紅外區域 之波長之光L1藉由光電轉換層23E而進行光電轉換，例如短紅外區域之波長之光L2藉由光電轉換層23EA而進行光電轉換。
如本變化例般，亦可於1個像素P內之積層方向上設置複數個光電轉換層(例如光電轉換層23E及光電轉換層23EA)。於此種情形時，亦能夠獲得與上述第1實施形態同等之效果。此外，由於能夠進行1個像素P內之縱型分光，故而像素P之微細化變得容易。
於圖11中，示出了於像素P5設置光電轉換層23EA之情形，但亦可與像素P5一併，於其他像素P(例如像素P1~P4)亦設置光電轉換層23EA。或者，亦可於像素P5不設置光電轉換層23EA，而於其他像素P設置光電轉換層23EA。
<適用例1>
圖14係表示使用上述實施形態等中所說明之受光元件1(或受光元件1A~1C，以下統稱為受光元件1)之元件構造的攝像元件2之功能構成者。攝像元件2例如為紅外線影像感測器，例如具有包含受光元件1之像素部10P、及驅動該像素部10P之電路部20。電路部20例如具有列掃描部131、水平選擇部133、行掃描部134及系統控制部132。
像素部10P具有例如二維配置成矩陣狀之複數個像素P(受光元件1)。於像素P中，例如針對每個像素列配線有像素驅動線Lread(例如列選擇線及重設控制線)，針對每個像素行配線有垂直信號線Lsig。像素驅動線Lread係傳送用以讀出來自像素P之信號之驅動信號者。像素驅動線Lread之一端連接於列掃描部131之與各列對應之輸出端。
列掃描部131係由移位暫存器或位址解碼器等構成且例如以列為單位驅動像素部10之各像素P的像素驅動部。自藉由列掃描部131予以選擇掃 描之像素列之各像素P輸出之信號通過垂直信號線Lsig之各者被供給至水平選擇部133。水平選擇部133由針對每條垂直信號線Lsig設置之放大器或水平選擇開關等構成。
行掃描部134由移位暫存器或位址解碼器等構成，對水平選擇部133之各水平選擇開關一面進行掃描一面依序驅動。藉由利用該行掃描部134進行之選擇掃描，將通過垂直信號線Lsig之各者傳送之各像素之信號依序輸出至水平信號線135，並通過該水平信號線135向未圖示之信號處理部等輸入。
於該攝像元件2中，如圖15所示，例如，積層有具有像素部10P之基板2A、及具有電路部20之基板2B(例如，圖1之ROIC基板11)。但是，並不限於此種構成，電路部20亦可形成於與像素部10P相同之基板上，或者亦可配設於外部控制IC(Integrated Circuit，積體電路)。又，電路部20亦可形成於藉由纜線等而連接之其他基板。
系統控制部132接收自外部賦予之指示時脈或動作模式之資料等，又，輸出攝像元件2之內部資訊等資料。系統控制部132進而具有產生各種時序信號之時序發生器，且基於該時序發生器中產生之各種時序信號進行列掃描部131、水平選擇部133及行掃描部134等之驅動控制。
<適用例2>
上述攝像元件2可適用於例如能夠拍攝紅外區域之相機等各種類型之電子機器。於圖16中，作為其一例，表示電子機器3(相機)之概略構成。該電子機器3係能夠對例如靜止圖像或動態圖像進行攝影之相機，且具有攝像元件2、光學系統(光學透鏡)310、快門裝置311、驅動攝像元件2及快門裝置311之驅動部313、以及信號處理部312。
光學系統310係將來自被攝體之像光(入射光)向攝像元件2引導者。該光學系統310亦可包含複數個光學透鏡。快門裝置311係控制對攝像元件2之光照射期間及遮光期間者。驅動部313係控制攝像元件2之傳輸動作及快門裝置311之快門動作者。信號處理部312係對自攝像元件2輸出之信號進行各種信號處理者。信號處理後之影像信號Dout記憶於記憶體等記憶媒體或者輸出至監視器等。
進而，於本實施形態等中所說明之受光元件1亦能夠適用於下述電子機器(膠囊型內視鏡及車輛等移動體)。
<應用例1(內視鏡手術系統)>
本發明之技術可應用於各種製品。例如，本發明之技術亦可適用於內視鏡手術系統。
圖17係表示可適用本發明之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略性構成之一例的圖。
於圖17中，圖示有手術者(醫生)11131使用內視鏡手術系統11000對病床11133上之患者11132進行手術之情況。如圖示般，內視鏡手術系統11000包括內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置器具11112等其他手術器具11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之手推車11200。
內視鏡11100包括：鏡筒11101，其自前端起特定長度之區域被***至患者11132之體腔內；及相機頭11102，其連接於鏡筒11101之基端。於圖示之例中，圖示出構成為具有硬性之鏡筒11101之所謂硬性鏡的內視鏡11100，但內視鏡11100亦可構成為具有軟性之鏡筒之所謂軟性鏡。
於鏡筒11101之前端設置有嵌入有物鏡之開口部。於內視鏡11100連 接有光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光藉由延伸設置於鏡筒11101內部之導光件而被導光至該鏡筒之前端，並經由物鏡朝向患者11132之體腔內之觀察對象照射。再者，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭11102之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件對觀察光進行光電轉換，從而產生與觀察光對應之電氣信號、即與觀察像對應之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料被發送至相機控制單元(CCU：Camera Control Unit)11201。
CCU11201由CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit，圖形處理單元)等構成，總括地控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。進而，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，並對該圖像信號實施例如顯影處理(解馬賽克處理)等用以顯示基於該圖像信號之圖像的各種圖像處理。
顯示裝置11202藉由來自CCU11201之控制而顯示基於藉由該CCU11201實施圖像處理後之圖像信號的圖像。
光源裝置11203例如包含LED(light emitting diode，發光二極體)等光源，將對手術部位等進行攝影時之照射光供給至內視鏡11100。
輸入裝置11204係對於內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦點距離等)之意旨之指示等。
處置器具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或血管之密封等 之能量處置器具11112之驅動。氣腹裝置11206係為了出於確保內視鏡11100之視野及確保手術者之作業空間之目的而使患者11132之體腔鼓起，經由氣腹管11111向該體腔內送入氣體。記錄器11207係能夠記錄與手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係能夠將與手術相關之各種資訊以文本、圖像或圖表等各種形式印刷之裝置。
再者，對內視鏡11100供給對手術部位進行攝影時之照射光的光源裝置11203可包含例如由LED、雷射光源或其等之組合構成之白色光源。於利用RGB(Red Green Blue，紅綠藍)雷射光源之組合構成白色光源之情形時，可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，因此，可於光源裝置11203中進行攝像圖像之白平衡之調整。又，於此情形時，將來自RGB雷射光源各者之雷射光分時照射至觀察對象，且與其照射時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動，藉此亦能夠分時拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法，即便於該攝像元件未設置彩色濾光片，亦能夠獲得彩色圖像。
又，關於光源裝置11203，亦能以如下方式控制其驅動，即，以特定時間為單位變更所輸出之光之強度。與該光之強度之變更時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動，而分時取得圖像，並將該圖像合成，藉此，可產生不存在所謂曝光不足及光暈之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203亦可構成為能夠供給與特殊光觀察對應之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，例如，利用身體組織中之光之吸收之波長依存性，照射較通常之觀察時之照射光(即白色光)更窄頻帶之光，藉此，進行以高對比度對黏膜表層之血管等特定之組織進行攝影之所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging)。或者，於特殊光觀察中，亦可進行螢光觀 察，該螢光觀察係利用藉由照射激發光而產生之螢光獲得圖像。於螢光觀察中，可進行如下操作：對身體組織照射激發光並觀察來自該身體組織之螢光(自體螢光觀察)，或將靛青綠(ICG)等試劑局部注射至身體組織並且對該身體組織照射與該試劑之螢光波長對應之激發光而獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為能夠供給與此種特殊光觀察對應之窄頻帶光及/或激發光。
圖18係表示圖17所示之相機頭11102及CCU11201之功能構成之一例的方塊圖。
相機頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404、及相機頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。相機頭11102與CCU11201藉由傳送纜線11400而能夠相互通信地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。自鏡筒11101之前端擷取之觀察光被導光至相機頭11102，並入射至該透鏡單元11401。透鏡單元11401係將包含可變焦距透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡組合而構成。
構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。於攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可例如藉由各攝像元件產生與RGB各者對應之圖像信號，並將其等合成，藉此而獲得彩色圖像。或者，攝像部11402亦可構成為具有用以分別取得與3D(dimensional)顯示對應之右眼用及左眼用之圖像信號的1對攝像元件。藉由進行3D顯示，手術者11131能夠更準確地掌握手術部位中之活體組織之深度。再者，於攝像部11402以多板式構成之情形時，與各攝像元件對 應地，透鏡單元11401亦可設置複數個系統。
又，攝像部11402亦可不必設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部設置於緊靠物鏡之後方。
驅動部11403由致動器構成，藉由來自相機頭控制部11405之控制使透鏡單元11401之可變焦距透鏡及聚焦透鏡沿著光軸移動特定距離。藉此，可適當調整利用攝像部11402所得之攝像圖像之倍率及焦點。
通信部11404由用以於與CCU11201之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲取之圖像信號作為RAW資料經由傳送纜線11400發送至CCU11201。
又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動之控制信號，並供給至相機頭控制部11405。該控制信號中例如包含指定攝像圖像之訊框率之意旨之資訊、指定攝像時之曝光值之意旨之資訊、及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之意旨之資訊等與攝像條件相關之資訊。
再者，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適當指定，亦可基於所取得之圖像信號而由CCU11201之控制部11413自動地設定。於後者之情形時，將所謂AE(Auto Exposure，自動曝光)功能、AF(Auto Focus，自動對焦)功能及AWB(Auto White Balance，自動白平衡)功能搭載於內視鏡11100。
相機頭控制部11405基於經由通信部11404而接收到之來自CCU11201之控制信號控制相機頭11102之驅動。
通信部11411由用以於與相機頭11102之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411自相機頭11102接收經由傳送纜線11400而發送之圖像信號。
又，通信部11411對相機頭11102發送用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電氣通信或光通信等而發送。
圖像處理部11412對自相機頭11102發送之RAW資料即圖像信號實施各種圖像處理。
控制部11413進行與利用內視鏡11100之手術部位等之攝像、及藉由手術部位等之攝像而獲取之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部11413產生用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於藉由圖像處理部11412實施過圖像處理之圖像信號，使映出了手術部位等之攝像圖像顯示於顯示裝置11202。此時，控制部11413亦可使用各種圖像識別技術識別攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413可藉由檢測攝像圖像中所包含之物體之邊緣之形狀或顏色等，而識別鉗子等手術器具、特定之活體部位、出血、使用能量處置器具11112時之霧等。控制部11413於使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用其識別結果，使各種手術支援資訊重疊顯示於該手術部位之圖像。藉由重疊顯示手術支援資訊並提示給手術者11131，能夠減輕手術者11131之負擔或手術者11131能夠確實地推進手術。
連接相機頭11102及CCU11201之傳送纜線11400係與電氣信號之通信對應之電氣信號纜線、與光通信對應之光纖、或其等之複合纜線。
此處，於圖示之例中，使用傳送纜線11400以有線方式進行通信，但相機頭11102與CCU11201之間之通信亦能以無線方式進行。
以上，對可適用本發明之技術之內視鏡手術系統之一例進行了說明。本發明之技術可適用於以上所說明之構成中之攝像部11402。藉由對攝像部11402適用本發明之技術，可獲得更清晰之手術部位圖像，因此， 手術者能夠確實地確認手術部位。
再者，此處，作為一例，對內視鏡手術系統進行了說明，但本發明之技術亦可適用於其他例如顯微鏡手術系統等。
<應用例2(移動體)>
本發明之技術可應用於各種製品。例如，本發明之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合車、機車、腳踏車、個人通勤汽車、飛機、無人飛機、船舶、機器人等任一種移動體的裝置而實現。
圖19係表示作為可適用本發明之技術之移動體控制系統之一例的車輛控制系統之概略性構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001而連接之複數個電子控制單元。於圖19所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、主體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及統一控制單元12050。又，作為統一控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(Interface，介面)12053。
驅動系統控制單元12010按照各種程式控制與車輛之驅動系統相關之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等用以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛之轉向角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等控制裝置發揮功能。
主體系統控制單元12020按照各種程式控制裝備於車體之各種裝置之動作。例如，主體系統控制單元12020作為無鑰進入系統、智慧鑰匙系統、電動窗裝置、或者頭燈、尾燈、刹車燈、轉向燈或霧燈等各種燈之控 制裝置發揮功能。於此情形時，可對主體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之行動裝置發送之電波或各種開關之信號。主體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，而控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛之外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，並且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像進行人、車、障礙物、標識或路面上之字符等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光並輸出與該光之受光量對應之電氣信號之光感測器。攝像部12031可將電氣信號以圖像之形式輸出，亦可以測距資訊之形式輸出。又，攝像部12031接收之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040例如連接檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041例如包含拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，可算出駕駛者之疲勞程度或集中程度，亦可判別駕駛者是否在瞌睡。
微電腦12051可基於利用車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，並對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以包含車輛之碰撞避免或者衝擊緩和、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道偏離警告等之 ADAS(Advanced Driver Assistance System，先進駕駛輔助系統)之功能實現為目的之協調控制。
又，微電腦12051基於利用車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，藉此，可進行以不依賴駕駛者之操作而自主地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於利用車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊，對主體系統控制單元12030輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行根據利用車外資訊檢測單元12030偵測出之先行車或對向車之位置控制頭燈，而將遠光切換為近光等之以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052向輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一輸出信號，該輸出裝置能夠對車輛之搭乘者或車外在視覺上或聽覺上通知資訊。於圖19之例中，作為輸出裝置，例示有音響揚聲器12061、顯示部12062及儀錶板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一種。
圖20係表示攝像部12031之設置位置之例的圖。
圖20中，作為攝像部12031，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前鼻、側鏡、後保險杠、後門及車室內之擋風玻璃之上部等位置。前鼻所具備之攝像部12101及車室內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。側鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。後保險杠或後門所具備之攝像部 12104主要取得車輛12100後方之圖像。車室內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要用於先行車輛或步行者、障礙物、信號機、交通標識或車道等之檢測。
再者，於圖20中示出了攝像部12101至12104之攝影範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前鼻之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設置於側鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設置於後保險杠或後門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由使利用攝像部12101至12104拍攝之圖像資料重合，可獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104中之至少1個亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104中之至少1個可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊而求出至攝像範圍12111至12114內之各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此，尤其可將處於車輛12100之前進路上之最近之立體物且於與車輛12100大致相同之方向上以特定之速度(例如0km/h以上)行駛之立體物作為先行車擷取。進而，微電腦12051可於先行車之近前預先設定應確保之車間距離，而進行自動刹車控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨發動控制)等。如此，可進行以不依賴於駕駛者之操作而自主地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104獲取之距離資訊，將與立體物相關之立體物資料分類為二輪車、普通車輛、大型車輛、步行者、電線桿等其他立體物而擷取，用於障礙物之自動躲避。例如，微 電腦12051將車輛12100周邊之障礙物識別為車輛12100之驅動器能夠視認之障礙物與難以視認之障礙物。然後，微電腦12051判斷表示與各障礙物之碰撞之危險度的碰撞風險，於係碰撞風險為設定值以上且有碰撞可能性之狀況時，經由音響揚聲器12061或顯示部12062對驅動器輸出警報或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或躲避轉向，藉此，可進行用於碰撞避免之駕駛支援。
攝像部12101至12104中之至少1個亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在步行者而識別步行者。該步行者之識別例如藉由如下程序而進行，即，擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像中之特徵點之程序、及對表示物體之輪廓之一系列特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為步行者之程序。若微電腦12051判定為於攝像部12101至12104之攝像圖像中存在步行者，並識別步行者，則聲音圖像輸出部12052以於該所識別之步行者重疊顯示用於強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦能以將表示步行者之圖標等顯示於所需之位置之方式控制顯示部12062。
以上，對可適用本發明之技術之車輛控制系統之一例進行了說明。本發明之技術可適用於以上所說明之構成中之攝像部12031。藉由對攝像部12031適用本發明之技術，可獲得更容易觀察之攝影圖像，因此，能夠減輕驅動器之疲勞。
進而，本實施形態等中所說明之受光元件1亦能夠適用於監視相機、活體認證系統及測溫儀(thermography)等電子機器。監視相機例如係夜視系統(暗視)者。藉由將受光元件1適用於監視相機，能夠自遠處識別夜間 之步行者及動物等。又，若將受光元件1適用作車載相機，則不易受到頭燈或天氣之影響。例如，可不受煙及霧等之影響而獲得攝影圖像。進而，亦能夠識別物體之形狀。又，測溫儀能夠進行非接觸溫度測定。於測溫儀中，亦能夠檢測溫度分佈或發熱。此外，受光元件1亦能夠適用於偵測火焰、水分或氣體等之電子機器。
以上，列舉實施形態及適用例進行了說明，但本發明內容並不限定於上述實施形態等，可進行各種變化。例如，於上述實施形態中說明之受光元件之層構成係一例，亦可進而具備其他層。又，各層之材料或厚度亦為一例，並不限定於上述者。
例如，於上述實施形態等中，對第1電極21與第1接觸層22相接、第2接觸層24與第2電極25相接之情形進行了說明，但亦可於第1電極21與第1接觸層22之間或者第2接觸層24與第2電極25之間設置其他層。
進而，於上述實施形態等中，為了方便起見，對信號電荷為電洞之情形進行了說明，但信號電荷亦可為電子。亦可為第1接觸層22含有n型雜質，第2接觸層24含有p型雜質。
又，上述實施形態等中所說明之效果為一例，亦可為其他效果，還可進而包含其他效果。
再者，本發明亦可為如下構成。
(1)
一種受光元件，其具備：複數個光電轉換層，其等在俯視下分別配置於不同區域，且包含第1光電轉換層及第2光電轉換層；絕緣膜，其將上述複數個光電轉換層相互分離； 第1無機半導體材料，其包含於上述第1光電轉換層；及第2無機半導體材料，其包含於上述第2光電轉換層，且與上述第1無機半導體材料不同。
(2)
如上述(1)之受光元件，其中上述第1光電轉換層之厚度與上述第2光電轉換層之厚度不同。
(3)
如上述(1)或(2)之受光元件，其進而具有第3光電轉換層，該第3光電轉換層設置於上述第1光電轉換層之厚度方向，並且於俯視下與上述第1光電轉換層之一部分重疊，且上述第3光電轉換層包含與上述第1無機半導體材料不同之第3無機半導體材料。
(4)
如上述(1)至(3)中任一項之受光元件，其中上述第1光電轉換層及上述第2光電轉換層之至少一者構成為吸收紅外區域之波長之光而產生電荷。
(5)
如上述(1)至(4)中任一項之受光元件，其中上述第1光電轉換層及上述第2光電轉換層之至少一者構成為吸收可見光區域之波長之光而產生電荷。
(6)
如上述(1)至(5)中任一項之受光元件，其中上述第1無機半導體材料及上述第2無機半導體材料之至少一者係 Ge、InGaAs、InAsSb、InAs、InSb及HgCdTe中之任一種。
(7)
如上述(1)至(6)中任一項之受光元件，其進而具有：第1電極，其電性連接於上述第1光電轉換層、上述第2光電轉換層各者；及ROIC(readout integrated circuit)基板，其電性連接於各個上述第1電極。
(8)
如上述(7)之受光元件，其進而具有第1接觸層，該第1接觸層設置於上述第1電極與上述第1光電轉換層、上述第2光電轉換層各者之間。
(9)
如上述(8)之受光元件，其中複數個上述第1接觸層之與上述第1電極之接觸面設置於同一平面上。
(10)
如上述(7)至(9)中任一項之受光元件，其進而具有第2電極，該第2電極將上述第1光電轉換層、上述第2光電轉換層各者置於中間而與上述第1電極對向。
(11)
如上述(10)之受光元件，其進而具有第2接觸層，該第2接觸層設置於上述第2電極與上述第1光 電轉換層、上述第2光電轉換層各者之間。
(12)
如上述(11)之受光元件，其中複數個上述第2接觸層之與上述第2電極之接觸面設置於同一平面上。
(13)
如上述(10)至(12)中任一項之受光元件，其中上述第2電極係共通地設置於上述第1光電轉換層及上述第2光電轉換層。
(14)
如上述(1)至(13)中任一項之受光元件，其中於俯視下，上述第1光電轉換層之大小與上述第2光電轉換層之大小不同。
(15)
一種受光元件之製造方法，其中使於俯視下配置於不同區域且藉由絕緣膜而相互分離之複數個光電轉換層中之第1光電轉換層含有第1無機半導體材料而形成，使第2光電轉換層含有與上述第1無機半導體材料不同之第2無機半導體材料而形成。
(16)
如上述(15)之受光元件之製造方法，其中上述第1光電轉換層及上述第2光電轉換層係 於基板上形成具有第1開口及第2開口之上述絕緣膜，且分別於上述第1開口使上述第1無機半導體材料磊晶成長且於上述第2開口使上述第2無機半導體材料磊晶成長而形成。
(17)
如上述(16)之受光元件之製造方法，其中於在上述第1開口使上述第1無機半導體材料磊晶成長時使用硬質遮罩覆蓋上述第2開口，於在上述第2開口使上述第2無機半導體材料磊晶成長時使用硬質遮罩覆蓋上述第1開口。
(18)
一種攝像元件，其具備：複數個光電轉換層，其等在俯視下分別配置於不同區域，且包含第1光電轉換層及第2光電轉換層；絕緣膜，其將上述複數個光電轉換層相互分離；第1無機半導體材料，其包含於上述第1光電轉換層；及第2無機半導體材料，其包含於上述第2光電轉換層，且與上述第1無機半導體材料不同。
(19)
一種電子機器，其具有攝像元件，該攝像元件具備：複數個光電轉換層，其等在俯視下分別配置於不同區域，且包含第1光電轉換層及第2光電轉換層；絕緣膜，其將上述複數個光電轉換層相互分離；第1無機半導體材料，其包含於上述第1光電轉換層；及第2無機半導體材料，其包含於上述第2光電轉換層，且與上述第1無 機半導體材料不同。
本申請係以於日本專利廳在2017年1月24日提出申請之日本專利申請號第2017-10187號為基礎而主張優先權者，且藉由參照而將該申請之全部內容引用至本申請中。
若為業者，則可根據設計上之必要條件或其他因素而想到各種修正、組合、下位組合、及變更，但應理解其等包含於隨附之申請專利範圍或其均等物之範圍內。
1‧‧‧受光元件
11‧‧‧ROIC基板
12‧‧‧保護膜
12E‧‧‧貫通電極
13‧‧‧絕緣膜
14‧‧‧鈍化膜
15‧‧‧彩色濾光片層
21‧‧‧第1電極
22‧‧‧第1接觸層
23‧‧‧光電轉換層
23A‧‧‧光電轉換層
23B‧‧‧光電轉換層
23C‧‧‧光電轉換層
23D‧‧‧光電轉換層
23E‧‧‧光電轉換層
24‧‧‧第2接觸層
25‧‧‧第2電極
P‧‧‧像素
P1‧‧‧像素
P2‧‧‧像素
P3‧‧‧像素
P4‧‧‧像素
P5‧‧‧像素

Claims (19)

  1. 一種受光元件，其具備：複數個光電轉換層，其等在俯視下分別配置於不同區域，且包含第1光電轉換層及第2光電轉換層；絕緣膜，其將上述複數個光電轉換層相互分離；第1無機半導體材料，其包含於上述第1光電轉換層；及第2無機半導體材料，其包含於上述第2光電轉換層，且與上述第1無機半導體材料不同，其中上述複數個光電轉換層僅藉由上述絕緣膜分離。
  2. 如請求項1之受光元件，其中上述第1光電轉換層之厚度與上述第2光電轉換層之厚度不同。
  3. 如請求項1之受光元件，其進而具有第3光電轉換層，該第3光電轉換層設置於上述第1光電轉換層之厚度方向並且於俯視下與上述第1光電轉換層之一部分重疊，且上述第3光電轉換層包含與上述第1無機半導體材料不同之第3無機半導體材料。
  4. 如請求項1之受光元件，其中上述第1光電轉換層及上述第2光電轉換層之至少一者構成為吸收紅外區域之波長之光而產生電荷。
  5. 如請求項1之受光元件，其中上述第1光電轉換層及上述第2光電轉換層之至少一者構成為吸收可見光區域之波長之光而產生電荷。
  6. 如請求項1之受光元件，其中上述第1無機半導體材料及上述第2無機半導體材料之至少一者係Ge、InGaAs、InAsSb、InAs、InSb及HgCdTe中之任一種。
  7. 如請求項1之受光元件，其進而具有：第1電極，其電性連接於上述第1光電轉換層、上述第2光電轉換層各者；及ROIC(readout integrated circuit)基板，其電性連接於各個上述第1電極。
  8. 如請求項7之受光元件，其進而具有第1接觸層，該第1接觸層設置於上述第1電極與上述第1光電轉換層、上述第2光電轉換層各者之間。
  9. 如請求項8之受光元件，其中複數個上述第1接觸層之與上述第1電極之接觸面設置於同一平面上。
  10. 如請求項7之受光元件，其進而具有第2電極，該第2電極將上述第1光電轉換層、上述第2光電轉換層各者置於中間而與上述第1電極對向。
  11. 如請求項10之受光元件，其進而具有第2接觸層，該第2接觸層設置於上述第2電極與上述第1光電轉換層、上述第2光電轉換層各者之間。
  12. 如請求項11之受光元件，其中複數個上述第2接觸層之與上述第2電極之接觸面設置於同一平面上。
  13. 如請求項10之受光元件，其中上述第2電極係共通地設置於上述第1光電轉換層及上述第2光電轉換層。
  14. 如請求項1之受光元件，其中於俯視下，上述第1光電轉換層之大小與上述第2光電轉換層之大小不同。
  15. 一種受光元件之製造方法，其使於俯視下配置於不同區域且僅藉由絕緣膜而相互分離之複數個光電轉換層中之 第1光電轉換層含有第1無機半導體材料而形成，使第2光電轉換層含有與上述第1無機半導體材料不同之第2無機半導體材料而形成。
  16. 如請求項15之受光元件之製造方法，其中上述第1光電轉換層及上述第2光電轉換層係於基板上形成具有第1開口及第2開口之上述絕緣膜，且分別於上述第1開口使上述第1無機半導體材料磊晶成長且於上述第2開口使上述第2無機半導體材料磊晶成長而形成。
  17. 如請求項16之受光元件之製造方法，其中於在上述第1開口使上述第1無機半導體材料磊晶成長時使用硬質遮罩覆蓋上述第2開口，於在上述第2開口使上述第2無機半導體材料磊晶成長時使用硬質遮罩覆蓋上述第1開口。
  18. 一種攝像元件，其具備：複數個光電轉換層，其等在俯視下分別配置於不同區域，且包含第1光電轉換層及第2光電轉換層；絕緣膜，其將上述複數個光電轉換層相互分離；第1無機半導體材料，其包含於上述第1光電轉換層；及第2無機半導體材料，其包含於上述第2光電轉換層，且與上述第1無機半導體材料不同，其中上述複數個光電轉換層僅藉由上述絕緣膜分離。
  19. 一種電子機器，其具有攝像元件，該攝像元件具備：複數個光電轉換層，其等在俯視下分別配置於不同區域，且包含第1光電轉換層及第2光電轉換層；絕緣膜，其將上述複數個光電轉換層相互分離；第1無機半導體材料，其包含於上述第1光電轉換層；及第2無機半導體材料，其包含於上述第2光電轉換層，且與上述第1無機半導體材料不同，其中上述複數個光電轉換層僅藉由上述絕緣膜分離。
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