检测元件、锁定检测装置、基板及检测元件的制造方法与流程

本发明涉及检测元件、锁定检测装置、基板及检测元件的制造方法。

背景技术：

存在将光电二极管与锁定放大器组合而成的固体摄像装置(例如，参见专利文献1)。

专利文献1：日本特开2010-040594号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

当向每个像素附加的电路增加或扩大时，开口率下降而作为摄像装置的性能受到限制。

用于解决课题的手段

在本发明的第一形态中，提供一种检测元件，具备：多个光电转换元件，输出与入射光相应的电信号；及多个滤波电路，与多个光电转换元件分别对应地设置，或者与分别包含多个光电转换元件中的规定个数的光电转换元件的多个元件组分别对应地设置，从由多个光电转换元件输出的电信号中，使具有规定频率的信号衰减。

在本发明的第二形态中，提供一种检测元件，具备：光电转换元件，输出与入射光相应的电信号；降低部，从由光电转换元件输出的电信号中，使与入射光中包含的背景光对应的背景光成分降低；及乘法部，将由降低部降低了背景光成分的电信号与进行了强度调制的参考信号相乘。

在本发明的第三形态中，提供一种检测元件，具备：第一基板，具有输出与入射光相应的电信号的光电转换元件；及第二基板，具有从由光电转换元件输出的电信号中使与入射光中包含的背景光对应的成分降低的降低部，且层叠于第一基板。

在本发明的第四形态中，提供一种锁定检测装置，具备上述的检测元件。

在本发明的第五形态中，提供一种检测元件的制造方法，包括：第一步骤，形成输出与入射光相应的电信号的多个光电转换元件；及第二步骤，与多个光电转换元件分别对应地、或者与分别包含多个光电转换元件中的规定个数的光电转换元件的多个元件组分别对应地形成多个滤波电路，所述多个滤波电路从由多个光电转换元件输出的电信号中使具有规定频率的信号衰减。

在本发明的第六形态中，提供一种第三十技术方案记载的检测元件的制造方法，其中，第一步骤包括将多个光电转换元件形成于第一基板的步骤，第二步骤包括将多个滤波电路形成于第二基板的步骤，所述检测元件的制造方法包括将第一基板与第二基板相互层叠的第三步骤。

在本发明的第七形态中，提供一种检测元件的制造方法，包括如下步骤：将输出与入射光相应的电信号的光电转换元件形成于第一基板；将降低部形成于第二基板，所述降低部从由光电转换元件输出的电信号中使与入射光中包含的背景光对应的成分降低；及将第一基板与第二基板相互层叠。

上述发明内容并未列举本发明的全部特征。这些特征组的子组合也可以作为本发明。

附图说明

图1是说明检测装置100的动作的示意图。

图2是检测装置100的框图。

图3是表示直流成分除去部140的基本结构的图。

图4是表示直流成分除去部140的特性的坐标图。

图5是表示直流成分除去部140的构造的示意性的剖视图。

图6是直流成分除去部140的详细的电路图。

图7是表示电阻过孔225的构造的示意图。

图8是表示电阻过孔225的构造的示意图。

图9是表示电阻过孔225的构造的示意图。

图10是表示电阻过孔225的构造的示意图。

图11是表示电容元件144的构造的示意图。

图12是表示电容过孔250的构造的示意图。

图13是第一基板210的示意性的剖视图。

图14是第三基板230的示意性的剖视图。

图15是表示第二基板220的制造过程的图。

图16是表示第二基板220的制造过程的图。

图17是表示第二基板220的制造过程的图。

图18是表示第二基板220的制造过程的图。

图19是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图20是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图21是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图22是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图23是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图24是说明受光部213的布局的俯视图。

图25是直流成分除去部340的电路图。

图26是第一基板310的示意性的剖视图。

图27是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图28是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图29是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图30是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图31是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图32是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图33是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图34是表示直流成分除去部140的制造过程的图。

图35是直流成分除去部350的电路图。

图36是表示晶体管部243的特性的坐标图。

图37是表示第二基板240的制造过程的图。

图38是表示第二基板240的制造过程的图。

图39是表示第二基板240的制造过程的图。

图40是第二基板240的示意性的剖视图。

图41是直流成分除去部350的示意性的剖视图。

图42是直流成分除去部351的电路图。

图43是表示直流成分除去部351的动作的时序图。

图44是直流成分除去部352的电路图。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式来说明本发明，但是下述的实施方式没有限定权利要求书涉及的发明。而且，实施方式中说明的特征的全部组合在发明的解决方案中不一定是必需的。

图1是说明检测装置100的动作的示意图。检测装置100对被照明光源113所产生的调制照明光114照明的检测对象物110的反射光120进行受光，并由与调制照明光114同步的锁定放大器进行放大。由此，检测由照明光源113所产生的调制照明光114得来的反射光，检测反映了反射光120的相位及振幅的信号，算出到检测对象物110为止的距离信息等。照明光源113例如为LED或激光，调制照明光114的频率为例如10KHz～1MHz左右。

但是，在向检测对象物110照射太阳等自然光源111所产生的自然光112的情况下，反射光120中包含背景光，该背景光包含从由自然光112得来的常态性的光至具有几KHz左右的频率的光。因此，为了使检测装置100的检测精度提高，优选为，从检测对象物110的反射光120中去除这样的背景光成分。

图2是检测装置100的框图。检测装置100具备光电转换元件130、直流成分除去部140、乘法器150及低通滤波器160。

光电转换元件130对来自检测对象物110的反射光120进行受光，并转换成与光强度对应的电信号。直流成分除去部140从光电转换元件130所输出的电信号中除去由背景光得来的包含直流成分在内的背景光成分。乘法器150将与照明光源113同步的参考信号122与去除了背景光成分的电信号相乘之后，通过低通滤波器160进行积分处理，由此输出反映了调制照明光114被检测对象物110反射而产生的反射光的相位及振幅的信号124。

此外，光电转换元件130包含多个受光部作为像素，并对每个像素执行将反射光120转换为电信号的处理。因此，检测装置100能够用作对应每个像素得到距离信息的图像传感器，而且也能够用作监控相机、自动操纵装置的传感器等。因此，优选为，直流成分除去部140、乘法器150及低通滤波器160等也对应每个像素或者对应包含至少一定数量的像素的每个组，作为检测装置100整体而设置多个。

图3是表示接收光电转换元件130的输出的直流成分除去部140的基本结构的图。直流成分除去部140具备作为滤波电路的滤波部141及输出部143。

滤波部141包含由电阻元件142及电容元件144形成的高通滤波器。由此，从光电转换元件130的输出信号中切断比截止频率低的频带。由此，背景光成分从光电转换元件130的输出信号中被衰减。

输出部具备经由电阻元件148而使输出与反相输入耦合的运算放大器146。运算放大器146的非反相输入与基准电压耦合。由此，能够使直流成分除去部140的输出阻抗实质上为零。

图4是表示直流成分除去部140的特性的坐标图。在直流成分除去部140中，若不向运算放大器146输入比频带的上限低的频带的信号，则得不到有意义的输出信号。截止频率优选为能够从输出信号中使背景光成分衰减且能够得到对于距离信息等的检测而言充分的光量的频率，优选为100Hz以上且100MHz以下。由此，形成滤波部141的电阻元件142的电阻值及电容元件144的电容选择能得到与运算放大器146的频率特性相应的截止频率的值。

但是，随着电阻元件142的电阻值及电容元件144的电容变大，这些元件的尺寸也变大。因此，当对光电转换元件130的每个像素安装直流成分除去部140时，各个像素尺寸变大，检测装置100的有效的开口率降低。

图5是表示作为集成电路而形成的、检测装置100中的直流成分除去部140的构造的示意性的剖视图。在本实施例中，将第一基板210、第二基板及第三基板230层叠而形成直流成分除去部140。

第一基板210具有基板211及层叠电路部212。基板211由单晶硅等的半导体基板形成，包含通过光刻技术形成的受光部213及配线部218。

受光部213具有例如向N阱注入P型杂质而形成的光电二极管。受光部213根据从图中上方透过基板211入射的入射光的光强度而输出电信号。如此，第一基板210形成背面照射型的受光基板。

层叠电路部212包含通过光刻技术形成的配线部218及连接部219。配线部218与在基板211的其他区域形成的电路及元件耦合，并且也与电压源等耦合。连接部219在第一基板210的表面暴露，与层叠于第一基板210的第二基板220的连接部229电耦合。

第二基板220具有基板221及作为配线层的层叠电路部222。基板221由单晶硅等的半导体基板形成，具有通过光刻技术形成的导通过孔224、电阻过孔225及晶体管部223。

导通过孔224具有向沿着厚度方向贯通基板221而形成的贯通孔内填充的金属等电阻较低的导电材料。由此，例如，在使用铜作为导电材料的情况下，具有1.5×10^-8(Ω·m)左右的电阻率ρ的导通过孔224将基板221的表面和背面进行电耦合。

电阻过孔225具有向沿着厚度方向贯通基板221而形成的贯通孔内填充的具有0.1(Ω·m)左右的电阻率ρ的多晶硅那样电阻较高的材料。由此，电阻过孔225能够在基板221的表面和背面之间作为电阻元件142、148而使用。晶体管部223形成例如向N型阱注入P型杂质而形成的P型场效应晶体管。

第二基板220的层叠电路部222包含通过光刻技术形成的配线部238及连接部229。配线部228在层叠电路部222的厚度方向上隔开间隔而形成为两层。连接部229以贯通层叠电路部222的方式设置，与在第二基板220的图中上侧层叠的第一基板的连接部219耦合。由此，第二基板的电阻过孔225与第一基板210电耦合。电阻元件142、148具有比从光电转换元件130接收电信号的配线即连接部229高的电阻值。而且，电阻元件142、148从光电转换元件130具有比连接部229的直径大的直径。

第三基板230具有基板231及层叠电路部232。基板231由单晶硅等的半导体基板形成，具有通过光刻技术形成的多个晶体管部233等。在第三基板230中，晶体管部233形成例如向P型阱注入N型杂质而形成的N型场效应晶体管。

层叠电路部232包含通过光刻技术形成的配线部238及连接部239。配线部238与在基板231的其他区域形成的电路及元件耦合，并且也与外部的基准电压等耦合。连接部239在第三基板230的表面暴露，与第二基板220的导通过孔224、电阻过孔225等电耦合。换言之，第三基板230通过作为基板的第二基板220而与第一基板210电耦合。

在上述那样的直流成分除去部140中，能够将由第二基板的配线部228形成的电容元件144与形成于第二基板220的电阻过孔225组合，而形成滤波部141。而且，能够将形成于第二基板的晶体管部223与形成于第三基板230的晶体管部233组合，而形成输出部143的运算放大器146。

图6是直流成分除去部140的详细的电路图。在该图中，除了示出形成滤波部141的电阻元件142及电容元件144之外，还示出形成输出部143的运算放大器146的晶体管部223及电阻元件148。

在直流成分除去部140中，第一基板210的光电转换元件130所产生的电信号在第二基板220中通过由电阻元件142及电容元件144形成的滤波部141而向输出部143传递。在第二基板220的层叠电路部222中，配线部228占据较多的部分。换言之，在层叠电路部222中其他要素少，因此配线部228能够使用大面积来形成电容较大的电容元件144。

在上述那样的直流成分除去部140中，将由第二基板的配线部228形成的电容元件144与形成于第二基板220的电阻过孔225组合，而形成滤波部141。电容元件144及电阻过孔225能够不受配置于第一基板210的受光部213及形成于第一基板的电路的存在的限制而形成，因此能够设定根据运算放大器146的频率特性而确定的截止频率。

另外，在直流成分除去部140中，能够将形成于第二基板220的P型的晶体管部223与形成于第三基板230的N型的晶体管部233组合，而形成输出部143的运算放大器146。如此，通过使用极性不同的半导体基板作为第二基板220及第三基板230，与在一个基板上设置P型晶体管和N型晶体管的情况相比，能够提高安装密度。

图7是表示第二基板220中的电阻过孔225的构造的示意图。该图示出与第二基板220的面方向平行的截面处的第二基板220的形状。

在图示的截面中，电阻过孔225具有环状的形状。在电阻过孔225的中央配置贯通电阻过孔225的柱226。柱226例如由与基板221的材料相同的电介质材料形成。由此，减小由多晶硅等形成的电阻过孔225的有效的截面面积，使电阻过孔225有效地变细，从而能够进一步提高电阻值。因此，能够扩大直流成分除去部140的截止频率的设定范围。而且，从抑制电阻过孔225的寄生电容这样的观点出发，也优选为减小电阻过孔225的直径。

图8是表示第二基板220中的电阻过孔225的构造的示意图。该图示出与第二基板220的面方向平行的截面处的第二基板220的形状。

在图示的截面中，电阻过孔225具有贯通基板221的多个柱226。柱226例如由与基板221的材料相同的电介质材料形成。由此，由多晶硅等形成的电阻过孔225的截面面积进一步减小，使电阻过孔225有效地变细，因此电阻值进一步提高。因此，能够进一步扩大直流成分除去部140的滤波部141的截止频率的设定范围。

图9是表示第二基板220中的电阻过孔225的构造的示意图。该图示出与第二基板220的面方向平行的截面处的第二基板220的形状。

图示的电阻过孔225由向氧化膜227的更内侧填充的多晶硅等高电阻材料形成，该氧化膜227形成于在基板221形成的贯通孔的内表面。由此，能够使由多晶硅等形成的电阻过孔225的有效的截面面积减小而进一步提高电阻值，并进一步扩大直流成分除去部140的滤波部141的截止频率的设定范围。

图10是表示作为集成电路而形成的、检测装置100中的直流成分除去部140的构造的示意性的剖视图。该图所示的直流成分除去部140除了如下说明的电阻过孔225的构造之外，具有与图5所示的直流成分除去部140相同的构造。因此，对共通的要素标注相同的附图标记而省略重复的说明。

图示的直流成分除去部140具有分别贯通基板221的3个电阻过孔225。3个电阻过孔通过在层叠电路部222的下表面形成的配线部228和在第三基板230的层叠电路部232形成的配线部238而相互串联连接。

由此，将第二基板220的连接部229与第三基板230的连接部239耦合的电阻过孔225的长度成为3倍，作为电阻元件142的电阻值也成为3倍。由此，能够进一步扩大直流成分除去部140的滤波部141的截止频率的设定范围。

需要说明的是，所耦合的电阻过孔225的个数当然并不局限于3个。可以耦合更多的电阻过孔225，也可以使所耦合的电阻过孔225的粗细变化而能够细微地变更设定值。

图11是表示作为集成电路而形成的、检测装置100中的直流成分除去部140的构造的示意性的剖视图。该图所示的直流成分除去部140除了如下说明的电容元件144的构造之外，具有与图5所示的直流成分除去部140相同的构造。因此，对共通的要素标注相同的附图标记而省略重复的说明。

在图示的直流成分除去部140中，电容元件144由从第二基板220的连接部229向图中左方延伸的配线部228和在图中上下夹着该配线部228的一对配线部218、228形成。一对配线部218、228中的图中下侧的配线部228与其他直流成分除去部140中的配线部228同样地形成于第二基板220的层叠电路部222。

位于图中上侧的另一方的配线部218形成于第一基板210的层叠电路部212的图中下表面。这一对配线部218、228通过第二基板的连接部229而相互耦合。通过这样的构造，能够使电容元件144的电容增加，能够进一步扩大直流成分除去部140的滤波部141的截止频率的设定范围。

需要说明的是，形成电容元件144的配线部218的个数当然并不局限于上述。而且，出于避免与其他元件的干涉的目的，也可以使一部分配线部218、228的尺寸与其他配线部218、228不同。

图12是表示作为集成电路而形成的、检测装置100中的直流成分除去部140的构造的示意性的剖视图。该图所示的直流成分除去部140除了如下说明的电容过孔250的构造之外，具有与图5等所示的其他直流成分除去部140相同的构造。因此，对共通的要素标注相同的附图标记而省略重复的说明。

在图示的直流成分除去部140中，电容元件144由电容过孔250形成。电容过孔250配置在贯通基板211而形成的贯通孔内，具有以绕着基板211的厚度方向的中心轴呈同轴状的方式形成的导通过孔252、电介质膜254及扩散层256。

位于电容过孔250的中心的导通过孔252与其他直流成分除去部140中的导通过孔224同样地，由金属等电阻较低的导电材料形成。电介质膜254由覆盖导通过孔224的周面的氧化膜等形成。扩散层256以在基板221形成有N型阱的情况下使P型的杂质扩散而获得导通的方式形成。

另外，电容过孔250的导通过孔252通过在第二基板220的层叠电路部222形成的配线部228而从连接部229与第一基板210耦合。另一方面，电容过孔250的扩散层256与第三基板230的连接部239耦合。由此，电容过孔250将第一基板210及第三基板230进行交流耦合。

电容过孔250设于第二基板220。因此，能够不考虑与形成于第一基板210的受光部213的干涉而设定能够得到对于滤波部141确定的截止频率的电容。

需要说明的是，在上述的实施方式中，列举电阻过孔及电容过孔为例进行了说明，但是功能过孔的功能并不局限于电阻及电容。通过选择功能过孔的材料、形状等，能够作为例如作为电感器、振子、天线、延迟线、谐振器、终端器等进行动作的无源元件而形成功能过孔。

图13是单独表示在制造包含图5所示的直流成分除去部140的检测装置100时准备的第一基板210的示意性的剖视图。对与图5共通的要素标注相同的附图标记。需要说明的是，图示的第一基板210与图5的标记相反地将基板211示于图中下侧，将层叠电路部212示于图中上侧。

在第一基板210中，在基板211形成有受光部213。而且，在层叠电路部212形成有配线部218和连接部219。第一基板210最初未薄化。因此，基板211比图5所示的第一基板210厚。

图14是单独表示在制造包含图5所示的直流成分除去部140的检测装置100时准备的第三基板230的示意性的剖视图。对与图5共通的要素标注相同的附图标记。

在第三基板230中，在基板231形成有多个晶体管部233。而且，在层叠电路部232形成有配线部238和连接部239。

图15是表示在制造包含图5所示的直流成分除去部140的检测装置100时准备的第二基板220的制造过程的图。对与图5共通的要素标注相同的附图标记。

如图所示，首先，对由单晶硅等形成的基板211进行蚀刻而形成通孔251。在该阶段，基板221还未薄化，因此通孔251未贯通基板221。

图16是表示第二基板220的接下来的制造过程的图。向形成于基板221的通孔251填充多晶硅等电阻较高的材料。由此，形成电阻过孔225。

图17是表示第二基板220的接下来的制造过程的图。接下来，向具有N型阱的基板221扩散P型杂质，由此形成作为P型场效应晶体管的多个晶体管部223。需要说明的是，在本实施例中，在第二基板220未形成极性不同的N型场效应晶体管。由此，能够削减第二基板220的制造工时，并且能够使第二基板220的利用效率提高。

图18是表示第二基板220的接下来的制造过程的图。接下来，制作布线图案的导体材料和绝缘材料交替地层叠于基板221的表面，由此形成层叠电路部222。由此，在层叠电路部222形成电容元件144。通过使用这样准备的第二基板220作为基板，能够将图13所示的第一基板210及图14所示的第三基板230层叠而制造包含直流成分除去部140的检测装置100。

需要说明的是，在本实施例中，在层叠之前的第二基板220上未形成导通过孔224。由此，能够利用容易污染基板的铜等来形成导通过孔224。而且，通过使用金属作为形成电容元件144的导体材料，能够形成MIM(metal-insulator-metal：金属-绝缘层-金属)构造的电容元件144。由此，能够降低电容元件的电阻而使层叠电路部222的电容密度提高。

图19是表示直流成分除去部140的制造过程的图。对与图5、图13、图14及图18共通的要素标注相同的附图标记。

首先，使第一基板210的层叠电路部212与第二基板220的层叠电路部222相对，将第一基板210及第二基板220层叠并接合。由此，连接部219、229电耦合，第一基板210的受光部213、由电阻过孔225形成的电阻元件142和由第二基板220的配线部228形成的电容元件144耦合。

接下来，如图20所示，在所接合的第一基板210及第二基板220中，通过化学机械研磨而使第二基板220的基板221薄化。由此，第二基板220中的电阻过孔225的一端在基板211的表面暴露。

接下来，如图21所示，在形成贯通第二基板220的基板221的通孔之后填充导体材料，而在第二基板220形成导通过孔224。这样一来，在第二基板220，导通过孔224及电阻过孔225准备完毕。

接下来，如图22所示，将第一基板210及第二基板220的层叠体层叠于第三基板230并接合。在此，使在第二基板220的基板221的表面暴露的导通过孔224及电阻过孔225与第三基板230的连接部239相对。由此，第三基板经由第二基板220而与第一基板210耦合。需要说明的是，在图22中，第一基板210及第二基板220的层叠体从图21所示的状态翻转。

接下来，如图23所示，通过化学机械研磨而使第一基板的基板211薄化。由此，受光部213接近基板211的表面。如此，作为受光基板的第一基板210成为光从基板211侧入射的背面照射型。这样一来，图5所示的直流成分除去部140完成。需要说明的是，图示的受光部213相当于1像素量，在检测装置100中，多个图示的构造呈矩阵状反复形成。

需要说明的是，在上述的例子中，在将第二基板220接合于第一基板210之后形成导通过孔224。然而，在使用钨、Sn-Bi系材料等那样耐热性高且难以污染基板的材料作为导通过孔224的材料的情况下，也可以设为将导通过孔224与电阻过孔225一同在接合前先形成的次序。

另外，第一基板210、第二基板220及第三基板230也可以通过在将形成有多个裸片的晶圆一并层叠及接合之后进行切割的晶圆到晶圆(wafer to wafer)而进行层叠及接合。而且，也可以通过对于晶圆上的多个裸片分别层叠并接合另行准备的裸片的芯片到晶圆(chip to wafer)而将第一基板210、第二基板220及第三基板230进行层叠及接合。而且，也可以通过将一对裸片层叠的芯片到芯片(chip to chip)而将第一基板210、第二基板220及第三基板230接合。

图24是说明与第一基板210的受光部213相关的布局的俯视图。在图23之前所示的例子中，配线部218耦合于受光部213的缘部附近。然而，也可以如图24所示，将配线部218、连接部219等在受光部213的面方向上的中央进行连接。由此，将光电转换元件130产生的电荷各向同性且平衡地传递，所输出的信号强度稳定。

图25是其他直流成分除去部340的电路图。需要说明的是，直流成分除去部340除了如下说明的部分之外，滤波部141及输出部143的各自的构造与直流成分除去部140相比没有变化。因此，对共通的要素标注相同的附图标记而省略重复的说明。

直流成分除去部340在对形成于第一基板210的多个光电转换元件130耦合有单一的直流成分除去部340这方面具有与直流成分除去部140不同的构造。光电转换元件130分别经由开关元件342而与电阻元件142及电容元件144耦合。

开关元件342互斥地导通，并将多个光电转换元件130中的任一光电转换元件与直流成分除去部140耦合。由此，能够对电路规模大的直流成分除去部140、乘法器150及低通滤波器160配置多个光电转换元件130，因此能够使检测装置100的开口率提高。

图26是单独表示能形成包含直流成分除去部140的检测装置100的其他第一基板310的示意性的剖视图。第一基板310具有基板211及层叠电路部212。

在第一基板310中，基板211具有使杂质扩散而形成的受光部213。而且，层叠电路部212具有配线部218。受光部213形成在配线部218之间通过层叠电路部212对入射光进行受光的表面照射型的光电转换元件130。需要说明的是，在图示的阶段，第一基板310不具有连接部219。

图27是表示直流成分除去部140的制造过程的图。在使用第一基板310制造包含直流成分除去部140的检测装置100的情况下，首先，在第一基板310的层叠电路部212侧，即在图26的图中上侧、图27的图中下侧，粘贴晶圆支撑件214。

接下来，如图28所示，在将晶圆支撑件214侧固定的状态下对第一基板310的基板211进行化学机械研磨而使第一基板310薄化。第一基板310由晶圆支撑件214支承，因此即使进行薄化也能够安全地处理。

接下来，如图29所示，从第一基板310的基板211侧穿设通孔而填充导电材料，形成连接部219。直至该阶段，第一基板310中，使连接部219准备完毕。

接下来，如图30所示，对第一基板310层叠并接合第二基板220。在此所层叠的第二基板220在图18中单独示出，具有与在图19所示的阶段层叠于第一基板210的结构相同的构造。

在将第二基板220层叠于第一基板310的情况下，第一基板310的连接部219与第二基板的连接部229以相对的朝向层叠。由此，第一基板210的配线部218通过连接部219、229而与第二基板的电阻过孔225电耦合。

接下来，如图31所示，将粘贴于第一基板310的晶圆支撑件214固定，通过化学机械研磨使第二基板220的基板221薄化。由此，第二基板220中的电阻过孔225的一端在基板211的表面暴露。

接下来，如图32所示，穿设将第二基板220的基板221贯通的通孔并利用导体材料填充。由此，在第二基板220形成导通过孔224。这样一来，在第二基板220，导通过孔224及电阻过孔225准备完毕。

接下来，如图33所示，将第一基板310及第二基板220的层叠体层叠于第三基板230并接合。在此所层叠的第三基板230在图14中单独示出，具有与在图22所示的阶段层叠于第二基板220的结构相同的构造。

在层叠第三基板230的情况下，使在第二基板220的基板221的表面暴露的导通过孔224及电阻过孔225与第三基板230的连接部239相对。由此，第三基板经由第二基板220而与第一基板310耦合。需要说明的是，在图33中，第一基板310及第二基板220的层叠体从图32所示的状态翻转。

接下来，如图34所示，从第一基板310剥离晶圆支撑件214。这样一来，第一基板310的层叠电路部212朝向外部暴露，具有表面照射型的受光部213的检测装置100完成。需要说明的是，图示的受光部213相当于1像素量，在检测装置100中，多个图示的构造呈矩阵状反复形成。

在上述的实施方式中，列举使用功能过孔来形成锁定检测装置的情况为例进行了说明。然而，使用具有功能过孔的基板的构造可以在所有层叠半导体装置中使用。而且，具备功能过孔的基板也可以出于层叠于其他半导体装置的目的而例如作为插件而以单体供给。

图35是其他直流成分除去部350的电路图。直流成分除去部350形成于在具有光电转换元件130的第一基板210上层叠的第二基板240。在第二基板240具有滤波部141及输出部143。在此，输出部143的构造具有与图3所示的直流成分除去部140的输出部143相同的构造。因此，对共通的要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。

在直流成分除去部350，滤波部141具有晶体管部243及电容元件244。换言之，直流成分除去部350具有在图3的直流成分除去部140将电阻元件142替换为晶体管部243后的构造。

图36是表示由MOS-FET等场效应晶体管形成的晶体管部243的特性的坐标图。在晶体管部243中，在栅极及源极之间的电压V_gs低的情况下，漏极电流I_ds依赖于栅极源极电压V_gs而增加。

另一方面，在晶体管部243中，在源极及漏极之间的电压V_ds大于栅极及源极之间的电压V_gs与阈值电压V_T之差(V_gs-V_T)的区域中，成为漏极电流I_ds饱和的饱和区域。在饱和区域中，源极及漏极之间犹如恒流元件那样进行动作。再次参见图35，在直流成分除去部350中，通过使晶体管部243在饱和区域动作，能够与电容元件244协作而形成高通滤波器。

直流成分除去部350通过使用晶体管部243，能够不依赖于元件的尺寸而形成具有低截止频率的滤波部141。由此，能够从光电转换元件130的输出信号中切断比截止频率低的频带，使背景光成分衰减，并且使输出部143的运算放大器146在具有有效的增益的频带动作。

图37是表示在制造包含图35所示的直流成分除去部350的检测装置100时准备的第二基板240的制造过程的示意性的剖视图。

首先，在由单晶硅形成的基底基板241中的P型阱区域247，通过蚀刻形成作为凹部的沟道245。沟道245在基底基板241的厚度方向上具有在P型阱区域247内封闭的底面。因此，沟道245未贯通基底基板241。

图38是表示第二基板240的接下来的制造过程的图。接下来，在基底基板241的P型阱区域247形成凹部，使N型杂质向该凹部内扩散而形成多个扩散层246。在此，在基底基板241的图中上侧的表面形成的扩散层246形成晶体管部243等的漏极或源极。而且，在沟道245的内表面形成的扩散层形成电容元件144的一端。

图39是表示第二基板240的再接下来的制造过程的图。接下来，使氧化膜等电介质膜254堆积于基底基板241的沟道245的内表面。而且，在扩散层246的表面由电介质膜254覆盖的状态下，利用由导体形成的导通过孔252填充沟道245的内部。这样一来，在第二基板240形成埋设于基底基板241的电容元件244。

图40是表示第二基板240的再接下来的制造过程的图。接下来，使导体层与绝缘体层交替地堆积于形成有电容元件244及扩散层246的基底基板241的图中上侧的表面，而形成层叠电路部242。层叠电路部242还包含与一对扩散层246一起形成晶体管部243的栅极电极248。而且，在层叠电路部242的最表面还包含在与第一基板210接合的情况下进行电连接的连接部229。这样一来，形成第二基板240。

图41是使用上述的第二基板240和图13所示的第一基板210形成的直流成分除去部350的示意性的截面。需要说明的是，图41中一并示出图37至图40中为了表示层构造的要素而使用的附图标记和图35中为了表示元件而使用的附图标记。

如图所示，在层叠有第一基板210及第二基板240的情况下，光电转换元件130的一端通过配线部218及连接部219而与第二基板220的连接部229连接。第二基板240的连接部229通过层叠电路部242的配线而与晶体管部243的一端、电容元件244的一端分别连接。由此，在第二基板240形成有滤波部141。

另外，在第二基板240中，通过层叠电路部242的其他区域的配线及元件而形成输出部143等。这样一来，能够将第一基板210及第二基板240这两张基板层叠，而形成检测装置100。在此，在第一基板210专门形成光电转换元件130，因此在检测装置100中，形成高密度的受光部。而且，在第二基板240中，使用作为电阻元件在饱和区域进行动作的晶体管部243和埋设于基底基板241的电容元件244来形成滤波部141，因此滤波部141中的基底基板241的利用效率高。

需要说明的是，利用沟道245形成的电容元件244也可以用于形成图3所示的直流成分除去部140的情况。因此，具备直流成分除去部140的检测装置100也可以由形成有光电转换元件130的第一基板210和由沟道形成且形成有电容元件244的第二基板240这两张基板形成。

图42是具有另一构造的直流成分除去部351的电路图。直流成分除去部351除了接下来说明的部分之外，具有与图35所示的直流成分除去部350相同的构造。因此，对共通的要素标注相同的附图标记而省略重复的说明。

直流成分除去部351在具有配置于滤波部141的电容元件341及开关元件344这方面，与直流成分除去部140不同。电容元件341与在饱和区域作为有源电阻元件进行动作的晶体管部243的控制端子连接。开关元件344对电容元件341连接或切断偏压电源。

在开关元件344将偏压电源与电容元件341连接的情况下，电容元件341被充电，产生向晶体管部243的控制端子施加的电压。即使在开关元件344从电容元件341切断了偏压电源的情况下，电容元件341也维持向晶体管部243的控制端子施加的电压。而且，偏压电源不再对电容元件341充电，因此直流成分除去部351的消耗电力受到抑制。

图43是表示直流成分除去部351的动作的时序图。包含直流成分除去部351的检测装置100开始动作的起初，与光电转换元件130连接的开关元件342打开，与晶体管部243及电容元件341连接的开关元件344关闭。由此，电容元件341通过从偏压电源供给的电力而被充电。因此，在电容元件341的两端之间产生电位差。

在图示的时刻P，首先，打开开关元件344。由此，从偏压电源向电容元件244的电流被切断，但是电容元件341的两端的电位差被维持。因此，由被充电的电容元件341产生的电压向晶体管部243的控制端子施加。该状态维持至由于不可避免的漏电流而电容元件341的充电量下降为止。如此，直流成分除去部351能够不使偏压电流流动而维持晶体管部243在饱和区域的动作。

接下来，在图示的时刻Q，关闭开关元件343，光电转换元件130与晶体管部243连接。由此，由晶体管部243及电容元件244所形成的高通滤波器进行滤波后的信号向输出部143输出。需要说明的是，作为直流成分除去部351中的开关元件343、344，可以使用能够通过电控制而反复开闭的晶体管等。

图44是具有又一构造的直流成分除去部352的电路图。直流成分除去部352除了如下说明的部分之外，具有与图35所示的直流成分除去部350相同的构造。因此，对共通的要素标注相同的附图标记而省略重复的说明。

直流成分除去部352具有多个开关元件345及多个晶体管部243。多个晶体管部243的各自的一端经由开关元件345而单独地与电容元件144连接。多个开关元件345单独地开闭，在关闭的情况下，将所对应的晶体管部243与电容元件144连接。

因此，直流成分除去部352通过选择进行连接的开关元件345，能够使滤波部141的特性变化。由此，通过开关元件345的设定，能够电气性地调整由制造公差引起的滤波部141特性的偏差。而且，能够根据检测装置100的用途，使在滤波部141中应滤波的频带变化。

作为滤波部141中的开关元件345，在从外部电气性地控制开闭的情况下，可以使用晶体管等控制元件。而且，在用于制造误差的调整那样仅1次的调整的情况下，可以使用熔断保险丝等一次性元件。

需要说明的是，图示的滤波部141具备4组开关元件345及晶体管部243，但是能够选择的晶体管部243的个数当然并不局限于4。而且，多个晶体管部243的特性可以彼此相同，也可以彼此不同。例如，晶体管部243的特性也可以以成为利用JIS的JISZ8601、C5063等确定的标准数列的方式组合。由此，能够使滤波部141的特性在大范围内变化。此外，也可以除了晶体管部243之外，还加上较小的固定电阻元件，来对滤波部141的特性进行微调。

另外，在图示的例子中，通过变更所连接的晶体管部243而使在滤波部141中确定截止频率的电阻值变化，但也可以使其他特性、例如Gm值及电容值中的至少一方可变。此外，也可以调整对它们加入了电阻值的几个特性值。

此外，在上述的例子中，分别说明了形成贯通基板的无源元件的情况和未贯通基板而形成无源元件的情况。然而，当然也可以使贯通的无源元件与未贯通的无源元件混合，此外，当然也可以还混合有在基板的表面形成的无源元件。

另外，在上述的例子中，示出了光电转换元件130和直流成分除去部140形成在彼此不同的基板上的例子，但也可以取代于此，将光电转换元件130及直流成分除去部140形成于同一基板。在这种情况下，如上所述，对每个像素，或者对包含至少一定数量的像素在内的每个组设置直流成分除去部140。

另外，示出了滤波部141的电阻元件142及电容元件144彼此形成于同一基板的例子，但也可以取代于此，将电阻元件142及电容元件144分别形成于互相层叠的不同的两个基板。

以上，使用实施方式说明了本发明，但是本发明的技术范围没有限定于上述实施方式记载的范围。能够对上述实施方式施加多种变更或改良，这对于本领域技术人员来说是不言自明的。这样的施加了变更或改良的方式也可以包含于本发明的技术范围，这根据权利要求书的记载可以明确得知。

权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、次序、步骤及阶段等的各处理的执行顺序未特别明示为“更靠前”、“之前”等，而且应留意的是，只要不是在后续的处理中使用前续的处理的输出，就能够以任意的顺序来实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，即便为了方便起见而使用“首先，”、“接下来，”等进行了说明，也并不是指必须按照该顺序来实施。

符号说明

100 检测装置，110 检测对象物，111 自然光源，112 自然光，113 照明光源，114 调制照明光，120 反射光，122 参考信号，124 信号，130 光电转换元件，140、340、350、351、352 直流成分除去部，141 滤波部，142 电阻元件，143 输出部，144、244、341 电容元件，146 运算放大器，148 电阻元件，150 乘法器，160 低通滤波器，210、310 第一基板，211、221、231 基板，212、222、232、242 层叠电路部，213 受光部，214 晶圆支撑件，218、228、238 配线部，219、229、239 连接部，220、240 第二基板，223、233、243 晶体管部，224、252 导通过孔，225 电阻过孔，226 柱，227 氧化膜，230 第三基板，241 基底基板，245 沟道，246、256 扩散层，247 P型阱区域，248 栅极电极，250 电容过孔，254 电介质膜，251 通孔，342、343、344、345 开关元件。