CN120827005A - 光检测装置、光检测装置的制造方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光检测装置，在该光检测装置中，在不使用SOI基板的情况下，在块材基板中在晶体管的鳍片底部形成有氧化物膜。所述光检测装置包括第一基板部和第二基板部。所述第一基板部具有对入射光进行光电转换的像素。所述第二基板部接合至所述第一基板部的与光入射面相对的表面。所述第二基板部具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号。在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成有绝缘膜的图案。

Description

光检测装置、光检测装置的制造方法和电子设备

技术领域

根据本发明的技术（本技术）涉及光检测装置、光检测装置的制造方法和包括光检测装置的电子设备。

背景技术

作为光检测装置，例如，专利文献1和专利文献2公开了一种具有三维结构的光检测装置，该三维结构通过把各自包括诸如晶体管等元件的多个半导体基板层叠起来以使元件密度在层叠方向上增大。根据该三维结构，不仅可以使用一个平面，而且可以通过把两个或三个平面进行层叠来增加平面上的元素数量。在像素被微细化的情形下，同样地，能够确保光电转换部和像素晶体管的布置面积。

作为晶体管，已知一种把栅极电极的一部分埋入在半导体基板中的鳍片（fin）型场效应晶体管。为了改善该鳍片型场效应晶体管的特性，提出了一种将块材基板（bulksubstrate）替换为SOI（绝缘体上硅：silicon on insulator）基板且在鳍片底部处有氧化物膜的构造。

[引用文献列表]

[专利文献]

[专利文献 1]日本专利申请特开 JP2018-50057

[专利文献 2] 国际申请公布WO 2020/105713

发明内容

[要解决的技术问题]

在使用了上述SOI基板的鳍片型场效应晶体管中，由于鳍片被形成在氧化物膜上，因此就没有泄漏等从而能够获得优良的特性。然而，通过使用SOI基板，会使工艺复杂化。

本发明是鉴于上述这样的情况而设计的。本发明的目的是提供一种在不使用SOI基板的情况下，在块材基板中在晶体管的鳍片底部具有氧化物膜的光检测装置、制造光检测装置的方法和电子设备。

[解决技术问题的技术方案]

本发明的一个方面是光检测装置，其包括第一基板部和第二基板部。所述第一基板部具有对入射光进行光电转换的像素。所述第二基板部接合至所述第一基板部的与光入射面相对的表面，且具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号。这里，在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成有绝缘膜的图案。

本发明的另一方面是光检测装置的制造方法，所述制造方法包括：制备第一基板部和第二基板部，所述第一基板部具有对入射光进行光电转换的像素，所述第二基板部具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号；在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成绝缘膜的图案；以及在形成所述绝缘膜的图案之后，将所述第一基板部和所述第二基板部接合。

本发明的又一方面是电子设备，其包括光检测装置，所述光检测装置包括：第一基板部，其具有对入射光进行光电转换的像素；和第二基板部，其接合至所述第一基板部的与光入射面相对的表面，且具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号。这里，在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成有绝缘膜的图案。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的构造示例的示意图。

图2是示出图1所示的光检测装置的像素单元的构造示例的电路图。

图3是用于形成图2所示的像素单元的第一基板和第二基板的截面图。

图4是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的半导体结构的示例的局部纵截面。

图5A是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的半导体结构的一个示例的平面图。

图5B是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的半导体结构的另一示例的平面图。

图6A是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之一）。

图6B是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之二）。

图6C是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之三）。

图6D是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之四）。

图6E是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之五）。

图6F是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之六）。

图6G是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之七）。

图6H是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之八）。

图7是用于说明根据本发明的第一实施例的通过贯通接触件区域防止元件分离部未对准的状态的截面图。

图8A是示出根据本发明的第一实施例的变形例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之一）。

图8B是示出根据本发明的第一实施例的变形例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之二）。

图9A是示出根据本发明的第二实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之一）。

图9B是示出根据本发明的第二实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之二）。

图9C是示出根据本发明的第二实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之三）。

图9D是示出根据本发明的第二实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之四）。

图10A是示出根据本发明的第三实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之一）。

图10B是示出根据本发明的第三实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之二）。

图10C是示出根据本发明的第三实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之三）。

图11是示出根据本发明的第三实施例的变形例的光检测装置的半导体结构的示例的局部纵截面。

图12A是示出根据本发明的第四实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之一）。

图12B是示出根据本发明的第四实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之二）。

图12C是示出根据本发明的第四实施例的光检测装置的制造方法的步骤的截面图（之三）。

图13是示出作为应用了本技术的电子设备的摄像装置的构造示例的框图。

图14示出应用了本技术的内窥镜手术系统的示意性构造的示例。

图15是示出图14所示的相机头和CCU的功能构造的示例的框图。

图16是示出应用了本技术的车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。

图17是示出图16所示的车外信息检测单元和摄像部的安装位置的示例的说明图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本发明的实施例。在以下的参照附图的说明中，相同或相似的部分由相同或相似的附图标记表示，并且省略了重复的说明。然而，应当注意的是，附图是示意性的，厚度与平面尺寸之间的关系及各装置和各构件的厚度比率与实际的关系及比率不同。因此，具体的厚度和尺寸应当考虑以下的说明来予以判定。此外，不必说，各附图也包括具有不同的尺寸关系及比率的部分。

在本说明书中，“第一导电型”指的是p型和n型中的一种，并且“第二导电型”是指p型和n型中的与“第一导电型”不同的一种。此外，与以未附加有“+”或“-”的符号“n”和“p”表征的半导体区域相比，由附加有“+”或“-”的符号“n”和“p”表征的半导体区域表示该半导体区域具有相对较高和相对较低的杂质浓度。然而，这并不一定意味着具有相同符号“n”的半导体区域就具有完全相同的杂质浓度。

此外，应当理解的是，以下说明中的诸如向上和向下等方向的定义仅仅是为了简洁而提供的定义，而并非旨在限制本发明的技术思想。例如，很明显的是，当物体在被旋转90度后进行观察时，上下就会被转换且被说明为左右，并且当物体在被旋转180度后进行观察时，上下就被说明为颠倒。

本文所记载的有益效果仅是示例性的，并且不是限制性的，并且还可以产生其他的有益效果。

<第一实施例>

（光检测装置的整体构造）

图1是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置的构造示例的示意图。

如图1所示，光检测装置1包括第一基板10、第二基板20、第三基板30。这三个基板相互贴合。第一基板10、第二基板20和第三基板30依次层叠。

第一基板10具有设置在第一半导体基板11上的用于进行光电转换的多个传感器像素12。多个传感器像素12以矩阵形式设置于第一基板10的像素区域13中。第二基板20具有设置在第二半导体基板21上的用于读取基于从传感器像素12输出的电荷的像素信号的读出电路22。针对每四个传感器像素12而设置有一个读出电路22。第二基板20具有多条沿行方向延伸的像素驱动线23和多条沿列方向延伸的垂直信号线24。

第三基板30包括设置在第三半导体基板31上的用于处理像素信号的逻辑电路32。逻辑电路32例如包括垂直驱动电路33、列信号处理电路34、水平驱动电路35和系统控制电路36。逻辑电路32（具体地，水平驱动电路35）按照每个传感器像素12而将输出电压Vout输出至外部。在逻辑电路32中，例如，在与源极电极及漏极电极接触的杂质扩散区域的表面上，可以形成有由通过使用采用了CoSi₂或NiSi等的自对准硅化物（salicide (SelfAligned Silicide)）工艺而形成的硅化物构成的低电阻区域。

垂直驱动电路33针对多个传感器像素12例如以行为单位依次进行选择。列信号处理电路34对从由垂直驱动电路33选择的行中的各个传感器像素12输出的像素信号实施例如相关双采样（CDS：Correlated Double Sampling）处理。例如，列信号处理电路34通过实施CDS处理来提取像素信号的信号电平，并且保持与各个传感器像素12中所接收到的光量对应的像素数据。水平驱动电路35例如将列信号处理电路34中所保持的像素数据依次输出至外部。系统控制电路36例如控制逻辑电路32中的各区块（垂直驱动电路33、列信号处理电路34和水平驱动电路35）的驱动。

（像素单元的电路构造示例）

图2是示出光检测装置1的像素单元PU的构造示例的电路图。

如图2所示，一个像素单元PU包括四个传感器像素12和一个读出电路22。换言之，在四个传感器像素12之间共用一个读出电路22，并且将四个传感器像素12的输出输入至被共用的读出电路22。

各个传感器像素12包括：作为光电转换元件的光电二极管PD；和电气连接至光电二极管PD的传输晶体管TR。

读出电路22包括浮动扩散部FD、放大晶体管AMP、复位晶体管RST和选择晶体管SEL。注意，根据需要，可以省略选择晶体管SEL。

在以下说明中，当需要把连接至一个读出电路22的四个传感器像素12相互区分时，如图2所示，将这些传感器像素12记述为传感器像素12₁至12₄。类似地，传感器像素12₁至12₄中所包括的光电二极管PD和传输晶体管TR也被记述为光电二极管PD₁至PD₄和传输晶体管TR₁至TR₄。当不需要将四个传感器像素12、光电二极管PD和传输晶体管TR相互区分时，省略它们的下标。

光电二极管PD执行光电转换以产生与所接收到的光量对应的电荷。光电二极管PD的阴极电气连接至传输晶体管TR的源极，并且光电二极管PD的阳极电气连接至基准电位线（例如，接地）。传输晶体管TR的漏极电气连接至浮动扩散部FD，并且传输晶体管TR的栅极电极电气连接至像素驱动线23。

读出电路22的输入端子是浮动扩散部FD，并且复位晶体管RST的源极电气连接至浮动扩散部FD。向复位晶体管RST的漏极以及放大晶体管AMP的漏极供给预定的电源电压VDD。复位晶体管RST的栅极电极电气连接至像素驱动线23（图1）。放大晶体管AMP的源极电气连接至选择晶体管SEL的漏极，并且放大晶体管AMP的栅极电极电气连接至复位晶体管RST的源极。选择晶体管SEL的源极用作读出电路22的输出端子，并且电气连接至垂直信号线24。选择晶体管SEL的栅极电极电气连接至像素驱动线23（参照图1）。

图2中的配线L1至配线L9对应于稍后将会说明的图3中的配线L1至配线L9。

当传输晶体管TR响应于经由像素驱动线23和配线L9供给至栅极电极的控制信号而变为导通状态时，传输晶体管TR将光电二极管PD的电荷传输至浮动扩散部FD。浮动扩散部FD暂时保持从光电二极管PD经由传输晶体管TR输出的电荷。复位晶体管RST将浮动扩散部FD的电位复位为预定电位。当复位晶体管RST变为导通状态时，浮动扩散部FD的电位就被复位到电源电压VDD。

放大晶体管AMP生成具有与浮动扩散部FD中所保持的电荷对应的电压的信号作为像素信号。放大晶体管AMP与作为恒定电流源的负载MOS（未示出）一起构成源极跟随器电路，并且输出具有与光电二极管PD中所产生的电荷的电平对应的电压的像素信号。当选择晶体管SEL变为导通状态时，放大晶体管AMP放大浮动扩散部FD的电位，并且把具有与该电位对应的电压的像素信息经由垂直信号线24向列信号处理电路34输出。选择晶体管SEL控制来自读出电路22的像素信号的输出时序。当选择晶体管SEL变为导通状态时，能够输出具有与浮动扩散部FD中所保持的电荷的电平对应的电压的像素信号。

传输晶体管TR、复位晶体管RST、放大晶体管AMP和选择晶体管SEL例如包括N型MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管：Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor）。

（像素单元的层叠构造示例）

图3是形成有像素单元PU的第一基板10和第二基板20的截面图。

图3所示的截面图是示意图，但并非旨在严格准确地显示实际结构。为了在纸面上易懂地说明光检测装置1所包括的像素单元PU的构造，图3所示的截面图包括有意地改变晶体管和杂质扩散层的在水平方向上的位置的部分。

例如，在图3中，作为浮动扩散部FD的一部分的高浓度n型层（n型扩散层）51、传输晶体管TR的栅极电极TG、和高浓度p型层（p型扩散层）52沿横向方向而布置着。然而，在实际结构中，高浓度n型层51、栅极电极TG和高浓度p型层52有时可以沿纸面上的垂直方向而布置着。在这种情况下，高浓度n型层51和高浓度p型层52中的一者布置于该纸面中的近前侧，并且隔着栅极电极TG，高浓度n型层51和高浓度p型层52中的另一者布置于该纸面中的里侧。

如图3所示，在光检测装置1中，第一基板10和第二基板20层叠起来以构成层叠体。第一基板10包括第一半导体基板11，并且第二基板20层叠在第一半导体基板11的正面11a侧上。即，第二基板20与第一基板10以面对背的方式贴合。

在第一半导体基板11的正面11a侧上，按每个传感器像素12都设置有传输晶体管TR。传输晶体管TR的源极是高浓度n型层51。按每个传感器像素12而设置的高浓度n型层51经由配线L2相互电连接起来，并且构成浮动扩散部FD。

第一基板10的与正面11a侧相反的背面侧是光入射面。因此，光检测装置1是背面照射型固体摄像装置，其在作为光入射面的背面侧上具有滤色器和片上透镜。例如，按各个传感器像素12分别都设置有滤色器和片上透镜。

第一基板10所具有的第一半导体基板11例如由硅基板构成。在第一半导体基板11的正面11a的一部分中及其附近设置有作为阱层的p型层53（在下文中，称为p阱53）。在比p阱53深的区域中设置有构成光电二极管PD的n型层54。传输晶体管TR的栅极电极TG从第一半导体基板11的正面11a穿过p阱53而延伸到达用作光电二极管PD的n型层54内的深度。经由配线L1将基准电位（例如，接地电位：0V）供给至作为p阱53的接触件的高浓度p型层52，并且将p阱53中的电位设定为基准电位。

在第一半导体基板11中设置有将彼此相邻的传感器像素12电分离的像素分离层55。像素分离层55具有例如DTI（深沟槽隔离：Deep Trench Isolation）结构，并且在第一半导体基板11的深度方向上延伸。像素分离层55例如由氧化硅制成。在第一半导体基板11中，在像素分离层55与光电二极管PD（n型层54）之间设置有p型层56和n型层57。p型层56被形成在像素分离层55侧，且n型层57被形成在光电二极管PD侧。

在第一半导体基板11的正面11a侧设置有层间绝缘膜58。层间绝缘膜58例如是氧化硅膜（SiO）、氮化硅膜（SiN）、氮氧化硅膜和氮碳化硅膜中的一种，或者是由它们中的两种以上膜组成的层叠膜。

例如，第二基板20所具有的第二半导体基板21由硅基板构成。第二半导体基板21具有与第一基板10相对的正面21a和位于与正面21a相反的一侧处的背面21b。在图3中，正面21a是下表面，并且背面21b是上表面。

第二半导体基板21包括例如作为阱层的p型层71（在下文中，称为p阱71）。在第二半导体基板21的背面21b侧形成有放大晶体管AMP、选择晶体管SEL和复位晶体管RST。

在放大晶体管AMP与复位晶体管RST之间形成有元件分离部72。在选择晶体管SEL与复位晶体管RST之间形成有作为p阱71的接触件的高浓度p型层73。在选择晶体管SEL与高浓度p型层73之间以及复位晶体管RST与高浓度p型层73之间也形成有元件分离部72。元件分离部72具有例如STI（浅沟槽隔离：Shallow Trench Isolation）结构。经由配线L1将基准电位（例如，接地电位：0V）供给至高浓度p型层73，并且将p阱71的电位设定为基准电位。

放大晶体管AMP包括栅极电极AG、用作漏极的高浓度n型层74和用作源极的高浓度n型层75（在下文中，称为源极部75）。放大晶体管AMP的栅极电极AG具有从第二半导体基板21的基板面（背面21b）沿深度方向部分地埋入的结构。

复位晶体管RST包括栅极电极RG、用作漏极的高浓度n型层76（在下文中，称为漏极部76）和用作源极的高浓度n型层77（在下文中，称为源极部77）。选择晶体管SEL包括栅极电极SG、用作漏极的高浓度n型层78和用作源极的高浓度n型层79。

放大晶体管AMP的栅极电极AG经由配线L2连接至在第一半导体基板11中按每个传感器像素12而设置的高浓度n型层51。此外，放大晶体管AMP的栅极电极AG还经由配线L3连接至复位晶体管RST的源极部77。浮动扩散部FD由各个传感器像素12的高浓度n型层51和复位晶体管RST的源极部77以及配线L2和L3组成。

用作放大晶体管AMP的漏极的高浓度n型层74和复位晶体管RST的漏极部76经由配线L4而被连接。经由配线L4将预定的电源电压VDD供给至高浓度n型层74和漏极部76。高浓度n型层74和漏极部76也可以经由不同的配线而被连接。在这种情况下，放大晶体管AMP的驱动电压和复位晶体管RST的驱动电压是分别被设定的。

放大晶体管AMP的源极部75和用作选择晶体管SEL的漏极的高浓度n型层78经由配线L5而被连接。源极部75和高浓度n型层78除了可以经由配线L5而被连接之外，也可以在不使用配线L5的情况下通过在布置方面下功夫以共用第二半导体基板21的高浓度n型层78的方式予以连接。

复位晶体管RST的栅极电极RG经由配线L6连接至像素驱动线23，并且从垂直驱动电路33供给用于控制复位晶体管RST的驱动信号。

选择晶体管SEL的栅极电极SG经由配线L7连接至像素驱动线23，并且从垂直驱动电路33供给用于控制选择晶体管SEL的驱动信号。作为选择晶体管SEL的源极的高浓度n型层79经由配线L8连接至垂直信号线24（图2），并且具有与浮动扩散部FD中所保持的电荷对应的电压的像素信号经由配线L8输出至垂直信号线24。

传输晶体管TR的栅极电极TG经由配线L9连接至像素驱动线23，并且从垂直驱动电路33供给用于控制传输晶体管TR的驱动信号。

第二基板20包括覆盖第二半导体基板21的正面21a、背面21b的一部分和侧面的绝缘膜81。例如，绝缘膜81是SiO、SiN、SiON和SiCN中的一种或由它们中的至少两种形成的层叠膜。第一基板10的层间绝缘膜58和第二基板20的层间绝缘膜81彼此接合以构成层间绝缘层82。

作为配线L1至配线L9的材料，可以选择任意的金属材料或导电性的半导体材料。例如，在第一基板10和第二基板20的层叠方向上延伸的部分可以由钨（W）制成，而在与层叠方向垂直的方向（例如，水平方向）上延伸的部分可以包含铜（Cu）或以Cu为主要成分的Cu合金。

<第一实施例的比较例>

在把诸如放大晶体管AMP等像素晶体管形成于不同的基板上的2级像素结构中，该像素晶体管是鳍片型场效应晶体管。对于这种结构而言，为了改善鳍片型场效应晶体管的特性，曾经提出了一种其中将块材基板变更为SOI基板且在鳍片底部处设有氧化物膜的结构。

上述结构为了改善鳍片型场效应晶体管的特性而把鳍片部形成在氧化物膜上，所以没有泄漏等，因而能够获得优良的特性。然而，由于使用了SOI基板，就会使工艺复杂化。此外，对于SOI基板而言，由于形成有晶体管的沟道部，因此需要对膜厚度和结晶品质进行高品质控制。

<第一实施例的解决方案>

针对上述课题，本发明的第一实施例在不使用SOI基板的情况下，具有在块材基板中在鳍片底部设有氧化物膜的结构。

图4是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置1的半导体结构的示例的局部纵截面。在图4中，与图3中相同的部分由相同的附图标记表示，并且省略了其详细说明。

作为具体的结构，如图4所示，采用如下这样一种工艺：在将第二基板20接合至第一基板10之前，在第二半导体基板21的要成为鳍片底部的区域中形成元件分离部72，并且在元件分离部72内埋入氧化物膜。然后，才将第一基板10和第二基板20彼此接合。接着，执行与通常的块材基板的工艺相同的工艺，以形成在鳍片底部处成为氧化物膜的结构。另外，元件分离部72可以如图5A所示在第二半导体基板21上被形成为条状，或者可以如图5B所示被形成为岛状。另外，元件分离部72也可以被形成为网状等。

在第二半导体基板21上，三个元件分离部72-1、72-2和72-3在图4中箭头X所示的方向上布置着。在这些元件分离部之中，元件分离部72-1由形成于与第一基板10接合的接合面侧（第二基板20的背面侧）上的背面STI部72a以及从背面STI部72a向着与接合面相反的一侧（在图4中箭头Z所示的方向上）突出的正面STI部72b1和72b2组成。元件分离部72-2和72-3各自都由背面STI部72a和三个正面STI部72b1、72b2和72b3组成。

在元件分离部72-1上形成有平面型场效应晶体管41。平面型场效应晶体管41由把元件分离部72-1的两个正面STI部72b1和72b2跨接起来的栅极电极41a、设置于两个正面STI部72b1和72b2之间的沟道部41b、以及设置于栅极电极41a与沟道部41b之间的栅极氧化物膜41c组成。沟道部41b连接至在图4中箭头Y所示的方向上设置的源极部和漏极部。

在元件分离部72-2上形成有鳍片型场效应晶体管42。鳍片型场效应晶体管42由通过挖掘到三个正面STI部72b1、72b2和72b3中而形成的栅极电极42a、从元件分离部72-2突出且以按预定间隔隔开的方式并排布置的元件形成部（鳍片部）42b1和42b2、设置于栅极电极42a与鳍片部42b1之间的栅极氧化物膜42c1、以及设置于栅极电极42a与鳍片部42b2之间的栅极氧化物膜42c2组成。

即，栅极电极42a及栅极氧化物膜42c1被设置得遍及于鳍片部42b1的顶面部和侧面部上。另外，栅极电极42a及栅极氧化物膜42c2被设置得遍及于鳍片部42b2的顶面部和侧面部上。因此，由于设置于鳍片部42b1和42b2的顶面部上的栅极氧化物膜42c1和42c2的厚度、以及设置于鳍片部42b1和41b2的侧面部上的栅极氧化物膜42c1和42c2的厚度，栅极电极42a能够同时向鳍片部42b1和42b2各者的顶面部和侧面部施加栅极电压。此外，鳍片部42b1和42b2连接至在图4中箭头Y所示的方向上设置的源极部和漏极部。

在元件分离部72-3上形成有鳍片型场效应晶体管43。鳍片型场效应晶体管43由通过挖掘到两个正面STI部72b1和72b2中而形成的栅极电极43a、从元件分离部72-3的背面STI部72a突出的鳍片部43b、以及设置于栅极电极43a与鳍片部43b之间的栅极氧化物膜43c组成。

即，栅极电极43a及栅极氧化物膜43c被设置得遍及于鳍片部43b的顶面部和侧面部上。因此，由于设置于鳍片部43b的顶面部上的栅极氧化物膜43c的厚度和设置于鳍片部43b的侧面部上的栅极氧化物膜43c的厚度，栅极电极43a能够同时向鳍片部43b的顶面部和侧面部施加栅极电压。此外，鳍片部43b连接至在图4中箭头Y所示的方向上设置的源极部和漏极部。

在栅极电极41a、42a和43a各者上分别连接有接触件83。因此，分别通过接触件83向栅极电极41a、42a和43a各者施加栅极电压。

此外，在第二半导体基板21中，在元件分离部72-1与元件分离部72-2之间形成有接触件贯通区域211。另外，在元件分离部72-2和72-3之间形成有接触件贯通区域212。在接触件贯通区域211和212中分别贯穿地形成有贯通接触件84。贯通接触件84贯穿层叠于第二半导体基板21上的层间绝缘膜81、接触件贯通区域211, 212、以及层叠于第一半导体基板11上的层间绝缘膜58，并且到达形成于第一半导体基板11中的高浓度n型层或高浓度p型层上。另外，贯通接触件84还连接至传输晶体管TR的栅极电极TG。

此外，在第一基板10和第二基板20二者的接合面上形成有绝缘膜85和86。

（光检测装置1的制造方法）

图6A至图6H是示出根据本发明的第一实施例的光检测装置1的制造步骤的截面图。光检测装置1通过使用诸如成膜装置（其包括化学气相沉积（CVD：Chemical VaporDeposition）装置和溅射装置）、离子注入装置、热处理装置、蚀刻装置、化学机械研磨（CMP：Chemical Mechanical Polishing）装置和贴合装置等各种装置来予以制造。在下文中，将这些装置统称为制造装置。

首先，制备由硅（Si）制成的第二基板20。在制造装置中，在第二基板20的顶面即正面20a上形成元件分离部72-1、72-2和72-3（图6A）。在形成元件分离部72-1、72-2和72-3之后，形成绝缘膜85（图6B）。作为绝缘膜85，可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或者由氧化硅膜的材料和氮化硅膜的材料形成的多层膜。注意，可以利用热生长的氧化物膜将硅表面氧化。由于在下一步骤中会将第二基板20接合至第一基板10，因此此时可以通过CMP或回蚀（etch-back）处理对绝缘膜85的表面进行平坦化。

接着，制造装置将第二基板20颠倒，并且将第二基板20贴合至第一基板10（图6C）。此时，制造装置先对第一基板10的正面进行平坦化。然后，制造装置在第一基板10的正面上形成绝缘膜86。作为绝缘膜86，可以使用氮化硅膜等。

在将第一基板10和第二基板20彼此贴合之后，制造装置减薄第二基板20的厚度以形成具有所需厚度的第二半导体基板21，然后，通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部87，并且形成平面型场效应晶体管41的沟道部41b、鳍片型场效应晶体管42的鳍片部42b1和42b2、以及鳍片型场效应晶体管43的鳍片部43b（图6D）。

接着，在用于允许贯通接触件84贯穿至第一基板10的接触件贯通区域211和212的形成位置处，制造装置通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部88（图6E）。此时，在第一基板10上在接触件贯通区域211和212的形成位置处进行硅蚀刻。

然后，制造装置在挖掘部87中埋入绝缘膜，由此形成元件分离部72-1、72-2和72-3的正面STI部72b1、72b2和72b3，并且在挖掘部88中埋入绝缘膜，由此形成接触件贯通区域211和212（图6F）。因此，如图7所示，即使有某种程度上的错位也可以忽略不计，而且鳍片部42b1和42b2不会缺损。

接着，如图6G所示，在鳍片型场效应晶体管42的栅极电极42a的形成位置和鳍片型场效应晶体管43的栅极电极43a的形成位置处，制造装置通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部89。换言之，元件分离部72-2的正面STI部72b1和72b3的一部分以及正面STI部72b2的绝缘膜（氧化物膜）被蚀刻掉（去除），并且元件分离部72-3的正面STI部72b1和72b2的绝缘膜被部分地蚀刻掉。此后，制造装置对加工损伤部执行清洁处理（未示出），然后在第二半导体基板21的背面21b上形成包括栅极氧化物膜41c、42c1、42c2、43c的绝缘膜99。栅极氧化物膜41c、42c1、42c2、43c可以被分开地制作，从而被形成为具有多种厚度的氧化物膜。通常，具有厚的栅极氧化物膜的晶体管在高电压系统中工作，并且具有薄的栅极氧化物膜的晶体管在低电压系统中工作。平面型场效应晶体管41的栅极氧化物膜41c的厚度、以及鳍片型场效应晶体管42的栅极氧化物膜42c1、42c2的厚度以及鳍片型场效应晶体管43的栅极氧化物膜43c的厚度可以彼此相等或彼此不同。针对鳍片型场效应晶体管42设置有两个鳍片部42b1和42b2，且针对鳍片型场效应晶体管43设置有一个鳍片部43b。但是鳍片部的数量不限于此。

然后，如图6H所示，制造装置将金属或多晶硅等埋入到挖掘部89中以进行栅极加工，并且形成鳍片型场效应晶体管42和43的栅极电极42a和43a；同时，在栅极氧化物膜41c的顶面上形成了平面型场效应晶体管41的栅极电极41a。接着，在形成侧壁（未示出）之后，制造装置形成层叠于第二半导体基板21的背面21b上的层间绝缘膜81。而且，制造装置形成穿过层间绝缘膜81的接触件83。同时，以穿过层间绝缘膜81、接触件贯通区域211, 212、以及层叠于第一半导体基板11上的层间绝缘膜58的方式，形成贯通接触件84。

<根据第一实施例的作用和效果>

如上所述，根据第一实施例，与具有单一硅膜厚度的SOI基板不同的是，考虑到通过取决于所使用的器件来变更硅膜厚度从而获得优良的特性，在作为块材基板的第二基板20的与第一基板10接合的接合面上形成元件分离部72-1、72-2和72-3，然后将第一基板10和第二基板20彼此接合，从而形成具有不同厚度的硅膜。此外，通过控制杂质分布，能够使差异增大，从而能够减少晶体管层之下的损伤以及由于界面状态引起的对特性的影响。

另外，根据第一实施例，鳍片型场效应晶体管42被形成在第二基板20中，且鳍片型场效应晶体管42的栅极电极42a能够在三个方向上同时向鳍片部42b1和42b2各者的顶面部和侧面部施加栅极电压，从而能够实现具有高驱动能力的晶体管。此外，鳍片型场效应晶体管43被形成在第二基板20中，且鳍片型场效应晶体管43的栅极电极43a能够在三个方向上同时向鳍片部43b的顶面部和侧面部施加栅电压，从而能够实现具有高驱动能力的晶体管。

此外，根据第一实施例，能够在第二基板20上形成不同类型的晶体管，这些不同类型的晶体管例如是：具有厚的栅极氧化物膜41c且具有高耐压性（high breakdownvoltage）的平面型场效应晶体管41；以及鳍片型场效应晶体管42和43。

<第一实施例的变形例>

图8A和图8B是示出根据本发明的第一实施例的变形例的光检测装置1A的制造方法的步骤的截面图。在图8A和图8B中，与图6G及图6H中相同的部分由相同的附图标记表示，并且省略了其详细说明。

如图8A所示，在鳍片型场效应晶体管42的栅极电极42a的形成位置和鳍片型场效应晶体管43的栅极电极43a的形成位置处，制造装置通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部89。换言之，元件分离部72-2的正面STI部72b1、72b2和72b3的全部绝缘膜（氧化物膜）都被蚀刻掉（去除），并且元件分离部72-3的正面STI部72b1和72b2的全部绝缘膜都被蚀刻掉。此后，制造装置对加工损伤部执行清洁处理（未示出），然后在第二半导体基板21的背面21b上形成包括栅极氧化物膜41c、42c1、42c2、43c的绝缘膜99。

然后，如图8B所示，制造装置将金属或多晶硅等埋入到挖掘部89中以进行栅极加工，并且形成鳍片型场效应晶体管42和43的栅极电极42a和43a。同时，在栅极氧化物膜41c的顶面上形成了平面型场效应晶体管41的栅极电极41a。然后，制造装置形成层叠于第二半导体基板21的背面21b上的层间绝缘膜81。然后，制造装置形成穿过层间绝缘膜81的接触件83。同时，以穿过层间绝缘膜81、接触件贯通区域211, 212、以及层叠于第一半导体基板11上的层间绝缘膜58的方式，形成贯通接触件84。

<根据第一实施例的变形例的作用和效果>

如上所述，在第一实施例的变形例中，也能够获得与第一实施例中的作用和效果相同的作用和效果。

<第二实施例>

图9A至图9D是示出根据本发明的第二实施例的光检测装置1B的制造方法的步骤的截面图。在图9A至图9D中，与图6A至图6H中相同的部分由相同的附图标记表示，并且省略了其详细说明。

在制造装置中，在第二基板20的顶面即正面20a上形成元件分离部72-1、72-2和72-3，并且在元件分离部72-1、72-2和72-3各者的周围形成衬垫膜91（图9A的（1））。如图9A的（2）所示，衬垫膜91包括氮化物膜衬垫911和氧化物膜衬垫912。

然后，制造装置在形成元件分离部72-1、72-2和72-3之后，形成绝缘膜85。接着，制造装置将第二基板20颠倒，并且将第二基板20贴合至第一基板10。此时，制造装置先对第一基板10的正面进行平坦化。然后，制造装置在第一基板10的正面上形成绝缘膜86。

在将第一基板10和第二基板20彼此贴合之后，制造装置减薄第二基板20的厚度以形成具有所需厚度的第二半导体基板21，然后通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部87，并且形成平面型场效应晶体管41的沟道部41b、鳍片型场效应晶体管42的鳍片部42b1和42b2、以及鳍片型场效应晶体管43的鳍片部43b（图9B）。

接着，在用于允许贯通接触件84贯穿至第一基板10的接触件贯通区域211和212的形成位置处，制造装置通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部88（图9C）。此时，在第一基板10上在接触件贯通区域211和212的形成位置处进行硅蚀刻。

然后，制造装置在挖掘部87中埋入绝缘膜，由此形成元件分离部72-1、72-2和72-3的正面STI部72b1、72b2和72b3，并且在挖掘部88中埋入绝缘膜，由此形成接触件贯通区域211和212（图9D）。

<根据第二实施例的作用和效果>

如上所述，根据第二实施例，通过在元件分离部72-1、72-2和72-3各者中都形成衬垫膜91，除了其能够用作从第二半导体基板21的背面21b进行的硅蚀刻的停止件以外，同时还提升了耐湿性。

此外，根据第二实施例，衬垫膜91由氮化物膜衬垫911和氧化物膜衬垫912这两种类型的绝缘膜组成。这能够在第一基板10和第二基板20彼此接合之后的加工过程中获得停止膜的效果，从而提高加工精度。

<第三实施例>

图10A至图10C是示出根据本发明的第三实施例的光检测装置1C的制造方法的步骤的截面图。在图10A至图10C中，与图6A至图6H中相同的部分由相同的附图标记表示，并且省略了其详细说明。

如图10A所示，在制造装置中，在第二基板20的顶面即正面20a上形成元件分离部72-1和72-2，并且以在第二半导体基板21的厚度方向上比元件分离部72-1和72-2更深的方式形成元件分离部92。具体地，元件分离部92的背面STI部92a的厚度比元件分离部72-1和72-2的背面STI部72a的厚度更厚。

然后，制造装置在形成元件分离部72-1、72-2和92之后，形成绝缘膜85。然后，制造装置将第二基板20颠倒，并且将第二基板20贴合至第一基板10。此时，制造装置先对第一基板10的正面进行平坦化。然后，制造装置在第一基板10的正面上形成绝缘膜86。

在将第一基板10和第二基板20彼此贴合之后，制造装置减薄第二基板20的厚度以形成具有所需厚度的第二半导体基板21，然后通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部87，并且形成平面型场效应晶体管41的沟道部41b、鳍片型场效应晶体管42的鳍片部42b1和42b2、以及鳍片型场效应晶体管44的鳍片部44b。鳍片型场效应晶体管44的鳍片部44b比鳍片型场效应晶体管42的鳍片部42b1和42b2短。

接着，如图10B所示，在用于允许贯通接触件84贯穿至第一基板10的接触件贯通区域211和212的形成位置处，制造装置通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部88。此时，在第一基板10上在接触件贯通区域211和212的形成位置处进行硅蚀刻。

然后，如图10C所示，制造装置在挖掘部87中埋入绝缘膜，由此形成元件分离部72-1和72-2的正面STI部72b1和72b2、以及元件分离部92的第一正面STI部92b1和92b2及第二正面STI部92c，并且在挖掘部88中埋入绝缘膜，由此形成接触件贯通区域211和212。此外，可以对应于元件分离部72-1、72-2和92而形成有衬垫膜91。

<根据第三实施例的作用和效果>

如上所述，根据第三实施例，能够取决于要形成的元件的类型而在第二基板20上形成具有不同的硅膜厚度的元件。因此，可以在第二基板20上形成满足各种要求的装置。

<第三实施例的变形例>

图11是示出根据本发明的第三实施例的变形例的光检测装置1D的半导体结构的示例的局部纵截面。在图11中，与图4中相同的部分由相同的附图标记表示，并且省略了其详细说明。

作为具体结构，如图11所示，在将第二基板20接合至第一基板10之前，在第二半导体基板21的要成为鳍片底部的区域中形成具有厚度不同的区域的元件分离部93。元件分离部93由在与第一基板10接合的接合面侧（第二半导体基板21的背面21a侧）上形成的第一背面STI部93a和第二背面STI部93b、从第一背面STI部93a向着与接合面相反的一侧（在图11中箭头Z所示的方向上）突出的第一正面STI部93c、以及从第二背面STI部93b向着与接合面相反的一侧（在图11中箭头Z所示的方向上）突出的第二正面STI部93d构成。第一背面STI部93a比第二背面STI部93b薄。第一正面STI部93c比第二正面STI部93d厚。

在元件分离部93的第一背面STI部93a上形成有鳍片型场效应晶体管45。鳍片型场效应晶体管45由通过挖掘到第一正面STI部93c中而形成的栅极电极45a、从第一背面STI部93a突出的鳍片部45b、以及设置于栅极电极45a与鳍片部45b之间的栅极氧化物膜45c组成。鳍片型场效应晶体管45用作例如确保了有效栅极宽度W的低噪声晶体管。

在元件分离部93的第二背面STI部93b上，形成有鳍片型场效应晶体管46-1和46-2。鳍片型场效应晶体管46-1和46-2各者由通过挖掘到第二正面STI部93d中而形成的栅极电极46a、从第二背面STI部93b突出的鳍片部46b、以及设置于栅极电极46a与鳍片部46b之间的栅极氧化物膜46c组成。鳍片型场效应晶体管46-1和46-2用作例如更微细化模式的开关晶体管。

在第二半导体基板21的除了元件分离部93之外的区域中形成有平面型场效应晶体管47和48。平面型场效应晶体管47包括栅极电极47a、沟道部47b、以及设置于栅极电极47a与沟道部47b之间的栅极氧化物膜47c。平面型场效应晶体管48包括栅极电极48a、沟道部48b、以及设置于栅极电极48a与沟道部48b之间的栅极氧化物膜48c。沟道部48b具有比沟道部47b的区域更宽的区域。这些平面型场效应晶体管47和48用作例如包括厚的栅极氧化物膜47c和48c的高耐压性晶体管。

<根据第三实施例的变形例的作用和效果>

如上所述，根据第三实施例的变形例，通过使元件分离部93的深度有不同，以在第一背面STI部93a中能够确保有效的栅极宽度W，从而实现低噪声晶体管。在第二背面STI部93b中，能够以更微细化模式实现开关晶体管。

<第四实施例>

图12A至图12C是示出根据本发明的第四实施例的光检测装置1E的制造方法的步骤的截面图。在图12A至图12C中，与图6A至图6H中相同的部分由相同的附图标记表示，并且省略了其详细说明。

在制造装置中，在第二基板20的顶面即正面20a上形成元件分离部72-1、72-2和72-3，并且将杂质注入到用于形成鳍片型场效应晶体管42和49的元件分离部72-2和72-3中。然后，制造装置在形成元件分离部72-1、72-2和72-3之后，形成绝缘膜85。接着，制造装置将第二基板20颠倒，并且将第二基板20贴合至第一基板10。此时，制造装置先对第一基板10的正面进行平坦化。然后，制造装置在第一基板10的正面上形成绝缘膜86。

在将第一基板10和第二基板20彼此贴合之后，制造装置减薄第二基板20的厚度以形成具有所需厚度的第二半导体基板21，然后通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部87，并且形成平面型场效应晶体管41的沟道部41b、鳍片型场效应晶体管42的鳍片部42b1和42b2、以及鳍片型场效应晶体管49的鳍片部49b1和49b2（图12A）。此时，在元件分离部72-2的背面STI部72a与鳍片部42b1之间形成含有杂质的掺杂层94-1，并且在元件分离部72-2的背面STI部72a与鳍片部42b2之间形成含有掺杂的掺杂层94-2。此外，在元件分离部72-3的背面STI部72a与鳍片部49b1之间形成包含杂质的掺杂层95-1，并且在元件分离部72a的背面STI部72a与鳍片部49b2之间形成包含掺杂的掺杂层95-2。

接着，在用于允许贯通接触件84贯穿至第一基板10的接触件贯通区域211和212的形成位置处，制造装置通过从第二半导体基板21的背面21b进行挖掘来形成挖掘部88（图12B）。此时，在第一基板10上在接触件贯通区域211和212的形成位置处进行硅蚀刻。

然后，制造装置在挖掘部87中埋入绝缘膜，以形成元件分离部72-1、72-2和72-3的正面STI部72b1、72b2和72b3，并且在挖掘部88中埋入绝缘膜，以形成接触件贯通区域211和212（图12C）。

<根据第四实施例的作用和效果>

如上所述，根据第四实施例，在元件分离部72-2与鳍片部42b1之间形成有掺杂层94-1，并且在元件分离部72-2与鳍片部42b2之间形成有掺杂层94-2，由此能够减小鳍片部42b1、42b2与背面STI部72a之间的界面的影响。

另外，第四实施例说明了在将第一基板10和第二基板20彼此贴合之前注入杂质以形成掺杂层94-1、94-2、95-1和95-2的示例。但是也可以在第一基板10和第二基板20彼此贴合之后，从第二基板20的正面20a侧注入杂质。

（其他实施例）

以上已经以第一至第四实施例、第一实施例的变形例和第三实施例的变形例的形式说明了本技术。但不应理解为，用于构成本发明的一部分的说明和附图限制了本技术。根据第一至第四实施例、第一实施例的变形例和第三实施例的变形例所公开的技术内容的主旨，本领域技术人员显而易见的是，各种替代实施例、示例和运用技术都落入本技术的范围内。另外，在不产生矛盾的范围内，可以适当地组合第一至第四实施例、第一实施例的变形例和第三实施例的变形例中所公开的构造。例如，可以组合不同实施例中分别公开的构造，或者也可以组合同一实施例的不同变形例中分别公开的构造。

<电子设备的应用例>

上述光检测装置可以应用于各种电子设备，例如，诸如数码照相机和数码摄影机等摄像装置、具有摄像功能的蜂窝电话、或具有摄像功能的任何其他设备。

图13是示出作为应用了本技术的电子设备的摄像装置的构造示例的框图。

图13所示的摄像装置2201包括光学系统2202、快门装置2203、作为光检测装置的固体摄像元件2204、控制电路2205、信号处理电路2206、监视器2207和两个存储器2208，并且该摄像装置可以拍摄静止图像和运动图像。

光学系统2202包括一个或多个透镜，把来自被摄体的光（入射光）引导至固体摄像元件2204，并且使其在固体摄像元件2204的光接收面上成像。

快门装置2203布置于光学系统2202与固体摄像元件2204之间，并且在控制电路2205的控制下控制固体摄像元件2205的光照期间和遮光期间。

固体摄像元件2204包括包含上述固体摄像元件的封装件。固体摄像元件2204根据经由光学系统2202和快门装置2203在光接收面上成像的光，在一定期间内累积信号电荷。响应于从控制电路2205供给的驱动信号（时序信号），固体摄像元件2204中所累积的信号电荷被传输。

控制电路2205输出用于控制固体摄像元件2204的传输操作和快门装置2203的快门操作的驱动信号，以驱动固体摄像元件2205和快门装置2203。

信号处理电路2206对从固体摄像元件2204输出的信号电荷执行各种信号处理。通过由信号处理电路2206执行的信号处理而获得的图像（图像数据）被供给至监视器2207以供显示，或者被供给至存储器2208以供存储（记录）。

在具有该构造的摄像装置2201中，可以应用光检测装置1A、1B、1C或1D来代替上述固体摄像元件2204。

<内窥镜手术系统的应用例>

根据本发明的技术（本技术）可以应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以应用于内窥镜手术系统。

图14是示出可以应用根据本发明的技术（本技术）的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。

图14示出了手术师（医生）11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行外科手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括：内窥镜11100；诸如气腹管11111和能量处置器械11112等其他手术器械11110；用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120；以及配备有用于内窥镜手术的各种装置的手推车11200。

内窥镜11100包括：镜筒11101，其从远端起具有预定长度的区域将会插入在患者11132的体腔内；以及与镜筒11101的近端连接的相机头11102。在所图示的示例中，内窥镜11100被构造为具有硬性镜筒11101的所述硬性内窥镜。内窥镜11100也可以被构造为具有软性镜筒的所述软性内窥镜。

镜筒11101的远端处具有开口部，物镜嵌入在该开口部内。光源装置11203与内窥镜11100连接，由光源装置11203生成的光利用在镜筒11101内部延伸的光导件被引导至镜筒11101的远端，并且该光经由物镜照射至患者11132的体腔中的观察对象。内窥镜11100可以是直视内窥镜，也可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。

在相机头11102的内部设置有光学系统和摄像元件，并且来自观察对象的反射光（观察光）通过光学系统会聚在摄像元件上。摄像元件对观察光执行光电转换，并且由此生成与观察光向对应的电气信号，即，与观察图像对应的图像信号。图像信号作为RAW数据被传输至相机控制单元（CCU：camera control unit）11201。

CCU 11201由中央处理单元（CPU：central processing unit）或图形处理单元（GPU：graphics processing unit）等构成，并且综合地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。另外，CCU 11201接收来自相机头11102的图像信号，并且对图像信号进行例如显像处理（去马赛克处理）等用于显示基于图像信号的图像的各种图像处理。

显示装置11202在CCU 11201的控制下显示基于已由CCU 11201进行了图像处理的图像信号的图像。

光源装置11203例如由诸如发光二极管（LED：light emitting diode）等光源组成，并且将当对手术部位等进行摄像时的照射光供给至内窥镜11100。

输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以经由输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种信息或指令。例如，用户输入诸如用于变更内窥镜11100的摄像条件（例如，照射光的种类、倍率或焦距等）的指令等指令。

处置器械控制装置11205控制用于组织的烧灼或切开、或者血管的封止的能量处置器械11112的驱动。气腹装置11206经由气腹管11111将气体注入到患者11132的体腔中以使体腔膨胀，从而确保内窥镜11100的视野和手术师的作业空间。记录器11207是能够记录关于手术的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像和图表等各种形式打印关于手术的各种信息的装置。

例如，将用于拍摄手术部位的图像的照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203可以被构造为由LED、激光光源或它们的组合构成的白色光源。当白色光源被构造为RGB激光光源的组合时，能够高精度地控制各颜色（各波长）的输出强度和输出时序，这就使得光源装置11203能够调整所摄取图像的白平衡。在这种情况下，通过利用来自RGB激光光源各者的激光按时间分割的方式照射观察对象并且与该照射时序同步地控制相机头11102的摄像元件的驱动，能够按时间分割的方式拍摄与RGB分别对应的图像。利用该方法，即使在摄像元件中未设置滤色器的情况下，也能够获得彩色图像。

此外，可以控制光源装置11203的驱动，使得要输出的光的强度每隔预定时间就发生变更。通过与光强度的变更的时序同步地控制相机头11102的摄像元件的驱动，按时间分割的方式获取图像，并且把所获得的图像合成，能够生成没有任何所谓的黑斑或白斑的具有高动态范围的图像。

光源装置11203可以具有能够供应与特殊光观察对应的预定波长频带的光的构造。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中的光的吸收的波长依赖性，照射比通常观察时的照射光（即，白光）更窄的频带的光，来执行以高对比度对诸如粘膜表层的血管等预定组织进行摄像的所谓窄频带光观察（窄频带成像）。或者，在特殊光观察中，可以执行通过照射激励光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在该荧光观察中，可以通过向身体组织照射激励光且观察来自身体组织的荧光（自身荧光观察），或者通过将诸如吲哚菁绿（ICG）等试剂局部注射到身体组织中且用与该试剂的荧光波长对应的激励光照射身体组织，来获得荧光图像。光源装置11203可以构造为能够供应与这种特殊光观察对应的窄频带光和/或激励光。

图15是示出了图14所示的相机头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。

相机头11102包括透镜部11401、摄像部11402、驱动部11403、通信部11404和相机头控制部11405。CCU 11201包括通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。相机头11102和CCU 11201经由传输线缆11400彼此可通信地连接。

透镜部11401是设置在与镜筒11101连接的连接部处的光学系统。从镜筒11101的远端摄入的观察光被引导至相机头11102并且入射透镜部11401。透镜部11401被构造为包括变焦透镜和焦点透镜在内的多个透镜的组合。

摄像部11402包括摄像元件。用于构成摄像部11402的摄像元件可以是一个元件（所谓的单板型）或者多个元件（所谓的多板型）。当摄像部11402被构造为多板型时，例如，通过各个摄像元件生成与RGB各者对应的图像信号，并且可以合成这些图像信号来获得彩色图像。或者，摄像部11402可以被构造为具有一对摄像元件，该一对摄像元件被用来获取用于三维（3D）显示的右眼图像信号和左眼图像信号。通过进行3D显示，就使得手术师11131能够更准确地掌握手术部位中的生物组织的深度。当摄像部11402被构造成多板型时，也可以与各个摄像元件对应的设置多个系统的透镜部11401。

摄像部11402不一定必须设置在相机头11102中。例如，摄像部11402可以设置在镜筒11101内部且紧跟在物镜的后方。

驱动部11403包括致动器，并且在相机头控制部11405的控制下致使透镜部11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，可以适当地调整摄像部11402的所摄取图像的倍率和焦点。

通信部11404被构造为用于与CCU 11201交换各种信息的通信装置。通信部11404将从摄像部11402获取的图像信号作为RAW数据经由传输线缆11400传输至CCU 11201。

通信部11404从CCU 11201接收到用于控制相机头11102的驱动的控制信号，并且将该控制信号供给至相机头控制部11405。例如，该控制信号包括如下的与摄像条件有关的信息：用于指定所摄取图像的帧速率的信息；用于指定摄像时的曝光值的信息；和/或用于指定所摄取图像的倍率及焦点的信息等。

上述的诸如帧速率、曝光值、倍率和焦点等摄像条件可以由用户适当地指定，或者可以基于所获取的图像信号由CCU 11201的控制部11413自动设定。在后一种情况下，内窥镜11100具有所谓的自动曝光（AE：auto exposure）功能、所谓的自动对焦（AF：auto focus）功能和所谓的自动白平衡（AWB：auto white balance）功能。

相机头控制部11405基于经由通信部11404接收到的来自CCU 11201的控制信号来控制相机头11102的驱动。

通信部11411包括用于向相机头11102发送各种信息和从相机头11102接收各种信息的通信装置。通信部11411接收从相机头11102经由传输线缆11400传输过来的图像信号。

通信部11411将用于控制相机头11102的驱动的控制信号发送至相机头11102。图像信号和控制信号可以通过电气通信或光通信等予以传输。

图像处理部11412对从相机头11102传输过来的作为RAW数据的图像信号进行各种图像处理。

控制部11413执行关于由内窥镜11100对手术部位等进行的摄像以及通过对手术部位进行的摄像而获得的所摄取图像的显示的各种控制。例如，控制部11413生成用于控制相机头11102的驱动的控制信号。

另外，基于由图像处理部11412进行了图像处理后的图像信号，控制部11413使显示装置11202显示手术部位等的所摄取图像。此时，控制部11413可以使用各种图像识别技术来识别所摄取图像中的各种物体。例如，控制部11413可以通过检测例如所摄取图像中包含的物体的边缘形状和颜色，来识别诸如钳子等手术器械、特定生物部位、出血、以及在使用能量处置器械11112时的薄雾等。当控制部11413使显示装置11202显示所摄取图像时，控制部11413可以利用识别结果在手术部位的图像上叠加地显示各种手术辅助信息。当手术辅助信息被叠加地显示并且被呈现给手术师11131时，能够减轻手术师11131的负担，并且手术师11131能够可靠地进行手术。

将相机头11102和CCU 11201连接起来的传输线缆11400是支持电气信号通信的电气信号线缆、支持光通信的光纤或它们的复合线缆。

尽管在所图示的实例中使用传输线缆11400来执行有线通信，但是也可以在相机头11102与CCU 11201之间执行无线通信。

因此已说明了可应用根据本发明的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本发明的技术可以应用于例如上述构造中的内窥镜11100、相机头11102的摄像部11402、CCU 11201的图像处理部11412等。具体地，图1的光检测装置1A可以应用于摄像部10402。

这里，作为示例已经说明了内窥镜手术系统。根据本发明的技术还可以应用于其他系统，诸如显微镜手术系统等。

<移动体的应用例>

根据本发明的技术（本技术）可以应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以实现为配备在诸如汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人机动载具、飞机、无人机、船舶和机器人等任何类型的移动体上的装置。

图16是示出了车辆控制系统的示意性构造示例的框图，该车辆控制系统作为可以应用根据本发明的技术的移动体控制系统的示例。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001相互连接的多个电子控制单元。在图16所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。另外，作为综合控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、音频/图像输出部12052和车载网络接口（I/F：interface）12053。

驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统相关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到以下设备的控制装置的作用：诸如内燃机或驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生设备、用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆转向角的转向机构、和用于产生车辆制动力的制动装置等。

车身系统控制单元12020根据各种程序来控制配备在车身上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020起到以下设备的控制装置的作用：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动车窗装置；或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯和雾灯等各种灯。在这种情况下，可以向车身系统控制单元12020输入从替代钥匙的便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置和灯等。

车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部进行摄像，并且接收所摄取的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行针对人、车辆、障碍物、标志和路面上的文字等所的物体检测处理或距离检测处理。

摄像部12031是接收光并且输出与接收到的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像部12031也可以将电气信号作为图像而输出，或者作为测距信息而输出。此外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或诸如红外光等非可见光。

车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接至车内信息检测单元12040。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员摄像的相机，并且车内信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，计算驾驶员的疲劳程度或专注程度，或者可以判定驾驶员是否在打瞌睡。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆外部或内部的信息来计算驱动力产生设备、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统（ADAS：advanced driver assistance system）功能的协同控制，ADAS功能包括车辆的碰撞规避或冲击减缓、基于车间距离的跟随驾驶、车速维持行驶、车辆碰撞警告和车道偏离警告等。

此外，微型计算机12051通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆周围的信息来控制驱动力产生设备、转向机构或制动装置等，能够执行旨在实现不依赖驾驶员的操作就能自主行驶的自动驾驶等的协同控制。

另外，基于由车外信息检测单元12030获取的车辆外部的信息，微型计算机12051可以向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或对向车辆的位置，来执行旨在例如通过控制前照灯使其从远光切换为近光从而防止眩目的协同控制。

音频/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号传输至能够在视觉上或听觉上将信息通知到乘客或车辆外部的输出装置。在图16的示例中，作为输出装置，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括板载显示器和抬头显示器中的至少一者。

图17是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。

在图17中，车辆12100包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105以作为摄像部12031。

例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105被设置在诸如车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠、后备箱门和车厢内挡风玻璃的上部等的位置处。设置于前鼻处的摄像部12101和设置于车厢内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要获取车辆12100前方的图像。设置于侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100两个侧方的图像。设置于后保险杠或后备箱门处的摄像部12104主要获取车辆12100后方的图像。由摄像部12101和12105拍摄的前方图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。

图17示出了摄像部12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻处的摄像部12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围，并且摄像范围12114表示设置在后保险杠或后备箱门处的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104摄像的图像数据，可以获得从车辆12100的上方观察的鸟瞰图像。

摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是包括多个摄像元件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用像素的摄像元件。

例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以求出距摄像范围12111至12114内的各立体物的距离和该距离随时间的变化（相对于车辆12100的相对速度），并且提取如下车辆作为前车：其尤其是车辆12100的行驶路径上的最近的立体物，且是在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度（例如，0 km/h以上）行驶的立体物。此外，微型计算机12051可以设定关于前车的近前需要预先确保的车间距离，并且可以执行自动制动控制（也包括跟随停止控制）和自动加速控制（也包括跟随启动控制）等。因此，可以执行旨在实现例如不依赖驾驶员的操作就能自主行驶的自动驾驶等的协同控制。

例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12501可以将关于立体物的立体物数据分类且提取为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆等其他立体物，并且可以使用立体物数据来执行障碍物自动规避。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为可以被车辆12100的驾驶员观察到的障碍物和难以观察到的障碍物。此外，微型计算机12051判断用于指示与各障碍物发生碰撞的风险度的碰撞风险，在碰撞风险为设定值以上并且存在碰撞可能性时，通过音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，或者通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向，从而能够执行用于避免碰撞的驾驶辅助。

摄像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判定摄像部12101至12104的所摄取图像中是否存在行人来识别行人。这种对行人的识别是通过例如以下步骤来予以执行的：提取作为红外相机的摄像部12101至12104的所摄取图像中的特征点的步骤；以及对表示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理并且判别该物体是否是行人的步骤。当微型计算机12051判定在摄像部12101至12104的所摄取图像中存在行人并且由此识别出行人时，音频/图像输出部12052控制显示部12062以使其在识别出来的行人上叠加地显示用于强调的方形轮廓线。此外，音频/图像输出部12052可以控制显示部12062，以使其在所期望的位置处显示表示行人的图标等。

到目前为止，已经说明了可以应用根据本发明的技术的车辆控制系统的示例。根据本发明的技术适用于上述构造中的摄像部12031等。具体地，本技术可以应用于图1中的光检测装置1。

本发明还可以包括如下技术方案。

（1）光检测装置，包括：

第一基板部，其具有对入射光进行光电转换的像素；和

第二基板部，其接合至所述第一基板部的与光入射面相对的表面，且具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号，

其中，在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成有绝缘膜的图案。

（2）根据前面（1）所述的光检测装置，其中，

形成于所述第二基板部上的所述绝缘膜由多种膜组成。

（3）根据前面（1）所述的光检测装置，其中，

所述第二基板部具有将所述多个元件相互分离的元件分离部。

（4）根据前面（3）所述的光检测装置，其中，

在所述第二基板部的多个部位处形成有所述元件分离部，并且

这些所述元件分离部具有不同深度。

（5）根据前面（3）所述的光检测装置，其中，

在所述元件分离部上形成有停止膜。

（6）根据前面（1）所述的光检测装置，其中，

所述元件是晶体管。

（7）根据前面（6）所述的光检测装置，其中，

所述晶体管包括多个栅极氧化物膜厚度。

（8）根据前面（1）所述的光检测装置，其中，

形成于所述第二基板部中的多个晶体管具有不同的沟道深度。

（9）根据前面（6）所述的光检测装置，其中，

所述第二基板部具有将所述多个晶体管相互分离的元件分离部和从这些所述元件分离部突出且按预定间隔并排布置着的多个元件形成部，并且

形成于所述第二基板部中的所述多个晶体管之中的至少一部分晶体管是鳍片型场效应晶体管，各个所述鳍片型场效应晶体管的栅极氧化物膜及栅极电极被设置得遍及于各个所述元件形成部的顶面部和侧面部上。

（10）根据前面（9）所述的光检测装置，其中，

所述第二基板部在所述元件分离部与所述元件形成部之间形成掺杂层。

（11）根据前面（9）所述的光检测装置，其中，

形成于所述第二基板部中的所述多个晶体管之中的至少一部分晶体管是鳍片型场效应晶体管，各个所述鳍片型场效应晶体管的所述栅极氧化物膜及所述栅极电极被设置得遍及于各个所述元件形成部的所述顶面部和所述侧面部上，并且

形成于所述第二基板部中的所述多个晶体管之中的其他晶体管是平面型场效应晶体管。

（12）光检测装置的制造方法，所述制造方法包括：

制备第一基板部和第二基板部，所述第一基板部具有对入射光进行光电转换的像素，所述第二基板部具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号；

在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成绝缘膜的图案；以及

在形成所述绝缘膜的图案之后，将所述第一基板部和所述第二基板部接合。

（13）电子设备，包括光检测装置，所述光检测装置包括：

第一基板部，其具有对入射光进行光电转换的像素；和

第二基板部，其接合至所述第一基板部的与光入射面相对的表面，且具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号，

其中，在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成有绝缘膜的图案。

[附图标记列表]

1、1A、1B、1C、1D、1E：光检测装置

10：第一基板

11：第一半导体基板

11a：正面

12：传感器像素

13：像素区域

14：鳍片部

20：第二基板

21：第二半导体基板

21a：正面

21b：背面

22：读出电路

23：像素驱动线

24：垂直信号线

30：第三基板

31：第三半导体基板

32：逻辑电路

33：垂直驱动电路

34：列信号处理电路

35：水平驱动电路

36：系统控制电路

51：高浓度n型层（n型扩散层）

52：高浓度p型层（p型扩散层）

53：p阱

54：n型层

55：像素分离层

56：p型层

57：n型层

58、82：层间绝缘膜

71：p阱

72：元件分离层

73：高浓度p型层

74、76：漏极部

75、77：源极部

78：高浓度n型层

79：高浓度n型层

41：平面型场效应晶体管

41a：栅极电极

41b：沟道部

41c：栅极氧化物膜

42：鳍片型场效应晶体管

42a：栅极电极

42b1、42b2：元件形成部（鳍片部）

42c1、42c2：栅极氧化物膜

43：鳍片型场效应晶体管

43a：栅极电极

43b：鳍片部

43c：栅极氧化物膜

44：鳍片型场效应晶体管

44b：鳍片部

45：鳍片型场效应晶体管

45a：栅极电极

45b：鳍片部

45c：栅极氧化物膜

46-1：鳍片型场效应晶体管

46-2：鳍片型场效应晶体管

46a：栅极电极

46b：鳍片部

46c：栅极氧化物膜

47：平面型场效应晶体管

47a：栅极电极

47b：沟道部

47c：栅极氧化物膜

48：平面型场效应晶体管

48a：栅极电极

48b：沟道部

48c：栅极氧化物膜

49：鳍片型场效应晶体管

49b1、49b2：鳍片部

72、72-1、72-2、72-3：元件分离部

72a：背面STI部

72b1、72b2、72b3：正面STI部

83：接触件

84：贯通接触件

85、86：绝缘膜

87、88、89：挖掘部

91：衬垫膜

92、93：元件分离部

92a：背面STI部

92b1、93c：第一正面STI部

92b2、93d：第一正面STI部

92c：第二正面STI部

93a：第一背面STI部

93b：第二背面STI部

94-1、94-2、95-1、95-2：掺杂层

211、212：接触件贯通区域

911：氮化物膜衬垫

912：氧化物膜衬垫

2201：摄像装置

2202：光学系统

2203：快门装置

2204：固体摄像元件

2205：控制电路

2206：信号处理电路

2207：监视器

2208：存储器

10402：摄像部

11000：内窥镜手术系统

11100：内窥镜

11101：镜筒

11102：相机头

11110：手术器械

11111：气腹管

11112：能量处置器械

11120：支撑臂装置

11131：手术师（医生）

11132：患者

11133：病床

11200：手推车

11201：相机控制单元（CCU）

11202：显示装置

11203：光源装置

11204：输入装置

11205：处置器械控制装置

11206：气腹装置

11207：记录器

11208：打印机

11400：传输线缆

11401：透镜部

11402、12031：摄像部

11403：驱动部

11404、11411：通信部

11405：相机头控制部

11412：图像处理部

11413：控制部

12000：车辆控制系统

12001：通信网络

12010：驱动系统控制单元

12020：车身系统控制单元

12030：车外信息检测单元

12040：车内信息检测单元

12041：驾驶员状态检测部

12050：综合控制单元

12051：微型计算机

12052：音频/图像输出部

12061：音频扬声器

12062：显示部

12063：仪表板

12100：车辆

12101、12102、12103、12104、12105：摄像部

12111、12112、12113、12114：摄像范围

Claims (13)

1.光检测装置，包括：

第一基板部，其具有对入射光进行光电转换的像素；和

第二基板部，其接合至所述第一基板部的与光入射面相对的表面，且具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号，

其中，在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成有绝缘膜的图案。

2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，

形成于所述第二基板部上的所述绝缘膜由多种膜组成。

3.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，

所述第二基板部具有将所述多个元件相互分离的元件分离部。

4.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，

在所述第二基板部的多个部位处形成有所述元件分离部，并且

这些所述元件分离部具有不同深度。

5.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，

在所述元件分离部上形成有停止膜。

6.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，

所述元件是晶体管。

7.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，

所述晶体管包括多个栅极氧化物膜厚度。

8.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，

形成于所述第二基板部中的多个晶体管具有不同的沟道深度。

9.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，

所述第二基板部具有将所述多个晶体管相互分离的元件分离部和从这些所述元件分离部突出且按预定间隔并排布置着的多个元件形成部，并且

形成于所述第二基板部中的所述多个晶体管之中的至少一部分晶体管是鳍片型场效应晶体管，各个所述鳍片型场效应晶体管的栅极氧化物膜及栅极电极被设置得遍及于各个所述元件形成部的顶面部和侧面部上。

10.根据权利要求9所述的光检测装置，其中，

所述第二基板部在所述元件分离部与所述元件形成部之间形成掺杂层。

11.根据权利要求9所述的光检测装置，其中，

形成于所述第二基板部中的所述多个晶体管之中的至少一部分晶体管是鳍片型场效应晶体管，各个所述鳍片型场效应晶体管的所述栅极氧化物膜及所述栅极电极被设置得遍及于各个所述元件形成部的所述顶面部和所述侧面部上，并且

形成于所述第二基板部中的所述多个晶体管之中的其他晶体管是平面型场效应晶体管。

12.光检测装置的制造方法，所述制造方法包括：

制备第一基板部和第二基板部，所述第一基板部具有对入射光进行光电转换的像素，所述第二基板部具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号；

在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成绝缘膜的图案；以及

在形成所述绝缘膜的图案之后，将所述第一基板部和所述第二基板部接合。

13.电子设备，包括光检测装置，所述光检测装置包括：

第一基板部，其具有对入射光进行光电转换的像素；和

第二基板部，其接合至所述第一基板部的与光入射面相对的表面，且具有用于构成读出电路的多个元件，所述读出电路被构造为输出基于从所述像素输出的电荷的像素信号，

其中，在所述第二基板部的与所述第一基板部接合的接合面上形成有绝缘膜的图案。