半导体元件和电子设备的制作方法

半导体元件和电子设备
1.[相关申请的交叉引用]
[0002]
本技术要求于2019年12月4日提交的日本优先权专利申请jp2019-219712的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]
本公开涉及一种半导体元件和包括该半导体元件的电子设备。所述半导体元件被用于例如红外线传感器中。


背景技术：

[0004]
对红外区域具有灵敏度的图像传感器或红外线传感器已经被商品化。例如，专利文献1公开了一种半导体元件。在该半导体元件中，元件基板和电路基板通过cu-cu接合而彼此贴合。在该元件基板中，化合物半导体层和配线层彼此层叠。
[0005]
[引用文献列表]
[0006]
[专利文献]
[0007]
[专利文献1]国际公开第wo2018/194030号


技术实现要素：

[0008]
[技术问题]
[0009]
在如上所述的这种半导体元件中，目前要求改善电气特性。
[0010]
期望提供一种能够改善电气特性的半导体元件和电子设备。
[0011]
[解决问题的技术方案]
[0012]
根据本公开的实施例，提供了一种光检测装置。所述光检测装置包括：第一基板，所述第一基板包括第一电极、包含化合物半导体材料的半导体层、第一绝缘膜和通孔；第二基板，其面对所述第一基板，并且通过所述通孔电连接到所述半导体层。所述第一电极包括第一部分和第二部分，并且第一电极的第一部分与半导体层接触，所述第二部分与第一绝缘膜和通孔接触。
[0013]
根据本公开的实施例，提供了一种光检测装置的制造方法。所述方法包括：形成第一基板，所述第一基板包括第一电极、包含化合物半导体材料的半导体层、第一绝缘膜和通孔；以及形成第二基板，所述第二基板面对所述第一基板，并且通过所述通孔电连接到所述半导体层。所述第一电极包括第一部分和第二部分，并且所述第一部分与半导体层接触，所述第二部分与第一绝缘膜和通孔接触。
[0014]
根据本公开的实施例，提供了一种电子设备。所述电子设备包括光检测装置。所述光检测装置包括：第一基板，所述第一基板包括第一电极、包含化合物半导体材料的半导体层、第一绝缘膜和通孔；第二基板，其面对所述第一基板，并且通过所述通孔电连接到所述半导体层。所述第一电极包括第一部分和第二部分，并且所述第一部分与半导体层接触，所述第二部分与第一绝缘膜和通孔接触。根据本技术，能够改善第一电极和包括硅通孔或贯
通配线的通孔之间的接触。应当理解，此处描述的效果并不一定是限制性的，并且所述效果可以是说明书中描述的任何一种效果或与该效果不同的效果。
附图说明
[0015]
包括附图以提供对该技术的进一步理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了说明性实施例，并且附图与说明书一起用于解释本技术的各种原理。
[0016]
[图1]
[0017]
图1是示出了根据本公开的实施例的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
[0018]
[图2]
[0019]
图2是示出了图1所示的光接收元件的概略构造的示意性平面图。
[0020]
[图3a]
[0021]
图3a示出了图1所示的光接收元件的主要部分的示意性截面图(a)和示意性平面图(b)。
[0022]
[图3b]
[0023]
图3b是示出了如图3a所示的连接部和通孔的另一布置示例的示意性平面图。
[0024]
[图3c]
[0025]
图3c是示出了如图3a所示的连接部和通孔的又一布置示例的示意性平面图。
[0026]
[图3d]
[0027]
图3d是示出了如图3a所示的连接部和通孔的又一布置示例的示意性平面图。
[0028]
[图3e]
[0029]
图3e是示出了如图3a所示的连接部和通孔的又一布置示例的示意性平面图。
[0030]
[图4]
[0031]
图4是示出了通过模拟得到的inp的膜厚度与各波长的光吸收率的关系的特性图。
[0032]
[图5]
[0033]
图5是示出了图1所示的光接收元件中的钝化膜的构造示例的示意图。
[0034]
[图6a]
[0035]
图6a是示出了图1所示的光接收元件的制造方法的步骤的示意性截面图。
[0036]
[图6b]
[0037]
图6b是示出了图6a之后的步骤的示意性截面图。
[0038]
[图6c]
[0039]
图6c是示出了图6b之后的步骤的示意性截面图。
[0040]
[图7]
[0041]
图7是示出了图6c中的步骤的示例的示意性平面图。
[0042]
[图8]
[0043]
图8是示出了图7所示的半导体层的另一构造示例1的示意性平面图。
[0044]
[图9a]
[0045]
图9a是示出了图7所示的半导体层的又一构造示例2的示意性平面图。
[0046]
[图9b]
[0047]
图9b是示出了沿图9a所示的线ii-ii’截取的截面构造的示意图。
[0048]
[图10a]
[0049]
图10a是示出了图6c之后的步骤的示意性截面图。
[0050]
[图10b]
[0051]
图10b是示出了图10a之后的步骤的示意性截面图。
[0052]
[图11a]
[0053]
图11a是示出了图10a所示的步骤的平面构造的示例的示意图。
[0054]
[图11b]
[0055]
图11b是示出了图10b所示的步骤的平面构造的示例的示意图。
[0056]
[图12a]
[0057]
图12a是示出了图10a所示的步骤的平面构造的另一示例1的示意图。
[0058]
[图12b]
[0059]
图12b是示出了图10b所示的步骤的平面构造的另一示例1的示意图。
[0060]
[图13a]
[0061]
图13a是示出了图10a所示的步骤的平面构造的又一示例2的示意图。
[0062]
[图13b]
[0063]
图13b是示出了图10b所示的步骤的平面构造的又一示例2的示意图。
[0064]
[图14]
[0065]
图14是示出了图10b所示的步骤的又一示例1的示意性截面图。
[0066]
[图15]
[0067]
图15是示出了图10b所示的步骤的又一示例2的示意性截面图。
[0068]
[图16a]
[0069]
图16a是示出了图10b所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0070]
[图16b]
[0071]
图16b是示出了图16a所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0072]
[图16c]
[0073]
图16c是示出了图16b所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0074]
[图16d]
[0075]
图16d是示出了图16c所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0076]
[图16e]
[0077]
图16e是示出了图16d所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0078]
[图16f]
[0079]
图16f是示出了图16e所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0080]
[图16g]
[0081]
图16g是示出了图16f所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0082]
[图16h]
[0083]
图16h是示出了图16g所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0084]
[图16i]
[0085]
图16i是示出了图16h所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0086]
[图16j]
[0087]
图16j是示出了图16i所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0088]
[图16k]
[0089]
图16k是示出了图16j所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0090]
[图17a]
[0091]
图17a是本公开的变形例1的示意性截面图，示出了图1所示的光接收元件的制造方法的另一示例。
[0092]
[图17b]
[0093]
图17b是示出了图17a所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0094]
[图18a]
[0095]
图18a是本公开的变形例2的示意性截面图，示出了图1所示的光接收元件的制造方法的又一示例。
[0096]
[图18b]
[0097]
图18b是示出了图18a所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0098]
[图18c]
[0099]
图18c是示出了图18b所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0100]
[图18d]
[0101]
图18d是示出了图18c所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0102]
[图18e]
[0103]
图18e是示出了图18d所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0104]
[图18f]
[0105]
图18f是示出了图18e所示的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0106]
[图19]
[0107]
图19是示出了根据本公开的变形例3的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
[0108]
[图20]
[0109]
图20是示出了摄像装置的构造的框图。
[0110]
[图21]
[0111]
图21是示出了层叠式摄像装置的构造示例的示意图。
[0112]
[图22]
[0113]
图22是示出了包括图20所示的摄像装置的示例性电子设备(例如，照相机)的操作框图。
[0114]
[图23]
[0115]
图23是示出了内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
[0116]
[图24]
[0117]
图24是示出了摄像头和相机控制单元(ccu)的功能构造的示例的框图。
[0118]
[图25]
[0119]
图25是示出了车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
[0120]
[图26]
[0121]
图26是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
[0122]
在下文中，参考附图详细说明本公开的一些实施例。下面描述的实施例是本公开的具体但非限制性示例，并且本公开不限于下面描述的各方面。本公开也不限于附图中所示的部件的布置、尺寸、尺寸比和其他因素。需要注意，按以下顺序给出说明。
[0123]
1.实施例：其中通孔连接到第一电极的扩展部的大致平面的光接收元件的示例
[0124]
1-1.光接收元件的构造
[0125]
1-2.光接收元件的制造方法
[0126]
1-3.光接收元件的操作
[0127]
1-4.作用和效果
[0128]
2.变形例
[0129]
2-1.变形例1：制造方法的另一示例
[0130]
2-2.变形例2：制造方法的又一示例
[0131]
2-3.变形例3：在靠近光入射面的那侧包括彩色滤光片和芯片上透镜的光接收元件的示例
[0132]
3.适用例
[0133]
4.应用例
[0134]
(1.实施例)
[0135]
图1示意性地示出了根据本公开的实施例的半导体元件(光接收元件1)的截面构造示例。图2示意性地示出了图1所示的光接收元件1的平面构造。需要注意，图1示出了沿图2所示的线i-i’截取的截面构造。光接收元件1例如应用于包含化合物半导体材料(例如，iii-v族半导体)的红外线传感器。光接收元件1将光光电转换为波长在从可见区域(例如，大于或等于380nm且小于780nm)到短红外区域(例如，大于或等于780nm且小于2400nm)的区域内的光。光接收元件1具有例如用作二维布置的像素p的多个光接收单元区域。
[0136]
(1-1.光接收元件的构造)
[0137]
如图1所示，光接收元件1具有元件基板10和读出电路基板20的层叠结构。元件基板10具有用作光入射面s1的一个面和与光入射面s1相对并用作与读出电路基板20的接合面s2的另一个面。
[0138]
元件基板10从与读出电路基板20相邻的位置依次包括配线层10w、第一电极11、半导体层10s、第二电极15以及钝化膜16a和16b。半导体层10s具有面向配线层10w的对向面和端面(侧面)。对向面和端面被绝缘膜17a和17b覆盖。读出电路基板20是所谓的读出集成电路(roic：read-out integrated circuit)。读出电路基板20包括与元件基板10的接合面s2接触的配线层20w、多层配线层22c和半导体基板21。半导体基板21隔着配线层20w和多层配线层22c面向元件基板10。
[0139]
元件基板10的中央部具有元件区域r1。元件区域r1用作光接收区域。在元件区域r1中设置有半导体层10s。换句话说，元件区域r1表示设置有半导体层10s的区域。元件区域r1包括光学黑(opb)区域r1b，该光学黑(opb)区域r1b与周边区域r2相邻并被导电膜15b覆盖。opb区域r1b以包围光接收区域的方式设置。opb区域r1b用于获取黑电平的像素信号。
[0140]
周边区域r2设置在元件区域r1的外侧并包围元件区域r1。在元件基板10的周边区域r2中，与绝缘膜17a和17b一起设置有埋层18。在周边区域r2中，还设置有贯通孔h1和h2。
贯通孔h1和h2通过元件基板10并到达读出电路基板20。在光接收元件1中，光经由钝化膜16a和16b、第二电极15和第二接触层14从元件基板10的光入射面s1输出到半导体层10s。在半导体层10s中经过了光电转换的信号电荷经由配线层10w移动到读出电路基板20。然后，读出电路基板20读取信号电荷。现在，将在本文中说明这些部件的构造。
[0141]
配线层10w以横跨元件区域r1和周边区域r2的方式设置。配线层10w包括与读出电路基板20的接合面s2。在其中元件基板10的接合面s2以横跨元件区域r1和周边区域r2的方式设置的光接收元件1中，例如接合面s2与元件区域r1和周边区域r2齐平。
[0142]
配线层10w在层间绝缘膜19a和19b中例如包括接触电极19e和虚设电极19ed。在配线层10w中，例如，层间绝缘膜19b与读出电路基板20相邻地设置，层间绝缘膜19a与第一接触层12相邻地设置。层间绝缘膜19a和19b彼此层叠着。层间绝缘膜19a和19b分别包括例如无机绝缘材料。无机绝缘材料的非限制性示例包括例如氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio2)和氧化铪(hfo2)。层间绝缘膜19a和19b可以包括相同的无机绝缘材料。
[0143]
接触电极19e例如设置在元件区域r1中。接触电极19e电连接第一电极11和读出电路基板20。接触电极19e设置在元件区域r1中的各个像素p中。彼此相邻的接触电极19e被埋层18以及层间绝缘膜19a和19b电气分离。例如，接触电极19e包括铜(cu)焊盘。接触电极19e在接合面s2上露出。例如，在周边区域r2中设置有虚设电极19ed。虚设电极19ed连接到后面描述的配线层20w中的各个虚设电极22ed。如上所述设置的虚设电极19ed和虚设电极22ed能够提高周边区域r2的强度。虚设电极19ed和接触电极19e例如在单个步骤中形成。例如，虚设电极19ed包括铜(cu)焊盘。虚设电极19ed在接合面s2上露出。
[0144]
设置在接触电极19e和半导体层10s之间的第一电极11用作电极或阳极，用以接收用于读取光电转换层13中产生的信号电荷的电压。信号电荷可以是空穴或电子。以下，为了方便起见，将信号电荷作为空穴进行说明。第一电极11设置在元件区域r1中的各个像素p中。第一电极11被设置成填充绝缘膜17a的各个开口17h。第一电极11与半导体层10s接触，更具体地，与稍后描述的各个扩散区域12a接触。
[0145]
图3a示意性地示出了根据本实施例的光接收元件1的主要部分。即，图3a示意性地示出了第一电极11和接触电极19e之间的连接部及其外围部分的截面结构(a)和平面结构(b)。在平面图中，第一电极11的形状具有比绝缘膜17a的开口17h的形状大的尺寸。第一电极11部分地设置在埋层18中。换句话说，第一电极11包括连接部11x和扩展部11y。连接部11x与开口17h中的半导体层10s接触。绝缘膜17a位于半导体层10s和扩展部11y之间。
[0146]
扩展部11y形成为围绕连接部11x延伸。在图3a的部分(b)所示的一个示例中，第一电极11在平面图中具有大致矩形的形状。第一电极11例如围绕连接部11x和开口17h不对称地形成。即，第一电极11位于例如沿x轴方向相对于连接部11x和开口17h偏移的位置。通过相对于连接部11x不对称地形成扩展部11y，能够提高面积效率。例如，第一电极11具有面向接合面s2并且除了大致圆形的开口17h上方的部分之外大致为平面的表面。在开口17h的上方，形成有用作凹部11c的大致圆形凹部。即，扩展部11y形成在绝缘膜17a上，使得在x轴方向上从凹部11c的一个外围部分到扩展部11y的一对相对侧中的一者的一端的宽度w1与从凹部11c的另一个外围部分到扩展部11y的一对相对侧中的另一者的一端的宽度w2不同。例如，宽度w1大于宽度w2(w1》w2)。
[0147]
在本实施例中，如图3a所示，从接触电极19e延伸的通孔19v连接到第一电极11的
扩展部11y。因此，第一电极11和接触电极19e彼此电连接。特别地，在扩展部11y相对于连接部11x不对称地形成的情况下，如图1和图3a所示，例如，通孔19v连接到沿着扩展部11y的相对较宽的宽度w1的区域。第一电极11和接触电极19e经由较宽的区域彼此电连接。通孔19v对应于本公开的实施例中的“贯通配线”和/或“贯通硅通孔”的具体示例但非限制性示例。
[0148]
如上所述，连接到第一电极11的扩展部11y的通孔19v将第一电极11和接触电极19e彼此连接。该构造提高了第一电极11和通孔19v之间的接触容易度。利用第一电极11和通孔19v彼此连接处的扩展部11y，还可以减小开口17h的面积，第一电极11和半导体层10s通过该开口17h彼此电连接。这有助于防止暗电流的产生。此外，在绝缘膜17a上不对称地形成扩展部11y，其中较宽的区域连接到通孔19v。该构造增大了通孔19v的直径，因此减小了第一电极11和接触电极19e之间的接触电阻。
[0149]
需要注意，本公开不限于如图3a所示的示例。在该示例中，第一电极11分别具有连接部11x，并且分别连接到通孔19v。可替代地，每个第一电极11可以具有两个或更多个连接部11x和/或可以连接到两个或更多个通孔19v。在每个第一电极11具有两个或更多个连接部11x并且连接到两个或更多个通孔19v的示例中，即使连接部11x和通孔19v中的一个出现断开连接，也可以确保电连接。在实施例中，能够减小第一电极11的电极面积，以使第一电极11的电容最小化。例如，能够改变第一电极11的尺寸和/或形状。第一电极11可以具有至少覆盖通孔19v和开口17h/连接部11x的正方形形状、矩形形状或圆形形状。
[0150]
第一电极11例如是钛(ti)、钨(w)、氮化钛(tin)、铂(pt)、金(au)、锗(ge)、钯(pd)、锌(zn)、镍(ni)或铝(al)的金属或包含它们中的至少一种的金属合金。第一电极11可以是包含如上所述的构成材料的单层膜。第一电极11也可以是包含两种或更多种如上所述的构成材料的多层膜。例如，第一电极11是包含钛和钨的多层膜。例如，第一电极11的厚度从几十纳米到几百纳米不等。
[0151]
半导体层10s例如从与配线层10w相邻的位置开始包括第一接触层12、光电转换层13和第二接触层14。在平面图中，第一接触层12、光电转换层13和第二接触层14分别具有彼此相同的平面形状和设置在相同位置处的端面。
[0152]
例如跨越所有像素p共同地设置有第一接触层12。第一接触层12设置在绝缘膜17a和光电转换层13之间。第一接触层12将彼此相邻的像素p电气分离。在第一接触层12中，例如设置有多个扩散区域12a。在第一接触层12中，通过使用带隙大于光电转换层13中包含的化合物半导体材料的带隙的化合物半导体材料，能够抑制暗电流。第一接触层12可以包括例如n型磷化铟(inp)。
[0153]
设置在第一接触层12中的扩散区域12a彼此分开。在各个像素p中设置有扩散区域12a。第一电极11连接到扩散区域12a。opb区域r1b也包括扩散区域12a。扩散区域12a用于从各个像素p中读取在光电转换层13中产生的信号电荷。扩散区域12a包括例如p型杂质。p型杂质的非限制性示例包括锌(zn)。如上所述，在扩散区域12a和除了扩散区域12a之外的第一接触层12之间分别形成有pn接合界面，以使彼此相邻的像素p电气分离。扩散区域12a设置在例如第一接触层12的厚度方向上。扩散区域12a也部分地设置在光电转换层13的厚度方向上。
[0154]
在第一电极11和第二电极15之间的光电转换层13，更具体地，在第一接触层12和第二接触层14之间的光电转换层13例如跨越所有像素p共同地设置。光电转换层13吸收预
定波长的光，并产生信号电荷。光电转换层13例如包括诸如i型iii-v族半导体等化合物半导体材料。光电转换层13中包含的化合物半导体材料的非限制性示例包括例如砷化铟镓(ingaas)、砷化铟锑(inassb)、砷化铟(inas)、锑化铟(insb)和碲镉汞(hgcdte)。光电转换层13可以包括锗(ge)。在光电转换层13中，例如，从可见区域到短红外区域的区域内的波长的光进行光电转换。
[0155]
例如跨越所有像素p共同地设置第二接触层14。第二接触层14设置在光电转换层13和第二电极15之间，并且与光电转换层13和第二电极15接触。从第二电极15排出的电荷移动到第二接触层14。第二接触层14包括例如包含n型杂质的化合物半导体。第二接触层14可以包括例如n型磷化铟(inp)。
[0156]
需要注意，第二接触层14中包含的化合物半导体的光吸收率根据波长而变化。因此，通过调整第二接触层14的膜厚，可以使波长在所期望的波长带内的光能够到达光电转换层13。例如，图4是示出了模拟inp膜的厚度与各波长处的光吸收率之间的关系的特性图。为了使波长在可见区域内的光能够到达光电转换层13，较好的是，第二接触层14的厚度例如在5nm至300nm的范围内。具有该范围内的厚度的第二接触层(inp膜)14使得波长为600nm的可见光能够以0％至90％的光吸收率通过。为了仅使波长在短红外区域内的光到达光电转换层13，只需要第二接触层14的厚度例如在5nm至750μm的范围内。通过如上所述地调整第二接触层14的厚度，可以使波长在可见区域内的光以及波长在短红外区域内的光能够在光电转换层13中进行光电转换。
[0157]
与第二接触层14类似，包含化合物半导体的光电转换层13的光吸收率也根据波长而变化。因此，为了使波长为400nm的蓝色光(用作可见区域内的光)能够在光电转换层13中进行光电转换，较好的是，例如，光电转换层13的厚度例如为100nm以上。同样，为了使波长在短红外区域内的光能够进行光电转换，较好的是，光电转换层13的厚度例如为3μm以上。此外，为了使波长在从可见区域到短红外区域的区域内的光能够进行光电转换，较好的是，光电转换层13的厚度例如在500nm至6μm的范围内。
[0158]
第二电极15用作例如像素p的公共电极。第二电极15设置在第二接触层14的光入射侧上并且与第二接触层14的光入射侧接触。第二电极15用作阴极，用以排出在光电转换层13中产生的电荷中不用作信号电荷的电荷。例如，在从第一电极11读取作为信号电荷的空穴的情况下，第二电极15排出电子。第二电极15包括例如使红外光等入射光能够通过的导电膜。第二电极15可以包括例如铟锡氧化物(ito)或itio(in2o
3-tio2)。
[0159]
钝化膜16a和16b从光入射面s1侧覆盖第二电极15。较好的是，钝化膜16a和16b分别包含不吸收波长在从可见区域(例如，380nm以上且780nm以下)到短红外区域(例如，780nm以上且2400nm以下)的区域内的光的材料。钝化膜16a和16b可以包含相同的材料。可替代地，钝化膜16a和16b可以分别包含彼此不同的材料。此外，钝化膜16a和16b可以具有抗反射特性。钝化膜16a和16b可以通过例如原子层沉积(ald)法、化学气相沉积(cvd)法、物理气相沉积(pvd)法或涂覆法形成。
[0160]
如上所述，钝化膜16a设置在第二电极15上。钝化膜16a延伸至例如周边区域r2中的芯片端e。钝化膜16a在opb区域r1b中具有开口16h。例如，如图2所示，开口16h具有包围光接收区域的框架形状。可替代地，例如在平面图中，开口16h可以是正方形孔或圆形孔。稍后所述的导电膜15b经由钝化膜16a的开口16h电连接到第二电极15。
[0161]
较好的是，钝化膜16a包括具有非还原性的材料。具有非还原性的材料的非限制性示例例如包括氧化物(m
x
oy)、氮化物(m
x
ny)和氮氧化物(m
x
oynz)。例如，m表示例如硅(si)、钛(ti)、铪(hf)、锆(zr)或钇(y)。字母x、y和z分别表示1或更大的整数。对于氮化硅(sin)，期望应用不使用还原气体的成膜方法。这种成膜方法的非限制性示例包括例如溅射法和涂布法。例如，钝化膜16a可以形成为包含上述材料的单层膜。较好的是，为了将钝化膜16a设置为单层膜，单层膜具有2.0g/cm3以上的膜密度。没有规定具体的膜密度的上限。例如，膜密度可以等于或小于8.0g/cm3。要注意的是，膜密度由以下表达式定义：薄膜的质量除以薄膜的体积(g/cm3)。例如通过x射线反射率(xrr)测量方法获得膜密度。因此，钝化膜16a具有密封性能。可替代地，钝化膜16a可以形成为多层膜。此外，如图5所示，钝化膜16a可以是层叠在第二电极15上的包含三层或更多层(即，膜16a1、16a2、16a3、16a4至16ax)的多层膜。
[0162]
钝化膜16b设置为覆盖钝化膜16a和导电膜15b。例如，类似于钝化膜16a，钝化膜16b延伸到周边区域r2中的芯片端部e。例如，钝化膜16b可以包含氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio2)或氧化钽(ta2o3)。应当注意，在形成钝化膜16b时没有规定形成氮化硅(sin)膜的任何特定方法。钝化膜16b可以是代替溅射法和涂布法的通过使用还原性气体的等离子体cvd法形成的氮化硅(sin)膜。
[0163]
绝缘膜17a和17b设置在第一接触层12和埋层18之间。具体地，绝缘膜17a覆盖第一接触层12的面对配线层10w的对向面。绝缘膜17a进一步覆盖第一接触层12的端面、光电转换层13的端面、第二接触层14的端面和第二电极15的端面。在周边区域r2中，绝缘膜17a与钝化膜16a和16b接触。绝缘膜17b沿着第一电极11和绝缘膜17a设置并且与其接触。换句话说，绝缘膜17b隔着第一电极11和绝缘膜17a覆盖第一接触层12的接合面。绝缘膜17b也隔着绝缘膜17a覆盖第一接触层12的端面、光电转换层13的端面、第二接触层14的端面和第二电极15的端面。在周边区域r2中，例如，绝缘膜17b与绝缘膜17a一起延伸到芯片端部e。更详细地，绝缘膜17b隔着保留在半导体层10s的侧面上的绝缘膜17a和稍后所述的金属膜11a覆盖第一接触层12的端面、光电转换层13的端面和第二接触层14的端面。
[0164]
例如，绝缘膜17a包含诸如氧化硅(sio
x
)或氧化铝(al2o3)等氧化物。绝缘膜17a可以具有包括多个膜的层状结构。例如，绝缘膜17a可以包含诸如氮氧化硅(sion)、含碳氧化硅(sioc)、氮化硅(sin)或碳化硅(sic)等硅(si)系绝缘材料。例如，绝缘膜17a的厚度处于从数十nm到数百nm的范围内。期望的是，绝缘膜17b包含在作为绝缘膜17a的材料的上述绝缘材料之中的具有高钝化性的材料。例如，期望使用氮化硅(sin)。因此，可以提高半导体层10s的保护性能。例如，绝缘膜17b的厚度处于从100nm到200nm的范围内。
[0165]
导电膜15b从opb区域r1b延伸到周边区域r2中的贯通孔h1。导电膜15b经由设置在opb区域r1b中的钝化膜16a的开口16h与第二电极15接触。导电膜15b也经由贯通孔h1与读出电路基板20的配线(后述的配线22cb)接触。因此，电压从读出电路基板20经由导电膜15b供给到第二电极15。如上所述，导电膜15b用作将电压供给到第二电极15的路径。导电膜15b也用作遮光膜。导电膜15b形成opb区域r1b。例如，导电膜15b包含诸如钨(w)、铝(al)、钛(ti)、钼(mo)、钽(ta)或铜(cu)等金属材料。钝化膜16b可以设置在导电膜15b上。
[0166]
粘着层b可以设置在第二接触层14的端部和第二电极15的端部之间。如后述的，粘着层b被用于形成光接收元件1。粘着层b将半导体层10s接合到后述的图6c中所示的临时基板33。例如，粘着层b包含四乙氧基硅烷(teos)或氧化硅(sio)。例如，粘着层b的宽度大于半
导体层10s的端面的宽度。粘着层b和半导体层10s被埋层18覆盖。绝缘膜17a和17b设置在粘着层b和埋层18之间。
[0167]
粘着层b可以延伸跨越周边区域r2的大部分。例如，粘着层b可以从与半导体层10s(即，元件区域r1)的边缘相邻的位置延伸到贯通孔h1和贯通孔h2之间的各个位置。粘着层b还可以从与半导体层10s(即，元件区域r1)的边缘相邻的位置延伸到芯片端部(即，芯片端部e)。
[0168]
在光接收元件1的制造步骤中，半导体层10s和后述的图6c中所示的临时基板33之间的段差被埋层18填充。如后面将详细说明的，如上所述形成的埋层18抑制了在制造步骤中由于半导体层10s和临时基板33之间的段差所导致的不便利的发生。
[0169]
在周边区域r2中，埋层18设置在配线层10w和绝缘膜17b之间以及配线层10w和钝化膜16a之间。例如，埋层18的厚度大于半导体层10s的厚度。在本实施例中，埋层18设置为围绕半导体层10s，从而形成围绕半导体层10s的周边区域r2。因此，可以在周边区域r2中设置与读出电路基板20的接合面s2。在接合面s2形成在周边区域r2中的情况下，可以减小埋层18的厚度。然而，期望埋层18在厚度方向上覆盖半导体层10s。进一步期望埋层18完全覆盖半导体层10s的端面。经由绝缘膜17a和17b完全覆盖半导体层10s的端面的埋层18可以有效地抑制水分进入半导体层10s。在元件区域r1中，埋层18设置在半导体层10s和配线层10w之间，以覆盖第一电极11。
[0170]
埋层18具有面对接合面s2的平坦化表面。在周边区域r2中，沿着埋层18的平坦化表面设置有配线层10w。埋层18可以包含诸如氧化硅(siox)、氮化硅(sin)、氮氧化硅(sion)、含碳氧化硅(sioc)或碳化硅(sic)等无机绝缘材料。
[0171]
在光接收元件1的制造步骤中，如后述的图16e所示，首先形成埋层18，然后在埋层18上方形成包括层间绝缘膜19a和19b以及接触电极19e的配线层10w。如后述的图16f所示，包括配线层20w的读出电路基板20接合到包括配线层10w的元件基板10，以形成光接收元件1。配线层10w中的接触电极19e和配线层20w中的接触电极22e彼此连接。例如，接触电极19e和22e均包括cu焊盘。由于cu焊盘彼此直接接合，因此接触电极19e和接触电极22e彼此连接。为了使用化学机械抛光(cmp)法以形成接触电极19e，布置在待抛光的铜膜下方的埋层18应当足够硬，以承受抛光期间的应力。为了将接触电极19e和22e的cu焊盘彼此直接接合，元件基板10和读出电路基板20应当被高度平坦化。因此，期望布置在铜膜下方的埋层18足够硬，以承受抛光期间的应力。具体地，期望埋层18的构成材料是硬度比布置在一般半导体封装中的裸片周围的密封剂或有机材料更高的材料。这种具有高硬度的材料的非限制性示例包括无机绝缘材料。例如，通过化学气相沉积(cvd)法、溅射法或其他涂布法形成这种无机绝缘材料的膜，使得可以形成埋层18。然而，在另一实施例中，元件基板10和读出电路基板20通过凸块电极电连接。因此，从光电转换层13产生的电荷信号通过凸块电极传输到读出电路基板20。在根据不同实施例的元件基板10或读出电路基板20中，凸块电极可以设置在元件基板10的表面上。
[0172]
埋层18包括延伸穿过埋层18的贯通孔h1和h2。贯通孔h1和h2穿过配线层10w和埋层18延伸到读出电路基板20。例如，贯通孔h1和h2具有方形平面形状。如图2所示，贯通孔h1和h2设置成围绕元件区域r1。贯通孔h1设置在比贯通孔h2更靠近元件区域r1的位置上。导电膜15b覆盖贯通孔h1的侧壁和底面。第二电极15的导电膜15b和读出电路基板20的后述的
配线22cb经由贯通孔h1彼此连接。贯通孔h1延伸穿过钝化膜16a、埋层18和配线层10w。
[0173]
例如，贯通孔h2设置在比贯通孔h1更靠近芯片端部e的位置上。贯通孔h2穿过钝化膜16a和16b、埋层18和配线层10w延伸到读出电路基板20的后述的焊盘电极22p。光接收元件1经由贯通孔h2实现外部电气连接。或者，贯通孔h1和h2可以不延伸到读出电路基板20。例如，贯通孔h1和h2可以延伸到配线层10w中的配线。配线可以连接到读出电路基板20中的配线22cb和焊盘电极22p。如上所述，在粘着层b从与半导体层10s(即，元件区域r1)的边缘相邻的位置延伸到贯通孔h1和贯通孔h2之间的位置或延伸到芯片端部(即，芯片端部e)的情况下，贯通孔h1和h2可以穿过粘着层b。
[0174]
从第一电极11和第二电极15读出在光电转换层13中产生的空穴和电子。为了高速地进行该读出，期望第一电极11和第二电极15以足够用于光电转换的距离设置，以免彼此过度分离。即，期望减小元件基板10的厚度。例如，第一电极11和第二电极15之间的距离或元件基板10的厚度优选为10μm以下，更优选为7μm以下，或再更优选为5μm以下。
[0175]
读出电路基板20的半导体基板21隔着配线层20w和多层配线层22c面对元件基板10。例如，半导体基板21包含硅(si)。半导体基板21的面对配线层20w的表面附近设置有多个晶体管。例如，多个晶体管被用于构成各个像素p中的读出电路。例如，配线层20w包括从与元件基板10相邻的一侧开始按顺序层叠的层间绝缘膜22a和层间绝缘膜22b。例如，接触电极22e和虚设电极22ed设置在层间绝缘膜22a中。多层配线层22c设置为隔着配线层20w面对元件基板10。例如，焊盘电极22p和多条配线22cb设置在多层配线层22c中。例如，层间绝缘膜22a和22b均包含无机绝缘材料。例如，无机绝缘材料的非限制性示例包括氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio2)和氧化铪(hfo2)。
[0176]
接触电极22e将第一电极11和配线22cb彼此电气连接。接触电极22e设置在元件区域r1中的各个像素p中。接触电极22e在元件基板10的接合面s2处与各个接触电极19e接触。层间绝缘膜22a将彼此相邻的接触电极22e电气分离。
[0177]
设置在周边区域r2中的虚设电极22ed在元件基板10的接合面s2处与各个虚设电极19ed接触。例如，虚设电极22ed和接触电极22e在一个步骤中形成。例如，接触电极22e和虚设电极22ed均包括铜(cu)焊盘。接触电极22e和虚设电极22ed露出于读出电路基板20的对向面。该对向面面对元件基板10。即，例如，接触电极19e和接触电极22e以及虚设电极19ed和虚设电极22ed分别通过cu-cu接合彼此接合。如后面将详细说明的，这种接合因此可以使像素p更微细。
[0178]
连接到各个接触电极19e的配线22cb连接到与半导体基板21的表面相邻设置的各个晶体管。第一电极11和读出电路在各个像素p中彼此连接。例如，经由贯通孔h1连接到导电膜15b的配线22cb分别具有预定电位。如上所述，例如，读出电路经由接触电极19e和22e从第一电极11读出在光电转换层13中产生的电荷中的空穴。在光电转换层13中产生的其余电荷(即，电子)经由导电膜15b以预定电位从第二电极15排出。
[0179]
设置在周边区域r2中的焊盘电极22p允许外部电气连接。穿过元件基板10延伸到焊盘电极22p的贯通孔h2设置为邻近光接收元件1的芯片端部e。因此，经由贯通孔h2实现外部电气连接。例如，这种连接是通过接线法或凸点法来实现的。例如，预定电位可以从布置在各个贯通孔h2内的外部端子经由贯通孔h2、读出电路基板20的配线22cb和导电膜15b供给到第二电极15。作为光电转换层13中的光电转换的结果，半导体基板21中的读出电路可
以经由接触电极19e和22e读出从各个第一电极11读出的信号电压。信号电压可以经由读出电路输出到布置在各个贯通孔h2内的外部端子。例如，信号电压可以经由读出电路基板20中包括的读出电路和其他电路输出到外部端子。其他电路的非限制性示例包括信号处理电路和输出电路。
[0180]
优选的是，读出电路基板20的厚度大于元件基板10的厚度。例如，读出电路基板20优选为元件基板10厚度的两倍以上，更优选为五倍以上，或再更优选为十倍以上。另外，例如，读出电路基板20的厚度是100μm以上、150μm以上或200μm以上。如上所述，具有较大厚度的读出电路基板20确保光接收元件1的机械强度。应当注意，读出电路基板20可以仅包括其中形成有电路的半导体基板21。或者，除了其中形成有电路的半导体基板21之外，读出电路基板20还可以包括诸如支撑基板等其他基板。
[0181]
(1-2.光接收元件的制造方法)
[0182]
光接收元件1可以通过下述的步骤制造。图6a～图16k按顺序示出了光接收元件1的制造步骤。
[0183]
例如，如图6a所示，首先在包含inp的生长基板31上外延生长出半导体层10s。例如，生长基板31的厚度为数百μm。例如，半导体层10s的厚度为数μm。之后，如图6b所示，在半导体层10s上形成粘着层b。例如，生长基板31的直径为6英寸以下。例如，为了形成半导体层10s，按顺序外延生长出用于形成第一接触层12的n型inp、用于形成光电转换层13的i型ingaas和用于形成第二接触层14的n型inp。例如，可以在生长基板31上形成缓冲层和停止层之后形成半导体层10s。
[0184]
接下来，如图6c所示，将其上形成有半导体层10s的生长基板31隔着粘着层b与临时基板33接合。例如，临时基板33包括绝缘层33ia和基板33s。例如，将绝缘层33ia布置在粘着层b和基板33s之间。临时基板33的直径大于生长基板31的直径。例如，基板33s是硅(si)基板。例如，临时基板33的直径在8英寸～12英寸的范围内。将具有小直径的生长基板31接合到具有大直径的临时基板33允许使用大直径基板用的各种设备来形成元件基板10。例如，读出电路基板20可以通过cu-cu接合与元件基板10接合，以制成更微细的像素p。例如，生长基板31可以通过等离子体活化接合、常温接合或使用粘合剂的接合(粘合剂接合)来接合到临时基板33。如上所述，例如，晶圆形式的半导体层10s被接合到临时基板33。例如，临时基板33的厚度为数百μm。
[0185]
图7和图8示出了临时基板33和半导体层10s或生长基板31的平面构成例。如图7所示，尺寸小于临时基板33的晶圆形式的半导体层10s可以接合到晶圆形式的临时基板33。或者，如图8所示，芯片形式的多个半导体层10s可以接合到晶圆形式的临时基板33。在这种状态下，多个芯片彼此分离。
[0186]
可替代地，如图9a和图9b所示，尺寸彼此相同的晶圆形式的半导体层10s和晶圆形式的临时基板33可以彼此接合。图9a示出了临时基板33和半导体层10s或生长基板31的平面构造。图9b示出了沿着图9a中的线ii-ii’截取的截面构造。
[0187]
如图10a所示，在其上形成有半导体层10s的生长基板31被接合到临时基板33之后，去除生长基板31。例如，可以通过机械研磨、化学机械抛光(cmp)、湿蚀刻或干蚀刻去除生长基板31。在去除之后可以部分地保留生长基板31。可以部分地蚀刻半导体层10s。
[0188]
接下来，如图10b所示，例如，根据临时基板33上的标记将半导体层10s蚀刻成预定
尺寸。因此，半导体层10s形成为多个芯片。
[0189]
图11a示出了成形之前的半导体层10s的平面构成例。图11b示出了在图11a中所示的半导体层10s成形之后的半导体层10s的平面构成例。图12a示出了成形之前的半导体层10s的另一平面构成例。图12b示出了在图12a中所示的半导体层10s成形之后的半导体层10s的另一平面构成例。如上所述，晶圆形式的半导体层10s被成形为多个芯片。如图11a所示，半导体层10s的尺寸小于临时基板33的尺寸。或者，如图12a所示，半导体层10s的尺寸与临时基板33的尺寸相同。
[0190]
可替代地，如图13a和图13b所示，半导体层10s可以被成形为更小的芯片。
[0191]
例如，在蚀刻半导体层10s的同时，也与半导体层10s一起蚀刻粘着层b。粘着层b可以被蚀刻成大于半导体层10s的面积。如图10b所示，粘着层b可以围绕半导体层10s延伸。
[0192]
可替代地，如图14所示，粘着层b可以被蚀刻成小于半导体层10s的各芯片面积，从而在半导体层10s的各芯片和临时基板33之间产生空隙。又或者，粘着层b可以被蚀刻成与半导体层10s相同的尺寸。
[0193]
如图15所示，在蚀刻半导体层10s的同时，可以不蚀刻粘着层b。
[0194]
随后的附图至图16e示出了半导体层10s的多个芯片中的半导体层10s的单个芯片。与图14和图15类似，图16f及随后的附图示出了例如半导体层10s的多个芯片中的半导体层10s的两个芯片。
[0195]
如图16a所示，在半导体层10s成形之后，在半导体层10s中的各个像素p中形成扩散区域12a。因此，发生元件隔离。例如，为了形成扩散区域12a，绝缘膜17a被用作硬掩模。具体地，形成绝缘膜17a，以覆盖半导体层10s的上表面(即，与临时基板33的接合面的相对面)和侧面，然后通过蚀刻在覆盖半导体层10s的上表面的绝缘膜17a上形成开口17h。之后，使用绝缘膜17a作为硬掩模进行p型杂质的气相扩散，以在选择区域中形成扩散区域12a。例如，扩散基本上各向同性地进行到数百nm的深度。例如，可以使用抗蚀剂掩模通过固相扩散或离子注入来形成扩散区域12a。在本实施例中，扩散区域12a形成在设置在具有大直径的临时基板33上的半导体层10s中。这可以使像素p更微细。
[0196]
在半导体层10s中设置扩散区域12a之后，如图16b所示，在半导体层10s上形成金属膜11a，该金属膜11a可以是包含钛(ti)和钨(w)的多层膜。金属膜11a将形成为第一电极11。金属膜11a通过例如cvd法、pvd法、ald法或蒸镀法形成。接下来，如图16c所示，例如，通过光刻和蚀刻将金属膜11a图案化为第一电极11。此时，如图16c所示，金属膜11a至少部分地保留在半导体层10s的侧面上。具体地，金属膜11a至少部分地保留在覆盖半导体层10s的侧面的绝缘膜17a上。因此，改善了半导体层10s的侧面的钝化特性。
[0197]
在形成第一电极11之后，在临时基板33的整个表面上形成绝缘膜17b。如图16d所示，然后形成埋层18。例如，将绝缘材料成膜，以将半导体层10s完全掩埋在临时基板33中。然后，通过化学机械抛光(cmp)使该膜平坦化，以形成埋层18。此时，绝缘膜17b在膜经历平坦化的同时用作阻挡层，从而可以防止过度抛光。绝缘膜17b还用作为了使接触电极19e连接到相应的第一电极11的过孔加工期间的另一阻挡层。因此，埋层18被形成为覆盖围绕半导体层10s的周边区域r2和半导体层10s的上表面(距临时基板33最远的表面)。埋层18填充半导体层10s和临时基板33之间的段差，从而抑制了在制造步骤中由于半导体层10s和临时基板33之间的段差所导致的不便利的发生。
[0198]
在形成埋层18之后，如图16e所示，配线层10w形成为跨越埋层18面对半导体层10s。例如，在埋层18上按顺序形成层间绝缘膜19a和层间绝缘膜19b之后，在层间绝缘膜19a和19b上的面对第一电极11的扩展部11y的区域中形成延伸穿过埋层18和绝缘膜17b的开口19h1和19h2。例如，在通过蒸发法、pvd法或镀覆法在层间绝缘膜19a和19b的开口19h1和19h2中形成铜(cu)膜之后，例如使用cmp法抛光铜膜的表面，以形成接触电极19e。例如，在接触电极19e的形成步骤中同时在周边区域r2中形成虚设电极19ed。在本实施例中，配线层10w形成在具有大直径的临时基板33上。因此，可以使用大直径的基板用的各种设备。
[0199]
在形成配线层10w之后，如图16f所示，将读出电路基板20隔着配线层10w接合到临时基板33。此时，在读出电路基板20中预先形成配线层20w。读出电路基板20中的配线层20w包括接触电极22e和虚设电极22ed。例如，为了将读出电路基板20接合到临时基板33，配线层20w中的接触电极22e和虚设电极22ed以及配线层10w中的接触电极19e和虚设电极19ed通过cu-cu接合彼此接合。更具体地，接触电极19e和接触电极22e各自被接合的接合面s2形成在元件区域r1中。虚设电极19ed和虚设电极22ed被接合的接合面s2形成在周边区域r2中。在本实施例中，元件基板10上的周边区域r2也接合到读出电路基板20。需要注意，图1、图16f和其他附图示出了如下示例：其中，接触电极19e面对各个接触电极22e并通过cu-cu接合而与各个接触电极22e贴合，虚设电极19ed面对各个虚设电极22ed并通过cu-cu接合而与各个虚设电极22ed贴合。然而，只要确保这些电极之间的贴合，它们也可以以部分偏移的方式贴合。
[0200]
在读出电路基板20接合到临时基板33之后，如图16g所示，去除基板33s。例如，可以通过机械研磨、湿蚀刻或干蚀刻去除基板33s。
[0201]
在去除基板33s之后，例如，如图16h所示，也去除绝缘层33ia和粘着层b，以使半导体层10s的表面能够露出来。此时，可以去除半导体层10s中不需要的层。半导体层10s的开口部以外的绝缘层33ia或绝缘膜17a和17b也可以完全或部分地保留。还可以部分地挖掘埋层18。
[0202]
接下来，如图16i所示，在去除临时基板33之后，在半导体层10s的露出表面(与配线层10w所在的表面相对的表面)上按顺序形成第二电极15和钝化膜16a。之后，如图16j所示，按顺序形成贯通孔h1、导电膜15b和钝化膜16b。因此，第二电极15和读出电路基板20彼此电气连接。
[0203]
最后，如图16k所示，形成穿过元件基板10延伸至读出电路基板20中的焊盘电极22p的贯通孔h2。因此，完成了图1所示的光接收元件1。
[0204]
(1-3.光接收元件的操作)
[0205]
在光接收元件1中，例如，当在从可见光区域到红外区域的区域内的波长的光经由钝化膜16a和16b、第二电极15和第二接触层14入射到光电转换层13上时，光电转换层13吸收光。这导致在光电转换层13中产生成对的空穴和电子。即，光经历光电转换。例如，由于此时向第一电极11施加预定电压，因此在光电转换层13中出现电位梯度。所产生的电荷的一者(例如，空穴)移动到扩散区域12a，以用作信号电荷，并从扩散区域12a收集到第一电极11。信号电荷经由接触电极19e和22e移动到半导体基板21。然后，从各个像素p读出信号电荷。
[0206]
(1-4.作用和效果)
[0207]
在根据本实施例的光接收元件1中，围绕第一电极11的连接部11x沿着绝缘膜17a形成有扩展部11y。即，扩展部11y形成在绝缘膜17a的开口17h中。连接部11x电连接到半导体层10s。通孔19v连接到相应的扩展部11y。因此，上述的构造改善了第一电极11和通孔19v之间的接触容易度。现在，将在此说明改善的原因。
[0208]
如上所述，对红外区域具有敏感度的图像传感器或红外线传感器已经被商品化。例如，已知包括通过cu-cu接合将元件基板和电路基板彼此贴合的半导体元件。元件基板是化合物半导体层和配线层的层叠体。
[0209]
在上述半导体元件中，贯通配线/贯通硅通孔通过绝缘膜的开口部连接。贯通配线用于电连接各电极和电路基板。在绝缘膜中，化合物半导体层上的扩散区域与电极相互接触。在具有如上所述的构造的半导体元件中，开口部以及电极和贯通配线之间的连接会影响化合物半导体层并会降低电气特性。在开口部上方的电极处或电极周围形成的段差会导致电极与贯通配线之间的接触不良。
[0210]
为了抑制这种接触不良的发生，在本实施例中，围绕第一电极11的连接部11x，沿着绝缘膜17a设置从各个连接部11x延伸的扩展部11y。连接部11x与半导体层10s接触。通孔19v连接到相应的扩展部11y。通孔19v也连接到相应的接触电极19e。因此，上述构造可以改善第一电极11和通孔19v之间的接触容易度。
[0211]
在根据本实施例的光接收元件1中，如上所述，通孔19v连接到第一电极11的相应扩展部11y。通孔19v还连接到相应的接触电极19e。扩展部11y沿着绝缘膜17a设置。因此，本实施例改善了第一电极11和通孔19v之间的接触容易度。还可以减小开口17h的面积，第一电极11和半导体层10s通过该开口17h彼此电连接。因此，抑制了暗电流的产生。即，可以改善电气特性。
[0212]
此外，扩展部11y不对称地形成，以使通孔19v能够连接到在绝缘膜17a上延伸的较宽部分。因此，通孔19v的直径增加。因此，可以减小第一电极11和接触电极19e之间的接触电阻。还可以进一步改善电气特性。
[0213]
下面将说明上述本实施例的一些变形例，即，变形例1～3。注意，用相同的附图标记表示相似的元件，并且不再详细说明其任何多余的说明。
[0214]
(2.变形例)
[0215]
(2-1.变形例1)
[0216]
在上述实施例中，两个绝缘膜17a和17b覆盖面对配线层10w的对向面和半导体层10s的端面。然而，可以仅绝缘膜17a覆盖面对配线层10w的对向面和半导体层10s的端面。图17a和图17b按顺序示出了根据上述实施例的变形例1的光接收元件1的制造步骤。
[0217]
如图17a所示，如上述实施例中那样，首先形成绝缘膜17a，以覆盖半导体层10s的上面和侧面。此后，通过蚀刻，在覆盖半导体层10s的上面的绝缘膜17a上形成开口17h。接下来，使用绝缘膜17a作为硬掩模，执行p型杂质的气相扩散以形成扩散区域12a。在形成扩散区域12a之后，如上述实施例中那样，在半导体层10s上形成金属膜11a。金属膜11a将形成为第一电极11。然后，例如通过光刻和蚀刻形成第一电极11。此时，金属膜11a至少部分地保留在覆盖半导体层10s的侧面的绝缘膜17a上。之后，如图17b所示，在整个临时基板33上形成埋层18。
[0218]
(2-2.变形例2)
[0219]
图18a至图18f按顺序示出了根据上述实施例的变形例2的光接收元件1的制造步骤。
[0220]
如图18a所示，如上述实施例中那样，首先，在临时基板33上以多个芯片的形式形成半导体层10s。接下来，如图18b所示，以覆盖半导体层10s的上面(与临时基板33的接合面的相对面)和侧面的方式形成绝缘膜17a。接下来，如图18c所示，在临时基板33的整个表面上形成用于构成埋层18的绝缘膜18a。之后，对绝缘膜18a和绝缘膜17a进行cmp，以使半导体层10s的表面露出。因此，半导体层10s和临时基板33之间的段差被填充。
[0221]
接下来，如图18d所示，在半导体层10s和层间绝缘膜18a的整个表面上形成绝缘膜18b，并且通过蚀刻形成开口18h。之后，使用绝缘膜18b作为硬掩模，在半导体层10s的第一接触层12中进行p型杂质的气相扩散，以在选择区域中形成扩散区域12a。
[0222]
在半导体层10s上形成扩散区域12a之后，如图18e所示，在绝缘膜18b上形成金属膜以填充开口18h。金属膜例如是包含钛(ti)和钨(w)的多层膜。例如，通过光刻和蚀刻将金属膜图案化为第一电极11。
[0223]
在形成第一电极11之后，如图18f所示，以覆盖绝缘膜18b和第一电极11的方式形成绝缘膜17b。之后，如上述实施例中那样，在绝缘膜17b上形成与绝缘膜18a和18b一起构成埋层18的绝缘膜，并且例如通过cmp使绝缘膜的表面平坦化。此后，例如依次进行配线层10w的形成、读出电路基板20的接合和临时基板33的去除。可以通过如上所述的这些步骤制造光接收元件1。
[0224]
需要注意，如上述变形例1中那样，可以省略覆盖绝缘膜18b和第一电极11的绝缘膜17b。即，可以在绝缘膜18b和第一电极11上直接形成与绝缘膜18a和18b一起构成埋层18的绝缘膜。
[0225]
(2-3.变形例3)
[0226]
图19示出了根据上述实施例的变形例3的光接收元件1a的截面构造。光接收元件1a在元件基板10的光入射面s1(面对读出电路基板20的对向面的相对面)上包括彩色滤光片层41和芯片上透镜(聚光透镜)42。除了该构造之外，光接收元件1a具有与光接收元件1的构造和效果相同的构造和效果。彩色滤光片层41可以包括rgb(红色、绿色和蓝色)彩色滤光片、ir彩色滤光片、cmyg(青色、品红色、黄色和绿色)彩色滤光片、根据实施例的透射宽波长的透明滤光片和其他合适的滤光片中的至少一种。在另一实施例中，光接收元件1a在光入射面s1上包括芯片上透镜(聚光透镜)42，其间没有彩色滤光片层。
[0227]
在光接收元件1a中，例如，在元件基板10的钝化膜16a和16b上，隔着平坦化膜16c依次设置有对应于rgb的彩色滤光片层41和芯片上透镜42。彩色滤光片层41可以包括红外(ir)滤光片。通过设置彩色滤光片层41，可以获取在各个像素p中以相应波长接收的光的光接收数据。
[0228]
芯片上透镜42使入射到光接收元件1a上的光会聚到光电转换层13上。芯片上透镜42包括例如有机材料或氧化硅(sio2)。在光接收元件1a中，埋层18设置在周边区域r2中。在元件基板10的元件区域r1和周边区域r2之间，段差变小或不产生段差，从而形成平面光入射面s1。因此，例如使用光刻步骤，从而可以高精度地形成芯片上透镜42。例如，彩色滤光片层41和芯片上透镜42终止于元件区域r1中。例如从元件区域r1到周边区域r2设置有设置于钝化膜16a和16b与彩色滤光片层41之间的平坦化膜16c。平坦化膜16c终止于周边区域r2
中。彩色滤光片层41、芯片上透镜42和平坦化膜16c可以终止于元件区域r1或周边区域r2中的任何位置。
[0229]
在变形例中，彩色滤光片层41和芯片上透镜42可以设置在元件基板10的光入射面s1上。即使在变形例中，也可以实现与上述实施例的效果等效的效果。在根据变形例的构造中，例如，通过将第二接触层14设置为具有5nm～300nm范围内的膜厚度，也可以基于颜色读取像素信号。此外，可以高精度地在被埋层18平坦化的光入射面s1上容易地形成芯片上透镜42。
[0230]
(3.适用例)
[0231]
(适用例1)
[0232]
图20示出了使用上述实施例所示的光接收元件1的装置结构的摄像装置2的操作构造。例如，摄像装置2是红外线图像传感器。例如，摄像装置2具有设置在光接收元件1上的元件区域r1和驱动元件区域r1的电路部130。例如，电路部130包括行扫描部131、水平选择部133、列扫描部134和系统控制部132。
[0233]
例如，元件区域r1被布置成二维矩阵。在元件区域r1中，设置有构成光接收元件1的多个像素p。例如，像素驱动线lread设置在像素p的各像素行上。例如，像素驱动线lread是行选择线或复位控制线。此外，垂直信号线lsig设置在像素p的各像素列上。像素驱动线lread传输用于从像素p读出信号的驱动信号。各像素驱动线lread的一端连接到行扫描部131的相应的输出端。
[0234]
例如，行扫描部131包括移位寄存器和地址解码器。例如，行扫描部131用作以行为单位驱动元件区域r1中的像素p的像素驱动部。从由行扫描部131选择性地扫描的像素行上的像素p输出的信号经由相应的垂直信号线lsig供给到水平选择部133。例如，水平选择部133包括设置在各垂直信号线lsig上的放大器和水平选择开关。
[0235]
例如，列扫描部134包括移位寄存器和地址解码器。列扫描部134扫描并依次驱动水平选择部133的水平选择开关。当列扫描部134选择并扫描这些开关时，经由垂直信号线lsig从像素传输的信号被依次输出到水平信号线135。然后，例如信号经由水平信号线135进入未示出的信号处理部。
[0236]
在摄像装置2中，例如，如图21所示，具有元件区域r1的元件基板10和包括电路部130的读出电路基板20彼此层叠。然而，本公开不限于如上所述的构成。电路部130和元件区域r1可以形成在一个基板上。电路部130还可以设置在外部控制集成电路(ic)上。可替代地，例如，电路部130可以形成在与线缆连接的另一基板上。
[0237]
系统控制部132接收诸如时钟数据或指示操作模式的数据等外部数据。例如，系统控制部132还输出包括关于摄像装置2的内部信息的数据。系统控制部132还包括产生各种时序信号的时序发生器。例如，基于时序发生器中产生的各种类型的时序信号，系统控制部132驱动且控制行扫描部131、水平选择部133和列扫描部134。
[0238]
(适用例2)
[0239]
可以将上述摄像装置2应用于包括例如在红外区域内捕获图像的相机的各种类型的电子设备。作为一个示例，图22示出了表示电子设备3的相机的概要构成。例如，电子设备3是能够捕捉静止图像或视频的相机。电子设备3包括摄像装置2、光学系统或光学透镜210、快门211、驱动部213和信号处理部212。驱动部213驱动摄像装置2和快门211。
[0240]
光学系统210将来自被摄体的图像光或入射光引导到摄像装置2。光学系统210可以包括多个光学透镜。快门211控制光照射到摄像装置2的时段。快门211还控制遮光时段。驱动部213控制向摄像装置2的传输操作和快门211的快门操作。信号处理部212对从摄像装置2输出的信号进行各种类型的信号处理。例如，已经经过信号处理的图像信号dout被存储在诸如存储器等存储介质中，或者被输出到监视器。
[0241]
此外，还可以将本实施例和其他示例中所示的光接收元件1应用于下述的电子设备。
[0242]
(4.应用例)
[0243]
(内窥镜手术系统的应用例)
[0244]
根据本公开的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以适用于内窥镜手术系统。
[0245]
图23是示出了根据本公开实施例的技术(本技术)可以适用的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
[0246]
在图23中，示出了手术者(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量装置11112等其他手术器械11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
[0247]
内窥镜11100包括距其远端预定长度的区域被插入患者11132的体腔内的透镜筒11101和连接到透镜筒11101的近端的摄像头11102。在所示的示例中，示出了包括具有硬性透镜筒11101的硬镜的内窥镜11100，然而，内窥镜11100还可以包括具有软性透镜筒11101的软镜。
[0248]
透镜筒11101在其远端处具有其中装配有物镜的开口部。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203生成的光通过延伸到透镜筒11101内部的光导引入透镜筒11101的远端，并通过物镜朝向在患者11132的体腔内的观察对象发射。应当注意，内窥镜11100可以是直视镜，或可以是斜视镜或侧视镜。
[0249]
在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像元件，使得来自观察对象的反射光(观察光)通过光学系统会聚在摄像元件上。观察光由摄像元件执行光电转换，以生成与观察光相对应的电信号，即，与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为raw数据被传输到ccu 11201。
[0250]
ccu 11201包括中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等，并且综合控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，ccu 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且例如，执行诸如显像处理(去马赛克处理)等用于基于图像信号显示图像的各种图像处理。
[0251]
显示装置11202在ccu 11201的控制下显示基于已经由ccu 11201对其进行了图像处理的图像信号的图像。
[0252]
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(led)等光源，并且将对手术区域摄像时的照射光供给到内窥镜11100。
[0253]
输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。使用者可以通过输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种类型的信息或指令。例如，使用者输入用于改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)的指令等。
[0254]
治疗工具控制装置11205控制能量装置11112的驱动，用于组织的烧灼和切开、血管的密封等。气腹装置11206通过气腹管11111向患者11132的体腔内注入气体以使体腔膨胀，以便确保内窥镜11100的视野并确保手术者的工作空间。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图形等各种形式打印与手术有关的各种类型的信息的装置。
[0255]
应当注意，将对手术区域进行摄像时的照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203可以包括例如led、激光光源或它们组合的白色光源。在白色光源包括红、绿和蓝色(rgb)激光光源的组合的情况下，由于可以高精度地控制各种颜色(各种波长)的输出强度和输出定时，所以可以由光源装置11203进行所拍摄的图像的白平衡的调整。此外，在这种情况下，若将来自各个rgb激光光源的激光按时间分割地发射到观察对象上并且与发射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，也可以按时间分割地拍摄对应于r、g和b色的图像。根据该方法，即使针对摄像元件未设置滤色器，也可以获得彩色图像。
[0256]
此外，可以控制光源装置11203，使得每隔预定时间改变要输出的光的强度。通过与光强度的改变的时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动以按时间分割地获取图像并合成图像，可以生成没有遮挡阴影和曝光过度的高亮的高动态范围的图像。
[0257]
此外，光源装置11203可以构造成供给用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性来发射与普通观察时的照射光(即，白光)相比具有窄带域的光，进行以高对比度对诸如粘膜表层部的血管等预定组织进行摄像的窄带域观察(窄带域摄像)。或者，在特殊光观察中，可以进行通过发射激发光产生的荧光获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以向身体组织照射激发光来进行来自身体组织的荧光观察(自体荧光观察)，或者可以将诸如吲哚菁绿(icg)等试剂局部注射到身体组织中并向身体组织发射与试剂的荧光波长相对应的激发光来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成供给适用于上述特殊光观察的这种窄带域光和/或激发光。
[0258]
图24是示出图23所示的摄像头11102和ccu 11201的功能构造的示例的框图。
[0259]
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。ccu 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和ccu11201通过传输线缆11400彼此通信连接。
[0260]
透镜单元11401是设置在与透镜筒11101的连接位置处的光学系统。从透镜筒11101的远端接收的观察光被引导到摄像头11102并入射到透镜单元11401上。透镜单元11401包括变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
[0261]
摄像单元11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或者多个(多板型)。在摄像单元11402构造成多板型的情况下，例如，通过摄像元件生成分别与rgb相对应的图像信号，并且可以对图像信号进行合成来获得彩色图像。摄像单元11402也可以构造成具有一对摄像元件，用于获取与三维(3d)显示相对应的右眼和左眼用的各个图像信号。如果进行3d显示，则手术者11131可以更加准确地把握手术区域中的活体组织的深度。应当注意，在摄像单元11402构造成立体型的情况下，可以设置与单个摄像元件相对应的透镜单元11401的多个系统。
[0262]
此外，摄像单元11402可以不必设置在摄像头11102中。例如，摄像单元11402可以设置在透镜筒11101内部的物镜的正后方。
[0263]
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。结果，可以适宜地调整由摄像单元11402拍摄的图像的放大率和焦点。
[0264]
通信单元11404包括用于向ccu 11201传输各种类型的信息和从ccu 11201接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11404将从摄像单元11402获取的图像信号作为raw数据通过传输线缆11400传输到ccu 11201。
[0265]
另外，通信单元11404从ccu 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号供给到摄像头控制单元11405。例如，控制信号包括与摄像条件有关的信息，如指定所拍摄的图像的帧速率的信息、指定在摄像时的曝光值的信息和/或指定所拍摄的图像的放大率和焦点的信息等。
[0266]
应当注意，诸如帧速率、曝光值、放大率或焦点等摄像条件可以由使用者指定，或者可以由ccu 11201的控制单元11413基于获取的图像信号来自动设定。在后一种情况下，自动曝光(ae)功能、自动对焦(af)功能和自动白平衡(awb)功能并入在内窥镜11100中。
[0267]
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自ccu 11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
[0268]
通信单元11411包括用于向摄像头11102传输各种类型的信息和从摄像头11102接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11411通过传输线缆11400接收从摄像头11102传输的图像信号。
[0269]
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。图像信号和控制信号可以通过电气通信、光通信等来传输。
[0270]
图像处理单元11412对从摄像头11102传输来的raw数据形式的图像信号进行各种类型的图像处理。
[0271]
控制单元11413进行与通过内窥镜11100进行的手术区域等的摄像以及通过对手术区域等的摄像获得的所拍摄的图像的显示有关的各种类型的控制。例如，控制单元11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
[0272]
此外，控制单元11413基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号来控制显示装置11202显示其中对手术区域等摄像的所拍摄的图像。此时，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别所拍摄的图像内的各种物体。例如，控制单元11413可以通过检测包含在所拍摄的图像中的物体的边缘形状、颜色等来识别诸如钳子等手术器械、特定活体部位、出血、当使用能量处置器械11112时的雾等等。当控制单元11413控制显示装置11202显示所拍摄的图像时，控制单元11413可以使用识别结果将各种类型的手术支持信息以与手术区域的图像重叠的方式显示。在手术支持信息以叠加的方式显示并呈现给手术者11131的情况下，可以减轻手术者11131的负担，并且手术者11131可以可靠地进行手术。
[0273]
将摄像头11102和ccu 11201彼此连接的传输线缆11400是用于电信号的通信的电信号线缆、用于光通信的光纤或用于电和光通信两者的复合线缆。
[0274]
这里，在所示的示例中，尽管通过使用传输线缆11400的有线通信来进行通信，但可以通过无线通信进行摄像头11102和ccu 11201之间的通信。
[0275]
上面已经说明了根据本公开的技术适用的内窥镜手术系统的示例。例如，在上述构成中，根据本公开的技术可以适用于摄像单元11402。将根据本公开的技术适用于摄像单
元11402提高了检测精度。
[0276]
应当注意，在上述说明中以内窥镜手术系统为例进行了说明，根据本公开的技术可以适用于例如显微镜手术系统等。
[0277]
(移动体的应用例)
[0278]
根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，根据本公开的技术被实现为安装在任何类型的移动体上的设备的形式。移动体的非限制性示例可以包括汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、任何个人移动装置、飞机、无人飞行器(无人机)、船舶和机器人。
[0279]
图25是作为根据本公开实施例的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意构造例的框图。
[0280]
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图25所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外，作为集成控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(i/f)12053。
[0281]
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010是产生如内燃机或驱动电机等车辆的驱动力的驱动力产生装置、向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、调整车辆的转向角的转向机构、产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
[0282]
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置于车体的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向灯、雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，代替钥匙的从便携式装置传递的无线电波或各种类型的开关的信号可以输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
[0283]
车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆的外部有关的信息。例如，车外信息检测单元12030连接到摄像部12031。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车辆外部的图像并接收所拍摄的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以进行检测诸如人、汽车、障碍物、标志、道路上的文字等物体的处理或检测距其距离的处理。
[0284]
摄像部12031是接收光的光学传感器，其输出对应于光的受光量的电信号。摄像部12031可以输出电信号作为图像或可以输出电信号作为测量距离有关的信息。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光或可以是诸如红外线等不可见光。
[0285]
车内信息检测单元12040检测车内有关的信息。例如，车内信息检测单元12040与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。例如，驾驶员状态检测部12041包括拍摄驾驶员的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或驾驶员的集中度，或者可以判断驾驶员是否入睡。
[0286]
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部有关的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目
标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行协调控制，旨在实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于跟随距离的追踪行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等高级驾驶员辅助系统(adas)的功能。
[0287]
另外，微型计算机12051可以通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆外部或内部的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来进行协调控制，旨在实现车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等。
[0288]
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部有关的信息将控制指令输出到车身系统控制单元12020。例如，微型计算机12051通过根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置控制头灯以例如将远光灯变化为近光灯来进行旨在防止眩光的协调控制。
[0289]
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一种的输出信号传递到能够在视觉上或听觉上通知车辆乘员或车辆外部的信息的输出装置。在图25的示例中，作为输出装置，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。
[0290]
图26是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。
[0291]
在图26中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
[0292]
例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠和后门以及车内的挡风玻璃的上侧等位置。设置在车头上的摄像部12101和设置在车内的挡风玻璃上侧的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在侧视镜上的摄像部12102和12103主要获得车辆12100侧方的图像。设置在后保险杠或后门上的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车内的挡风玻璃上侧的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志、车道等。
[0293]
此外，图26示出了摄像部12101～12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置在车头上的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜上的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门上的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101～12104拍摄的图像数据获得了车辆12100的从上方看到的鸟瞰图像。
[0294]
摄像部12101～12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像部12101～12104中的至少一个可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有相位差检测用的像素的摄像元件。
[0295]
例如，基于从摄像部12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以确定距摄像范围12111～12114内的各立体物的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取位于车辆12100的行驶路线上且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的特别是最靠近的立体物作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以设定在前方车辆的前方预先确保的跟随距离，并且可以进行自动制动控制(包括追踪行驶停止控制)、自动加速控制(包括追踪行驶开始控制)等。因此，能够进行用于实现车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等的协调控制。
[0296]
例如，基于从摄像部12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将关于立体物的立体物数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物的
立体物数据，提取分类的立体物数据，并且将提取的立体物数据用于自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以在视觉上识别的障碍物和对车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断指示与各障碍物碰撞的危险度的碰撞风险。在其中碰撞风险等于或超过设定值并因此存在碰撞的可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶者输出警告并经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向。因此，微型计算机12051可以辅助驾驶，以避免碰撞。
[0297]
摄像部12101～12104中的至少一个可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断行人是否存在于摄像部12101～12104的摄像图像中来识别行人。例如，通过提取作为红外相机的摄像部12101～12104的摄像图像中的特征点的过程以及通过对表示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判断该物体是否为行人的过程来进行这种行人的识别。当微型计算机12051判断行人存在于摄像部12101～12104的摄像图像中并且因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得显示用于强调的矩形轮廓线，以叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得在期望的位置处显示指示行人的图标等。
[0298]
上面已经说明了根据本公开的技术适用的车辆控制系统的示例。在上述构成中，根据本公开的技术可以例如适用于摄像部12031。将根据本公开的技术适用于摄像部12031允许更容易地观察拍摄图像，有助于减轻驾驶员的疲劳。
[0299]
尽管已经参照实施例、变形例1～3、适用例、应用例和其他示例说明了本公开，但是本公开的内容不限于此，而是可以以多种方式变形。例如，根据上述本实施例的光接收元件的层状构成仅是示例，并且还可以包括其他层。此外，层的材料和厚度仅是示例性的，并且不限于上述值。在上述实施例中，半导体层10s包括第一接触层12、光电转换层13和第二接触层14。然而，例如，半导体层10s可以至少包括光电转换层13。例如，可以不设置第一接触层12和第二接触层14。还可以包括其他层。
[0300]
此外，为了方便起见，在上述实施例中，空穴被用作信号电荷。然而，电子可以被用作信号电荷。例如，n型杂质可以被包括在扩散区域中。
[0301]
另外，在上述实施例中，光接收元件代表根据本技术实施例的半导体元件的具体但非限制性示例。然而，光接收元件以外的其他元件可以代表根据本技术的实施例的半导体元件。例如，发光元件可以代表根据本技术实施例的半导体元件。
[0302]
应当理解，这里记载的效果仅仅是示例性的。本实施例和本公开的其他示例的效果不限于这里记载的效果。本公开还可以包括这里记载的那些效果以外的任何效果。
[0303]
此外，例如，本公开可以具有以下构造。根据具有下述构造的本技术，贯通配线连接到第一电极的扩展部。扩展部沿着绝缘层设置在开口周围。扩展部经由该开口电连接到半导体层。因此，该构造改善了第一电极和贯通配线之间的接触容易度。因此，可以改善电气特性。
[0304]
本公开可以具有以下构造。
[0305]
(1)
[0306]
一种半导体元件，其包括：
[0307]
元件基板，其包括配线层和半导体层的层叠体，所述半导体层包含化合物半导体
材料；
[0308]
读出电路基板，其隔着所述配线层面对所述半导体层，所述读出电路基板经由所述配线层电连接到所述半导体层；
[0309]
绝缘膜，其至少覆盖所述半导体层的面对所述配线层的一个面，所述绝缘膜具有开口，所述半导体层在所述开口中部分地露出；
[0310]
第一电极，其具有连接部和扩展部，所述连接部电连接到所述开口内的所述半导体层，所述扩展部在所述绝缘膜上延伸；和
[0311]
贯通配线，其具有一端和另一端，所述一端连接到所述第一电极的所述扩展部，所述另一端电连接到所述配线层中的配线。
[0312]
(2)
[0313]
根据(1)所述的半导体元件，其中，
[0314]
在平面图中，所述扩展部具有在所述绝缘膜上围绕所述开口不对称地延伸的大致平面，所述扩展部的所述大致平面具有第一区域和第二区域，所述第一区域具有比所述第二区域宽的面积，并且
[0315]
所述贯通配线连接到所述扩展部的大致平面的第一区域。
[0316]
(3)
[0317]
根据(1)或(2)所述的半导体元件，其中，
[0318]
所述配线层包括在面对所述读出电路基板的对向面上露出的一个或多个第一接触电极，并且
[0319]
所述贯通配线电连接到所述一个或多个第一接触电极。
[0320]
(4)
[0321]
根据(3)所述的半导体元件，其中，
[0322]
所述读出电路基板包括在面对所述元件基板的对向面上露出的一个或多个第二接触电极，并且
[0323]
所述元件基板和所述读出电路基板经由所述一个或多个第一接触电极和所述一个或多个第二接触电极彼此接合。
[0324]
(5)
[0325]
根据(1)至(4)中任一项所述的半导体元件，其中，所述绝缘膜从所述半导体层的所述一个面延伸到所述半导体层的侧面。
[0326]
(6)
[0327]
根据(5)所述的半导体元件，其中，以隔着所述绝缘膜面对所述半导体层的所述侧面的至少一部分的方式设置有金属膜。
[0328]
(7)
[0329]
根据(1)至(6)中任一项所述的半导体元件，其中，所述元件基板具有元件区域和周边区域，所述配线层和所述半导体层在所述元件区域中彼此层叠，所述周边区域位于所述元件区域的外侧并具有延伸到所述读出电路基板的贯通孔。
[0330]
(8)
[0331]
根据(7)所述的半导体元件，其中，所述元件基板还包括隔着所述半导体层面对所述第一电极的第二电极，所述第二电极经由所述贯通孔电连接到所述读出电路基板。
[0332]
(9)
[0333]
根据(1)至(8)中任一项所述的半导体元件，其中，所述化合物半导体材料吸收红外区域内的波长的光。
[0334]
(10)
[0335]
根据(1)至(9)中任一项所述的半导体元件，其中，所述半导体层包括iii-v族半导体材料。
[0336]
(11)
[0337]
根据(1)至(10)中任一项所述的半导体元件，其中，所述化合物半导体材料是ingaas、inassb、inas、insb和hgcdte中的任一种。
[0338]
(12)
[0339]
一种电子设备，其包括半导体元件，所述半导体元件包括：
[0340]
元件基板，其包括配线层和半导体层的层叠体，所述半导体层包含化合物半导体材料；
[0341]
读出电路基板，其隔着所述配线层面对所述半导体层，所述读出电路基板经由所述配线层电连接到所述半导体层；
[0342]
绝缘膜，其至少覆盖所述半导体层的面对所述配线层的一个面，所述绝缘膜具有开口，所述半导体层在所述开口中部分地露出；
[0343]
第一电极，其具有连接部和扩展部，所述连接部电连接到所述开口内的所述半导体层，所述扩展部在所述绝缘膜上延伸；和
[0344]
贯通配线，其具有一端和另一端，所述一端连接到所述第一电极的所述扩展部，所述另一端电连接到所述配线层中的配线。
[0345]
(13)
[0346]
一种光检测装置，其包括：
[0347]
第一基板，其包括第一电极、包含化合物半导体材料的半导体层、第一绝缘膜和通孔；
[0348]
第二基板，其面对所述第一基板，并且通过所述通孔电连接到所述半导体层；
[0349]
其中，所述第一电极包括第一部分和第二部分，并且
[0350]
其中，所述第一电极的所述第一部分与所述半导体层接触，所述第二部分与所述第一绝缘膜和所述通孔接触。
[0351]
(14)
[0352]
根据(13)所述的光检测装置，其中，所述第一电极具有阶梯形状。
[0353]
(15)
[0354]
根据(13)或(14)所述的光检测装置，其中，所述第一电极的所述第二部分在平面图中与所述通孔重叠。
[0355]
(16)
[0356]
根据(13)至(15)中任一项所述的光检测装置，其中，所述第一电极的所述第一部分在所述平面图中不与所述通孔重叠。
[0357]
(17)
[0358]
根据(13)至(16)中任一项所述的光检测装置，其中，所述半导体层包括光电转换
层，并且所述光电转换层包含所述化合物半导体材料。
[0359]
(18)
[0360]
根据(13)至(17)中任一项所述的光检测装置，其中，所述半导体层包括扩散区域，并且所述第一部分与所述扩散区域接触。
[0361]
(19)
[0362]
根据(13)至(18)中任一项所述的光检测装置，其中，所述扩散区域被构造为读取从所述光电转换层产生的电荷。
[0363]
(20)
[0364]
根据(13)至(19)中任一项所述的光检测装置，其中，所述光电转换层被构造为吸收从可见区域到短红外区域的光。
[0365]
(21)
[0366]
根据(13)至(20)中任一项所述的光检测装置，其中，所述化合物半导体材料包括砷化铟镓、砷化铟锑、砷化铟、锑化铟、碲镉汞中的至少一种。
[0367]
(22)
[0368]
根据(13)至(21)中任一项所述的光检测装置，还包括面对所述第一电极的第二电极，其中，所述半导体层设置在所述第一电极和所述第二电极之间。
[0369]
(23)
[0370]
根据(13)至(22)中任一项所述的光检测装置，还包括第二绝缘膜，其中，所述第一电极的所述第二部分夹在所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜之间。
[0371]
(24)
[0372]
根据(13)至(23)中任一项所述的光检测装置，还包括芯片上透镜，所述芯片上透镜位于所述第一基板的光入射面上。
[0373]
(25)
[0374]
根据(13)至(24)中任一项所述的光检测装置，其中，所述第一基板包括第三电极，所述第二基板包括第四电极，并且其中，所述第一基板和所述第二基板通过所述第三电极和所述第四电极电连接。
[0375]
(26)
[0376]
根据(13)至(25)中任一项所述的光检测装置，其中，所述第三电极和所述第四电极分别包括铜焊盘。
[0377]
(27)
[0378]
根据(13)至(26)中任一项所述的光检测装置，其中，所述第三电极在平面图中与所述第一电极重叠，并且所述第三电极与所述通孔接触。
[0379]
(28)
[0380]
根据(13)至(27)中任一项所述的光检测装置，其中，所述第一基板和所述第二基板彼此层叠，所述第三电极与所述第四电极接触。
[0381]
(29)
[0382]
根据(13)至(28)中任一项所述的光检测装置，其中，所述通孔包括硅通孔和贯通配线中的至少一种。
[0383]
(30)
[0384]
根据(13)至(29)中任一项所述的光检测装置，其中，所述第二基板包括读出电路，所述读出电路被构造为从所述第一基板读出电荷信号。
[0385]
(31)
[0386]
一种光检测装置的制造方法，其包括：
[0387]
形成第一基板，所述第一基板包括第一电极、包含化合物半导体材料的半导体层、第一绝缘膜和通孔；
[0388]
形成第二基板，所述第二基板面对所述第一基板，并且通过所述通孔电连接到所述半导体层；
[0389]
其中，所述第一电极包括第一部分和第二部分，并且
[0390]
其中，所述第一部分与所述半导体层接触，所述第二部分与所述第一绝缘膜和所述通孔接触。
[0391]
(32)
[0392]
一种电子设备，其包括光检测装置，所述光检测装置包括：
[0393]
第一基板，其包括第一电极、包含化合物半导体材料的半导体层、第一绝缘膜和通孔；
[0394]
第二基板，其面对所述第一基板，并且通过所述通孔电连接到所述半导体层；
[0395]
其中，所述第一电极包括第一部分和第二部分，并且
[0396]
其中，所述第一部分与所述半导体层接触，所述第二部分与所述第一绝缘膜和所述通孔接触。
[0397]
本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更在所附权利要求或其等效物的范围内即可。
[0398]
[附图标记列表]
[0399]
1 光接收元件
[0400]
2 摄像装置
[0401]
3 电子设备
[0402]
10 元件基板
[0403]
10s 半导体层
[0404]
10w 配线层
[0405]
11 第一电极
[0406]
11c 凹部
[0407]
11x 连接部
[0408]
11y 扩展部
[0409]
12 第一接触层
[0410]
12a 扩散区域
[0411]
13 光电转换层
[0412]
14 第二接触层
[0413]
15 第二电极
[0414]
16a,16b 钝化膜
[0415]
17a,17b,18a,18b 绝缘膜
[0416]
17h,18h,19h1,19h2 开口
[0417]
18 埋层
[0418]
18v,22v 贯通电极
[0419]
19a,19b,22a,2b 层间绝缘膜
[0420]
19e,22e 接触电极
[0421]
19ed,22ed 虚设电极
[0422]
20 读出电路基板
[0423]
21 半导体基板
[0424]
22cb 配线
[0425]
22p 焊盘电极
[0426]
31 生长基板
[0427]
32 绝缘层
[0428]
33 临时基板
[0429]
41 彩色滤光片层
[0430]
42 芯片上透镜
[0431]
51s 硅层
[0432]
b 粘着层
[0433]
h1,h2 贯通孔
[0434]
p 像素
[0435]
r1 元件区域
[0436]
r2 周边区域
[0437]
s1 光入射面
[0438]
s2 接合面。