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TW202036881A - 攝像元件及電子機器 - Google Patents

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TW202036881A
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山根千種
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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本發明之一實施形態之攝像元件具備：第1電極，其包含具有非晶狀態之氧化物半導體材料；第2電極，其與第1電極對向配置；及光電轉換部，其設置於第1電極與第2電極之間，且包含化合物半導體材料。

Description

攝像元件及電子機器
本發明係關於一種例如用於紅外線感測器等之攝像元件及具備其之電子機器。
於對可見區域之波長進行光電轉換之攝像元件中，位於光入射側之電極一般而言係使用ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)等透明導電材料而形成(例如，參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017-157816號公報
然而，於在紅外線感測器使用ITO作為電極材料之情形時，ITO例如對近紅外區域以上之波長顯示吸收，因此，存在感度降低之問題。
較理想為提供一種能夠提高感度之攝像元件及電子機器。
本發明之一實施形態之攝像元件具備：第1電極，包含具有非晶狀態之氧化物半導體材料；第2電極，與第1電極對向配置；及光電轉換部，設置於第1電極與第2電極之間，且包含化合物半導體材料。
本發明之一實施形態之電子機器具備上述本發明之一實施形態之攝像元件。
於本發明之一實施形態之攝像元件及一實施形態之電子機器中，使用具有非晶狀態之氧化物半導體材料形成介隔包含化合物半導體材料之光電轉換部而對向配置之第1電極及第2電極中的第1電極。藉此，減少由第1電極所致之近紅外區域以下之波長之吸收。
以下，參照圖式對本發明中之實施形態詳細地進行說明。以下之說明係本發明之一具體例，本發明並不限定於以下態樣。又，本發明對於各圖所示之各構成要素之配置或尺寸、尺寸比等也並不限定於其等。再者，說明之順序如下。 1.實施形態(於光入射側具有非晶狀態之電極之攝像元件之例) 1-1.攝像元件之構成 1-2.攝像元件之製造方法 1-3.攝像元件之動作 1-4.作用、效果 2.變化例(具有彩色濾光片及晶載透鏡之例) 3.應用例
＜1.實施形態＞ 圖1係模式性地表示本發明之一實施形態之攝像元件(攝像元件1)之剖面構成者。攝像元件1例如應用於使用III-V族半導體等化合物半導體材料之紅外線感測器等，例如為對可見區域(例如380 nm以上且未達780 nm)～短紅外區域(例如780 nm以上且未達2400 nm)之波長之光具有光電轉換功能。於該攝像元件1例如設置有二維配置之複數個受光單位區域(像素P)。於圖1中，對相當於3個像素P之部分之剖面構成進行表示。
(1-1.攝像元件之構成) 攝像元件1具有元件基板10及電路基板20之積層構造。元件基板10之一面為光入射面(光入射面S1)，與光入射面S1相反之面(另一面)係與電路基板20之接合面(接合面S2)。元件基板10自電路基板20側依序積層有層間絕緣膜18(18B、18A)、第2接觸層12、光電轉換層13、第1接觸層14及第1電極15，例如，第2接觸層12、光電轉換層13及第1接觸層14構成相對於複數個像素P共通之光電轉換部10S。於本實施形態中，設置於光電轉換部10S之光入射面S1側之第1電極15具有使用具有非晶狀態之氧化物半導體材料而形成之構成。
元件基板10如上述般自靠近電路基板20之位置起依序具有層間絕緣膜18B、18A、第2接觸層12、光電轉換層13、第1接觸層14及第1電極15。於層間絕緣膜18設置有包含第2電極11之配線層10W。光電轉換部10S之與配線層10W之對向面及端面(側面)由絕緣膜16覆蓋。電路基板20具有與元件基板10之接合面S2相接之配線層20W、及介隔該配線層20W而與元件基板10對向之支持基板21。
於元件基板10中，例如於中央部設置有作為受光區域之像素區域100A，於該像素區域100A配置有光電轉換部10S。換言之，設置有光電轉換部10S之區域為像素區域100A。於像素區域100A之外側設置有包圍像素區域100A之周邊區域100B。於元件基板10之周邊區域100B設置有絕緣膜16及埋入層17。光電轉換部10S例如具有包含III-V族半導體等化合物半導體材料之第2接觸層12、光電轉換層13及第1接觸層14依序積層而成之構成。第2接觸層12、光電轉換層13及第1接觸層14例如具有大致相同之平面形狀。於光電轉換部10S之光入射面S1側如上述般設置有第1電極15，於與光入射面S1為相反側設置有第2電極11。經光電轉換部10S進行光電轉換之信號電荷經由包含第2電極11之配線層10W而移動，並於電路基板20被讀出。以下，對各部之構成進行說明。
配線層10W例如於層間絕緣膜18(18A、18B)中具有第2電極11及接觸電極18EA、18EB。
第2電極11是被供給用以讀出於光電轉換層13產生之信號電荷(電洞或電子，以下為方便起見，設為信號電荷為電洞進行說明)之電壓的電極(陽極)，且於像素區域100A針對每個像素P而設置。第2電極11設置於層間絕緣膜18A及絕緣膜16之連接孔內，與光電轉換部10S之第2接觸層12相接。相鄰之第2電極11藉由層間絕緣膜18A及絕緣膜16電性分離。
第2電極11例如係由鈦(Ti)、鎢(W)、氮化鈦(TiN)、鉑(Pt)、金(Au)、鍺(Ge)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)及鋁(Al)中之任一種單一成分或包含其等中之至少1種之合金構成。第2電極11可為此種構成材料之單膜，或者亦可為將2種以上組合而成之積層膜。例如，第2電極11由鈦及鎢之積層膜(Ti/W)構成。
層間絕緣膜18(18A、18B)跨及像素區域100A及周邊區域100B而設置，且具有與電路基板20之接合面S2。像素區域100A中之接合面S2與周邊區域100B中之接合面形成同一平面。層間絕緣膜18A、18B具有積層構造，例如，層間絕緣膜18A配置於第2接觸層12側，層間絕緣膜18B配置於電路基板20側。層間絕緣膜18A、18B例如由無機絕緣材料構成。作為無機絕緣材料，例如可列舉氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )及氧化鉿(HfO2 )等。層間絕緣膜18A、18B可使用彼此不同之無機絕緣材料形成，亦可使用相同之無機絕緣材料形成。
接觸電極18EA係用以將第2電極11與電路基板20電性連接者，於像素區域100A針對每個像素P而設置。相鄰之接觸電極18EA藉由層間絕緣膜18電性分離。
接觸電極18EB配置於周邊區域100B，係用以將第1電極15與電路基板20之配線(下述配線22CB)電性連接者。於周邊區域100B雖未圖示但例如設置有貫通埋入層17及層間絕緣膜18之貫通電極，接觸電極18EB經由該貫通電極而與例如第1電極15電性連接。接觸電極18EB例如以與接觸電極18EA相同步驟而形成。接觸電極18EA、18EB例如由銅(Cu)焊墊構成，且於接合面S2露出。
第2接觸層12例如共通設置於所有像素P，且配置於絕緣膜16與光電轉換層13之間。第2接觸層12係用以將相鄰之像素P電性分離者，於第2接觸層12例如設置有複數個擴散區域12A。藉由於第2接觸層12使用較構成光電轉換層13之化合物半導體材料之帶隙更大之帶隙之化合物半導體材料，亦能夠抑制暗電流。可於第2接觸層12例如使用n型InP(磷化銦)。
設置於第2接觸層12之擴散區域12A相互隔開配置。擴散區域12A配置於每個像素P，於各個擴散區域12A連接有第2電極11。擴散區域12A係用以針對每個像素P讀出於光電轉換層13產生之信號電荷者，例如包含p型雜質。作為p型雜質例如可列舉Zn(鋅)等。如此，於擴散區域12A與除擴散區域12A以外之第2接觸層12之間形成pn接合界面，而將相鄰之像素P電性分離。擴散區域12A例如設置於第2接觸層12之厚度方向，且亦設置於光電轉換層13之厚度方向之一部分。
第2電極11與第1電極15之間、更具體而言第2接觸層12與第1接觸層14之間之光電轉換層13例如共通設置於所有像素P。光電轉換層13係吸收特定波長之光而產生信號電荷者，例如，由i型之III-V族半導體等化合物半導體材料構成。作為構成光電轉換層13之化合物半導體材料，例如可列舉InGaAs(砷化銦鎵)、InAsSb(砷銻化銦)、InAs(砷化銦)、InSb(銻化銦)及HgCdTe(碲鎘汞)等。亦可利用Ge(鍺)構成光電轉換層13。於光電轉換層13中，例如，進行自可見區域至短紅外區域之波長之光之光電轉換。
第1接觸層14例如共通設置於所有像素P。第1接觸層14設置於光電轉換層13與第1電極15之間，且與其等相接。第1接觸層14係供自第1電極15排出之電荷移動之區域，例如，由包含n型雜質之化合物半導體構成。於第1接觸層14例如可使用n型InP(磷化銦)。第1接觸層14之厚度例如為20 nm以上1000 nm以下。
第1電極15例如作為相對於複數個像素P之共通之電極以與第1接觸層14相接之方式設置於第1接觸層14上(光入射側)。第1電極15係用以排出於光電轉換層13產生之電荷中之未作為信號電荷使用之電荷者(陰極)。例如，於將電洞作為信號電荷自第2電極11讀出之情形時，可通過第1電極15例如排出電子。
第1電極15例如由能夠使波長1700 nm以下之入射光透過之導電膜構成。於本實施形態中，第1電極15係使用具有非晶狀態之氧化物半導體材料形成。此處，所謂非晶狀態係含有非晶之狀態之物質狀態。再者，第1電極15於不妨礙本實施形態中之效果之範圍內，例如亦可包含結晶狀態等非晶狀態以外之狀態。作為氧化物半導體材料，例如可列舉ITO(Indium Tin Oxide)。第1電極15之詳情於下文中進行敍述，例如可藉由於氮(N2 )氣氛圍下例如以200℃以上450℃以下之溫度進行退火處理而形成。第1電極15之厚度例如為1 nm以上50 nm以下，較佳為1 nm以上30 nm以下。
又，第1電極15例如亦可如圖2所示般作為電極層15A(第1電極層)及電極層15B(第2電極層)之積層膜形成。此時，電極層15A可如上述般使用具有非晶狀態之例如ITO形成。電極層15A之厚度例如為1 nm以上50 nm以下，較佳為1 nm以上30 nm以下。於電極層15B中，例如可使用氧化鈦、IZO(氧化銦、氧化鋅)及IGZO等。再者，電極層15B例如只要紅外區域之吸收率未達例如15%即可。只要係上述範圍內則電極層15B亦可不必為非晶狀態，亦可與普通之電極同樣地為結晶狀態。
保護膜31自光入射面S1側於像素區域100A及周邊區域100B覆蓋第1電極15。於保護膜31例如可使用氧化矽(SiOx )、氮化矽(Six Ny )、碳化矽(SiC)及氮氧化矽(SiON)等。
鈍化膜32例如設置於保護膜31上，覆蓋像素區域100A及周邊區域100B。鈍化膜32亦可具有抗反射功能。於鈍化膜32例如可使用氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )及氧化鉭(Ta2 O3 )等。
絕緣膜16設置於第2接觸層12與配線層10W之間，並且覆蓋第2接觸層12之底面及端面、光電轉換層13之端面及第1接觸層14之端面，且與第1電極15相接。絕緣膜16例如包含氧化矽(SiO2 )或氧化鋁(Al2 O3 )等氧化物而構成。絕緣膜16亦可作為包含複數個膜之積層構造構成。絕緣膜16例如亦可由氮氧化矽(SiON)、含有碳之氧化矽(SiOC)、氮化矽(SiN)及碳化矽(SiC)等矽(Si)系絕緣材料構成。
埋入層17係用以於攝像元件1之製造步驟中埋入臨時基板(下述圖3B之臨時基板43)與光電轉換部10S之階差者。詳情於下文中進行敍述，但於本實施形態中，形成該埋入層17，因此，可抑制因光電轉換部10S與臨時基板43之階差引起之製造步驟之缺陷之產生。
埋入層17設置於配線層10W與保護膜31之間，例如，具有光電轉換部10S之厚度以上之厚度。此處，該埋入層17包圍光電轉換部10S而設置，因此，形成光電轉換部10S之周圍之區域(周邊區域100B)。藉此，可於該周邊區域100B設置與電路基板20之接合面S2。若於周邊區域100B形成有接合面S2，則亦可使埋入層17之厚度較小，但較佳為埋入層17遍及厚度方向而覆蓋光電轉換部10S，且光電轉換部10S之端面整面由埋入層17覆蓋。埋入層17介隔絕緣膜16而覆蓋光電轉換部10S之端面整面，藉此，可有效地抑制水分向光電轉換部10S之滲入。
接合面S2側之埋入層17之面被平坦化，於周邊區域100B中，於該平坦化之埋入層17之面設置有配線層10W。於埋入層17中例如可使用氧化矽(SiO2 )、氮化矽(SiN)、氮氧化矽(SiON)、含有碳之氧化矽(SiOC)及碳化矽(SiC)等無機絕緣材料。
支持基板21係用以支持配線層20W者，例如，由矽(Si)構成。配線層20W例如於層間絕緣膜22(22A、22B)中具有接觸電極22EA、22EB、像素電路22CA及配線22CB。層間絕緣膜22A、22B例如由無機絕緣材料構成。作為無機絕緣材料例如可列舉氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )及氧化鉿(HfO2 )等。層間絕緣膜22A、22B可使用互不相同之無機絕緣材料形成，亦可使用相同之無機絕緣材料形成。
接觸電極22EA例如設置於像素區域100A，係用以將第2電極11與像素電路22CA電性連接者，且於元件基板10之接合面S2與接觸電極18EA相接。相鄰之接觸電極22EA藉由層間絕緣膜22A、22B電性分離。
接觸電極22EB例如設置於周邊區域100B，係用以將第1電極15與電路基板20之配線22CB電性連接者，且於元件基板10之接合面S2與接觸電極18EB相接。接觸電極22EB例如以與接觸電極22EA相同之步驟而形成。
接觸電極22EA、22EB例如由銅(Cu)焊墊構成，且於電路基板20之與元件基板10之對向面露出。即，於接觸電極18EA與接觸電極22EA之間、及接觸電極18EB與接觸電極22EB之間例如形成有CuCu接合。
像素電路22CA例如於像素區域100A設置於每個像素P，且連接於接觸電極22EA。該像素電路22CA構成ROIC。配線22CB例如設置於周邊區域100B，連接於接觸電極22EB，並且例如連接於特定之電位。藉此，於光電轉換層13產生之電荷之其中一者(例如電洞)自第2電極11經由接觸電極18EA、22EA而被讀出至像素電路22CA。於光電轉換層13產生之電荷之另一者(例如電子)自第1電極15經由貫通電極(未圖示)及接觸電極18EB、22EB而被排出至特定之電位。
(1-2.攝像元件之製造方法) 攝像元件1例如可如以下般製造。圖3A～圖7B係按步驟順序表示攝像元件1之製造步驟者。
首先，如圖3A所示，於成長基板41上例如依序藉由磊晶生長而形成包含n型InP之緩衝層44B、包含i型之InGaAs之終止層44S、包含光電轉換部10S及i型InGaAs之上覆層45A。成長基板41之口徑例如為6英吋以下。作為光電轉換部10S，例如依序形成包含n型InP之第2接觸層12、包含i型或n型InGaAs之光電轉換層13及包含n型InP之第1接觸層14。
上覆層45係用以防止光電轉換部10S與用以將光電轉換部10S接合於臨時基板43之接著層B直接接觸者。若接著層B接觸於光電轉換部10S而直接進行步驟，則例如有因成膜、雜質擴散或退火等之能量照射導致光電轉換部10S之特性降低之虞。尤其是，於光電轉換部10S中之配置於靠近接著層B之位置之第1接觸層14包含磷(P)時，有因能量照射導致脫磷之虞。或者，亦有因能量照射導致接著層B改性而使光電轉換部10S自臨時基板43剝落之虞。藉由預先於光電轉換部10S與接著層B32之間形成上覆層45，可抑制此種特性降低及膜剝落等之產生。上覆層45只要係能夠於光電轉換部10S(更具體而言，第1接觸層14)上磊晶生長之半導體材料即可，例如，可使用InGaAs或InAsSb等。
於在光電轉換部10S上形成上覆層45A之後，進行退火步驟。該退火步驟係為其後之形成擴散區域12A之步驟中之急遽之能量照射準備者。較佳為該退火步驟之加熱時間及加熱溫度為較形成擴散區域12A之步驟之加熱時間及加熱溫度更長之時間或更高之溫度。或者，亦可為更長時間且更高溫度。其後，於上覆層45A上例如成膜包含氧化矽(SiO2 )之接著層B，且進行退火步驟。亦可僅為上覆層45A形成後之退火步驟、及接著層B形成後之退火步驟之任一者。
繼而，如圖3B所示，介隔接著層B而將成長基板41接合於大口徑之臨時基板43。此時，於接著層B與第1接觸層14之間介置上覆層45A。於接著層B例如可使用四乙氧基矽烷(TEOS)及氧化矽(SiO2 )等。臨時基板43例如使用較成長基板41更大之口徑之矽(Si)基板。臨時基板43之口徑例如為8英吋～12英吋。藉由將小口徑之成長基板41接合於大口徑之臨時基板43，於形成元件基板10時可以使用大口徑之基板用之各種裝置。藉此，例如，可將電路基板20與元件基板10之接合設為CuCu接合而將像素P微細化。成長基板41對臨時基板43之接合亦可藉由電漿活性化接合、常溫接合或使用接著劑之接合(接著劑接合)等進行。如此，例如，將晶圓狀之光電轉換部10S接合於臨時基板43。再者，光電轉換部10S並不限於晶圓狀，亦可斷片化為晶片狀。
於將形成有光電轉換部10S之成長基板41接合於臨時基板43之後，如圖4A所示般，將成長基板41去除。成長基板41之去除可藉由機械磨削、CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)、濕式蝕刻或乾式蝕刻等而進行。
繼而，如圖4B所示，修正光電轉換部10S相對於臨時基板43之位置偏移。具體而言，例如使用光微影法及蝕刻，修正光電轉換部10S之位置偏移。於光電轉換部10S上形成抗蝕劑(抗蝕劑PR)，適當地進行光電轉換部10S之蝕刻。蝕刻可使用乾式蝕刻或濕式蝕刻等。藉此，可將光電轉換部10S之無用部分去除，僅於臨時基板43之規定之區域(像素區域100A)殘留光電轉換部10S。如此，藉由修正光電轉換部10S相對於臨時基板43之位置偏移，可抑制於後續步驟中產生對準偏移，從而容易地形成所需之構造之攝像元件1。
修正光電轉換部10S相對於臨時基板43之位置偏移之後，如圖5A所示般，於臨時基板43之整面成膜絕緣膜16。繼而，於光電轉換部10S，針對每個像素P形成擴散區域12A。藉此，進行元件分離。於擴散區域12A之形成中，例如，將絕緣膜16用作硬質遮罩。具體而言，於第2接觸層12上形成特定形狀之遮罩之後，藉由蝕刻而於絕緣膜16形成開口16H。其後，進行抗蝕劑剝離，將絕緣膜16作為硬質遮罩進行p型雜質之氣相擴散。藉此，於選擇性之區域形成擴散區域12A。擴散區域12A亦可使用抗蝕劑遮罩藉由離子注入等而形成。此處，於設置於大口徑之臨時基板43上之光電轉換部10S形成擴散區域12A，因此可將像素P微細化。
在光電轉換部10S形成擴散區域12A之後，如圖5B所示般，於臨時基板43之整面成膜絕緣材料之後，例如藉由CMP予以平坦化。藉此，於光電轉換部10S之周圍(周邊區域100B)形成與光電轉換部10S之上表面(最遠離臨時基板43之面)構成相同平面之埋入層17。再者，擴散區域12A與埋入層17能以相反之順序形成，亦可於修正光電轉換部10S相對於臨時基板43之位置偏移之後，依序形成擴散區域12A及埋入層17。
繼而，於光電轉換部10S上形成包含第2電極11之配線層10W。首先，於在光電轉換部10S及埋入層17之整面成膜絕緣材料之後，形成開口。該開口係藉由於利用CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法、PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沈積)法、ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沈積)法或蒸鍍法等例如成膜鈦(Ti)/鎢(W)之積層膜之後，使用光微影法及蝕刻對該積層膜進行圖案化而形成。藉此，形成第2電極11。其後，以覆蓋第2電極11之方式進而成膜絕緣材料之後，例如，藉由CMP而平坦化，從而形成層間絕緣膜18A。
接下來，於層間絕緣膜18A上成膜絕緣材料，例如，藉由CMP平坦化而形成層間絕緣膜18B之後，如圖6A所示，於光電轉換部10S上(像素區域100A)及除光電轉換部10S上以外之區域(周邊區域100B)分別形成開口18H1及開口18H2。再者，形成於光電轉換部10S上之開口18H1於其底面將第2電極11之一部分露出。於該層間絕緣膜18B之開口18H1、18H2藉由蒸鍍法、PVD法或鍍覆法等成膜銅(Cu)膜之後，例如，使用CMP法對銅膜之表面進行研磨，藉此，形成接觸電極18EA、18EB。藉此，形成具有第2電極11、接觸電極18EA、18EB之配線層10W。此處，於大口徑之臨時基板43上形成配線層10W，因此，可使用大口徑之基板用之各種裝置。又，於成長基板41之去除、擴散區域12A之形成及配線層10W之形成等步驟中於接著層B與第1接觸層14之間介置有上覆層45A，因此，可抑制光電轉換部10S之特性降低及膜剝落等之產生。
於形成配線層10W之後，如圖6B所示般，介隔配線層10W而於臨時基板43貼合電路基板20。此時，於電路基板20預先形成配線層20W。電路基板20之配線層20W具有焊墊構造之接觸電極22EA、22EB，於將電路基板20貼合於臨時基板43時，例如，對配線層20W之接觸電極22EA、22EB與配線層10W之接觸電極18EA、18EB進行CuCu接合。更具體而言，於像素區域100A中，形成接合有接觸電極18EA及接觸電極22EA之接合面S2，於周邊區域100B形成接合有接觸電極18EB及接觸電極22EB之接合面S2。此處，元件基板10之周邊區域100B亦接合於電路基板20。
接下來，如圖7A所示，將臨時基板43、接著層B及上覆層45依序去除，使第1接觸層14露出。臨時基板43例如可藉由使用機械磨削、濕式蝕刻或乾式蝕刻等而去除。接著層B及上覆層45例如可藉由濕式蝕刻而去除。於接著層B之濕式蝕刻中例如可使用HF(Hydrogen Fluoride，氟化氫)或BHF(Buffered Hydrogen Fluoride，緩衝氫氟酸)等。於上覆層45之濕式蝕刻中例如可使用酸及氧化劑之混合液。作為酸，例如可使用HF、鹽酸(HCl)或磷酸(H3 PO4 )等，作為氧化劑例如可使用過氧化氫水或臭氧水等。亦可藉由乾式蝕刻而將接著層B及上覆層45去除，但較佳為藉由濕式蝕刻而去除。
再者，將接著層B及上覆層45去除之區域例如於俯視下較光電轉換部10S之面積更小。藉此，於光電轉換部10S之光入射面S1側(與電路基板20之對向面之相反面)之周緣、更具體而言於第1接觸層14之端部上殘存上覆層45及接著層B。
於將上覆層45去除之後，如圖7B所示，於露出之第1接觸層14上形成第1電極15。第1電極15例如使用濺鍍形成ITO膜，例如，以厚度10 nm成膜之後，於氮(N2 )氣氛圍下例如以360℃進行退火處理。藉此，ITO膜維持非晶狀態，而形成第1電極15。再者，於第1電極15之退火處理中，只要使用含有氮(N2 )之氣體即可，除氮(N2 )氣以外，例如亦可使用氬(Ar)及氦(He)或含有其等之氮、含有氮之氧等。
於形成第1電極15之後，於第1電極15及埋入層17上依序成膜保護膜31及鈍化膜32。藉此，完成圖1所示之攝像元件1。
(1-3.攝像元件之動作) 於攝像元件1中，若經由鈍化膜32、保護膜31、第1電極15及第1接觸層14向光電轉換層13入射光(例如，可見區域及紅外區域之波長之光)，則該光於光電轉換層13被吸收。藉此，於光電轉換層13產生電洞及電子之對(進行光電轉換)。此時，例如，若對第2電極11施加特定之電壓，則於光電轉換層13產生電位梯度，所產生之電荷中之一電荷(例如電洞)作為信號電荷移動至擴散區域12A，且自擴散區域12A向第2電極11收集。該信號電荷通過接觸電極18EA、22EA而移動至像素電路22CA，針對每個像素P而被讀出。
(1-4.作用、效果) 近年來，作為紅外線感測器之受光元件(攝像元件)開發出於光電轉換層使用例如InGaAs等化合物半導體之半導體元件。於紅外線感測器中，要求於紅外區域以下之波長範圍穩定之光學特性，作為其中之一，要求紅外區域以下之波長範圍中之吸收率為2.5%以下。然而，於使用ITO作為紅外線感測器之電極之情形時，自約800 nm起吸收率上升，於近紅外區域之波長(例如1700 nm)中顯示約4%之較高之吸收率。ITO於紅外、可見區域中吸收率亦較低，因此，於普通之紅外線感測器中，使用近紅外區域中之吸收率良好之InP，但存在於可見區域吸收率上升之課題。
然而，於以量產化為目的之情形時，較理想為於電極使用作為普通之透明電極材料之ITO。因此，要求開發一種可抑制紅外區域以下之波長範圍中之ITO電極之吸收，且對紅外區域以下之波長具有優異之感度之紅外感測器。
對此，於本實施形態之攝像元件1中，使用具有非晶狀態之氧化物半導體材料形成配置於包含化合物半導體材料之光電轉換部10S之光入射面S1側之第1電極15。包含具有非晶狀態之氧化物半導體材料之第1電極15例如可藉由於氮(N2 )氣氛圍下進行退火而形成。
圖8係表示由ITO膜之膜厚所致之波長之吸收特性之變化者。於在氮(N2 )氛圍下以200℃進行10分鐘退火所得之膜厚50 nm之ITO膜中，自波長800 nm以上起吸收率增加，相對於此，於氮(N2 )氛圍下，於以320℃進行5分鐘退火所得之膜厚10 nm之ITO膜中，於波長800 nm以上之近紅外區域，吸收率亦為2%以下，而顯示穩定之光學特性。又，此處雖未示出，但於氮(N2 )氛圍下進行退火處理所得之ITO膜維持低電阻狀態。
根據以上所述，於本實施形態中，使用具有非晶狀態之氧化物半導體材料形成介隔包含化合物半導體材料之光電轉換部10S而對向配置之第1電極15及第2電極11中的配置於光入射面S1側之第1電極15。藉此，由第1電極15所致之包含紅外區域之光之吸收減少。由此，可使光高效率地向光電轉換部10S入射，從而可獲得穩定之光學特性。由此，可提供一種具有優異之感度之攝像元件1。
又，於本實施形態中，能夠於第1電極15使用作為普通之透明電極材料之ITO，因此，可降低成本，從而可實現量產化。
接下來，對本發明之變化例進行說明。以下，對與上述實施形態同樣之構成要素附註相同之符號，適當省略其說明。
＜2.變化例＞ 圖9係模式性地表示本發明之變化例之攝像元件(攝像元件2)之剖面構成者。攝像元件2係與上述實施形態中之攝像元件1同樣地應用於例如使用III-V族半導體等化合物半導體材料之紅外線感測器等者，例如，係對可見區域(例如380 nm以上且未達780 nm)～近紅外區域(例如780 nm以上且未達2400 nm)之波長之光具有光電轉換功能者。本變化例之攝像元件2於配置於光入射面側之像素區域100A之各像素P上依序設置有例如具有紅色(33R)、綠色(33G)、藍色(33B)之彩色濾光片之彩色濾光片(CF)層33及晶載透鏡34之方面與上述實施形態不同。
於如本變化例般於光入射面S1側設置有CF33及晶載透鏡34之攝像元件2亦可獲得與上述實施形態同樣之效果。
＜3.應用例＞ (應用例1) 圖10係表示於上述實施形態等中說明之攝像元件1(或攝像元件2)之元件構造及功能構成者。攝像元件1例如係紅外線影像感測器，例如，具有設置於攝像元件1之像素區域100A、及驅動該像素區域100A之電路部130。電路部130例如具有列掃描部131、水平選擇部133、行掃描部134及系統控制部132。
像素區域100A例如具有二維配置成矩陣狀之複數個像素P(攝像元件1)。於像素P中，例如針對每個像素列配線有像素驅動線Lread(例如列選擇線及重置控制線)，針對每個像素行配線有垂直信號線Lsig。像素驅動線Lread係傳輸用於來自像素P之信號讀出之驅動信號者。像素驅動線Lread之一端連接於與列掃描部131之各列對應之輸出端。
列掃描部131係由移位暫存器或位址解碼器等構成且例如以列單位驅動像素區域100A之各像素P之像素驅動部。自藉由列掃描部131而選擇掃描之像素列之各像素P輸出之信號通過垂直信號線Lsig之各者而被供給至水平選擇部133。水平選擇部133由針對每個垂直信號線Lsig而設置之放大器或水平選擇開關等構成。
行掃描部134係由移位暫存器或位址解碼器等構成且一面掃描水平選擇部133之各水平選擇開關一面依序驅動者。藉由利用該行掃描部134進行之選擇掃描，通過垂直信號線Lsig之各者而傳輸之各像素之信號依序輸出至水平信號線135，且通過該水平信號線135而向未圖示之信號處理部等輸入。
於該攝像元件1中，如圖11所示，例如，積層有具有像素區域100A之元件基板10、及具有電路部130之電路基板20。但是，並不限定於此種構成，電路部130可形成於與像素區域100A相同之基板上，或者，亦可為配設於外部控制IC者。又，電路部130亦可形成於藉由纜線等而連接之其他基板。
系統控制部132係接收自外部賦予之時脈或指令動作模式之資料等，又，輸出攝像元件1之內部資訊等資料者。系統控制部132進而具有產生各種定時信號之時序發生器，且基於由該時序發生器產生之各種定時信號而進行列掃描部131、水平選擇部133及行掃描部134等之驅動控制。
(應用例2) 上述攝像元件1例如可應用於能夠拍攝紅外區域之相機等、各種類型之電子機器。於圖12表示電子機器3(相機)之概略構成作為其一例。該電子機器3例如係能夠拍攝靜態圖像或動態圖像之相機，具有攝像元件1、光學系統(光學透鏡)310、快門裝置311、驅動攝像元件1及快門裝置311之驅動部313、及信號處理部312。
光學系統310係將來自被攝體之像光(入射光)向攝像元件1引導者。該光學系統310亦可包含複數個光學透鏡。快門裝置311係控制向攝像元件1之光照射期間及遮光期間者。驅動部313係控制攝像元件1之傳輸動作及快門裝置311之快門動作者。信號處理部312係對自攝像元件1輸出之信號進行各種信號處理者。信號處理後之影像信號Dout記憶於記憶體等記憶媒體或輸出至監視器等。
(應用例3) ＜向體內資訊獲取系統之應用例＞ 進而，本發明之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本發明之技術亦可應用於內視鏡手術系統。
圖13係表示可應用本發明之技術(本技術)之使用膠囊型內視鏡之患者之體內資訊獲取系統之概略構成之一例之方塊圖。
體內資訊獲取系統10001包含膠囊型內視鏡10100、及外部控制裝置10200。
膠囊型內視鏡10100係於檢查時由患者吞入。膠囊型內視鏡10100具有攝像功能及無線通信功能，且於自患者自然排出之前之期間，一面藉由蠕動運動等而於胃或腸等器官之內部移動，一面以特定之間隔依次拍攝該器官內部之圖像(以下亦稱為體內圖像)，並將關於該體內圖像之資訊依次無線發送至體外之外部控制裝置10200。
外部控制裝置10200統括性地控制體內資訊獲取系統10001之動作。又，外部控制裝置10200接收自膠囊型內視鏡10100發送來之關於體內圖像之資訊，並基於所接收之關於體內圖像之資訊，產生用以於顯示裝置(未圖示)顯示該體內圖像之圖像資料。
於體內資訊獲取系統10001中，能以此方式於自吞入膠囊型內視鏡10100至被排出為止之期間隨時獲得拍攝患者之體內之情況所得之體內圖像。
對膠囊型內視鏡10100及外部控制裝置10200之構成及功能更詳細地進行說明。
膠囊型內視鏡10100具有膠囊型之殼體10101，於該殼體10101內收納有光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114、供電部10115、電源部10116、及控制部10117。
光源部10111例如包含LED(light emitting diode，發光二極體)等光源，且對攝像部10112之攝像視野照射光。
攝像部10112由攝像元件、及包含設置於該攝像元件之前段之複數個透鏡之光學系統構成。照射至作為觀察對象之身體組織之光之反射光(以下稱為觀察光)藉由該光學系統而聚光，並入射至該攝像元件。於攝像部10112中，於攝像元件中，對入射至該攝像元件之觀察光進行光電轉換，而產生與該觀察光對應之圖像信號。藉由攝像部10112而產生之圖像信號提供至圖像處理部10113。
圖像處理部10113由CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit，圖形處理單元)等處理器構成，對藉由攝像部10112而產生之圖像信號進行各種信號處理。圖像處理部10113將實施了信號處理之圖像信號作為RAW資料提供至無線通信部10114。
無線通信部10114對藉由圖像處理部10113而實施了信號處理之圖像信號進行調變處理等特定之處理，並將該圖像信號經由天線10114A而發送至外部控制裝置10200。又，無線通信部10114自外部控制裝置10200經由天線10114A而接收關於膠囊型內視鏡10100之驅動控制之控制信號。無線通信部10114將自外部控制裝置10200接收之控制信號提供至控制部10117。
供電部10115包含受電用之天線線圈、自於該天線線圈產生之電流再生電力之電力再生電路、及升壓電路等。於供電部10115中，使用所謂非接觸充電之原理產生電力。
電源部10116由二次電池構成，且對藉由供電部10115而產生之電力進行蓄電。於圖13中，為了避免圖式變得繁雜，省略表示來自電源部10116之電力之供給目的地之箭頭等之圖示，但蓄積於電源部10116之電力被供給至光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114、及控制部10117，可用於其等之驅動。
控制部10117由CPU等處理器構成，根據自外部控制裝置10200發送之控制信號適當控制光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114、及供電部10115之驅動。
外部控制裝置10200由CPU、GPU等處理器、或混載有處理器及記憶體等記憶元件之微電腦或控制基板等構成。外部控制裝置10200經由天線10200A而對膠囊型內視鏡10100之控制部10117發送控制信號，藉此，控制膠囊型內視鏡10100之動作。於膠囊型內視鏡10100中，例如，可根據來自外部控制裝置10200之控制信號變更光源部10111中之對觀察對象之光之照射條件。又，可根據來自外部控制裝置10200之控制信號，變更攝像條件(例如攝像部10112中之圖框率、曝光值等)。又，亦可根據來自外部控制裝置10200之控制信號變更圖像處理部10113中之處理之內容或無線通信部10114發送圖像信號之條件(例如，發送間隔、發送圖像數等)。
又，外部控制裝置10200對自膠囊型內視鏡10100發送之圖像信號實施各種圖像處理，且產生用以將所拍攝之體內圖像顯示於顯示裝置之圖像資料。作為該圖像處理，例如，可進行顯影處理(解馬賽克處理)、高畫質化處理(頻帶強調處理、超解像處理、NR(Noise reduction，減噪)處理及/或抖動修正處理等)、及/或放大處理(電子變焦處理)等各種信號處理。外部控制裝置10200控制顯示裝置之驅動，並基於所產生之圖像資料使之顯示所拍攝之體內圖像。或者，外部控制裝置10200亦可使所產生之圖像資料記錄於記錄裝置(未圖示)或使印刷裝置(未圖示)印刷輸出。
以上，對可應用本發明之技術之體內資訊獲取系統之一例進行了說明。本發明之技術可應用於以上說明之構成中之例如攝像部10112。藉此，檢測精度提高。
(應用例4) ＜向內視鏡手術系統之應用例＞ 本發明之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本發明之技術亦可應用於內視鏡手術系統。
圖14係表示可應用本發明之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。
於圖14中圖示有手術者(醫生)11131使用內視鏡手術系統11000對病床11133上之患者11132進行手術之情形。如圖示般，內視鏡手術系統11000包含內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置器具11112等其他手術器具11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之手推車11200。
內視鏡11100包含：鏡筒11101，其自前端起特定長度之區域被插入至患者11132之體腔內；及相機頭11102，其連接於鏡筒11101之基端。於圖示之例中，圖示出構成為具有硬性之鏡筒11101之所謂硬性鏡之內視鏡11100，但內視鏡11100亦可構成為具有軟性之鏡筒之所謂軟性鏡。
於鏡筒11101之前端設置有嵌入有物鏡之開孔部。於內視鏡11100連接有光源裝置11203，藉由該光源裝置11203而產生之光藉由延伸設置於鏡筒11101之內部之導光件而被導光至該鏡筒之前端為止，且經由物鏡而朝向患者11132之體腔內之觀察對象照射。再者，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭11102之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而被聚光至該攝像元件。藉由該攝像元件對觀察光進行光電轉換，從而產生與觀察光對應之電氣信號、即與觀察像對應之圖像信號。該圖像信號作為RAW(原始)資料被發送至相機控制單元(CCU: Camera Control Unit)11201。
CCU11201由CPU(Central Processing Unit)或GPU(Graphics Processing Unit)等構成，統括性地控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。進而，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，並對該圖像信號實施例如顯影處理(解馬賽克處理)等用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置11202藉由來自CCU11201之控制，顯示基於由該CCU11201予以實施圖像處理之圖像信號之圖像。
光源裝置11203例如由LED(light emitting diode)等光源構成，將拍攝手術部位等時之照射光供給至內視鏡11100。
輸入裝置11204係對內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入及指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦距等)之主旨之指示等。
處置器具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或封閉血管等之能量處置器具11112之驅動。氣腹裝置11206出於確保內視鏡11100之視野及確保手術者之作業空間之目的，為了使患者11132之體腔膨脹，而經由氣腹管11111將氣體送入至該體腔內。記錄器11207係可記錄關於手術之各種資訊之裝置。印表機11208係可將手術相關之各種資訊以文字、圖像、圖表等各種形式予以列印之裝置。
再者，對內視鏡11100供給拍攝手術部位時之照射光之光源裝置11203，例如可包含LED、雷射光源或藉由其等之組合而構成之白色光源。藉由RGB雷射光源之組合而構成白色光源之情形時，可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，因此於光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡之調整。又，於此情形時，藉由將來自RGB雷射光源各者之雷射光分時照射至觀察對象，與其照射時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動，而可分時拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法，即便不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦能夠獲得彩色圖像。
又，光源裝置11203亦能以於每特定之時間變更輸出之光之強度之方式控制其驅動。與其光之強度之變更時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動而分時獲取圖像，且將該圖像合成，藉此可產生不存在所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203亦可構成為能夠供給與特殊光觀察對應之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，例如進行所謂窄頻光觀察(Narrow Band Imaging)，即，利用身體組織之光之吸收之波長依存性，照射較通常觀察時之照射光(即白色光)更窄頻帶之光，藉此以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定之組織。或者，於特殊光觀察中，亦可進行利用藉由照射激發光而產生之螢光而獲得圖像之螢光觀察。於螢光觀察中，可進行對身體組織照射激發光而觀察來自該身體組織之螢光(自身螢光觀察)，或將靛青綠(ICG)等試劑局部注射至身體組織，且對該身體組織照射與該試劑之螢光波長對應之激發光而獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為能夠供給與此種特殊光觀察對應之窄頻帶光及/或激發光。
圖15係表示圖14所示之相機頭11102及CCU11201之功能構成之一例之方塊圖。
相機頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404、及相機頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。相機頭11102與CCU11201藉由傳輸纜線11400可相互通信地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。自鏡筒11101之前端取入之觀察光被導光至相機頭11102，且入射至該透鏡單元11401。透鏡單元11401係將包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡組合而構成。
構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。於攝像部11402以多板式構成之情形時，例如，亦可藉由各攝像元件產生與RGB各者對應之圖像信號，並藉由將其等合成而獲得彩色圖像。或者，攝像部11402亦可構成為具有用以分別獲取與3D(dimensional)顯示對應之右眼用及左眼用圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，手術者11131可更準確地把握手術部位之生物體組織之深度。再者，於攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可與各攝像元件對應而設置複數系統之透鏡單元11401。
又，攝像部11402亦可不必設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部設置於物鏡之正後方。
驅動部11403由致動器構成，藉由來自相機頭控制部11405之控制而使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡沿著光軸移動特定之距離。藉此，可適當調整利用攝像部11402拍攝之攝像圖像之倍率及焦點。
通信部11404由用以於與CCU11201之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲取之圖像信號作為RAW資料經由傳輸纜線11400發送至CCU11201。
又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動之控制信號，並供給至相機頭控制部11405。於該控制信號中例如包含指定攝像圖像之圖框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊等、關於攝像條件之資訊。
再者，上述圖框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適當指定，亦可基於所獲取之圖像信號而由CCU11201之控制部11413自動地設定。於後者之情形時，將所謂AE(Auto Exposure，自動曝光)功能、AF(Auto Focus，自動聚焦)功能及AWB(Auto White Balance，自動白平衡)功能搭載於內視鏡11100。
相機頭控制部11405基於經由通信部11404而接收之來自CCU11201之控制信號，控制相機頭11102之驅動。
通信部11411由用以於與相機頭11102之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411接收自相機頭11102經由傳輸纜線11400而發送之圖像信號。
又，通信部11411對相機頭11102發送用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電氣通信或光通信等而發送。
圖像處理部11412對自相機頭11102發送之作為RAW資料之圖像信號實施各種圖像處理。
控制部11413進行關於利用內視鏡11100進行之手術部位等之攝像、及藉由手術部位等之攝像而獲取之攝像圖像之顯示之各種控制。例如，控制部11413產生用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於藉由圖像處理部11412而實施了圖像處理之圖像信號，使拍攝了手術部位等之攝像圖像顯示於顯示裝置11202。此時，控制部11413亦可使用各種圖像識別技術識別攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413可藉由檢測攝像圖像所包含之物體之邊緣之形狀或顏色等而識別鉗子等手術器具、特定之生物體部位、出血、能量處置器具11112之使用時之霧等。控制部11413於使攝像圖像顯示於顯示裝置11202時，亦可使用其識別結果，使各種手術支援資訊重疊顯示於該手術部位之圖像。藉由重疊顯示手術支援資訊，並提示給手術者11131，能夠減輕手術者11131之負擔或使手術者11131能夠確實地進行手術。
連接相機頭11102及CCU11201之傳輸纜線11400係與電氣信號之通信對應之電氣信號纜線、與光通信對應之光纖、或其等之複合纜線。
此處，於圖示之例中，使用傳輸纜線11400以有線方式進行通信，但相機頭11102與CCU11201之間之通信亦能以無線方式進行。
以上，對可應用本發明之技術之內視鏡手術系統之一例進行了說明。本發明之技術可應用於以上說明之構成中之攝像部11402。藉由對攝像部11402應用本發明之技術，檢測精度提昇。
再者，此處，作為一例，對內視鏡手術系統進行了說明，但本發明之技術亦可應用於其他例如顯微鏡手術系統等。
(應用例5) ＜向移動體之應用例＞ 本發明之技術可應用於各種製品。例如，本發明之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合車、機車、腳踏車、個人代步工具、飛機、無人機、船舶、機器人、建設機械、農業機械(拖拉機)等任一種移動體之裝置而實現。
圖16係表示作為可應用本發明之技術之移動體控制系統之一例之車輛控制系統之概略性構成例之方塊圖.
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001而連接之複數個電子控制單元。於圖16所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、主體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及綜合控制單元12050。又，作為綜合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface，介面)12053。
驅動系統控制單元12010依照各種程式控制與車輛之驅動系統相關之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等用以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛之轉向角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等控制裝置發揮功能。
主體系統控制單元12020依照各種程式控制裝備於車體之各種裝置之動作。例如，主體系統控制單元12020作為無鑰進入系統、智慧鑰匙系統、電動窗裝置、或者頭燈、尾燈、刹車燈、轉向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。於此情形時，可對主體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之行動裝置發送之電波或各種開關之信號。主體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，而控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛之外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，並且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於所接收到之圖像進行人、車、障礙物、標識或路面上之字符等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光並輸出與該光之受光量對應之電氣信號之光感測器。攝像部12031可將電氣信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031接收之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040例如連接檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041例如包含拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，可算出駕駛者之疲勞程度或集中程度，亦可判別駕駛者是否在瞌睡。
微電腦12051可基於利用車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040獲取之車內外之資訊而運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，並對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以包含車輛之碰撞避免或者衝擊緩和、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道偏離警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System，先進駕駛輔助系統)之功能實現為目的之協調控制。
又，微電腦12051基於利用車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040獲取之車輛周圍之資訊而控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，藉此，可進行以不依賴駕駛者之操作而自主地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於利用車外資訊檢測單元12030獲取之車外之資訊，對主體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行根據利用車外資訊檢測單元12030偵測出之先行車或對向車之位置而控制頭燈來將遠光切換為近光等之以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052向輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一輸出信號，該輸出裝置能夠對車輛之搭乘者或車外在視覺上或聽覺上通知資訊。於圖16之例中，作為輸出裝置，例示有音響揚聲器12061、顯示部12062及儀錶板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一種。
圖17係表示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖17中，作為攝像部12031，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前鼻、側鏡、後保險杠、後門及車室內之擋風玻璃之上部等位置。前鼻所具備之攝像部12101及車室內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要獲取車輛12100前方之圖像。側鏡所具備之攝像部12102、12103主要獲取車輛12100側方之圖像。後保險杠或後門所具備之攝像部12104主要獲取車輛12100後方之圖像。車室內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要用於先行車輛或步行者、障礙物、信號機、交通標識或車道等之檢測。
再者，於圖17中示出了攝像部12101至12104之攝影範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前鼻之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設置於側鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設置於後保險杠或後門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由使利用攝像部12101至12104拍攝之圖像資料重合，可獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104中之至少1者亦可具有獲取距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104中之至少1者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊而求出至攝像範圍12111至12114內之各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此，尤其可將處於車輛12100之前進路上之最近之立體物且於與車輛12100大致相同之方向上以特定之速度(例如0 km/h以上)行駛之立體物作為先行車擷取。進而，微電腦12051可於先行車之近前預先設定應確保之車間距離，而進行自動刹車控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨發動控制)等。如此，可進行以不依賴於駕駛者之操作而自主地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104獲取之距離資訊，將與立體物相關之立體物資料分類為二輪車、普通車輛、大型車輛、步行者、電線桿等其他立體物而擷取，用於障礙物之自動躲避。例如，微電腦12051將車輛12100周邊之障礙物識別為車輛12100之驅動器能夠視認之障礙物與難以視認之障礙物。然後，微電腦12051判斷表示與各障礙物之碰撞之危險度的碰撞風險，於係碰撞風險為設定值以上且有碰撞可能性之狀況時，經由音響揚聲器12061或顯示部12062對驅動器輸出警報或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或躲避轉向，藉此，可進行用於碰撞避免之駕駛支援。
攝像部12101至12104中之至少1者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在步行者而識別步行者。該步行者之識別例如藉由如下程序而進行，即，擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像中之特徵點之程序、及對表示物體之輪廓之一系列特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為步行者之程序。若微電腦12051判定為於攝像部12101至12104之攝像圖像中存在步行者，並識別步行者，則聲音圖像輸出部12052以於該所識別之步行者重疊顯示用於強調之方形輪廓線之方式控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦能以將表示步行者之圖標等顯示於所需之位置之方式控制顯示部12062。
以上，列舉實施形態及變化例以及應用例進行了說明，但本發明內容並不限定於上述實施形態等，可進行各種變化。例如，於上述實施形態中說明之攝像元件1之層構成係一例，亦可進而具備其他層。又，各層之材料或厚度亦為一例，並不限定於上述者。例如，於上述實施形態中，對利用第2接觸層12、光電轉換層13及第1接觸層14構成光電轉換部10S之情形進行了說明，但光電轉換部10S只要包含光電轉換層13即可，例如，亦可不設置第2接觸層12及第1接觸層14。或者，光電轉換部10S亦可進而包含其他層。
進而，於上述實施形態等中，為了方便起見，對信號電荷為電洞之情形進行了說明，但信號電荷亦可為電子。例如，擴散區域亦可包含n型之雜質。
又，上述實施形態等中所說明之效果為一例，亦可為其他效果，還可進而包含其他效果。
再者，本發明亦可為如下構成。根據以下構成之本技術，使用具有非晶狀態之氧化物半導體材料形成介隔包含化合物半導體材料之光電轉換部而對向配置之第1電極及第2電極中之第1電極，因此，第1電極對紅外區域以下之波長之吸收減少。由此，可提供一種具有優異之感度之攝像元件。 (1) 一種攝像元件，其具備： 第1電極，其包含具有非晶狀態之氧化物半導體材料； 第2電極，其與上述第1電極對向配置；及 光電轉換部，其設置於上述第1電極與上述第2電極之間，且包含化合物半導體材料。 (2) 如上述(1)之攝像元件，其中上述氧化物半導體材料為氧化銦錫(ITO)。 (3) 如上述(1)或(2)之攝像元件，其中上述第1電極配置於上述光電轉換部之光入射面側。 (4) 如上述(1)至(3)中任一項之攝像元件，其中上述第1電極包含含有上述氧化物半導體材料之第1電極層，上述第1電極層之膜厚為1 nm以上50 nm以下。 (5) 如上述(4)之攝像元件，其中上述第1電極於上述第1電極層上進而積層有與上述第1電極層不同材料之第2電極層。 (6) 如上述(5)之攝像元件，其中上述第2電極層包含氧化鈦、氧化銦、氧化鋅(IZO)及IGZO中之至少1種。 (7) 如上述(1)至(6)中任一項之攝像元件，其更具有複數個像素，且 上述第1電極作為對上述複數個像素之共通層而設置。 (8) 如上述(7)之攝像元件，其中上述光電轉換部具有光電轉換層、設置於上述光電轉換層與上述第1電極之間之第1接觸層、及設置於上述光電轉換層之與上述第1接觸層為相反側之第2接觸層。 (9) 如上述(8)之攝像元件，其中上述第2接觸層具有設置於分別與上述複數個像素對向之區域之第1導電型區域、及於上述第1導電型區域之周圍之第2導電型區域。 (10) 如上述(8)或(9)之攝像元件，其中上述光電轉換層至少吸收紅外區域之波長而產生電荷。 (11) 如上述(8)至(10)中任一項之攝像元件，其中運行上述光電轉換部之上述光電轉換層、上述第1接觸層及上述第2接觸層包含III-V族半導體材料而構成。 (12) 如上述(11)之攝像元件，其中 上述光電轉換層包含InGaAs， 上述第1接觸層及上述第2接觸層包含InP或InGaAs。 (13) 如上述(11)或(12)之攝像元件，其中 上述第1接觸層設置於上述光電轉換層之光入射面側，且具有一導電型， 上述第2接觸層設置於上述光電轉換層之與上述光入射面為相反側，且於一導電型之層內針對每個上述像素具有其他導電型區域。 (14) 一種電子機器，其具有攝像元件，該攝像元件具備： 第1電極，其包含具有非晶狀態之氧化物半導體材料； 第2電極，其與上述第1電極對向配置；及 光電轉換部，其設置於上述第1電極與上述第2電極之間，且包含化合物半導體材料。
本申請案係以於日本專利廳在2018年12月28日提出申請之日本專利申請號第2018-247892號為基礎而主張優先權者，且藉由參照而將該申請案之全部內容引用至本申請案中。
若為業者則可根據設計上之必要條件或其他因素而想到各種修正、組合、子組合、及變更，但應理解其等包含於隨附之申請專利範圍或其均等物之範圍內。
1:攝像元件 2:攝像元件 3:電子機器 10:元件基板 10S:光電轉換部 10W:配線層 11:第2電極 12:第2接觸層 12A:擴散區域 13:光電轉換層 14:第1接觸層 15:第1電極 15A:電極層 15B:電極層 16:絕緣膜 16H:開口 17:埋入層 18:層間絕緣膜 18A:層間絕緣膜 18B:層間絕緣膜 18EA:接觸電極 18EB:接觸電極 18H1:開口 18H2:開口 20:電路基板 20W:配線層 21:支持基板 22:層間絕緣膜 22A:層間絕緣膜 22B:層間絕緣膜 22CA:像素電路 22CB:配線 22EA:接觸電極 22EB:接觸電極 31:保護膜 32:鈍化膜 33:彩色濾光片(CF)層 33B:藍色彩色濾光片 33G:綠色彩色濾光片 33R:紅色彩色濾光片 34:晶載透鏡 41:成長基板 43:臨時基板 44B:緩衝層 44S:終止層 45:上覆層 45A:上覆層 100A:像素區域 100B:周邊區域 130:電路部 131:列掃描部 132:系統控制部 133:水平選擇部 134:行掃描部 135:水平信號線 310:光學系統(光學透鏡) 311:快門裝置 312:信號處理部 313:驅動部 10001:體內資訊獲取系統 10100:膠囊型內視鏡 10101:殼體 10111:光源部 10112:攝像部 10113:圖像處理部 10114:無線通信部 10114:A天線 10115:供電部 10116:電源部 10117:控制部 10200:外部控制裝置 10200:A天線 11000:內視鏡手術系統 11100:內視鏡 11101:鏡筒 11102:相機頭 11110:手術器具 11111:氣腹管 11112:能量處置器具 11120:支持臂裝置 11131:手術者 11132:患者 11133:病床 11200:手推車 11201:CCU 11202:顯示裝置 11203:光源裝置 11204:輸入裝置 11205:處置器具控制裝置 11206:氣腹裝置 11207:記錄器 11208:印表機 11400:傳輸纜線 11401:透鏡單元 11402:攝像部 11403:驅動部 11404:通信部 11405:相機頭控制部 11411:通信部 11412:圖像處理部 11413:控制部 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:主體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:綜合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:音響揚聲器 12062:顯示部 12063:儀錶板 12100:車輛 12101:攝像部 12102:攝像部 12103:攝像部 12104:攝像部 12105:攝像部 12111:攝像範圍 12112:攝像範圍 12113:攝像範圍 12114:攝像範圍 B:接著層 Dout:影像信號 Lread:像素驅動線 Lsig:垂直信號線 P:像素 S1:光入射面 S2:接合面
圖1係表示本發明之實施形態之攝像元件之概略構成之一例之剖面模式圖。 圖2係表示圖1所示之攝像元件之第1電極之構成之另一例之剖面模式圖。 圖3A係用以說明圖1所示之攝像元件之製造方法之一步驟之剖面模式圖。 圖3B係表示繼圖3A之後之步驟之剖面模式圖。 圖4A係表示繼圖3B之後之步驟之剖面模式圖。 圖4B係表示繼圖4A之後之步驟之剖面模式圖。 圖5A係表示繼圖4B之後之步驟之剖面模式圖。 圖5B係表示繼圖5A之後之步驟之剖面模式圖。 圖6A係表示繼圖5B之後之步驟之剖面模式圖。 圖6B係表示繼圖6A之後之步驟之剖面模式圖。 圖7A係表示繼圖6B之後之步驟之剖面模式圖。 圖7B係表示繼圖7A之後之步驟之剖面模式圖。 圖8係表示根據ITO膜之膜厚之波長之吸收特性之圖。 圖9係表示本發明之變化例之攝像元件之概略構成之一例之剖面模式圖。 圖10係表示攝像元件之構成之方塊圖。 圖11係表示積層型攝像元件之構成例之模式圖。 圖12係表示使用圖10所示之固體攝像裝置之電子機器(相機)之一例之功能方塊圖。 圖13係表示體內資訊獲取系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖14係表示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖15係表示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。 圖16係表示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖17係表示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。
1:攝像元件
10:元件基板
10S:光電轉換部
10W:配線層
11:第2電極
12:第2接觸層
12A:擴散區域
13:光電轉換層
14:第1接觸層
15:第1電極
15A:電極層
16:絕緣膜
17:埋入層
18:層間絕緣膜
18A:層間絕緣膜
18B:層間絕緣膜
18EA:接觸電極
18EB:接觸電極
20:電路基板
20W:配線層
21:支持基板
22:層間絕緣膜
22A:層間絕緣膜
22B:層間絕緣膜
22CA:像素電路
22CB:配線
22EA:接觸電極
22EB:接觸電極
31:保護膜
32:鈍化膜
100A:像素區域
100B:周邊區域
P:像素
S1:光入射面
S2:接合面

Claims (14)

  1. 一種攝像元件，其具備： 第1電極，其包含具有非晶狀態之氧化物半導體材料； 第2電極，其與上述第1電極對向配置；及 光電轉換部，其設置於上述第1電極與上述第2電極之間，且包含化合物半導體材料。
  2. 如請求項1之攝像元件，其中上述氧化物半導體材料為氧化銦錫(ITO)。
  3. 如請求項1之攝像元件，其中上述第1電極配置於上述光電轉換部之光入射面側。
  4. 如請求項1之攝像元件，其中上述第1電極包含含有上述氧化物半導體材料之第1電極層，上述第1電極層之膜厚為1 nm以上50 nm以下。
  5. 如請求項4之攝像元件，其中上述第1電極於上述第1電極層上進而積層有與上述第1電極層不同材料之第2電極層。
  6. 如請求項5之攝像元件，其中上述第2電極層包含氧化鈦、氧化銦、氧化鋅(IZO)及IGZO中之至少1種。
  7. 如請求項1之攝像元件，其更具有複數個像素，且 上述第1電極作為對上述複數個像素之共通層而設置。
  8. 如請求項7之攝像元件，其中 上述光電轉換部具有光電轉換層、設置於上述光電轉換層與上述第1電極之間之第1接觸層、及設置於上述光電轉換層之與上述第1接觸層為相反側之第2接觸層。
  9. 如請求項8之攝像元件，其中上述第2接觸層具有設置於分別與上述複數個像素對向之區域之第1導電型區域、及於上述第1導電型區域之周圍之第2導電型區域。
  10. 如請求項8之攝像元件，其中上述光電轉換層至少吸收紅外區域之波長而產生電荷。
  11. 如請求項8之攝像元件，其中運行上述光電轉換部之上述光電轉換層、上述第1接觸層及上述第2接觸層包含III-V族半導體材料而構成。
  12. 如請求項11之攝像元件，其中 上述光電轉換層包含InGaAs， 上述第1接觸層及上述第2接觸層包含InP或InGaAs。
  13. 如請求項11之攝像元件，其中 上述第1接觸層設置於上述光電轉換層之光入射面側，且具有一導電型， 上述第2接觸層設置於上述光電轉換層之與上述光入射面為相反側，且於一導電型之層內針對每個上述像素具有其他導電型區域。
  14. 一種電子機器，其具有攝像元件，該攝像元件具備： 第1電極，其包含具有非晶狀態之氧化物半導體材料； 第2電極，其與上述第1電極對向配置；及 光電轉換部，其設置於上述第1電極與上述第2電極之間，且包含化合物半導體材料。
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