固态成像装置、其制造方法和电子装置与流程

本发明涉及固态成像装置、其制造方法以及电子装置。更具体地，涉及一种能够提高近红外区域灵敏度固态成像装置、其制造方法和电子装置。

背景技术：

传统上，在互补金属氧化物半导体(cmos)型固态成像装置领域中，已知一种通过层叠光电二极管和读取电路来形成像素的方法。

例如，专利文献1公开了一种图像传感器，其中第二传感器层层叠在第一传感器层上，并且电路层形成在第一传感器层下方。在每个传感器层的像素之间以及第一传感器层的像素与电路层的电路之间通过层间连接器连接。

以这种方式层叠光电二极管和读取电路使得增加像素的光接收面积并提高灵敏度成为可能。

另一方面，近年来，存在一种使用红外光进行感测以执行成像的固态成像装置。

引用列表

专利文件

专利文献1：日本专利申请公开号2011-530165

技术实现要素：

本发明要解决的问题

然而，通常，由于诸如si或ge的间接过渡型半导体用于包括在固态成像装置中的半导体基板，近红外区域中的灵敏度特别低。

进一步增加像素的光接收面积以提高近红外区域的灵敏度存在限制。此外，尽管可以通过增加半导体层的厚度来改善近红外区域的灵敏度，但是需要用于深度注入杂质或者多次执行外延生长的新设备投资，并且制造成本增加。

此外，在专利文献1中公开的配置中，在半导体层做厚的情况下难以通过层间连接器形成布线。此外，由于在每个传感器层中形成光电二极管之后传感器层彼此结合，因此需要用于调整每个传感器层的光电二极管相对于彼此的位置的结合精度。

鉴于这种情况，提出了本技术，并且旨在通过更简单的工艺来提高近红外区域中的灵敏度。

解决问题的方法

根据本技术的固态成像装置包括：第一半导体层，其中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及，布线层，包括电连接到第一和第二浮置扩散区的布线，其中第一半导体层和第二半导体层彼此层叠，并且布线层形成在第一或第二半导体的一侧上，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。

第二半导体层可以层叠在第一半导体层上，并且布线层可以形成在比第二半导体层更高的上层中。

可以在第二光电转换单元中形成等电子阱。

第二半导体层可以层叠在第一半导体层上，并且布线层可以形成在比第一半导体层低的层中。

根据本技术的固态成像装置的制造方法包括步骤：在第一半导体层中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；在第一半导体层上层叠第二半导体层；在第二半导体层中形成第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及，形成布线层，该布线层包括在第一或第二半导体层一侧电连接到第一和第二浮置扩散区的布线，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。

根据本技术的电子装置包括固态成像装置，该固态成像装置包括：第一半导体层，其中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及，布线层，包括电连接到第一和第二浮置扩散区的布线，其中第一半导体层和第二半导体层彼此层叠，并且布线层形成在第一或第二半导体的一侧上，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。

在本技术中，层叠第一半导体层和第二半导体层，并且布线层形成在第一或第二半导体的一侧上，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。

发明效果

根据本技术，可以通过更简单的工艺提高近红外区域的灵敏度。值得注意的是，不限于于此描述的效果，并且，可以实现本公开中描述的任何效果。

附图说明

图1是示出根据应用本技术的实施例的固态成像装置的配置示例的框图。

图2是示出第一实施例的像素的配置示例的截面图。

图3是示出像素的配置示例的电路图。

图4是用于说明像素形成处理的流程图。

图5是用于说明像素形成工艺的图。

图6是用于说明像素形成工艺的图。

图7是用于说明像素形成工艺的图。

图8是用于说明像素形成工艺的图。

图9是示出光电二极管的配置示例的图。

图10是用于说明iet的图。

图11是示出由iet引起光电流增加率的波长依赖性的实验结果图。

图12是示出第二实施例的像素的配置示例的截面图。

图13是用于说明像素形成工艺的流程图。

图14是示出第三实施例像素的配置示例截面图。

图15是示出像素的配置示例的电路图。

图16是示出光电二极管布置示例的图。

图17是示出第四实施例中光电二极管布置示例的图。

图18是示出第四实施例中光电二极管布置示例的图。

图19是示出第五实施例的像素配置示例的截面图。

图20是示出应用本技术的电子装置的配置示例的框图。

图21是图示出图像传感器使用示例的图。

图22是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图。

图23是示出车辆外部信息检测单元和成像单元的安装位置示例的说明图。

具体实施方式

在下文中，将描述用于实现本公开的模式(下文中称为实施例)。值得注意的是，将按以下顺序给出说明。

1.固态成像装置的配置示例

2.第一实施例

3.等电子阱

4.第二实施例

5.第三实施例

6.第四实施例

7.第五实施例

8.电子装置的配置示例

9.图像传感器的使用示例

10.移动体的应用示例

<1.固态成像装置的配置示例>

图1是示出根据应用本技术的实施例的固态成像装置的配置示例的框图。图1的固态成像装置配置为，例如，互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。

图1中的固态成像装置11包括像素阵列单元12、垂直驱动电路13、水平驱动电路14和输出电路15。

多个像素21以矩阵形式布置在像素阵列单元12中。每个像素21通过水平信号线22连接到每行的垂直驱动电路13上，并且通过垂直信号线23连接到每列的水平驱动电路14上。

垂直驱动电路13经由水平信号线22输出驱动信号，以驱动布置在像素阵列单元12中的每行的像素21。

经由垂直信号线23，通过对像素阵列单元12的每个像素21输出信号的相关双采样(cds)操作，水平驱动电路14执行用于检测信号电平的列处理，并输出对应于像素21到输出电路15的光电转换而产生电荷的输出信号。

输出电路15将从水平驱动电路14顺序输出的输出信号放大到预定电平的电压值，并将放大的信号输出到后级的图像处理电路等等。

<2.第一实施例>

图2是示出第一实施例的像素21的配置示例的截面图。

图2中所示的像素21具有所谓的背照式(back-illuminated)固态成像装置的结构。值得注意的是，在例如同一申请人的日本专利no.3759435中，详细公开了背照式固态成像装置的结构。

通过层叠第一半导体层31、第二半导体层32和布线层33，形成图2所示的像素21结构。具体地，第二半导体层32层叠在第一半导体层31上，并且布线层33形成在比第二半导体层32更高的上层中。

在第一半导体层31中，在p型si衬底41中形成例如包括pn结的光电二极管(pd)42。pd42是光电转换单元，其通过光电转换将入射光转换为电荷并累积电荷。经由传输晶体管44(tg1)，pd42连接到形成为n+区域的浮置扩散区(fd)43。在si衬底41上，形成包括例如sio2等的层间绝缘膜45。

在第二半导体层32中，包括pn结的pd47形成在si层46中。pd47也是光电转换单元，其通过光电转换将入射光转换为电荷并累积电荷。pd47经由传输晶体管49(tg2)连接到形成为n+区域的fd48。在si层46上，形成包括例如sio2等的层间绝缘膜50。

值得注意的是，在本实施例中，第一半导体层31和第二半导体层32包括si，但是可以包括ge或sige，或者包括iii-v族化合物。

在布线层33中形成金属布线53。如稍后所述，金属布线53的一端连接到放大晶体管63或复位晶体管65。

此外，第一半导体层31的fd43通过接触通孔51电连接到金属布线53，并且第二半导体层32的fd48通过接触通孔52电连接到金属布线53。

图3是示出像素21的配置示例的电路图。

图3中所示的像素21包括pd42、传输晶体管44(tg1)、pd47、传输晶体管49(tg2)、放大晶体管63、选择晶体管64和复位晶体管65。传输晶体管44与传输晶体管49和放大晶体管63之间的连接点构成fd61。fd61的电容(capacity)62(cfd)是图2中fd43的电容和fd48的电容之和。

根据垂直驱动电路13经由水平信号线22t1所提供的传输信号，驱动传输晶体管44(图1)，并且在传输信号以脉冲形式变为高电平的时刻导通。当传输晶体管44导通时，pd42中产生的电荷通过传输晶体管44传输到fd61(fd43)上。

根据垂直驱动电路13经由水平信号线22t2所提供的传输信号，驱动传输晶体管49，并且在传输信号变为脉冲形式的高电平的时刻导通。当传输晶体管49导通时，pd47中产生的电荷通过传输晶体管49传输到fd61(fd48)上。

fd61(fd43和fd48)连接到放大晶体管63的栅极。放大晶体管63输出与fd61中累积的电荷所对应电平的电压，换句话说，通过光电转换在pd42和pd47中产生的以及传输到fd61的电荷所对应的电平的电压。

根据垂直驱动电路13经由水平信号线22s提供的选择信号，驱动选择晶体管64，并且在选择信号变为脉冲形式的高电平的时刻导通。当选择晶体管64导通时，从放大晶体管63输出的电压可以经由选择晶体管64输出到垂直信号线23。

例如，多个像素21连接到垂直信号线23，并且当特定排(行)中的选择晶体管64导通时，输出来自期望pd42、pd47的信号。值得注意的是，垂直信号线23连接到图1的水平驱动电路14的恒流源66，通过包括放大晶体管63和恒流源66的源极跟随器电路，输出表示与fd61中累积的电荷对应的电平的信号。

根据垂直驱动电路13经由水平信号线22r提供的复位信号，驱动复位晶体管65，并且在复位信号变为脉冲形式的高电平的时刻导通。当复位晶体管65导通时，累积在fd61中的电荷经由复位晶体管65放电到恒压源vdd，并且fd61被复位。

值得注意的是，像素晶体管，例如图3中所示的放大晶体管63、选择晶体管64或复位晶体管65，可以形成在图1中的第一半导体层31中，或者，可以形成在第二半导体层32中。

接下来，参照图4至图8，将描述根据本实施例的像素形成的流程图。图4是用于说明像素形成过程的流程图，以及，图5至8是示出像素形成过程的截面图。

在步骤s11中，如图5的过程a所示，pd42、fd43和传输晶体管44(tg1)形成在si衬底41上。

首先，制备p型si外延层。si外延层的浓度设定为约1e16至1e18cm-3。这里，假设使用p型si外延层进行pd的分离。pd的分离可以通过使用薄p型外延层的p型杂质注入来执行，或者可以通过使用n型外延层的p型杂质注入来执行。

接下来，通过热氧化工艺在si表面上形成约3至10nm的氧化物膜。此外，在形成作为栅电极的多晶硅之后，通过光刻工艺和蚀刻工艺形成tg1以使得具有期望的形状。

此后，通过杂质注入形成要成为pd的n型区域和p型区域。n型区域形成为具有1e15至1e18cm-3的杂质浓度和约1至5μm的深度。p型区域形成为具有1e18至1e19cm-3的杂质浓度和约30至200nm的深度。

此外，将n型杂质注入到fd区域中，以使得浓度为约1e19至1e20cm-3。然后，在约1000至1100℃下执行活化退火约1至10秒。

在步骤s12中，如图5的过程b所示，在si衬底41上形成包括sio2等的层间绝缘膜45。通过化学机械抛光(cmp)方法等平面化层间绝缘膜45的表面(上表面)。

在步骤s13中，如图5的过程c所示，绝缘体上硅(soi)衬底46a接合到si衬底41(层间绝缘膜45)上。soi衬底具有这样的结构，其中作为sio2膜的掩埋氧化物(box)层46-2夹在si衬底46-1和si层46-3之间。

这里，为了提高接合强度，可以预先对接合面施加等离子体处理。值得注意的是，在本实施例中，soi衬底用作要接合到si衬底41上的衬底，但是可以使用体衬底(si衬底)。

在步骤s14中，通过cmp方法等去除soi衬底46a的si衬底46-1和box层46-2。作为结果，如图6的过程d所示，在si衬底41(层间绝缘膜45)上形成si层46。值得注意的是，在使用体衬底作为要在si衬底41上接合的衬底的情况下，通过cmp方法等去除si层，以使得其厚度是期望的厚度。

在步骤s15中，如图6的过程e所示，在si层46中形成pd47，fd48和传输晶体管49(tg2)。这里，尽管基本上执行与步骤s11类似的工艺，但是期望在600至700℃下执行诸如活化退火的温度工艺，以便不改变第一半导体层的pd42的特性或者栅电极(tg1)。

在步骤s16中，如图7的过程f所示，在si层46上形成包括sio2等的层间绝缘膜50。接着，通过cmp法，对第二层间绝缘膜50的表面(上表面)进行平坦化处理。

在步骤s17中，如图7的过程g所示，形成接触通孔51、52。具体地，穿透层间绝缘膜50、si层46和层间绝缘膜45的接触通孔对应fd43打开，并且相对于穿透层间绝缘膜50的接触通孔对应fd48打开。此后，藉由每个接触通孔中的诸如tan、w、cu、mo或ni的金属，形成接触通孔51、52。

在步骤s18中，如图8的过程h所示，在si层46(层间绝缘膜50)上形成布线层。在布线层中，形成金属布线53，以使得连接到每个接触通孔51、52。作为结果，fd43经由接触通孔51电连接到金属布线53，并且fd48经由接触通孔52电连接到金属布线53。此外，金属布线53的一端连接到放大晶体管63和复位晶体管65。

值得注意的是，在上面描述的工艺中，诸如放大晶体管63、复位晶体管65或选择晶体管64的像素晶体管可以形成在下部si衬底41(第一半导体层)中或者上部si层(第二半导体层)中。在前一种情况下，可以抑制在温度处理中像素晶体管接收热量的影响。在后一种情况下，随着与金属布线53的距离缩短，可以减小电阻。

如图2所示，在以这种方式形成的像素21中，当光从图中的下侧(后侧)发射时，可见光主要在下层(第一半导体层31)的pd42中进行光电转换，并且红外光在下层的pd42和上层的pd47(第二半导体层32)中进行光电转换。

根据上述配置和处理，使半导体层更厚成为可能，从而可以提高近红外区域的灵敏度，只需采用与传统方法类似的工艺，并且如在简单地深深地形成pd的情况下，不需要为了将杂质注入到深处或者进行多次外延生长的新投资。

此外，由于在将上层接合到下层(第一半导体层)之后形成上层(第二半导体层)的pd，因此在用于调整每层的pd位置的接合中不需要高精度。

此外，由于在上层接合到下层之后以与正常布线工艺类似的方式形成布线层，而没有形成通过特殊工艺穿透si层的层间连接器，所以布线形成过程的增加可以减小到最低限度。

如上所述，根据本实施例，可以通过更简化的工艺提高近红外区域的灵敏度。

顺便提及，在诸如si或ge的间接过渡型半导体中，等电子阱的形成使得提高光电转换效率并进一步提高灵敏度成为可能。

<3.等电子阱>

图9是示出光电二极管(pd)的配置示例的截面图。

图9中的pd101包括光电转换区域110d，其中在半导体层110中，通过向半导体层110施加电压来形成耗尽区域110c。耗尽区域110c是几乎不存在作为载流子的电子或空穴的区域，并且将从光接收表面110a侧入射的光转换为光电子。通过施加电压光电转换区域110d产生耗尽区域110c，并且当光进入产生的耗尽区域110c时，将耗尽区域110c中产生的光电子转换成光电流。

在半导体层110中，光接收表面110a覆盖有层间绝缘膜，该层间绝缘膜包括例如布线等。光接收表面110a包括外延生长层112。此外，底表面110b包括衬底111。

当在制造过程中，通过外延晶体生长方法形成外延生长层112时，衬底111是生长衬底。衬底111和外延生长层112包括间接过渡型半导体，并且包括例如si、ge或它们的混和晶体(sige)。值得注意的是，可以在制造过程中通过研磨去除衬底111。

在下文中，假设衬底111和外延生长层112包括p型半导体，来描述在外延生长层112中形成的配置。

外延生长层112在光接收表面110a上具有n区112b并且与外延生长层112中的p区112a接触。

p区112a包括p型半导体，并且具有例如低于衬底111的p型杂质浓度(例如，约1e16至1e18cm-3)的p型杂质浓度。

n区112b包括n型半导体，并且例如通过在5至100kev和1e14至5e15cm-3下将as离子注入到外延生长层112中而形成。具有pn结构的光电转换区域110d以由衬底111、p区域112a和n区域112b形成的半导体层110的层叠方向上形成。换句话说，光电转换区域110d构成pn型光电二极管。在这种情况下，衬底111或p区112a用作阳极区，以及，n区112b用作阴极区。

在除了光接收表面110a的n区112b之外的区域中，外延生长层112具有元件隔离区112d。元件隔离区112d包括浅沟槽隔离(sti)，包括例如氧化硅等。

pd101包括电连接到基板111的阳极113和电连接到n区112b的阴极114。阳极113和阴极114是用于向光电转换区域110d外部施加反向偏压的端子。

外延生长层112进一步具有在形成耗尽区110c的区域中的等电子阱(iet)区112c，具体地，该区域包括光电转换区110d的pn结区。iet区112c含有作为杂质的al和n。例如，通过在约5至50kev和约1e16至1e19cm-3下将al和n离子注入外延生长层112中，然后在450℃的温度下退火约20到200个小时，来形成iet区112c。作为这种长时间退火的结果，al-n对形成局部化水平(localizedlevel)。

图10是示出在使用si作为示例的间接过渡型半导体中形成iet的情况下的波数空间中的能级的图。

在下面的非专利文献1和2中详细公开了用si形成iet。

非专利文献1：r.a.莫达维斯和d.g.霍尔，“硅中的铝-氮等电子阱”，j。applephys.67，p.545(1990)(r.a.modavisandd.g.hall，“aluminum-nitrogenisoelectronictrapinsilicon”，j.appl.phys.67，p.545(1990))

非专利文献2：t.mori等人，“利用等电子阱及其在tfet中的应用带间隧道电流增强”，vlsitech.dig2014年，第86页，(2014年)(t.morietal.，“band-to-bandtunnelingcurrentenhancementutilizingisoelectronictrapanditsapplicationtotfets”，vlsitech.dig.2014，p.86，(2014))

根据非专利文献2，可以理解的是，从光致发光的结果，该iet的能级在10k时为1.126ev和1.122ev，并且恰好位于导带下方。此时，由于iet局部存在，因此iet可以在波数空间中扩展，如图10所示。

通常，为了将导带中的电子与间接过渡型半导体中的空穴重新组合，由于动量守恒定律，需要声子干涉(phononintervention)。然而，在存在iet的情况下，由于iet在波数空间中扩展，因此缓和了动量守恒定律。因此，在iet水平，x点处的电子被捕获之后，可以在不需要声子干预的情况下转变到γ点。此外，在产生电子和空穴的情况下，发生与上述转变相反的转变，并且也不需要声子干预。

这里，假设iet区域112c形成在其中形成耗尽区域110c的区域中，具体地，在包括光电转换区域110d的pn结区域的区域中，并且反向偏置电压施加到光电转换区域110d。此后，当pd101的光接收表面110a被光照射并经受光电转换时，光电转换效率(灵敏度)大大增加。

首先，将as注入到p型杂质浓度约为5e16cm-3的p型si衬底中，并在其表面上形成n+层。此后，进行1000℃的短时间退火以激活p型杂质，然后注入al和n。

接下来，在450℃下进行退火24小时，以在pn结附近形成包括al-n的iet区112c。向其发射各种波长的led光，并且总结了其中形成iet区112c的样品相对于未形成iet区112c的样品的光电流增加率。

图11是表示由iet引起的光电流增加率的波长依赖性的图。

如图11所示，在具有520nm的波长的可见光(绿色)区域中的光，由于iet区域112c的电流增加率约为1.2倍。此外，对于为近红外区域的波长为850nm的光，获得约1.7倍的光电流，并且对于波长为950nm的光获得约2.4倍的光电流。这表明灵敏度已经大大提高，特别是在近红外区域。以这种方式，当在光电转换区域110d中形成iet区域112c时，从诸如si或ge的间接半导体的可见光具体到红外区域，灵敏度可以提高。

因此，下面将描述根据本技术实施例的在pd中形成iet区域的配置。

<4.(第二实施方式)

图12是示出第二实施例像素21a的配置示例的截面图。

值得注意的是，在图12中所示的像素21a中，相同的名称和相同附图标记的标识与图2中所示的像素21类似的组件，其详细描述将被省略。

在像素21a的第二半导体层32中，在si层46中形成pd131。在pd131中，形成上述iet区域。

接下来，参考图13的流程图，将描述本实施例的像素形成的流程。

值得注意的是，由于在图13中的像素形成处理的步骤s31至s35和s37至s39中执行与图4中的像素形成处理的步骤s11至s18中类似的处理，其详细描述将被省略。

换句话说，在步骤s35中，在第二半导体层32(si层46)中形成pd47、fd48和传输晶体管49(tg2)之后，在步骤s36中，在pd区域中形成iet区域(pd48)。

具体地，例如在约5至200kev和约1e16至1e19cm-3，在将al和n离子注入pd48中之后，在400至500℃的温度下进行退火约20至200小时。结果，形成iet区域。

在以这种方式形成iet区域之后，执行步骤s37之后的处理。

根据上述配置和处理，可以实现的是，不仅可以增加半导体层的厚度，而且可以提高形成iet区域的pd中的红外光的光电转换效率，并且可以进一步提高近红外区域的灵敏度。

<5.第三实施方式>

图14是示出第三实施例的像素21b的配置示例的截面图。

值得注意的是，在图14所示的像素21b中，相同的名称和相同附图标记的标识与图2中所示的像素21类似的组件，其详细描述将被省略。

金属布线141、142形成在像素21b的布线层33中。

如稍后所述，金属布线141的一端连接到放大晶体管152或复位晶体管154。此外，通过接触通孔51，第一半导体层31的fd43电连接到金属布线141。

如稍后所述，金属布线142的一端连接到放大晶体管162或复位晶体管164。此外，通过接触通孔52，第二半导体层32的fd48电连接到金属布线142。

图15是示出像素21b的构造示例的电路图。

图15中所示的像素21b，包括pd42、传输晶体管44(tg1)、pd47、传输晶体管49(tg2)、放大晶体管152、选择晶体管153、复位晶体管154、放大晶体管162、选择晶体管163和复位晶体管164。

传输晶体管44和放大晶体管152之间的连接点构成fd43。fd43具有电容151(cfd1)。此外，传输晶体管49和放大晶体管162之间的连接点构成fd48。fd48具有电容161(cfd2)。

换句话说，在像素21b中，形成在下层(第一半导体层31)中的fd43和形成在上层(第二半导体层32)中的fd48连接到不同的放大晶体管和复位晶体管。

利用这种配置，单独输出对应于可见光的信号和对应于红外光的信号成为可能。

值得注意的是，像素晶体管，诸如图15中所示的放大晶体管152、选择晶体管153、复位晶体管154、放大晶体管162、选择晶体管163或复位晶体管164，可以形成在图14中的第一半导体层31中，或者可以形成在第二半导体层32中。

此外，在图14所示的像素21b中，pd131(图12)可以形成为取代pd47。

<6.第四实施方式>

在以上描述中，在每个像素中，pd42形成在下层(第一半导体层31)中，以及pd47(pd131)形成在上层(第二半导体层32)中。

换句话说，如图16所示，针对每个像素21形成pd47(pd131)。在图16中，尽管未示出，但是也为每个像素21形成pd42。换句话说，为一个像素21(pd42)形成一个pd47。这里，可以形成pd47，以使得与pd42的一部分重叠，或者可以形成以使得与pd42的整体重叠。

形成不限于上述，并且如第四实施例，如图17所示，pd47(pd131)可以针对布置在例如拜耳阵列中的r、g、b、g的四个像素21中的每一个形成。这里，可以形成pd47，以使得与四个像素21的pd42的一部分重叠，或者可以形成以使得与四个像素21的整个pd42重叠。

此外，如图18所示，pd47(pd131)可以形成在以拜耳排列布置的r、g、b、g的四个像素21中的一个中。

值得注意的是，在图17和18所示的示例中，为四个像素21(pd42)形成一个pd47。然而，可以为除了四个之外的多个像素21(pd42)形成一个pd47。

<7.在第五个实施例>

图19是示出第五实施例像素21c的配置示例的截面图。

值得注意的是，在图1所示的像素21c中，相同的名称和相同附图标记的标识与图2中所示的像素21类似的组件，其详细描述将被省略。

在图19的像素21c中，布线层33不形成在比第二半导体层更高的层中，而是形成在比第一半导体层31更低的层中。

如上所述，布线层33形成在第一半导体层31或第二半导体层32的侧面就足够了，该侧面与第一半导体层31和第二半导体层32彼此面对的一侧(第一半导体层31和第二半导体层32之间的接合表面)相对。

如上所述的固态成像装置11可以应用于例如各种电子装置中，例如，诸如数字静态照摄像头或数字摄像机之类的成像系统，具有成像功能的移动电话，或者具有成像功能的其他装置。

<8.电子设备的配置示例>

图20是示出作为应用本技术的电子装置的成像装置配置示例的框图。

如附图20所示，成像装置301包括光学系统302、固态成像装置303和数字信号处理器(dsp)304，经由总线307连接到dsp304、显示装置305、操作系统306、存储器308、记录设备309和电源系统310，并且可以捕获静止图像和运动图像。

光学系统302包括一个或多个透镜，将来自对象的图像光(入射光)引导到固态成像装置303，并在固态成像装置303的光接收表面(传感器单元)上形成图像。

作为固态成像装置303，可应用上述任一配置例中的具有像素21的固体成像装置11。在固态成像装置303中，经由光学系统302，根据在光接收表面上形成的图像，电子累积一定时间。然后，将与固态成像装置303中累积的电子对应的信号提供给dsp304。

dsp304对来自固态成像装置303的信号执行各种类型的信号处理以获取图像，并将图像的数据临时存储在存储器308中。存储在存储器308中的图像的数据被记录在记录设备309中，或者被提供给显示设备305以显示图像。此外，操作系统306接收用户的各种类型的操作，并将操作信号提供给成像装置301的每个块，并且电源系统310提供驱动成像装置301的每个块所需的电力。

在如上所述配置的成像装置301中，应用上述固态成像装置11作为固态成像装置303，使得提高红外光的感测的精度成为可能。

此外，根据本技术的固态成像装置的配置，可以用于背照式cmos图像传感器和前照式cmos图像传感器。

<9.图像传感器的使用示例>

接下来，将描述应用本技术的图像传感器的使用示例。

图21是示出应用本技术的图像传感器的使用示例的图。

上述图像传感器可以用于各种情况，例如，用于感测诸如可见光、红外光、紫外光或x射线的光，如下所述。

-用于拍摄要用于观看的图像的装置，例如数码相机、具有相机功能的便携式设备

-用于交通目的的装置，诸如：用于拍摄汽车的前部、后部、周围环境、汽车内部等的车载传感器，用于安全驾驶，例如自动停止和识别驾驶员状况等；监视行驶车辆和道路的监视摄像机；以及测量车辆之间的距离等的距离测量传感器

-用于家用电器设备的装置，诸如tv，冰箱和空调，用于拍摄用户的手势并根据手势执行设备操作

-用于医疗和保健的装置，诸如内窥镜，或通过接收红外光进行血管造影的装置

-用于安全的装置，诸如监视摄像机和用于人员认证的摄像机

-用于美容护理的装置，诸如用于拍摄皮肤的皮肤测量仪器，以及用于拍摄头皮的显微镜

-用于运动的装置，诸如用于运动应用等的运动相机或可穿戴相机

-用于农业的装置，诸如用于监控田地和农作物状况的摄像机

<10.移动体的应用实例>

如上所述，根据本公开的技术可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在任何类型的移动体上的装置，诸如汽车、电动车辆、混合动力电动车辆、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶或机器人。

图22是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图，车辆控制系统是可以应用根据本公开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连接的多个电子控制单元。在图22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、车辆外部信息检测单元12030、车辆内部信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能配置，示出了微计算机12051、声像输出单元12052和车载网络接口(i/f)12053。

驱动系统控制单元12010驱动根据各种程序的车辆驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作控制装置，用于驱动产生车辆驱动力的驱动力产生装置，诸如，内燃机或驱动电机，用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构，调节车辆转向的转向机构，产生车辆制动力的制动装置，等等。

主体系统控制单元12020根据各种程序控制装配在车身中的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作控制装置，用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前灯、后灯、制动灯、转向指示器或雾灯的各种灯。在这种情况下，从便携式设备发送的代替各种开关的钥匙或信号的无线电波可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收输入的这些无线电波或信号，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。

车辆外部信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031连接到车辆外部信息检测单元12030。车辆外部信息检测单元12030使成像单元12031捕获车辆外部的图像并接收捕获的图像。基于所接收的图像，车辆外部信息检测单元12030可以执行物体检测处理或距离检测处理，诸如在路面上的人、汽车、障碍物、标志或文字。

成像单元12031是光学传感器，其接收光并输出与接收的光量对应的电信号。成像单元12031可输出作为图像的电信号或输出作为距离测量信息的电信号。此外，成像单元12031接收的光可以是可见光或不可见光，例如红外光。

车辆内部信息检测单元12040检测车辆内的信息。例如，检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车辆内部信息检测单元12040上。驾驶员状态检测单元12041包括，例如，对驾驶员进行成像的摄像机，并且，基于自状态检测单元12041输入的检测信息，车辆内部信息检测单元12040可以来计算驾驶员的疲劳程度或集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。

基于由车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040所获取的车辆的内部和外部信息，微计算机12051可以计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，为实现高级驾驶员辅助系统(adas)的功能的目的，微计算机12051可以执行协同控制，包括车辆的碰撞避免或减轻影响、基于车辆之间的距离的跟随行驶、车辆速度维持运行、车辆碰撞警告、车道偏离警告等。

此外，基于由车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040所获取的关于车辆周围环境的信息，微计算机12051来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，以使得为实现例如在不依赖于驾驶员的操作的情况下自动驾驶车辆的自动驾驶的目的，微计算机12051执行协作控制。

此外，基于由车辆外部信息检测单元12030获取的车辆外部信息，微计算机12051可以向主体系统控制单元12020输出控制命令。例如，微计算机12051可以根据车辆外部信息检测单元12030检测到的前车或迎面而来的车辆的位置来控制前灯，并且为了防眩目的进行协同控制，例如将远光灯切换到近光灯。

声像输出单元12052将声音或图像输出信号中的至少一个发送到能够在视觉上或听觉上以信息的形式通知车辆的乘员或车辆外部的输出装置。在图22的示例中，作为输出设备，示出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063。例如，显示单元12062可以包括车载显示器或平视显示器中的至少一个。

图23是示出成像单元12031的安装位置示例的图。

图23中，作为成像单元12031，包括成像单元12101、12102、12103、12104、12105。

例如，在诸如车辆12100的前鼻部、后视镜、后保险杠、后门和车厢中挡风玻璃的上部的位置处，设置成像单元12101、12102、12103、12104、12105。包括在前鼻中的成像单元12101和包括在车厢中挡风玻璃的上部中的成像单元12105主要获取车辆12100的前方图像。包括在后视镜中的成像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。包括在后保险杠或后门中的成像单元12104主要获取车辆12100后方图像。包括在车厢中的挡风玻璃上部的成像单元12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。

值得注意的是，图23示出了成像单元12101至12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在前鼻中的成像单元12101的成像范围，成像范围12112、12113分别表示设置在后视镜中的成像单元12102、12103的成像范围，以及，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门中的成像单元12104的成像范围。例如，通过重叠由成像单元12101至12104成像的图像数据，获得从上方观察的车辆12100的俯视图像。

成像单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体摄像头，或者可以是具有用于相位差检测像素的成像元件。

例如，基于自成像单元12101至12104获取的距离信息，微计算机12051获取成像范围12111到12114指内的每个三维对象的距离，以及距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，以使得微计算机12051可以提取在车辆12100的行进路径上最接近的三维对象并且与作为车辆12100的前方车辆方向大体上相同的方向以预定速度(例如，0km/h或更高)行驶。此外，微型计算机12051可以设定为确保与前方车辆之前的车辆间距离，并且可以执行自动制动控制(包括后续停止控制)、自动加速控制(包括后续启动控制)，或者类似。以这种方式，可以执行用于自动驾驶等目的的协同控制，其不依赖于驾驶员的操作而自主地运行。

例如，基于从成像单元12101至12104获得的距离信息，微计算机12051可以将三维对象上的三维对象数据分类为三维对象，例如两轮车辆、常规车辆、大型车辆、行人、电话线杆等三维物体，并提取结果使用结果自动避开障碍物。例如，微计算机12051将车辆12100附近的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以看到的障碍物和难以看到的障碍物。然后，微计算机12051确定表示与每个障碍物碰撞风险值的碰撞风险，并且，当碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，通过音频扬声器12061和显示单元12062，微计算机12051可以向驾驶员输出警报，或者通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或避免转向，以执行用于避免碰撞的驾驶辅助。

成像单元12101至12104中的至少一个可以是用于检测红外线的红外摄像头。例如，微计算机12051可以通过确定行人是否存在于成像单元12101至12104的捕获图像中来识别行人。例如，通过提取作为红外摄像头的成像单元12101至12104的所捕获图像中的特征点的步骤，以及对指示对象轮廓和辨别是否是行人的一系列特征点上执行图案匹配处理的步骤，执行对行人的识别。如果微计算机12051确定在成像单元12101至12104的捕获图像中存在行人并且识别为行人，则声像输出单元12052控制显示单元12062叠加并显示矩形轮廓线以强调所识别到的行人。此外，声像输出单元12052可以控制显示单元12062显示指示行人所在期望位置的图标等。

以上已经描述了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于以上述配置的成像单元12031。具体地，可以将图1的固态成像装置11应用到成像单元12031。将根据本公开的技术应用于成像单元12031，使得提高利用红外光感测的准确性成为可能，其转而可以提高对象检测处理和距离检测处理的精度。

值得注意的是，本技术的实施例不限于上述实施例，并且，在不脱离本技术的精神的范围中可以进行各种修改。

此外，本发明的技术可以采取如下配置。

(1)

一种固态成像装置，包括：

第一半导体层，其中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；

第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及

布线层，包括电连接到所述第一和第二浮置扩散区的布线，

其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层彼此层叠，以及

布线层形成在所述第一或所述第二半导体层的一侧上，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。

(2)

(1)中描述的固态成像装置，

其中所述第二半导体层层叠在所述第一半导体层上，并且

所述布线层形成在比所述第二半导体层更高的层中。

(3)

(1)或(2)中描述的固态成像装置，

其中，在所述第二光电转换单元中形成等电子阱。

(4)

(3)中描述的固态成像装置，

其中所述第二半导体层包括si、ge或sige。

(5)

(3)中描述的固态成像装置，

其中所述第二半导体层包括iii-v族化合物。

(6)

(1)到(5)中描述的任何一个的固态成像装置；

其中所述第一和第二浮置扩散区通过分开形成的第一和第二接触通孔电连接到布线上。

(7)

(6)中描述的固态成像装置，

其中所述第一浮置扩散区通过所述第一接触通孔电连接到第一布线，以及

所述第二浮置扩散区通过所述第二接触通孔电连接到与所述第一布线不同的第二布线。

(8)

(1)到(7)中描述的任何一个的固体摄像装置，

其中，为每个像素形成所述第一和第二光电转换单元。

(9)

(8)中描述的固态成像装置，

其中，形成所述第二光电转换单元，使得与所述第一光电转换单元的一部分或全部重叠。

(10)

(1)到(7)中描述的任何一个的固体摄像装置，

其中，对于每个像素形成所述第一光电转换单元，以及

为每组多个像素形成所述第二光电转换单元。

(11)

(10)中描述的固态成像装置，

其中，形成所述第二光电转换单元，使得与所述多个像素的所述第一光电转换单元的一部分或全部重叠。

(12)

(1)中描述的固态成像装置，

其中所述第二半导体层层叠在所述第一半导体层上，以及

所述布线层形成在比所述第一半导体层低的层中。

(13)

一种固态成像装置的制造方法，包括步骤:

在第一半导体层中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；

在所述第一半导体层上层叠第二半导体层；

在所述第二半导体层中形成第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及

形成布线层，该布线层包括在所述第一或第二半导体层一侧电连接到所述第一和第二浮置扩散区的布线，该侧与所述第一半导体层和所述第二半导体层彼此面对的一侧相对。

(14)

一种电子装置，包括:

固态成像装置，包括：

第一半导体层，其中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；

第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及

布线层，包括电连接到所述第一和第二浮置扩散区的布线，

其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层彼此层叠，以及

布线层形成在所述第一或所述第二半导体层的一侧上，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。

参考符号列表

11固态成像装置

21、21a、21b、21c像素

31第一半导体层

32第二半导体层

33布线层

41si基板

42pd

43fd

44传输晶体管

45层间绝缘膜

46si层

47pd

48fd

49传输晶体管

50层间绝缘膜

51、52接触通孔

53金属布线

131pd

141、142金属布线

301电子装置

303固态成像装置。