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WO2020179290A1 - センサおよび測距装置 - Google Patents

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WO2020179290A1
WO2020179290A1 PCT/JP2020/003325 JP2020003325W WO2020179290A1 WO 2020179290 A1 WO2020179290 A1 WO 2020179290A1 JP 2020003325 W JP2020003325 W JP 2020003325W WO 2020179290 A1 WO2020179290 A1 WO 2020179290A1
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WO
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pixel
light
sensor according
semiconductor substrate
chip lens
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2020/003325
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English (en)
French (fr)
Inventor
祐輔 高塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority to EP20766455.8A priority Critical patent/EP3936838A4/en
Priority to US17/310,841 priority patent/US12235392B2/en
Priority to JP2021503462A priority patent/JP7529652B2/ja
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    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
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    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/809—Constructional details of image sensors of hybrid image sensors

Definitions

  • the present technology relates to a sensor using an avalanche photo diode (APD) and a distance measuring device equipped with the sensor.
  • APD avalanche photo diode
  • a sensor has a first surface and a second surface facing each other, a semiconductor substrate provided with an avalanche photodiode, and an on-chip lens provided on the first surface side of the semiconductor substrate.
  • a first reflection member provided on the on-chip lens, and a wiring layer provided on the second surface side of the semiconductor substrate and including the second reflection member.
  • a range finder according to an embodiment of the present technology includes the sensor according to the embodiment of the present technology.
  • the first reflecting member that reflects the light reflected by the second reflecting member is provided.
  • the light reflected by the second reflecting member can be efficiently incident on the avalanche photodiode.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a configuration of a main part of the pixel array section shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the pixel shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a planar configuration of a reflecting member illustrated in FIG. 2. It is a schematic diagram which shows the other example (1) of the plane structure of the reflection member shown in FIG. 4A. It is a schematic diagram which shows the other example (2) of the plane structure of the reflection member shown in FIG. 4A. It is a schematic diagram which shows an example of the relationship between the size of the reflective member and the quantum efficiency shown in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a main part of a sensor chip according to Modification 1.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a main part of a sensor chip according to Modification 2. It is a plane schematic diagram for demonstrating the position of each pixel shown to FIG. 10A.
  • FIG. 10B is a schematic diagram illustrating another example of the cross-sectional configuration of the sensor chip illustrated in FIG. 10A.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a main part of a sensor chip according to Modification 3.
  • FIG. 12B is a schematic diagram illustrating an example of a planar configuration of the light shielding member illustrated in FIG. 12A.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a main part of a sensor chip according to Modification 4.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a main part of a sensor chip according to Modification 5.
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating another example of the cross-sectional configuration of the sensor chip illustrated in FIG. 14.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of the position of the reflective member shown in FIG. 2 and the like. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the sensor chip which provided the other condensing structure instead of the on-chip lens shown in FIG.
  • Embodiment (example of sensor chip having reflective member on on-chip lens) 2.
  • Modification 1 (Example of having an antireflection member laminated on the reflection member) 3.
  • Modification 2 (Example in which the positions of the reflecting members have pixels different from each other) 4.
  • Modification 3 (example in which a plurality of reflecting members are provided separately) 5.
  • Modification 4 (Example of having an inverted pyramid structure on the surface of a semiconductor substrate) 6.
  • Modification 5 (Example having a pixel that receives light having a wavelength in the visible region) 7.
  • Application example (ranging device) 8.
  • Application example (ranging device) 8.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a sensor chip 11 according to an embodiment of the present technology.
  • the sensor chip 11 corresponds to a specific but not limitative example of “sensor” of the present technology.
  • the sensor chip 11 has, for example, a pixel array section 12 provided with a plurality of pixels 21 and a bias voltage application section 13 electrically connected to the pixels 21.
  • the sensor chip 11 is applied to, for example, a distance measuring device (a distance measuring device 200 in FIG. 16 described later), and receives light of wavelengths in the near infrared region and the infrared region to generate a light reception signal. To do.
  • the wavelengths in the near infrared region and the infrared region are, for example, wavelengths of 600 nm or more, and wavelengths of 850 nm, 905 nm, 940 nm and the like.
  • each pixel 21 has, for example, an APD 31, a FET (Field Effect Transistor) 32, and an inverter 33.
  • a large negative voltage V BD is applied to the cathode of the APD 31.
  • an avalanche multiplication region is formed in the APD 31, and electrons generated by incidence of one photon are avalanche multiplied.
  • the FET 32 is composed of, for example, a P-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • the FET 32 is electrically connected to the APD 31.
  • the inverter 33 is composed of, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) inverter.
  • the inverter 33 is electrically connected to the APD 31.
  • the inverter 33 shapes the voltage generated by the electrons multiplied by the APD 31 and outputs a light receiving signal (APD OUT).
  • the light reception signal is a pulse waveform generated from the arrival time of one photon as a starting point.
  • the bias voltage application unit 13 is electrically connected to each of the plurality of pixels 21.
  • the bias voltage applying unit 13 applies a bias voltage to each of the plurality of pixels 21.
  • FIG. 2 shows an example of the cross-sectional configuration of the pixel array unit 12 of the sensor chip 11.
  • FIG. 2 shows three pixels 21.
  • the sensor chip 11 is composed of, for example, a laminated body of a semiconductor substrate 41 (sensor substrate), a sensor-side wiring layer 42, a logic-side wiring layer 43, and a logic-side semiconductor substrate (logic circuit board, not shown).
  • the semiconductor substrate 41 corresponds to a specific example of the semiconductor substrate of the present disclosure
  • the wiring layer 42 corresponds to a specific example of the wiring layer of the present disclosure.
  • the semiconductor substrate 41 has a first surface S1 and a second surface S2 facing each other, and a wiring layer 42 and a wiring layer 43 are laminated in this order on the second surface S2 side of the semiconductor substrate 41.
  • the first surface S1 of the semiconductor substrate 41 constitutes a light receiving surface.
  • the sensor chip 11 further includes an antireflection film 64, an oxide film 65, and an on-chip lens 71 on the first surface S1 side of the semiconductor substrate 41.
  • the sensor chip 11 has a so-called backside illumination type structure.
  • the semiconductor substrate 41 is made of, for example, single crystal silicon (Si).
  • the semiconductor substrate 41 is provided with the APD 31 for each pixel 21.
  • the APD 31 includes, for example, an N well region 51, a P type diffusion layer 52, an N type diffusion layer 53, a hole accumulation layer 54, a pinning layer 55 and a P type region 56.
  • the semiconductor substrate 41 is provided with a pixel separation unit 63 that separates adjacent APDs 31.
  • the pixel separation portion 63 is configured by, for example, a groove that penetrates the semiconductor substrate 41 from the first surface S1 to the second surface S2.
  • the insulating film 62 is embedded in the groove of the pixel separating portion 63.
  • the N-well region 51 is widely provided in the thickness direction of the semiconductor substrate 41 (Z-axis direction in FIG. 2).
  • the N-well region 51 forms an electric field that transfers electrons generated by photoelectric conversion to an avalanche multiplication region (avalanche multiplication region 57 described later).
  • a P-well region may be provided instead of the N-well region 51 (not shown).
  • the P-type diffusion layer 52 and the N-type diffusion layer 53 are provided in the vicinity of the second surface S2 of the semiconductor substrate 41.
  • the P-type diffusion layer 52 and the N-type diffusion layer 53 are provided in a stacked manner.
  • the N-type diffusion layer 53 is arranged closer to the second surface S2 than the P-type diffusion layer 52.
  • the P-type diffusion layer 52 and the N-type diffusion layer 53 are widely provided in the pixel 21 in a plan view (XY plane in FIG. 2).
  • the P-type diffusion layer 52 is a layer in which P-type impurities are diffused at a high concentration
  • the N-type diffusion layer 53 is a layer in which N-type impurities are diffused at a high concentration.
  • a depletion layer is formed in the region where the P-type diffusion layer 52 and the N-type diffusion layer 53 are connected to each other.
  • An avalanche multiplier region 57 is formed in this depletion layer.
  • the N-type diffusion layer 53 is electrically connected to the wiring of the wiring layer 42 (wiring 104 described later), and the negative voltage V BD is applied to the N-type diffusion layer 53 from this wiring.
  • the N-type diffusion layer 53 may have a convex shape so that a part thereof extends to the second surface S2 of the semiconductor substrate 41.
  • the avalanche multiplication region 57 is formed on the boundary surface between the P-type diffusion layer 52 and the N-type diffusion layer 53 as described above.
  • the avalanche multiplication region 57 is a high electric field region formed by the negative voltage VBD applied to the N type diffusion layer 53.
  • the avalanche multiplication region 57 multiplies the electrons (e ⁇ ) generated when one photon is incident on the APD 31.
  • the hole storage layer 54 is provided, for example, between the N well region 51 and the first surface S1 and between the N well region 51 and the pixel isolation portion 63.
  • the hole accumulation layer 54 is a layer in which P-type impurities are diffused, and is adapted to accumulate holes.
  • the hole accumulation layer 54 is electrically connected to the wiring (wiring 105 described later) of the wiring layer 42 via the P-type region 56, and the bias is adjusted.
  • the pinning layer 55 is provided between the hole storage layer 54 and the first surface S1 and between the hole storage layer 54 and the pixel separation portion 63.
  • the pinning layer 55 is a layer in which P-type impurities are diffused at a high concentration.
  • the hole concentration in the hole storage layer 54 is increased by adjusting the bias of the hole storage layer 54, the pinning by the pinning layer 55 becomes strong. Thereby, for example, generation of dark current can be suppressed.
  • the P-type region 56 is a layer in which P-type impurities are diffused at a high concentration, and is provided near the second surface S2 of the semiconductor substrate 41.
  • FIG. 3 schematically shows an example of the planar configuration of the pixel 21.
  • the P-shaped region 56 is provided so as to surround the N-well region 51 in a plan view, for example.
  • the P-type region 56 electrically connects the wiring 105 of the wiring layer 42 and the hole storage layer 54.
  • the pixel separation unit 63 is provided in a grid pattern in plan view so as to partition the APD 31, for example (FIG. 3).
  • the insulating film 62 embedded in the groove of the pixel isolation portion 63 is provided, for example, over the entire thickness direction of the semiconductor substrate 41.
  • the insulating film 62 is made of, for example, silicon oxide (SiO) or the like.
  • the light shielding film 61 is provided on the pixel separating portion 63.
  • the light-shielding film 61 is provided in a grid pattern so as to overlap the pixel separation portion 63 in a plan view, for example. By providing such a light-shielding film 61, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk caused by obliquely incident light.
  • the light shielding film 61 may be embedded in the groove of the pixel separation portion 63.
  • the light shielding film 61 embedded in the groove of the pixel separating portion 63 may be integrally formed with the light shielding film 61 on the pixel separating portion 63.
  • the light-shielding film 61 can be made of a material having a light-shielding property with respect to light having wavelengths in the near infrared region and infrared region, and for example, tungsten (W) or the like can be used.
  • the wiring layer 42 is provided with, for example, a metal pad 102, a contact electrode 103, a plurality of wirings (wirings 104, 105, 106) and an interlayer insulating film separating these.
  • the metal pad 102 is exposed at the joint surface between the wiring layer 42 and the wiring layer 43, and is joined to the metal pad of the wiring layer 43 (metal pad 101 described later). Thereby, the wiring layer 42 and the wiring layer 43 are mechanically and electrically joined.
  • the metal pad 102 is made of, for example, copper (Cu), and the wiring layer 42 and the wiring layer 43 are bonded by Cu—Cu bonding.
  • the contact electrode 103 is, for example, a connection between the semiconductor substrate 41 (specifically, the N-type diffusion layer 53 and the P-type region 56) and the wiring (for example, the wirings 104 and 105) of the wiring layer 42, or the wiring. It is used for connection between the wiring of the layer 42 and the metal pad 102.
  • the wiring 104 of the wiring layer 42 is electrically connected to the N-type diffusion layer 53 of the semiconductor substrate 41 via the contact electrode 103. That is, the wiring 104 functions as the cathode of the APD 31, and is provided for each pixel 21.
  • the wiring 104 faces the on-chip lens 71 with the APD 31 in between.
  • the wiring 104 has reflectivity to light having wavelengths in the near infrared region and the infrared region.
  • copper (Cu), aluminum (Al), or the like can be used.
  • the wiring 104 is preferably provided in a position overlapping the avalanche multiplication region 57 in a plan view and wider than the avalanche multiplication region 57.
  • the wiring 104 is provided so as to cover substantially the entire pixel 21 inside the P-type region 56 in plan view (FIG. 3 ).
  • the wiring 105 of the wiring layer 42 is electrically connected to the P-type region 56 of the semiconductor substrate 41 via the contact electrode 103. That is, the wiring 105 functions as the anode of the APD 31.
  • the wiring 105 is arranged, for example, at a position overlapping the P-type region 56 in a plan view and surrounds the wiring 104.
  • wiring may be provided at a position overlapping the pixel separation unit 63 in a plan view.
  • the wiring 106 is arranged, for example, at a corner of the pixel 21 (FIG. 3).
  • the light shielding film 61 may be embedded in the groove of the pixel separating portion 63, and the light shielding film 61 may be electrically connected to the wiring 106.
  • the wirings 104, 105, 106 are electrically connected to the metal pad 102 via the contact electrode 103.
  • the wiring layer 43 is provided with, for example, an electrode pad 91, a contact electrode 95, a metal pad 101, and an interlayer insulating film separating these.
  • the electrode pad 91 is provided at a position farther from the second surface S2 of the semiconductor substrate 41 than the metal pad 101, and is connected to the circuit board of the wiring layer 43.
  • the contact electrode 95 connects the electrode pad 91 and the metal pad 101.
  • the metal pad 101 is joined to the metal pad 102 of the wiring layer 42 at the joint surface between the wiring layer 43 and the wiring layer 42. That is, the APD 31 is electrically connected to the wiring layer 43 via the wiring layer 42.
  • the on-chip lens 71 is provided on the first surface S1 of the semiconductor substrate 41 via the antireflection film 64 and the oxide film 65.
  • the antireflection film 64 is provided, for example, between the semiconductor substrate 41 (first surface S1) and the oxide film 65 and covers substantially the entire first surface S1 of the semiconductor substrate 41. By providing the antireflection film 64, it is possible to prevent the light passing through the on-chip lens 71 from being reflected by the first surface S1 of the semiconductor substrate 41.
  • a barrier metal such as titanium nitride (TiN), silicon nitride (SiN), or silicon oxynitride (SiON) can be used.
  • the oxide film 65 covers the entire first surface S1 of the semiconductor substrate 41 with the antireflection film 64 in between, for example.
  • silicon oxide (SiO) or the like can be used.
  • the on-chip lens 71 is provided for each pixel 21.
  • the on-chip lens 71 covers each APD 31 from the first surface S1 side.
  • the on-chip lens 71 collects the incident light on the APD 31 of the semiconductor substrate 41 for each pixel 21.
  • the on-chip lens 71 may be made of an organic material or may be made of an inorganic material. Examples of the organic material include siloxane-based resin, styrene-based resin, acrylic-based resin, and the like. Examples of the inorganic material include silicon nitride (SiN) and silicon oxynitride (SiON).
  • the surface of the on-chip lens 71 is preferably covered with an antireflection film (antireflection film 72). Thereby, reflection of light on the surface of the on-chip lens 71 can be suppressed.
  • antireflection film 72 the same material as the antireflection film 64 can be used.
  • a reflection member 73 is provided at a position facing the APD 31 with the on-chip lens 71 and the antireflection film 72 in between.
  • the reflecting member 73 has reflectivity for light having wavelengths in the near-infrared region and the infrared region, and reflects the light reflected by the wiring 104 of the wiring layer 42 toward the APD 31 again. Although the details will be described later, this makes it possible to prevent the light reflected by the wiring 104 from going outside the APD 31, that is, from the first surface S1 of the semiconductor substrate 41 to the outside.
  • the reflecting member 73 corresponds to a specific example of the first reflecting member of the present disclosure.
  • the reflecting member 73 is provided, for example, on each on-chip lens 71 in a film shape so as to cover a part of the on-chip lens 71.
  • the reflecting member 73 is arranged at the center of the on-chip lens 71.
  • a film made of tungsten (W), silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), copper (Cu), or the like can be used.
  • the reflecting member 73 has a planar shape such as a quadrangle (FIG. 4A), a circle (FIG. 4B) or a hexagon (FIG. 4C).
  • the reflecting member 73 may have any planar shape, and for example, the planar shape of the reflecting member 73 may be a polygon other than a hexagon, an ellipse, or the like.
  • the area occupied by the reflection member 73 in plan view is preferably 25% or less of the area of the pixel 21.
  • the size of the reflecting member 73 will be described below.
  • FIG. 5 shows a result of a relationship between the size of the reflection member 73 (the area of the reflection member 73 in plan view) and the quantum efficiency obtained by simulation.
  • the quantum efficiency of the APD 31 is increased by about 1% to 2% when the reflective member 73 having an area sufficiently smaller than the area of the pixel 21 is provided, as compared with the case where the reflective member 73 is not provided. I understood.
  • the area of the reflection member 73 exceeds X, the quantum efficiency of the APD 31 is significantly reduced.
  • This X is a value at which the area of the reflection member 73 is 25% of the area of the pixel 21.
  • the reflecting member 73 having an area of 25 ⁇ m 2 or less.
  • the area occupied by the reflection member 73 is more preferably 1% to 4% of the area of the pixel 21.
  • the thickness of the reflecting member 73 is, for example, 300 nm.
  • the light condensed by the on-chip lens 71 for each pixel 21 (light having a wavelength in the near infrared region and a wavelength in the infrared region) is incident on the APD 31.
  • a pair of holes and electrons is generated (photoelectrically converted) in the APD 31.
  • the negative voltage V BD is supplied from the wiring layer 43 to the N type diffusion layer 53 via the metal pads 101 and 102, the contact electrode 103 and the wiring 104
  • the avalanche multiplication region 57 is formed in the APD 31.
  • the electrons are avalanche-multiplied and a light reception signal is generated.
  • a predetermined voltage is supplied to the P-type region 56 from the wiring layer 43 via the metal pads 101 and 102, the contact electrode 103 and the wiring 105.
  • the sensor chip 11 of the present embodiment is provided with a reflecting member 73 that reflects the light reflected by the wiring 104. This makes it easier for the light reflected by the wiring 104 to efficiently enter the APD 31.
  • a reflecting member 73 that reflects the light reflected by the wiring 104.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional configuration of a main part of the sensor chip (sensor chip 111) according to the comparative example.
  • FIG. 6 corresponds to FIG. 2 showing the sensor chip 11.
  • the sensor chip 111 has a laminated structure of the semiconductor substrate 41, the wiring layer 42, and the wiring layer 43, and the wiring layer 42 is provided with the wiring 104.
  • An on-chip lens 71 is provided for each pixel 21 on the first surface S1 of the semiconductor substrate 41.
  • the sensor chip 111 is not provided with the reflecting member (the reflecting member 73 in FIG. 2) on the on-chip lens 71. In this respect, the sensor chip 111 is different from the sensor chip 11.
  • a part of the light condensed by the on-chip lens 71 for each pixel 21 passes through the semiconductor substrate 41. Then, it is incident on the wiring layer 42.
  • the light L IR incident on the wiring layer 42 is reflected by the wiring 104 and heads for the semiconductor substrate 41 again (FIG. 6).
  • the wiring 104 by providing the wiring 104, a part of the light L IR transmitted through the semiconductor substrate 41 is likely to enter the semiconductor substrate 41 again. Thereby, the sensitivity can be improved as compared with the case where the wiring 104 is not provided.
  • the remaining light L IR goes out from the first surface S1 of the semiconductor substrate 41 to the outside of the semiconductor substrate 41.
  • about 45% of the light L IR reflected by the wiring 104 escapes to the outside of the semiconductor substrate 41.
  • flare may occur due to the light L IR emitted to the outside of the semiconductor substrate 41.
  • the reflecting member 73 that faces the APD 31 is provided with the on-chip lens 71 in between, the light reflected by the wiring 104 can be made to enter the APD 31 more efficiently. it can.
  • FIG. 7 shows an example of the optical LI R path in the sensor chip 11.
  • the light L IR reflected by the wiring 104 the light L IR that has not been photoelectrically converted by the APD 31 is reflected by the reflecting member 73 again.
  • the light reflected by the reflecting member 73 goes to the APD 31 and is photoelectrically converted by the APD 31.
  • the light reflected by the reflecting member 73 enters the wiring layer 42 from the semiconductor substrate 41 and is reflected by the wiring 104.
  • FIG. 8 shows the relationship between the depth of the semiconductor substrate (for example, the semiconductor substrate 41) and the absorption amount of light of each wavelength (540 nm, 550 nm, 560 nm, 850 nm, 900 nm, 940 nm).
  • About 100% of light having a wavelength in the visible region (540 nm, 550 nm, 560 nm) is absorbed at a shallow position of the semiconductor substrate.
  • the light of wavelengths in the infrared region 850 nm, 900 nm, 940 nm
  • the amount absorbed into the semiconductor substrate increases. That is, for light of wavelengths in the near infrared region and the infrared region, the sensitivity can be effectively improved by increasing the optical path length.
  • the light L IR is emitted between the wiring 104 and the reflecting member 73.
  • the reflection can be repeated with.
  • the light L IR reflected by the wiring 104 easily and efficiently enters the APD 31, and the sensitivity can be improved as compared with the sensor chip 111.
  • the amount of light that goes out from the first surface S1 of the semiconductor substrate 41 to the outside of the semiconductor substrate 41 is reduced, so that flare can be suppressed.
  • the reflecting member 73 that reflects the light L IR reflected by the wiring 104 is provided, the light L IR reflected by the wiring 104 is the APD 31. It is possible to prevent it from going outside. Therefore, it is possible to improve the sensitivity. In addition, the occurrence of flare can be suppressed.
  • FIG. 9 shows a schematic cross-sectional configuration of a main part of a sensor chip (sensor chip 11A) according to the first modification of the above-described embodiment.
  • FIG. 9 shows the cross-sectional structure of one pixel 21.
  • the sensor chip 11A has an antireflection film 74 on the reflection member 73.
  • the antireflection film 74 corresponds to a specific example of the antireflection member of the present disclosure.
  • the sensor chip 11A according to Modification 1 has the same configuration as the sensor chip 11 of the above-described embodiment, and the operation and effect are also the same.
  • the configuration of the APD 31 is simplified and shown.
  • the illustration of the APD 31 will be simplified for the cross-sectional views described in the second and subsequent modifications.
  • the antireflection film 74 is laminated on the side of the reflection member 73 opposite to the on-chip lens 71.
  • the antireflection film 74 is provided, for example, at a position overlapping the reflecting member 73 in a plan view, and has the same planar shape as the reflecting member 73.
  • the end surface of the antireflection film 74 and the end surface of the reflection member 73 are provided at the same position.
  • the antireflection film 74 is provided for each on-chip lens 71 (for each pixel 21).
  • the insulating film 62 (pixel separation portion 63) has an inverse tapered shape in FIGS. 9 and later, the insulating film 62 may have another shape, for example, a tapered shape. May be.
  • the antireflection film 74 is made of a material that prevents reflection of light having wavelengths in the near infrared region and the infrared region.
  • a carbon black film, a silicon oxide (SiO) film, or the like can be used for the antireflection film 74.
  • the antireflection film 74 may be formed of a laminated film of a carbon black film and a silicon oxide film.
  • the reflecting member 73 since the reflecting member 73 is provided as in the above-described embodiment, the light LIR reflected by the wiring 104 easily enters the APD 31 efficiently. Further, since the reflection member 73 is covered with the antireflection film 74, light reflection on the surface of the reflection member 73 (the surface opposite to the on-chip lens 71) can be suppressed. Thereby, the flare can be suppressed more effectively.
  • FIG. 10A shows a schematic configuration of a main part of a sensor chip (sensor chip 11B) according to Modification 2 of the above-described embodiment.
  • the position of the reflecting member 73 on the on-chip lens 71 differs depending on the position of the pixel 21 in the pixel array section 12 (FIG. 1).
  • the sensor chip 11B according to the modified example 2 has the same configuration as the sensor chip 11 of the above-described embodiment, and the operation and effect thereof are also the same.
  • FIG. 10B shows an example of the position of the pixel 21 shown in FIG. 10A.
  • the reflection member 73 is provided at a position overlapping the center line CL of the on-chip lens 71.
  • the pixels 21 for example, pixels 21R and 21L described later
  • the pixel array unit 12 the pixels 21 (for example, pixels 21R and 21L described later) arranged outside the central pixel 21C are reflected at positions outside the central line CL of the on-chip lens 71.
  • a member 73 is provided.
  • the reflecting member 73 is provided on the right side of the center line CL of the on-chip lens 71.
  • the position of the reflection member 73 may be gradually shifted from the pixel 21C at the center of the pixel array section 12 to the pixel 21R at the right end.
  • the reflecting member 73 is provided on the left side of the center line CL of the on-chip lens 71.
  • the position of the reflection member 73 may be gradually shifted from the pixel 21C at the center of the pixel array section 12 to the pixel 21L at the left end.
  • the position of the reflecting member 73 with respect to the on-chip lens 71 differs depending on the image height in the pixel array unit 12.
  • FIG. 11 shows the configuration of the sensor chip 11B having the antireflection film 74 described in the first modification.
  • the antireflection film 74 may be laminated on the reflection member 73 of the sensor chip 11B.
  • the reflection member 73 since the reflection member 73 is provided as in the above-described embodiment, the light L IR reflected by the wiring 104 easily enters the APD 31 efficiently. Further, since the position of the reflecting member 73 with respect to the on-chip lens 71 is made to be different in each pixel 21 according to the image height of the pixel array section 12, light incident on the on-chip lens 71 from an oblique direction is incident on the APD 31. It is incident efficiently. That is, the sensitivity of the sensor chip 11B can be improved by the same effect as the pupil correction.
  • FIG. 12A and 12B show a schematic configuration of a main part of a sensor chip (sensor chip 11C) according to Modification 3 of the above embodiment.
  • FIG. 12A shows an example of the cross-sectional configuration of the sensor chip 11C
  • FIG. 12B shows an example of the planar configuration of the sensor chip 11C.
  • the reflection member 73 is provided separately in a plurality of portions (main portion 73m, small portion 73s). Except for this point, the sensor chip 11C according to Modification 3 has the same configuration as the sensor chip 11 of the above-described embodiment, and the operation and effect thereof are also the same.
  • Each pixel 21 is provided with a reflective member 73 including a main portion 73m and a small portion 73s separated from each other.
  • the main portion 73m has, for example, a quadrangular planar shape, and is arranged in the center of the on-chip lens 71.
  • a plurality of small portions 73s are provided in each pixel 21, for example.
  • Each small portion 73s has, for example, a quadrangular planar shape, and has an area smaller than the area of the main portion 73m in a plan view.
  • a plurality of small portions 73s are arranged so as to surround one main portion 73m.
  • the reflective member 73 separated into a plurality of portions may be provided in a fence shape.
  • the reflection member 73 since the reflection member 73 is provided as in the above-described embodiment, the light L IR reflected by the wiring 104 easily enters the APD 31 efficiently. Further, since the reflection member 73 is divided into a plurality of parts and provided in each pixel 21, it becomes easy to efficiently confine the light L IR entering the on-chip lens 71 in each pixel 21. Further, the loss of the optical LIR incident on the on-chip lens 71 is suppressed.
  • FIG. 13 shows a schematic cross-sectional configuration of a main part of a sensor chip (sensor chip 11D) according to Modification 4 of the above embodiment.
  • the sensor chip 11D has an inverted pyramid array structure (inverted pyramid array structure 41P) on the first surface S1 of the semiconductor substrate 41. Except for this point, the sensor chip 11D according to Modification 4 has the same configuration as the sensor chip 11 of the above-described embodiment, and the operation and effect thereof are also the same.
  • the inverted pyramid array structure 41P is provided on substantially the entire surface of each pixel 21.
  • the inverted pyramid array structure 41P is a so-called IPA (Inverted Pyramid Array) structure, and is a pyramid-shaped (quadrangular pyramid-shaped) minute uneven structure provided on the first surface S1 of the semiconductor substrate 41.
  • IPA Inverted Pyramid Array
  • the reflection member 73 is provided as in the above-described embodiment, the light L IR reflected by the wiring 104 easily enters the APD 31 efficiently. Further, since the inverted pyramid array structure 41P is provided on the first surface S1 of the semiconductor substrate 41, the sensitivity of the APD 31 can be further increased by light diffraction.
  • FIG. 14 shows a schematic cross-sectional configuration of a main part of a sensor chip (sensor chip 11E) according to Modification 5 of the above-described embodiment.
  • the pixel array unit 12 (FIG. 1) is provided with the pixels 21 having the APD 31 and the pixels 21V having the PD (Photo Diode) 31V that receives light having a wavelength in the visible region.
  • the sensor chip 11E according to Modification 5 has the same configuration as the sensor chip 11 of the above-described embodiment, and the operation and effect thereof are also the same.
  • the pixel 21V corresponds to a specific example of the second pixel of the present technology
  • the PD 31V corresponds to a specific example of the photodiode of the present technology.
  • the pixel 21V is a pixel that receives light in the red wavelength band, the green wavelength band, and the blue wavelength band to generate a light reception signal, and the color filter 75 is provided between the first surface S1 of the semiconductor substrate 41 and the on-chip lens 71. have.
  • the color filter 75 selectively transmits light in any of the red wavelength region, the green wavelength region, and the blue wavelength region.
  • the PD 31V provided in the pixel 21V may not be provided with the avalanche multiplication region (the avalanche multiplication region 57 in FIG. 2).
  • an APD that receives light having a wavelength in the visible region may be used for the pixel 21V.
  • the reflective member 73 is selectively provided in, for example, the pixel 21 that receives light of wavelengths in the near infrared region and the infrared region among the pixels 21 and 21V. Thereby, in the pixel 21V that receives light having a wavelength in the visible region, it is possible to suppress the loss of light caused by the reflecting member 73.
  • FIG. 15 represents another example of the sensor chip 11E.
  • the pixels 21 and 21V are provided with a laminated structure of the reflection member 73 and the optical functional film 76.
  • the laminated structure of the reflection member 73 and the optical functional film 76 has a property of reflecting light of wavelengths in the near infrared region and infrared region and transmitting light of wavelengths in the visible region.
  • the optical function film 76 can be configured by, for example, a laminated film in which a high refractive index material film and a low refractive index material film are alternately laminated.
  • a silicon oxide (SiO 2 ) film can be used for the low refractive index material film
  • a titanium oxide (TiO 2 ) film can be used for the high refractive index material film.
  • the reflection member 73 since the reflection member 73 is provided as in the above-described embodiment, the light L IR reflected by the wiring 104 easily enters the APD 31 efficiently. Moreover, since the pixel 21V that receives light having a wavelength in the visible region is provided together with the pixel 21 that receives light having a wavelength in the near-infrared region and the infrared region, acquired information can be increased.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example of a distance measuring device 200 which is an electronic device using the sensor chips 11, 11A, 11B, 11C, 11D and 11E.
  • the distance measuring device 200 includes a distance measuring image sensor 201 and a light source device 211.
  • the ranging image sensor 201 includes an optical system 202, a sensor chip 203, an image processing circuit 204, a monitor 205, and a memory 206. Then, the distance measurement image sensor 201 receives the light (modulated light or pulsed light) emitted from the light source device 211 toward the subject and reflected by the surface of the subject, and thereby the distance according to the distance to the subject. Images can be acquired.
  • the optical system 202 is configured to have one or more lenses, guides image light (incident light) from a subject to the sensor chip 203, and forms an image on the light receiving surface (sensor unit) of the sensor chip 203.
  • the sensor chip 11, 11A, 11B, 11C, 11D, 11E described above is applied as the sensor chip 203, and the distance signal indicating the distance obtained from the light receiving signal (APD OUT) output from the sensor chip 203 is used as the image processing circuit. It is supplied to 204.
  • the image processing circuit 204 performs image processing for constructing a distance image based on the distance signal supplied from the sensor chip 203, and the distance image (image data) obtained by the image processing is supplied to the monitor 205 and displayed. Or is supplied to the memory 206 and stored (recorded).
  • the distance measuring image sensor 201 configured as described above, by applying the above-described sensor chips 11, 11A, 11B, 11C, 11D, and 11E, as the sensitivity of the pixel 21 is improved, for example, a more accurate A range image can be acquired.
  • FIG. 17 is a diagram showing a usage example using the above-mentioned image sensor (distance measuring image sensor 201).
  • the image sensor described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-rays as described below.
  • ⁇ Devices that capture images used for viewing such as digital cameras and portable devices with camera functions
  • Safe driving such as automatic stop and recognition of the driver's condition
  • Gestures of devices/users used for traffic such as in-vehicle sensors for taking images of the back, surroundings, and inside the vehicle, surveillance cameras for monitoring traveling vehicles and roads, ranging sensors for ranging between vehicles, etc.
  • Devices used for home appliances such as TVs, refrigerators, and air conditioners, endoscopes, and devices for imaging blood vessels by receiving infrared light in order to take images and operate the devices according to the gestures.
  • Equipment used for agriculture Of devices used for medical and health care, surveillance cameras for crime prevention, cameras used for person authentication, and other devices used for security, skin measuring instruments for skin, and scalp Devices such as microscopes used for beauty, action cameras and wearable cameras for sports applications, devices used for sports, cameras for monitoring the condition of fields and crops, etc. , Equipment used for agriculture
  • the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a patient internal information acquisition system using a capsule endoscope to which the technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 includes a capsule-type endoscope 10100 and an external control device 10200.
  • the capsule endoscope 10100 is swallowed by a patient at the time of inspection.
  • the capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside the organ such as the stomach or the intestine by peristaltic movement or the like while being naturally discharged from the patient, and the inside of the organ.
  • Images (hereinafter, also referred to as in-vivo images) are sequentially captured at predetermined intervals, and information regarding the in-vivo images is sequentially wirelessly transmitted to the external control device 10200 outside the body.
  • the external control device 10200 comprehensively controls the operation of the internal information acquisition system 10001. Further, the external control device 10200 receives information about the in-vivo image transmitted from the capsule endoscope 10100, and displays the in-vivo image on a display device (not shown) based on the received information about the in-vivo image. Image data for displaying is generated.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 can obtain an in-vivo image of the inside of the patient's body at any time during the period from when the capsule endoscope 10100 is swallowed until it is discharged.
  • the capsule endoscope 10100 has a capsule-shaped casing 10101, and in the casing 10101, a light source unit 10111, an imaging unit 10112, an image processing unit 10113, a wireless communication unit 10114, a power feeding unit 10115, and a power supply unit. 10116 and the control part 10117 are stored.
  • the light source unit 10111 is composed of, for example, a light source such as an LED (light emission diode), and irradiates the imaging field of view of the imaging unit 10112 with light.
  • a light source such as an LED (light emission diode)
  • the image pickup unit 10112 is composed of an image pickup element and an optical system including a plurality of lenses provided in front of the image pickup element.
  • the reflected light (hereinafter referred to as observation light) of the light applied to the body tissue to be observed is collected by the optical system and incident on the image pickup element.
  • the observation light incident on the image sensor is photoelectrically converted, and an image signal corresponding to the observation light is generated.
  • the image signal generated by the image capturing unit 10112 is provided to the image processing unit 10113.
  • the image processing unit 10113 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112.
  • the image processing unit 10113 provides the image signal subjected to the signal processing to the wireless communication unit 10114 as RAW data.
  • the wireless communication unit 10114 performs a predetermined process such as a modulation process on the image signal subjected to the signal processing by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control device 10200 via the antenna 10114A. Further, the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A. The wireless communication unit 10114 provides the control signal received from the external control device 10200 to the control unit 10117.
  • a predetermined process such as a modulation process
  • the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A.
  • the wireless communication unit 10114 provides the control signal received from the external control device 10200 to the control unit 10117.
  • the power feeding unit 10115 includes an antenna coil for receiving power, a power regeneration circuit that regenerates power from the current generated in the antenna coil, a booster circuit, and the like. In the power feeding unit 10115, electric power is generated using the so-called non-contact charging principle.
  • the power supply unit 10116 is composed of a secondary battery and stores the electric power generated by the power supply unit 10115.
  • the arrows and the like indicating the destinations of the power supply from the power supply unit 10116 are omitted, but the power stored in the power supply unit 10116 is the light source unit 10111. , Image processing unit 10112, image processing unit 10113, wireless communication unit 10114, and control unit 10117, and can be used to drive these.
  • the control unit 10117 is configured by a processor such as a CPU, and controls the driving of the light source unit 10111, the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the power feeding unit 10115 from the external control device 10200. Control as appropriate.
  • the external control device 10200 is composed of a processor such as a CPU or GPU, or a microcomputer or a control board on which a processor and a storage element such as a memory are mixedly mounted.
  • the external control device 10200 controls the operation of the capsule endoscope 10100 by transmitting a control signal to the control unit 10117 of the capsule endoscope 10100 via the antenna 10200A.
  • a control signal from the external control device 10200 can change the light irradiation conditions for the observation target in the light source unit 10111.
  • the imaging conditions for example, the frame rate in the imaging unit 10112, the exposure value, etc.
  • the control signal from the external control device 10200 may change the content of the processing in the image processing unit 10113 and the condition (for example, the transmission interval, the number of transmission images, etc.) at which the wireless communication unit 10114 transmits the image signal. ..
  • the external control device 10200 also performs various types of image processing on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10100, and generates image data for displaying the captured in-vivo image on the display device.
  • image processing include development processing (demosaic processing), high image quality processing (band emphasis processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and/or camera shake correction processing), and/or enlargement processing ( Various signal processing such as electronic zoom processing) can be performed.
  • the external control device 10200 controls the drive of the display device to display an in-vivo image captured based on the generated image data.
  • the external control device 10200 may have the generated image data recorded in a recording device (not shown) or printed out in a printing device (not shown).
  • the above is an example of an in-vivo information acquisition system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging unit 10112 among the configurations described above. This improves the detection accuracy.
  • the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied.
  • FIG. 19 illustrates a situation in which an operator (doctor) 11131 is operating on a patient 11132 on a patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment tool 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100.
  • a cart 11200 equipped with various devices for endoscopic surgery.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 into which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having the rigid barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel. Good.
  • An opening in which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • 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 by a light guide extending inside the lens barrel 11101. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, or may be a perspective or side-viewing endoscope.
  • An optical system and an image pickup device are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the image pickup device by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted as RAW data to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and integrally controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives the image signal from the camera head 11102, and performs various image processing such as development processing (demosaic processing) on the image signal for displaying an image based on the image signal.
  • image processing such as development processing (demosaic processing)
  • 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, for example, a light source such as an LED (light emission diode), and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing an operating part or the like.
  • a light source such as an LED (light emission diode)
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and input instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment tool control device 11205 controls the drive of the energy treatment tool 11112 for cauterizing, incising, sealing a blood vessel, or the like of a tissue.
  • the pneumoperitoneum device 11206 is used to inflate the body cavity of the patient 11132 through the pneumoperitoneum tube 11111 in order to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field by the endoscope 11100 and the working space of the operator.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site can be composed of, for example, an LED, a laser light source, or a white light source composed of a combination thereof.
  • a white light source is configured by combining RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation target in a time-division manner, and the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing to support each of RGB. It is also possible to capture the image in a time-division manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter on the image sensor.
  • the drive of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light at predetermined time intervals.
  • the drive of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of changing the light intensity to acquire an image in a time-division manner and synthesizing the image, so-called high dynamic without blackout and overexposure. Images of the range 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, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue to irradiate light in a narrow band as compared with the irradiation light (that is, white light) in normal observation, the mucosal surface layer.
  • narrow band imaging in which a predetermined tissue such as a blood vessel is photographed with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation in which an image is obtained by the fluorescence generated by irradiating the excitation light may be performed.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe the fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is injected. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 may be configured to be capable of supplying narrow band light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 20 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and the CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a driving unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • CCU11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and CCU11201 are communicatively connected to each other by a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101.
  • the observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the image sensor constituting the image pickup unit 11402 may be one (so-called single plate type) or a plurality (so-called multi-plate type).
  • each image pickup element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and a color image may be obtained by synthesizing them.
  • the image pickup unit 11402 may be configured to have a pair of image pickup elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D (dimensional) display, respectively.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each image pickup element.
  • the image pickup 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 composed of an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. Accordingly, the magnification and focus of the image captured by the image capturing unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting/receiving various information to/from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the image pickup unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal 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 the condition.
  • the image capturing conditions such as the frame rate, the exposure value, the magnification, and the 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. In the latter case, the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are installed in the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Auto Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls the 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 the image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted by telecommunications, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal that is the RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls regarding imaging of a surgical site or the like by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging the surgical site or the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the driving of the camera head 11102.
  • the control unit 11413 also causes the display device 11202 to display a captured image of the surgical site or the like based on the image signal subjected to the image processing by the image processing unit 11412. At this time, the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image by using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, etc. of the edge of an object included in the captured image to remove surgical tools such as forceps, a specific biological part, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like. Can be recognized. When displaying the captured image on the display device 11202, the control unit 11413 may superimpose and display various surgical support information on the image of the surgical unit by using the recognition result. By superimposing and displaying the operation support information and presenting it to the operator 11131, it is possible to reduce the burden on the operator 11131 and to allow the operator 11131 to proceed with the operation reliably.
  • various image recognition techniques For example, the control unit 11413 detects the shape, color, etc. of the edge
  • the transmission cable 11400 that connects the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable that supports electric signal communication, an optical fiber that supports 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 above is an example of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402 among the configurations described above. By applying the technique according to the present disclosure to the imaging unit 11402, the detection accuracy is improved.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is applicable to any type of movement such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, a construction machine, and an agricultural machine (tractor). It may be realized as a device mounted on the body.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system which is an example of a mobile body control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, a voice image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the 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 steering mechanism for adjustment and a control device such as a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted 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, blinkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle outside information detection unit 12030.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside 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 electric signal according to the amount of the light received.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the state of the driver is connected.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines 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 asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of 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 the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels 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 outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of antiglare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the voice image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of a voice and an image to an output device capable of visually or audibly notifying information to an occupant of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a head-up display.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the image capturing unit 12031 includes image capturing units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100, for example.
  • the image capturing unit 12101 provided on the front nose and the image capturing unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 included in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior is mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic signal, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 22 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors
  • the imaging range 12114 indicates The imaging range of the imaging part 12104 provided in a rear bumper or a back door is shown.
  • a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of image capturing elements, or may be an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more.
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels without depending on the operation of the driver.
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 identifies an obstacle around the vehicle 12100 into an obstacle visible to the driver of the vehicle 12100 and an obstacle difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk 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, the microcomputer 12051 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • 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 a pedestrian is present in the images captured by the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. Is performed by the procedure for determining.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as 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 the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the image capturing unit 12031, a more easily captured image can be obtained, and thus fatigue of the driver can be reduced.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiments and the like, and various modifications can be made.
  • the configuration of the sensor chip described in the above embodiments and the like is an example, and another layer may be further provided.
  • the material and thickness of each layer are also examples, and are not limited to those described above.
  • the reflecting member 73 may be provided on the first surface S1 side of the semiconductor substrate 41.
  • the on-chip lens 71 may be provided so as to cover the reflection member 73 provided on the first surface S1 of the semiconductor substrate 41.
  • the on-chip lens 71 is used as the condensing structure, but as shown in FIG. 24, a digital lens (digital lens 71D) is used instead of the on-chip lens 71. You may do so.
  • the digital lens 71D focuses the incident light on the APD 31 using diffraction.
  • the reflection member 73 is arranged on the first surface S1 of the semiconductor substrate 41 together with the digital lens 71D, for example.
  • the configuration of the APD 31 may further include other elements, or may not include all the elements. Further, the arrangement of the elements constituting the APD 31 may be another arrangement.
  • the wiring 104 functions as the cathode of the APD 31 and the wiring 105 functions as the anode of the APD 31 has been described, but the wiring 104 may function as the anode and the wiring 105 may function as the cathode.
  • the conductive type (P type, N type) described in the above embodiment may have opposite configurations.
  • the first reflecting member of the present technology is the wiring 104 of the wiring layer 42
  • the first reflecting member may be configured by a reflecting member other than the wiring 104. It may be.
  • the wiring layer 42 or the wiring layer 43 may be provided with another reflective member in addition to the wiring 104.
  • the present disclosure may have the following configurations.
  • the second reflecting member that reflects the light reflected by the first reflecting member since the second reflecting member that reflects the light reflected by the first reflecting member is provided, the light reflected by the first reflecting member is an avalanche photo. It is possible to prevent the diode from going outside. Therefore, the sensitivity can be improved.
  • a semiconductor substrate having a first surface and a second surface facing each other and provided with an avalanche photodiode; An on-chip lens provided on the first surface side of the semiconductor substrate, A first reflecting member provided on the on-chip lens, A wiring layer that is provided on the second surface side of the semiconductor substrate and that includes a second reflecting member.
  • the sensor according to (1) wherein the light reflected by the second reflecting member is further reflected by the first reflecting member.
  • the antireflection member includes a carbon black film or a silicon oxide film.
  • the avalanche photodiode and the on-chip lens are provided for each pixel, The sensor according to any one of (1) to (9), including the pixels in which the position of the first reflecting member with respect to the on-chip lens is different.
  • the first reflecting member is provided in the central portion of the on-chip lens
  • the pixel array portion outside the central portion of the pixel array portion has the pixel provided with the first reflective member at a position deviated from the central portion of the on-chip lens according to the above (10).
  • Sensor. (12) The sensor according to any one of (1) to (11), wherein an inverted pyramid array structure is provided on the surface of the semiconductor substrate. (13) The avalanche photodiode and the on-chip lens are provided for each pixel, An area occupied by the first reflecting member is 25% or less of an area of the pixel.
  • the said 1st reflective member is a sensor as described in any one of said (1) thru
  • the on-chip lens is provided for each pixel,
  • the plurality of pixels includes a first pixel and a second pixel, In the first pixel, the avalanche photodiode receives light of wavelengths in the near infrared region and the infrared region,
  • a semiconductor substrate having a first surface and a second surface facing each other and provided with an avalanche photodiode;
  • An on-chip lens provided on the first surface side of the semiconductor substrate and The first reflective member provided on the on-chip lens and
  • a distance measuring device provided with a sensor provided on the second surface side of the body substrate and including a wiring layer including a second reflecting member.

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Abstract

対向する第１面（Ｓ１）および第２面（Ｓ２）を有するとともに、アバランシェフォトダイオードが設けられた半導体基板（４１）と、前記半導体基板（４１）の前記第１面（Ｓ１）側に設けられたオンチップレンズ（７１）と、前記オンチップレンズ（７１）上に設けられた第１反射部材（７３）と、前記半導体基板（４１）の前記第２面（Ｓ２）側に設けられるとともに、第２反射部材（１０４）を含む配線層（４２）とを備えたセンサ。

Description

センサおよび測距装置
　本技術は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Avalanche Photo Diode）を用いたセンサ、およびこれを備えた測距装置に関する。
　近年、ＴｏＦ(Time of Flight)法を用いて距離計測を行う測距装置の開発が進められている。このような測距装置では、光源から対象物への光を照射し、対象物により反射された光をセンサで受光するようになっている。このセンサは、例えば、画素毎にＡＰＤを有している（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－８８４８８号公報
　このようなセンサでは、より感度を向上させることが望まれている。
　したがって、感度を向上させることが可能なセンサおよび測距装置を提供することが望ましい。
　本技術の一実施の形態に係るセンサは、対向する第１面および第２面を有するとともに、アバランシェフォトダイオードが設けられた半導体基板と、半導体基板の第１面側に設けられたオンチップレンズと、オンチップレンズ上に設けられた第１反射部材と、半導体基板の第２面側に設けられるとともに、第２反射部材を含む配線層とを備えたものである。
　本技術の一実施の形態に係る測距装置は、上記本技術の一実施の形態に係るセンサを備えたものである。
　本技術の一実施の形態に係るセンサおよび測距装置では、第２反射部材で反射された光を反射する第１反射部材が設けられている。これにより、第２反射部材で反射された光は、効率的にアバランシェフォトダイオードに入射しやすくなる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本技術の一実施の形態に係るセンサチップの構成の一例を表すブロック図である。 図１に示した画素アレイ部の要部の構成の一例を表す断面模式図である。 図２に示した画素の構成の一例を表す平面模式図である。 図２に示した反射部材の平面構成の一例を表す模式図である。 図４Ａに示した反射部材の平面構成の他の例（１）を表す模式図である。 図４Ａに示した反射部材の平面構成の他の例（２）を表す模式図である。 図２に示した反射部材の大きさと量子効率との関係の一例を表す模式図である。 比較例に係るセンサチップの要部の構成を表す断面模式図である。 図２に示した反射部材の作用について説明するための断面模式図である。 半導体基板の深さと各波長の光の吸収量との関係の一例を表す模式図である。 変形例１に係るセンサチップの要部の構成を表す断面模式図である。 変形例２に係るセンサチップの要部の構成を表す断面模式図である。 図１０Ａに示した各画素の位置について説明するための平面模式図である。 図１０Ａに示したセンサチップの断面構成の他の例を表す模式図である。 変形例３に係るセンサチップの要部の構成を表す断面模式図である。 図１２Ａに示した遮光部材の平面構成の一例を表す模式図である。 変形例４に係るセンサチップの要部の構成を表す断面模式図である。 変形例５に係るセンサチップの要部の構成を表す断面模式図である。 図１４に示したセンサチップの断面構成の他の例を表す模式図である。 図１等に示したセンサチップを用いた測距装置の構成の一例を表すブロック図である。 イメージセンサを使用する使用例を示す図である。 体内情報取得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。 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。 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。 図２等に示した反射部材の位置の他の例について説明するための断面模式図である。 図２等に示したオンチップレンズに代えて他の集光構造を設けたセンサチップについて説明するための断面模式図である。
　以下、本技術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（オンチップレンズ上に反射部材を有するセンサチップの例）
　２．変形例１（反射部材に積層された反射防止部材を有する例）
　３．変形例２（反射部材の位置が互いに異なる画素を有する例）
　４．変形例３（反射部材を複数に分離して設けた例）
　５．変形例４（半導体基板の表面に逆ピラミッド構造を有する例）
　６．変形例５（可視領域の波長の光を受光する画素を有する例）
　７．適用例（測距装置）
　８．応用例
＜実施の形態＞
［センサチップ１１の構成］
　図１は、本技術の一実施の形態に係るセンサチップ１１の構成例を示すブロック図である。このセンサチップ１１が、本技術の「センサ」の一具体例に対応する。
　センサチップ１１は、例えば、複数の画素２１が設けられた画素アレイ部１２と、画素２１に電気的に接続されたバイアス電圧印加部１３とを有している。このセンサチップ１１は、例えば、測距装置（後述の図１６の測距装置２００）に適用されるものであり、近赤外領域および赤外領域の波長の光を受光して受光信号を生成する。近赤外領域および赤外領域の波長とは、例えば、６００ｎｍ以上の波長であり、８５０ｎｍ、９０５ｎｍおよび９４０ｎｍ等の波長をいう。
　画素アレイ部１２では、複数の画素２１が、例えばマトリクス状（行列状）に配置されている。各画素２１は、例えば、ＡＰＤ３１、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）３２およびインバータ３３を有している。ＡＰＤ３１のカソードには、大きな負電圧ＶBDが印加されるようになっている。カソードに負電圧ＶBDが印加されると、ＡＰＤ３１にアバランシェ増倍領域（後述の図２のアバランシェ増倍領域５７）が形成され、１フォトンの入射で発生する電子がアバランシェ増倍される。ＦＥＴ３２は、例えばＰ型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）により構成されている。ＦＥＴ３２は、ＡＰＤ３１に電気的に接続されている。ＡＰＤ３１でアバランシェ増倍された電子の電圧が負電圧ＶBDに達すると、ＦＥＴ３２はＡＰＤ３１の電子を放出させ、ＡＰＤ３１を初期電圧ＶEに戻す。即ち、ＦＥＴ３２は、ＡＰＤ３１のクエンチング（quenching）を行う。インバータ３３は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）インバータにより構成されている。インバータ３３はＡＰＤ３１に電気的に接続されている。このインバータ３３は、ＡＰＤ３１で増倍された電子により発生する電圧を整形し、受光信号（APD OUT）を出力する。受光信号は、１フォトンの到来時刻を始点として発生するパルス波形である。
　バイアス電圧印加部１３は、複数の画素２１各々に電気的に接続されている。このバイアス電圧印加部１３により、複数の画素２１各々に、バイアス電圧が印加される。
　図２は、センサチップ１１のうち、画素アレイ部１２の断面構成の一例を表している。図２には、３つの画素２１を図示している。センサチップ１１は、例えば、半導体基板４１（センサ基板）、センサ側の配線層４２、ロジック側の配線層４３およびロジック側の半導体基板（ロジック回路基板，図示せず）の積層体により構成されている。ここで、半導体基板４１が本開示の半導体基板の一具体例に対応し、配線層４２が本開示の配線層の一具体例に対応する。半導体基板４１は、対向する第１面Ｓ１および第２面Ｓ２を有しており、半導体基板４１の第２面Ｓ２側に、配線層４２および配線層４３がこの順に積層されている。半導体基板４１の第１面Ｓ１が受光面を構成する。センサチップ１１は、更に、半導体基板４１の第１面Ｓ１側に、反射防止膜６４、酸化膜６５およびオンチップレンズ７１を有している。センサチップ１１は、いわゆる、裏面照射型の構成を有している。
　半導体基板４１は、例えば、単結晶のシリコン（Ｓｉ）により構成されている。この半導体基板４１には、画素２１毎に、ＡＰＤ３１が設けられている。ＡＰＤ３１は、例えば、Ｎウェル領域５１、Ｐ型拡散層５２、Ｎ型拡散層５３、ホール蓄積層５４、ピニング層５５およびＰ型領域５６を含んでいる。半導体基板４１には、隣り合うＡＰＤ３１を分離する画素分離部６３が設けられている。画素分離部６３は、例えば、半導体基板４１を第１面Ｓ１から第２面Ｓ２まで貫通する溝により構成されている。この画素分離部６３の溝には、絶縁膜６２が埋設されている。
　Ｎウェル領域５１は、半導体基板４１の厚み方向（図２のＺ軸方向）にわたって広く設けられている。このＮウェル領域５１は、光電変換により発生した電子をアバランシェ増倍領域（後述のアバランシェ増倍領域５７）に転送する電界を形成する。Ｎウェル領域５１に代えて、Ｐウェル領域を設けるようにしてもよい（図示は省略）。
　Ｐ型拡散層５２およびＮ型拡散層５３は、半導体基板４１の第２面Ｓ２近傍に設けられている。Ｐ型拡散層５２およびＮ型拡散層５３は積層して設けられており、例えば、Ｐ型拡散層５２よりもＮ型拡散層５３の方が、より第２面Ｓ２に近い位置に配置されている。Ｐ型拡散層５２およびＮ型拡散層５３は、平面（図２のＸＹ平面）視で、画素２１に広く設けられている。Ｐ型拡散層５２は、濃い濃度でＰ型不純物が拡散された層であり、Ｎ型拡散層５３は、濃い濃度でＮ型不純物が拡散された層である。Ｐ型拡散層５２およびＮ型拡散層５３が、互いに接続する領域には空乏層が形成される。この空乏層に、アバランシェ増倍領域５７が形成される。Ｎ型拡散層５３は、配線層４２の配線（後述の配線１０４）に電気的に接続されており、この配線からＮ型拡散層５３に負電圧ＶBDが印加されるようになっている。この配線と接続するため、Ｎ型拡散層５３は、一部が半導体基板４１の第２面Ｓ２まで延びるように凸形状を有していてもよい。
　アバランシェ増倍領域５７は、上記のように、Ｐ型拡散層５２およびＮ型拡散層５３の境界面に形成される。このアバランシェ増倍領域５７は、Ｎ型拡散層５３に印加される負電圧ＶＢＤによって形成される高電界領域である。アバランシェ増倍領域５７により、１フォトンがＡＰＤ３１に入射するときに発生する電子（ｅ-）が増倍される。
　ホール蓄積層５４は、例えば、Ｎウェル領域５１と第１面Ｓ１との間、およびＮウェル領域５１と画素分離部６３との間に設けられている。ホール蓄積層５４は、Ｐ型の不純物が拡散された層であり、ホールを蓄積するようになっている。ホール蓄積層５４は、Ｐ型領域５６を介して配線層４２の配線（後述の配線１０５）に電気的に接続されており、バイアス調整がなされるようになっている。
　ピニング層５５は、ホール蓄積層５４と第１面Ｓ１との間、およびホール蓄積層５４と画素分離部６３との間に設けられている。ピニング層５５は、濃い濃度でＰ型不純物が拡散された層である。ホール蓄積層５４のバイアス調整により、ホール蓄積層５４のホール濃度が高くなると、ピニング層５５によるピニングが強固となる。これにより、例えば、暗電流の発生を抑えることができる。
　Ｐ型領域５６は、濃い濃度でＰ型不純物が拡散された層であり、半導体基板４１の第２面Ｓ２近傍に設けられている。
　図３は、画素２１の平面構成の一例を模式的に表したものである。Ｐ型領域５６は、例えば、平面視でＮウェル領域５１を囲むように設けられている。このＰ型領域５６により、配線層４２の配線１０５とホール蓄積層５４とが電気的に接続されている。
　画素分離部６３は、例えば、ＡＰＤ３１を仕切るように、平面視で格子状に設けられている（図３）。画素分離部６３の溝に埋設された絶縁膜６２は、例えば、半導体基板４１の厚み方向全部にわたって設けられている。絶縁膜６２は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）等により構成されている。このように絶縁膜６２が埋設された画素分離部６３を設けることにより、隣り合うＡＰＤ３１間でのクロストークの発生を抑えることができる。図示は省略するが、絶縁膜６２を間にして、画素分離部６３の溝に金属膜を設けるようにしてもよい。あるいは、画素分離部６３の溝に、絶縁膜６２および金属膜とともに、空洞部を設けるようにしてもよい。
　半導体基板４１の第１面Ｓ１側には、画素分離部６３上に遮光膜６１が設けられている。遮光膜６１は、例えば、平面視で画素分離部６３に重なるように、格子状に設けられている。このような遮光膜６１を設けることにより、斜め入射光に起因したクロストークの発生を抑えることができる。遮光膜６１は、画素分離部６３の溝に埋め込まれていてもよい。画素分離部６３の溝に埋め込まれた遮光膜６１は、画素分離部６３上の遮光膜６１と一体形成されていてもよい。また、この画素分離部６３の溝に埋め込まれた遮光膜６１内に、空洞（ボイド）を設けるようにしてもよい。遮光膜６１には、近赤外領域および赤外領域の波長の光に遮光性を有する材料を用いることができ、例えば、タングステン（Ｗ）等を用いることができる。
　配線層４２には、例えば、メタルパッド１０２、コンタクト電極１０３および複数の配線（配線１０４，１０５，１０６）と、これらを分離する層間絶縁膜とが設けられている。
　メタルパッド１０２は、配線層４２と配線層４３との接合面に露出されており、配線層４３のメタルパッド（後述のメタルパッド１０１）に接合されている。これにより、配線層４２および配線層４３が、機械的および電気的に接合される。メタルパッド１０２は、例えば、銅（Ｃｕ）により構成されており、配線層４２および配線層４３の接合は、Ｃｕ－Ｃｕ接合により形成されている。
　コンタクト電極１０３は、例えば、半導体基板４１（具体的には、Ｎ型拡散層５３およびＰ型領域５６）と配線層４２の配線（例えば、配線１０４，１０５）との間の接続、あるいは、配線層４２の配線とメタルパッド１０２との間の接続に用いられる。
　配線層４２の配線１０４は、コンタクト電極１０３を介して半導体基板４１のＮ型拡散層５３に電気的に接続されている。即ち、配線１０４は、ＡＰＤ３１のカソードとして機能するものであり、画素２１毎に設けられている。この配線１０４は、ＡＰＤ３１を間にしてオンチップレンズ７１に対向している。ここでは、この配線１０４が、近赤外領域および赤外領域の波長の光に対して反射性を有している。具体的には、配線１０４には銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。このような配線１０４を配線層４２に設けることにより、光電変換されることなく、半導体基板４１を通過した光が配線１０４で反射されて、半導体基板４１に向かう。ここでは、配線１０４が、本技術の第２反射部材の一具体例に対応する。
　配線１０４は、平面視でアバランシェ増倍領域５７に重なる位置に、アバランシェ増倍領域５７よりも広く設けられていることが好ましい。例えば、配線１０４は、平面視で、Ｐ型領域５６より内側の画素２１を略全面覆うように、設けられている（図３）。
　配線層４２の配線１０５は、コンタクト電極１０３を介して半導体基板４１のＰ型領域５６に電気的に接続されている。即ち、配線１０５は、ＡＰＤ３１のアノードとして機能するものである。配線１０５は、例えば、平面視でＰ型領域５６に重なる位置に配置されており、配線１０４を囲んでいる。
　例えば、平面視で画素分離部６３に重なる位置に、配線（配線１０６）を設けるようにしてもよい。この配線１０６は、例えば、画素２１の角部に配置されている（図３）。画素分離部６３の溝に遮光膜６１を埋め込み、この遮光膜６１を配線１０６に電気的に接続するようにしてもよい。
　配線１０４，１０５，１０６は、コンタクト電極１０３を介してメタルパッド１０２に電気的に接続されている。
　配線層４３には、例えば、電極パッド９１、コンタクト電極９５およびメタルパッド１０１と、これらを分離する層間絶縁膜とが設けられている。
　電極パッド９１は、メタルパッド１０１よりも半導体基板４１の第２面Ｓ２から離れた位置に設けられており、配線層４３の回路基板に接続されている。コンタクト電極９５は、電極パッド９１とメタルパッド１０１とを接続している。メタルパッド１０１は、配線層４３と配線層４２との接合面で、配線層４２のメタルパッド１０２に接合されている。即ち、ＡＰＤ３１は、配線層４２を介して配線層４３に電気的に接続されている。
　半導体基板４１の第１面Ｓ１上には、反射防止膜６４および酸化膜６５を介してオンチップレンズ７１が設けられている。反射防止膜６４は、例えば、半導体基板４１（第１面Ｓ１）と酸化膜６５との間に設けられ、半導体基板４１の第１面Ｓ１の略全面を覆っている。反射防止膜６４を設けることにより、オンチップレンズ７１を通過した光が半導体基板４１の第１面Ｓ１で反射されるのを抑えることができる。反射防止膜６４には、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）などのバリアメタル、窒化シリコン（ＳｉＮ）または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等を用いることができる。酸化膜６５は、例えば、この反射防止膜６４を間にして半導体基板４１の第１面Ｓ１全面を覆っている。酸化膜６５には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）等を用いることができる。
　オンチップレンズ７１は、画素２１毎に設けられている。このオンチップレンズ７１は、第１面Ｓ１側から各ＡＰＤ３１を覆っている。オンチップレンズ７１は、入射した光を画素２１毎に半導体基板４１のＡＰＤ３１に集光する。オンチップレンズ７１は、有機材料により構成されていてもよく、あるいは無機材料により構成されていてもよい。有機材料としては、例えば、シロキサン系樹脂，スチレン系樹脂およびアクリル系樹脂等が挙げられる。無機材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。
　オンチップレンズ７１の表面は、反射防止膜（反射防止膜７２）で覆われていることが好ましい。これにより、オンチップレンズ７１の表面での光の反射を抑えることができる。反射防止膜７２には、上記反射防止膜６４と同様の材料を用いることができる。
　本実施の形態では、このオンチップレンズ７１および反射防止膜７２を間にしてＡＰＤ３１に対向する位置に、反射部材７３が設けられている。反射部材７３は、近赤外領域および赤外領域の波長の光に対して反射性を有しており、配線層４２の配線１０４で反射された光を再び、ＡＰＤ３１に向かって反射する。詳細は後述するが、これにより、配線１０４で反射された光がＡＰＤ３１の外側、即ち、半導体基板４１の第１面Ｓ１から外側に出ることを抑えられる。反射部材７３が、本開示の第１反射部材の一具体例に対応する。
　反射部材７３は、例えば、各々のオンチップレンズ７１上に、オンチップレンズ７１の一部を覆うように膜状に設けられている。例えば、反射部材７３は、オンチップレンズ７１の中央部に配置されている。反射部材７３には、例えば、タングステン（Ｗ），銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），金（Ａｕ）および銅（Ｃｕ）等により構成された膜を用いることができる。
　図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃは、反射部材７３の平面形状の一例を表している。反射部材７３は、例えば四角形（図４Ａ）、円（図４Ｂ）または六角形（図４Ｃ）等の平面形状を有している。反射部材７３は、どのような平面形状を有していてもよく、例えば、反射部材７３の平面形状は、六角形以外の多角形または楕円等であってもよい。平面視での反射部材７３の占有面積は、画素２１の面積の２５％以下であることが好ましい。以下、この反射部材７３の大きさについて説明する。
　図５は、反射部材７３の大きさ（平面視での反射部材７３の面積）と、量子効率との関係を、シミュレーションにより求めた結果を表している。この結果より、反射部材７３を設けない場合に比べて、画素２１の面積に対して十分に小さい面積の反射部材７３を設けたときに、ＡＰＤ３１の量子効率が１％～２％程度上昇することが分かった。一方、反射部材７３の面積がＸを超えるとＡＰＤ３１の量子効率が大きく低下する。このＸは、反射部材７３の面積が、画素２１の面積の２５％となる値である。例えば、一辺が１０μｍの大きさの正方形の画素２１では、２５μｍ2以下の面積の反射部材７３を設けることが好ましい。反射部材７３の占有面積は、画素２１の面積の１％～４％であることが更に好ましい。反射部材７３の厚みは、例えば３００ｎｍである。
［センサチップ１１の動作］
　センサチップ１１では、画素２１毎にオンチップレンズ７１で集光された光（近赤外領域および赤外領域の波長の光）がＡＰＤ３１へ光入射する。これにより、ＡＰＤ３１では正孔（ホール）および電子の対が発生する（光電変換される）。例えば、配線層４３からメタルパッド１０１，１０２、コンタクト電極１０３および配線１０４を介してＮ型拡散層５３に、負電圧ＶBDが供給されると、ＡＰＤ３１にアバランシェ増倍領域５７が形成される。これにより、例えば、電子がアバランシェ増倍され、受光信号が生成される。また、Ｐ型領域５６には、配線層４３からメタルパッド１０１，１０２、コンタクト電極１０３および配線１０５を介して所定の電圧が供給される。
［センサチップ１１の作用および効果］
　本実施の形態のセンサチップ１１では、配線１０４で反射された光を反射する反射部材７３が設けられている。これにより、配線１０４で反射された光は効率的にＡＰＤ３１に入射しやすくなる。以下、この作用および効果について、比較例を用いて説明する。
　図６は、比較例に係るセンサチップ（センサチップ１１１）の要部の模式的な断面構成を表している。図６は、センサチップ１１を表す図２に対応する。このセンサチップ１１１は、センサチップ１１と同様に、半導体基板４１、配線層４２および配線層４３の積層構造を有しており、配線層４２には配線１０４が設けられている。半導体基板４１の第１面Ｓ１上には画素２１毎にオンチップレンズ７１が設けられている。センサチップ１１１には、オンチップレンズ７１上の反射部材（図２の反射部材７３）が設けられていない。この点において、センサチップ１１１はセンサチップ１１と異なっている。
　このようなセンサチップ１１１では、画素２１毎にオンチップレンズ７１で集光された光（例えば、近赤外領域および赤外領域の波長の光ＬIR）の一部は、半導体基板４１を通過して配線層４２に入射する。この配線層４２に入射した光ＬIRは、配線１０４で反射され、再び、半導体基板４１に向かう（図６）。このように、配線１０４を設けることにより、半導体基板４１を透過した一部の光ＬIRが、再び半導体基板４１に入射しやすくなる。これにより、配線１０４を設けない場合に比べて、感度を向上させることができる。
　しかし、配線１０４で反射された光ＬIRの一部はＡＰＤ３１で光電変換されるものの、残りの光ＬIRは、半導体基板４１の第１面Ｓ１から半導体基板４１の外側に出ていく。例えば、配線１０４で反射された光ＬIRの約４５％は、半導体基板４１の外側に抜けてしまう。このように、配線１０４で反射された光ＬIRが半導体基板４１の外側に出ていくと、十分に感度を向上させることが困難となる。また、この半導体基板４１の外側にでた光ＬIRに起因してフレアが生じるおそれがある。
　これに対し、センサチップ１１では、オンチップレンズ７１を間にしてＡＰＤ３１に対向する反射部材７３が設けられているので、配線１０４で反射された光を、より効率的にＡＰＤ３１に入射させることができる。
　図７は、センサチップ１１での光ＬIRの経路の一例を表している。センサチップ１１では、配線１０４で反射された光ＬIRのうち、ＡＰＤ３１で光電変換されなかった光ＬIRが、再び反射部材７３で反射される。この反射部材７３で反射された光はＡＰＤ３１に向かい、ＡＰＤ３１で光電変換される。あるいは、反射部材７３で反射された光は半導体基板４１から配線層４２に入射し、配線１０４で反射される。
　図８は、半導体基板（例えば、半導体基板４１）の深さと、各波長（５４０ｎｍ，５５０ｎｍ，５６０ｎｍ，８５０ｎｍ，９００ｎｍ，９４０ｎｍ）の光の吸収量との関係を表している。可視領域の波長（５４０ｎｍ，５５０ｎｍ，５６０ｎｍ）の光は、半導体基板の浅い位置で略１００％が吸収される。一方、赤外領域の波長（８５０ｎｍ，９００ｎｍ，９４０ｎｍ）の光は、可視領域の波長の光に比べて、半導体基板への吸収量が低く、光路長（半導体基板の深さ）を大きくするに連れて、半導体基板への吸収量が増加する。即ち、近赤外領域および赤外領域の波長の光では、光路長を大きくすることにより、効果的に感度を向上させることができる。
　このように、センサチップ１１では、半導体基板４１の第２面Ｓ２側に配線１０４、第１面Ｓ１側に反射部材７３を設けることにより、光ＬIRは、配線１０４と反射部材７３との間で反射を繰り返すことができる。これにより、配線１０４で反射された光ＬIRは効率的にＡＰＤ３１に入射しやすくなり、センサチップ１１１に比べて感度を向上させることができる。また、半導体基板４１の第１面Ｓ１から半導体基板４１の外側に出ていく光が少なくなるので、フレアの発生を抑えることができる。
　以上説明したように、本実施の形態のセンサチップ１１では、配線１０４で反射された光ＬIRを反射する反射部材７３を設けるようにしたので、配線１０４で反射された光ＬIRがＡＰＤ３１の外側に出ることを抑えることができる。よって、感度を向上させることが可能となる。また、フレアの発生を抑えることができる。
　以下、上記実施の形態の変形例について説明するが、以降の説明において上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は適宜省略する。
＜変形例１＞
　図９は、上記実施の形態の変形例１に係るセンサチップ（センサチップ１１Ａ）の要部の模式的な断面構成を表したものである。図９は、１つの画素２１の断面構成を表している。このセンサチップ１１Ａは、反射部材７３上に反射防止膜７４を有している。ここでは、反射防止膜７４が、本開示の反射防止部材の一具体例に対応する。この点を除き、変形例１に係るセンサチップ１１Ａは、上記実施の形態のセンサチップ１１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。図９では、ＡＰＤ３１の構成を簡略化して表している。変形例２以降で説明する断面図についても、同様に、ＡＰＤ３１の図示を簡略化する。
　反射防止膜７４は、反射部材７３の、オンチップレンズ７１と反対側に積層されている。反射防止膜７４は、例えば、平面視で反射部材７３に重なる位置に設けられ、反射部材７３と同一の平面形状を有している。例えば、平面視で、反射防止膜７４の端面と、反射部材７３の端面とは同じ位置に設けられている。反射防止膜７４は、オンチップレンズ７１毎（画素２１毎）に設けられている。なお、図９以降では、絶縁膜６２（画素分離部６３）が、逆テーパ形状を有しているが、絶縁膜６２の形状は他の形状であってもよく、例えば、テーパ形状を有していてもよい。
　反射防止膜７４は、近赤外領域および赤外領域の波長の光の反射を防止する材料により構成されている。反射防止膜７４には、例えば、カーボンブラック膜または酸化シリコン（ＳｉＯ）膜等を用いることができる。カーボンブラック膜および酸化シリコン膜の積層膜により反射防止膜７４を構成するようにしてもよい。
　本変形例でも、上記実施の形態と同様に、反射部材７３が設けられているので、配線１０４で反射された光ＬＩＲは効率的にＡＰＤ３１に入射しやすくなる。また、反射部材７３を反射防止膜７４で覆うようにしたので、反射部材７３の表面（オンチップレンズ７１と反対側の面）での光の反射が抑えられる。これにより、より効果的にフレアの発生を抑えることができる。
＜変形例２＞
　図１０Ａは、上記実施の形態の変形例２に係るセンサチップ（センサチップ１１Ｂ）の要部の模式的な構成を表したものである。このセンサチップ１１Ｂでは、画素アレイ部１２（図１）での画素２１の位置により、オンチップレンズ７１上の反射部材７３の位置が異なっている。この点を除き、変形例２に係るセンサチップ１１Ｂは、上記実施の形態のセンサチップ１１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
　図１０Ｂは、図１０Ａに示した画素２１の位置の一例を表している。例えば、画素アレイ部１２の中央部に配置された画素２１Ｃでは、オンチップレンズ７１の中央線ＣＬに重なる位置に反射部材７３が設けられている。一方、画素アレイ部１２のうち、この中央部の画素２１Ｃよりも外側に配置された画素２１（例えば、後述の画素２１Ｒ，２１Ｌ）では、オンチップレンズ７１の中央線ＣＬから外れた位置に反射部材７３が設けられている。例えば、中央部の画素２１Ｃと同じ行の紙面右端側に配置された画素２１Ｒでは、オンチップレンズ７１の中央線ＣＬよりも右側に反射部材７３が設けられている。画素アレイ部１２の中央部の画素２１Ｃから右端の画素２１Ｒに近づくにつれて、反射部材７３の位置を徐々にずらすようにしてもよい。例えば、中央部の画素２１Ｃと同じ行の紙面左端側に配置された画素２１Ｌでは、オンチップレンズ７１の中央線ＣＬよりも左側に反射部材７３が設けられている。画素アレイ部１２の中央部の画素２１Ｃから左端の画素２１Ｌに近づくにつれて、反射部材７３の位置を徐々にずらすようにしてもよい。例えば、画素アレイ部１２での像高に応じて、画素２１では、オンチップレンズ７１に対する反射部材７３の位置が異なっている。
　図１１は、上記変形例１で説明した反射防止膜７４を有するセンサチップ１１Ｂの構成を表している。このように、センサチップ１１Ｂの反射部材７３に、反射防止膜７４を積層させるようにしてもよい。
　本変形例でも、上記実施の形態と同様に、反射部材７３が設けられているので、配線１０４で反射された光ＬIRは効率的にＡＰＤ３１に入射しやすくなる。また、画素アレイ部１２の像高に応じて、オンチップレンズ７１に対する反射部材７３の位置を各画素２１で異ならせるようにしたので、オンチップレンズ７１に斜め方向から入射する光が、ＡＰＤ３１に効率的に入射する。即ち、瞳補正と同様の効果により、センサチップ１１Ｂの感度を向上させることが可能となる。
＜変形例３＞
　図１２Ａ，図１２Ｂは、上記実施の形態の変形例３に係るセンサチップ（センサチップ１１Ｃ）の要部の模式的な構成を表したものである。図１２Ａは、センサチップ１１Ｃの断面構成の一例を表し、図１２Ｂは、センサチップ１１Ｃの平面構成の一例を表している。このセンサチップ１１Ｃでは、反射部材７３が複数の部分（主部分７３ｍ，小部分７３ｓ）に分離して設けられている。この点を除き、変形例３に係るセンサチップ１１Ｃは、上記実施の形態のセンサチップ１１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
　各画素２１には、互いに分離した主部分７３ｍおよび小部分７３ｓを含む反射部材７３が設けられている。主部分７３ｍは、例えば、四角形の平面形状を有し、オンチップレンズ７１の中央部に配置されている。小部分７３ｓは、例えば、各画素２１に複数設けられている。各々の小部分７３ｓは、例えば、四角形の平面形状を有し、平面視で、主部分７３ｍの面積よりも小さい面積を有している。各画素２１では、１つの主部分７３ｍの周りを囲むように、複数の小部分７３ｓが配置されている。各画素２１では、複数の部分に分離した反射部材７３を柵状に設けるようにしてもよい。
　本変形例でも、上記実施の形態と同様に、反射部材７３が設けられているので、配線１０４で反射された光ＬIRは効率的にＡＰＤ３１に入射しやすくなる。また、反射部材７３を複数の部分に分離して各画素２１に設けるようにしたので、オンチップレンズ７１に入射した光ＬIRを効率的に各画素２１内に閉じ込めやすくなる。更に、オンチップレンズ７１に入射する光ＬIRの損失が抑えられる。
＜変形例４＞
　図１３は、上記実施の形態の変形例４に係るセンサチップ（センサチップ１１Ｄ）の要部の模式的な断面構成を表したものである。このセンサチップ１１Ｄは、半導体基板４１の第１面Ｓ１に逆ピラミッドアレイ構造（逆ピラミッドアレイ構造４１Ｐ）を有している。この点を除き、変形例４に係るセンサチップ１１Ｄは、上記実施の形態のセンサチップ１１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
　逆ピラミッドアレイ構造４１Ｐは、各画素２１の略全面に設けられている。逆ピラミッドアレイ構造４１Ｐは、いわゆる、ＩＰＡ（Inverted Pyramid Array）構造であり、半導体基板４１の第１面Ｓ１に設けられたピラミッド型（四角錐型）の微小な凹凸構造である。
　本変形例でも、上記実施の形態と同様に、反射部材７３が設けられているので、配線１０４で反射された光ＬIRは効率的にＡＰＤ３１に入射しやすくなる。また、半導体基板４１の第１面Ｓ１に逆ピラミッドアレイ構造４１Ｐが設けられているので、光回折により、ＡＰＤ３１の感度をより高めることができる。
＜変形例５＞
　図１４は、上記実施の形態の変形例５に係るセンサチップ（センサチップ１１Ｅ）の要部の模式的な断面構成を表したものである。このセンサチップ１１Ｅでは、画素アレイ部１２（図１）に、ＡＰＤ３１を有する画素２１とともに、可視領域の波長の光を受光するＰＤ（Photo Diode）３１Ｖを有する画素２１Ｖが設けられている。この点を除き、変形例５に係るセンサチップ１１Ｅは、上記実施の形態のセンサチップ１１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。ここでは、画素２１Ｖが本技術の第２画素の一具体例に対応し、ＰＤ３１Ｖが本技術のフォトダイオードの一具体例に対応する。
　画素２１Ｖは、赤色波長域、緑色波長域および青色波長域の光を受光して受光信号を生成する画素であり、半導体基板４１の第１面Ｓ１とオンチップレンズ７１との間にカラーフィルタ７５を有している。カラーフィルタ７５は、赤色波長域、緑色波長域および青色波長域のいずれかの波長域の光を選択的に透過する。画素２１Ｖに設けられたＰＤ３１Ｖには、アバランシェ増倍領域（図２のアバランシェ増倍領域５７）が設けられていなくてもよい。あるいは、画素２１Ｖに、可視領域の波長の光を受光するＡＰＤを用いるようにしてもよい。
　反射部材７３は、例えば、画素２１，２１Ｖのうち、近赤外領域および赤外領域の波長の光を受光する画素２１に選択的に設けられている。これにより、可視領域の波長の光を受光する画素２１Ｖでは、反射部材７３に起因した光の損失を抑えることができる。
　図１５は、センサチップ１１Ｅの他の例を表している。このセンサチップ１１Ｅでは、画素２１，２１Ｖに、反射部材７３および光学機能膜７６の積層構造が設けられている。反射部材７３および光学機能膜７６の積層構造は、近赤外領域および赤外領域の波長の光を反射し、かつ、可視領域の波長の光を透過する性質を有している。このような反射部材７３および光学機能膜７６の積層構造を設けることにより、画素２１，２１Ｖのうち、画素２１でのみ、反射部材７３が機能するようになる。このセンサチップ１１Ｅでは、画素２１，２１Ｖに反射部材７３および光学機能膜７６が設けられているので、画素２１と画素２１Ｖとの間での作り分けが不要となり、製造コストを下げることができる。光学機能膜７６は、例えば高屈折率材料膜と低屈折率材料膜とを交互に積層した積層膜等により構成することができる。例えば、低屈折材料膜には酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、高屈折率材料膜には酸化チタン（ＴｉＯ2）膜を用いることができる。このような光学機能膜７６を用いることにより、近赤外領域および赤外領域の波長の光を透過させず、かつ、可視領域の波長の光を透過させることが可能となる。
　本変形例でも、上記実施の形態と同様に、反射部材７３が設けられているので、配線１０４で反射された光ＬIRは効率的にＡＰＤ３１に入射しやすくなる。また、近赤外領域および赤外領域の波長の光を受光する画素２１とともに、可視領域の波長の光を受光する画素２１Ｖが設けられているので、取得情報を増やすことができる。
＜適用例＞
　図１６は、センサチップ１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅを利用した電子機器である測距装置２００の構成例を示すブロック図である。
　図１６に示すように、測距装置２００は、測距画像センサ２０１および光源装置２１１を含んでいる。測距画像センサ２０１は、光学系２０２、センサチップ２０３、画像処理回路２０４、モニタ２０５、およびメモリ２０６を備えて構成される。そして、測距画像センサ２０１は、光源装置２１１から被写体に向かって投光され、被写体の表面で反射された光（変調光やパルス光）を受光することにより、被写体までの距離に応じた距離画像を取得することができる。
　光学系２０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）をセンサチップ２０３に導き、センサチップ２０３の受光面（センサ部）に結像させる。
　センサチップ２０３としては、上述したセンサチップ１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅが適用され、センサチップ２０３から出力される受光信号（APD OUT）から求められる距離を示す距離信号が画像処理回路２０４に供給される。
　画像処理回路２０４は、センサチップ２０３から供給された距離信号に基づいて距離画像を構築する画像処理を行い、その画像処理により得られた距離画像（画像データ）は、モニタ２０５に供給されて表示されたり、メモリ２０６に供給されて記憶（記録）されたりする。
　このように構成されている測距画像センサ２０１では、上述したセンサチップ１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅを適用することで、画素２１での感度向上に伴って、例えば、より正確な距離画像を取得することができる。
＜イメージセンサの使用例＞
　図１７は、上述のイメージセンサ（測距画像センサ２０１）を使用する使用例を示す図である。
　上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
　・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、ＴＶや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
　更に、上記実施の形態等において説明したイメージセンサは、下記電子機器にも適用することが可能である。
＜体内情報取得システムへの応用例＞
　更に、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１８は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得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。
　体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
　カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
　外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
　体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
　カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
　カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
　光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
　撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
　　画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
　無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
　給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
　電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図１８では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
　制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
　外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
　また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得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１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
＜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１９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１９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２０は、図１９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、撮像部１１４０２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、検出精度が向上する。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
＜移動体への応用例＞
　本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）など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２１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２１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２１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２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図２２では、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。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２２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車両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、撮像部１２０３１に適用され得る。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
　以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等において説明したセンサチップの構成は一例であり、更に他の層を備えていてもよい。また、各層の材料や厚みも一例であって、上述のものに限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態等では、反射部材７３をオンチップレンズ７１上に設ける場合について説明したが、反射部材７３は、半導体基板４１の第１面Ｓ１側に設けられていればよい。例えば、図２３に示したように、半導体基板４１の第１面Ｓ１上に設けられた反射部材７３を覆うように、オンチップレンズ７１が設けられていてもよい。
　また、上記実施の形態等では、集光構造としてオンチップレンズ７１を用いる場合について説明したが、図２４に示したように、オンチップレンズ７１に代えて、デジタルレンズ（デジタルレンズ７１Ｄ）を用いるようにしてもよい。デジタルレンズ７１Ｄは、入射した光の回折を用いてＡＰＤ３１に集光する。このとき、反射部材７３は、例えば、デジタルレンズ７１Ｄとともに、半導体基板４１の第１面Ｓ１上に配置される。
　また、図２等には、ＡＰＤ３１の構成の一例を具体的に図示したが、ＡＰＤ３１の構成は、更に他の要素を備えていてもよく、あるいは、全ての要素を備えていなくてもよい。また、ＡＰＤ３１を構成する要素の配置は、他の配置であってもよい。
　また、上記実施の形態等では、配線１０４がＡＰＤ３１のカソード、配線１０５がＡＰＤ３１のアノードとして機能する場合について説明したが、配線１０４がアノード、配線１０５がカソードとして機能してもよい。上記実施の形態で説明した導電型（Ｐ型、Ｎ型）は、互いに逆の構成を有していてもよい。
　また、上記実施の形態等では、本技術の第１反射部材の一具体例が配線層４２の配線１０４である場合について説明したが、配線１０４以外の反射部材により第１反射部材を構成するようにしてもよい。あるいは、配線層４２または配線層４３に、配線１０４に加えて、他の反射部材を設けるようにしてもよい。
　なお、上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
　尚、本開示は、以下のような構成であってもよい。以下の構成を有するセンサチップおよび測距装置によれば、第１反射部材で反射された光を反射する第２反射部材を設けるようにしたので、第１反射部材で反射された光がアバランシェフォトダイオードの外側に出ることを抑えることができる。よって、感度を向上させることが可能となる。
（１）
　対向する第１面および第２面を有するとともに、アバランシェフォトダイオードが設けられた半導体基板と、
　前記半導体基板の前記第１面側に設けられたオンチップレンズと、
　前記オンチップレンズ上に設けられた第１反射部材と、
　前記半導体基板の前記第２面側に設けられるとともに、第２反射部材を含む配線層と
　を備えたセンサ。
（２）
　前記第２反射部材で反射された光は、前記第１反射部材でさらに反射される
　前記（１）に記載のセンサ。
（３）
　近赤外領域および赤外領域の波長の光を受光する、前記アバランシェフォトダイオードを含む
　前記（１）または（２）に記載のセンサ。
（４）
　複数の前記オンチップレンズを有する
　前記（１）ないし（３）のうちいずれか１つに記載のセンサ。
（５）
　複数の前記オンチップレンズ各々の上に、前記第１反射部材を有する
　前記（４）に記載のセンサ。
（６）
　前記オンチップレンズ上の中央部から外れた位置に配置された、前記第１反射部材を有する
　前記（５）に記載のセンサ。
（７）
　前記オンチップレンズ上の中央部に配置された、前記第１反射部材を有する
　前記（６）に記載のセンサ。
（８）
　更に、前記第１反射部材の前記オンチップレンズと反対側に積層された、反射防止部材を有する
　前記（１）ないし（７）のうちいずれか１つに記載のセンサ。
（９）
　前記反射防止部材は、カーボンブラック膜または酸化シリコン膜を含む
　前記（８）に記載のセンサ。
（１０）
　前記アバランシェフォトダイオードおよび前記オンチップレンズは画素毎に設けられ、
　前記オンチップレンズに対する前記第１反射部材の位置が異なる前記画素を有する
　前記（１）ないし（９）のうちいずれか１つに記載のセンサ。
（１１）
　更に、複数の前記画素が設けられた画素アレイ部を有し、
　前記画素アレイ部の中央部の前記画素では、前記オンチップレンズの中央部に前記第１反射部材が設けられ、
　前記画素アレイ部の前記中央部より外側の前記画素アレイ部に、前記オンチップレンズの前記中央部から外れた位置に前記第１反射部材が設けられた前記画素を有する
　前記（１０）に記載のセンサ。
（１２）
　前記半導体基板の表面に、逆ピラミッドアレイ構造が設けられている
　前記（１）ないし（１１）のうちいずれか１つに記載のセンサ。
（１３）
　前記アバランシェフォトダイオードおよび前記オンチップレンズは画素毎に設けられ、
　前記第１反射部材の占有面積は、前記画素の面積の２５％以下である
　前記（１）ないし（１２）のうちいずれか１つに記載のセンサ。
（１４）
　前記第１反射部材は、タングステン，銀，アルミニウム，金または銅を含む
　前記（１）ないし（１３）のうちいずれか１つに記載のセンサ。
（１５）
　前記オンチップレンズは画素毎に設けられ、
　複数の前記画素は第１画素および第２画素を含み、
　前記第１画素では、前記アバランシェフォトダイオードが近赤外領域および赤外領域の波長の光を受光し、
　前記第２画素では、フォトダイオードが可視領域の波長の光を受光する
　前記（１）ないし（１４）のうちいずれか１つに記載のセンサ。
（１６）
　前記第１反射部材は、前記第１画素および前記第２画素のうち、前記第１画素に選択的に設けられている
　前記（１５）に記載のセンサ。
（１７）
　更に、前記第１反射部材に積層された光学機能膜を有し、
　前記光学機能膜および前記第１反射部材は、前記第１画素および前記第２画素に設けられ、かつ、前記可視領域の波長の光を透過するとともに、前記近赤外領域および赤外領域の波長の光を反射する
　前記（１５）に記載のセンサ。
（１８）
　前記第１反射部材が複数に分離して設けられている
　前記（１）ないし（１７）のうちいずれか１つに記載のセンサ。
（１９）
　対向する第１面および第２面を有するとともに、アバランシェフォトダイオードが設けられた半導体基板と、
　前記半導体基板の前記第１面側に設けられたオンチップレンズと、
　前記オンチップレンズ上に設けられた第１反射部材と、
　前記半導「体基板の前記第２面側に設けられるとともに、第２反射部材を含む配線層と
　を含むセンサを備えた測距装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１９年３月６日に出願された日本国特許出願番号第２０１９－０４０８１２号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべ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疇に含まれるものであることが理解される。

Claims (19)

  1. 　対向する第１面および第２面を有するとともに、アバランシェフォトダイオードが設けられた半導体基板と、
    　前記半導体基板の前記第１面側に設けられたオンチップレンズと、
    　前記オンチップレンズ上に設けられた第１反射部材と、
    　前記半導体基板の前記第２面側に設けられるとともに、第２反射部材を含む配線層と
    　を備えたセンサ。
  2. 　前記第２反射部材で反射された光は、前記第１反射部材でさらに反射される
    　請求項１に記載のセンサ。
  3. 　近赤外領域および赤外領域の波長の光を受光する、前記アバランシェフォトダイオードを含む
    　請求項１に記載のセンサ。
  4. 　複数の前記オンチップレンズを有する
    　請求項１に記載のセンサ。
  5. 　複数の前記オンチップレンズ各々の上に、前記第１反射部材を有する
    　請求項４に記載のセンサ。
  6. 　前記オンチップレンズ上の中央部から外れた位置に配置された、前記第１反射部材を有する
    　請求項５に記載のセンサ。
  7. 　前記オンチップレンズ上の中央部に配置された、前記第１反射部材を有する
    　請求項６に記載のセンサ。
  8. 　更に、前記第１反射部材の前記オンチップレンズと反対側に積層された、反射防止部材を有する
    　請求項１に記載のセンサ。
  9. 　前記反射防止部材は、カーボンブラック膜または酸化シリコン膜を含む
    　請求項８に記載のセンサ。
  10. 　前記アバランシェフォトダイオードおよび前記オンチップレンズは画素毎に設けられ、
    　前記オンチップレンズに対する前記第１反射部材の位置が異なる前記画素を有する
    　請求項１に記載のセンサ。
  11. 　更に、複数の前記画素が設けられた画素アレイ部を有し、
    　前記画素アレイ部の中央部の前記画素では、前記オンチップレンズの中央部に前記第１反射部材が設けられ、
    　前記画素アレイ部の前記中央部より外側の前記画素アレイ部に、前記オンチップレンズの前記中央部から外れた位置に前記第１反射部材が設けられた前記画素を有する
    　請求項１０に記載のセンサ。
  12. 　前記半導体基板の表面に、逆ピラミッドアレイ構造が設けられている
    　請求項１に記載のセンサ。
  13. 　前記アバランシェフォトダイオードおよび前記オンチップレンズは画素毎に設けられ、
    　前記第１反射部材の占有面積は、前記画素の面積の２５％以下である
    　請求項１に記載のセンサ。
  14. 　前記第１反射部材は、タングステン，銀，アルミニウム，金または銅を含む
    　請求項１に記載のセンサ。
  15. 　前記オンチップレンズは画素毎に設けられ、
    　複数の前記画素は第１画素および第２画素を含み、
    　前記第１画素では、前記アバランシェフォトダイオードが近赤外領域および赤外領域の波長の光を受光し、
    　前記第２画素では、フォトダイオードが可視領域の波長の光を受光する
    　請求項１に記載のセンサ。
  16. 　前記第１反射部材は、前記第１画素および前記第２画素のうち、前記第１画素に選択的に設けられている
    　請求項１５に記載のセンサ。
  17. 　更に、前記第１反射部材に積層された光学機能膜を有し、
    　前記光学機能膜および前記第１反射部材は、前記第１画素および前記第２画素に設けられ、かつ、前記可視領域の波長の光を透過するとともに、前記近赤外領域および赤外領域の波長の光を反射する
    　請求項１５に記載のセンサ。
  18. 　前記第１反射部材が複数に分離して設けられている
    　請求項１に記載のセンサ。
  19. 　対向する第１面および第２面を有するとともに、アバランシェフォトダイオードが設けられた半導体基板と、
    　前記半導体基板の前記第１面側に設けられたオンチップレンズと、
    　前記オンチップレンズ上に設けられた第１反射部材と、
    　前記半導体基板の前記第２面側に設けられるとともに、第２反射部材を含む配線層と
    　を含むセンサを備えた測距装置。
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