(57)【要約】  本開示の一実施形態の第１の受光素子は、複数の画素と、複数の画素に対する共通層として設けられると共に、化合物半導体材料を含む光電変換部と、光電変換部の光入射面側の複数の画素の間に設けられると共に、遮光性を有する第１電極層とを備える。
2019131134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素と、
前記複数の画素に対する共通層として設けられると共に、化合物半導体材料を含む光電変換部と、
前記光電変換部の光入射面側の前記複数の画素の間に設けられると共に、遮光性を有する第１電極層と
を備えた受光素子。
【請求項２】
前記第１電極層は、遮光性を有する金属膜によって構成されている、請求項１に記載の受光素子。
【請求項３】
前記第１電極層は、第１の半導体層と遮光性を有する金属膜との積層構造を有する、請求項１に記載の受光素子。
【請求項４】
前記第１電極層は、格子形状を有する、請求項１に記載の受光素子。
【請求項５】
前記光電変換部は、光電変換層と、前記光電変換層と前記第１電極層との間に設けられた第１のコンタクト層と、前記光電変換層の前記第１のコンタクト層とは反対側に設けられた第２のコンタクト層とを有する、請求項１に記載の受光素子。
【請求項６】
前記第２のコンタクト層は、前記複数の画素にそれぞれ対向する領域に設けられた第１導電型領域と、前記第１導電型領域の周囲に第２導電型領域とを有する、請求項５に記載の受光素子。
【請求項７】
前記複数の画素が設けられた画素領域と、前記画素領域の外側に設けられた周辺領域とを有し、
前記第１電極層は、前記周辺領域に設けられた読み出し電極と前記画素領域の外周において電気的に接続されている、請求項１に記載の受光素子。
【請求項８】
前記光電変換層は、少なくとも赤外領域の波長を吸収して電荷を発生する、請求項５に記載の受光素子。
【請求項９】
前記光電変換部を行使する光電変換層、第１のコンタクト層および第２のコンタクト層と、および前記第１の半導体層とは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を含んで構成されている、請求項３に記載の受光素子。
【請求項１０】
前記光電変換層および前記第１の半導体層は、ＩｎＧａＡｓから構成され、
前記第１のコンタクト層および前記第２のコンタクト層は、ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓから構成されている、請求項９に記載の受光素子。
【請求項１１】
複数の画素と、
化合物半導体材料を含むと共に、前記複数の画素に対する共通層として設けられ、光電変換層を間に第１のコンタクト層および第２のコンタクト層が積層された積層構造を有する光電変換部と、
前記光電変換部上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた透明電極層と
を備えた受光素子。
【請求項１２】
前記絶縁層と前記透明電極層との間、または前記透明電極層上の前記複数の画素の間に遮光膜が形成されている、請求項１１に記載の受光素子。
【請求項１３】
前記絶縁層はキャリア誘起膜を用いて構成されている、請求項１１に記載の受光素子。
【請求項１４】
前記第１のコンタクト層は、前記光電変換層の光入射面側に設けられると共に一の導電型を有し、
前記第２のコンタクト層は、前記光電変換層の前記光入射面とは反対側に設けられると共に、一の導電型の層内に他の導電型領域を前記画素毎に有する、請求項１１に記載の受光素子。
【請求項１５】
複数の画素と、
前記複数の画素に対する共通層として設けられると共に、化合物半導体材料を含む光電変換部と、
前記光電変換部の光入射面側の前記複数の画素の間に設けられると共に、遮光性を有する第１電極層とを備えた
受光素子を有する電子機器。
【請求項１６】
複数の画素と、
化合物半導体材料を含むと共に、前記複数の画素に対する共通層として設けられ、光電変換層を間に第１のコンタクト層および第２のコンタクト層が積層された積層構造を有する光電変換部と、
前記光電変換部上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた透明電極層とを備えた
受光素子を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、赤外線センサ等に用いられる受光素子およびこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、赤外領域に感度を有するイメージセンサ（赤外線センサ）として、化合物半導体を用いて光電変換層を構成した半導体素子（受光素子）が開発されている。この半導体素子を用いたイメージセンサは、Ｓｉを用いた受光素子と同様に、画素間に遮光膜を配置しない場合には、隣接画素領域からの光の漏れ込みが発生し混色が発生する。【０００３】
これに対して、例えば、特許文献１では、化合物半導体を用いた光電変換層の上部に透明電極層を設け、その上層に遮光膜を配置した光電変換装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−６０３８０号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、このような受光素子を用いた赤外線センサでは、感度の向上が求められている。
【０００６】
感度を向上させることが可能な受光素子および電子機器を提供することが望ましい。
【０００７】
本開示の一実施形態の第１の受光素子は、複数の画素と、複数の画素に対する共通層として設けられると共に、化合物半導体材料を含む光電変換部と、光電変換部の光入射面側の複数の画素の間に設けられると共に、遮光性を有する第１電極層とを備えたものである。
【０００８】
本開示の一実施形態の第１の電子機器は、上記本開示の一実施形態の第１の受光素子を備えたものである。
【０００９】
本開示の一実施形態の第２の受光素子は、複数の画素と、化合物半導体材料を含むと共に、複数の画素に対する共通層として設けられ、光電変換層を間に第１のコンタクト層および第２のコンタクト層が積層された積層構造を有する光電変換部と、光電変換部上に設けられた絶縁層と、絶縁層上に設けられた透明電極層とを備えたものである。
【００１０】
本開示の一実施形態の第２の電子機器は、上記本開示の一実施形態の第２の受光素子を備えたものである。
【００１１】
本開示の一実施形態の第１の受光素子および一実施形態の第１の電子機器では、光電変換部の光入射面側の複数の画素の間に遮光性を有する第１電極層を設けるようにした。これにより、光電変換部上への透明電極の形成が不要となる。本開示の一実施形態の第２の受光素子および一実施形態の第２の電子機器では、光電変換層を間に第１のコンタクト層および第２のコンタクト層が積層された積層構造を有する光電変換部上に、絶縁層および透明電極層をこの順に積層するようにした。これにより、第１のコンタクト層の厚みを低減することが可能となる。
【００１２】
本開示の一実施形態の第１の受光素子および一実施形態の第１の電子機器によれば、光電変換部の光入射面側の複数の画素の間に遮光性を有する第１電極層を設けるようにしたので、光電変換部上への透明電極の形成が不要となる。本開示の一実施形態の第２の受光素子および一実施形態の第２の電子機器によれば、光電変換部上に、絶縁層を介して透明電極を形成するようにしたので、光電変換部の光入射面側に設けられている第１のコンタクト層の厚みを低減することが可能となる。よって、本開示の一実施形態の第１の受光素子および一実施形態の第１の電子機器ならびに本開示の一実施形態の第２の受光素子および一実施形態の第２の電子機器は、感度を向上させることが可能となる。
【００１３】
なお、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る受光素子の概略構成を表す断面模式図である。
【図２】図１に示した受光素子の光入射面側の電極の断面形状を表す模式図である。
【図３Ａ】図１に示した受光素子の製造方法の一工程を説明するための断面模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図４Ａ】図３Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図５Ａ】図４Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図５Ｂ】図５Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図６Ａ】図５Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図６Ｂ】図６Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図７Ａ】図６Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図７Ｂ】図７Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図７Ｃ】図７Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図８Ａ】図７Ｃに続く工程を表す断面模式図である。
【図８Ｂ】図８Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図８Ｃ】図８Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図９】変形例１に係る受光素子の概略構成を表す断面模式図である。
【図１０】変形例２に係る受光素子の概略構成を表す断面模式図である。
【図１１】本開示の第２の実施の形態に係る受光素子の概略構成を表す断面模式図である。
【図１２Ａ】図１１に示した受光素子の全体構成を表す平面模式図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示したＩ−Ｉ線における受光素子の断面模式図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａに示したＩＩ−ＩＩ線における受光素子の断面模式図である。
【図１３】変形例３に係る受光素子の概略構成を表す断面模式図である。
【図１４】変形例４に係る受光素子の概略構成を表す断面模式図である。
【図１５】変形例５に係る受光素子の概略構成を表す断面模式図である。
【図１６】変形例６に係る受光素子の概略構成を表す断面模式図である。
【図１７】固体撮像装置の構成を表すブロック図である。
【図１８】積層型の固体撮像装置の構成例を表す模式図である。
【図１９】図１７に示した固体撮像装置を用いた電子機器（カメラ）の一例を表す機能ブロック図である。
【図２０】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２１】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。
【図２２】図２１に示したカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図２３】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。
【図２４】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】
【００１５】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（画素間に遮光性を有する電極を有する受光素子の例）
１−１．受光素子の構成
１−２．受光素子の製造方法
１−３．受光素子の動作
１−４．作用・効果
２．変形例
２−１．変形例１（カラーフィルタおよびオンチップレンズを有する例）
２−２．変形例２（光電変換部上に直接遮光性を有する電極を設けた例）
３．第２の実施の形態（光電変換部上に絶縁層を形成した受光素子の例）
３−１．受光素子の構成
３−２．作用・効果
４．変形例
４−１．変形例３（第１電極上に遮光膜を形成した受光素子の例）
４−２．変形例４（絶縁層と第１電極との間に遮光膜を形成した受光素子の例）
４−３．変形例５（光電変換部上にキャリア誘起層を形成した受光素子の例）
４−４．変形例６（光入射面とは反対側から電荷を排出する受光素子の例）
５．適用例
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る受光素子（受光素子１）の断面構成を模式的に表したものである。受光素子１は、例えばＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域（例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）〜短赤外領域（例えば７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長の光に、光電変換機能を有するものである。この受光素子１には、例えば２次元配置された複数の受光単位領域（画素Ｐ）が設けられている。図１には、３つの画素Ｐに相当する部分の断面構成について示している。
【００１７】
（１−１．受光素子の構成）
受光素子１は、素子基板１０および回路基板２０の積層構造を有している。素子基板１０の一方の面は光入射面（光入射面Ｓ１）であり、光入射面Ｓ１と反対の面（他方の面）が、回路基板２０との接合面（接合面Ｓ２）である。素子基板１０は、回路基板２０側から、層間絶縁膜１８（１８Ｂ，１８Ａ）、第２コンタクト層１２、光電変換層１３、第１コンタクト層１４および第１電極１５がこの順に積層された構成を有する。本実施の形態では、第２コンタクト層１２、光電変換層１３および第１コンタクト層１４が、複数の画素Ｐに対して共通の光電変換部１０Ｓを構成しており、この光電変換部１０Ｓの光入射面Ｓ１側の隣り合う複数の画素Ｐの間に、遮光性を有する第１電極１５が設けられている。
【００１８】
素子基板１０は、上記のように、回路基板２０に近い位置から、層間絶縁膜１８Ｂ，１８Ａ、第２コンタクト層１２、光電変換層１３、第１コンタクト層１４および第１電極１５をこの順に有している。層間絶縁膜１８には、第２電極１１を含む配線層１０Ｗが設けられている。光電変換部１０Ｓの配線層１０Ｗとの対向面および端面（側面）は、絶縁膜１６により覆われている。回路基板２０は、素子基板１０の接合面Ｓ２に接する配線層２０Ｗと、この配線層２０Ｗを間にして素子基板１０に対向する支持基板２１とを有している。
【００１９】
素子基板１０の中央部には、受光領域である画素領域Ｒ１が設けられており、この画素領域Ｒ１に光電変換部１０Ｓが配置されている。換言すれば、光電変換部１０Ｓが設けられた領域が画素領域Ｒ１である。画素領域Ｒ１の外側には、画素領域Ｒ１を囲む周辺領域Ｒ２が設けられている。素子基板１０の周辺領域Ｒ２には、絶縁膜１６と共に、埋込層１７が設けられている。本実施の形態では、上記のように第１電極１５が、隣り合う複数の画素Ｐの間に設けられており、例えば、平面視において、所謂格子状に形成されている。このため、本実施の形態の受光素子１では、光電変換部１０Ｓへは、画素Ｐの間に設けられた第１電極１５の間から、第１コンタクト層１４を介して光が入射するようになっている。光電変換部１０Ｓで光電変換された信号電荷は、配線層１０Ｗを介して移動し、回路基板２０で読み出される。以下、各部の構成について説明する。
【００２０】
配線層１０Ｗは、例えば層間絶縁膜１８（１８Ａ，１８Ｂ）中に、第２電極１１およびコンタクト電極１８ＥＡ，１８ＥＢを有している。
【００２１】
層間絶縁膜１８（１８Ａ，１８Ｂ）は、画素領域Ｒ１および周辺領域Ｒ２にわたって設けられ、回路基板２０との接合面Ｓ２を有している。画素領域Ｒ１における接合面Ｓ２と、周辺領域Ｒ２における接合面とは、同一平面を形成している。層間絶縁膜１８Ａ，１８Ｂは、積層構造を有し、例えば、層間絶縁膜１８Ａは第２コンタクト層１２側に配置され、層間絶縁膜１８Ｂは回路基板２０側に配置されている。層間絶縁膜１８Ａ，１８Ｂは、例えば、無機絶縁材料により構成されている。無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ），酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3），酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）等が挙げられる。層間絶縁膜１８Ａ，１８Ｂは、互いに異なる無機絶縁材料を用いて形成してもよいし、同一の無機絶縁材料を用いて形成するようにしてもよい。
【００２２】
第２電極１１は、光電変換層１３で発生した信号電荷（正孔または電子、以下便宜上、信号電荷が正孔であるとして説明する。）を読み出すための電圧が供給される電極（アノード）であり、画素領域Ｒ１に画素Ｐ毎に設けられている。配線層１０Ｗに設けられた第２電極１１は、層間絶縁膜１８Ａおよび絶縁膜１６の接続孔を介して光電変換部１０Ｓの第２コンタクト層１２に接している。隣り合う第２電極１１は、層間絶縁膜１８Ｂおよび絶縁膜１６により電気的に分離されている。
【００２３】
第２電極１１は、例えば、チタン（Ｔｉ），タングステン（Ｗ），窒化チタン（ＴｉＮ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），ゲルマニウム（Ｇｅ），パラジウム（Ｐｄ），亜鉛（Ｚｎ），ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれかの単体、またはそれらのうちの少なくとも１種を含む合金により構成されている。第２電極１１は、このような構成材料の単膜であってもよく、あるいは、２種以上を組み合わせた積層膜であってもよい。例えば、第２電極１１は、チタンおよびタングステンの積層膜により構成されている。
【００２４】
コンタクト電極１８ＥＡは、第２電極１１と回路基板２０とを電気的に接続するためのものであり、画素領域Ｒ１に画素Ｐ毎に設けられている。隣り合うコンタクト電極１８ＥＡは、層間絶縁膜１８Ｂにより電気的に分離されている。
【００２５】
コンタクト電極１８ＥＢは、第１電極１５と回路基板２０の配線（後述の配線２２ＣＢ）とを電気的に接続するためのものであり、周辺領域Ｒ２に配置されている。このコンタクト電極１８ＥＢは、例えば、コンタクト電極１８ＥＡと同一工程で形成されている。コンタクト電極１８ＥＡ，１８ＥＢは、例えば銅（Ｃｕ）パッドにより構成されており、接合面Ｓ２に露出されている。
【００２６】
光電変換部１０Ｓは、例えば、配線層１０Ｗに近い位置から、第２コンタクト層１２、光電変換層１３および第１コンタクト層１４を含んでいる。第２コンタクト層１２、光電変換層１３および第１コンタクト層１４は、例えば、略同一の平面形状を有する。
【００２７】
第２コンタクト層１２は、例えば、全ての画素Ｐに共通して設けられ、絶縁膜１６と光電変換層１３との間に配置されている。第２コンタクト層１２は、隣り合う画素Ｐを電気的に分離するためのものであり、第２コンタクト層１２には、例えば複数の拡散領域１２Ａが設けられている。第２コンタクト層１２に、光電変換層１３を構成する化合物半導体材料のバンドギャップよりも大きなバンドギャップの化合物半導体材料を用いることにより、暗電流を抑えることも可能となる。第２コンタクト層１２には、例えばｎ型のＩｎＰ（インジウムリン）を用いることができる。
【００２８】
第２コンタクト層１２に設けられた拡散領域１２Ａは、互いに離間して配置されている。拡散領域１２Ａは、画素Ｐ毎に配置され、それぞれの拡散領域１２Ａには第２電極１１が接続されている。拡散領域１２Ａは、光電変換層１３で発生した信号電荷を画素Ｐ毎に読み出すためのものであり、例えば、ｐ型不純物を含んでいる。ｐ型不純物としては、例えばＺｎ（亜鉛）等が挙げられる。このように、拡散領域１２Ａと、拡散領域１２Ａ以外の第２コンタクト層１２との間にｐｎ接合界面が形成され、隣り合う画素Ｐが電気的に分離されるようになっている。拡散領域１２Ａは、例えば第２コンタクト層１２の厚み方向に設けられ、光電変換層１３の厚み方向の一部にも設けられている。
【００２９】
第２電極１１と第１電極１５との間、より具体的には、第２コンタクト層１２と第１コンタクト層１４との間の光電変換層１３は、例えば、全ての画素Ｐに共通して設けられている。この光電変換層１３は、所定の波長の光を吸収して、信号電荷を発生させるものであり、例えば、ｉ型のＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料により構成されている。光電変換層１３を構成する化合物半導体材料としては、例えば、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素），ＩｎＡｓＳｂ（インジウム砒素アンチモン），ＩｎＡｓ（インジウム砒素），ＩｎＳｂ（インジムアンチモン）およびＨｇＣｄＴｅ（水銀カドミウムテルル）等が挙げられる。Ｇｅ（ゲルマニウム）により光電変換層１３を構成するようにしてもよい。光電変換層１３では、例えば、可視領域から短赤外領域の波長の光の光電変換がなされるようになっている。
【００３０】
第１コンタクト層１４は、例えば、全ての画素Ｐに共通して設けられている。この第１コンタクト層１４は、光電変換層１３と第１電極１５との間に設けられ、これらに接している。第１コンタクト層１４は、第１電極１５から排出される電荷が移動する領域であり、例えば、ｎ型の不純物を含む化合物半導体により構成されている。第１コンタクト層１４には、例えば、ｎ型のＩｎＰ（インジウムリン）を用いることができる。第１コンタクト層１４の厚みは、例えば２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００３１】
第１電極１５は、キャップ層１５Ａおよび遮光膜１５Ｂがこの順に積層された構成を有し、例えば、第１コンタクト層１４上（光入射面側）の隣り合う画素Ｐの間に、例えば格子状に設けられている。第１電極１５は、光電変換層１３で発生した電荷のうち、信号電荷として用いられない電荷を排出するためのものである（カソード）。例えば、正孔が信号電荷として第２電極１１から読み出される場合には、この第１電極１５を通じて、電子が排出される。このように、第１電極１５を格子状に設けることにより、電子取り出しの抵抗が低減され、第１コンタクト層１４への低抵抗化の要求が小さくなり、第１コンタクト層１４を薄膜化することが可能となる。
【００３２】
キャップ層１５Ａは、光電変換部１０Ｓの第１コンタクト層１４上にエピタキシャル成長可能な半導体材料によって構成され、例えばＩｎＧａＡｓまたはＩｎＡｓＳｂ等を用いることができる。
【００３３】
遮光膜１５Ｂは、画素領域Ｒ１から周辺領域Ｒ２まで延在して設けられており、画素領域Ｒ１内では、キャップ層１５Ａ上に設けられている。即ち、遮光膜１５Ｂは、画素領域Ｒ１において隣り合う画素Ｐの間に、例えば格子状に設けられている。遮光膜１５Ｂは、遮光性を有する金属膜によって構成されている。具体的には、タングステン（Ｗ）膜、銅（Ｃｕ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜および銀（Ａｇ）膜等を用いることできる。これら金属膜は、チタン（Ｔｉ）膜あるいは窒化チタン（ＴｉＮ）膜等のバリアメタル膜を介してキャップ層１５Ａ上に積層されている。即ち、遮光膜１５Ｂは、バリアメタル膜と金属膜とが、キャップ層１５Ａ側から順に積層された積層構造を有する。これにより、キャップ層１５Ａと遮光膜１５Ｂとの間には、オーミックコンタクトが形成される。遮光膜１５Ｂの厚みは、例えば５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、このうち、バリアメタル膜の厚みは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、メタル膜の厚みは、例えば５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００３４】
第１電極１５の断面形状は、図１では、キャップ層１５Ａおよび遮光膜１５Ｂが連続する同一側面を有する矩形形状として示しているがこれに限らない。例えば、図２（Ａ）に示したように、遮光膜１５Ｂの側面に傾斜が形成されていてもよいし、図２（Ｂ）に示したように、遮光膜１５Ｂの側面が傾斜を有すると共に、キャップ層１５Ａが、遮光膜１５Ｂの底面よりも内側にエッチングされていてもよい。また、図２（Ｃ）に示したように、キャップ層１５Ａと金属膜部分は同一側面を有し、キャップ層１５Ａと金属膜との間のバリアメタル膜のみが内側にエッチングされていてもよい。
【００３５】
第１電極１５は、詳細は後述するが、例えば、遮光膜１５Ｂをドライエッチングでパターニングしたのち、この遮光膜１５Ｂをメタルマスクとして、キャップ層１５Ａをウェットエッチングにてパターニングして形成する。このようにウェットエッチングにてキャップ層１５Ａをパターニングした場合、格子状にパターニングされたキャップ層１５Ａ（例えば、Ｎ＋ＩｎＧａＡｓ層）の断面形状は、結晶面方位により異なる特徴を有する。一般に、１００面のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ結晶は、（０１１）面断面方向では逆テーパに、（０１１）面に対して９０°回転した方向では順テーパ状に加工される。
【００３６】
受光素子１の表面には、図示していないが、パッシベーション膜が設けられている。パッシベーション膜は、反射防止機能を有していてもよい。パッシベーション膜には、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ3）等を用いることができる。
【００３７】
絶縁膜１６は、第２コンタクト層１２と配線層１０Ｗとの間に設けられるとともに、第２コンタクト層１２の底面および端面、光電変換層１３の端面、第１コンタクト層１４の端面およびキャップ層１５Ａの端面を覆い、周辺領域Ｒ２では遮光膜１５Ｂに接している。この絶縁膜１６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯX）または酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の酸化物を含んで構成されている。絶縁膜１６は、複数の膜からなる積層構造として構成するようにしてもよい。絶縁膜１６は、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）およびシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等のシリコン（Ｓｉ）系絶縁材料により構成するようにしてもよい。
【００３８】
埋込層１７は、受光素子１の製造工程で、仮基板（後述の図３Ｂの仮基板７３）と光電変換部１０Ｓとの段差を埋めるためのものである。詳細は後述するが、本実施の形態では、この埋込層１７を形成するので、光電変換部１０Ｓと仮基板７３との段差に起因した製造工程の不具合の発生が抑えられる。
【００３９】
埋込層１７は、配線層１０Ｗと遮光膜１５Ｂとの間に設けられ、例えば、光電変換部１０Ｓの厚み以上の厚みを有している。ここでは、この埋込層１７が光電変換部１０Ｓを囲んで設けられているので、光電変換部１０Ｓの周囲の領域（周辺領域Ｒ２）が形成される。これにより、この周辺領域Ｒ２に回路基板２０との接合面Ｓ２を設けることができるようになっている。周辺領域Ｒ２に接合面Ｓ２が形成されていれば、埋込層１７の厚みを小さくしてもよいが、埋込層１７が光電変換部１０Ｓを厚み方向にわたって覆い、光電変換部１０Ｓの端面全面が埋込層１７に覆われていることが好ましい。埋込層１７が、絶縁膜１６を介して光電変換部１０Ｓの端面全面を覆うことにより、光電変換部１０Ｓへの水分の浸入を効果的に抑えることができる。
【００４０】
接合面Ｓ２側の埋込層１７の面は平坦化されており、周辺領域Ｒ２では、この平坦化された埋込層１７の面に配線層１０Ｗが設けられている。埋込層１７には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯX）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）およびシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の無機絶縁材料を用いることができる。
【００４１】
埋込層１７には、貫通電極１７Ｖが設けられている。この貫通電極１７Ｖは、第１電極１５と回路基板２０に設けられた配線層２０Ｗとを接続するためのものである。貫通電極１７Ｖの一方は、第１電極１５に接続されており、貫通電極１７Ｖの他方は、層間絶縁膜１８Ａを貫通し、コンタクト電極１８ＥＢに接続されている。コンタクト電極１８ＥＢは、層間絶縁膜１８Ｂの周辺領域Ｒ２に設けられると共に、配線層２０Ｗ内において周辺領域Ｒ２に設けられた配線２２ＣＢと電気的に接続されている。
【００４２】
支持基板２１は、配線層２０Ｗを支持するためのものであり、例えば、シリコン（Ｓｉ）により構成されている。配線層２０Ｗは、例えば、層間絶縁膜２２（２２Ａ，２２Ｂ）中に、コンタクト電極２２ＥＡ，２２ＥＢ、画素回路２２ＣＡ、配線２２ＣＢおよびパッド電極２２Ｐを有している。層間絶縁膜２２Ａ，２２Ｂは、例えば、無機絶縁材料により構成されている。この無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）等が挙げられる。層間絶縁膜２２Ａ，２２Ｂは、互いに異なる無機絶縁材料を用いて形成してもよいし、同一の無機絶縁材料を用いて形成するようにしてもよい。
【００４３】
コンタクト電極２２ＥＡは、例えば画素領域Ｒ１に設けられ、第２電極１１と画素回路２２ＣＡとを電気的に接続するためのものであり、素子基板１０の接合面Ｓ２でコンタクト電極１８ＥＡに接している。隣り合うコンタクト電極２２ＥＡは、層間絶縁膜２２Ａ，２２Ｂにより電気的に分離されている。
【００４４】
コンタクト電極２２ＥＢは、例えば周辺領域Ｒ２に設けられ、第１電極１５と回路基板２０の配線２２ＣＢとを電気的に接続するためのものであり、素子基板１０の接合面Ｓ２でコンタクト電極１８ＥＢに接している。このコンタクト電極２２ＥＢは、例えば、コンタクト電極２２ＥＡと同一工程で形成されている。コンタクト電極１８ＥＢ，２２ＥＢを設けずに、貫通電極１７Ｖを配線２２ＣＢに接続するようにしてもよい。
【００４５】
コンタクト電極２２ＥＡ，２２ＥＢは、例えば銅（Ｃｕ）パッドにより構成されており、回路基板２０の素子基板１０との対向面に露出されている。即ち、コンタクト電極１８ＥＡとコンタクト電極２２ＥＡとの間、および、コンタクト電極１８ＥＢとコンタクト電極２２ＥＢとの間で例えばＣｕＣｕ接合がなされている。
【００４６】
画素回路２２ＣＡは、例えば画素領域Ｒ１において画素Ｐ毎に設けられ、コンタクト電極２２ＥＡに接続されている。この画素回路２２ＣＡが、ＲＯＩＣを構成している。配線２２ＣＢは、例えば周辺領域Ｒ２に設けられ、コンタクト電極２２ＥＢに接続されると共に、例えば所定の電位に接続されている。これにより、光電変換層１３で発生した電荷の一方（例えば、正孔）は、第２電極１１から、コンタクト電極１８ＥＡ，２２ＥＡを介して画素回路２２ＣＡに読み出され、光電変換層１３で発生した電荷の他方（例えば、電子）は、第１電極１５から、貫通電極１７Ｖおよびコンタクト電極１８ＥＢ，２２ＥＢを介して、所定の電位に排出されるようになっている。
【００４７】
パッド電極２２Ｐは、外部と電気的な接続を行うためのものである。受光素子１には、素子基板１０を貫通し、パッド電極２２Ｐに達する開口Ｈが設けられ、この開口Ｈを介して外部と電気的な接続がなされるようになっている。接続は、例えば、ワイヤーボンドまたはバンプ等の方法によりなされる。
【００４８】
（１−２．受光素子の製造方法）
受光素子１は、例えば次のようにして製造することができる。図３Ａ〜図８Ｃは、受光素子１の製造工程を工程順に表したものである。
【００４９】
まず、図３Ａに示したように、成長基板７１上に、例えば、ｎ型のＩｎＰからなるバッファ層７４Ｂ、ｉ型のＩｎＧａＡｓからなるストッパ層７４Ｓ、光電変換部１０Ｓおよびｉ型のＩｎＧａＡｓからなるキャップ層１５Ａをこの順にエピタキシャル成長により形成する。成長基板７１の口径は、例えば、６インチ以下である。光電変換部１０Ｓとしては、例えば、ｎ型のＩｎＰからなる第２コンタクト層１２、ｉ型またはｎ型のＩｎＧａＡｓからなる光電変換層１３およびｎ型のＩｎＰからなる第１コンタクト層１４をこの順に形成する。
【００５０】
続いて、図３Ｂに示したように、この接着層Ｂを間にして、成長基板７１を大口径の仮基板７３に接合する。このとき、接着層Ｂと第１コンタクト層１４との間にキャップ層１５Ａが介在する。仮基板７３には、例えば、成長基板７１よりも大きな口径のシリコン（Ｓｉ）基板を用いる。仮基板７３の口径は、例えば８インチ〜１２インチである。小口径の成長基板７１を大口径の仮基板７３に接合させることにより、素子基板１０を形成する際に大口径の基板用の種々の装置を用いることが可能となる。これにより、例えば、回路基板２０と素子基板１０との接合をＣｕＣｕ接合にし、画素Ｐを微細化することができる。仮基板７３への成長基板７１の接合は、プラズマ活性化接合、常温接合または接着剤を使用した接合（接着剤接合）等により行うようにしてもよい。このように、例えばウェハ状の光電変換部１０Ｓを仮基板７３に接合する。なお、光電変換部１０Ｓは、ウェハ状に限らず、チップ状に断片化されていてもよい。
【００５１】
光電変換部１０Ｓを形成した成長基板７１を仮基板７３に接合した後、図４Ａに示したように、成長基板７１を除去する。成長基板７１の除去は、機械研削、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）、ウェットエッチングまたはドライエッチング等により行うことができる。
【００５２】
続いて、図４Ｂに示したように、光電変換部１０Ｓの仮基板７３に対する位置ずれを補正する。具体的には、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングを用いて光電変換部１０Ｓの位置ずれを補正する。光電変換部１０Ｓ上に、レジスト（レジストＰＲ）を形成し、適宜光電変換部１０Ｓのエッチングを行う。エッチングは、ドライエッチングまたはウェットエッチング等を用いることができる。これにより、光電変換部１０Ｓの不要部分が除去され、仮基板７３の規定された領域（画素領域Ｒ１）のみに光電変換部１０Ｓを残すことができる。このように、光電変換部１０Ｓの仮基板７３に対する位置ずれを補正することで、後の工程での合わせずれの発生を抑えて、所望の構造の受光素子１を容易に形成することが可能となる。
【００５３】
光電変換部１０Ｓの仮基板７３に対する位置ずれを補正した後、図５Ａに示したように、仮基板７３の全面に絶縁膜１６を成膜する。続いて、光電変換部１０Ｓに、画素Ｐ毎に拡散領域１２Ａを形成する。これにより、素子分離がなされる。拡散領域１２Ａの形成には、例えば、絶縁膜１６をハードマスクとして用いる。具体的には、第２コンタクト層１２上に所定の形状のマスクを形成した後、エッチングにより絶縁膜１６に開口１６Ｈを形成する。その後、レジスト剥離を行い、絶縁膜１６をハードマスクとしてｐ型不純物の気相拡散を行う。これにより選択的な領域に拡散領域１２Ａが形成される。拡散領域１２Ａは、レジストマスクを用いてイオンインプラテーション等により形成するようにしてもよい。ここでは、大口径の仮基板７３上に設けられた光電変換部１０Ｓに拡散領域１２Ａを形成するので、画素Ｐを微細化することが可能となる。
【００５４】
光電変換部１０Ｓに拡散領域１２Ａを形成したのち、図５Ｂに示したように、仮基板７３の全面に絶縁材料を成膜した後、例えばＣＭＰにより平坦化する。これにより、光電変換部１０Ｓの周囲（周辺領域Ｒ２）に、光電変換部１０Ｓの上面（仮基板７３から最も離れた面）と同一平面を構成する埋込層１７が形成される。なお、拡散領域１２Ａと埋込層１７とは、逆の順序で形成するようにしてもよく、光電変換部１０Ｓの仮基板７３に対する位置ずれを補正した後に、拡散領域１２Ａおよび埋込層１７をこの順に形成してもよい。
【００５５】
続いて、光電変換部１０Ｓ上に、第２電極１１を含む配線層１０Ｗを形成する。まず、光電変換部１０Ｓおよび埋込層１７の全面に絶縁材料を成膜した後、開口を形成する。この開口に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法または蒸着法等により、例えば、チタン（Ｔｉ）／タングステン（Ｗ）の積層膜を成膜した後、この積層膜をフォトリソグラフィおよびエッチングを用いてパターニングすることにより形成する。これにより、第２電極１１が形成される。この後、第２電極１１を覆うように絶縁材料をさらに成膜した後、例えばＣＭＰにより平坦化して層間絶縁膜１８Ａを形成する。
【００５６】
次に、層間絶縁膜１８Ａ上に絶縁材料を成膜し、例えばＣＭＰにより平坦化して層間絶縁膜１８Ｂを形成した後、図６Ａに示したように、光電変換部１０Ｓ上（画素領域Ｒ１）および光電変換部１０Ｓ上以外の領域（周辺領域Ｒ２）に、それぞれ、開口１８Ｈ１および開口１８Ｈ２を形成する。なお、光電変換部１０Ｓ上に形成する開口１８Ｈ１は、その底面において第２電極１１の一部が露出される。この層間絶縁膜１８Ｂの開口１８Ｈ１，１８Ｈ２に、蒸着法、ＰＶＤ法またはメッキ法等により銅（Ｃｕ）膜を成膜した後、例えばＣＭＰ法を用いて銅膜の表面を研磨することによりコンタクト電極１８ＥＡ，１８ＥＢを形成する。これにより、第２電極１１、コンタクト電極１８ＥＡ，１８ＥＢを有する配線層１０Ｗが形成される。ここでは、大口径の仮基板７３上に配線層１０Ｗを形成するので、大口径の基板用の種々の装置を用いることが可能となる。また、成長基板７１の除去、拡散領域１２Ａの形成および配線層１０Ｗの形成等の工程で、接着層Ｂと第１コンタクト層１４との間にキャップ層１５Ａが介在しているので、光電変換部１０Ｓの特性低下および膜剥がれ等の発生を抑えることができる。
【００５７】
配線層１０Ｗを形成した後、図６Ｂに示したように、配線層１０Ｗを間にして、仮基板７３に回路基板２０を貼り合わせる。このとき、回路基板２０には、予め配線層２０Ｗを形成しておく。回路基板２０の配線層２０Ｗは、パッド構造のコンタクト電極２２ＥＡ，２２ＥＢを有しており、回路基板２０を仮基板７３に貼り合わせる際には、例えば、配線層２０Ｗのコンタクト電極２２ＥＡ，２２ＥＢと配線層１０Ｗのコンタクト電極１８ＥＡ，１８ＥＢとがＣｕＣｕ接合される。より具体的には、画素領域Ｒ１では、コンタクト電極１８ＥＡとコンタクト電極２２ＥＡとが接合された接合面Ｓ２が形成され、周辺領域Ｒ２ではコンタクト電極１８ＥＢとコンタクト電極２２ＥＢとが接合された接合面Ｓ２が形成される。ここでは、素子基板１０の周辺領域Ｒ２も、回路基板２０に接合される。
【００５８】
以下、図１に示した受光素子１の断面構成に対応させた図を用いて説明する。仮基板７３に回路基板２０を貼り合わせた後、図７Ａに示したように、仮基板７３を除去する。仮基板７３は、例えば、機械研削，ウェットエッチングまたはドライエッチング等を用いることにより除去することができる。
【００５９】
続いて、図７Ｂに示したように、例えばウェットエッチングにて、画素領域Ｒ１上の接着層Ｂを除去して開口ＢＨを設ける。接着層Ｂのウェットエッチングには、例えばＨＦ（Hydrogen Fluoride）またはＢＨＦ（Buffered Hydrogen Fluoride）等を用いることができる。次に、図７Ｃに示したように、埋込層１７、接着層Ｂおよびキャップ層１５Ａの全面にスパッタ法またはＣＶＤ法を用いて遮光膜１５Ｂを成膜する。
【００６０】
続いて、図８Ａに示したように、遮光膜１５Ｂ上に所定の形状のマスクを形成する。次に、図８Ｂに示したように、ドライエッチングを用いて遮光膜１５Ｂを格子状にパターニングする。このとき、ドライエッチングによるイオンダメージおよび光ダメージは、キャップ層１５Ａで吸収され、第１コンタクト層１４へのダメージが低減される。続いて、図８Ｃに示したように、格子状にパターニングされた遮光膜１５Ｂをマスクとして、キャップ層１５Ａをウェットエッチングによりパターニングする。
【００６１】
最後に、キャップ層１５Ａが除去されることにより露出した第１コンタクト層１４、第１電極１５および埋込層１７上にパッシベーション膜（図示せず）を成膜したのち、埋込層１７に貫通電極１７Ｖを形成して第１電極１５と回路基板２０とを電気的に接続する。続いて、素子基板１０を貫通し、回路基板２０のパッド電極２２Ｐに達する開口Ｈを形成する。これにより、図１に示した受光素子１が完成する。
【００６２】
（１−３．受光素子の動作）
受光素子１では、パッシベーション膜１９、第１電極１５および第１コンタクト層１４を介して、光電変換層１３へ光（例えば可視領域および赤外領域の波長の光）が入射すると、この光が光電変換層１３において吸収される。これにより、光電変換層１３では正孔（ホール）および電子の対が発生する（光電変換される）。このとき、例えば第２電極１１に所定の電圧が印加されると、光電変換層１３に電位勾配が生じ、発生した電荷のうち一方の電荷（例えば正孔）が、信号電荷として拡散領域１２Ａに移動し、拡散領域１２Ａから第２電極１１へ収集される。この信号電荷が、コンタクト電極１８ＥＡ，２２ＥＡを通じて画素回路２２ＣＡに移動し、画素Ｐ毎に読み出される。
【００６３】
（１−４．作用・効果）
前述したように、化合物半導体を用いて光電変換層を構成した半導体素子（受光素子）を用いたイメージセンサは、Ｓｉを用いた受光素子と同様に、画素間に遮光膜を配置しない場合には、隣接画素領域からの光の漏れ込みが発生し混色が発生する。
【００６４】
ところで、赤外線センサでは、感度の向上が求められている。赤外線センサを構成する受光素子は、一般に、光入射面側に透明電極が設けられており、この透明電極が光電変換により生じた電荷（正孔または電子）の読み出しを担っている。また、上記のように、光電変換層に化合物半導体を用いた受光素子では、透明電極を用いない構成とすることができるが、その場合、電荷読み出しの配線抵抗を低抵抗化するために、化合物半導体層（例えば、ｎ＋ＩｎＰ層）の厚膜化が必要となる。ところが、ｎ＋ＩｎＰ層は可視光の吸収が高く、可視領域の感度を低下させるという問題があった。
【００６５】
これに対して、本実施の形態では、光入射面Ｓ１側の隣り合う画素Ｐの間に遮光性を有する第１電極１５を設けるようにした。このように、隣り合う画素Ｐの間に形成することにより、隣接画素領域からの光の漏れ込みが低減される。また、第１電極１５は、キャップ層１５Ａおよび、例えば金属膜を用いて形成された遮光膜１５Ｂの積層構造を有している。このように、キャップ層１５Ａおよび遮光膜１５Ｂがこの順に積層された構成とすることにより、遮光膜１５Ｂを構成する金属膜のパターニング時における光電変換部１０Ｓ（具体的には、第１コンタクト層１４）へのダメージを防ぐことが可能となる。更に、第１電極１５として、キャップ層１５Ａを用いることで光電変換部１０Ｓ（具体的には、第１コンタクト層１４）と第１電極１５とのコンタクト抵抗を低減することが可能となる。更にまた、第１電極１５を、例えば格子状に形成することにより、例えば電子を排出する第１電極１５の配線抵抗が低減される。これにより、光入射面Ｓ１側への透明電極の形成が不要となると共に、光電変換部１０Ｓを構成する第１コンタクト層１４の厚膜化が不要となり、第１コンタクト層１４による可視光の吸収が低減される。
【００６６】
以上により、本実施の形態の受光素子１では、光入射面Ｓ１側の隣り合う画素Ｐの間に、例えば、格子状にキャップ層１５Ａおよび遮光膜１５Ｂが積層された第１電極１５を設けるようにしたので、透明電極の形成や、第１コンタクト層１４の厚膜化が不要となる。また、遮光膜１５Ｂのパターニング時における光電変換部（具体的には、第１コンタクト層１４）へのダメージが低減される。よって、感度を向上させることが可能となる。
【００６７】
また、本実施の形態では、遮光膜１５Ｂをバリアメタルと金属膜との積層構造とし、キャップ層１５Ａ上にこの順に積層するようにした。これにより、キャップ層１５Ａと遮光膜１５Ｂとの間にオーミックコンタクトが形成される。よって、光電変換部１０Ｓ（具体的には、第１コンタクト層１４）と第１電極１５とのコンタクト抵抗をさらに低減することが可能となり、感度をさらに向上させることが可能となる。
【００６８】
更に、本実施の形態では、キャップ層１５Ａのパターニングを、ウェットエッチングを用いて行うようにしたので、第１コンタクト層１４へのダメージを低減される。よって、暗電流の発生を低減することが可能となる。
【００６９】
次に、第２の実施の形態および変形例１〜６について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７０】
＜２．変形例＞
（２−１．変形例１）
図９は、本開示の変形例（変形例１）に係る受光素子（受光素子１Ａ）の断面構成を模式的に表したものである。受光素子１Ａは、上記実施の形態における受光素子１と同様に、例えばＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域（例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）〜短赤外領域（例えば７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長の光に、光電変換機能を有するものである。本変形例の受光素子１Ａは、光入射面側の画素領域Ｒ１に配置された各画素Ｐ上に、例えば、赤色（３１Ｒ），緑色（３１Ｇ），青色（３１Ｂ）のカラーフィルタを有するカラーフィルタ（ＣＦ）層３１およびオンチップレンズ３２がこの順に設けられている点が上記実施の形態とは異なる。
【００７１】
なお、本変形例は、上記第１の実施の形態における受光素子１だけでなく、後述する受光素子２，受光素子３Ａ〜３Ｅにも同様に適用することができる。
【００７２】
（２−２．変形例２）
図１０は、本開示の変形例（変形例２）に係る受光素子（受光素子２）の断面構成を模式的に表したものである。受光素子２は、上記実施の形態における受光素子１と同様に、例えばＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域（例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）〜短赤外領域（例えば７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長の光に、光電変換機能を有するものである。この受光素子２には、例えば２次元配置された複数の受光単位領域（画素Ｐ）が設けられている。図１０には、３つの画素Ｐに相当する部分の断面構成について示している。
【００７３】
受光素子２は、上記実施の形態と同様に、素子基板１０および回路基板２０の積層構造を有している。素子基板１０の一方の面は光入射面（光入射面Ｓ１）であり、光入射面Ｓ１と反対の面（他方の面）が、回路基板２０との接合面（接合面Ｓ２）である。素子基板１０は、層間絶縁膜１８（１８Ｂ，１８Ａ）、第２コンタクト層１２、光電変換層１３、第１コンタクト層１４および第１電極１５がこの順に積層されると共に、複数の画素Ｐに対して共通の光電変換部１０Ｓを有する。本実施の形態では、光電変換部１０Ｓの光入射面Ｓ１側の複数の画素Ｐの間に、遮光性を有する第１電極３５（３５Ａ，３５Ｂ）が設けられた構成を有する。
【００７４】
第１電極３５Ａは、第１コンタクト層１４上に、例えば隣り合う複数の画素Ｐの間に、所謂格子状に設けられると共に、パッシベーション膜１９を貫通するように設けられている。第１電極３５Ａは、導電性を有すると共に、第１コンタクト層１４に対してオーミック接合が可能な金属を用いて形成されていることが好ましい。第１電極３５Ａは、単層構造および積層構造のどちらでもよく、例えばバリアメタル膜と金属膜とが第１コンタクト層１４側からこの順に積層された構成を有することが好ましい。バリアメタル膜としては、チタン（Ｔｉ）膜や窒化チタン（ＴｉＮ）膜等を用いることができる。金属膜としては、タングステン（Ｗ）膜、銅（Ｃｕ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜および銀（Ａｇ）膜等を用いることできる。これにより、第１コンタクト層１４と第１電極１５との間にオーミックコンタクトが形成される。
【００７５】
第１電極３５Ｂは、図１０に示したように、例えば、周辺領域Ｒ２において貫通電極１７Ｖおよびコンタクト電極１８ＥＢ，２２ＥＢを介して配線２２ＣＢに電気的に接続されている。配線２２ＣＢは、上記のように、例えば所定の電位に接続されている。なお、配線２ＣＢの電位は任意に設定することができる。例えば、上記のように、第１電極３５Ｂから電子を取り出す場合には、正の電圧設定とすることにより、電子の排出を促すことが可能となる。この他、第１電極３５Ｂは、貫通電極１７Ｖ等を介さずに、直接チップ外の電極と接続されていてもよい。
【００７６】
以上のように、本変形例の受光素子２では、第１電極３５を、隣り合う画素Ｐの間に、例えば平面視において格子状に形成するようにしたので、第１電極３５の配線抵抗が低減される。よって、第１コンタクト層１４を薄膜化することが可能となり、感度を向上させることが可能となる。
【００７７】
また、本変形例では、第１コンタクト層１４上に直接遮光性を有する第１電極３５を設けるようにしたので、上記実施の形態と比較して、製造工程を短縮することが可能となると共に、隣接画素領域からの光の漏れ込みがより低減される。即ち、第１電極３５による遮光性能が更に向上し、混色の発生をより低減することが可能となる。
【００７８】
＜３．第２の実施の形態＞
図１１は、本開示の第２の実施の形態に係る受光素子（受光素子３Ａ）の断面構成を模式的に表したものである。図１２は、図１に示した受光素子３Ａの全体の平面構成を模式的に表したものである。受光素子３Ａは、例えばＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域（例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）〜短赤外領域（例えば７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長の光に、光電変換機能を有するものである。この受光素子３Ａには、例えば２次元配置された複数の受光単位領域（画素Ｐ）が設けられている。図１１には、３つの画素Ｐに相当する部分の断面構成について示している。
【００７９】
（３−１．受光素子の構成）
受光素子３Ａは、素子基板４０および回路基板５０の積層構造を有している。素子基板４０の一方の面は光入射面（光入射面Ｓ１）であり、光入射面Ｓ１と反対の面（他方の面）が、回路基板５０との接合面（接合面Ｓ２）である。素子基板４０は、回路基板５０側から、層間絶縁膜４８（４８Ｂ，４８Ａ）、第２コンタクト層４２、光電変換層４３、第１コンタクト層４４および第１電極４５がこの順に積層された構成を有し、第２コンタクト層４２、光電変換層４３および第１コンタクト層４４が、複数の画素Ｐに対して共通の光電変換部４０Ｓを構成している。本実施の形態では、光電変換部４０Ｓの光入射面Ｓ１側に、絶縁層４９を介して、例えば各画素に共通の第１電極４５が設けられた構成を有する。
【００８０】
素子基板４０は、回路基板５０に近い位置から順に、層間絶縁膜４８Ｂ，４８Ａおよび第２電極４１を含む配線層４０Ｗ、光電変換部４０Ｓおよび第１電極４５をこの順に有している。光電変換部４０Ｓの配線層４０Ｗとの対向面および端面（側面）は、絶縁膜４６により覆われている。回路基板５０は、素子基板４０の接合面Ｓ２に接する配線層５０Ｗと、この配線層５０Ｗを間にして素子基板４０に対向する支持基板５１とを有している。
【００８１】
素子基板４０の中央部には、受光領域である画素領域Ｒ１が設けられており、この画素領域Ｒ１に光電変換部４０Ｓが配置されている。換言すれば、光電変換部４０Ｓが設けられた領域が画素領域Ｒ１である。画素領域Ｒ１の外側には、画素領域Ｒ１を囲む周辺領域Ｒ２が設けられている。素子基板４０の周辺領域Ｒ２には、絶縁膜４６とともに埋込層４７が設けられている。本実施の形態では、上記のように第１電極４５が、光電変換部４０Ｓ上に、絶縁層４９を介して設けられている。光電変換部４０Ｓで光電変換された信号電荷は、配線層４０Ｗを介して移動し、回路基板５０で読み出される。以下、各部の構成について説明する。
【００８２】
配線層４０Ｗは、例えば層間絶縁膜４８（４８Ａ，４８Ｂ）中に、第２電極４１およびコンタクト電極４８ＥＡ，４８ＥＢを有している。
【００８３】
層間絶縁膜４８（４８Ａ，４８Ｂ）は、画素領域Ｒ１および周辺領域Ｒ２にわたって設けられ、回路基板５０との接合面Ｓ２を有している。画素領域Ｒ１における接合面Ｓ２と、周辺領域Ｒ２における接合面とは、同一平面を形成している。層間絶縁膜４８Ａ，４８Ｂは、積層構造を有し、例えば、層間絶縁膜４８Ａは第２コンタクト層４２側に配置され、層間絶縁膜４８Ｂは回路基板５０側に配置されている。層間絶縁膜４８Ａ，４８Ｂは、例えば、無機絶縁材料により構成されている。無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ），酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3），酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）等が挙げられる。層間絶縁膜４８Ａ，４８Ｂは、互いに異なる無機絶縁材料を用いて形成してもよいし、同一の無機絶縁材料を用いて形成するようにしてもよい。
【００８４】
第２電極４１は、光電変換層４３で発生した信号電荷（正孔または電子、以下便宜上、信号電荷が正孔であるとして説明する。）を読み出すための電圧が供給される電極（アノード）であり、画素領域Ｒ１に画素Ｐ毎に設けられている。配線層４０Ｗに設けられた第２電極４１は、層間絶縁膜１８Ａおよび絶縁膜４６の接続孔を介して光電変換部４０Ｓ（より具体的には、後述の第２コンタクト層４２）に接している。隣り合う第２電極４１は、層間絶縁膜４８Ｂおよび絶縁膜４６により電気的に分離されている。
【００８５】
第２電極４１は、例えば、チタン（Ｔｉ），タングステン（Ｗ），窒化チタン（ＴｉＮ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），ゲルマニウム（Ｇｅ），パラジウム（Ｐｄ），亜鉛（Ｚｎ），ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれかの単体、またはそれらのうちの少なくとも１種を含む合金により構成されている。第２電極４１は、このような構成材料の単膜であってもよく、あるいは、２種以上を組み合わせた積層膜であってもよい。例えば、第２電極４１は、チタンおよびタングステンの積層膜により構成されている。
【００８６】
コンタクト電極４８ＥＡは、第２電極４１と回路基板５０とを電気的に接続するためのものであり、画素領域Ｒ１に画素Ｐ毎に設けられている。隣り合うコンタクト電極４８ＥＡは、層間絶縁膜４８Ｂにより電気的に分離されている。
【００８７】
コンタクト電極４８ＥＢは、第１電極４５と回路基板５０の配線（後述の配線５２ＣＢ）とを電気的に接続するためのものであり、周辺領域Ｒ２に配置されている。このコンタクト電極４８ＥＢは、例えば、コンタクト電極４８ＥＡと同一工程で形成されている。コンタクト電極４８ＥＡ，４８ＥＢは、例えば銅（Ｃｕ）パッドにより構成されており、接合面Ｓ２に露出されている。
【００８８】
光電変換部４０Ｓは、例えば、配線層４０Ｗに近い位置から、第２コンタクト層４２、光電変換層４３および第１コンタクト層４４を含んでいる。第２コンタクト層４２、光電変換層４３および第１コンタクト層４４は、略同一の平面形状を有する。
【００８９】
第２コンタクト層４２は、例えば、全ての画素Ｐに共通して設けられ、絶縁膜４６と光電変換層４３との間に配置されている。第２コンタクト層４２は、隣り合う画素Ｐを電気的に分離するためのものであり、第２コンタクト層４２には、例えば複数の拡散領域１２Ａが設けられている。第２コンタクト層４２に、光電変換層４３を構成する化合物半導体材料のバンドギャップよりも大きなバンドギャップの化合物半導体材料を用いることにより、暗電流を抑えることも可能となる。第２コンタクト層４２には、例えばｎ型のＩｎＰ（インジウムリン）を用いることができる。
【００９０】
第２コンタクト層４２に設けられた拡散領域１２Ａは、互いに離間して配置されている。拡散領域１２Ａは、画素Ｐ毎に配置され、それぞれの拡散領域１２Ａに第２電極４１が接続されている。拡散領域１２Ａは、光電変換層４３で発生した信号電荷を画素Ｐ毎に読み出すためのものであり、例えば、ｐ型不純物を含んでいる。ｐ型不純物としては、例えばＺｎ（亜鉛）等が挙げられる。このように、拡散領域１２Ａと、拡散領域１２Ａ以外の第２コンタクト層４２との間にｐｎ接合界面が形成され、隣り合う画素Ｐが電気的に分離されるようになっている。拡散領域１２Ａは、例えば第２コンタクト層４２の厚み方向に設けられ、光電変換層４３の厚み方向の一部にも設けられている。
【００９１】
第２電極４１と第１電極４５との間、より具体的には、第２コンタクト層４２と第１コンタクト層４４との間の光電変換層４３は、例えば、全ての画素Ｐに共通して設けられている。この光電変換層４３は、所定の波長の光を吸収して、信号電荷を発生させるものであり、例えば、ｉ型のＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料により構成されている。光電変換層４３を構成する化合物半導体材料としては、例えば、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素），ＩｎＡｓＳｂ（インジウム砒素アンチモン），ＩｎＡｓ（インジウム砒素），ＩｎＳｂ（インジムアンチモン）およびＨｇＣｄＴｅ（水銀カドミウムテルル）等が挙げられる。Ｇｅ（ゲルマニウム）により光電変換層４３を構成するようにしてもよい。光電変換層４３では、例えば、可視領域から短赤外領域の波長の光の光電変換がなされるようになっている。
【００９２】
第１コンタクト層４４は、例えば、全ての画素Ｐに共通して設けられている。この第１コンタクト層４４は、光電変換層４３と第１電極４５との間に設けられ、これらに接している。第１コンタクト層４４は、第１電極４５から排出される電荷が移動する領域であり、例えば、ｎ型の不純物を含む化合物半導体により構成されている。第１コンタクト層４４には、例えば、ｎ型のＩｎＰ（インジウムリン）を用いることができる。第１コンタクト層４４の厚みは、例えば１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【００９３】
絶縁層４９は、第１コンタクト層４４のキャリア濃度を制御するためのものであり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯX）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）の単層膜あるいはこれらの積層膜として構成されている。絶縁層４９の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００９４】
第１電極４５は、互いに分離された第１電極４５Ａ，４５Ｂを有する。第１電極４５Ａは、例えば全ての画素Ｐに共通する電極として、画素領域Ｒ１の全面に設けられている。第１電極４５Ｂは、周辺領域Ｒ２に設けられると共に、第１コンタクト層４４と電気的に接続されている。第１電極４５（特に、第１電極４５Ｂ）は、光電変換層４３で発生した電荷のうち、信号電荷として用いられない電荷を排出するためのものである（カソード）。第１電極４５は、例えば赤外光等の入射光を透過可能な導電膜により構成されている。第１電極４５の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＴｉＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＴｉＯ2）等の透明な導電材料を用いることができる。なお、第１電極４５Ｂは、透明な導電材料以外に、遮光膜６１を構成する金属膜を用いて形成するようにしてもよい。
【００９５】
第１電極４５Ａは、光電変換部４０Ｓと電気的な接続を持たない。第１電極４５Ｂは、上記のように、一方は第１コンタクト層４４と電気的に接続されており、他方は、貫通電極４７Ｖと電気的に接続されている。この貫通電極４７Ｖは、一方は第１電極４５Ｂと接続されており、他方は、層間絶縁膜４８Ａを貫通し、回路基板５０の周辺領域Ｒ２に設けられた配線５２ＣＢおよびコンタクト電極５２ＥＢと電気的に接続されたコンタクト電極４８ＥＢに接続されている。例えば、正孔が信号電荷として第２電極４１から読み出される場合には、電子は第１コンタクト層４４と電気的に接続された第１電極４５Ｂを通じて排出される。詳細には、例えば、第１電極４５Ａに、例えば、正電位を印加することで、光電変換部４０Ｓの表面（具体的には、第１コンタクト層４４）の電荷濃度（具体的には、電子濃度）が増加し、これによって、第１コンタクト層４４が低抵抗化する。低抵抗化した第１コンタクト層４４を経由して引き抜かれた電荷（電子）は、周辺領域Ｒ２において、第１電極４５Ｂ、貫通電極４７Ｖ、コンタクト電極４８ＥＢ，５２ＥＢおよび配線５２ＣＢを介して排出される。このように、第１電極４５Ｂから電荷を取り出すことにより、第１コンタクト層４４を薄膜化することができる。
【００９６】
絶縁膜４６は、第２コンタクト層４２と配線層４０Ｗとの間に設けられるとともに、第２コンタクト層４２の端面、光電変換層４３の端面、第１コンタクト層４４の端面およびキャップ層１５Ａの端面を覆い、周辺領域Ｒ２では遮光膜１５Ｂに接している。この絶縁膜４６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯX）または酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の酸化物を含んで構成されている。複数の膜からなる積層構造により絶縁膜４６を構成するようにしてもよい。絶縁膜４６は、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）およびシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等のシリコン（Ｓｉ）系絶縁材料により構成するようにしてもよい。
【００９７】
埋込層４７は、受光素子１の製造工程で、仮基板（例えば、仮基板７３）と光電変換部４０Ｓとの段差を埋めるためのものである。
【００９８】
周辺領域Ｒ２の埋込層４７は、配線層４０Ｗと絶縁層４９との間に設けられ、例えば、光電変換部４０Ｓの厚み以上の厚みを有している。ここでは、この埋込層４７が光電変換部４０Ｓを囲んで設けられているので、光電変換部４０Ｓの周囲の領域（周辺領域Ｒ２）が形成される。これにより、この周辺領域Ｒ２に回路基板５０との接合面Ｓ２を設けることができるようになっている。周辺領域Ｒ２に接合面Ｓ２が形成されていれば、埋込層４７の厚みを小さくしてもよいが、埋込層４７が光電変換部４０Ｓを厚み方向にわたって覆い、光電変換部４０Ｓの端面全面が埋込層４７に覆われていることが好ましい。埋込層４７が、絶縁膜１６を介して光電変換部４０Ｓの端面全面を覆うことにより、光電変換部４０Ｓへの水分の浸入を効果的に抑えることができる。
【００９９】
接合面Ｓ２側の埋込層４７の面は平坦化されており、周辺領域Ｒ２では、この平坦化された埋込層４７の面に配線層４０Ｗが設けられている。埋込層４７には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯX）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）およびシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の無機絶縁材料を用いることができる。
【０１００】
埋込層４７には、例えば遮光性を有する貫通電極４７Ｖが設けられている。この貫通電極４７Ｖは、第１電極４５Ｂと回路基板５０の配線５２ＣＢとを電気的に接続するためのものである。貫通電極４７Ｖの一方は、第１電極４５Ｂに接続されている。貫通電極４７Ｖの他方は、絶縁膜４６、埋込層４７および層間絶縁膜４８Ａを貫通して、周辺領域に設けられたコンタクト電極４８ＥＢに接続されている。
【０１０１】
回路基板５０の支持基板５１は、配線層５０Ｗを支持するためのものであり、例えば、シリコン（Ｓｉ）により構成されている。配線層５０Ｗは、例えば、層間絶縁膜５２Ａ中に、コンタクト電極５２ＥＡ，５２ＥＢ、画素回路５２ＣＡ、配線５２ＣＢおよびパッド電極５２Ｐを有している。層間絶縁膜５２Ａは、例えば、無機絶縁材料により構成されている。この無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）等が挙げられる。
【０１０２】
コンタクト電極５２ＥＡは、第２電極４１と画素回路５２ＣＡとを電気的に接続するためのものであり、素子基板４０の接合面Ｓ２でコンタクト電極４８ＥＡに接している。隣り合うコンタクト電極５２ＥＡは、層間絶縁膜５２Ａにより電気的に分離されている。
【０１０３】
コンタクト電極５２ＥＢは、第１電極４５と回路基板５０の配線５２ＣＢとを電気的に接続するためのものであり、素子基板４０の接合面Ｓ２でコンタクト電極４８ＥＢに接している。このコンタクト電極５２ＥＢは、例えば、コンタクト電極５２ＥＡと同一工程で形成されている。コンタクト電極４８ＥＢ，５２ＥＢを設けずに、貫通電極４７Ｖを配線５２ＣＢに接続するようにしてもよい。コンタクト電極５２ＥＡ，５２ＥＢは、例えば銅（Ｃｕ）パッドにより構成されており、回路基板５０の素子基板４０との対向面に露出されている。即ち、コンタクト電極４８ＥＡとコンタクト電極５２ＥＡとの間、および、コンタクト電極４８ＥＢとコンタクト電極５２ＥＢとの間で例えばＣｕＣｕ接合がなされている。
【０１０４】
画素回路５２ＣＡは、画素Ｐ毎に設けられ、コンタクト電極５２ＥＡに接続されている。この画素回路５２ＣＡが、ＲＯＩＣを構成している。コンタクト電極５２ＥＢに接続された配線５２ＣＢは、例えば所定の電位に接続されている。このように、光電変換層４３で発生した電荷の一方（例えば、正孔）は、第２電極４１から、コンタクト電極４８ＥＡ，５２ＥＡを介して画素回路５２ＣＡに読み出され、光電変換層４３で発生した電荷の他方（例えば、電子）は、第１電極４５から、貫通電極４７Ｖおよびコンタクト電極４８ＥＢ，５２ＥＢを介して、所定の電位に排出されるようになっている。
【０１０５】
パッド電極５２Ｐは、外部と電気的な接続を行うためのものである。受光素子１には、素子基板４０を貫通し、パッド電極５２Ｐに達する開口Ｈが設けられ、この開口Ｈを介して外部と電気的な接続がなされるようになっている。接続は、例えば、ワイヤーボンドまたはバンプ等の方法によりなされる。
【０１０６】
以下に、図１２Ａ〜図１２Ｃを用いて第１電極４５やＮ型層を経由した電荷排出用電極の電位の取り方を説明する。図１２Ａは、本実施の形態の受光素子３Ａの全体の平面構成を模式的に表したものである。図１２Ｂは、図１２Ａに示したＩ−Ｉ線における受光素子３Ａの断面構成を模式的に表したものである。図１２Ｃは、図１２Ａに示したＩＩ−ＩＩ線における受光素子３Ａの断面構成を模式的に表したものである。本実施の形態の受光素子３Ａでは、周辺領域Ｒ２において、第１電極４５と電気的に接続された遮光配線４７ＥＢが引き回され、回路基板５０に設けられた配線５２ＣＢと電気的に接続されている。
【０１０７】
第１電極４５Ａと、第１電極４５Ｂとに、それぞれ異なる電位を印加するためには、互いに独立した配線とし、同じく、回路基板５０に独立して設けられた配線５２ＣＢ１，５２ＣＢ２と電気的に接続されていることが望ましい。本実施の形態では、第１電極４５Ａは、図１２Ａおよび図１２Ｃに示したように、周辺領域Ｒ２の画素領域Ｒ１の周縁において、配線４７ＥＢ２と電気的に接続（４５Ａ−４７ＥＢ２）され、貫通電極４７Ｖ２およびコンタクト電極４８ＥＢ２，５２ＥＢ２を介して回路基板５０上に設けられた配線５２ＣＢ２と電気的に接続（４７ＥＢ２−５２ＣＢ２）されている。第１電極４５Ｂは、図１２Ａおよび図１２Ｂに示したように、例えば、第１電極４５Ａと配線４７ＥＢ２との接続部よりも外側の周辺領域Ｒ２において、配線４７ＢＥ１と電気的に接続（４５Ｂ−４７ＥＢ１）され、貫通電極４７Ｖ１およびコンタクト電極４８ＥＢ１，５２ＥＢ１を介して、回路基板５０上の周辺領域Ｒ２の外周部に設けられた配線５２ＣＢ１と電気的に接続（４７ＥＢ１−５２ＣＢ１）されている。なお、図１２Ａ〜図１２Ｃに示した各配線の引き回しパターンは一例であり、これに限定されるものではない。
【０１０８】
（３−２．作用・効果）
一般的な化合物半導体によって光電変換層を構成した半導体素子（受光素子）において、光入射面側に形成されるＮ型の化合物半導体層の抵抗を十分に低下させるためには、Ｎ型の化合物半導体層の膜厚を十分に厚くする必要がある。ところが、Ｎ型の化合物半導体層がＩｎＧａＡｓを用いて構成されている場合、ＩｎＧａＡｓは赤外吸収係数が高く、厚膜化によって電子引き出し配線としての抵抗は低下するものの、赤外光の光電変換効率が低下するという問題があった。
【０１０９】
これに対して、Ｎ型の化合物半導体層をＩｎＰによって形成する場合には、ＩｎＰ層はバンドギャップが大きく赤外領域の吸収が抑えられるため、ＩｎＧａＡｓ層と比較して、赤外の光電変換効率の低下を改善することができる。更に、ＩｎＰ層は、そのバンドギャップの大きさから、化合物半導体層の表面に形成される絶縁膜の欠陥準位に起因した暗電流の発生も抑制することができる。しかしながら、ＩｎＰ層は、可視光領域の光に対する吸収係数が高く、可視光から赤外まで同時に光電変換させるイメージセンサでは感度が低下する虞がある。
【０１１０】
本実施の形態では、第２コンタクト層４２、光電変換層４３および第１コンタクト層１４が光入射面に向けてこの順に積層された光電変換部４０Ｓの光入射側に絶縁層４９を設け、これを介して第１電極４５を形成するようにした。この第１電極４５には、所定の電圧が印加可能となっており、これにより、第１コンタクト層４４のキャリア濃度を増加させることが可能となる。よって、第１コンタクト層４４を厚膜化することなく、低抵抗化することが可能となる。
【０１１１】
以上、本実施の形態の受光素子３Ａでは、光電変換部４０Ｓ上に絶縁層４９を介して第１電極４５を形成するようにした。第１コンタクト層４４は、第１電極４５に所定の電圧を印加することにより、キャリア濃度が増加して低抵抗化される。よって、第１コンタクト層４４の薄膜化が可能となり、感度を向上させることが可能となる。
【０１１２】
＜４．変形例＞
（４−１．変形例３）
図１３は、本開示の変形例（変形例３）に係る受光素子（受光素子３Ｂ）の断面構成を模式的に表したものである。受光素子３Ｂは、上記第２の実施の形態における受光素子３Ａと同様に、例えばＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域（例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）〜短赤外領域（例えば７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長の光に、光電変換機能を有するものである。本変形例の受光素子３Ａは、第１電極４５上に、第１電極４５と電気的に接続される遮光膜６１を設けた点が上記第２の実施の形態とは異なる。
【０１１３】
遮光膜６１は、黒基準の信号を決めるオプティカルブラック領域（ＯＰＢ領域）として画素領域Ｒ１の周囲に設けられると共に、例えば隣り合う画素Ｐの間に設けられ、例えば平面視において格子状に形成されたものである。また、遮光膜６１は、導電性を有する材料を用いて形成することで、第１電極４５の並列配線としても用いることができ、第１電極４５の抵抗を低減することが可能となる。また、遮光膜６１は、導電性を有する材料を用いて形成することで、上記第２の実施の形態における貫通電極４７Ｖを兼ねる（貫通電極６１Ｖ）ことができる。遮光膜６１は、タングステン（Ｗ）膜、銅（Ｃｕ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜および銀（Ａｇ）膜、あるはこれらの積層膜を用いることできる。
【０１１４】
本変形例の受光素子３Ｂでは、画素領域Ｒ１内における第１電極４５は、上記第２の実施の形態と同様に、光電変換部４０Ｓと電気的な接続を持たない第１電極４５Ａと、光電変換部４０Ｓの第１コンタクト層４４と電気的に接続されている第１電極４５Ｂとを有する。第１コンタクト層４４は、例えば、正電位を印加することで、光電変換部４０Ｓの表面（具体的には、第１コンタクト層４４）の電荷濃度（具体的には、電子濃度）が増加し、低抵抗化する。第１電極４５Ｂは、第２の実施の形態と同様に、貫通電極６１Ｖおよびコンタクト電極４８ＥＢ，５２ＥＢを介して回路基板５０上に設けられた配線５２ＣＢと電気的に接続されている。第１電極４５Ｂには、第１電極４５Ａと同様に、正電位が印加されており、低抵抗した第１コンタクト層４４を経由して引き抜かれた電荷（電子）は、この第１電極４５Ｂを介して排出される。なお、第１電極４５Ｂは、透明な導電材料以外に、遮光膜６１を構成する金属膜を用いて形成するようにしてもよい。
【０１１５】
上記のように、本変形例では、画素領域Ｒ１内における第１電極４５上の隣り合う画素Ｐの間に遮光膜６１を形成するようにしたので、画素Ｐ間におけるクロストークの発生を抑制することが可能となる。これにより、上記第２の実施の形態の効果に加えて、混色の発生を低減することが可能となるという効果を奏する。また、遮光膜６１を、金属膜を用いて形成することで、第１電極４５Ａの並列配線として用いることができる。これにより、第１電極４５の抵抗を低下させることが可能となる。
【０１１６】
（４−２．変形例４）
図１４は、本開示の変形例（変形例４）に係る受光素子（受光素子３Ｃ）の断面構成を模式的に表したものである。受光素子３Ｃは、上記第２の実施の形態における受光素子３Ａと同様に、例えばＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域（例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）〜短赤外領域（例えば７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長の光に、光電変換機能を有するものである。本変形例の受光素子３Ｃは、遮光膜６１が絶縁層４９と第１電極４５との間に設けられている点が上記第２の実施の形態とは異なる。
【０１１７】
このように、第１電極４５の下方に遮光膜６１を形成することで、より光電変換部４０Ｓの近くでの遮光が可能となるため、画素Ｐ間におけるクロストークの発生をより低減することが可能となる。
【０１１８】
なお、本変形例では、第１電極４５と回路基板５０との電気的な接続を担う貫通電極（貫通電極６２Ｖ）は、別途設けられており、例えば、周辺領域Ｒ２において、一端が第１電極４５上に延在するように形成されている。
【０１１９】
（４−３．変形例５）
図１５は、本開示の変形例（変形例５）に係る受光素子（受光素子３Ｄ）の断面構成を模式的に表したものである。受光素子３Ｄは、上記第２の実施の形態における受光素子３Ａと同様に、例えばＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域（例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）〜短赤外領域（例えば７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長の光に、光電変換機能を有するものである。本変形例の受光素子３Ｄは、光電変換部４０Ｓと第１電極４５との間に、絶縁層４９に代えてキャリア誘起膜６３を設けた点が上記第２の実施の形態とは異なる。
【０１２０】
キャリア誘起膜６３は、光電変換部４０Ｓ表面のキャリア濃度を増加させて低抵抗化するためのものである。キャリア誘起膜６３は、光電変換部４０Ｓとの界面準位を低くさせるものであることが望ましく、例えば、界面準位低減膜とキャリア誘起を促進する膜との２層構造とすることが好ましい。例えば、電荷として電子を誘起させる場合には、界面準位低減膜としては、例えばＡＬＤ法で形成した酸化シリコン（ＳｉＯx）膜を用いることが好ましい。キャリア誘起を促進する膜としては、正の固定電荷を有する絶縁膜が挙げられ、例えば、プラス（＋）の電荷を有する窒化シリコン（ＳｉＮ）膜や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜を用いることが好ましい。電荷として正孔を誘起させる場合には、界面準位低減膜としては、例えばＡＬＤ法で形成した酸化シリコン（ＳｉＯx）膜を用いることが好ましい。キャリア誘起を促進する膜としては、負の固定電荷を有する絶縁膜が挙げられ、例えば、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、イットリウム（Ｙ）およびランタノイドのうちの少なくとも１種の元素を含む絶縁膜を用いることが好ましい。
【０１２１】
（４−４．変形例６）
図１６は、本開示の変形例（変形例６）に係る受光素子（受光素子３Ｅ）の断面構成を模式的に表したものである。受光素子３Ｅは、上記第２の実施の形態における受光素子３Ａと同様に、例えばＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域（例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）〜短赤外領域（例えば７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長の光に、光電変換機能を有するものである。本変形例の受光素子３Ｅは、第１コンタクト層４４を介して電荷の排出を行う点が上記第２の実施の形態とは異なる。
【０１２２】
本変形例の受光素子３Ｅは、画素領域Ｒ１と周辺領域Ｒ２との間の光電変換部４０Ｓに、第１コンタクト層４４側に狭窄されるトレンチ４０Ｘを有する。これにより、受光素子３Ｅでは、光電変換層４３で生じた電荷のうち、正孔は画素領域Ｒ１に設けられたコンタクト電極４８ＥＡ、５２ＥＡを介して画素回路５２ＣＡに読み出される。電子はＮ型領域（第１コンタクト層４４）を介して周辺領域Ｒ２に設けられたコンタクト電極４８ＥＢ，５２ＥＢを介して配線５２ＣＢに排出される。
【０１２３】
以上のように、本変形例では、画素領域Ｒ１と周辺領域Ｒ２との間の光電変換部４０Ｓに、第１コンタクト層４４側に狭窄されるトレンチ４０Ｘを設けるようにしたので、コンタクト電極４８ＥＢは、第１コンタクト層４４を介して画素領域Ｒ１内における光電変換部４０Ｓと電気的に接続される。これにより、画素領域Ｒ１内では、Ｎ型領域（第１コンタクト層４４）および画素毎に設けられたＰ型領域（拡散領域４２Ａ）に、一様に電界を印加することが可能となる。
【０１２４】
＜５．適用例＞
（適用例１）
図１７は、上記実施の形態等において説明した受光素子１（または、受光素子１，１Ａ，２，３Ａ〜３Ｅ、以下、まとめて受光素子１という）の素子構造を用いた撮像素子４の機能構成を表したものである。撮像素子４は、例えば赤外線イメージセンサであり、例えば受光素子１に設けられた画素領域Ｒ１と、この画素領域Ｒ１を駆動する回路部１３０とを有している。回路部１３０は、例えば行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２を有している。
【０１２５】
画素領域Ｒ１は、例えば行列状に２次元配置された複数の画素Ｐ（受光素子１）を有している。画素Ｐには、例えば画素行ごとに画素駆動線Ｌread（例えば、行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素Ｐからの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
【０１２６】
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素領域Ｒ１の各画素Ｐを、例えば行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【０１２７】
列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通して図示しない信号処理部等へ入力される。
【０１２８】
この撮像素子４では、図１８に示したように、例えば、画素領域Ｒ１を有する素子基板１０と、回路部１３０を有する回路基板２０とが積層されている。但し、このような構成に限定されず、回路部１３０は、画素領域Ｒ１と同一の基板上に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、回路部１３０は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【０１２９】
システム制御部１３２は、外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、撮像素子４の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４等の駆動制御を行う。
【０１３０】
（適用例２）
上述の撮像素子４は、例えば赤外領域を撮像可能なカメラ等、様々なタイプの電子機器に適用することができる。図１９に、その一例として、電子機器５（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器５は、例えば静止画または動画を撮影可能なカメラであり、撮像素子４と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、撮像素子４およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３と、信号処理部３１２とを有する。
【０１３１】
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像素子４へ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、撮像素子４への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、撮像素子４の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、撮像素子４から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モ
ニタ等に出力される。
【０１３２】
（適用例３）
＜体内情報取得システムへの応用例＞
更に、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。
【０１３３】
図２０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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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２０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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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／又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。
【０１４９】
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、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
【０１５０】
（適用例４）
＜４．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。
【０１５１】
図２１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。
【０１５２】
図２１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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開孔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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
図２２は、図２１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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
【０１８２】
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。
【０１８３】
（適用例５）
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）など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。
【０１８４】
図２３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。
【０１８５】
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２３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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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２３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。
【０１９５】
図２４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１９６】
図２４では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１９７】
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。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。
【０１９８】
なお、図２４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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
以上、第１，第２実施の形態および変形例１〜６、ならびに適用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した受光素子の層構成は一例であり、更に他の層を備えていてもよい。また、各層の材料や厚みも一例であって、上述のものに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態等では、第２コンタクト層１２、光電変換層１３および第１コンタクト層１４により光電変換部１０Ｓを構成する場合について説明したが、光電変換部１０Ｓは光電変換層１３を含んでいればよい。例えば、第２コンタクト層１２および第１コンタクト層１４を設けなくてもよく、あるいは、他の層を含んでいてもよい。
【０２０４】
更に、上記実施の形態等では、便宜上、信号電荷が正孔である場合について説明したが、信号電荷は電子であってもよい。例えば、拡散領域がｎ型の不純物を含んでいてもよい。更にまた、上記変形例１〜６は、互いに組み合わせて用いるようにしてもよい。
【０２０５】
加えて、上記実施の形態等では、本技術の半導体素子の一具体例の受光素子を説明したが、本技術の半導体素子は受光素子以外であってもよい。例えば、本技術の半導体素子は、発光素子であってもよい。
【０２０６】
また、上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【０２０７】
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
複数の画素と、
前記複数の画素に対する共通層として設けられると共に、化合物半導体材料を含む光電変換部と、
前記光電変換部の光入射面側の前記複数の画素の間に設けられると共に、遮光性を有する第１電極層と
を備えた受光素子。
（２）
前記第１電極層は、遮光性を有する金属膜によって構成されている、前記（１）に記載の受光素子。
（３）
前記第１電極層は、第１の半導体層と遮光性を有する金属膜との積層構造を有する、前記（１）または（２）に記載の受光素子。
（４）
前記第１電極層は、格子形状を有する、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の受光素子。
（５）
前記光電変換部は、光電変換層と、前記光電変換層と前記第１電極層との間に設けられた第１のコンタクト層と、前記光電変換層の前記第１のコンタクト層とは反対側に設けられた第２のコンタクト層とを有する、前記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の受光素子。
（６）
前記第２のコンタクト層は、前記複数の画素にそれぞれ対向する領域に設けられた第１導電型領域と、前記第１導電型領域の周囲に第２導電型領域とを有する、前記（５）に記載の受光素子。
（７）
前記複数の画素が設けられた画素領域と、前記画素領域の外側に設けられた周辺領域とを有し、
前記第１電極層は、前記周辺領域に設けられた読み出し電極と前記画素領域の外周において電気的に接続されている、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の受光素子。
（８）
前記光電変換層は、少なくとも赤外領域の波長を吸収して電荷を発生する、前記（５）乃至（７）のうちのいずれかに記載の受光素子。
（９）
前記光電変換部を行使する光電変換層、第１のコンタクト層および第２のコンタクト層と、および前記第１の半導体層とは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を含んで構成されている、前記（３）乃至（８）のうちのいずれかに記載の受光素子。
（１０）
前記光電変換層および前記第１の半導体層は、ＩｎＧａＡｓから構成され、
前記第１のコンタクト層および前記第２のコンタクト層は、ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓから構成されている、前記（９）に記載の受光素子。
（１１）
複数の画素と、
化合物半導体材料を含むと共に、前記複数の画素に対する共通層として設けられ、光電変換層を間に第１のコンタクト層および第２のコンタクト層が積層された積層構造を有する光電変換部と、
前記光電変換部上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた透明電極層と
を備えた受光素子。
（１２）
前記絶縁層と前記透明電極層との間、または前記透明電極層上の前記複数の画素の間に遮光膜が形成されている、前記（１１）に記載の受光素子。
（１３）
前記絶縁層はキャリア誘起膜を用いて構成されている、前記（１１）または（１２）に記載の受光素子。
（１４）
前記第１のコンタクト層は、前記光電変換層の光入射面側に設けられると共に一の導電型を有し、
前記第２のコンタクト層は、前記光電変換層の前記光入射面とは反対側に設けられると共に、一の導電型の層内に他の導電型領域を前記画素毎に有する、前記（１１）乃至（１３）のうちのいずれかに記載の受光素子。
（１５）
複数の画素と、
前記複数の画素に対する共通層として設けられると共に、化合物半導体材料を含む光電変換部と、
前記光電変換部の光入射面側の前記複数の画素の間に設けられると共に、遮光性を有する第１電極層とを備えた
受光素子を有する電子機器。
（１６）
複数の画素と、
化合物半導体材料を含むと共に、前記複数の画素に対する共通層として設けられ、光電変換層を間に第１のコンタクト層および第２のコンタクト層が積層された積層構造を有する光電変換部と、
前記光電変換部上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた透明電極層とを備えた
受光素子を有する電子機器。
【０２０８】
本出願は、日本国特許庁において２０１７年１２月２８日に出願された日本特許出願番号２０１７−２５３６３７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
【０２０９】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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