光接收元件、其制造方法、摄像元件和电子装置与流程

本发明涉及例如用于红外线传感器等的光接收元件、其制造方法、摄像元件和电子装置。

背景技术：

近年来，使用诸如ingaas(铟镓砷化物)等的iii-v族半导体作为光电转换材料的图像传感器(摄像元件)已受到关注(例如，参见专利文献1)。例如，可将这种图像传感器用作在红外区域具有灵敏度的红外线传感器。

引用列表

专利文献

ptl1：日本未审查专利申请公开2014-127499号

技术实现要素：

为各个像素设置包括iii-v族半导体的光电转换层作为公共层。换言之，光电转换层连续地设置在像素上。这样会导致光已进入的像素与光电转换层中产生的信号电荷被取出的像素不同。例如，在为每个像素设置的第一导电型区域中取出信号电荷。

期望提供能够防止信号电荷在像素上移动的光接收元件、其制造方法、摄像元件和电子装置。

根据本发明的光接收元件包括：光电转换层，其包括iii-v族半导体；多个第一导电型区域，在所述光电转换层中产生的信号电荷在所述第一导电型区域中移动；以及第二导电型区域，其贯穿所述光电转换层并且设置在相邻的所述第一导电型区域之间。

根据本发明的光接收元件的制造方法包括：形成包括iii-v族半导体的光电转换层；形成多个贯穿所述光电转换层的第二导电型区域；以及在相邻的所述第二导电型区域之间形成第一导电型区域，在所述光电转换层中产生的信号电荷在所述第一导电型区域中移动。

根据本发明的摄像元件包括：光电转换层，其设置为多个像素所共用并且包括iii-v族半导体；第一导电型区域，每个所述第一导电型区域针对所述像素中的一个对应像素而设置，并且在所述光电转换层中产生的信号电荷在所述第一导电型区域中移动；以及第二导电型区域，其贯穿所述光电转换层并且设置在相邻的所述第一导电型区域之间。

根据本发明的电子装置包括根据本发明的摄像元件。

在根据本发明的光接收元件、其制造方法、摄像元件和电子装置中，设有贯穿所述光电转换层的第二导电型区域，因此，在光电转换层中产生的信号电荷将要在像素上移动的情况下，信号电荷在第二导电型区域中重新组合。

根据本发明的光接收元件、其制造方法、摄像元件和电子装置，设有贯穿所述光电转换层的第二导电型区域，这使得能够防止信号电荷在像素上移动。应当指出，这里所述的效果并非限制性的，也可以包括本发明所述的任意效果。

附图说明

图1是根据本发明实施例的光接收元件的示意结构的剖面图。

图2是图1所示的第二导电型区域以及第一导电型区域的结构的平面图。

图3是示出设置在图1所示的多层布线基板中的roic的示例的电路图。

图4a是图1所示的光接收元件的制造方法的步骤的示意剖面图。

图4b是图4a之后的步骤的示意剖面图。

图4c是图4b之后的步骤的示意剖面图。

图5a是图1所示的光接收元件的另一种制造方法的步骤的示意剖面图。

图5b是图5a之后的步骤的示意剖面图。

图5c是图5b之后的步骤的示意剖面图。

图6是根据对比示例1的光接收元件的示意结构的剖面图。

图7是用于说明倾斜光进入图6所示的光接收元件的示例的剖面图。

图8是根据对比示例2的光接收元件的示意结构的剖面图。

图9是根据变化例1的光接收元件的示意结构的剖面图。

图10是根据变化例2的光接收元件的示意结构的剖面图。

图11是根据变化例3的光接收元件的示意结构的剖面图。

图12是示出包括图1所示的光接收元件等的摄像元件的示意结构的图。

图13是示出采用了图12所示的摄像元件的电子装置的示意结构的图。

图14是描述体内信息获取系统的示意结构的示例的框图。

图15是描述车辆控制系统的示意结构的示例的框图。

图16是辅助说明摄像部的安装位置的示例的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细说明本发明的一些实施例。应当指出，将按以下顺序进行说明。

1.实施例(光接收元件的示例)

2.变化例1(在像素之间设有遮光结构以及第二导电型区域的示例)

3.变化例2(在像素之间设有绝缘膜以及第二导电型区域的示例)

4.变化例3(在像素之间仅设有第二导电型区域的示例)

5.适用例1(摄像装置的示例)

6.适用例2(电子装置的示例)

7.应用例1(体内信息获取系统的示例)

8.应用例2(移动体控制系统的示例)

<实施例>

[光接收元件10的结构]

图1示出了根据本发明实施例的光接收元件(光接收元件10)的剖面结构。光接收元件10例如应用于红外线传感器等，并且包括二维排列的多个光接收单位区域(作为像素p)。

光接收元件10包括基板21，并且在基板21的一个表面(表面s1)上依次设置有光电转换层22、盖层23、第一保护层24和多层布线基板30。对于每个像素p，在光电转换层22和盖层23中设有第一导电型区域23a。光接收元件10包括贯穿第一保护层24的电极25，并且第一导电型区域23a和多层布线基板30的读取集成电路(roic，readoutintegratedcircuit)通过电极25彼此电连接。在基板21的另一个表面(表面s2)上依次设置有绝缘膜41、遮光结构42、第二保护层43、滤色器44和片上透镜45。

基板21包括例如p型或n型化合物半导体。例如，n型inp(磷化铟)可用于基板21。图1示出了光电转换层22设置成与基板21的表面s1接触的示例，然而，也可以在基板21和光电转换层22之间布置其它层。布置在基板21和光电转换层22之间的层的材料的示例包括诸如inalas、ge、si、gaas和inp等半导体材料，并且优选地选择在基板21和光电转换层22之间晶格匹配的材料。基板21在相邻的像素p之间具有通孔，并且通孔填充有绝缘膜41(后文将说明的绝缘膜41d)和遮光结构42(后文将说明的遮光结构42d)。

光电转换层22吸收预定波长的光(例如，波长在红外区域内的光)以产生信号电荷(电子或空穴)，并且包括iii-v族半导体。光电转换层22是用于各个像素p的公共层，并且连续地设置于基板21的表面s1上的像素p上。

用于光电转换层22的iii-v族半导体的示例包括ingaas(铟镓砷化物)。ingaas的构成示例包括inxga(1-x)as(x：0<x≤1)。为了提高红外区域的灵敏度，优选x≥0.4。与包括inp的基板21晶格匹配的光电转换层22的一个构成示例为in0.53ga0.47as。

光电转换层22例如包括n型(第二导电型)iii-v族半导体，并且包括iv族元素、vi族元素等作为n型杂质。iv族元素的示例包括c(碳)、si(硅)、ge(锗)和sn(锡)，vi族元素的示例包括s(硫)、se(硒)和te(碲)。n型杂质的浓度例如为2×10¹⁷/cm³以下。光电转换层22也可包括p型(第一导电型)iii-v族半导体。在光电转换层22的一侧(盖层23所处的一侧)的部分中自盖层23连续设置第一导电型区域23a。

在本实施例中，在相邻的第一导电型区域23a之间设有在厚度方向(图1中的z方向)上贯穿光电转换层22的第二导电型区域22b。如后文详细说明的，这使得能够防止信号电荷通过光电转换层22在像素p上移动。第二导电型区域22b例如从光电转换层22延伸到基板21和盖层23。

第二导电型区域22b例如是浓度高于光电转换层22的其它区域的n型杂质区域。第二导电型区域22b的杂质浓度优选地为高于光电转换层22的其它区域的杂质浓度三倍以上。第二导电型区域22b例如包括iv族元素、vi族元素等作为n型杂质。iv族元素的示例包括c(碳)、si(硅)、ge(锗)和sn(锡)，并且vi族元素的示例包括s(硫)、se(硒)和te(碲)。第二导电型区域22b中的n型杂质浓度例如为5×10¹⁶/cm³以上。第二导电型区域22b的宽度(图1中沿x方向的长度)例如在50nm到500nm的范围内。

图2示出了第二导电型区域22b的平面结构的示例。第二导电型区域22b设置在相邻的像素p之间，并且例如在平面图中设置成网格图案。

自基板21连续的通孔靠近第二导电型区域22b地设置在光电转换层22中，即，在相邻的像素p之间，并且通孔填充有绝缘膜41(后文将说明的绝缘膜41d)和遮光结构42(后文将说明的遮光结构42d)。

盖层23设置在光电转换层22和第一保护层24之间。盖层23包括为每个像素p设置的第一导电型区域23a，由此使得像素彼此电隔离。盖层23优选地包括带隙大于光电转换层22的化合物半导体。例如，在使用包括in0.53ga0.47as(具有0.74ev的带隙)的光电转换层22的情况下，盖层23可包括inp(具有1.34ev的带隙)或inalas(具有大约1.56ev的带隙)。在盖层23和光电转换层22之间也可布置半导体层。例如，可以使用inalas、ge、si、gaas、inp等作为半导体层。

盖层23中的两个以上的第一导电型区域23a对于各个像素p彼此隔开地布置。第一导电型区域23a是这样的区域：在光电转换层22中产生的信号电荷在该区域中移动，并且例如包括p型杂质(p型杂质区域)。第一导电型区域23a包括诸如zn(锌)等p型杂质。盖层23中的第一导电型区域23a之外的区域是n型杂质区域，并且例如包括与基板21相同的诸如14族元素或16族元素等n型杂质。例如，第一导电型区域23a设置成在厚度方向(图1中的x方向)上从与第一保护层24接触的位置延伸到光电转换层22的一部分。第一导电型区域23a也可以不延伸到光电转换层22的部分，例如可以设置成延伸到盖层23和光电转换层22之间的界面。

第一保护层24设置在盖层23和多层布线基板30之间，并且例如包括无机绝缘材料。无机绝缘材料的示例包括氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio2)、氧化铪(hfo2)等。对于每个像素p，第一保护层24具有通孔，并且在通孔中设有电极25。

电极25贯穿第一保护层24，并且例如电极25的一部分埋入在多层布线基板30中。为每个像素p设置电极25，并且电极25电连接到第一导电型区域23a中对应的一个第一导电型区域23a以及多层布线基板30的roic(后文将说明的roic31)中对应的一个roic。电极25被提供有用于读取在光电转换层22中产生的信号电荷的电压。可以为每个像素p设置一个电极25，或者，可以为每个像素p设置多个电极25。为每个像素p设置的多个电极25中的一些电极25可包括伪电极(并非有助于电荷提取的电极)。

电极25例如包括钛(ti)、钨(w)、氮化钛(tin)、铂(pt)、金(au)、锗(ge)、钯(pd)、锌(zn)、镍(ni)和铝(al)中的任一种单一物质，或者包括具有以上物质中至少一种物质的合金。电极25可包括单层膜(包括上述构成材料中的任一种)或层叠膜(包括上述构成材料的两种以上的组合)。

在多层布线基板30中，为每个像素p设置用于从每个像素p读取信号的roic。

图3示出了roic(roic31)的电路图的示例。roic31例如包括放大晶体管tr1、选择晶体管tr2、复位晶体管tr3和保持电容c。放大晶体管tr1的栅极连接到电极25。放大晶体管tr1的漏极连接到电源电压vdd的供给端，并且放大晶体管tr1的源极通过选择晶体管tr2连接到垂直信号线(未图示)。放大晶体管tr1放大电极25的电位，并将放大后的信号作为像素信号输出到选择晶体管tr2。选择晶体管tr2设置在放大晶体管tr1和垂直信号线(未图示)之间。地址信号一输入到选择晶体管tr2的栅极，选择晶体管tr2就导通，以将通过放大晶体管tr1放大的像素信号输出到垂直信号线。复位晶体管tr3的源极接地，并且复位晶体管tr3的漏极连接到电极25。复位信号一输入到复位晶体管tr3的栅极，复位晶体管tr3就导通，以复位电极25的电位。保持电容c的一个电极连接到电极25，保持电容c的另一个电极接地。

绝缘膜41包括设于基板21的表面s2上的绝缘膜41u以及嵌入在基板21和光电转换层22中的绝缘膜41d。绝缘膜41u设于基板21的整个表面s2上，并且在相邻的像素p之间具有通孔。绝缘膜41d嵌入在贯穿基板21和光电转换层22的通孔中。绝缘膜41d例如具有与第二导电型区域22b的平面形状(参见图2)类似的平面形状，并且在像素p之间以墙壁的形状延伸。这使得能够防止信号电荷通过光电转换层22在像素p上移动。

绝缘膜41例如包括无机绝缘材料。无机绝缘材料的示例包括氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio2)、氧化铪(hfo2)等。

遮光结构42防止了由于倾斜入射光所致的相邻像素的串扰。遮光结构42包括绝缘膜41上的遮光结构42u以及嵌入在绝缘膜41、基板21和光电转换层22中的遮光结构42d。两个以上的遮光结构42u彼此隔开地设置在绝缘膜41上的选择区域中，并且每个遮光结构42u设于相邻的像素p之间。使得光能够从相邻的遮光结构42u之间进入光电转换层22。遮光结构42d嵌入在贯穿绝缘膜41、基板21和光电转换层22的通孔中。与绝缘膜41d相同，遮光结构42d例如具有与第二导电型区域22b的平面形状(参见图2)类似的平面形状，并且在像素p之间以墙壁的形状延伸。这使得能够防止信号电荷通过光电转换层22在像素p上移动。而且，能够连同遮光结构42u一起更有效地防止由于倾斜入射光所致的相邻像素的串扰。

遮光结构42例如包括诸如钛(ti)、钨(w)、铂(pt)、金(au)或氧化铬(cr2o3)等金属。遮光结构42可包括钐(sm)和银(ag)的合金，或者可包括有机材料。可以将碳(c)用于遮光结构42。遮光结构42可包括单层膜或层叠膜。遮光结构42所包括的层叠膜的示例包括诸如ti/w等金属层叠膜。

例如，遮光结构42d设置在光电转换层22中的通孔的中心，并且绝缘膜41d嵌入在遮光结构42d的两个表面上。例如，与光电转换层22的绝缘膜41d接触的区域作为第二导电型区域22b。换言之，第二导电型区域22b设于光电转换层22中的通孔(遮光结构42d)的两侧上。如图1所示，遮光结构42d的一部分和绝缘膜41d的一部分可嵌入在盖层23中。

第二保护层43设于基板21的整个表面s2上以覆盖绝缘膜41u和遮光结构42u。与第一保护层24相同，第二保护层43例如包括无机绝缘材料。无机绝缘材料的示例包括氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio2)、氧化铪(hfo2)等。

滤色器44设于第二保护层43上，并且例如包括红色滤色器(红色滤色器44r)、绿色滤色器(绿色滤色器44g)、蓝色滤色器(未图示)和ir滤色器(未图示)。在光接收元件10中，例如，分别设置用于像素p中的一个对应像素的这些滤色器以规则的颜色布置(例如，拜尔型布置)排列。设有这样的滤色器44使得光接收元件10获取具有对应于颜色布置的波长的接收光的数据。

片上透镜45具有使光向着光电转换层22聚集的作用，并且例如包括氧化硅(sio2)等有机材料。

[光接收元件10的制造方法]

例如，能够按以下方式制造光接收元件10。图4a到图4c按步骤顺序示出了制造光接收元件10的步骤。

首先，形成化合物半导体的堆叠体。具体地，例如，形成堆叠体，其包括具有n型inp的基板21、具有n型ingaas的光电转换层22和具有n型inp的盖层前驱体23s。盖层前驱体23s是将成为盖层23的化合物半导体层。例如，能够通过诸如分子束外延(mbe，molecularbeamepitaxy)和迁移增强外延(mee，migration-enhancedepitaxy)等外延方法形成该堆叠体。也可以通过诸如金属有机化学气相沉积(mocvd，metalorganicchemicalvapordeposition)法、氢化物气相外延(hydridevaporphaseepitaxy，hvpe)法(在该方法中，卤素有助于输送或反应)、原子层沉积(ald，atomiclayerdeposition)法或等离子体辅助物理沉积(plasmaassistedphysicaldeposition，ppd)法等方法形成该堆叠体。

在形成化合物半导体的堆叠体之后，形成贯穿基板21和光电转换层22并且到达盖层前驱体23s内部的多个凹槽g。例如，使用反应离子蚀刻(rie，reactiveionetching)法形成凹槽g。在相邻的像素p之间的区域中的位置处形成多个凹槽g。接着，在凹槽g中依次形成扩散源膜26和扩散防止膜27a。扩散源膜26是用于将n型杂质引入光电转换层22的膜，并且例如包括非晶硅。扩散源膜26可以是包括iv族元素或vi族元素作为另一n型杂质的膜。iv族元素的示例包括c(碳)、si(硅)、ge(锗)和sn(锡)，并且vi族元素的示例包括s(硫)、se(硒)和te(碲)。扩散防止膜27a例如包括氧化硅膜(sio2)。扩散防止膜27a形成为防止n型杂质从扩散源膜26扩散到外部，并且形成为覆盖扩散源膜26。例如，通过化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)法形成扩散源膜26和扩散防止膜27a。

在形成扩散防止膜27a之后，进行短时热处理以将n型杂质引入凹槽g周围中。例如，在850℃下进行该热处理1秒。于是，例如，在凹槽g周围形成了表面杂质浓度大约为1×10¹³/cm²的第二导电型区域22b(图4a)。应当指出，对于使用非晶硅的杂质扩散方法，可以参见appl.phys.lett.vol.44(1984)p.750。

在进行短时热处理之后，为了防止过量的杂质扩散，蚀刻扩散源膜26以及扩散防止膜27a以进行去除。接着，在凹槽g中形成例如包括氧化硅膜(sio2)的扩散防止膜27b，之后，进行长时间的热处理。例如，在900℃下进行该热处理三小时。于是，n型杂质散布到凹槽g的周围中，形成了具有期望宽度的第二导电型区域22b(图4b)。也可以在1100℃下进行热处理大约十分钟。除了上述说明的固相扩散法之外，也可以通过气相扩散法形成第二导电型区域22b，或者可以通过离子注入法形成第二导电型区域22b。

可以使用先前形成的扩散防止膜27b作为绝缘膜41，或者，例如，通过cvd法在扩散防止膜27b上形成绝缘膜41。也可以在去除扩散防止膜27b之后形成绝缘膜41。

也可以利用图5a到图5c所示的方法形成第二导电型区域22b。

具体地，首先，例如，在盖层前驱体23s上形成钨膜，并进行图案化，由此形成遮光结构42d。接着，在盖层前驱体23s上形成例如包括非晶硅的扩散源膜26，并形成为覆盖遮光结构42d(图5a)。

之后，在扩散源膜26中形成开口。在遮光结构42d之间，即，在每个像素p的中心部分中，形成扩散源膜26的开口。接着，例如，从扩散源膜26的开口作为起点依次形成n型ingaas膜和n型inp膜。于是，在盖层前驱体23s上形成了光电转换层22和基板21(图5b)。

之后，进行热处理。于是，n型杂质从扩散源膜26扩散到靠近扩散源膜26的光电转换层22，形成了第二导电型区域22b(图5c)。之后，在基板21上形成绝缘膜41u。应当指出，尽管未图示，可以在形成遮光结构42d之后和在形成扩散源膜26之前形成光电转换层22中的绝缘膜41d。

在形成绝缘膜41之后，例如，将钨嵌入凹槽g中，且在基板21上形成膜。之后，对基板21上的钨进行图案化。于是，形成了基板21上的遮光结构42u和光电转换层22中的遮光结构42d(图4c)。

在形成遮光结构42(遮光结构42u和42d)之后，使盖层前驱体23s变薄。接着，p型杂质扩散到变薄的盖层前驱体23s的选择区域中。于是，形成了具有第一导电型区域23a的盖层23。

在形成盖层23之后，形成第一保护层24和电极25。接着，将多层布线基板30隔着第一保护层24结合到盖层23。

之后，在基板21的表面s2所在的一侧依次形成第二保护层43、滤色器44和片上透镜45。这样，完成了图1所示的光接收元件10。

[光接收元件10的操作]

在光接收元件10中，在光(例如，具有红外区域内的波长的光)通过片上透镜45、滤色器44、第二保护层43、绝缘膜41和基板21进入光电转换层22的情况下，光在光电转换层22中被吸收。因此，在光电转换层22中产生一对空穴和电子(光经过光电转换)。这时，例如，在预定电压施加到电极25的情况下，在光电转换层22中产生电位梯度，所产生的电荷中的一个电荷移动到第一导电型区域23a作为信号电荷，并且从第一导电型区域23a集合到电极25。信号电荷由多层布线基板30的roic31读出。为方便起见，下文说明信号电荷是空穴的情况。

[光接收元件10的作用和效果]

在根据本实施例的光接收元件10中，贯穿光电转换层22的第二导电型区域22b设置于相邻的第一导电型区域23a之间，即设置于相邻的像素p之间。第二导电型区域22b例如是具有高浓度的n型区域，并且是包括高浓度电子的区域。这使得能够防止信号电荷(空穴)在像素p上移动。这将在下文说明。

图6示出了根据对比示例的光接收元件(光接收元件100)的剖面结构。在光接收元件100中，在光电转换层22中未设置有第二导电型区域。在光接收元件100中，与光接收元件10相同，光l一进入，在光电转换层22中就会产生空穴和电子对，并且空穴移动到第一导电型区域23a。然而，未设置将像素p彼此隔开的第二导电型区域，这会导致空穴通过光电转换层22移动到与光l已进入的像素p不同的像素p。换言之，空穴在像素p上移动而导致没有光l进入的像素p产生光学信号。在光接收元件100用于针对彩色图像的摄像元件的情况下，在相邻的像素p中产生这样的光学信号会影响混色特性。而且，分辨率降低。

而且，如图7所示，在倾斜的入射光l在像素p上进入的情况下，与光l进入的像素p相邻的像素p的光电转换层22会进行光电转换。甚至在这种情况下，也以与如上所述类似的方式在相邻的像素p中产生光学信号。

图8所示的光接收元件101在光电转换层22中包括在相邻像素p之间的遮光结构42d。具有诸如遮光结构42d的像素隔离结构的光接收元件101使得能够防止空穴在像素p上移动以及由于倾斜的入射光所导致的在相邻像素p中的信号。然而，在加工化合物半导体以形成遮光结构42d的情况下，会产生晶体缺陷(缺陷电平)，或者残留界面电平。因此，即使在没有光作用的状态下，在室温下也会产生空穴。换言之，会产生暗电流。

相比之下，在光接收元件10中，在相邻的像素p之间设置贯穿光电转换层22的第二导电型区域22b，因此，将要在像素p上移动的空穴，在具有大量电子的第二导电型区域22b中重新组合。这使得能够防止空穴在像素p上移动。因此，即使在光接收元件10用于针对彩色图像的摄像元件的情况下，也能够防止发生混色。而且，能够提高分辨率。

而且，在光电转换层22中设置绝缘膜41d和遮光结构42d，因此，与第二导电型区域22b相同，绝缘膜41d和遮光结构42d作为像素p之间的隔离结构，由此更有效地防止空穴在像素p上移动。而且，光电转换层22中的遮光结构42能防止由于倾斜的入射光所导致的在相邻的像素p中产生光学信号。

在光接收元件10中，即使在形成绝缘膜41d和遮光结构42d时产生缺陷电平、界面电平等，但在这样的光电转换层22中，设有具有大量电子的第二导电型区域22b，因此，这些电平总是被电子占有。这使得能够防止通过电平产生空穴和电子对并能够防止暗电流的产生。

如上所述，在本实施例中，在相邻的第一导电型区域23a之间设置贯穿光电转换层22的第二导电型区域22b，这使得能够防止信号电荷在像素p上移动。

在下文中，对前述实施例的变化例和适用例进行说明，与前述实施例中的构件相同的构件用相同的附图标记表示，适当省略了对其的说明。

<变化例1>

图9示出了根据变化例1的光接收元件(光接收元件10a)的剖面结构。在光接收元件10a中，在光电转换层22中未设置绝缘膜(图1中的绝缘膜41d)。除此之外，光接收元件10a的结构与光接收元件10的结构类似，作用和效果也类似。

与光接收元件10相同，光接收元件10a在光电转换层22中包括遮光结构42d，并且在遮光结构42d周围设置第二导电型区域22b。换言之，像素p之间的隔离结构包括第二导电型区域22b和遮光结构42d。与光接收元件10相同，这样的光接收元件10a也能够防止信号电荷在像素p上移动。而且，光电转换层22中的遮光结构42能防止由于倾斜的入射光所导致的在相邻的像素p中产生光学信号。

<变化例2>

图10示出了根据变化例2的光接收元件(光接收元件10b)的剖面结构。在光接收元件10b中，在光电转换层22中未设置遮光结构(图1中的遮光结构42d)。除此之外，光接收元件10b的结构与光接收元件10的结构类似，其作用和效果也类似。

与光接收元件10相同，光接收元件10b在光电转换层22中包括绝缘膜41d，并且在绝缘膜41d周围设置第二导电型区域22b。换言之，像素p之间的隔离结构包括第二导电型区域22b和绝缘膜41d。与光接收元件10相同，这样的光接收元件10b也能够防止信号电荷在像素p上移动。

<变化例3>

图11示出了根据变化例3的光接收元件(光接收元件10c)的剖面结构。在光接收元件10c中，在光电转换层22中未设置绝缘膜(图1中的绝缘膜41d)和遮光结构(图1中的遮光结构42d)。除此之外，光接收元件10c的结构与光接收元件10的结构类似，其作用和效果也类似。

在光接收元件10c中，相邻的像素p被第二导电型区域22b隔开。与光接收元件10相同，这样的光接收元件10c也能够防止信号电荷在像素p上移动。

<3.适用例>

(适用例1)

图12示出了使用上述实施例等中所述的光接收元件10(或者光接收元件10a、10b和10c中的任一个)的元件结构的摄像元件1的功能性配置。摄像元件1的示例包括红外线图像传感器，并且摄像元件1例如在基板20上包括像素单元1a和驱动像素单元1a的周边电路单元230。周边电路单元230例如包括行扫描器231、水平选择器233、列扫描器234和系统控制器232。

例如，像素单元1a包括以矩阵形式二维布置的多个像素p。例如，像素p布线有用于各像素行的像素驱动线lread(具体地，行选择线和复位控制线)，并且布线有用于各像素列的垂直信号线lsig。像素驱动线lread传输用于从像素p读取信号的驱动信号。各像素驱动线的一端与各行相对应地连接到行扫描器231的输出端子中的对应的输出端子。

例如，行扫描器231包括移位寄存器和地址解码器等，并且作为逐行驱动像素单元1a中的各像素p的像素驱动器。从由行扫描器231选择扫描的像素行的各像素p输出的信号通过各垂直信号线lsig提供到水平选择器233。水平选择器233包括设置用于各垂直信号线lsig的放大器、水平选择开关等。

列扫描器234包括移位寄存器和地址解码器等，并且依次驱动各水平选择器233的水平选择开关，同时扫描水平选择开关。通过列扫描器234的这种选择扫描使得通过各垂直信号线lsig传输的各像素的信号依次被输出到水平信号线235，之后通过水平信号线235被输入到未图示的信号处理器等。

系统控制器232接收外部给定的时钟或者关于操作模式的指令的数据等，并且还输出诸如摄像元件1的内部信息等数据。系统控制器232还包括产生各种时序信号的时序发生器，并且基于由时序发生器产生的各种时序信号对行扫描器231、水平选择器233和列扫描器234等进行驱动控制。

(适用例2)

例如，上述摄像元件1适用于能够进行红外区域成像的诸如相机等各种电子装置。图13示出了电子装置2(相机)的示意结构作为示例。电子装置2的示例包括能够拍摄静止图像或动态图像的相机，并且电子装置2包括摄像元件1、光学系统(光学透镜)310、快门装置311、驱动摄像元件1和快门装置311的驱动器313以及信号处理器312。

光学系统310将图像光(入射光)从目标引导到摄像元件1。光学系统310可包括多个光学透镜。快门装置311控制摄像元件1被光照射的时段以及阻挡光的时段。驱动器313控制摄像元件1的传输操作和快门装置311的快门操作。信号处理器312对从摄像元件1输出的信号进行各种信号处理。经过信号处理的图像信号dout存储在诸如存储器等存储介质中或者被输出到监视器等。

而且，上述实施例等中所述的光接收元件10a(或者光接收元件10b、10c和10d中的任一个)适用于以下电子装置(胶囊内镜10100、车辆等的移动体)。

<体内信息获取系统的应用例>

图14是示出使用胶囊型内镜的患者的体内信息获取系统的示意结构的示例的框图，该胶囊型内镜采用了根据本发明的实施例(本发明技术)的技术。

体内信息获取系统10001包括胶囊型内镜10100和外部控制装置10200。

在检查时患者吞咽胶囊型内镜10100。胶囊型内镜10100具有图像获取功能和无线通信功能，并且在通过蠕动在器官的内部移动一段时间的同时，以预定的时间间隔连续获取诸如胃或肠等器官的内部的图像(下文称为体内图像)，直到自然地排出到患者体外为止。并且，胶囊型内镜10100通过无线发射将体内图像的信息连续发到体外的外部控制装置10200。

外部控制装置10200整体地控制体内信息获取系统10001的操作。而且，外部控制装置10200接收从胶囊型内镜10100发送来的体内图像的信息，并基于接收到的体内图像的信息生成用于在显示装置(未图示)上显示体内图像的图像数据。

在体内信息获取系统10001中，在吞咽了胶囊型内镜10100之后，能够以这种方式在一段时间内的任何时间获取拍摄了患者身体内部状态的体内图像，直到排出胶囊型内镜10100为止。

下面将更详细的说明胶囊型内镜10100和外部控制装置10200的结构和功能。

胶囊型内镜10100包括胶囊型的壳体10101，在壳体10101中容纳有光源单元10111、图像获取单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、供电单元10115、电源单元10116和控制单元10117。

光源单元10111例如包括诸如发光二极管(led)等光源，并且使光照射在图像获取单元10112的图像获取视场上。

图像获取单元10112包括图像获取元件和设置在图像获取元件前级的包括多个透镜的光学系统。照射到作为观察目标的身体组织上的光的反射光(下文称为观察光)被光学系统聚集并且被引入到图像获取元件中。在图像获取单元10112中，入射的观察光由图像获取元件进行光电转换，由此产生与观察光对应的图像信号。由图像获取单元10112生成的图像信号被提供到图像处理单元10113。

图像处理单元10113包括诸如中央处理单元(cpu)或图形处理单元(gpu)等处理器，并且对由图像获取单元10112产生的图像信号进行各种信号处理。图像处理单元10113将已由此进行了信号处理的图像信号作为raw数据提供给无线通信单元10114。

无线通信单元10114对已由图像处理单元10113进行信号处理的图像信号进行诸如调制处理等预定处理，并将所得到的图像信号通过天线10114a发送到外部控制装置10200。而且，无线通信单元10114通过天线10114a从外部控制装置10200接收有关胶囊型内镜10100的驱动控制的控制信号。无线通信单元10114将从外部控制装置10200接收到的控制信号提供到控制单元10117。

供电单元10115包括用于接收功率的天线线圈、用于根据在天线线圈中产生的电流再生电力的功率再生电路、升压电路等。供电单元10115利用非接触充电原理产生电力。

电源单元10116包括蓄电池，并且存储由供电单元10115产生的电力。在图14中，为了避免图示复杂，省略了表示电源单元10116的电力供给目的地的箭头标记等。然而，存储在电源单元10116中的电力被提供给并且能够用于驱动光源单元10111、图像获取单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和控制单元10117。

控制单元10117包括诸如cpu等处理器，并且根据从外部控制装置10200发送来的控制信号适当地控制光源单元10111、图像获取单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和供电单元10115的驱动。

外部控制装置10200包括诸如cpu或gpu等处理器、微型计算机、控制板等，其中处理器和诸如存储器等存储元件混合合并。外部控制装置10200通过天线10200a将控制信号发送给胶囊型内镜10100的控制单元10117以控制胶囊型内镜10100的操作。在胶囊型内镜10100中，例如，根据来自外部控制装置10200的控制信号，光源单元10111的光的照射条件可依据观察目标而改变。而且，能够根据来自外部控制装置10200的控制信号改变图像获取条件(例如，图像获取单元10112的帧率、曝光值等)。而且，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号改变图像处理单元10113处理的内容或者用于从无线通信单元10114发送图像信号的条件(例如，发送时间间隔、发送图像的个数等)。

而且，外部控制装置10200对从胶囊型内镜10100发送来的图像信号进行各种图像处理，以生成用于在显示装置上显示所获取的体内图像的图像数据。作为图像处理，例如，能够进行诸如显色处理(反马赛克处理)、图像质量改善处理(带宽增强处理、超分辨率处理、噪声降低(nr)处理和/或图像稳定化处理)和/或放大处理(电子变焦处理)等各种信号处理。外部控制装置10200控制显示装置的驱动以使显示装置基于所产生的图像数据显示所获取的体内图像。或者，外部控制装置10200也可以控制记录装置(未图示)记录所产生的图像数据，或者控制打印装置(未图示)通过打印输出所产生的图像数据。

上文已对适用于根据本发明技术的体内信息获取系统的一个示例进行了说明。根据本发明的技术例如可应用于如上所述配置的图像获取单元10112。这使得能够获取精密的操作图像，由此提高检查的精度。

<移动体的应用例>

根据本发明的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以以安装到任何种类的移动体(例如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、飞船和机器人等)的形式实现。

图15是示出车辆控制系统的示意结构的示例的框图，该车辆控制系统作为采用了根据本发明实施例的技术的移动体控制系统的示例。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图15所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元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，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作为集成控制单元12050的功能性配置。

驱动系统控制单元12010根据各种程序控制有关车辆的驱动系统的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010作为控制装置，用于驱动力生成装置(用于产生车辆的驱动力，诸如内燃机、驱动电机等)、驱动力传输机构(用于将驱动力传输给车轮)、用于调节车辆的转向角度的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。

主体系统控制单元12020根据各种程序控制设置用于车辆主体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020作为控制装置，用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或者诸如前照灯、备用灯、制动灯、转向信号、雾灯等各种灯。在此情况下，代替钥匙的从移动装置发送的无线电波或者各种开关的信号能够被输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。

车外信息检测单元12030检测有关包括车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031相连。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行成像，并且接收所成像的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以进行检测诸如路面上的人、车辆、障碍物、标记、符号等目标的处理，或者进行检测到此处的距离的处理。

摄像部12031是接收光的光学传感器，并且输出与接收到的光的光量对应的电信号。摄像部12031能够输出作为图像的电信号，或者能够输出作为有关测得距离的信息的电信号。另外，由摄像部12031接收到的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测有关车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041相连。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的相机。根据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可计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专心程度，或者可判断驾驶员是否打瞌睡。

微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆的内部或外部的信息，计算用于驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够进行用于实施高级驾驶员辅助系统(adas)的功能的协同控制，该功能包括车辆的防止碰撞和减震、基于行车间距的跟随行驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道的警告等。

另外，微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得有关车辆的外部或内部的信息，通过控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等，进行用于自动驾驶(使车辆自主行驶而无需依靠驾驶员的操作)等的协同控制。

另外，微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030获得的有关车辆外部的信息将控制命令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051能够根据车外信息检测单元12030检测到的前面车辆或迎面来车的位置，通过控制前照灯以从远光改变为近光，进行用于避免刺眼强光的协同控制。

声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到能够在视觉或听觉上向车辆的使用者或车辆外部指示信息的输出装置。在图15的示例中，示出了音频扬声器12061、显示部12062和设备面板12063作为输出装置。显示部12062例如可包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。

图16是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。

在图16中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。

摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如布置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门位置以及在车辆内部的挡风玻璃的上部的位置。设于前鼻的摄像部12101和设在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获取车辆12100的前方的图像。设于侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。设于后保险杠或后门的摄像部12104主要获取车辆12100的后方的图像。设在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。

另外，图16示出了摄像部12101到12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设于前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设于侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设于后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，从上方所视的车辆12100的鸟瞰图可通过叠加由摄像部12101到12104拍摄的图像数据来获得。

摄像部12101到12104中的至少一者可具有获取距离信息的功能。例如，摄像部12101到12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体照相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。

例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101到12104获得的距离信息判断在摄像范围12111到12114内到每个三维目标的距离以及距离的时间变化(相对车辆12100的相对速度)，并由此选取作为前行车辆、尤其是最近的三维目标(处于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/小时)在与车辆12100基本相同的方向上行驶)。而且，微型计算机12051能够预先设定要保持的距前方车辆的跟随距离，并且进行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，能够进行用于自动驾驶(使车辆自主行驶而无需依靠驾驶员的操作等)的协同控制。

例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101到12104获得的距离信息将有关三维目标的三维目标数据分类成两轮车辆、标准型车辆、大型车辆、行人、公用电线杆和其它三维目标的三维目标数据，选取分类的三维目标数据，并将选取的三维目标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的驾驶员能够视觉辨识的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉辨识的障碍物。另外，微型计算机12051判断表明与各障碍物相碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因而有可能碰撞的情况下，微型计算机12051通过音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并通过驱动系统控制单元12010进行强制减速或转向避让。微型计算机12051由此能够辅助驾驶而避免碰撞。

摄像部12101到12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051例如能够通过判断在摄像部12101到12104的拍摄图像中是否有行人来识别行人。例如，通过在作为红外相机的摄像部12101到12104的拍摄图像中提取特征点的步骤以及通过对表示目标的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判断是否是行人的步骤，来实现这种行人的识别。当微型计算机12051判断在摄像部12101到12104的拍摄图像中有行人，并由此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得显示用于强调的方形轮廓线以叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052也可控制显示部12062，使得在期望位置处显示表示行人的图标等。

在上文中，已说明了采用根据本发明的技术的车辆控制系统的一个示例。根据本发明的技术例如适用于上述配置中的摄像部12031等。将根据本发明的技术应用于摄像部12031使得能够获取易于观看的拍摄图像。因此，能够减少驾驶员的疲劳。

尽管已参照实施例和变化例进行说明，但本发明不限于上述实施例等，可以进行不同方式的改变。例如，在前述实施例等中所述的光接收元件中任一者的层结构都是用于说明的，并且可以进一步包括任何其它层。而且，各层的材料和厚度也是用于说明的，并不局限于如上所述的内容。

而且，参照包括滤色器44的用于彩色图像的光接收元件说明了上述实施例等，然而，本发明也适用于用于彩色图像的光接收元件之外的其它光接收元件。在这种情况下，可设置绝缘膜代替滤色器44。

而且，参照绝缘膜41d和遮光结构42d贯穿光电转换层22(例如，图1等)的情况说明了上述实施例等，但绝缘膜41d和遮光结构42d并非必须贯穿光电转换层22。

应当指出，这里所述的效果只是用于说明的，而非限制性的，并且也可以包括其它效果。

应当指出，本发明可按如下方式配置。

(1)一种光接收元件，其包括：

光电转换层，其包括iii-v族半导体；

多个第一导电型区域，在所述光电转换层中产生的信号电荷在所述第一导电型区域中移动；以及

第二导电型区域，其贯穿所述光电转换层并且设置在相邻的所述第一导电型区域之间。

(2)根据(1)的光接收元件，其中，所述信号电荷包括空穴。

(3)根据(1)或(2)的光接收元件，其中，

所述光电转换层是第二导电型的，并且

所述第二导电型区域具有比所述光电转换层高的浓度。

(4)根据(1)的光接收元件，其中，所述光电转换层是第一导电型的。

(5)根据(1)～(4)中任一项的光接收元件，其中，所述光电转换层中还设置有壁状绝缘膜。

(6)根据(5)的光接收元件，其中，所述光电转换层中还设置有壁状遮光结构。

(7)根据(6)的光接收元件，其中，所述遮光结构包括金属。

(8)根据(6)的光接收元件，其中，所述绝缘膜设置在与所述第二导电型区域相接触的位置处。

(9)根据(1)～(5)中任一项的光接收元件，其中，所述光电转换层中还设置有壁状遮光结构。

(10)根据(1)～(9)中任一项的光接收元件，其中，所述iii-v族半导体包括ingaas。

(11)根据(1)～(10)中任一项的光接收元件，其中，所述第二导电型区域包括iv族元素或者vi族元素。

(12)一种摄像元件，其包括：

光电转换层，其设置为多个像素所共用并且包括iii-v族半导体；

第一导电型区域，每个所述第一导电型区域针对所述像素中的一个对应像素而设置，并且在所述光电转换层中产生的信号电荷在所述第一导电型区域中移动；以及

第二导电型区域，其贯穿所述光电转换层并且设置在相邻的所述第一导电型区域之间。

(13)一种电子装置，其设有摄像元件，所述摄像元件包括：

光电转换层，其设置为多个像素所共用并且包括iii-v族半导体；

第一导电型区域，每个所述第一导电型区域针对所述像素中的一个对应像素而设置，并且在所述光电转换层中产生的信号电荷在所述第一导电型区域中移动；以及

第二导电型区域，其贯穿所述光电转换层并且设置在相邻的所述第一导电型区域之间。

(14)一种光接收元件的制造方法，所述方法包括：

形成包括iii-v族半导体的光电转换层；

形成多个贯穿所述光电转换层的第二导电型区域；以及

在相邻的所述第二导电型区域之间形成第一导电型区域，在所述光电转换层中产生的信号电荷在所述第一导电型区域中移动。

(15)根据(14)的光接收元件的制造方法，其中，通过形成贯穿所述光电转换层的凹槽，之后在所述凹槽中形成扩散源膜，来形成所述第二导电型区域。

(16)根据(14)的光接收元件的制造方法，其中，通过如下方式形成所述第二导电型区域：

形成多个壁状遮光结构，

形成覆盖所述多个遮光结构的扩散源膜，以及

在相邻的所述遮光结构之间形成所述光电转换层，之后对所述扩散源膜进行热处理。

本申请要求于2016年9月2日向日本专利局提交的日本在先专利申请2016-171959号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

应当理解，本领域技术人员可根据设计需要和其它因素想到各种修改、组合、子组合和改变，只要在所附权利要求或其等同物的范围内即可。