(57)【要約】【課題】発光素子と受光素子の両方を備える装置において、さらなる微細化を可能とする。【解決手段】半導体装置は、受光素子を駆動する第１トランジスタを含む第１の基板と、発光素子を駆動する第２トランジスタを含む第２の基板とを備える。第１の基板は、発光素子及び受光素子と、第１の基板を貫通して第２の基板からの発光素子の駆動信号を伝送する貫通電極とを有する。本技術は、例えば、発光素子と受光素子の両方を備える電子機器等に適用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子を駆動する第１トランジスタを含む第１の基板と、
発光素子を駆動する第２トランジスタを含む第２の基板と
を備え、
前記第１の基板は、
前記発光素子及び前記受光素子と、
前記第１の基板を貫通して前記第２の基板からの前記発光素子の駆動信号を伝送する貫通電極と
を有する
半導体装置。
【請求項２】
前記貫通電極は、画素ごとに設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記貫通電極は、各画素のR,G,Bの発光色ごとに設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記受光素子は、前記第１の基板の配線層が形成された面と反対側の面から入射された光を受光する裏面照射型である
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の基板と前記第１の基板は、半導体基板である
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記受光素子は、前記第１の基板内に形成されたフォトダイオードである
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記受光素子として、前記第１の基板内に形成された２つのフォトダイオードと、前記第１の基板上に形成された光電変換膜を備える
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１の基板内に形成されたフォトダイオードの外周に遮光壁を備える
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記発光素子は、有機EL膜である
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記発光素子は、白色光を発光し、
前記発光素子の上側に、R,G、または、Bのカラーフィルタを備える
請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記発光素子は、白色光を発光し、
前記発光素子の上側に、R,G、または、Bのカラーフィルタが形成されたガラス基板を備える
請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記発光素子は、R,G、または、Bの色の光を発光する
請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１３】
R,G、または、Bの色の発光単位の境界に、遮光壁を備える
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第２トランジスタと前記第１トランジスタとは、駆動電圧が異なる
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記第２の基板と前記第１の基板は、一部の領域で各基板の配線層の金属配線どうしが直接接合されることにより、電気的に接続されている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記発光素子が形成されている面と同一平面上に、入射光を前記受光素子に集光するオンチップレンズを備える
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記オンチップレンズの周囲に、遮光壁を備える
請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記オンチップレンズの上側に、所定の波長の光のみを通過させるフィルタを備える
請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記受光素子の受光動作と前記発光素子の発光動作は、異なるタイミングで実行される
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項２０】
受光素子を駆動する第１トランジスタを含む第１の基板と、
発光素子を駆動する第２トランジスタを含む第２の基板と
を備え、
前記第１の基板は、
前記発光素子及び前記受光素子と、
前記第１の基板を貫通して前記第２の基板からの前記発光素子の駆動信号を伝送する貫通電極と
を有する
半導体装置
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、半導体装置および電子機器に関し、特に、発光素子と受光素子の両方を備える装置において、さらなる微細化を可能にした半導体装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の表示領域内に受光素子を配置し、画像の表示機能と受光機能の両方を備える装置は、これまでにも提案されている。
【０００３】
例えば、ドイツの研究機関であるFraunhoferのRigo Heroldらは、SID2012において、小型の有機ELディスプレイ（Micro OLED）にフォトダイオード（PD）を埋め込んだ構造の素子を作り、ヘッドマウントディスプレイ（HMD）での目の撮像へ応用した技術を発表している（例えば、非特許文献１参照）。また、特許文献１，２にも、受光素子が形成された基板上に発光素子を構成する構造が開示されている。
【０００４】
単一基板上に発光構造と受光構造を構成する場合、発光素子と受光素子は、異なる素子であることから、領域を分けてレイアウトしなければならない。また、発光素子と受光素子とでは駆動電圧や駆動タイミングが異なるため、相互影響を抑制するための電気的分離層を設けて、ノイズの影響を抑制する必要がある。この分離層については、現在においても物理的に限界値に近い値となっているため、これ以上の微細化が難しくなってきている。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献３のように、発光素子を形成する基板と受光素子を形成する基板を分け、それらを積層した構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５３２０３号公報
【特許文献２】特開２０１１−０５４９２９号公報
【特許文献３】特開２０１１−０２１５１４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Rigo Herold,et al.,”OLED based Binocular Interactive See-through HMD”, SID 2012 DIGEST, p.240-243
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３では、基板相互の電気的接続は、画面縁の端部で行っているため、画面内の各素子から画面縁までの配線が必要となり、微細化に限界がある。
【０００９】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、発光素子と受光素子の両方を備える装置において、さらなる微細化を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本技術の第１の側面の半導体装置は、受光素子を駆動する第１トランジスタを含む第１の基板と、発光素子を駆動する第２トランジスタを含む第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記発光素子及び前記受光素子と、前記第１の基板を貫通して前記第２の基板からの前記発光素子の駆動信号を伝送する貫通電極とを有する。
【００１１】
本技術の第２の側面の電子機器は、受光素子を駆動する第１トランジスタを含む第１の基板と、発光素子を駆動する第２トランジスタを含む第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記発光素子及び前記受光素子と、前記第１の基板を貫通して前記第２の基板からの前記発光素子の駆動信号を伝送する貫通電極とを有する半導体装置を備える。
【００１２】
本技術の第１及び第２の側面においては、受光素子を駆動する第１トランジスタを含む第１の基板と、発光素子を駆動する第２トランジスタを含む第２の基板とが設けられ、前記第１の基板には、前記発光素子及び前記受光素子と、前記第１の基板を貫通して前記第２の基板からの前記発光素子の駆動信号を伝送する貫通電極とが配置される。
【００１３】
半導体装置及び電子機器は、独立した装置であっても良いし、他の装置に組み込まれるモジュールであっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本技術の第１乃至第３の側面によれば、発光素子と受光素子の両方を備える装置において、さらなる微細化を可能とする。
【００１５】
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かの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本技術を適用した半導体装置の第１の実施の形態に係る断面図である。
【図２】第１の基板と第２の基板それぞれの回路構成を示す図である。
【図３】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図４】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図５】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図６】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図７】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図８】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図９】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図１０】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図１１】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図１２】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図１３】図１の半導体装置１の製造方法を説明する図である。
【図１４】第１の実施の形態の第１変形例を示す断面図である。
【図１５】第１の実施の形態の第２変形例を示す断面図である。
【図１６】本技術を適用した半導体装置の第２の実施の形態に係る断面図である。
【図１７】本技術を適用した半導体装置の第３の実施の形態に係る断面図である。
【図１８】本技術を適用した半導体装置の第４の実施の形態に係る断面図である。
【図１９】本技術を適用した半導体装置の第５の実施の形態に係る断面図である。
【図２０】第１の実施の形態の第３変形例を示す断面図である。
【図２１】本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２２】図１の半導体装置をイメージセンサとして用いた場合の使用例を示す図である。
【図２３】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
【図２４】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２５】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。
【図２６】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。
【図２７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
４．第４の実施の形態
５．第５の実施の形態
６．まとめ
７．電子機器への適用例
８．イメージセンサの使用例
９．体内情報取得システムへの応用例
１０．内視鏡手術システムへの応用例
１１．移動体への応用例
【００１８】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１  半導体装置の断面図＞
図１は、本技術を適用した半導体装置の第１の実施の形態に係る断面図である。
【００１９】
図１に示される半導体装置１は、発光機能と撮像機能の２つの機能を備える装置である。発光機能は、所定の画像を表示するディスプレイとしての機能であってもよいし、照明機能であってもよい。
【００２０】
半導体装置１は、第１の基板２１と、第２の基板５１の２枚の基板を積層した構造を有する。第１の基板２１及び第２の基板５１は、半導体として例えばシリコン（Si）を用いたシリコン基板で構成される。
【００２１】
図１は、画素が行方向及び列方向の行列状に２次元配置された画素アレイ部１０１（図２）のうち、１画素に相当する部分の半導体装置１の断面図である。
【００２２】
図１に示されるように、１画素には、G（緑）の色の光を発光するG発光部１１G、R（赤）の色の光を発光するR発光部１１R、B（青）の色の光を発光するB発光部１１B、及び、光を受光する受光部１２が、平面方向に並んで配置されている。なお、G発光部１１G、R発光部１１R、B発光部１１B、及び、受光部１２の配置は、図１の例に限定されず、任意である。
【００２３】
第１の基板２１の第２の基板５１側に向く面（図１において下側の面）には、積層された複数の金属配線２２と、その間の層間絶縁膜２３とからなる配線層２４が形成されている。
【００２４】
また、第２の基板５１の第１の基板２１側に向く面（図１において上側の面）にも、積層された複数の金属配線５２と、その間の層間絶縁膜５３とからなる配線層５４が形成されている。金属配線２２と金属配線５２の材料には、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等が用いられる。
【００２５】
第１の基板２１の配線層２４と第２の基板５１の配線層５４は、一部の領域で金属配線どうしが直接接合されることにより、電気的に接続されている。図１の例では、金属配線２２−１と金属配線５２−１がCu-Cu接合により電気的に接続されている。また、金属配線２２−２と金属配線５２−２、及び、金属配線２２−３と金属配線５２−３が、Cu-Cu接合により電気的に接続されている。
【００２６】
第１の基板２１と配線層２４との界面には、1.0乃至1.8V程度の低電圧で駆動される低電圧トランジスタTraと、第１の基板２１内の受光部１２の領域に形成されたフォトダイオード（PD）２５を駆動するPD駆動トランジスタTrbが形成されている。フォトダイオード２５は、入射された光を電気信号に変換（光電変換）する光電変換部である。PD駆動トランジスタTrbは、低電圧トランジスタTraよりも高電圧の、例えば２．０乃至４．０V程度で駆動される。PD駆動トランジスタTrb及び低電圧トランジスタTraは、一般的なCMOSプロセスで形成されるCMOSトランジスタである。
【００２７】
第１の基板２１内には、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bの各領域に、第１の基板２１を貫通する貫通電極２６が形成され、貫通電極２６の外側には、貫通電極２６と第１の基板２１とを絶縁するための絶縁膜２７が形成されている。また、第１の基板２１内のG発光部１１G、R発光部１１R、B発光部１１B、及び、受光部１２の境界には、STI（Shallow Trench Isolation）２８が形成されている。
【００２８】
第１の基板２１の配線層２４が形成された面と反対側の面（図１において上側の面）には、暗電流の発生を抑制するための負の固定電荷を有する固定電荷膜３１と、絶縁膜３２及び３３が積層されている。
【００２９】
絶縁膜３２及び３３の上側には、下部電極４１、有機EL膜（発光素子）４２、及び、上部電極４３を積層して構成される発光層４０が配置されている。下部電極４１は、金属材料で形成され、上部電極４３は、光を透過する透明電極とされる。下部電極４１は、例えば、アノード電極であり、上部電極４３は、カソード電極である。なお、下部電極４１と上部電極４３の極性は逆としてもよい。
【００３０】
中間層としての有機EL膜４２は、多種多様な有機膜の組み合わせが考えられる。正孔注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）、正孔輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ）、有機発光層（ＥＭＬ：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）などが単一あるいは複合の構造で積層されて形成されるのが一般的である。使用される有機材料の例として、フタロシアニン系（Pｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、有機イオン系(Metal organometallic complexes)、トリフェニルアミン系(Triarylamines)、メタルヒドロキシキノレート系（Metal 8-hydroxyquionlates）、フラーレン型(Fullerene)などが挙げられる。
【００３１】
下部電極４１は、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bごとに分離して形成されており、それぞれ、下部電極４１G、下部電極４１R、下部電極４１Bとされている。発光層４０では、貫通電極２６を介して第２の基板５１から伝送されてくる駆動信号に基づいて、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bごとに、発光が制御される。
【００３２】
G発光部１１Gの発光層４０（上部電極４３）の上側には、平坦化膜４４を介してGのカラーフィルタ４５Gが形成されており、発光層４０が白色の発光をしたとき、G発光部１１Gは、Gの色で発光する。同様に、R発光部１１Rの上側にはRのカラーフィルタ４５R、B発光部１１Bの上側にはBのカラーフィルタ４５Bが形成されており、R発光部１１RはRの色で発光し、B発光部１１Bは、Bの色で発光する。
【００３３】
平坦化膜４４、並びに、カラーフィルタ４５G、４５R、及び、４５Bの上面には、保護膜４６が形成されている。
【００３４】
また、受光部１２において、発光層４０が形成されている面と同一平面上であって、第１の基板２１内に形成されたフォトダイオード２５の上側には、入射光をフォトダイオード２５に集光するオンチップレンズ４７が配置されている。オンチップレンズ４７の上面は、平坦化膜４４で覆われ、側方の周囲には、遮光壁４８が形成されている。第１の基板２１内のフォトダイオード２５の外周にも、遮光壁４９を備える。遮光壁４８及び４９は、外部からの光の影響を受けないように、光を遮断する。
【００３５】
一方、第２の基板５１と配線層５４との界面には、1.0乃至1.8V程度の低電圧で駆動される低電圧トランジスタTrcと、発光層４０を駆動する発光駆動トランジスタTrdが形成されている。発光駆動トランジスタTrd及び低電圧トランジスタTrcは、一般的なCMOSプロセスで形成されるCMOSトランジスタである。
【００３６】
発光駆動トランジスタTrdは、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bの発光部１１ごとに形成され、低電圧トランジスタTrcよりも高電圧の、例えば１０V程度で駆動される。図１では、発光駆動トランジスタTrdは、各画素のR,G,B単位に形成されているが、隣接する複数画素のR,G,B単位に１つだけ配置されるようにして、１つの発光駆動トランジスタTrdが複数画素の同色の発光部１１を駆動する形態とすることも可能である。G発光部１１G、R発光部１１R、B発光部１１B、及び、受光部１２の境界には、STI５５が形成されている。
【００３７】
以上のように構成される半導体装置１は、フォトダイオード２５（受光素子）を駆動するPD駆動トランジスタTrb（第１トランジスタ）を含む第１の基板２１と、有機EL膜４２（発光素子）を駆動する発光駆動トランジスタTrd（第２トランジスタ）を含む第２の基板５１とを備える。第１の基板２１は、フォトダイオード２５及び発光層４０と、第１の基板２１を貫通して、第２の基板５１の発光駆動トランジスタTrdからの有機EL膜４２を駆動する駆動信号を伝送する貫通電極２６を有する。
【００３８】
フォトダイオード２５は、第１の基板２１の配線層２４が形成された面と反対側の面から入射された光を受光する裏面照射型の受光素子である。
【００３９】
＜１．２  半導体装置の回路構成＞
図２は、半導体装置１の第１の基板２１と第２の基板５１のそれぞれに形成された回路構成を示している。
【００４０】
第１の基板２１には、画素アレイ部１０１、定電流回路１０２、ADC回路１０３、行駆動回路１０４、ロジック回路１０５、IF回路１０６、電源供給回路１０７、及び、I/O回路１０８が設けられている。
【００４１】
画素アレイ部１０１には、画素１００が、行方向及び列方向の行列状に周期的に配置されている。１つの画素１００は、例えば、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bの各領域に形成された貫通電極２６、受光部１２の領域に形成されたフォトダイオード２５やPD駆動トランジスタTrbを含む。
【００４２】
定電流回路１０２は、画素アレイ部１０１の各画素列に対応して１つの負荷トランジスタ（MOSトランジスタ）を有し、画素回路内のトランジスタとソースフォロワ回路を構成する。
【００４３】
ADC回路１０３は、画素アレイ部１０１の各画素列に対応して１つのADC(Analog-Digital Converter)を有し、同列の画素から出力される画素信号を、CDS(Correlated Double Sampling；相関２重サンプリング)処理し、さらにAD変換処理する。
【００４４】
行駆動回路１０４は、画素アレイ部１０１の各画素１００の低電圧トランジスタTra及びPD駆動トランジスタTrbを駆動し、フォトダイオード２５での受光期間（露光期間）や、ADC回路１０３への画素信号の出力を制御する。
【００４５】
ロジック回路１０５及びIF回路１０６は、外部から入力された入力信号の信号変換処理や、画素アレイ部１０１で生成された画素信号の信号変換処理や演算処理などを行う。
【００４６】
電源供給回路１０７は、I/O回路１０８を介して供給された電源を所定の電源電圧に変換し、第１の基板２１と第２の基板５１の各部へ供給する。I/O回路１０８は、外部との信号の入出力を行う。
【００４７】
第２の基板５１には、画素アレイ部１２１、垂直駆動回路１２２、水平駆動回路１２３、ロジック回路１２４及び１２５、IF回路１２６、並びに、I/O回路１２７が設けられている。
【００４８】
画素アレイ部１２１には、第１の基板２１の画素アレイ部１０１の画素１００と対応するように、画素１００毎に、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bの各領域に形成された有機EL膜４２を駆動する駆動信号を出力する発光駆動トランジスタTrdや低電圧トランジスタTrcが配置されている。発光駆動トランジスタTrdから出力された駆動信号は、第２の基板５１の配線層５４、第１の基板２１の配線層２４、貫通電極２６の順に伝送され、発光層４０の下部電極４１に供給される。
【００４９】
垂直駆動回路１２２は、各画素１００の垂直方向の駆動タイミングを制御し、水平駆動回路１２３は、各画素１００の水平方向の駆動タイミングを制御する。垂直駆動回路１２２は、各画素１００の低電圧トランジスタTrcや発光駆動トランジスタTrdなどを駆動し、各画素１００のG発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bの発光期間を制御する。
【００５０】
ロジック回路１２４及び１２５並びにIF回路１２６は、外部から入力された入力信号から駆動信号への信号変換処理や所定の演算処理などを行う。I/O回路１２７は、外部との信号の入出力を行う。
【００５１】
以上のように半導体装置１では、撮像機能を制御する制御回路は第１の基板２１に配置され、発光機能を制御する制御回路は第２の基板５１に配置されている。
【００５２】
撮像機能と発光機能は、異なる動作タイミング・動作電圧で駆動される。例えば、フォトダイオード２５を駆動するPD駆動トランジスタTrbは、例えば２．０乃至４．０V程度の駆動電圧で駆動され、有機EL膜４２を駆動する発光駆動トランジスタTrdは、例えば１０V程度の駆動電圧で駆動される。動作電圧の異なる回路を同一基板上に形成すると、相互干渉を起こす懸念があるが、半導体装置１は、第１の基板２１と第２の基板５１の異なる基板に分けて配置しているので、相互干渉を受けず、ロバストな構造を実現することができる。
【００５３】
フォトダイオード２５と発光層４０（有機EL膜４２）は第１の基板２１に平面方向に配列させつつも、撮像機能を制御する制御回路を第１の基板２１に配置し、発光機能を制御する制御回路を第２の基板５１に配置した積層構造とし、有機EL膜４２を駆動する駆動信号を、有機EL膜４２の下方から上方へ貫通電極２６を用いて直接伝送することで、駆動信号を伝送する配線スペースを省略することができ、これにより、チップ全体の面積を縮小することができる。すなわち、さらなる微細化を実現することができる。
【００５４】
＜１．３  製造方法＞
図３乃至図１３を参照して、図１に示した断面構成の半導体装置１の製造方法について説明する。
【００５５】
初めに、配線層を形成するまでの工程が、第１の基板２１と第２の基板５１のそれぞれにおいて独立して実行される。
【００５６】
具体的には、図３に示されるように、第１の基板２１に対しては、一方の界面にSTI２８や低電圧トランジスタTra及びPD駆動トランジスタTrb、フォトダイオード（PD）２５などが形成された後、複数の金属配線２２と、その間の層間絶縁膜２３とからなる配線層２４が形成される。配線層２４の最上層には、第２の基板５１の金属配線５２と電気的に接続するための金属配線２２が、必要数、必要位置に形成されている。
【００５７】
金属配線２２は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）などを用いて形成され、層間絶縁膜２３は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などで形成される。複数の金属配線２２及び層間絶縁膜２３のそれぞれは、全ての階層が同一の材料で形成されていてもよし、階層によって２つ以上の材料を使い分けてもよい。図３に示される第１の基板２１は、第１の基板２１が薄肉化される前の状態であり、例えば、7００μｍ程度の厚みを有する。
【００５８】
一方、第２の基板５１に対しては、一方の界面にSTI５５や低電圧トランジスタTrc及び発光駆動トランジスタTrdなどが形成された後、複数の金属配線５２と、その間の層間絶縁膜５３とからなる配線層５４が形成される。配線層５４の最上層には、第１の基板２１の金属配線２２と電気的に接続するための金属配線５２が、必要数、必要位置に形成されている。
【００５９】
金属配線５２は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）などを用いて形成され、層間絶縁膜５３は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などで形成される。複数の金属配線５２及び層間絶縁膜５３のそれぞれは、全ての階層が同一の材料で形成されていてもよし、階層によって２つ以上の材料を使い分けてもよい。
【００６０】
次に、図４に示されるように、別々に製造された第１の基板２１と第２の基板５１が、配線層どうしが向き合うように第１の基板２１が反転されて、ウエハ接合技術によって貼り合わされる。貼り合わされる配線層表面は、表面処理が施され、貼り合わせ位置がずれないようにアライメントが実施される。これにより、例えば金属配線２２−１と金属配線５２−１、金属配線２２−２と金属配線５２−２、及び、金属配線２２−３と金属配線５２−３のように、各配線層の最上層に形成された金属配線２２と５２が、例えばCu-Cu接合などの金属接合により電気的に接続される。
【００６１】
次に、図５に示されるように、フォトダイオード２５などが形成されている第１の基板２１が、デバイス特性に影響がない程度、例えば、２乃至１０μm程度に薄肉化された後、図６に示されるように、第１の基板２１の表面に、暗電流の発生を抑制するための固定電荷膜３１と、絶縁膜３２が、例えば、プラズマCVD法などにより成膜される。
【００６２】
次に、図７に示されるように、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bごとに、第１の基板２１を貫通する貫通電極２６と、貫通電極２６の外側の絶縁膜２７が形成される。貫通電極２６及び絶縁膜２７の形成方法は、まず、貫通電極２６を形成する位置が開口されるようにレジストをパターニング後、ドライエッチング法により、第１の基板２１に貫通孔が形成される。また、貫通孔は、配線層２４の１層目の金属配線２２に到達するように形成される。形成された貫通孔に、プラズマCVD法を用いて絶縁膜２７を形成し、エッチバック法を用いて、配線層２４の１層目の金属配線２２と接続する部分の絶縁膜２７を除去した後、貫通孔に銅を埋め込むことにより、貫通電極２６が形成される。貫通孔に銅を埋め込む方法は、例えば、次の方法を採用することができる。まず、スパッタ法を用いて、バリアメタル膜と電界めっき用のＣｕシード層を形成し、必要に応じて無電解めっき法などでＣｕシード層が補強される。その後、電解めっき法で銅が充填された後、余剰な銅が、CMP法で除去されることで、貫通電極２６が形成される。
【００６３】
次に、図８に示されるように、フォトダイオード２５の外周に、遮光壁４９が形成される。遮光壁４９の材料には、貫通電極２６と同様の、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料を用いることができる。また、遮光壁４９の材料として、固定電荷膜３１や絶縁膜３２、その他の酸化膜を埋め込んでもよい。また、貫通電極２６と同様に、内側の金属材料と外周の絶縁膜で構成してもよい。さらに、遮光壁４９は、複数の絶縁膜または複数の金属膜を深さ方向に積層する構造や、絶縁膜と金属膜を深さ方向に積層する構造を採用してもよい。なお、この例では、貫通電極２６と遮光壁４９を別工程で形成したが、同一工程で同時に形成してもよい。
【００６４】
次に、図９に示されるように、貫通電極２６と絶縁膜３２の上面に、絶縁膜３３がさらに形成された後、貫通電極２６上部と、フォトダイオード２５上部の絶縁膜３３が除去され、開口される。なお、フォトダイオード２５上部の絶縁膜３３については、この工程では除去せずに、図１２で説明する有機EL膜４２及び上部電極４３を除去する工程で、絶縁膜３３も除去するようにしてもよい。
【００６５】
次に、図１０に示されるように、絶縁膜３３上面に、下部電極４１の材料となる金属膜が成膜された後、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bに相当する部分の金属膜のみを残すようにエッチングすることで、下部電極４１G、４１R、及び４１Bが形成される。
【００６６】
続いて、図１１に示されるように、有機EL膜４２及び上部電極４３が積層して形成される。上部電極４３の材料には、酸化インジウム錫（ITO）、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛などの透明な導電材料が用いられる。有機EL膜４２の代わりに、無機膜を用いてもよい。
【００６７】
そして、図１２に示されるように、フォトダイオード２５上面の有機EL膜４２及び上部電極４３が除去されて開口され、そこにオンチップレンズ４７と遮光壁４８が形成される。オンチップレンズ４７の材料には、例えば、シリコン窒化膜（SiN）、または、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、若しくはシロキサン系樹脂等の樹脂系材料が用いられる。遮光壁４８の材料には、タングステン、アルミニウム等の金属材料の他、黒色樹脂（黒色有機膜）等を用いることができる。オンチップレンズ４７を設けることで光の集光効率を上げることができるが、オンチップレンズ４７は省略してもよい。
【００６８】
次に、図１３に示されるように、密着性や平坦性を確保するための平坦化膜４４が塗布された後、G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bの各領域に、カラーフィルタ４５G、４５R、及び、４５Bが形成される。カラーフィルタ４５は、本実施の形態のように、R,G,Bの３原色を所定の配列（例えばベイヤ配列）で配置してもよいし、シアン（C）、マゼンタ（M）、黄色（Y）の補色や、ホワイト（全波長帯の光を透過するフィルタ）を配置してもよい。
【００６９】
最後に、窒化膜（SiN）や有機膜等からなる保護膜４６が形成されることにより、図１の半導体装置１が完成する。なお、保護膜４６は省略してもよい。
【００７０】
＜１．４  変形例＞
図１４は、第１の実施の形態の第１変形例を示す断面図である。
【００７１】
図１４の第１変形例においては、図１と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は省略して、異なる部分について説明する。
【００７２】
図１４の第１変形例では、発光層４０が形成されている面と同一平面上であって、発光単位であるG発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bの境界に、隣りからの光を遮断し、相互干渉を防止するための遮光壁２０１が新たに追加されている。遮光壁２０１の材料には、オンチップレンズ４７の周囲に形成される遮光壁４８と同様に、タングステン、アルミニウム等の金属材料の他、黒色樹脂（黒色有機膜）等を用いることができる。
【００７３】
G発光部１１G、R発光部１１R、及び、B発光部１１Bの境界に遮光壁２０１をさらに設けることにより、発光層４０の発光効率を高めることができる。
【００７４】
図１５は、第１の実施の形態の第２変形例を示す断面図である。
【００７５】
図１５の第２変形例においても、図１と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は省略して、異なる部分について説明する。
【００７６】
図１５の第２変形例では、オンチップレンズ４７の上方となる平坦膜４４上面に、赤外光（IR）、R,G,B等の所定の波長の光のみを通過させるフィルタ２１１が形成されている。フィルタ２１１は、干渉膜や回折格子構造で構成されてもよい。オンチップレンズ４７の上方に、所定の波長の光のみを通過させるフィルタ２１１を設けることにより、フォトダイオード２５に所望の光のみを受光させることができる。なお、フィルタ２１１は、画素アレイ部１０１内の全画素に配置されてもよいし、一部の画素のみに配置されてもよい。
【００７７】
＜２．第２の実施の形態＞
図１６は、本技術を適用した半導体装置の第２の実施の形態に係る断面図である。
【００７８】
図１６の第２の実施の形態においては、図１で示した第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は省略して、異なる部分について説明する。後述する第３乃至第５の実施の形態についても同様とする。
【００７９】
図１６の第２の実施の形態では、第１の実施の形態において、白色（単色）の発光を行う発光膜であった有機EL膜４２に代えて、R,G,Bそれぞれの色の光を発光する有機EL膜２４１G、２４１R、及び、２４１Bが設けられている。有機EL膜２４１G、２４１R、及び、２４１Bは、下部電極４１G、下部電極４１R、及び、下部電極４１Bと同一領域に分離して形成されている。有機EL膜２４１G、２４１R、及び、２４１Bの間、並びに、下部電極４１G、下部電極４１R、及び、下部電極４１Bの間は、絶縁膜２４２で埋められている。
【００８０】
また、図１６では、発光層４０の発光膜が、白色（単色）の発光をする膜から、R,G,Bそれぞれの色の光を発光する膜へ変更されたことにより、カラーフィルタ４５G、４５R、及び、４５Bが省略されている。
【００８１】
＜３．第３の実施の形態＞
図１７は、本技術を適用した半導体装置の第３の実施の形態に係る断面図である。
【００８２】
図１７の第３の実施の形態を第１の実施の形態と比較すると、第３の実施の形態では、受光部１２の第１の基板２１内に、深さ方向に２つのフォトダイオード２５−１及び２５−２が形成されている。オンチップレンズ４７に近い上側のフォトダイオード２５−１は、Bの光を受光する光電変換部であり、上側のフォトダイオード２５−２は、Rの光を受光する光電変換部である。
【００８３】
また、絶縁膜３３上には、下部電極２６１、光電変換膜２６２、上部電極２６３、及び、絶縁膜２６４が、新たに追加されている。光電変換膜２６２は、緑の光を光電変換する膜であり、例えば、ローダーミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン等を含む有機光電変換材料で形成される。光電変換膜２６２とそれを上下で挟む下部電極２６１及び上部電極２６３は、緑の光を光電変換する光電変換部である。下部電極２６１及び上部電極２６３は、例えば、酸化インジウム錫（ITO）膜、酸化インジウム亜鉛膜等の透明性の電極膜で形成される。
【００８４】
絶縁膜２６４は、上部電極２６３と発光層４０の下部電極４１を絶縁するために設けられている。
【００８５】
以上のように、第１の実施の形態では、受光部１２が可視光の全波長の光を受光するものであるのに対して、第３の実施の形態では、受光部１２は、緑の光については第１の基板２１の外側に形成された光電変換膜２６２で光電変換し、青と赤の光については第１の基板２１内のフォトダイオード２５−１及び２５−２で光電変換する。
【００８６】
なお、どの波長（色）の光をどの層で受光するかは、この例に限らず、任意に決定することができる。
【００８７】
＜４．第４の実施の形態＞
図１８は、本技術を適用した半導体装置の第４の実施の形態に係る断面図である。
【００８８】
図１８の第４の実施の形態を第１の実施の形態と比較すると、第４の実施の形態では、ガラス基板２８１が新たに追加されており、そのガラス基板２８１上に、カラーフィルタ４５G、４５R、及び、４５Bが形成されている。
【００８９】
カラーフィルタ４５G、４５R、及び、４５Bが形成されたガラス基板２８１は、平坦化膜４４の上方に配置される。カラーフィルタ４５G、４５R、及び、４５Bが形成されたガラス基板２８１は、図１８のように、所定の空隙を開けて配置してもよいし、平坦化膜４４と密着させてもよい。
【００９０】
このように、半導体装置１は、第１の基板２１及び第２の基板５１の２層の積層構造の他、ガラス基板２８１も用いた３層の積層構造を採用することもできる。
【００９１】
＜５．第５の実施の形態＞
図１９は、本技術を適用した半導体装置の第５の実施の形態に係る断面図である。
【００９２】
図１９の第５の実施の形態を第１の実施の形態と比較すると、オンチップレンズ４７が、フォトダイオード２５上方の絶縁膜３２上面ではなく、保護膜４６上面に形成されている点が、第１の実施の形態と異なる。この場合、保護膜４６には有機膜が用いられる。
【００９３】
このように、オンチップレンズ４７の形成位置は、光学設計に応じて、フォトダイオード２５上方の所定の位置に配置することができる。
【００９４】
例えば、図２０に示されるように、絶縁膜３３上面に、オンチップレンズ４７が形成されるようにしてもよい。図２０は、図１の第１の実施の形態に対して、オンチップレンズ４７の配置を変更した例であり、図２０では、オンチップレンズ４７が絶縁膜３３上面に配置されるのに合わせて、遮光壁４９も、絶縁膜３３から深さ方向に形成されている。
【００９５】
＜６．まとめ＞
上述した第１乃至第５の実施の形態に係る半導体装置１は、発光機能と撮像機能の２つの機能を備え、撮像機能（受光機能）を制御する制御回路が形成された第１の基板２１と、発光機能を制御する制御回路が形成された第２の基板５１の積層構造で構成されている。
【００９６】
有機EL膜４２の発光動作と、フォトダイオード２５の受光動作は、異なるタイミングで実行されるとともに、動作電圧も異なる。半導体装置１は、発光動作の制御回路と受光動作の制御回路を、第１の基板２１と第２の基板５１の異なる基板に分けて配置しているので、相互干渉を受けず、ロバストな構造を実現することができる。
【００９７】
フォトダイオード２５と有機EL膜４２は第１の基板２１に平面方向に配列させ、有機EL膜４２の駆動信号は、有機EL膜４２の下方から上方へ貫通電極２６を用いて直接伝送することで、駆動信号を伝送する配線スペースを省略することができ、これにより、チップ全体の面積を縮小することができる。すなわち、さらなる微細化を実現することができる。
【００９８】
＜７．電子機器への適用例＞
上述した半導体装置１は、例えば、ヘッドマウントディスプレイやヘッドアップディスプレイなどの表示装置、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えたオーディオプレーヤといった各種の電子機器に適用することができる。
【００９９】
図２１は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【０１００】
図２１に示される撮像装置３０１は、光学系３０２、シャッタ装置３０３、半導体装置３０４、制御回路３０５、信号処理回路３０６、モニタ３０７、およびメモリ３０８を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
【０１０１】
光学系３０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光（入射光）を半導体装置３０４に導き、半導体装置３０４の受光面に結像させる。
【０１０２】
シャッタ装置３０３は、光学系３０２および半導体装置３０４の間に配置され、制御回路３０５の制御に従って、半導体装置３０４への光照射期間および遮光期間を制御する。
【０１０３】
半導体装置３０４は、上述した半導体装置１により構成される。半導体装置３０４は、光学系３０２およびシャッタ装置３０３を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。半導体装置３０４に蓄積された信号電荷は、制御回路３０５から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。また、半導体装置３０４は、制御回路３０５から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って、所定のタイミングで発光する。半導体装置３０４の発光は、照明機能として利用されてもよいし、表示機能として利用されてもよい。
【０１０４】
半導体装置３０４は、それ単体でワンチップとして構成されてもよいし、光学系３０２ないし信号処理回路３０６などと一緒にパッケージングされたカメラモジュールの一部として構成されてもよい。
【０１０５】
制御回路３０５は、半導体装置３０４の転送動作、および、シャッタ装置３０３のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、半導体装置３０４およびシャッタ装置３０３を駆動する。
【０１０６】
信号処理回路３０６は、半導体装置３０４から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路３０６が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ３０７に供給されて表示されたり、メモリ３０８に供給されて記憶（記録）されたりする。
【０１０７】
上述したように、半導体装置３０４として、上述した各実施の形態を適用した半導体装置１を用いることで、発光機能と撮像機能を実現しつつ、微細化を実現することができる。従って、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置３０１においても、発光機能と撮像機能を備え、装置の小型化を実現することができる。
【０１０８】
＜８．イメージセンサの使用例＞
図２２は、上述の半導体装置１をイメージセンサとして用いた場合の使用例を示す図である。
【０１０９】
上述の半導体装置１を用い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。
【０１１０】
・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
【０１１１】
＜９．体内情報取得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、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に適用されてもよい。
【０１１２】
図２３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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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２３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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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／若しく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。
【０１２８】
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、撮像部１０１１２に適用され得る。具体的には、撮像部１０１１２として、上述した各実施の形態に係る半導体装置１を適用することができる。撮像部１０１１２に本開示に係る技術を適用することにより、カプセル型内視鏡１０１００をより小型化できるため、患者の負担を更に軽減することができる。また、カプセル型内視鏡１０１００を小型化しつつも、より鮮明な術部画像を得ることができるため、検査の精度が向上する。
【０１２９】
＜１０．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。
【０１３０】
図２４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。
【０１３１】
図２４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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
図２５は、図２４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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、撮像部１１４０２として、上述した各実施の形態に係る半導体装置１を適用することができる。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、カメラヘッド１１１０２を小型化しつつも、より鮮明な術部画像を得ることができる。
【０１６１】
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。
【０１６２】
＜１１．移動体への応用例＞
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、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、ロボット等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。
【０１６３】
図２６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。
【０１６４】
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２６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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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２６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。
【０１７４】
図２７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１７５】
図２７では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１７６】
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。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、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。
【０１７７】
なお、図２７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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。具体的には、撮像部１２０３１として、上述した各実施の形態に係る半導体装置１を適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、小型化しつつも、より見やすい撮影画像を得ることができたり、距離情報を取得することができる。また、得られた撮影画像や距離情報を用いて、ドライバの疲労を軽減したり、ドライバや車両の安全度を高めることが可能になる。
【０１８３】
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１８４】
例えば、上述した複数の実施の形態の全てまたは一部を任意に組み合わせた形態を採用することができる。
【０１８５】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。
【０１８６】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
受光素子を駆動する第１トランジスタを含む第１の基板と、
発光素子を駆動する第２トランジスタを含む第２の基板と
を備え、
前記第１の基板は、
前記発光素子及び前記受光素子と、
前記第１の基板を貫通して前記第２の基板からの前記発光素子の駆動信号を伝送する貫通電極と
を有する
半導体装置。
（２）
前記貫通電極は、画素ごとに設けられている
前記（１）に記載の半導体装置。
（３）
前記貫通電極は、各画素のR,G,Bの発光色ごとに設けられている
前記（１）または（２）に記載の半導体装置。
（４）
前記受光素子は、前記第１の基板の配線層が形成された面と反対側の面から入射された光を受光する裏面照射型である
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の半導体装置。
（５）
前記第２の基板と前記第１の基板は、半導体基板である
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の半導体装置。
（６）
前記受光素子は、前記第１の基板内に形成されたフォトダイオードである
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の半導体装置。
（７）
前記受光素子として、前記第１の基板内に形成された２つのフォトダイオードと、前記第１の基板上に形成された光電変換膜を備える
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の半導体装置。
（８）
前記第１の基板内に形成されたフォトダイオードの外周に遮光壁を備える
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の半導体装置。
（９）
前記発光素子は、有機EL膜である
前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の半導体装置。
（１０）
前記発光素子は、白色光を発光し、
前記発光素子の上側に、R,G、または、Bのカラーフィルタを備える
前記（９）に記載の半導体装置。
（１１）
前記発光素子は、白色光を発光し、
前記発光素子の上側に、R,G、または、Bのカラーフィルタが形成されたガラス基板を備える
前記（９）に記載の半導体装置。
（１２）
前記発光素子は、R,G、または、Bの色の光を発光する
前記（９）に記載の半導体装置。
（１３）
R,G、または、Bの色の発光単位の境界に、遮光壁を備える
前記（１０）乃至（１２）のいずれかに記載の半導体装置。
（１４）
前記第２トランジスタと前記第１トランジスタとは、駆動電圧が異なる
前記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の半導体装置。
（１５）
前記第２の基板と前記第１の基板は、一部の領域で各基板の配線層の金属配線どうしが直接接合されることにより、電気的に接続されている
前記（１）乃至（１４）のいずれかに記載の半導体装置。
（１６）
前記発光素子が形成されている面と同一平面上に、入射光を前記受光素子に集光するオンチップレンズを備える
前記（１）乃至（１５）のいずれかに記載の半導体装置。
（１７）
前記オンチップレンズの周囲に、遮光壁を備える
前記（１６）に記載の半導体装置。
（１８）
前記オンチップレンズの上側に、所定の波長の光のみを通過させるフィルタを備える
前記（１６）または（１７）に記載の半導体装置。
（１９）
前記受光素子の受光動作と前記発光素子の発光動作は、異なるタイミングで実行される
前記（１）乃至（１８）のいずれかに記載の半導体装置。
（２０）
受光素子を駆動する第１トランジスタを含む第１の基板と、
発光素子を駆動する第２トランジスタを含む第２の基板と
を備え、
前記第１の基板は、
前記発光素子及び前記受光素子と、
前記第１の基板を貫通して前記第２の基板からの前記発光素子の駆動信号を伝送する貫通電極と
を有する
半導体装置
を備える電子機器。
【符号の説明】
【０１８７】
１  半導体装置，  １１  発光部，  １１B  B発光部，  １１G  G発光部，  １１R  R発光部，  １２  受光部，  ２１  第１の基板，  ２２  金属配線，  ２４  配線層，  ２５  フォトダイオード，  ２６  貫通電極，  ４０  発光層（発光素子），  ４１（４１B,４１G,41R）  下部電極，  ４２  有機EL膜，  ４３  上部電極，  ４５G,４５R,４５B  カラーフィルタ，  ４７  オンチップレンズ，  ４８，４９  遮光壁，  ５１  第２の基板，  ５２  金属配線，  ５４  配線層，  １００  画素，  １０１  画素アレイ部，  １２１  画素アレイ部，  ２０１  遮光壁，  ２１１  フィルタ，  ２４１G,２４１R,２４１B  有機EL膜，  ２６１  下部電極，  ２６２  光電変換膜，  ２６３  上部電極，  ２８１  ガラス基板，  ３０１  撮像装置，  ３０４  半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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