WO2023079835A1 - 光電変換装置 - Google Patents

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WO2023079835A1
WO2023079835A1 PCT/JP2022/034123 JP2022034123W WO2023079835A1 WO 2023079835 A1 WO2023079835 A1 WO 2023079835A1 JP 2022034123 W JP2022034123 W JP 2022034123W WO 2023079835 A1 WO2023079835 A1 WO 2023079835A1
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photoelectric conversion
conversion unit
layer
wall surface
unit
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小桃 小玉
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present disclosure relates to a photoelectric conversion device.
  • An imaging device has been proposed that has through electrodes that transmit signals corresponding to charges photoelectrically converted by an organic photoelectric conversion film, and in which an insulating film covering the through electrodes is formed between the through electrodes and a photodiode. (Patent Document 1).
  • a photoelectric conversion device includes a first layer having a first photoelectric conversion unit that converts incident light into an electric charge, and a first layer that overlaps the first layer in a first direction. a first second photoelectric conversion unit for converting light passing through one first photoelectric conversion unit into an electric charge; and a first wall surface surrounding the first second photoelectric conversion unit along a plane orthogonal to the first direction. and a plurality of first through electrodes respectively connected to the first photoelectric conversion units and penetrating the second layer in a region outside the first wall surface.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure; FIG. It is a figure showing an example of plane composition of an imaging device concerning an embodiment of this indication.
  • 1 is a diagram illustrating an example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure;
  • FIG. It is a figure showing an example of section composition of a pixel of an imaging device concerning an embodiment of this indication.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a cross-sectional configuration of pixels of the imaging device according to the embodiment of the present disclosure; 8 is a diagram showing an example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 1.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. It is a figure showing an example of plane composition of an imaging device concerning an embodiment of this indication.
  • 1 is a diagram illustrating an example of a planar configuration of pixels of an imaging device
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of the planar configuration of pixels of the imaging device according to Modification 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of the planar configuration of pixels of the imaging device according to Modification 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of the planar configuration of pixels of the imaging device according to Modification 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of the planar configuration of pixels of the imaging device according to Modification 1.
  • FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 2;
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to modification 3;
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of a cross-sectional configuration of pixels of an imaging device according to modification 3;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 4;
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 4;
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 4;
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 4;
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 4;
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 4;
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to Modification 5;
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to modification 6;
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to Modification 7;
  • FIG. 21 is a diagram showing another example of a cross-sectional configuration of pixels of an imaging device according to Modification 7;
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to Modification 8;
  • FIG. 21 is a diagram showing another example of a cross-sectional configuration of pixels of an imaging device according to Modification 8;
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to Modification 9;
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to Modification 9;
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to Modification 9;
  • FIG. 21 is a diagram showing another example of a cross-sectional configuration of pixels of an imaging device according to Modification 9;
  • FIG. 21 is a diagram showing another example of a cross-sectional configuration of pixels of an imaging device according to Modification 9;
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of a planar configuration of pixels of an imaging device according to modification 10;
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to modification 10;
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to modification 10;
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a pixel of an imaging device according to modification 10;
  • 1 is a block diagram showing a configuration example of an electronic device having an imaging device;
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit
  • 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU;
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of an imaging device 1, which is an example of a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a planar configuration of the imaging device 1.
  • An imaging device 1, which is a photoelectric conversion device is a device that photoelectrically converts incident light, and captures an image of a subject.
  • the imaging device 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the imaging device 1 pixels P having photoelectric conversion units are arranged in a matrix.
  • the imaging device 1 has a region (pixel section 100) in which a plurality of pixels P are two-dimensionally arranged in a matrix as an imaging area.
  • the imaging device 1 can be used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • the incident direction of light from the subject is the Z-axis direction
  • the horizontal direction perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis direction
  • the vertical direction perpendicular to the Z-axis and the X-axis is the Y-axis direction.
  • the imaging device 1 captures incident light (image light) from a subject via an optical lens system (not shown).
  • the imaging device 1 converts the amount of incident light formed on an imaging surface into an electric signal for each pixel, and outputs the electric signal as a pixel signal.
  • the imaging device 1 has a pixel section 100 as an imaging area.
  • the imaging device 1 has, for example, a vertical drive circuit 111, a column signal processing circuit 112, a horizontal drive circuit 113, an output circuit 114, a control circuit 115, an input/output terminal 116, etc. in the peripheral region of the pixel unit 100.
  • a plurality of pixels P are two-dimensionally arranged in a matrix.
  • the pixel unit 100 has a plurality of pixel rows each composed of a plurality of pixels P arranged in the horizontal direction (horizontal direction of the paper surface) and a plurality of pixel columns composed of a plurality of pixels P arranged in the vertical direction (vertical direction of the paper surface). is provided.
  • a pixel drive line Lread (row selection line and reset control line) is wired for each pixel row, and a vertical signal line Lsig is wired for each pixel column.
  • the pixel drive line Lread transmits drive signals for reading signals from pixels.
  • One end of the pixel drive line Lread is connected to an output terminal corresponding to each pixel row of the vertical drive circuit 111 .
  • the vertical drive circuit 111 is composed of a shift register, an address decoder, and the like.
  • the vertical drive circuit 111 is a pixel drive section that drives each pixel P of the pixel section 100, for example, in units of rows.
  • the column signal processing circuit 112 is composed of amplifiers, horizontal selection switches, and the like provided for each vertical signal line Lsig. A signal output from each pixel P in a pixel row selectively scanned by the vertical drive circuit 111 is supplied to the column signal processing circuit 112 through the vertical signal line Lsig.
  • the horizontal drive circuit 113 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and sequentially drives the horizontal selection switches of the column signal processing circuit 112 while scanning them. By selective scanning by the horizontal drive circuit 113, the signals of the pixels transmitted through the vertical signal lines Lsig are sequentially output to the horizontal signal line 121 and transmitted to the outside of the semiconductor substrate 21 through the horizontal signal line 121. .
  • the output circuit 114 performs signal processing on signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 112 via the horizontal signal line 121 and outputs the processed signals.
  • the output circuit 114 may perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • a circuit portion consisting of the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, the horizontal signal line 121 and the output circuit 114 may be formed on the semiconductor substrate 21, or may be arranged on the external control IC. It can be anything. Moreover, those circuit portions may be formed on another substrate connected by a cable or the like.
  • the control circuit 115 receives a clock given from the outside of the semiconductor substrate 21, data instructing an operation mode, etc., and outputs data such as internal information of the imaging device 1.
  • the control circuit 115 further has a timing generator that generates various timing signals, and controls the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, etc. based on the various timing signals generated by the timing generator. It controls driving of peripheral circuits.
  • the input/output terminal 116 exchanges signals with the outside.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a planar configuration of pixels of the imaging device 1 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of pixels of the imaging device 1 according to the embodiment.
  • a pixel P of the imaging device 1 has a first photoelectric conversion section 11 , a second photoelectric conversion section 22 , a through electrode 40 , and an insulating section 50 .
  • the first photoelectric conversion unit 11 is configured using an organic material.
  • the first photoelectric conversion unit 11 converts incident light into charges and accumulates the photoelectrically converted charges.
  • the second photoelectric conversion unit 22 is composed of, for example, a photodiode (PD), and converts incident light into charges.
  • the second photoelectric conversion unit 22 photoelectrically converts light passing through the first photoelectric conversion unit 11 and accumulates the photoelectrically converted charges.
  • a plurality of through electrodes 40 and insulating portions 50 are provided around the second photoelectric conversion portion 22 .
  • the through electrode 40 is a connection portion and connects between circuits provided in different layers.
  • more than one through electrode 40 is provided per pixel.
  • a plurality of through electrodes 40 are formed for each second photoelectric conversion unit 22 .
  • the through electrode 40 is positioned at the boundary between adjacent pixels P.
  • a plurality of through electrodes 40 are arranged side by side at intervals narrower than the pixel pitch (interval between pixels).
  • a plurality of through electrodes 40 are arranged on the left and right sides of the second photoelectric conversion unit 22 .
  • a plurality of through electrodes 40 are arranged side by side in the Y-axis direction at the boundary between adjacent pixels P.
  • the insulating portions 50 are provided between the through electrodes 40 adjacent to each other and between the through electrodes 40 and the second photoelectric conversion portions 22 .
  • the insulating section 50 can also be said to be a separation section that separates the pixels P from each other.
  • the multiple through electrodes 40 and the second photoelectric conversion portions 22 are electrically insulated from each other by the insulating portions 50 .
  • the insulating section 50 is provided so as to surround the second photoelectric conversion section 22 and the through electrode 40, respectively.
  • the periphery of the through electrode 40 is covered with an insulating portion 50 . It can also be said that the insulating part 50 has an opening 55 in which the second photoelectric conversion part 22 is positioned, as shown in FIG.
  • the imaging device 1 has a configuration in which, for example, a first light receiving section 10, a second light receiving section 20, a light guide section 30, and a multilayer wiring layer 90 are stacked in the Z-axis direction. are doing.
  • the pixel P has the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion unit 22 as described above.
  • the pixel P has a structure in which the first photoelectric conversion section 11 and the second photoelectric conversion section 22 are stacked.
  • the first light-receiving unit 10 is provided on the first layer 101 among the stacked layers. Also, the second light receiving unit 20 is provided on the second layer 102 .
  • a wiring layer of the multilayer wiring layer 90 has a wiring connected to the through electrode 40 and is provided on the third layer 103 .
  • a first layer 101 having a first photoelectric conversion unit 11 is provided so as to overlap a second layer 102 having a second photoelectric conversion unit 22 .
  • the first light receiving section 10 has a plurality of first photoelectric conversion sections 11 .
  • the first photoelectric conversion part 11 includes a photoelectric conversion film 12 , a first electrode 15 and a second electrode 16 .
  • the photoelectric conversion film 12 is made of an organic material and converts incident light into charges.
  • each pixel P is provided with a plurality of photoelectric conversion films 12 made of an organic semiconductor material.
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 are transparent electrodes, and are made of, for example, ITO (indium tin oxide).
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 may be made of a tin oxide-based material, a zinc oxide-based material, or the like.
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 may be made of other transparent conductive materials.
  • the first electrode 15 is an electrode common to the photoelectric conversion films 12 of the plurality of pixels P, and is provided on one surface side of the photoelectric conversion film 12, as shown in FIG.
  • the second electrode 16 is provided on the other surface side of the photoelectric conversion film 12 for each photoelectric conversion film 12 .
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 are arranged with the photoelectric conversion film 12 interposed therebetween.
  • the first electrode 15 is an electrode above the photoelectric conversion film 12
  • the second electrode 16 is an electrode below the photoelectric conversion film 12 .
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 are connected to circuits provided in the multilayer wiring layer 90 and the semiconductor substrate 21 through the through electrodes 40 different from each other.
  • the second light receiving section 20 has a semiconductor substrate 21 having a first surface 21S1 and a second surface 21S2 facing each other.
  • a light guide section 30 and a first light receiving section 10 are provided on the first surface 21S1 side of the semiconductor substrate 21, and a multilayer wiring layer 90 is provided on the second surface 21S2 side of the semiconductor substrate 21.
  • the imaging device 1 is a so-called back-illuminated imaging device.
  • the semiconductor substrate 21 is composed of, for example, a silicon substrate.
  • the second photoelectric conversion unit 22 is a photodiode (PD) and has a pn junction in a predetermined region of the semiconductor substrate 21 .
  • a plurality of second photoelectric conversion units 22 are embedded in the semiconductor substrate 21 .
  • a plurality of second photoelectric conversion sections 22 are provided along the first surface 21 S 1 and the second surface 21 S 2 of the semiconductor substrate 21 .
  • the multilayer wiring layer 90 has, for example, a structure in which a plurality of wiring layers are stacked with interlayer insulating layers interposed therebetween.
  • the wiring layers of the multilayer wiring layer 90 are formed using, for example, aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), or the like.
  • the wiring layer may be formed using polysilicon (Poly-Si).
  • the interlayer insulating layer is, for example, a single layer film made of one of silicon oxide (SiO x ), TEOS, silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), etc., or two of these. It is formed by a laminated film consisting of more than seeds.
  • a circuit (transfer transistor , reset transistor, amplification transistor, etc.) are formed.
  • the semiconductor substrate 21 and the multilayer wiring layer 90 are formed with, for example, the above-described vertical drive circuit 111, column signal processing circuit 112, horizontal drive circuit 113, output circuit 114, control circuit 115, input/output terminals 116, and the like.
  • the pixel P has a first readout circuit that reads out a pixel signal based on the charge photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11 .
  • the first readout circuit includes a floating diffusion (FD), a reset transistor, an amplification transistor, and the like. Charges photoelectrically converted and accumulated in the first photoelectric conversion unit 11 are transferred to the FD of the first readout circuit via the through electrode 40 by the first electrode 15 and the second electrode 16 .
  • This FD is a charge storage section and stores transferred charges.
  • the amplification transistor of the first readout circuit outputs a pixel signal corresponding to the charges accumulated in the FD.
  • the first readout circuit can read out the pixel signal based on the charge converted by the first photoelectric conversion unit 11 to the vertical signal line Lsig.
  • a reset transistor can reset the charge accumulated in the FD and reset the voltage of the FD.
  • the pixel P has a second readout circuit that reads out a pixel signal based on the charge photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 22 .
  • a second readout circuit includes a transfer transistor, a floating diffusion (FD) 28, a reset transistor, an amplification transistor, and the like.
  • the transfer transistor of the second readout circuit is a transfer unit, and transfers the charges photoelectrically converted and accumulated in the second photoelectric conversion unit 22 to the FD 28 .
  • a gate electrode 27 of the transfer transistor is an electrode for reading out charges generated in the second photoelectric conversion unit 22 .
  • the gate electrode 27 is provided in the central portion of the second photoelectric conversion body 22 on the second surface 21S2.
  • the FD 28 is a charge storage unit that stores transferred charges.
  • the amplification transistor of the second readout circuit outputs a pixel signal corresponding to the charge accumulated in the FD28.
  • the second readout circuit can read out the pixel signal based on the charge converted by the second photoelectric conversion unit 22 to the vertical signal line Lsig.
  • a reset transistor of the second readout circuit can reset the charge stored in the FD 28 and reset the voltage of the FD 28 . Note that FIG. 4 shows the gate electrode 27 and the FD 28 of the transfer transistor.
  • the light guide section 30 has a lens section 31 that collects light and a color filter 35 .
  • the light guide section 30 is laminated on the first light receiving section 10 and guides the light incident from above to the first light receiving section 10 side in FIG.
  • the lens portion 31 is an optical member also called an on-chip lens.
  • the color filter 35 selectively transmits light in a specific wavelength range among incident light.
  • a color filter 35 that transmits red (R) light for example, a color filter 35 that transmits red (R) light, a color filter 35 that transmits green (G) light, and a color filter 35 that transmits blue (B) light.
  • a color filter 35 or the like is provided for the purpose.
  • the color filter 35 that transmits blue (B) light is provided on the left first photoelectric conversion unit 11 .
  • the first photoelectric conversion unit 11 on the left side receives blue wavelength light and performs photoelectric conversion.
  • a color filter 35 that transmits red (R) light is provided on the right first photoelectric conversion unit 11 of the left and right first photoelectric conversion units 11 in the pixel P.
  • the first photoelectric conversion unit 11 on the right side receives red wavelength light and performs photoelectric conversion.
  • the first photoelectric conversion unit 11 arranged below the color filter 35 that transmits green (G) light receives green wavelength light and performs photoelectric conversion. Therefore, each pixel P of the imaging device 1 can generate an R component pixel signal, a G component pixel signal, and a B component pixel signal.
  • the imaging device 1 can obtain RGB pixel signals.
  • the color filters 35 are not limited to primary color (RGB) color filters, and may be complementary color filters such as Cy (cyan), Mg (magenta), and Ye (yellow). Also, a color filter corresponding to W (white), that is, a filter that transmits light in the entire wavelength range of incident light may be arranged. Note that when the first photoelectric conversion unit 11 that selectively photoelectrically converts light in a specific wavelength band is arranged, the color filter 35 may not be arranged for the first photoelectric conversion unit 11 . Also, a filter may be arranged between the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion unit 22 . For example, between the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion unit 22, a color filter or a filter that transmits infrared light (IR pass filter) as described above may be arranged.
  • IR pass filter infrared light
  • Light that has passed through the first photoelectric conversion unit 11 is incident on the second photoelectric conversion unit 22 of the pixel P.
  • the second photoelectric conversion unit 22 photoelectrically converts the light transmitted through the first photoelectric conversion unit 11 to generate charges.
  • the imaging device 1 can obtain pixel signals based on charges converted by the first photoelectric conversion unit 11 and pixel signals based on charges converted by the second photoelectric conversion unit 22 .
  • the second photoelectric conversion unit 22 is used for TOF (Time Of Flight) distance measurement.
  • the subject is irradiated with light (for example, infrared light), and the light reflected from the subject is received by the second photoelectric conversion section 22 .
  • the second photoelectric conversion unit 22 receives, for example, infrared light that has been reflected by a subject and has passed through the first photoelectric conversion unit 11, and generates charges through photoelectric conversion.
  • the pixel P generates a pixel signal according to the charge converted by the second photoelectric conversion unit 22 .
  • This pixel signal becomes a signal corresponding to the distance to the object to be measured, and can be said to be distance information of the object.
  • the imaging device 1 estimates the phase difference between the irradiated light and the reflected light, that is, the round trip time of the light, and calculates the distance between the imaging device 1 and the subject.
  • the distance to the object to be measured is calculated based on the time it takes for the light emitted from the light source to be reflected by the object to be measured and reach the imaging device 1 .
  • the imaging device 1 can detect distance information for each pixel P.
  • the imaging device 1 can generate a visible image using RGB pixel signals obtained by photoelectric conversion by the first photoelectric conversion unit 11 .
  • the imaging device 1 can generate a distance image, which is an image indicating the distance to the subject, using pixel signals obtained by photoelectric conversion by the second photoelectric conversion unit 22 .
  • the second photoelectric conversion unit 22 can also photoelectrically convert visible light that has passed through the first photoelectric conversion unit 11 to generate charges.
  • the second photoelectric conversion unit 22 may be used for generating a visible image.
  • the second photoelectric conversion unit 22 may be used as an event-driven sensor (called EVS (Event Vision Sensor), EDS (Event Driven Sensor), DVS (Dynamic Vision Sensor), etc.), SPAD (Single Photon Avalanche Diode) sensor, or the like. can be used for EVS (Event Vision Sensor), EDS (Event Driven Sensor), DVS (Dynamic Vision Sensor), etc.), SPAD (Single Photon Avalanche Diode) sensor, or the like. can be used for
  • the through electrode 40 provided in the imaging device 1 is an electrode penetrating through the semiconductor substrate 21 of the second light receiving section 20 . As shown in FIG. 4 , the through electrode 40 is formed to extend in the Z-axis direction and reach the multilayer wiring layer 90 . The through electrode 40 penetrates the second layer 102 around the second photoelectric conversion section 22 . It can also be said that the through electrode 40 is provided so as to penetrate the insulating portion 50 . The through electrode 40 can electrically connect the element provided on the first surface 21S1 side of the semiconductor substrate 21 and the element provided on the second surface 21S2 side of the semiconductor substrate 21 .
  • the through electrode 40 is made of, for example, PDAS (Phosphorus Doped Amorphous Silicon), polysilicon (Poly-Si), or the like.
  • the through electrode 40 may be made of a metal material such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), cobalt (Co), hafnium (Hf), tantalum (Ta).
  • the first photoelectric conversion section 11 of the first light receiving section 10 is electrically connected to the circuit of the multilayer wiring layer 90 and the semiconductor substrate 21 via the through electrode 40 .
  • a plurality of through electrodes 40 arranged for each pixel P include a through electrode 40 for transferring charges converted by the first photoelectric conversion unit 11 of the pixel P, and a through electrode 40 for transmitting a signal for controlling the first photoelectric conversion unit 11 . Electrodes 40 and the like are included.
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 of the first photoelectric conversion section 11 are connected to a circuit provided on the semiconductor substrate 21 via through electrodes 40 different from each other.
  • the first electrode 15 of the first photoelectric conversion unit 11 is electrically connected to a circuit that controls the first photoelectric conversion unit 11 via the through electrode 40 connected to the first electrode 15 .
  • the first electrode 15 is electrically connected to a vertical drive circuit 111 provided on the semiconductor substrate 21 via, for example, a through electrode 40 .
  • the vertical driving circuit 111 can supply a voltage for driving the first photoelectric conversion unit 11 to the first electrode 15 via the through electrode 40 .
  • the second electrode 16 of the first photoelectric conversion unit 11 is connected, for example, to the gate electrode of the FD and amplification transistor of the first readout circuit provided on the semiconductor substrate 21 via the through electrode 40 connected to the second electrode 16 . is electrically connected to A predetermined potential is applied to the first electrode 15 by the vertical drive circuit 111 , and the charge converted by the photoelectric conversion film 12 can be transferred to the first readout circuit by the second electrode 16 . Signal charges generated in the photoelectric conversion film 12 are transmitted to the first readout circuit by the through electrode 40 electrically connected to the second electrode 16 .
  • the first readout circuit can output pixel signals based on the charges converted by the first photoelectric conversion unit 11 .
  • the insulating portion 50 is provided between the through electrode 40 and the second photoelectric conversion portion 22 .
  • the insulating part 50 is formed along the through electrode 40 so as to cover the periphery of the through electrode 40, as shown in FIGS.
  • the insulating part 50 is arranged along a plane orthogonal to the stacking direction of the first layer 101 provided with the first photoelectric conversion unit 11 and the second layer 102 provided with the second photoelectric conversion unit 22, and the second photoelectric conversion layer 102 is provided. It has a wall W1 surrounding the portion 22 .
  • the wall surface W1 of the insulating portion 50 has a flat shape as shown in FIGS. As in the example shown in FIG. 3, on the XY plane, the angle formed by the tangential lines of any two points on the wall surface W1 does not exceed 180°.
  • the insulating section 50 is made of, for example, silicon oxide (SiOx), TEOS, silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy), or the like. Note that the insulating portion 50 may be formed using another dielectric material having insulating properties.
  • the insulating part 50 has an opening 55 defined by the wall surface W1.
  • the end of the opening 55 is separated from the region where the plurality of through electrodes 40 are arranged, as shown in FIG.
  • the opening 55 has a flat shape on the through electrode 40 side.
  • the opening 55 has a rectangular shape surrounded by wall surfaces W1 having a flat shape on all four sides.
  • the end of the opening 55 has a flat shape in the XY plane. It can also be said that the insulating portion 50 has flat portions on the sides of the opening 55 .
  • An aperture 55 is provided for each pixel P arranged in the imaging device 1 .
  • the interval (distance) D2 between the aperture 55 of a certain pixel and the aperture 55 of the pixel next to the pixel is larger than the interval D1 between the aperture 55 and the through-electrode 40 .
  • the interval between the adjacent openings 55 is wider than the diameter of the through electrode 40 in the XY plane.
  • the first photoelectric conversion unit 11 of the imaging device 1 may have an accumulation unit 17 that accumulates charges converted by the photoelectric conversion film 12, as in the example shown in FIG.
  • a storage section 17 made of an inorganic semiconductor material may be arranged facing the photoelectric conversion film 12 as shown in FIG.
  • the first photoelectric conversion section 11 has a third electrode 18 and a fourth electrode 19 .
  • the fourth electrode 19 is a shield electrode and causes a potential barrier for separating the pixels P in the storage section 17 .
  • the first electrode 15 and the third electrode 18 are arranged with the photoelectric conversion film 12 and the storage section 17 interposed therebetween. In the example shown in FIG.
  • the charge generated in the photoelectric conversion film 12 can be accumulated in the region of the accumulation section 17 facing the third electrode 18 according to the potential difference between the first electrode 15 and the third electrode 18.
  • the third electrode 18 and the fourth electrode 19 are transparent electrodes like the first electrode 15 and the second electrode 16, and are made of ITO or the like.
  • a photoelectric conversion device (imaging device 1) according to this embodiment includes a first layer 101 having a first photoelectric conversion unit 11 that converts incident light into an electric charge, and a first layer 101 in a first direction.
  • a first second photoelectric conversion unit 22 which is provided so as to overlap and converts light passing through the first photoelectric conversion unit 11 into an electric charge, and a first second photoelectric conversion unit 22 along a plane orthogonal to the first direction.
  • a plurality of through electrodes 40 are provided for each pixel P in the imaging device 1 according to the present embodiment.
  • the plurality of through electrodes 40 are provided through the second layer 102 in regions outside the wall surface W1 of the insulating portion 50 surrounding the second photoelectric conversion portion 22 . Therefore, it is possible to prevent an increase in charge transfer time from the second photoelectric conversion unit 22 and improve charge transfer characteristics. It is possible to prevent deterioration of pixel characteristics.
  • the wall surface of the insulating section provided in the imaging device 1 is not flat, there is a possibility that the transfer characteristics of the charge photoelectrically converted by the second photoelectric conversion section 22 will be degraded.
  • the wall surface of the insulating portion has an uneven shape, it is conceivable that the time required to transfer charges from the portion of the second photoelectric conversion portion 22 near the wall surface of the insulating portion increases. In that case, the charge photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 22 cannot be efficiently transferred to the FD by the transfer transistor, and the quality of the pixel signal may be degraded.
  • the second photoelectric conversion unit 22 is used as a TOF sensor, there is a possibility that the accuracy of the distance to the subject calculated using the pixel signals will be degraded.
  • the through electrodes 40 are provided in the region outside the wall surface W1 surrounding the second photoelectric conversion unit 22 so that the wall surface W1 of the insulating unit 50 does not become uneven. It is provided so as to penetrate the hierarchy 102 .
  • the insulating portion 50 has a wall surface W1 having a flat shape, as described above. Therefore, in the present embodiment, it is possible to avoid an increase in the time required for charge transfer from the portion of the second photoelectric conversion portion 22 near the wall surface W1 of the insulating portion 50 .
  • the charge converted in the region of the second photoelectric conversion portion 22 near the wall surface W1 of the insulating portion 50 reaches the gate electrode 27 of the transfer transistor provided for the central portion of the second photoelectric conversion portion 22. The time can be shortened and the charge transfer characteristics can be improved.
  • the second photoelectric conversion unit 22 When the second photoelectric conversion unit 22 is applied to a TOF sensor, it is possible to suppress a decrease in transfer efficiency of charges generated by the second photoelectric conversion unit 22 and improve distance measurement accuracy. In addition, compared to the case where uneven insulating portions are provided along the through electrode 40, the capacitance added between the second photoelectric conversion portion 22 and the through electrode 40 can be reduced. The parasitic capacitance added to the through electrode 40 can be reduced, and the signal transmission characteristics of the through electrode 40 can be improved.
  • FIG. 6 to 8 are diagrams showing an example of a planar configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 1.
  • the through electrodes 40 may be provided in the central region on the boundary between the adjacent pixels P and in the corners of the pixels P.
  • the through electrode 40 may be arranged in a region other than the center on the boundary between the adjacent pixels P.
  • the through electrodes 40 are collectively arranged along some sides of the four pixels P. In the example shown in FIG.
  • the through electrodes 40 are arranged per pixel.
  • the through electrodes 40 may be arranged in the central area on the boundary between the adjacent pixels P and in the four corners of the pixels P.
  • 6/4 through electrodes 40 are arranged per pixel.
  • FIG. 9 is a diagram showing another example of the planar configuration of the pixels of the imaging device 1 according to Modification 1.
  • a plurality of through electrodes 40 may be arranged in horizontal and vertical directions (X-axis direction and Y-axis direction).
  • a plurality of through electrodes 40 are provided so as to surround the second photoelectric conversion section 22 .
  • five through electrodes 40 may be arranged per pixel, or five or more through electrodes 40 may be arranged per pixel.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a planar configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 2. As shown in FIG. As in the example shown in FIG. 10, the shape of the opening 55 may be octagonal.
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of the planar configuration of the pixels of the imaging device 1 according to Modification 2.
  • the shape of the opening 55 may be circular. By forming the opening 55 into a nearly circular shape, it is possible to reduce the difference in the distance from each position in the second photoelectric conversion unit 22 to the center of the pixel, and it is possible to further improve the charge transfer characteristics. Become.
  • the through electrodes 40 may be arranged only at the four corners of the pixel P as shown in FIG. In the example shown in FIG. 12, one through electrode 40 is arranged per pixel. Note that, as in the example shown in FIG. 13, the through electrodes 40 may be collectively arranged on one side of each adjacent pixel P. FIG. In the example shown in FIG. 13 as well, one through electrode 40 is arranged per pixel.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 3.
  • FIG. 15 is a diagram showing another example of the cross-sectional configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 3.
  • the insulating portion 50 may be formed so that the upper portion and the lower portion of the insulating portion 50 have different widths. In the direction perpendicular to the stacking direction of the first layer 101 and the second layer 102, the width of the opening 55 defined by the wall surface W1 of the insulating section 50 is closer to the third layer 103 than to the first layer 101. is getting bigger.
  • the width of the opening 55 increases as the third floor 103 is approached.
  • the wall surface W1 of the insulating part 50 has a taper and can be said to be an inclined surface.
  • the insulating part 50 has a stepped wall surface W1.
  • the area of the lower portion of the opening 55 is larger than the area of the upper portion of the opening 55 .
  • a sufficient area for arranging transistors and the like can be secured on the second surface 21S2 side of the semiconductor substrate 21 .
  • the volume of the second photoelectric conversion unit 22 can be increased, and the quantum efficiency (QE) can be improved.
  • QE quantum efficiency
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a planar configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 4.
  • the imaging device 1 has a fixed charge film 25 between the second photoelectric conversion section 22 and the insulating section 50 .
  • the fixed charge film 25 is made of, for example, hafnium (Hf), zirconium (Zr), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), magnesium (Mg), yttrium (Y), lanthanide (La) elements, and the like. It is formed to include at least one of oxides.
  • the fixed charge film 25 includes praseodymium oxide, cerium oxide, neodymium oxide, promethium oxide, samarium oxide, europium oxide, gadolinium oxide, terbium oxide, dysprosium oxide, holmium oxide, thulium oxide, ytterbium oxide, lutetium oxide, yttrium oxide, An aluminum nitride film, a hafnium oxynitride film, an aluminum oxynitride film, or the like may be used.
  • the fixed charge film 25 is provided so as to surround the second photoelectric conversion section 22 .
  • a fixed charge film 25 having negative fixed charges is arranged, and generation of dark current in the semiconductor substrate 21 can be suppressed.
  • a film having a positive fixed charge may be provided as the fixed charge film 25 .
  • FIG. 17 is a diagram showing another example of the planar configuration of the pixels of the imaging device 1 according to Modification 4.
  • the imaging device 1 may have a light shielding film 26 between the second photoelectric conversion section 22 and the insulating section 50 as in the example shown in FIG. 17 .
  • the light shielding film 26 is made of a material that shields light, such as a metal material such as aluminum (Al) or tungsten (W).
  • the light shielding film 26 is provided around the second photoelectric conversion unit 22, and it is possible to suppress leakage of light to surrounding pixels.
  • the light shielding film 26 may be made of polysilicon (Poly-Si).
  • FIG. 18 to 20 are diagrams showing another example of the planar configuration of the pixels of the imaging device 1 according to Modification 4.
  • the imaging device 1 may have a fixed charge film 25 and a light shielding film 26 between the second photoelectric conversion section 22 and the insulating section 50, as shown in FIG.
  • the light shielding film 26 is provided around the fixed charge film 25 between the fixed charge film 25 and the insulating section 50 .
  • the light shielding film 26 may be formed at the boundary between adjacent pixels P, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 20, the imaging device 1 has a fixed charge film 25 formed around the second photoelectric conversion unit 22 and a light shielding film 26 formed at the boundary between adjacent pixels P. may
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a pixel of the imaging device 1 according to Modification 5.
  • the pixel P of the imaging device 1 has a first photoelectric conversion unit 11 that selectively photoelectrically converts light in a specific wavelength range out of incident light.
  • the color filter 35 is provided between the first photoelectric conversion section 11 and the second photoelectric conversion section 22 .
  • the second photoelectric conversion unit 22 photoelectrically converts the light transmitted through the first photoelectric conversion unit 11 and the color filter 35 .
  • the first photoelectric conversion unit 11 photoelectrically converts light in the green wavelength range to generate charges.
  • the color filter 35 of the left pixel P in FIG. 21 transmits light in the blue wavelength range.
  • the second photoelectric conversion unit 22 of the pixel P on the left side photoelectrically converts incident light in the blue wavelength region to generate electric charges.
  • the color filter 35 of the pixel P on the right side transmits light in the red wavelength range.
  • the second photoelectric conversion unit 22 of the pixel P on the right side photoelectrically converts incident light in the red wavelength band to generate electric charges.
  • the imaging device 1 generates a G pixel signal based on the charges photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11 , and generates a B pixel signal and an R pixel signal based on the charges photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 22 . to generate Thus, in this modification, RGB pixel signals can be obtained based on charges photoelectrically converted by each of the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion unit 22 .
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 6.
  • the pixel P of the imaging device 1 has a first photoelectric conversion unit 11 that selectively photoelectrically converts light in a specific wavelength range out of incident light.
  • the first photoelectric conversion unit 11 photoelectrically converts light in the green wavelength band to generate charges.
  • the pixel P has second photoelectric conversion units 22a and 22b.
  • the second photoelectric conversion unit 22a is arranged in the upper part of the semiconductor substrate 21, that is, in the region on the side of the first surface 21S1 in the semiconductor substrate 21, and photoelectrically converts light in the blue wavelength range.
  • the second photoelectric conversion unit 22b is arranged in the lower part of the semiconductor substrate 21, that is, in the region on the second surface 21S2 side of the semiconductor substrate 21, and photoelectrically converts light in the red wavelength band.
  • the imaging device 1 generates a G pixel signal based on the charges photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11 .
  • the imaging device 1 also generates a B pixel signal based on the charge photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 22a and an R pixel signal based on the charge photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 22b.
  • RGB pixel signals can be obtained based on charges photoelectrically converted by each of the first photoelectric conversion unit 11, the second photoelectric conversion unit 22a, and the second photoelectric conversion unit 22b. .
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 7.
  • the pixel P of the imaging device 1 has first photoelectric conversion units 11a and 11b that selectively photoelectrically convert light in a specific wavelength range out of incident light.
  • the first photoelectric conversion unit 11a is located between the lens unit 31 and the first photoelectric conversion unit 11b, and photoelectrically converts light in the blue wavelength range, for example.
  • the first photoelectric conversion unit 11b is positioned below the first photoelectric conversion unit 11a and receives light transmitted through the first photoelectric conversion unit 11a.
  • the first photoelectric conversion unit 11b photoelectrically converts light in the green wavelength range, for example.
  • the pixel P has a second photoelectric conversion unit 22 .
  • the second photoelectric conversion unit 22 photoelectrically converts light transmitted through the first photoelectric conversion units 11a and 11b, for example, light in the red wavelength range.
  • the imaging device 1 generates a B pixel signal based on the charges photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11a and a G pixel signal based on the charges photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11b.
  • the imaging device 1 also generates an R pixel signal based on the charge photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 22 .
  • RGB pixel signals can be obtained based on charges photoelectrically converted by each of the first photoelectric conversion unit 11a, the first photoelectric conversion unit 11b, and the second photoelectric conversion unit 22. .
  • FIG. 24 is a diagram showing another example of the cross-sectional configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 7.
  • wiring layers 60a and 60b having wiring and an interlayer insulating film may be provided.
  • the wiring layer 60a includes wiring connected to the electrodes of the first photoelectric conversion units 11a.
  • the wiring layer 60b includes wiring connected to the electrodes of the first photoelectric conversion units 11b.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a pixel of the imaging device 1 according to Modification 8.
  • the pixel P of the imaging device 1 has first photoelectric conversion units 11a, 11b, and 11c that selectively photoelectrically convert light in a specific wavelength range out of incident light.
  • the first photoelectric conversion unit 11a is located between the lens unit 31 and the first photoelectric conversion unit 11b, and photoelectrically converts light in the blue wavelength range, for example.
  • the first photoelectric conversion unit 11b is positioned between the first photoelectric conversion unit 11a and the first photoelectric conversion unit 11c, and receives light transmitted through the first photoelectric conversion unit 11a.
  • the first photoelectric conversion unit 11b photoelectrically converts light in the green wavelength range, for example.
  • the first photoelectric conversion unit 11c is located below the first photoelectric conversion unit 11b and receives light transmitted through the first photoelectric conversion units 11a and 11b.
  • the first photoelectric conversion unit 11c photoelectrically converts light in the red wavelength range, for example.
  • the imaging device 1 according to the present modification can obtain RGB pixel signals based on the charges generated in each of the first photoelectric conversion units 11a, 11b, and 11c.
  • the pixel P has a second photoelectric conversion unit 22 .
  • the second photoelectric conversion unit 22 receives light that has passed through the first photoelectric conversion units 11a, 11b, and 11c, and generates charges through photoelectric conversion.
  • the second photoelectric conversion unit 22 can photoelectrically convert infrared light to generate electric charges.
  • the second photoelectric conversion unit 22 may be used for generating an infrared image or a visible image, or may be used for a TOF sensor. Also, the second photoelectric conversion unit 22 may be used for a DVS, SPAD sensor, or the like.
  • FIG. 26 is a diagram showing another example of the cross-sectional configuration of the pixels of the imaging device 1 according to Modification 8.
  • wiring layers 60a and 60b having wiring and an interlayer insulating film may be provided.
  • the wiring layer 60a includes wiring connected to the electrodes of the first photoelectric conversion units 11a.
  • the wiring layer 60b includes wiring connected to the electrodes of the first photoelectric conversion units 11c.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of a planar configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 9.
  • FIG. 28 shows an example of a cross-sectional configuration in the direction of line II shown in FIG.
  • FIG. 29 shows an example of a cross-sectional configuration in the direction of line II-II shown in FIG.
  • the imaging device 1 according to this modified example is provided with through electrodes 40 g and 40 b that transfer charges converted by the first photoelectric conversion unit 11 and through electrodes 40 c that transmit signals for controlling the first photoelectric conversion unit 11 . .
  • the imaging device 1 has first photoelectric conversion units 11 a and 11 b and a second photoelectric conversion unit 22 .
  • the first photoelectric conversion unit 11a photoelectrically converts light in the blue wavelength range.
  • the first photoelectric conversion unit 11b photoelectrically converts light in the green wavelength range.
  • the second photoelectric conversion unit 22 photoelectrically converts light in the red wavelength range.
  • the imaging device 1 has wiring layers 60a, 60b, and 60c having wiring and an interlayer insulating film.
  • the through electrode 40c is formed to reach the wiring layer 60b through between the adjacent first photoelectric conversion portions 11b.
  • the through electrode 40c is electrically connected to at least one of the electrodes (for example, the first electrode 15 described above) of each of the first photoelectric conversion units 11a and 11b via the wiring of the wiring layer 60b.
  • the vertical driving circuit 111 of the imaging device 1 can supply voltages for driving the first photoelectric conversion units 11a and 11b via the through electrodes 40c.
  • the through electrode 40g is formed to reach the first photoelectric conversion portion 11b.
  • the through electrode 40g is electrically connected to the electrode of the first photoelectric conversion section 11b (for example, the second electrode 16 described above). Therefore, the charge photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11b can be transferred to the FD of the first readout circuit via the through electrode 40g. This makes it possible to generate a G pixel signal based on the charges generated by the first photoelectric conversion unit 11b.
  • the through electrode 40b is formed to reach the first photoelectric conversion portion 11a.
  • the through electrode 40b is electrically connected to the electrode of the first photoelectric conversion section 11a, for example, the second electrode 16.
  • the charge photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11a can be transferred to the FD of the first readout circuit via the through electrode 40b.
  • the imaging device 1 can generate an R pixel signal based on the charges generated by the second photoelectric conversion unit 22 . In this way, the imaging device 1 according to this modification can obtain RGB pixel signals.
  • FIG. 30 shows another example of the cross-sectional configuration in the direction of line II shown in FIG.
  • FIG. 31 shows another example of the cross-sectional configuration in the direction of line II-II shown in FIG.
  • the through electrode 40c may be formed to reach the wiring layer 60a through between the adjacent first photoelectric conversion portions 11b and between the adjacent first photoelectric conversion portions 11a. good. Further, as shown in FIG. 31, the through electrode 40b may be formed to reach the wiring layer 60a.
  • FIG. 32 is a diagram showing an example of a planar configuration of pixels of the imaging device 1 according to Modification 10.
  • FIG. 33 shows an example of a cross-sectional configuration in the direction of line II shown in FIG.
  • FIG. 34 shows an example of a cross-sectional configuration in the direction of line II--II shown in FIG.
  • FIG. 35 shows an example of a cross-sectional configuration in the direction of line III--III shown in FIG.
  • the imaging device 1 according to this modification includes through electrodes 40 r, 40 g, and 40 b that transfer charges converted by the first photoelectric conversion unit 11 , and through electrodes 40 c that transmit signals for controlling the first photoelectric conversion unit 11 . be provided.
  • the imaging device 1 has first photoelectric conversion units 11 a , 11 b , 11 c and a second photoelectric conversion unit 22 .
  • the first photoelectric conversion unit 11a photoelectrically converts light in the blue wavelength range.
  • the first photoelectric conversion unit 11b photoelectrically converts light in the green wavelength range.
  • the first photoelectric conversion unit 11c photoelectrically converts light in the red wavelength band.
  • the second photoelectric conversion unit 22 receives the light transmitted through the first photoelectric conversion units 11a, 11b, and 11c, and generates charges by photoelectric conversion.
  • the imaging device 1 has wiring layers 60a, 60b, 60c, and 60d having wirings and interlayer insulating films.
  • the through electrode 40r is formed to reach the wiring layer 60d, as shown in FIG.
  • the through electrode 40r is electrically connected to the electrode of the first photoelectric conversion part 11c through the wiring of the wiring layer 60d. Therefore, the charge photoelectrically converted by the first photoelectric conversion portion 11c can be transferred to the FD via the through electrode 40r, and the R pixel signal can be obtained.
  • the through electrode 40g is formed to reach the wiring layer 60c, as shown in FIG.
  • the through electrode 40g is electrically connected to the electrode of the first photoelectric conversion section 11b through the wiring of the wiring layer 60c. Therefore, the charge photoelectrically converted by the first photoelectric conversion portion 11b can be transferred to the FD via the through electrode 40g, and a G pixel signal can be obtained.
  • the through electrode 40b is formed to reach the wiring layer 60b, as shown in FIG.
  • the through electrode 40b is electrically connected to the electrode of the first photoelectric conversion part 11a through the wiring of the wiring layer 60b. Therefore, the charge photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11a can be transferred to the FD via the through electrode 40b, and the B pixel signal can be obtained.
  • the imaging apparatus 1 and the like can be applied to any type of electronic equipment having an imaging function, such as a camera system such as a digital still camera or a video camera, or a mobile phone having an imaging function.
  • FIG. 36 shows a schematic configuration of the electronic device 1000. As shown in FIG.
  • the electronic device 1000 includes, for example, a lens group 1001, an imaging device 1, a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1002, a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. and are interconnected via a bus line 1008 .
  • a lens group 1001 an imaging device 1
  • a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1002 a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. and are interconnected via a bus line 1008 .
  • DSP Digital Signal Processor
  • a lens group 1001 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the imaging device 1 .
  • the imaging apparatus 1 converts the amount of incident light, which is imaged on the imaging surface by the lens group 1001 , into an electric signal for each pixel and supplies the electric signal to the DSP circuit 1002 as a pixel signal.
  • the DSP circuit 1002 is a signal processing circuit that processes signals supplied from the imaging device 1 .
  • a DSP circuit 1002 outputs image data obtained by processing a signal from the imaging device 1 .
  • a frame memory 1003 temporarily holds image data processed by the DSP circuit 1002 in frame units.
  • the display unit 1004 is, for example, a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. to record.
  • a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. to record.
  • the operation unit 1006 outputs operation signals for various functions of the electronic device 1000 in accordance with user's operations.
  • the power supply unit 1007 appropriately supplies various power supplies to the DSP circuit 1002, the frame memory 1003, the display unit 1004, the recording unit 1005, and the operation unit 1006 as operating power supplies.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be realized as a device mounted on any type of moving body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
  • FIG. 37 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a driving system control unit 12010, a body system control unit 12020, a vehicle exterior information detection unit 12030, a vehicle interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 is connected with an imaging section 12031 .
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image, and can also output it as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010 .
  • the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the information detection unit 12030 outside the vehicle.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062 and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 38 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose of the vehicle 12100, the side mirrors, the rear bumper, the back door, and the upper part of the windshield in the vehicle interior, for example.
  • An image pickup unit 12101 provided in the front nose and an image pickup unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment mainly acquire images in front of the vehicle 12100 .
  • Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 12100 .
  • An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100 .
  • Forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 38 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of an imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity with respect to the vehicle 12100). , it is possible to extract, as the preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the course of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100. can. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
  • automatic brake control including following stop control
  • automatic acceleration control including following start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to three-dimensional objects to other three-dimensional objects such as motorcycles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed. By outputting an alarm to the driver via the drive system control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not the pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 .
  • recognition of a pedestrian is performed by, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian.
  • the audio image output unit 12052 outputs a rectangular outline for emphasis to the recognized pedestrian. is superimposed on the display unit 12062 . Also, the audio/image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the imaging device 1 can be applied to the imaging unit 12031 .
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 39 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (this technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 39 shows an operator (physician) 11131 performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic surgery system 11000 .
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 for supporting the endoscope 11100. , and a cart 11200 loaded with various devices for endoscopic surgery.
  • An endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 whose distal end is inserted into the body cavity of a patient 11132 and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101 .
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel. good.
  • the tip of the lens barrel 11101 is provided with an opening into which the objective lens is fitted.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel 11101 by a light guide extending inside the lens barrel 11101, where it reaches the objective. Through the lens, the light is irradiated toward the observation object inside the body cavity of the patient 11132 .
  • the endoscope 11100 may be a straight scope, a perspective scope, or a side scope.
  • An optical system and an imaging element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the imaging element by the optical system.
  • the imaging device photoelectrically converts the observation light to generate an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202 in an integrated manner. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various image processing such as development processing (demosaicing) for displaying an image based on the image signal.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201 .
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing a surgical site or the like.
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204 .
  • the user inputs an instruction or the like to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100 .
  • the treatment instrument control device 11205 controls driving of the energy treatment instrument 11112 for tissue cauterization, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 inflates the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field of the endoscope 11100 and securing the operator's working space, and injects gas into the body cavity through the pneumoperitoneum tube 11111. send in.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing the surgical site can be composed of, for example, a white light source composed of an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. It can be carried out.
  • the observation target is irradiated with laser light from each of the RGB laser light sources in a time-division manner, and by controlling the drive of the imaging element of the camera head 11102 in synchronization with the irradiation timing, each of RGB can be handled. It is also possible to pick up images by time division. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the imaging element.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time.
  • the drive of the imaging device of the camera head 11102 in synchronism with the timing of the change in the intensity of the light to obtain an image in a time-division manner and synthesizing the images, a high dynamic A range of images can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, the wavelength dependence of light absorption in body tissues is used to irradiate a narrower band of light than the irradiation light (i.e., white light) used during normal observation, thereby observing the mucosal surface layer.
  • narrow band imaging in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained from fluorescence generated by irradiation with excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light and the fluorescence from the body tissue is observed (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is A fluorescence image can be obtained by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 40 is a block diagram showing an example of functional configurations of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging section 11402, a drive section 11403, a communication section 11404, and a camera head control section 11405.
  • the CCU 11201 has a communication section 11411 , an image processing section 11412 and a control section 11413 .
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other via a transmission cable 11400 .
  • a lens unit 11401 is an optical system provided at a connection with the lens barrel 11101 . Observation light captured from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401 .
  • a lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 is composed of an imaging element.
  • the imaging device constituting the imaging unit 11402 may be one (so-called single-plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each image pickup element, and a color image may be obtained by synthesizing the image signals.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for respectively acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (Dimensional) display.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • a plurality of systems of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102 .
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under control from the camera head control unit 11405 . Thereby, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be appropriately adjusted.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it to the camera head control unit 11405 .
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and/or information to specify the magnification and focus of the captured image. Contains information about conditions.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately designated by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. good.
  • the endoscope 11100 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102 .
  • the communication unit 11411 receives image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102 .
  • Image signals and control signals can be transmitted by electrical communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102 .
  • the control unit 11413 performs various controls related to imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and display of the captured image obtained by imaging the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates control signals for controlling driving of the camera head 11102 .
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image showing the surgical site and the like based on the image signal that has undergone image processing by the image processing unit 11412 .
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edges of objects included in the captured image, thereby detecting surgical instruments such as forceps, specific body parts, bleeding, mist during use of the energy treatment instrument 11112, and the like. can recognize.
  • the control unit 11413 may use the recognition result to display various types of surgical assistance information superimposed on the image of the surgical site. By superimposing and presenting the surgery support information to the operator 11131, the burden on the operator 11131 can be reduced and the operator 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • a transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable compatible with electrical signal communication, an optical fiber compatible with optical communication, or a composite cable of these.
  • wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be preferably applied to, for example, the imaging unit 11402 provided in the camera head 11102 of the endoscope 11100 among the configurations described above.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402, the sensitivity of the imaging unit 11402 can be increased, and the high-definition endoscope 11100 can be provided.
  • the present disclosure has been described above with reference to the embodiments, modifications, application examples, and application examples, the present technology is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications are possible.
  • the modified examples described above have been described as modified examples of the above-described embodiment, but the configurations of the modified examples can be appropriately combined.
  • the present disclosure is not limited to back-illuminated image sensors, but is also applicable to front-illuminated image sensors.
  • the photoelectric conversion device of the present disclosure may be in the form of a module in which an imaging section and a signal processing section or an optical system are packaged together.
  • an imaging apparatus that converts the amount of incident light that forms an image on an imaging surface via an optical lens system into an electric signal on a pixel-by-pixel basis and outputs the electric signal as a pixel signal
  • the photoelectric conversion device of the present disclosure is not limited to such an imaging device.
  • any device may be used as long as it detects and receives light from an object, generates charges according to the amount of light received by photoelectric conversion, and accumulates them.
  • the output signal may be a signal of image information or a signal of distance measurement information.
  • the second photoelectric conversion unit 22 is a TOF sensor, but the present disclosure is not limited to this. That is, the second photoelectric conversion unit 22 is not limited to detecting light having a wavelength in the infrared region, and may detect wavelength light in other wavelength regions. For example, as described above as a modified example, the second photoelectric conversion unit 22 may receive light in the visible light region and perform photoelectric conversion.
  • the first light receiving unit 10 mainly detects wavelength light in the visible light region and photoelectrically converts it
  • the second light receiving unit 20 mainly detects wavelength light in the infrared region.
  • the photoelectric conversion device of the present disclosure is not limited to this. In the photoelectric conversion device of the present disclosure, it is possible to arbitrarily set the wavelength range indicating the sensitivity in each of the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion unit 22 .
  • constituent material of each constituent element of the photoelectric conversion element of the present disclosure is not limited to the materials listed in the above embodiments and the like.
  • the first photoelectric conversion unit 11 or the second photoelectric conversion unit 22 receives light in the visible light region and performs photoelectric conversion
  • the first photoelectric conversion unit 11 or the second photoelectric conversion unit 22 includes quantum dots. You can also try to
  • a photoelectric conversion device comprising: a plurality of first through-electrodes each connected to the first photoelectric conversion part and penetrating the second layer in a region outside the first wall surface.
  • the plurality of first through electrodes include through electrodes that transfer charges converted by the first photoelectric conversion units, and through electrodes that transmit signals for controlling the first photoelectric conversion units.
  • the first layer further includes a second first photoelectric conversion unit that is provided next to the first first photoelectric conversion unit and converts incident light into an electric charge;
  • the second layer includes: a second photoelectric conversion unit provided next to the first second photoelectric conversion unit for converting light passing through the second first photoelectric conversion unit into an electric charge; a second insulating portion including a second wall surface surrounding the second photoelectric conversion portion along a plane orthogonal to the first direction;
  • the plurality of second through-electrodes are connected to the second first photoelectric conversion portions, respectively, and penetrate the second layer in a region outside the second wall surface.
  • the first through electrode is provided between the first second photoelectric conversion unit and the second second photoelectric conversion unit;
  • the distance between the first opening defined by the first wall surface and the second opening defined by the second wall surface is larger than the distance between the first opening and the first through electrode (7).
  • the second layer further includes, on the third layer side, a transfer section that transfers charges converted by the first photoelectric conversion section.
  • the photoelectric conversion device according to any one of (1) to (13), wherein the photoelectric conversion device is an imaging device.

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Abstract

本開示の一実施形態の光電変換装置は、入射する光を電荷に変換する第１の第１光電変換部を有する第１階層と、第１方向において前記第１階層と重なり合うように設けられ、前記第１の第１光電変換部を透過する光を電荷に変換する第１の第２光電変換部と、前記第１方向と直交する平面に沿って前記第１の第２光電変換部を取り囲む第１壁面を含む第１絶縁部とを有する第２階層と、前記第１の第１光電変換部とそれぞれ接続され、前記第１壁面よりも外側の領域において前記第２階層を貫通する複数の第１貫通電極とを備える。

Description

光電変換装置
　本開示は、光電変換装置に関する。
　有機光電変換膜で光電変換された電荷に応じた信号を伝送する貫通電極を有し、貫通電極とフォトダイオードとの間において貫通電極を被覆する絶縁膜が形成された撮像素子が提案されている（特許文献１）。
国際公開第２０１６／１４３５３１号
　光を光電変換する装置では、電荷の転送特性を向上させることが望ましい。
　電荷の転送特性を向上可能な光電変換装置を提供することが望まれる。
　本開示の一実施形態の光電変換装置は、入射する光を電荷に変換する第１の第１光電変換部を有する第１階層と、第１方向において第１階層と重なり合うように設けられ、第１の第１光電変換部を透過する光を電荷に変換する第１の第２光電変換部と、第１方向と直交する平面に沿って第１の第２光電変換部を取り囲む第１壁面を含む第１絶縁部とを有する第２階層と、第１の第１光電変換部とそれぞれ接続され、第１壁面よりも外側の領域において第２階層を貫通する複数の第１貫通電極とを備える。
本開示の実施の形態に係る撮像装置の全体構成の一例を示すブロック図である。 本開示の実施の形態に係る撮像装置の平面構成の一例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る撮像装置の画素の平面構成の一例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る撮像装置の画素の断面構成の別の例を示す図である。 変形例１に係る撮像装置の画素の平面構成の一例を示す図である。 変形例１に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例１に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例１に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例２に係る撮像装置の画素の平面構成の一例を示す図である。 変形例２に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例２に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例２に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例３に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例３に係る撮像装置の画素の断面構成の別の例を示す図である。 変形例４に係る撮像装置の画素の平面構成の一例を示す図である。 変形例４に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例４に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例４に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例４に係る撮像装置の画素の平面構成の別の例を示す図である。 変形例５に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例６に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例７に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例７に係る撮像装置の画素の断面構成の別の例を示す図である。 変形例８に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例８に係る撮像装置の画素の断面構成の別の例を示す図である。 変形例９に係る撮像装置の画素の平面構成の一例を示す図である。 変形例９に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例９に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例９に係る撮像装置の画素の断面構成の別の例を示す図である。 変形例９に係る撮像装置の画素の断面構成の別の例を示す図である。 変形例１０に係る撮像装置の画素の平面構成の一例を示す図である。 変形例１０に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例１０に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 変形例１０に係る撮像装置の画素の断面構成の一例を示す図である。 撮像装置を有する電子機器の構成例を表すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　１．実施の形態
　２．変形例
　３．適用例
　４．応用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の実施の形態に係る光電変換装置の一例である撮像装置１の全体構成の一例を示すブロック図である。図２は、撮像装置１の平面構成の一例を示す図である。光電変換装置である撮像装置１は、入射した光を光電変換する装置であり、被写体の像を撮像する。撮像装置１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。
　撮像装置１では、光電変換部を有する画素Ｐが行列状に配置される。撮像装置１は、図２に示すように、複数の画素Ｐが行列状に２次元配置された領域（画素部１００）を、撮像エリアとして有している。撮像装置１は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に利用可能である。なお、図２に示すように、被写体からの光の入射方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交する紙面左右方向をＸ軸方向、Ｚ軸及びＸ軸に直交する紙面上下方向をＹ軸方向とする。以降の図において、図２の矢印の方向を基準として方向を表記する場合もある。
［撮像装置の概略構成］
　撮像装置１は、光学レンズ系（図示せず）を介して、被写体からの入射光（像光）を取り込む。撮像装置１は、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換し、画素信号として出力するものである。撮像装置１は、撮像エリアとして画素部１００を有する。また、撮像装置１は、画素部１００の周辺領域に、例えば、垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５及び入出力端子１１６等を有している。
　画素部１００には、複数の画素Ｐが行列状に２次元配置されている。画素部１００には、水平方向（紙面横方向）に並ぶ複数の画素Ｐにより構成される画素行と、垂直方向（紙面縦方向）に並ぶ複数の画素Ｐにより構成される画素列とがそれぞれ複数設けられている。
　画素部１００には、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌｒｅａｄ（行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌｓｉｇが配線されている。画素駆動線Ｌｒｅａｄは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌｒｅａｄの一端は、垂直駆動回路１１１の各画素行に対応した出力端に接続されている。
　垂直駆動回路１１１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成される。垂直駆動回路１１１は、画素部１００の各画素Ｐを、例えば行単位で駆動する画素駆動部である。カラム信号処理回路１１２は、垂直信号線Ｌｓｉｇ毎に設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。垂直駆動回路１１１によって選択走査された画素行の各画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌｓｉｇを通してカラム信号処理回路１１２に供給される。
　水平駆動回路１１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、カラム信号処理回路１１２の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この水平駆動回路１１３による選択走査により、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１２１に出力され、当該水平信号線１２１を通して半導体基板２１の外部へ伝送される。
　出力回路１１４は、カラム信号処理回路１１２の各々から水平信号線１２１を介して順次供給される信号に対して信号処理を行って出力するものである。出力回路１１４は、例えば、バッファリングのみを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正および各種デジタル信号処理等が行われる場合もある。
　垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、水平信号線１２１及び出力回路１１４からなる回路部分は、半導体基板２１に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
　制御回路１１５は、半導体基板２１の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、撮像装置１の内部情報等のデータを出力するものである。制御回路１１５はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２及び水平駆動回路１１３等の周辺回路の駆動制御を行う。入出力端子１１６は、外部との信号のやり取りを行うものである。
［画素の構成］
　図３は、実施の形態に係る撮像装置１の画素の平面構成の一例を示す図である。図４は、実施の形態に係る撮像装置１の画素の断面構成の一例を示す図である。撮像装置１の画素Ｐは、第１光電変換部１１と、第２光電変換部２２と、貫通電極４０と、絶縁部５０とを有する。第１光電変換部１１は、有機材料を用いて構成される。第１光電変換部１１は、入射する光を電荷に変換し、光電変換された電荷を蓄積する。
　第２光電変換部２２は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）によって構成され、入射する光を電荷に変換する。本実施の形態では、第２光電変換部２２は、第１光電変換部１１を透過する光を光電変換し、光電変換された電荷を蓄積する。第２光電変換部２２の周囲には、複数の貫通電極４０及び絶縁部５０が設けられる。貫通電極４０は、接続部であり、異なる層に設けられた回路間を接続する。
　撮像装置１では、１画素あたり１つより多くの貫通電極４０が設けられる。撮像装置１では、例えば、第２光電変換部２２毎に複数の貫通電極４０が形成される。図３に示す例では、貫通電極４０は、隣り合う画素Ｐの境界に位置している。隣り合う画素Ｐの境界部において、画素ピッチ（画素の間隔）よりも狭い間隔で、複数の貫通電極４０が並んで配置される。例えば、第２光電変換部２２の左右に、複数の貫通電極４０が配置される。図３に示す例では、隣り合う画素Ｐの境界部において、複数の貫通電極４０がＹ軸方向に並んで配置される。
　絶縁部５０は、隣り合う貫通電極４０の間と、貫通電極４０及び第２光電変換部２２の間とに設けられる。絶縁部５０は、画素Ｐ間を分離する分離部ともいえる。複数の貫通電極４０と第２光電変換部２２は、絶縁部５０によって互いに電気的に絶縁される。図３に示す例では、絶縁部５０は、第２光電変換部２２及び貫通電極４０の周囲をそれぞれ囲むように設けられている。貫通電極４０の周りは、絶縁部５０によって覆われている。絶縁部５０は、図３に示すように、第２光電変換部２２が位置する開口部５５を有するともいえる。
　図４に示すように、撮像装置１は、例えば、第１受光部１０と、第２受光部２０と、導光部３０と、多層配線層９０とがＺ軸方向に積層された構成を有している。画素Ｐは、上述したように、第１光電変換部１１及び第２光電変換部２２を有する。図４に示す例のように、画素Ｐは、第１光電変換部１１と第２光電変換部２２とが積層された構造を有する。
　第１受光部１０は、積層された複数の階層のうち、第１階層１０１に設けられる。また、第２受光部２０は、第２階層１０２に設けられる。多層配線層９０の配線層は、貫通電極４０に接続される配線を有し、第３階層１０３に設けられる。第１光電変換部１１を有する第１階層１０１は、第２光電変換部２２を有する第２階層１０２と重なり合うように設けられる。
　第１受光部１０は、複数の第１光電変換部１１を有する。第１光電変換部１１は、光電変換膜１２と、第１電極１５と、第２電極１６とを含む。光電変換膜１２は、有機材料によって構成され、入射した光を電荷に変換する。撮像装置１では、例えば画素Ｐ毎に、有機半導体材料により形成される複数の光電変換膜１２が設けられる。
　第１電極１５及び第２電極１６は、それぞれ、透明な電極であり、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により構成される。第１電極１５及び第２電極１６は、酸化スズ系材料、酸化亜鉛系材料等により形成されてもよい。第１電極１５及び第２電極１６は、他の透明導電材料により形成されてもよい。
　第１電極１５は、図４に示すように、複数の画素Ｐの光電変換膜１２に共通の電極であり、光電変換膜１２の一方の面側に設けられる。第２電極１６は、光電変換膜１２毎に、光電変換膜１２の他方の面側に設けられる。第１電極１５及び第２電極１６は、光電変換膜１２を挟んで配置される。
　第１電極１５は、光電変換膜１２の上部の電極であり、第２電極１６は、光電変換膜１２の下部の電極である。第１電極１５及び第２電極１６は、それぞれ互いに異なる貫通電極４０を介して、多層配線層９０及び半導体基板２１に設けられた回路に接続される。
　第２受光部２０は、対向する第１面２１Ｓ１及び第２面２１Ｓ２を有する半導体基板２１を有する。半導体基板２１の第１面２１Ｓ１側に導光部３０及び第１受光部１０が設けられ、半導体基板２１の第２面２１Ｓ２側に多層配線層９０が設けられている。光学レンズ系からの光が入射する側に導光部３０及び第１受光部１０が設けられ、光が入射する側とは反対側に多層配線層９０が設けられるともいえる。撮像装置１は、いわゆる裏面照射型の撮像装置である。
　半導体基板２１は、例えば、シリコン基板により構成される。第２光電変換部２２は、フォトダイオード（ＰＤ）であり、半導体基板２１の所定領域にｐｎ接合を有している。半導体基板２１には、複数の第２光電変換部２２が埋め込み形成されている。第２受光部２０では、半導体基板２１の第１面２１Ｓ１及び第２面２１Ｓ２に沿って、複数の第２光電変換部２２が設けられる。
　多層配線層９０は、例えば、複数の配線層が、層間絶縁層を間に積層された構成を有している。多層配線層９０の配線層は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはタングステン（Ｗ）等を用いて形成される。この他、配線層は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）を用いて形成するようにしてもよい。層間絶縁層は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、ＴＥＯＳ、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）及び酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等のうちの１種よりなる単層膜、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により形成される。
　半導体基板２１及び多層配線層９０には、第１光電変換部１１で生成された電荷に基づく画素信号及び第２光電変換部２２で生成された電荷に基づく画素信号を読み出すための回路（転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ等）が形成される。また、半導体基板２１及び多層配線層９０には、例えば、上述した垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５及び入出力端子１１６等が形成されている。
　画素Ｐは、第１光電変換部１１で光電変換された電荷に基づく画素信号を読み出す第１の読み出し回路を有する。第１の読み出し回路は、フローティングディフュージョン（ＦＤ）、リセットトランジスタ、及び増幅トランジスタ等を含む。第１光電変換部１１で光電変換されて蓄積された電荷は、第１電極１５及び第２電極１６によって、貫通電極４０を介して第１の読み出し回路のＦＤに転送される。このＦＤは、電荷蓄積部であり、転送された電荷を蓄積する。
　第１の読み出し回路の増幅トランジスタは、ＦＤに蓄積された電荷に応じた画素信号を出力する。第１の読み出し回路は、第１光電変換部１１で変換された電荷に基づく画素信号を、垂直信号線Ｌｓｉｇに読み出すことができる。リセットトランジスタは、ＦＤに蓄積された電荷をリセットし、ＦＤの電圧をリセットし得る。
　また、画素Ｐは、第２光電変換部２２で光電変換された電荷に基づく画素信号を読み出す第２の読み出し回路を有する。第２の読み出し回路は、転送トランジスタ、フローティングディフュージョン（ＦＤ）２８、リセットトランジスタ、及び増幅トランジスタ等を含む。第２の読み出し回路の転送トランジスタは、転送部であり、第２光電変換部２２で光電変換されて蓄積された電荷をＦＤ２８に転送する。転送トランジスタのゲート電極２７は、第２光電変換部２２で生成された電荷を読み出すための電極である。ゲート電極２７は、例えば、図４に示すように、第２面２１Ｓ２における第２光電変換部２２の中央部に対して設けられる。ＦＤ２８は、電荷蓄積部であり、転送された電荷を蓄積する。
　第２の読み出し回路の増幅トランジスタは、ＦＤ２８に蓄積された電荷に応じた画素信号を出力する。第２の読み出し回路は、第２光電変換部２２で変換された電荷に基づく画素信号を、垂直信号線Ｌｓｉｇに読み出すことができる。第２の読み出し回路のリセットトランジスタは、ＦＤ２８に蓄積された電荷をリセットし、ＦＤ２８の電圧をリセットし得る。なお、図４では、転送トランジスタのゲート電極２７、及びＦＤ２８を図示している。
　導光部３０は、光を集光するレンズ部３１と、カラーフィルタ３５とを有する。導光部３０は、第１受光部１０に積層され、図４において上方から入射する光を第１受光部１０側へ導く。レンズ部３１は、オンチップレンズとも呼ばれる光学部材である。
　カラーフィルタ３５は、入射する光のうちの特定の波長域の光を選択的に透過させる。撮像装置１の第１光電変換部１１に対して、例えば、赤（Ｒ）の光を透過するカラーフィルタ３５、緑（Ｇ）の光を透過するカラーフィルタ３５、青（Ｂ）の光を透過するカラーフィルタ３５等が設けられる。図４に示す例では、画素Ｐ内の左右の第１光電変換部１１のうち、左側の第１光電変換部１１上に、青（Ｂ）の光を透過するカラーフィルタ３５が設けられる。左側の第１光電変換部１１は、青の波長光を受光して光電変換を行う。
　画素Ｐ内の左右の第１光電変換部１１のうち、右側の第１光電変換部１１上に、赤（Ｒ）の光を透過するカラーフィルタ３５が設けられる。右側の第１光電変換部１１は、赤の波長光を受光して光電変換を行う。なお、緑（Ｇ）の光を透過するカラーフィルタ３５の下に配置される第１光電変換部１１は、緑の波長光を受光して光電変換を行う。このため、撮像装置１の各画素Ｐは、Ｒ成分の画素信号、Ｇ成分の画素信号、及びＢ成分の画素信号を生成することができる。撮像装置１は、ＲＧＢの画素信号を得ることが可能となる。
　なお、カラーフィルタ３５は、原色系（ＲＧＢ）のカラーフィルタに限定されず、Ｃｙ（シアン）、Ｍｇ（マゼンダ）、Ｙｅ（イエロー）等の補色系のカラーフィルタであってもよい。また、Ｗ（ホワイト）に対応したカラーフィルタ、即ち入射光の全波長域の光を透過させるフィルタを配置するようにしてもよい。なお、特定の波長域の光を選択的に光電変換する第１光電変換部１１が配置される場合、その第１光電変換部１１に対してカラーフィルタ３５を配置しなくてもよい。また、第１光電変換部１１と第２光電変換部２２の間にフィルタを配置するようにしてもよい。例えば、第１光電変換部１１と第２光電変換部２２の間に、上述したようなカラーフィルタや赤外光を透過するフィルタ（IR pass filter）を配置してもよい。
　画素Ｐの第２光電変換部２２には、第１光電変換部１１を通過した光が入射する。図４に示す例では、第２光電変換部２２には、レンズ部３１及びカラーフィルタ３５及び第１光電変換部１１を透過した光が入射する。第２光電変換部２２は、第１光電変換部１１を透過する光を光電変換して電荷を生成する。撮像装置１は、第１光電変換部１１で変換された電荷に基づく画素信号と、第２光電変換部２２で変換された電荷に基づく画素信号とを得ることができる。
　第２光電変換部２２は、一例として、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式の距離計測に利用される。撮像装置１では、被写体に光（例えば赤外光）を照射し、被写体から反射した光を第２光電変換部２２によって受光する。第２光電変換部２２は、例えば、被写体で反射されて第１光電変換部１１を透過した赤外光を受光し、光電変換により電荷を生成する。
　画素Ｐは、第２光電変換部２２で変換された電荷に応じた画素信号を生成する。この画素信号は、計測対象である被写体までの距離に応じた信号となり、対象物の距離情報ともいえる。撮像装置１は、生成された画素信号に基づいて、照射光と反射光との位相差、即ち光の往復時間を推定し、撮像装置１と被写体との距離を算出する。光源から照射された光が計測対象物に反射して撮像装置１に到達する時間に基づき、計測対象物までの距離が演算される。撮像装置１は、画素Ｐ毎に距離情報を検出することが可能となる。
　こうして、本実施の形態に係る撮像装置１は、第１光電変換部１１による光電変換によって得られるＲＧＢの画素信号を用いて、可視画像を生成することができる。また、撮像装置１は、第２光電変換部２２による光電変換によって得られる画素信号を用いて、被写体までの距離を示す画像である距離画像を生成することができる。
　なお、第２光電変換部２２は、第１光電変換部１１を透過した可視光を光電変換して電荷を生成することも可能である。第２光電変換部２２を、可視画像の生成に利用するようにしてもよい。また、第２光電変換部２２を、イベント駆動型のセンサ（ＥＶＳ（Event Vision Sensor）、ＥＤＳ（Event Driven Sensor）、ＤＶＳ（Dynamic Vision Sensor）等と呼ばれる）、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）センサ等に利用してもよい。
　撮像装置１に設けられる貫通電極４０は、第２受光部２０の半導体基板２１を貫通する電極である。図４に示すように、貫通電極４０は、Ｚ軸方向に延び、多層配線層９０に達するように形成される。貫通電極４０は、第２光電変換部２２の周囲において第２階層１０２を貫通する。貫通電極４０は、絶縁部５０を貫通するように設けられるともいえる。貫通電極４０は、半導体基板２１の第１面２１Ｓ１側に設けられた素子と、半導体基板２１の第２面２１Ｓ２側に設けられた素子とを電気的に接続可能である。
　貫通電極４０は、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）等により構成される。なお、貫通電極４０は、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料によって形成されてもよい。
　第１受光部１０の第１光電変換部１１は、貫通電極４０を介して、多層配線層９０及び半導体基板２１の回路に電気的に接続される。画素Ｐ毎に配置された複数の貫通電極４０には、画素Ｐの第１光電変換部１１で変換された電荷を転送する貫通電極４０、第１光電変換部１１を制御する信号を伝送する貫通電極４０等が含まれる。
　第１光電変換部１１の第１電極１５及び第２電極１６は、それぞれ、互いに異なる貫通電極４０を介して、半導体基板２１に設けられた回路に接続される。第１光電変換部１１の第１電極１５は、第１電極１５に接続された貫通電極４０を介して、第１光電変換部１１を制御する回路に電気的に接続される。第１電極１５は、例えば、貫通電極４０を介して、半導体基板２１に設けられた垂直駆動回路１１１に電気的に接続される。垂直駆動回路１１１は、貫通電極４０を介して、第１光電変換部１１を駆動させる電圧を第１電極１５に供給可能となる。
　第１光電変換部１１の第２電極１６は、第２電極１６に接続された貫通電極４０を介して、例えば、半導体基板２１に設けられた第１の読み出し回路のＦＤ及び増幅トランジスタのゲート電極に電気的に接続される。垂直駆動回路１１１によって第１電極１５に所定の電位が与えられ、光電変換膜１２で変換された電荷を第２電極１６によって第１の読み出し回路へ転送可能となる。第２電極１６と電気的に接続された貫通電極４０によって、光電変換膜１２で生成された信号電荷が第１の読み出し回路に伝送される。第１の読み出し回路は、第１光電変換部１１で変換された電荷に基づく画素信号を出力可能となる。
　絶縁部５０は、貫通電極４０と第２光電変換部２２との間に設けられている。絶縁部５０は、図３及び図４に示すように、貫通電極４０の周りを被覆するように、貫通電極４０に沿って形成される。絶縁部５０は、第１光電変換部１１が設けられた第１階層１０１と第２光電変換部２２が設けられた第２階層１０２との積層方向と直交する平面に沿って、第２光電変換部２２を取り囲む壁面Ｗ１を有する。
　撮像装置１では、絶縁部５０の壁面Ｗ１よりも外側の領域において、第１光電変換部１１とそれぞれ電気的に接続される複数の貫通電極４０が、第２階層１０２を貫通している。また、本実施の形態では、絶縁部５０の壁面Ｗ１は、図３及び図４に示すように、平坦な形状を有する。図３に示す例のように、ＸＹ平面において、壁面Ｗ１における任意の２点の接線がなす角が１８０°を超えないようになっている。絶縁部５０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、ＴＥＯＳ、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等により構成される。なお、絶縁部５０は、絶縁性を有する他の誘電体材料を用いて形成されてもよい。
　絶縁部５０は、壁面Ｗ１により画定される開口部５５を有する。開口部５５の端部は、図３に示すように、複数の貫通電極４０が並ぶ領域から離れている。開口部５５は、貫通電極４０側において平坦な形状を有する。図３に示す例では、開口部５５は、四方を平らな形状を有する壁面Ｗ１により囲まれた四角形状となっている。ＸＹ平面において、開口部５５の端部は、平坦な形状を有する。絶縁部５０は、開口部５５の辺の部分に平坦部を有するともいえる。
　撮像装置１に配置される画素Ｐ毎に、開口部５５が設けられる。図３に示すように、或る画素の開口部５５と、その画素の隣の画素の開口部５５との間隔（距離）Ｄ２は、開口部５５と貫通電極４０との間隔Ｄ１よりも大きくなっている。また、ＸＹ平面において、隣り合う開口部５５間の間隔は、貫通電極４０の直径よりも広くなっている。
　なお、撮像装置１の第１光電変換部１１は、図５に示す例のように、光電変換膜１２で変換された電荷を蓄積する蓄積部１７を有していてもよい。例えば、無機半導体材料を用いて構成される蓄積部１７を、図５に示すように光電変換膜１２と対向して配置するようにしてもよい。図５に示す例では、第１光電変換部１１は、第３電極１８及び第４電極１９を有する。第４電極１９は、シールド電極であり、画素Ｐ間を分離するための電位障壁を蓄積部１７に生じさせる。第１電極１５及び第３電極１８は、光電変換膜１２及び蓄積部１７を挟んで配置される。図５に示す例では、第１電極１５及び第３電極１８間の電位差に応じて、光電変換膜１２で生じた電荷を蓄積部１７における第３電極１８に対向する領域部分に蓄積させることができる。なお、第３電極１８及び第４電極１９は、第１電極１５及び第２電極１６と同様に透明な電極であり、ＩＴＯ等により構成される。
［作用・効果］
　本実施の形態に係る光電変換装置（撮像装置１）は、入射する光を電荷に変換する第１の第１光電変換部１１を有する第１階層１０１と、第１方向において第１階層１０１と重なり合うように設けられ、第１の第１光電変換部１１を透過する光を電荷に変換する第１の第２光電変換部２２と、第１方向と直交する平面に沿って第１の第２光電変換部２２を取り囲む第１壁面（壁面Ｗ１）を含む第１絶縁部（絶縁部５０）とを有する第２階層１０２と、第１の第１光電変換部１１とそれぞれ接続され、第１壁面よりも外側の領域において第２階層１０２を貫通する複数の第１貫通電極（貫通電極４０）と、を備える。
　本実施の形態に係る撮像装置１では、画素Ｐ毎に複数の貫通電極４０が設けられる。複数の貫通電極４０は、それぞれ、第２光電変換部２２を取り囲む絶縁部５０の壁面Ｗ１よりも外側の領域において、第２階層１０２を貫通して設けられる。このため、第２光電変換部２２からの電荷転送時間が増大することを防ぐことができ、電荷の転送特性を向上させることができる。画素特性の悪化を防ぐことが可能となる。
　仮に、撮像装置１に設けられる絶縁部の壁面が平坦でない場合、第２光電変換部２２で光電変換された電荷の転送特性が低下する可能性がある。例えば、絶縁部の壁面が凹凸形状を有する場合、第２光電変換部２２のうち絶縁部の壁面近傍の部分からの電荷の転送に要する時間が増大することが考えられる。その場合、第２光電変換部２２で光電変換された電荷を、転送トランジスタによってＦＤへ効率よく転送することができず、画素信号の品質の低下が生じ得る。第２光電変換部２２をＴＯＦセンサに利用する場合、画素信号を用いて算出される被写体までの距離の精度が低下する可能性がある。特に、１画素あたり１本より多くの貫通電極が配置され、それら複数の貫通電極に沿って凹凸状の壁面を有する絶縁部が形成される場合、ＦＤへの電荷転送が大きく遅れ、測距精度の低下が生じ易い傾向がある。
　そこで、本実施の形態に係る撮像装置１では、絶縁部５０の壁面Ｗ１が凹凸状にならないように、貫通電極４０が、第２光電変換部２２を取り囲む壁面Ｗ１よりも外側の領域において第２階層１０２を貫通するように設けられている。絶縁部５０は、上述したように、平坦な形状を有する壁面Ｗ１を有する。このため、本実施の形態では、第２光電変換部２２のうち絶縁部５０の壁面Ｗ１近傍の部分からの電荷転送に要する時間が増大してしまうことを回避することができる。絶縁部５０の壁面Ｗ１の近くの第２光電変換部２２の領域で変換された電荷が、第２光電変換部２２の中央部に対して設けられた転送トランジスタのゲート電極２７に到達するまでの時間を短縮し、電荷の転送特性を向上させることができる。
　第２光電変換部２２をＴＯＦセンサに適用した場合に、第２光電変換部２２で生成された電荷の転送効率が低下することを抑制し、測距精度を向上させることが可能となる。また、貫通電極４０に沿う凹凸状の絶縁部を設ける場合と比較して、第２光電変換部２２及び貫通電極４０間に付加される静電容量を低減することができる。貫通電極４０に付加される寄生容量を小さくすることができ、貫通電極４０における信号の伝送特性を向上させることが可能となる。
　次に、本開示の変形例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　上述した実施の形態では、貫通電極４０の配置例について説明したが、貫通電極４０の数および配置はこれに限らない。図６～図８は、変形例１に係る撮像装置１の画素の平面構成の一例を示す図である。図６に示す例のように、貫通電極４０を、隣り合う画素Ｐの境界における中央の領域と、画素Ｐの隅（角部）とに設けるようにしてもよい。また、貫通電極４０は、隣り合う画素Ｐの境界における中央以外の領域にも配置してもよい。図７に示す例では、貫通電極４０は、４つの画素Ｐの一部の辺にまとめて配置される。なお、図６及び図７に示す例では、それぞれ、１画素あたり５／４本の貫通電極４０が配置される。図８に示すように、隣り合う画素Ｐの境界における中央の領域と画素Ｐの四隅とに、貫通電極４０を配置してもよい。図８に示す例では、１画素あたり６／４本の貫通電極４０が配置される。
　図９は、変形例１に係る撮像装置１の画素の平面構成の別の例を示す図である。図９に示すように、水平方向及び垂直方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に、複数の貫通電極４０を配置してもよい。第２光電変換部２２の周囲を囲むように、複数の貫通電極４０が設けられる。例えば、１画素あたり５本の貫通電極４０を配置してもよいし、１画素あたり５本以上の貫通電極４０を配置してもよい。
（２－２．変形例２）
　上述した実施の形態では、壁面Ｗ１を有する絶縁部５０の構成例について説明した。絶縁部５０の壁面Ｗ１により画定される開口部５５の形状は、上述した例に限られない。開口部５５の形状は、適宜変更可能であり、例えば多角形であってもよい。図１０は、変形例２に係る撮像装置１の画素の平面構成の一例を示す図である。図１０に示す例のように、開口部５５の形状は、八角形であってもよい。
　図１１は、変形例２に係る撮像装置１の画素の平面構成の別の例を示す図である。図１１に示すように、開口部５５の形状は、円形であってもよい。開口部５５を丸に近い形状とすることで、第２光電変換部２２内の各位置から画素中心までの距離の差異を低減することができ、電荷の転送特性をより向上させることが可能となる。
　本変形例に係る撮像装置１では、図１２に示すように、画素Ｐの四隅のみに、貫通電極４０を配置するようにしてもよい。図１２に示す例では、１画素あたり１本の貫通電極４０が配置される。なお、図１３に示す例のように、隣接する各画素Ｐの一辺にまとめて貫通電極４０を配置してもよい。図１３に示す例の場合も、１画素あたり１本の貫通電極４０が配置される。
（２－３．変形例３）
　図１４は、変形例３に係る撮像装置１の画素の断面構成の一例を示す図である。図１５は、変形例３に係る撮像装置１の画素の断面構成の別の例を示す図である。図１４及び図１５に示す例のように、絶縁部５０を、絶縁部５０の上部と下部とで互いに異なる幅となるように形成してもよい。第１階層１０１と第２階層１０２との積層方向と直交する方向において、絶縁部５０の壁面Ｗ１で画定される開口部５５の幅は、第１階層１０１側よりも第３階層１０３側の方が大きくなっている。
　図１４に示す例では、開口部５５の幅は、第３階層１０３に近づくほど大きくなっている。絶縁部５０の壁面Ｗ１は、テーパーを有し、傾斜面ともいえる。図１５では、絶縁部５０は、階段状の壁面Ｗ１を有するともいえる。開口部５５の下部の面積は、開口部５５の上部の面積よりも大きくなる。このようにすることで、転送トランジスタのゲート電極２７から遠い絶縁部５０の上部近傍の第２光電変換部２２の部分からの電荷転送時間が増大することを回避することができる。また、半導体基板２１の第２面２１Ｓ２側にトランジスタ等を配置する領域を十分に確保することができる。図１４及び図１５に模式的に示すように、第２光電変換部２２の体積を増やすことができ、量子効率（ＱＥ）を向上させることができる。このように、本変形例では、レイアウト効率および量子効率を担保することが可能となる。
（２－４．変形例４）
　図１６は、変形例４に係る撮像装置１の画素の平面構成の一例を示す図である。撮像装置１は、第２光電変換部２２と絶縁部５０との間に、固定電荷膜２５を有する。固定電荷膜２５は、例えば、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド（Ｌａ）元素等の酸化物の少なくとも１つを含むように形成される。なお、固定電荷膜２５は、酸化プラセオジム、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム、酸化イットリウム、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜、酸窒化アルミニウム膜等を用いて構成されてもよい。
　図１６に示す例では、固定電荷膜２５は、第２光電変換部２２の周囲を囲むように設けられる。撮像装置１では、例えば負の固定電荷を有する固定電荷膜２５が配置され、半導体基板２１における暗電流の発生を抑制することが可能となる。なお、固定電荷膜２５として、正の固定電荷を有する膜を設けるようにしてもよい。
　図１７は、変形例４に係る撮像装置１の画素の平面構成の別の例を示す図である。撮像装置１は、図１７に示す例のように、第２光電変換部２２と絶縁部５０との間に、遮光膜２６を有していてもよい。遮光膜２６は、光を遮光する材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料により形成される。撮像装置１では、第２光電変換部２２の周囲に遮光膜２６が設けられ、周囲の画素に光が漏れることを抑制することが可能となる。なお、遮光膜２６は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）を用いて構成されてもよい。
　図１８～図２０は、変形例４に係る撮像装置１の画素の平面構成の別の例を示す図である。撮像装置１は、図１８に示すように、第２光電変換部２２と絶縁部５０との間に、固定電荷膜２５及び遮光膜２６を有していてもよい。遮光膜２６は、固定電荷膜２５と絶縁部５０との間において、固定電荷膜２５の周囲に設けられている。
　遮光膜２６は、図１９に示すように、隣り合う画素Ｐの境界部に形成されてもよい。また、図２０に示すように、撮像装置１は、第２光電変換部２２の周囲に形成される固定電荷膜２５と、隣り合う画素Ｐの境界に形成される遮光膜２６とを有していてもよい。
（２－５．変形例５）
　上述した実施の形態および変形例では、画素Ｐの構成例について説明したが、あくまでも一例であって、画素Ｐの構成は上述した例に限られない。図２１は、変形例５に係る撮像装置１の画素の断面構成の一例を示す図である。撮像装置１の画素Ｐは、入射する光のうちの特定の波長域の光を選択的に光電変換する第１光電変換部１１を有する。カラーフィルタ３５は、第１光電変換部１１と第２光電変換部２２との間に設けられる。第２光電変換部２２は、第１光電変換部１１及びカラーフィルタ３５を透過した光を光電変換する。
　一例として、第１光電変換部１１は、緑の波長域の光を光電変換して電荷を生成する。図２１における左側の画素Ｐのカラーフィルタ３５は、青の波長域の光を透過する。左側の画素Ｐの第２光電変換部２２は、入射する青の波長域の光を光電変換して電荷を生成する。一方、右側の画素Ｐのカラーフィルタ３５は、赤の波長域の光を透過する。右側の画素Ｐの第２光電変換部２２は、入射する赤の波長域の光を光電変換して電荷を生成する。撮像装置１は、第１光電変換部１１で光電変換された電荷に基づくＧの画素信号を生成し、第２光電変換部２２で光電変換された電荷に基づくＢの画素信号及びＲの画素信号を生成する。このように、本変形例では、第１光電変換部１１及び第２光電変換部２２の各々で光電変換された電荷に基づき、ＲＧＢの画素信号を得ることができる。
（２－６．変形例６）
　図２２は、変形例６に係る撮像装置１の画素の断面構成の一例を示す図である。撮像装置１の画素Ｐは、入射する光のうちの特定の波長域の光を選択的に光電変換する第１光電変換部１１を有する。例えば、第１光電変換部１１は、緑の波長域の光を光電変換して電荷を生成する。また、画素Ｐは、第２光電変換部２２ａ，２２ｂを有する。第２光電変換部２２ａは、半導体基板２１内の上部、即ち半導体基板２１内の第１面２１Ｓ１側の領域に配置され、青の波長域の光を光電変換する。第２光電変換部２２ｂは、半導体基板２１内の下部、即ち半導体基板２１内の第２面２１Ｓ２側の領域に配置され、赤の波長域の光を光電変換する。
　撮像装置１は、第１光電変換部１１で光電変換された電荷に基づくＧの画素信号を生成する。また、撮像装置１は、第２光電変換部２２ａで光電変換された電荷に基づくＢの画素信号、第２光電変換部２２ｂで光電変換された電荷に基づくＲの画素信号を生成する。このように、本変形例では、第１光電変換部１１、第２光電変換部２２ａ、及び第２光電変換部２２ｂの各々で光電変換された電荷に基づき、ＲＧＢの画素信号を得ることができる。
（２－７．変形例７）
　図２３は、変形例７に係る撮像装置１の画素の断面構成の一例を示す図である。撮像装置１の画素Ｐは、入射する光のうちの特定の波長域の光を選択的に光電変換する第１光電変換部１１ａ，１１ｂを有する。第１光電変換部１１ａは、レンズ部３１と第１光電変換部１１ｂとの間に位置し、例えば、青の波長域の光を光電変換する。第１光電変換部１１ｂは、第１光電変換部１１ａの下に位置し、第１光電変換部１１ａを透過した光を受光する。第１光電変換部１１ｂは、例えば、緑の波長域の光を光電変換する。また、画素Ｐは、第２光電変換部２２を有する。第２光電変換部２２は、第１光電変換部１１ａ及び１１ｂを透過した光、例えば赤の波長域の光を光電変換する。
　撮像装置１は、第１光電変換部１１ａで光電変換された電荷に基づくＢの画素信号、及び、第１光電変換部１１ｂで光電変換された電荷に基づくＧの画素信号を生成する。また、撮像装置１は、第２光電変換部２２で光電変換された電荷に基づくＲの画素信号を生成する。このように、本変形例では、第１光電変換部１１ａ、第１光電変換部１１ｂ、及び第２光電変換部２２の各々で光電変換された電荷に基づき、ＲＧＢの画素信号を得ることができる。
　図２４は、変形例７に係る撮像装置１の画素の断面構成の別の例を示す図である。図２４に示すように、配線及び層間絶縁膜を有する配線層６０ａ，６０ｂを設けてもよい。例えば、配線層６０ａは、第１光電変換部１１ａの電極に接続される配線を含む。配線層６０ｂは、第１光電変換部１１ｂの電極に接続される配線を含む。
（２－８．変形例８）
　図２５は、変形例８に係る撮像装置１の画素の断面構成の一例を示す図である。撮像装置１の画素Ｐは、入射する光のうちの特定の波長域の光を選択的に光電変換する第１光電変換部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する。第１光電変換部１１ａは、レンズ部３１と第１光電変換部１１ｂとの間に位置し、例えば、青の波長域の光を光電変換する。第１光電変換部１１ｂは、第１光電変換部１１ａと第１光電変換部１１ｃとの間に位置し、第１光電変換部１１ａを透過した光を受光する。第１光電変換部１１ｂは、例えば、緑の波長域の光を光電変換する。第１光電変換部１１ｃは、第１光電変換部１１ｂの下に位置し、第１光電変換部１１ａ及び第１光電変換部１１ｂを透過した光を受光する。第１光電変換部１１ｃは、例えば、赤の波長域の光を光電変換する。本変形例に係る撮像装置１は、第１光電変換部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの各々で生成された電荷に基づき、ＲＧＢの画素信号を得ることができる。
　また、画素Ｐは、第２光電変換部２２を有する。第２光電変換部２２は、第１光電変換部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを透過した光を受光し、光電変換によって電荷を生成する。例えば、第２光電変換部２２は、赤外光を光電変換して電荷を生成可能である。第２光電変換部２２を、赤外画像または可視画像の生成に利用してもよいし、ＴＯＦセンサに利用するようにしてもよい。また、第２光電変換部２２を、ＤＶＳ、ＳＰＡＤセンサ等に利用してもよい。
　図２６は、変形例８に係る撮像装置１の画素の断面構成の別の例を示す図である。図２６に示すように、配線及び層間絶縁膜を有する配線層６０ａ，６０ｂを設けてもよい。例えば、配線層６０ａは、第１光電変換部１１ａの電極に接続される配線を含む。配線層６０ｂは、第１光電変換部１１ｃの電極に接続される配線を含む。
（２－９．変形例９）
　図２７は、変形例９に係る撮像装置１の画素の平面構成の一例を示す図である。図２８は、図２７に示すＩ－Ｉ線の方向における断面構成の一例を示している。図２９は、図２７に示すII－II線の方向における断面構成の一例を示している。本変形例に係る撮像装置１には、第１光電変換部１１で変換された電荷を転送する貫通電極４０ｇ，４０ｂ、第１光電変換部１１を制御する信号を伝送する貫通電極４０ｃが設けられる。
　撮像装置１は、第１光電変換部１１ａ，１１ｂと、第２光電変換部２２を有する。例えば、第１光電変換部１１ａは、青の波長域の光を光電変換する。第１光電変換部１１ｂは、緑の波長域の光を光電変換する。また、第２光電変換部２２は、赤の波長域の光を光電変換する。なお、撮像装置１は、配線及び層間絶縁膜を有する配線層６０ａ，６０ｂ，６０ｃを有する。
　図２８に示すように、貫通電極４０ｃは、隣り合う第１光電変換部１１ｂの間を通って、配線層６０ｂに達するように形成される。貫通電極４０ｃは、配線層６０ｂの配線を介して、第１光電変換部１１ａ，１１ｂの各々の電極（例えば、上述した第１電極１５）の少なくとも一方に電気的に接続される。撮像装置１の垂直駆動回路１１１は、貫通電極４０ｃを介して、第１光電変換部１１ａ，１１ｂを駆動させる電圧を供給可能となる。
　貫通電極４０ｇは、第１光電変換部１１ｂに達するように形成される。貫通電極４０ｇは、第１光電変換部１１ｂの電極（例えば、上述した第２電極１６）に電気的に接続される。このため、貫通電極４０ｇを介して、第１光電変換部１１ｂで光電変換された電荷を、上述した第１の読み出し回路のＦＤに転送させることができる。これにより、第１光電変換部１１ｂで生成された電荷に基づくＧの画素信号を生成することが可能となる。
　また、図２９に示すように、貫通電極４０ｂは、第１光電変換部１１ａに達するように形成される。貫通電極４０ｂは、第１光電変換部１１ａの電極、例えば第２電極１６に電気的に接続される。このため、貫通電極４０ｂを介して、第１光電変換部１１ａで光電変換された電荷を、第１の読み出し回路のＦＤに転送させることができる。これにより、第１光電変換部１１ａで生成された電荷に基づくＢの画素信号を生成することが可能となる。また、撮像装置１は、第２光電変換部２２で生成された電荷に基づくＲの画素信号を生成し得る。こうして、本変形例に係る撮像装置１は、ＲＧＢの画素信号を得ることができる。
　図３０は、図２７に示すＩ－Ｉ線の方向における断面構成の別の例を示している。図３１は、図２７に示すII－II線の方向における断面構成の別の例を示している。図３０に示すように、貫通電極４０ｃは、隣り合う第１光電変換部１１ｂの間と、隣り合う第１光電変換部１１ａの間とを通って、配線層６０ａに達するように形成されてもよい。また、図３１に示すように、貫通電極４０ｂは、配線層６０ａに達するように形成されてもよい。
（２－１０．変形例１０）
　図３２は、変形例１０に係る撮像装置１の画素の平面構成の一例を示す図である。図３３は、図３２に示すＩ－Ｉ線の方向における断面構成の一例を示している。図３４は、図３２に示すII－II線の方向における断面構成の一例を示している。図３５は、図３２に示すIII－III線の方向における断面構成の一例を示している。本変形例に係る撮像装置１には、第１光電変換部１１で変換された電荷を転送する貫通電極４０ｒ，４０ｇ，４０ｂ、第１光電変換部１１を制御する信号を伝送する貫通電極４０ｃが設けられる。
　撮像装置１は、第１光電変換部１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、第２光電変換部２２を有する。例えば、第１光電変換部１１ａは、青の波長域の光を光電変換する。第１光電変換部１１ｂは、緑の波長域の光を光電変換する。第１光電変換部１１ｃは、赤の波長域の光を光電変換する。また、第２光電変換部２２は、第１光電変換部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを透過した光を受光し、光電変換によって電荷を生成する。なお、撮像装置１は、配線及び層間絶縁膜を有する配線層６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを有する。
　貫通電極４０ｒは、図３３に示すように、配線層６０ｄに達するように形成される。貫通電極４０ｒは、配線層６０ｄの配線を介して、第１光電変換部１１ｃの電極に電気的に接続される。このため、貫通電極４０ｒを介して、第１光電変換部１１ｃで光電変換された電荷をＦＤに転送させることができ、Ｒの画素信号を得ることが可能となる。
　貫通電極４０ｇは、図３４に示すように、配線層６０ｃに達するように形成される。貫通電極４０ｇは、配線層６０ｃの配線を介して、第１光電変換部１１ｂの電極に電気的に接続される。このため、貫通電極４０ｇを介して、第１光電変換部１１ｂで光電変換された電荷をＦＤに転送させることができ、Ｇの画素信号を得ることが可能となる。
　また、貫通電極４０ｂは、図３５に示すように、配線層６０ｂに達するように形成される。貫通電極４０ｂは、配線層６０ｂの配線を介して、第１光電変換部１１ａの電極に電気的に接続される。このため、貫通電極４０ｂを介して、第１光電変換部１１ａで光電変換された電荷をＦＤに転送させることができ、Ｂの画素信号を得ることが可能となる。
＜３．適用例＞
　上記撮像装置１等は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図３６は、電子機器１０００の概略構成を表したものである。
　電子機器１０００は、例えば、レンズ群１００１と、撮像装置１と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路１００２と、フレームメモリ１００３と、表示部１００４と、記録部１００５と、操作部１００６と、電源部１００７とを有し、バスライン１００８を介して相互に接続されている。
　レンズ群１００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置１の撮像面上に結像するものである。撮像装置１は、レンズ群１００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号としてＤＳＰ回路１００２に供給する。
　ＤＳＰ回路１００２は、撮像装置１から供給される信号を処理する信号処理回路である。ＤＳＰ回路１００２は、撮像装置１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ１００３は、ＤＳＰ回路１００２により処理された画像データをフレーム単位で一時的に保持するものである。
　表示部１００４は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置１で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
　操作部１００６は、ユーザによる操作に従い、電子機器１０００が所有する各種の機能についての操作信号を出力する。電源部１００７は、ＤＳＰ回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５および操作部１００６の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給するものである。
＜４．応用例＞
（移動体への応用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図３７は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図３７に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図３７の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図３８は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図３８では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図３８には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、例えば、撮像装置１は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、ノイズの少ない高精細な撮影画像を得ることができ、移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことができる。
（内視鏡手術システムへの応用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図３９は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図３９では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：　Ｃａｍｅｒａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図４０は、図３９に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、内視鏡１１１００のカメラヘッド１１１０２に設けられた撮像部１１４０２に好適に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部１１４０２を高感度化することができ、高精細な内視鏡１１１００を提供することができる。
　以上、実施の形態、変形例および適用例ならびに応用例を挙げて本開示を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した変形例は、上記実施の形態の変形例として説明したが、各変形例の構成を適宜組み合わせることができる。例えば本開示は、裏面照射型イメージセンサに限定されるものではなく、表面照射型イメージセンサにも適用可能である。
　また、本開示の光電変換装置は、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされたモジュールの形態をなしていてもよい。
　さらに、上記実施の形態等では、光学レンズ系を介して撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する撮像装置を例示して説明するようにしたが、本開示の光電変換装置は、そのような撮像装置に限定されるものではない。例えば被写体からの光を検出して受光し、受光量に応じた電荷を光電変換により生成し、蓄積するものであればよい。出力される信号は画像情報の信号でもよいし、測距情報の信号でもよい。
　また、上記実施の形態では、第２光電変換部２２がＴＯＦセンサである場合を例示して説明するようにしたが、本開示はこれに限定されない。すなわち、第２光電変換部２２は、赤外光域の波長を有する光を検出するものに限定されず、他の波長域の波長光を検出するものであってもよい。例えば、変形例として上述したように、第２光電変換部２２は、可視光領域の光を受光して光電変換を行うものであってよい。
　また、上記実施の形態等では、例えば２つ又は２つ以上の有機光電変換領域が積層された構造を有するものであってもよいし、２つ又は２つ以上の無機光電変換領域が積層された構造を有するものであってもよい。また、上記実施の形態等では、第１受光部１０において主に可視光領域の波長光を検出して光電変換を行うと共に、第２受光部２０において主に赤外光域の波長光を検出して光電変換を行うようにしたが、本開示の光電変換装置はこれに限定されるものではない。本開示の光電変換装置では、第１光電変換部１１および第２光電変換部２２の各々において感度を示す波長域は任意に設定可能である。
　また、本開示の光電変換素子の各構成要素の構成材料は、上記実施の形態等において挙げた材料に限定されるものではない。例えば第１光電変換部１１もしくは第２光電変換部２２が可視光領域の光を受光して光電変換を行う場合には、第１光電変換部１１もしくは第２光電変換部２２が量子ドットを含むようにしてもよい。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。また、本開示は以下のような構成をとることも可能である。
（１）
　入射する光を電荷に変換する第１の第１光電変換部を有する第１階層と、
　第１方向において前記第１階層と重なり合うように設けられ、前記第１の第１光電変換部を透過する光を電荷に変換する第１の第２光電変換部と、前記第１方向と直交する平面に沿って前記第１の第２光電変換部を取り囲む第１壁面を含む第１絶縁部とを有する第２階層と、
　前記第１の第１光電変換部とそれぞれ接続され、前記第１壁面よりも外側の領域において前記第２階層を貫通する複数の第１貫通電極と
　を備える光電変換装置。
（２）
　前記第１壁面は、平坦な形状を有する
　前記（１）に記載の光電変換装置。
（３）
　前記第１壁面は、前記第１方向と直交する平面において、八角形状を有する
　前記（１）または（２）に記載の光電変換装置。
（４）
　前記第１壁面は、前記第１方向と直交する平面において、円形状を有する
　前記（１）または（２）に記載の光電変換装置。
（５）
　前記第１方向と直交する平面において、複数の前記第１貫通電極が設けられる
　前記（１）から（４）のいずれか１つに記載の光電変換装置。
（６）
　前記複数の第１貫通電極は、前記第１光電変換部で変換された電荷を転送する貫通電極と、前記第１光電変換部を制御する信号を伝送する貫通電極とを含む
　前記（１）から（５）のいずれか１つに記載の光電変換装置。
（７）
　複数の第２貫通電極をさらに備え、
　前記第１階層は、前記第１の第１光電変換部の隣に設けられ、入射する光を電荷に変換する第２の第１光電変換部をさらに有し、
　前記第２階層は、前記第１の第２光電変換部の隣に設けられ、前記第２の第１光電変換部を透過する光を電荷に変換する第２の第２光電変換部と、前記第１方向と直交する平面に沿って前記第２の第２光電変換部を取り囲む第２壁面を含む第２絶縁部とをさらに有し、
　前記複数の第２貫通電極は、前記第２の第１光電変換部とそれぞれ接続され、前記第２壁面よりも外側の領域において前記第２階層を貫通する
　前記（１）から（６）のいずれか１つに記載の光電変換装置。
（８）
　前記第１貫通電極は、前記第１の第２光電変換部と前記第２の第２光電変換部との間に設けられ、
　前記第１壁面で画定される第１開口部と前記第２壁面で画定される第２開口部との間隔は、前記第１開口部と前記第１貫通電極との間隔よりも大きい
　前記（７）に記載の光電変換装置。
（９）
　前記第１貫通電極と接続される配線を有する第３階層をさらに備え、
　前記第２階層は、前記第３階層側において、前記第１光電変換部で変換された電荷を転送する転送部をさらに有する
　前記（１）から（８）のいずれか１つに記載の光電変換装置。
（１０）
　前記第１方向と直交する方向において、前記第１壁面で画定される第１開口部の幅は、前記第１階層側よりも前記第３階層側の方が大きい
　前記（９）に記載の光電変換装置。
（１１）
　前記第１方向と直交する方向において、前記第１壁面で画定される第１開口部の幅は、前記第３階層に近づくほど大きくなる
　前記（９）または（１０）に記載の光電変換装置。
（１２）
　前記第２光電変換部は、対象物の距離情報を取得可能である
　前記（１）から（１１）のいずれか１つに記載の光電変換装置。
（１３）
　入射する光を電荷に変換する第１の第１光電変換部を有する第１階層と、
　第１方向において前記第１階層と重なり合うように設けられ、前記第１の第１光電変換部を透過する光を電荷に変換する第１の第２光電変換部と、前記第１方向と直交する平面に沿って前記第１の第２光電変換部を取り囲む第１壁面を含む第１絶縁部とを有する第２階層と、
　前記第１の第１光電変換部とそれぞれ接続され、前記第１壁面よりも外側の領域において前記第２階層を貫通する複数の第１貫通電極と、を備え、
　前記第１壁面は、前記第１方向と直交する平面において、円形状を有する
　を備える光電変換装置。
（１４）
　前記光電変換装置は、撮像装置である
　前記（１）から（１３）のいずれか１つに記載の光電変換装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０２１年１１月５日に出願された日本特許出願番号２０２１－１８１４５５号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (14)

  1. 　入射する光を電荷に変換する第１の第１光電変換部を有する第１階層と、
    　第１方向において前記第１階層と重なり合うように設けられ、前記第１の第１光電変換部を透過する光を電荷に変換する第１の第２光電変換部と、前記第１方向と直交する平面に沿って前記第１の第２光電変換部を取り囲む第１壁面を含む第１絶縁部とを有する第２階層と、
    　前記第１の第１光電変換部とそれぞれ接続され、前記第１壁面よりも外側の領域において前記第２階層を貫通する複数の第１貫通電極と
    　を備える光電変換装置。
  2. 　前記第１壁面は、平坦な形状を有する
    　請求項１に記載の光電変換装置。
  3. 　前記第１壁面は、前記第１方向と直交する平面において、八角形状を有する
    　請求項１に記載の光電変換装置。
  4. 　前記第１壁面は、前記第１方向と直交する平面において、円形状を有する
    　請求項１に記載の光電変換装置。
  5. 　前記第１方向と直交する平面において、複数の前記第１貫通電極が設けられる
    　請求項１に記載の光電変換装置。
  6. 　前記複数の第１貫通電極は、前記第１光電変換部で変換された電荷を転送する貫通電極と、前記第１光電変換部を制御する信号を伝送する貫通電極とを含む
    　請求項１に記載の光電変換装置。
  7. 　複数の第２貫通電極をさらに備え、
    　前記第１階層は、前記第１の第１光電変換部の隣に設けられ、入射する光を電荷に変換する第２の第１光電変換部をさらに有し、
    　前記第２階層は、前記第１の第２光電変換部の隣に設けられ、前記第２の第１光電変換部を透過する光を電荷に変換する第２の第２光電変換部と、前記第１方向と直交する平面に沿って前記第２の第２光電変換部を取り囲む第２壁面を含む第２絶縁部とをさらに有し、
    　前記複数の第２貫通電極は、前記第２の第１光電変換部とそれぞれ接続され、前記第２壁面よりも外側の領域において前記第２階層を貫通する
    　請求項１に記載の光電変換装置。
  8. 　前記第１貫通電極は、前記第１の第２光電変換部と前記第２の第２光電変換部との間に設けられ、
    　前記第１壁面で画定される第１開口部と前記第２壁面で画定される第２開口部との間隔は、前記第１開口部と前記第１貫通電極との間隔よりも大きい
    　請求項７に記載の光電変換装置。
  9. 　前記第１貫通電極と接続される配線を有する第３階層をさらに備え、
    　前記第２階層は、前記第３階層側において、前記第１光電変換部で変換された電荷を転送する転送部をさらに有する
    　請求項１に記載の光電変換装置。
  10. 　前記第１方向と直交する方向において、前記第１壁面で画定される第１開口部の幅は、前記第１階層側よりも前記第３階層側の方が大きい
    　請求項９に記載の光電変換装置。
  11. 　前記第１方向と直交する方向において、前記第１壁面で画定される第１開口部の幅は、前記第３階層に近づくほど大きくなる
    　請求項９に記載の光電変換装置。
  12. 　前記第２光電変換部は、対象物の距離情報を取得可能である
    　請求項１に記載の光電変換装置。
  13. 　入射する光を電荷に変換する第１の第１光電変換部を有する第１階層と、
    　第１方向において前記第１階層と重なり合うように設けられ、前記第１の第１光電変換部を透過する光を電荷に変換する第１の第２光電変換部と、前記第１方向と直交する平面に沿って前記第１の第２光電変換部を取り囲む第１壁面を含む第１絶縁部とを有する第２階層と、
    　前記第１の第１光電変換部とそれぞれ接続され、前記第１壁面よりも外側の領域において前記第２階層を貫通する複数の第１貫通電極と、を備え、
    　前記第１壁面は、前記第１方向と直交する平面において、円形状を有する
    　を備える光電変換装置。
  14. 　前記光電変換装置は、撮像装置である
    　請求項１に記載の光電変換装置。
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