(57)【要約】  化合物半導体材料を含む光電変換層と、前記光電変換層に積層して配置されるとともに、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域を有するコンタクト層と、前記コンタクト層を間にして前記光電変換層に対向して設けられるとともに、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層とを備えた撮像素子。
2020059495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体材料を含む光電変換層と、
前記光電変換層に積層して配置されるとともに、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域を有するコンタクト層と、
前記コンタクト層を間にして前記光電変換層に対向して設けられるとともに、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層と
を備えた撮像素子。
【請求項２】
前記第１絶縁層の構成材料は、前記第２絶縁層の構成材料と異なっている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記第２絶縁層は、所定の条件下で、前記第１絶縁層の構成材料よりもエッチングされやすい材料により構成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１絶縁層は、酸化アルミニウム，窒化シリコン，酸化ハフニウム，酸化シリコン，酸窒化シリコン，オルトケイ酸テトラエチルまたは酸化ランタンのうちの少なくともいずれか１つを含む
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
更に、前記第１開口および前記第２開口に設けられ、前記拡散領域に電気的に接続された電極を含む
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記コンタクト層の前記拡散領域以外の部分は第２導電型である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記化合物半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記化合物半導体材料は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＮ，ＩｎＡｓＳｂ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂおよびＨｇＣｄＴｅのうちのいずれか１つである
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項９】
化合物半導体材料を含み、かつ、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域が設けられたコンタクト層を有する半導体層と、
前記コンタクト層に接するとともに前記半導体層にして積層され、かつ、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層と
を備えた半導体素子。
【請求項１０】
前記第１絶縁層の構成材料は、前記第２絶縁層の構成材料と異なっている
請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１１】
前記第２絶縁層は、所定の条件下で、前記第１絶縁層の構成材料よりもエッチングされやすい材料により構成されている
請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１２】
前記第１絶縁層は、酸化アルミニウム，窒化シリコン，酸化ハフニウム，酸化シリコン，酸窒化シリコン，オルトケイ酸テトラエチルまたは酸化ランタンのうちの少なくともいずれか１つを含む
請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１３】
更に、前記第１開口および前記第２開口に設けられ、前記拡散領域に電気的に接続された電極を含む
請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１４】
前記コンタクト層の前記拡散領域以外の部分は第２導電型である
請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１５】
前記化合物半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である
請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１６】
前記化合物半導体材料は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｓＳｂ，ＩｎＡｓおよびＩｎＳｂのうちのいずれか１つである
請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１７】
化合物半導体材料を含む光電変換層と、
前記光電変換層に積層して配置されるとともに、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域を有するコンタクト層と、
前記コンタクト層を間にして前記光電変換層に対向して設けられるとともに、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層とを含む
撮像素子を備えた電子機器。
【請求項１８】
化合物半導体材料を含み、かつ、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域が設けられたコンタクト層を有する半導体層と、
前記コンタクト層に接するとともに前記半導体層にして積層され、かつ、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層とを含む
半導体素子を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、化合物半導体材料を用いた撮像素子および半導体素子、並びにこの撮像素子または半導体素子を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化合物半導体材料を用いたイメージセンサ（撮像素子）の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。このような撮像素子では、例えば、画素毎に電極が設けられており、この電極を介して画素毎に光電変換信号が読み出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５２１２１６号公報
【発明の概要】
【０００４】
このような撮像素子では、設計の自由度を高めることが望まれている。例えば、電極間の間隔を狭めることにより、画素の微細化が可能となる。
【０００５】
したがって、設計の自由度を高めることが可能な撮像素子および半導体素子、並びにこの撮像素子または半導体素子を備えた電子機器を提供することが望ましい。
【０００６】
本開示の一実施の形態に係る撮像素子は、化合物半導体材料を含む光電変換層と、光電変換層に積層して配置されるとともに、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域を有するコンタクト層と、コンタクト層を間にして光電変換層に対向して設けられるとともに、拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、第１絶縁層を間にしてコンタクト層に対向して設けられ、かつ、第１開口に連通するとともに第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層とを備えたものである。
【０００７】
本開示の一実施の形態に係る第１の電子機器は、上記本開示の一実施の形態に係る撮像素子を備えたものである。
【０００８】
本開示の一実施の形態に係る半導体素子は、化合物半導体材料を含み、かつ、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域が設けられたコンタクト層を有する半導体層と、コンタクト層に接するとともに半導体層にして積層され、かつ、拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、第１絶縁層を間にしてコンタクト層に対向して設けられ、かつ、第１開口に連通するとともに第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層とを備えたものである。
【０００９】
本開示の第２の電子機器は、上記本開示の一実施の形態に係る半導体素子を備えたものである。
【００１０】
本開示の一実施の形態に係る撮像素子、半導体素子および第１，第２の電子機器では、コンタクト層側から第１絶縁層および第２絶縁層の順に積層されており、第２絶縁層に、第１開口（第１絶縁層）よりも小さい第２開口が設けられているので、隣り合う第２開口の間隔を狭めやすくなる。
【００１１】
尚、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、後述のものに限らず、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】
【００１２】
【図１Ａ】本開示の一実施の形態に係る撮像素子の概略構成を表す平面模式図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＢ−Ｂ’線に沿った断面構成を表す模式図である。
【図２】（Ａ）は、図１Ｂに示した半導体層および絶縁膜の構成の一例を表す断面模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に対応する平面模式図である。
【図３】図２に示した第２開口の構成の他の例（１）を表す断面模式図である。
【図４Ａ】図１に示した撮像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４Ｂ】図４Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図５Ａ】図４Ｃ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６Ｃ】図６Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図７】比較例に係る撮像素子の要部の構成を表す断面模式図である。
【図８】図１Ａ等に示した撮像素子を用いた撮像装置（電子機器）の一例を表す機能ブロック図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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。
【図１４】図２に示した第２開口の構成の他の例（２）を表す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示における実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．実施の形態（第１絶縁層および第２絶縁層を有する撮像素子の例）
２．適用例（電子機器の例）
３．応用例１（内視鏡手術システムへの応用例）
４．応用例２（移動体への応用例）
【００１４】
＜実施の形態＞
［撮像素子１の全体構成］
図１Ａ，図１Ｂは、本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子（撮像素子１）の模式的な構成を表したものである。図１Ａは、撮像素子１の平面構成を表し、図１Ｂは、図１ＡのＢ−Ｂ’線に沿った断面構成を表している。この撮像素子１は、例えばIII−Ｖ族半導体など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、光電変換機能を有している。この撮像素子１には、例えば２次元配置された複数の受光単位領域Ｐ（画素Ｐ）が設けられている（図１Ｂ）。この撮像素子１は、本開示の撮像素子および半導体素子の一具体例に対応する。
【００１５】
撮像素子１は、中央部の素子領域Ｒ１と、素子領域Ｒ１の外側に設けられ、素子領域Ｒ１を囲む周辺領域Ｒ２とを有している（図１Ａ）。撮像素子１は、素子領域Ｒ１から周辺領域Ｒ２にわたって設けられた導電膜１５Ｂを有している。この導電膜１５Ｂは、素子領域Ｒ１の中央部に対向する領域に開口を有している。
【００１６】
撮像素子１は、素子基板１０および読出回路基板２０の積層構造を有している（図１Ｂ）。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、読出回路基板２０との接合面（接合面Ｓ２）である。
【００１７】
素子基板１０は、読出回路基板２０に近い位置にから、配線層１０Ｗ、第１電極１１、半導体層１０Ｓ（第１半導体層）、第２電極１５およびパッシベーション膜１６をこの順に有している。半導体層１０Ｓの配線層１０Ｗとの対向面および端面（側面）は、絶縁膜１７により覆われている。読出回路基板２０は、いわゆるＲＯＩＣ（Readout integrated circuit）であり、素子基板１０の接合面Ｓ２に接する配線層２０Ｗおよび多層配線層２２Ｃと、この配線層２０Ｗおよび多層配線層２２Ｃを間にして素子基板１０に対向する半導体基板２１とを有している。第１電極１１が、本開示の「電極」の一具体例に対応する。
【００１８】
素子基板１０は素子領域Ｒ１に半導体層１０Ｓを有している。換言すれば、半導体層１０Ｓが設けられた領域が、撮像素子１の素子領域Ｒ１である。素子領域Ｒ１のうち、導電膜１５Ｂから露出された領域（導電膜１５Ｂの開口に対向する領域）が、受光領域である。素子領域Ｒ１のうち、導電膜１５Ｂで覆われた領域は、ＯＰＢ（Optical Black）領域Ｒ１Ｂである。ＯＰＢ領域Ｒ１Ｂは、受光領域を囲むように設けられている。ＯＰＢ領域Ｒ１Ｂは、黒レベルの画素信号を得るために用いられる。素子基板１０は、周辺領域Ｒ２に、絶縁膜１７とともに埋込層１８を有している。周辺領域Ｒ２には、素子基板１０を貫通し、読出回路基板２０に達する穴Ｈ１，Ｈ２が設けられている。撮像素子１では、素子基板１０の光入射面Ｓ１から、パッシベーション膜１６、第２電極１５および第２コンタクト層１４を介して半導体層１０Ｓに光が入射するようになっている。半導体層１０Ｓで光電変換された信号電荷は、第１電極１１および配線層１０Ｗを介して移動し、読出回路基板２０で読みだされる。以下、各部の構成について説明する。
【００１９】
配線層１０Ｗは、素子領域Ｒ１および周辺領域Ｒ２にわたって設けられ、読出回路基板２０との接合面Ｓ２を有している。撮像素子１では、この素子基板１０の接合面Ｓ２が素子領域Ｒ１および周辺領域Ｒ２に設けられ、例えば素子領域Ｒ１の接合面Ｓ２と周辺領域Ｒ２の接合面Ｓ２とは、同一平面を構成している。後述するように、撮像素子１では、埋込層１８を設けることにより周辺領域Ｒ２の接合面Ｓ２が形成される。
【００２０】
配線層１０Ｗは、例えば層間絶縁膜１９Ａ，１９Ｂ中に、コンタクト電極１９Ｅおよびダミー電極１９ＥＤを有している。例えば、読出回路基板２０側に層間絶縁膜１９Ｂが、第１コンタクト層１２側に層間絶縁膜１９Ａが配置され、これら層間絶縁膜１９Ａ，１９Ｂが積層して設けられている。層間絶縁膜１９Ａ，１９Ｂ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１９Ａ，１９Ｂを同一の無機絶縁材料により構成するようにしてもよい。
【００２１】
コンタクト電極１９Ｅは、例えば、素子領域Ｒ１に設けられている。このコンタクト電極１９Ｅは、第１電極１１と読出回路基板２０とを電気的に接続するためのものであり、素子領域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１９Ｅは、埋込層１８および層間絶縁膜１９Ａ，１９Ｂにより電気的に分離されている。コンタクト電極１９Ｅ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。ダミー電極１９ＥＤは、例えば、周辺領域Ｒ２に設けられている。このダミー電極１９ＥＤは、後述の配線層２０Ｗのダミー電極２２ＥＤに接続されている。このダミー電極１９ＥＤおよびダミー電極２２ＥＤを設けることにより、周辺領域Ｒ２の強度を向上させることが可能となる。ダミー電極１９ＥＤは、例えば、コンタクト電極１９Ｅと同一工程で形成されている。ダミー電極１９ＥＤ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。
【００２２】
コンタクト電極１９Ｅと半導体層１０Ｓとの間に設けられた第１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。）を読みだすための電圧が供給される電極（アノード）であり、素子領域Ｒ１に画素Ｐ毎に設けられている。第１電極１１は、絶縁膜１７の開口（後述の図２の第１開口１７１Ｍ，第２開口１７２Ｍ）を埋め込むように設けられ、半導体層１０Ｓ（より具体的には、後述の拡散領域１２Ａ）に接している。第１電極１１は、例えば、絶縁膜１７の開口（より具体的には、後述の第１開口１７１Ｍ，第２開口１７２Ｍ）よりも大きく、第１電極１１の一部は、埋込層１８に設けられている。即ち、第１電極１１の上面（半導体層１０Ｓ側の面）は、拡散領域１２Ａに接し、第１電極１１の下面および側面の一部は埋込層１８に接している。隣り合う第１電極１１は、絶縁膜１７および埋込層１８により電気的に分離されている。
【００２３】
第１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１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１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。第１電極１１の厚みは、例えば数十ｎｍ〜数百ｎｍである。
【００２４】
半導体層１０Ｓは、例えば、配線層１０Ｗに近い位置から、第１コンタクト層１２、光電変換層１３および第２コンタクト層１４を含んでいる。第１コンタクト層１２、光電変換層１３および第２コンタクト層１４は、互いに同じ平面形状を有し、各々の端面は、平面視で同じ位置に配置されている。第１コンタクト層１２が、本開示の「コンタクト層」の一具体例に対応する。
【００２５】
第１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１７と光電変換層１３との間に配置されている。即ち、第１コンタクト層１２は、半導体層１０Ｓの表面を構成する層である。この第１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１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１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１コンタクト層１２には、例えばｎ型（第２導電型）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１２には、ｎ型のＧａX1Ｉｎ(1-X1)Ｐ（ただし、０≦Ｘ１≦１）を用いるようにしてもよい。第１コンタクト層１２は、真性（ｉ型）化合物半導体材料により構成されていてもよい。
【００２６】
第１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に第１電極１１が接続されている。ＯＰＢ領域Ｒ１Ｂにも拡散領域１２Ａが設けられている。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（第１導電型）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１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１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。
【００２７】
第１電極１１と第２電極１５との間、より具体的には、第１コンタクト層１２と第２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族半導体など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），ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム），ＩｎＡｌＮ（窒化インジウムアルミニウム），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。
【００２８】
光電変換層１３と第１コンタクト層１２との間に、これらの間の格子整合を行う層（図示せず）を設けるようにしてもよい。この層は、例えば、ＡｌＧａＡｓ等により構成されている。
【００２９】
第２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２コンタクト層１４は、光電変換層１３と第２電極１５との間に設けられ、これらに接している。第２コンタクト層１４は、第２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２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２コンタクト層１４には、ｎ型のＧａX2Ｉｎ(1-X2)Ｐ（ただし、０≦Ｘ２≦１）を用いるようにしてもよい。第２コンタクト層１４は、真性（ｉ型）化合物半導体材料により構成されていてもよい。
【００３０】
第２電極１５は、例えば各画素Ｐに共通の電極として、第２コンタクト層１４上（光入射側）に、第２コンタクト層１４に接するように設けられている。第２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１電極１１から読み出される場合には、この第２電極１５を通じて例えば電子を排出することができる。第２電極１５は、例えば赤外線などの入射光を透過可能な導電膜により構成されている。第２電極１５には、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＴｉＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＴｉＯ2）等を用いることができる。第２電極１５は、例えば、隣り合う画素Ｐを仕切るように、格子状に設けられていてもよい。この第２電極１５には、光透過性の低い導電材料を用いることが可能である。
【００３１】
パッシベーション膜１６は、第２電極１５を光入射面Ｓ１側から覆っている。パッシベーション膜１６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１６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。パッシベーション膜１６は、ＯＰＢ領域Ｒ１Ｂに開口１６Ｈを有している。開口１６Ｈは、例えば、受光領域を囲む額縁状に設けられている（図１Ａ）。開口１６Ｈは、例えば平面視で四角形状または円状の孔であってもよい。このパッシベーション膜１６の開口１６Ｈにより、第２電極１５に導電膜１５Ｂが電気的に接続されている。
【００３２】
絶縁膜１７は、第１コンタクト層１２と埋込層１８との間に設けられるとともに、第１コンタクト層１２の端面、光電変換層１３の端面、第２コンタクト層１４の端面および第２電極１５の端面を覆い、周辺領域Ｒ２ではパッシベーション膜１６に接している。この絶縁膜１７は、積層構造を有しており、第１コンタクト層１２側から、第１絶縁層１７１および第２絶縁層１７２を含んでいる。この第１絶縁層１７１および第２絶縁層１７２に設けられた開口（後述の図２の第１開口１７１Ｍ，第２開口１７２Ｍ）に第１電極１１が埋設されている。絶縁膜１７の詳細な構成については、後述する。
【００３３】
導電膜１５Ｂは、ＯＰＢ領域Ｒ１Ｂから周辺領域Ｒ２の穴Ｈ１にわたって設けられている。この導電膜１５Ｂは、ＯＰＢ領域Ｒ１Ｂに設けられたパッシベーション膜１６の開口１６Ｈで第２電極１５に接するとともに、穴Ｈ１を介して読出回路基板２０の配線（後述の配線２２ＣＢ）に接している。これにより、読出回路基板２０から導電膜１５Ｂを介して第２電極１５に電圧が供給されるようになっている。導電膜１５Ｂは、このような第２電極１５への電圧供給経路として機能するとともに、遮光膜としての機能を有し、ＯＰＢ領域Ｒ１Ｂを形成する。導電膜１５Ｂは、例えば、タングステン（Ｗ），アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ）または銅（Ｃｕ）を含む金属材料により構成されている。導電膜１５Ｂ上にパッシベーション膜が設けられていてもよい。
【００３４】
第２コンタクト層１４の端部と第２電極１５との間に、接着層Ｂが設けられていてもよい。この接着層Ｂは、後述するように、撮像素子１を形成する際に用いられるものであり、半導体層１０Ｓを仮基板（後述の図４Ｃの仮基板３３）に接合する役割を担っている。接着層Ｂは、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）または酸化シリコン（ＳｉＯ2）等により構成されている。接着層Ｂは、例えば、半導体層１０Ｓの端面よりも拡幅して設けられ、半導体層１０Ｓとともに、埋込層１８に覆われている。接着層Ｂと埋込層１８との間には、絶縁膜１７が設けられている。
【００３５】
埋込層１８は、撮像素子１の製造工程で、仮基板（後述の図４Ｃの仮基板３３）と半導体層１０Ｓとの段差を埋めるためのものである。この埋込層１８を形成することにより、半導体層１０Ｓと仮基板３３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。
【００３６】
周辺領域Ｒ２の埋込層１８は、配線層１０Ｗと絶縁膜１７との間、および配線層１０Ｗとパッシベーション膜１６との間に設けられ、例えば、半導体層１０Ｓの厚み以上の厚みを有している。ここでは、この埋込層１８が半導体層１０Ｓを囲んで設けられているので、半導体層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に読出回路基板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１８の厚みを小さくしてもよいが、埋込層１８が半導体層１０Ｓを厚み方向にわたって覆い、半導体層１０Ｓの端面全面が埋込層１８に覆われていることが好ましい。埋込層１８が、絶縁膜１７を介して半導体層１０Ｓの端面全面を覆うことにより、半導体層１０Ｓへの水分の浸入を効果的に抑えることができる。素子領域Ｒ１の埋込層１８は、第１電極１１を覆うように、半導体層１０Ｓと配線層１０Ｗとの間に設けられている。
【００３７】
接合面Ｓ２側の埋込層１８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１８の面に配線層１０Ｗが設けられている。埋込層１８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。
【００３８】
ここでは、撮像素子１が埋込層１８を有する例について説明するが、撮像素子１は埋込層１８を有していなくてもよく、素子基板１０の周辺領域Ｒ２が、読出回路基板２０との接合面Ｓ２を有していなくてもよい。
【００３９】
埋込層１８には、埋込層１８を貫通する穴Ｈ１，Ｈ２が設けられている。この穴Ｈ１，Ｈ２は、埋込層１８とともに、配線層１０Ｗを貫通し、読出回路基板２０に達している。穴Ｈ１，Ｈ２は、例えば、四角形状の平面形状を有し、素子領域Ｒ１を囲むように、各々複数の穴Ｈ１，Ｈ２が設けられている（図１Ａ）。穴Ｈ１は、穴Ｈ２よりも素子領域Ｒ１に近い位置に設けられており、穴Ｈ１の側壁および底面は、導電膜１５Ｂに覆われている。この穴Ｈ１は、第２電極１５（導電膜１５Ｂ）と読出回路基板２０の配線（後述の配線２２ＣＢ）とを接続するためのものであり、パッシベーション膜１６、埋込層１８および配線層１０Ｗを貫通して設けられている。
【００４０】
穴Ｈ２は、例えば、穴Ｈ１よりもチップ端Ｅに近い位置に設けられている。この穴Ｈ２は、パッシベーション膜１６、埋込層１８および配線層１０Ｗを貫通し、読出回路基板２０のパッド電極（後述のパッド電極２２Ｐ）に達している。この穴Ｈ２を介して、外部と撮像素子１との電気的な接続が行われるようになっている。穴Ｈ１，Ｈ２は、読出回路基板２０に達していなくてもよい。例えば、穴Ｈ１，Ｈ２が、配線層１０Ｗの配線に達し、この配線が読出回路基板２０の配線２２ＣＢ、パッド電極２２Ｐに接続されていてもよい。
【００４１】
光電変換層１３で発生した正孔および電子は、第１電極１１および第２電極１５から読み出される。この読出し動作を高速に行うためには、第１電極１１と第２電極１５との間の距離を、光電変換するに足る距離であってかつ離間し過ぎない距離にすることが好ましい。即ち、素子基板１０の厚みを小さくすることが好ましい。例えば、第１電極１１と第２電極１５との間の距離または素子基板１０の厚みは、１０μｍ以下、さらには、７μｍ以下、さらには５μｍ以下である。
【００４２】
読出回路基板２０の半導体基板２１は、配線層２０Ｗおよび多層配線層２２Ｃを間にして、素子基板１０に対向している。この半導体基板２１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）により構成されている。半導体基板２１の表面（配線層２０Ｗ側の面）近傍には、複数のトランジスタが設けられている。例えば、この複数のトランジスタを用いて、画素Ｐ毎に、読出回路（Read Out Circuit）が構成されている。配線層２０Ｗは、例えば、素子基板１０側から、層間絶縁膜２２Ａおよび層間絶縁膜２２Ｂをこの順に有しており、これら層間絶縁膜２２Ａ，２２Ｂは積層して設けられている。例えば、層間絶縁膜２２Ａ中に、コンタクト電極２２Ｅおよびダミー電極２２ＥＤが設けられている。多層配線層２２Ｃは、配線層２０Ｗを間にして素子基板１０に対向して設けられている。例えば、この多層配線層２２Ｃ中に、パッド電極２２Ｐおよび複数の配線２２ＣＢが設けられている。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。
【００４３】
コンタクト電極２２Ｅは、第１電極１１と配線２２ＣＢとを電気的に接続するためのものであり、素子領域Ｒ１に、画素Ｐ毎に設けられている。このコンタクト電極２２Ｅは、素子基板１０の接合面Ｓ２でコンタクト電極１９Ｅに接している。隣り合うコンタクト電極２２Ｅは、層間絶縁膜２２Ａにより電気的に分離されている。
【００４４】
周辺領域Ｒ２に設けられたダミー電極２２ＥＤは、素子基板１０の接合面Ｓ２でダミー電極１９ＥＤに接している。このダミー電極２２ＥＤは、例えば、コンタクト電極２２Ｅと同一工程で形成されている。コンタクト電極２２Ｅおよびダミー電極２２ＥＤは、例えば銅（Ｃｕ）パッドにより構成されており、読出回路基板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１９Ｅとコンタクト電極２２Ｅとの間、および、ダミー電極１９ＥＤとダミー電極２２ＥＤとの間で例えばＣｕＣｕ接合がなされている。詳細は後述するが、これにより、画素Ｐを微細化することが可能となる。
【００４５】
コンタクト電極１９Ｅに接続された配線２２ＣＢは、半導体基板２１の表面近傍に設けられたトランジスタに接続されており、画素Ｐ毎に、第１電極１１と読出回路とが接続されるようになっている。穴Ｈ１を介して導電膜１５Ｂに接続された配線２２ＣＢ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１３で発生した電荷の一方（例えば、正孔）は、第１電極１１から、コンタクト電極１９Ｅ，２２Ｅを介して読出回路に読み出され、光電変換層１３で発生した電荷の他方（例えば、電子）は、第２電極１５から、導電膜１５Ｂを介して、所定の電位に排出されるようになっている。
【００４６】
周辺領域Ｒ２に設けられたパッド電極２２Ｐは、外部と電気的な接続を行うためのものである。撮像素子１のチップ端Ｅ近傍には、素子基板１０を貫通し、パッド電極２２Ｐに達する穴Ｈ２が設けられ、この穴Ｈ２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。例えば、穴Ｈ２内に配置された外部端子から、第２電極１５に、穴Ｈ２読出回路基板２０の配線２２ＣＢおよび導電膜１５Ｂを介して所定の電位が供給されるようになっていてもよい。光電変換層１３での光電変換の結果、第１電極１１から読み出された信号電圧が、コンタクト電極１９Ｅ，２２Ｅを介して、半導体基板２１の読出回路に読み出され、この読出回路を経由して穴Ｈ２内に配置された外部端子に出力されるようになっていてもよい。信号電圧は、読出回路とともに、例えば、読出回路基板２０に含まれる他の回路を経由して外部端子に出力されるようになっていてもよい。他の回路とは、例えば、信号処理回路および出力回路等である。
【００４７】
読出回路基板２０の厚みは、素子基板１０の厚みよりも大きいことが好ましい。例えば、読出回路基板２０の厚みは、素子基板１０の厚みよりも、２倍以上、さらには、５倍以上、さらには、１０倍以上大きいことが好ましい。あるいは、読出回路基板２０の厚みは、例えば、１００μｍ以上、あるいは、１５０μｍ以上、あるいは、２００μｍ以上である。このような大きな厚みを有する読出回路基板２０により、撮像素子１の機械強度が確保される。なお、この読出回路基板２０は、回路を形成する半導体基板２１を１層のみ含むものであってもよいし、回路を形成する半導体基板２１の他に、支持基板などの基板をさらに備えていてもよい。
【００４８】
[絶縁層１７の構成]
図２（Ａ）は、１つの画素Ｐに対応する領域の半導体層１０Ｓおよび絶縁層１７の断面構成を表したものであり、図２（Ｂ）は、半導体層１０Ｓおよび絶縁層１７の平面構成を表している。以下では、この図２（Ａ）（Ｂ）を用いて、絶縁層１７の詳細な構成を説明する。図２（Ａ）では、図１Ｂの上下方向（Ｚ軸方向）を逆転させて表している。
【００４９】
第１コンタクト層１２を間にして光電変換層１３に対向する第１絶縁層１７１は、例えば、第１コンタクト層１２および第２絶縁層１７２に接している。この第１絶縁層１７１には、拡散領域１２Ａに対向する位置に第１開口１７１Ｍが設けられている。第１開口１７１Ｍは、例えば、略円の平面（図２（Ｂ）のＸＹ平面）形状を有し、画素Ｐ毎に設けられている。拡散領域１２Ａは、この第１開口１７１Ｍに対向する領域から第１開口１７１Ｍの外側に広がって設けられている。第１開口１７１Ｍの断面形状は、例えば、略矩形である。この矩形の短辺（図２（Ａ）のＺ軸方向の辺）が湾曲していてもよい。
【００５０】
この第１開口１７１Ｍは、例えば、ケミカルエッチングを用いて形成されている。ケミカルエッチングは、例えば、ウェットエッチングまたはラジカルエッチング等である。詳細は後述するが、第１コンタクト層１２と第２絶縁層１７２との間の第１絶縁層１７１に、このようなケミカルエッチングで形成された第１開口１７１Ｍを設けることにより、異方性エッチングに起因した第１コンタクト層１２の表面（第１絶縁層１７１側の面）近傍の劣化を抑えることが可能となる。
【００５１】
第１絶縁層１７１は、ケミカルエッチング可能な材料により構成されており、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3），窒化シリコン（ＳｉＮ），酸化ハフニウム（Ｈｆ2Ｏ），酸化シリコン（ＳｉＯ2），酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ），オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ：Tetra Ethyl Ortho Silicate）または酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）等を含んでいる。
【００５２】
第１絶縁層１７１を間にして第１コンタクト層１２に対向する第２絶縁層１７２は、例えば、第１絶縁層１７１および第１コンタクト層１２に接している。この第２絶縁層１７２には、第１絶縁層１７１の第１開口１７１Ｍに連通する第２開口１７２Ｍが設けられている。第２開口１７２Ｍは、例えば、略円の平面（図２（Ｂ）のＸＹ平面）形状を有しており、画素Ｐ毎に設けられている。第２開口１７２Ｍの平面形状の大きさは、第１電極１１の配置（画素Ｐの大きさ）に合わせて規定される。本実施の形態では、この第２開口１７２Ｍの平面形状が、第１開口１７１Ｍの平面形状よりも小さくなっている。詳細は後述するが、これにより、隣り合う第２開口１７２Ｍの間を狭めやすくなるので、容易に画素Ｐを微細化することができる。
【００５３】
第２開口１７２Ｍは、例えば、平面（図２（Ｂ）のＸＹ平面）視で、第１開口１７１Ｍに重なる位置に配置されている。この第２開口１７２Ｍの直径は、第１開口１７１Ｍの直径よりも小さくなっている。例えば、平面視で、第２開口１７２Ｍは、第１開口１７１Ｍの内側に配置されている。
【００５４】
この第２開口１７２Ｍは、例えば、異方性エッチングを用いて形成されている。異方性エッチングを用いて第２開口１７２Ｍを形成することにより、比較的エッチング選択性の高い条件下で第２開口１７２Ｍを容易に形成することができる。
【００５５】
図３は、第２開口１７２Ｍの断面形状の他の例を表している。第２開口１７２Ｍは、例えばテーパ形状を有していてもよい。この第２開口１７２Ｍは、例えば、第１絶縁層１７１から離れるに連れて徐々に細くなっている。なお、第２開口１７２の大きさとは、第１電極１１側の面（図３の紙面上方向の面）での第２開口１７２Ｍの大きさである。
【００５６】
第２絶縁層１７２は、異方性エッチング可能な材料により構成されており、所定の異方性エッチンングの条件下で、第１絶縁層１７１の構成材料よりも、より異方性エッチングされやすい材料により構成されていることが好ましい。即ち、第２絶縁層１７２の構成材料は、第１絶縁層１７１の構成材料とは異なっていることが好ましい。例えば、第２絶縁層１７２は、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）等を含んでいる。
【００５７】
[撮像素子１の製造方法]
撮像素子１は、例えば次のようにして製造することができる。図４Ａ〜図６Ｃは、撮像素子１の製造工程を工程順に表したものである。
【００５８】
まず、図４Ａに示したように、例えばＩｎＰからなる成長基板３１上に、半導体層１０Ｓをエピタキシャル成長させる。成長基板３１の厚みは、例えば、数百μｍであり、半導体層１０Ｓの厚みは、例えば、数μｍである。この後、図４Ｂに示したように、半導体層１０Ｓ上に接着層Ｂを成膜する。成長基板３１の口径は、例えば、６インチ以下である。半導体層１０Ｓの形成は、例えば、第１コンタクト層１２を構成するｎ型のＩｎＰ、光電変換層１３を構成するｉ型のＩｎＧａＡｓおよび第２コンタクト層１４を構成するｎ型のＩｎＰをこの順にエピタキシャル成長させて行う。成長基板３１上に、例えばバッファ層およびストッパ層を形成した後に、半導体層１０Ｓを形成するようにしてもよい。
【００５９】
次に、図４Ｃに示したように、接着層Ｂを間にして、仮基板３３に、半導体層１０Ｓを形成した成長基板３１を接合する。仮基板３３は、例えば、絶縁層（絶縁層３３ＩＡ）と、基板３３Ｓを有している。絶縁層３３ＩＡは、例えば、接着層Ｂと基板３３Ｓとの間に配置されている。仮基板３３には、成長基板３１よりも大きな口径のものを用い、基板３３Ｓには例えば、シリコン（Ｓｉ）基板を用いる。仮基板３３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３１を大口径の仮基板３３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、読出回路基板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３３への成長基板３１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、例えばウェハ状の半導体層１０Ｓを仮基板３３に接合する。仮基板３３の厚みは、例えば、数百μｍである。
【００６０】
半導体層１０Ｓを形成した成長基板３１を仮基板３３に接合した後、図５Ａに示したように、成長基板３１を除去する。成長基板３１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。このとき、成長基板３１が一部残っていてもよい。また、半導体層１０Ｓが一部エッチングされてもよい。
【００６１】
続いて、図５Ｂに示したように、例えば、仮基板３３のマークに合わせて半導体層１０Ｓを所定の大きさにエッチングする。これにより、複数のチップ状態の半導体層１０Ｓが形成される。この図５Ｂでは、複数のチップ状態の半導体層１０Ｓのうち、２つの半導体層１０Ｓを図示している。
【００６２】
半導体層１０Ｓを成形した後、図６Ａに示したように、半導体層１０Ｓ（第１コンタクト層１２）上に、第１絶縁層１７１および第２絶縁層１７２をこの順に成膜する。なお、図６Ａ〜図６Ｃでは、１つの半導体層１０Ｓのうちの１つの画素Ｐに対応する領域を図示しており、仮基板３３および接着層Ｂの図示を省略している。第１絶縁層１７１および第２絶縁層１７２は、例えば、１つのチップ状態の半導体層１０Ｓの上面および側面を覆うように成膜する。
【００６３】
第２絶縁層１７２を成膜した後、図６Ｂに示したように、第２絶縁層１７２に、異方性エッチングを用いて第２開口１７２Ｍを形成する。この異方性エッチングの条件下では、第１絶縁層１７１はエッチングされにくい。異方性エッチングを用いることにより、比較的エッチング選択性の高い条件下で第２開口１７２Ｍを容易に形成することができる。
【００６４】
第２開口１７２Ｍを形成した後、図６Ｃに示したように、第１絶縁層１７１に第２開口１７２Ｍよりも大きな第１開口１７１Ｍを形成する。第１開口１７１Ｍは、第２開口１７２Ｍを介して第１絶縁層１７１をケミカルエッチングすることにより形成する。ここで、第２絶縁層１７２よりも第１コンタクト層１２に近い第１絶縁層１７１には、ケミカルエッチングを用いて第１開口１７１Ｍを形成するので、異方性エッチングに起因した第１コンタクト層１２の劣化を抑えることができる。
【００６５】
第１開口１７１Ｍを形成した後、第１コンタクト層１２に、拡散領域１２Ａを形成する。拡散領域１２Ａは、例えば、第１開口１７１Ｍを介したｐ型不純物の気相拡散により形成する。これにより、第１コンタクト層１２の選択的な領域に拡散領域１２Ａが形成される。拡散深さは、例えば、数百ｎｍであり、略等方拡散される。
【００６６】
半導体層１０Ｓに拡散領域１２Ａを設けた後、第２絶縁層１７２上に第１電極１１を形成する。例えば、第１電極１１は、第２絶縁層１７２に設けた第２開口１７２Ｍ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。ここでは、異方性エッチングを用いて、比較的小さな第２開口１７２Ｍが形成されているので、隣り合う第１電極１１の間隔を狭めることができる。
【００６７】
第１電極１１を形成した後、埋込層１８、配線層１０Ｗおよび読出回路基板２０をこの順に形成する。続いて、仮基板３３および接着層Ｂを除去する。次いで、第２コンタクト層１４上に第２電極１５およびパッシベーション膜１６をこの順に形成する。その後、穴Ｈ１および導電膜１５Ｂを形成する。これにより、第２電極１５と読出回路基板２０とが電気的に接続される。
【００６８】
最後に、素子基板１０を貫通し、読出回路基板２０のパッド電極２２Ｐに達する穴Ｈ２を形成する。これにより、図１Ａ，図１Ｂに示した撮像素子１が完成する。
【００６９】
[撮像素子１の動作]
撮像素子１では、パッシベーション膜１６、第２電極１５および第２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１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１電極１１へ収集される。この信号電荷が、コンタクト電極１９Ｅ，２２Ｅを通じて半導体基板２１に移動し、画素Ｐ毎に読み出される。
【００７０】
[撮像素子１の作用・効果]
本実施の形態の撮像素子１では、絶縁膜１７が、第１コンタクト層１２側から第１絶縁層１７１および第２絶縁層１７２の順の積層構造を有している。コンタクト層１２からより遠い第２絶縁層１７２には、第１絶縁層１７１の第１開口１７１Ｍよりも小さい第２開口１７２Ｍが設けられている。これにより、隣り合う第２開口１７２Ｍの間隔を容易に調整し、例えば、画素Ｐの微細化を容易にすることができる。以下、比較例を用いて、この作用効果について説明する。
【００７１】
図７は、比較例に係る撮像素子（撮像素子１００）の要部の断面構成を模式的に表したものである。図７には、１つの画素に対応する部分の半導体層１０Ｓおよび絶縁膜１１７が表されている。この撮像素子１００は、第１コンタクト層１２上に絶縁膜１１７を有している。この絶縁膜１１７には、上面から下面まで一定の大きさを有する開口（開口１１７Ｍ）が設けられている。平面（図７のＸＹ平面）視でこの開口１１７Ｍから広がるように、第１コンタクト層１２には拡散領域１２Ａが設けられている。開口１１７Ｍには、例えば、電極（図１Ｂの第１電極１１参照）が埋め込まれている。この開口１１７Ｍは、例えば、ケミカルエッチングにより形成されている。このため、画素毎に、小さな開口１１７Ｍを形成することが困難となる。
【００７２】
画素の微細化に伴い、小さな開口１１７Ｍを形成する必要がある。例えば、異方性エッチングを用いて開口１１７Ｍを形成することにより、開口１１７Ｍをより小さくすることが可能となる。しかしながら、第１コンタクト層１２に接する絶縁膜１１７に異方性エッチングを施すと、異方性エッチングに起因して第１コンタクト層１２の表面が劣化するおそれがある。例えば、第１コンタクト層１２の表面には、異方性エッチングに起因した変質層が形成される。この変質層は、拡散領域１２Ａを形成する際の不純物拡散を阻害する。これにより、拡散領域１２Ａ近傍に暗電流が生成されやすくなり、ノイズが発生する。また、異方性エッチングに起因して、第１コンタクト層１２ではリン（Ｐ）が抜けやすくなる。更に、このような異方性エッチングの影響を受けやすい第１コンタクト層１２では、その厚みを小さくすることが困難となる。
【００７３】
これに対し、撮像素子１では、絶縁膜１７が第１絶縁層１７１および第２絶縁層１７２の積層構造を有している。これにより、異方性エッチングを用いて、第１絶縁層１７１の第１開口１７１Ｍを小さく形成し、かつ、第１コンタクト層１２に接する第２絶縁層１７２の第２開口１７２Ｍをケミカルエッチングにより形成することができる。
【００７４】
異方性エッチングを用いて形成する第１開口１７１Ｍの大きさは、例えば、第１電極１１の設計（ピッチ）に合わせて容易に小さくすることができる。よって、容易に画素Ｐを微細化することができる。また、第１コンタクト層１２への影響が大きい第２開口１７２Ｍは、ケミカルエッチングを用いて形成するので、異方性エッチングに起因した第１コンタクト層１２の劣化を抑えることができる。したがって、暗電流の発生を抑え、ノイズを低減することができる。また、第１コンタクト層１２のリン（Ｐ）の抜けを抑えることができる。更に、第１コンタクト層１２の厚みを小さくすることができる。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態の撮像素子１では、第２絶縁層１７２に第１開口１７１Ｍよりも小さい第２開口１７２Ｍを設けるようにしたので、隣り合う第２開口１７２Ｍの間隔を容易に調整することができる。よって、設計の自由度を高め、例えば、画素Ｐの微細化を容易に行うことができる。
【００７６】
＜適用例＞
上述の撮像素子は、例えば赤外領域を撮像可能なカメラなど、様々なタイプの電子機器（撮像装置）に適用することができる。図８に、その一例として、電子機器３（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器３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１と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、撮像素子１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。
【００７７】
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１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１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１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、メモリなど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。
【００７８】
＜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。
【００７９】
図９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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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９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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
＜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。
【００９７】
図１０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。
【００９８】
図１０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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
図１１は、図１０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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
＜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。
【０１３０】
図１２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。
【０１３１】
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１２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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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１２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。
【０１４１】
図１３は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１４２】
図１３では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１４３】
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。
【０１４４】
なお、図１３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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
【０１５０】
更に、本実施の形態等において説明した撮像素子１は、監視カメラ，生体認証システムおよびサーモグラフィ等の電子機器にも適用することが可能である。監視カメラは、例えばナイトビジョンシステム（暗視）のものである。撮像素子１を監視カメラに適用することにより、夜間の歩行者および動物等を遠くから認識することが可能となる。また、撮像素子１を車載カメラとして適用すると、ヘッドライトや天候の影響を受けにくい。例えば、煙および霧等の影響を受けずに、撮影画像を得ることができる。更に、物体の形状の認識も可能となる。また、サーモグラフィでは、非接触温度測定が可能となる。サーモグラフィでは、温度分布や発熱も検出可能である。加えて、撮像素子１は、炎，水分またはガス等を検知する電子機器にも適用可能である。
【０１５１】
以上、実施の形態および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１コンタクト層１２、光電変換層１３および第２コンタクト層１４により半導体層１０Ｓを構成する場合について説明したが、半導体層１０Ｓは、例えば、第２コンタクト層１４を含んでいなくてもよく、あるいは、他の層を含んでいてもよい。
【０１５２】
また、上記実施の形態等の撮像素子１は、更に、カラーフィルタ層およびオンチップレンズ等を有していてもよい。
【０１５３】
また、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。
【０１５４】
また、図３では、第１コンタクト層１２から離れるにつれて、徐々に細くなる第２開口１７２Ｍを例示したが、図１４に示したように、第２開口１７２は、第１コンタクト層１２に近づくにつれて、徐々に細くなっていてもよい。
【０１５５】
また、上記実施の形態等で示した化合物の化学式は一例であり、各元素の組成が、この化学式と異なっていてもよい。
【０１５６】
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撮像素子を説明したが、本技術の半導体素子は撮像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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
尚、本開示は、以下のような構成であってもよい。この本開示に係る撮像素子、半導体素子および第１，第２の電子機器によれば、第２絶縁層に第１開口（第１絶縁層）よりも小さい第２開口を設けるようにしたので、隣り合う第２開口の間隔を容易に調整することができる。よって、設計の自由度を高めることが可能となる。
（１）
化合物半導体材料を含む光電変換層と、
前記光電変換層に積層して配置されるとともに、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域を有するコンタクト層と、
前記コンタクト層を間にして前記光電変換層に対向して設けられるとともに、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層と
を備えた撮像素子。
（２）
前記第１絶縁層の構成材料は、前記第２絶縁層の構成材料と異なっている
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記第２絶縁層は、所定の条件下で、前記第１絶縁層の構成材料よりもエッチングされやすい材料により構成されている
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記第１絶縁層は、酸化アルミニウム，窒化シリコン，酸化ハフニウム，酸化シリコン，酸窒化シリコン，オルトケイ酸テトラエチルまたは酸化ランタンのうちの少なくともいずれか１つを含む
前記（１）ないし（３）のうちいずれか１つに記載の撮像素子。
（５）
更に、前記第１開口および前記第２開口に設けられ、前記拡散領域に電気的に接続された電極を含む
前記（１）ないし（４）のうちいずれか１つに記載の撮像素子。
（６）
前記コンタクト層の前記拡散領域以外の部分は第２導電型である
前記（１）ないし（５）のうちいずれか１つに記載の撮像素子。
（７）
前記化合物半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である
前記（１）ないし（６）のうちいずれか１つに記載の撮像素子。
（８）
前記化合物半導体材料は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＮ，ＩｎＡｓＳｂ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂおよびＨｇＣｄＴｅのうちのいずれか１つである
前記（１）ないし（６）のうちいずれか１つに記載の撮像素子。
（９）
化合物半導体材料を含み、かつ、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域が設けられたコンタクト層を有する半導体層と、
前記コンタクト層に接するとともに前記半導体層にして積層され、かつ、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層と
を備えた半導体素子。
（１０）
前記第１絶縁層の構成材料は、前記第２絶縁層の構成材料と異なっている
前記（９）に記載の半導体素子。
（１１）
前記第２絶縁層は、所定の条件下で、前記第１絶縁層の構成材料よりもエッチングされやすい材料により構成されている
前記（９）または（１０）に記載の半導体素子。
（１２）
前記第１絶縁層は、酸化アルミニウム，窒化シリコン，酸化ハフニウム，酸化シリコン，酸窒化シリコン，オルトケイ酸テトラエチルまたは酸化ランタンのうちの少なくともいずれか１つを含む
前記（９）ないし（１１）のうちいずれか１つに記載の半導体素子。
（１３）
更に、前記第１開口および前記第２開口に設けられ、前記拡散領域に電気的に接続された電極を含む
前記（９）ないし（１２）のうちいずれか１つに記載の半導体素子。
（１４）
前記コンタクト層の前記拡散領域以外の部分は第２導電型である
前記（９）ないし（１３）のうちいずれか１つに記載の半導体素子。
（１５）
前記化合物半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である
前記（９）ないし（１４）のうちいずれか１つに記載の半導体素子。
（１６）
前記化合物半導体材料は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｓＳｂ，ＩｎＡｓおよびＩｎＳｂのうちのいずれか１つである
前記（９）ないし（１４）のうちいずれか１つに記載の半導体素子。
（１７）
化合物半導体材料を含む光電変換層と、
前記光電変換層に積層して配置されるとともに、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域を有するコンタクト層と、
前記コンタクト層を間にして前記光電変換層に対向して設けられるとともに、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層とを含む
撮像素子を備えた電子機器。
（１８）
化合物半導体材料を含み、かつ、選択的な領域に第１導電型の不純物の拡散領域が設けられたコンタクト層を有する半導体層と、
前記コンタクト層に接するとともに前記半導体層にして積層され、かつ、前記拡散領域に対向する位置に第１開口を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層を間にして前記コンタクト層に対向して設けられ、かつ、前記第１開口に連通するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口を有する第２絶縁層とを含む
半導体素子を備えた電子機器。
【０１５９】
本出願は、日本国特許庁において２０１８年９月１９日に出願された日本特許出願番号第２０１８−１７４６３５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。
【０１６０】
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１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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６Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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