CN110546766A - 光电转换器件和摄像器件 - Google Patents

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Abstract

一种光电转换器件，其包括：光吸收层，其具有光入射面，并包括化合物半导体材料；针对每个像素设置的第一电极，其与所述光吸收层的所述光入射面的相对面具有对向关系；第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述光吸收层和所述第一电极之间；第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述第一半导体层和所述光吸收层之间；和第二导电型的第一扩散区域，所述第一扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并设置为跨越所述第二半导体层和所述光吸收层。

Description

光电转换器件和摄像器件
技术领域
本发明涉及例如用于但不限于红外传感器的光电转换器件和摄像器件。
背景技术
近年来，在红外区域具有灵敏度的图像传感器(红外传感器)已经商业化。例如，如专利文献1所述，在用于红外传感器的摄像器件(光电转换器件)中，使用包括诸如但不限于砷化铟镓(InGaAs)等III-V族半导体的光吸收层。该光吸收层吸收红外光以产生电荷，即进行光电转换。
在这种摄像器件中，针对每个像素读出信号电荷。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开号2009-283603
发明内容
然而，信号电荷易于在相邻像素之间迁移，从而可能发生串扰。而且，由于例如晶体缺陷，暗电流趋于增加。因此，所期望的是在减小暗电流的同时抑制相邻像素之间的信号电荷的迁移。
因此，期望提供能够在减小暗电流的同时抑制相邻像素之间的信号电荷的迁移的光电转换器件和摄像器件。
根据本发明实施例的光电转换器件包括：光吸收层，其具有光入射面，并包括化合物半导体材料；针对每个像素设置的第一电极，其与所述光吸收层的所述光入射面的相对面具有对向关系；第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述光吸收层和所述第一电极之间；第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述第一半导体层和所述光吸收层之间；和第二导电型的第一扩散区域，所述第一扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并设置为跨越所述第二半导体层和所述光吸收层。
根据本发明实施例的摄像器件包括：光吸收层，其具有光入射面，并包括化合物半导体材料；针对每个像素设置的第一电极，其与所述光吸收层的所述光入射面的相对面具有对向关系；第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述光吸收层和所述第一电极之间；第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述第一半导体层和所述光吸收层之间；和第二导电型的第一扩散区域，所述第一扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并设置为跨越所述第二半导体层和所述光吸收层。
在根据本发明实施例的光电转换器件和摄像器件中，第一扩散区域设置在相邻的像素之间。由此相邻的像素通过第一扩散区域电分离。此外，第一半导体层和第二半导体层具有第一导电型和第二导电型的结(p-n结)。由此在邻近具有大于光吸收层的带隙能的带隙能的半导体层之间(在第一半导体和第二半导体层之间)形成耗尽层。
根据本发明实施例中的光电转换器件和摄像器件，相邻的像素通过第一扩散区域电隔离。可以抑制相邻像素之间的信号电荷的迁移。此外，在具有大于光吸收层的带隙能的带隙能的半导体层之间形成耗尽层。可以减少暗电流。因此，使得可以抑制相邻像素之间的信号电荷的迁移，同时减小暗电流。
应理解，上述内容为本发明的实施方式的示例。本发明实施例的效果不限于上述效果。还可能存在其他不同的效果，或者可以进一步包括其他效果。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图2是示出图1所示的摄像器件的平面构造的示意图。
图3是示出图1所示的摄像器件的另一示例的示意剖面图。
图4A是示出制造图1所示的摄像器件的方法的过程的示意剖面图。
图4B是示出图4A之后的过程的示意剖面图。
图4C是示出图4B之后的过程的示意剖面图。
图5A是示出图4C之后的过程的示意剖面图。
图5B是示出图5A之后的过程的示意剖面图。
图5C是示出图5B之后的过程的示意剖面图。
图6是说明图1所示的摄像器件的操作的示意剖面图。
图7是说明图6所示的信号电荷的临时汇集部的示意剖面图。
图8是示出根据比较例1的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图9是说明在图8所示的摄像器件中形成的耗尽层的位置的视图。
图10是示出根据比较例2的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图11是说明在图10所示的摄像器件中形成的耗尽层的位置的视图。
图12是说明图1所示的摄像器件的工作方式和效果的示意剖面图。
图13是说明图7所示的临时汇集部的效果(1)的视图。
图14是说明图7所示的临时汇集部的效果(2)的视图。
图15是以与图8所示的摄像器件的效果进行对比的方式示出图1所示的摄像器件的效果的视图。
图16是示出根据变形例1的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图17是示出根据变形例2的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图18是示出根据变形例3的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图19是示出根据变形例4的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图20的部分(A)是示出变形例5的摄像器件的概要构造的一部分的示意平面图，且部分(B)是示出其示意剖面图。
图21是示出根据变形例6的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图22是示出根据本发明第二实施例的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图23A是示出制造图22所示的摄像器件的方法的过程的示意剖面图。
图23B是示出图23A之后过程的示意剖面图。
图24是示出根据变形例7的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图25是示出图24所示的摄像器件的另一示例的示意剖面图。
图26是示出根据变形例8的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图27是示出图26所示的摄像器件的另一示例(1)的示意剖面图。
图28是示出图26所示的摄像器件的另一示例(2)的示意剖面图。
图29的部分(A)是示出变形例9的摄像器件的概要构造的示意平面图，且部分(B)示出其剖面图。
图30的部分(A)是示出根据本发明第三实施例的摄像器件的概要构造的示意剖面图，且部分(B)是其示意平面图。
图31是示出图30所示的摄像器件的另一示例的概要构造的示意剖面图。
图32是示出根据变形例10的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图33是示出图32所示的摄像器件的另一示例的示意剖面图。
图34是示出根据变形例11的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图35是示出图34所示的摄像器件的另一示例(1)的示意剖面图。
图36是示出图34所示的摄像器件的另一示例(2)的示意剖面图。
图37是示出根据变形例12的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图38是示出图37所示的摄像器件的另一示例的示意剖面图。
图39是示出根据变形例13的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图40是示出图39所示的摄像器件的另一示例的示意剖面图。
图41是示出根据变形例14的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图42是示出图41所示的摄像器件的另一示例的示意剖面图。
图43是示出根据变形例15的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图44是示出根据变形例16的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图45是示出图44所示的摄像器件的另一示例的示意剖面图。
图46是示出根据变形例17的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图47是示出根据变形例18的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图48是示出根据变形例19的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图49是示出图48所示的摄像器件的另一示例的示意剖面图。
图50是示出根据变形例20的摄像器件的概要构造的示意剖面图。
图51是示出图34所示的电摄像器件的另一示例(1)的示意剖面图。
图52是示出图34所示的摄像器件的另一示例(2)的示意剖面图。
图53是示出摄像器件的构造的框图。
图54是示出堆叠型摄像器件的构造示例的示意图。
图55是示出使用图54所示的摄像器件的电子装置(相机)的示例的原理框图。
图56是描绘内窥镜手术系统的示意性构造的示例的视图。
图57是描绘摄像机头和摄像机控制单元(CCU)的功能构造的示例的框图。
图58是描绘车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图59是辅助阐释说明车外信息检测部和摄像部的安装位置示例的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细说明本发明的一些实施例。应注意，按照以下顺序给出说明。
1.第一实施例(包括第一半导体层和第二半导体层的摄像器件的示例，其中相邻的像素通过扩散区域分离)
2.变形例1(具有电荷收集层的示例)
3.变形例2(具有势垒减缓层的示例)
4.变形例3(通过雪崩现象放大信号电荷的示例)
5.变形例4(具有第一导电型电荷的涂覆膜的示例)
6.变形例5(具有耦接到扩散区域的第三电极的示例)
7.变形例6(信号电荷是空穴的示例)
8.第二实施例(针对每个像素具有用于第一半导体层和第二半导体层的凹槽的摄像器件的示例)
9.变形例7(凹槽延伸到光吸收层内部的示例)
10.变形例8(凹槽的侧壁的一部分覆盖有绝缘膜的示例)
11.变形例9(在凹槽中具有遮光部件的示例)
12.第三实施例(包括遮光第二电极的摄像器件的示例)
13.变形例10(在光入射面侧具有扩散区域的示例)
14.变形例11(在设置在光入射面侧的凹槽中具有遮光部件的示例)
15.变形例12(具有耦接到光入射面侧的扩散区域的第四电极的示例)
16.变形例13(凹槽分离光吸收层的示例)
17.变形例14(具有凹槽内的耦接到扩散区域的第三电极的示例)
18.变形例15(光吸收层具有浓度梯度的示例)
19.变形例16(与浅沟槽隔离部(STI)组合的示例)
20.变形例17(在第一电极和第一半导体层之间具有更大带隙能的接触层的示例)
21.变形例18(位于第一电极的下层处的具有较小带隙能的接触层的示例)
22.变形例19(在光入射侧具有保护膜的示例)
23.变形例20(在光入射侧具有遮光膜、滤光器和片上透镜的示例)
24.第一应用示例(摄像器件的示例)
25.第二应用示例(电子装置的示例)
26.第一应用示例(内窥镜手术系统的应用示例)
27.第二应用示例(移动体的应用示例)
<第一实施例>
[构造]
图1和图2示出了根据本发明第一实施例的摄像器件(摄像器件1)的示意性构造。图1示出了摄像器件1的剖面图，而图2示出了摄像器件1的平面构造。例如，摄像器件1应用于使用诸如III-V族半导体等化合物半导体材料的红外传感器。例如，摄像器件1具有将可见区域的波长的光光电转换为短红外区域的功能。可见区域的范围例如从380nm(包含端值)到780nm(不包含端值)。短红外区域的范围例如从780nm(包含端值)到2400nm(不包含端值)。摄像器件1例如包括以二维矩阵布置的多个光接收单元区域P(像素P)。在此，通过将摄像器件1作为根据本技术实施例的光电转换器件的具体示例进行说明。
在摄像器件1的像素P中依次设置有第一电极11、第一半导体层12、第二半导体层13、光吸收层14、接触层15和第二电极16。光吸收层14具有彼此相对的第一表面S1和第二表面S2。第二表面S2用作光入射面。第一表面S1是与光入射面相对的表面。第二半导体层13设置在第一表面S1上。接触层15设置在第二表面S2上。在该摄像器件1中，在布置有第二电极16的一侧进入的光通过接触层15进入光吸收层14的第二表面S2。绝缘膜17设置成围绕第一电极11。摄像器件1包括在相邻像素P之间的扩散区域D(第一扩散区域)。扩散区域D设置成跨越第一半导体层12、第二半导体层13和光吸收层14。在扩散区域D中，第一半导体层12覆盖有涂覆膜18。
第一电极11是读出电极，其被提供用于读出在光吸收层14中产生的信号电荷(空穴或电子)的电压。在以下说明中，为方便起见，假设信号电荷是电子。针对每个像素P分别设置第一电极11，第一电极11与光吸收层14的第一表面S1具有对向关系。第一电极11通过例如凸块或通孔电耦接到像素电路和硅半导体基板。像素电路用于读出信号。在硅半导体基板上设置有例如各种布线。第一电极11例如设置为与第一半导体层12接触。第一电极11的平面形状例如是矩形。多个第一电极11彼此间隔地布置。第一电极11埋置在绝缘膜17的开口中。在相邻的第一电极11之间设置有绝缘膜17和涂覆膜18。
第一电极11包括例如钛(Ti)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铂(Pt)、金(Au)、铜(Cu)、锗(Ge)、钯(Pd)、锌(Zn)、镍(Ni)、铟(In)和铝(Al)中的任一单质，或包含它们中的至少一种的合金。第一电极11可以包括这种组成材料的单一膜，或者第一电极11可以包括作为其中两种以上的组合的堆叠膜。
第一半导体层12和第二半导体层13例如设置为所有像素P的公共层。如下所述，第一半导体层12和第二半导体层13构成p-n结，并且包括具有比构成光吸收层14的化合物半导体材料的带隙能大的带隙能的化合物半导体材料。在光吸收层14包括例如InGaAs(砷化铟镓，带隙能为0.75eV)的情况下，第一半导体层12和第二半导体层13可以使用例如InP(磷化铟，带隙能为1.35eV)。第一半导体层12和第二半导体层13例如可以使用包括In(铟)、Ga(镓)、Al(铝)、As(砷)、P(磷)、Sb(锑)和N(氮)中的至少任一者的III-V族半导体。具体地，除InP(磷化铟)之外，示例还可以包括InGaAsP(砷磷化铟镓)、InAsSb(砷锑化铟)、InGaP(磷化铟镓)、GaAsSb(砷锑化镓)和InAlAs(砷化铟铝)。例如，第一半导体层12的厚度和第二半导体层13的厚度之和是100nm至3000nm(包括端值)。
在第一半导体层12和第二半导体层13的总厚度小于100nm的情况下，例如，在第一半导体层12和第二半导体层13之间形成的p-n结可能与例如第一电极11或光吸收层14接触。此外，在第一半导体层12和第二半导体层13的总厚度小于100nm的情况下，在形成下述凹槽G1时的蚀刻损伤或者在形成下述涂覆膜18时的损伤可能到达光吸收层14。由此会导致暗电流的增加。在第一半导体层12和第二半导体层13的总厚度大于3000nm的情况下，扩散区域D难以延伸并形成到光吸收层14，从而导致难以将相邻的像素P电分离。
设置在第一电极11和第二半导体层13之间的第一半导体层12具有例如n型(第一导电型)载流子。第二半导体层13设置在第一半导体层12和光吸收层14(第一表面S1)之间，并且具有与第一半导体层12的导电型相反的导电型的载流子，即p型(第二导电型)。由此在第一半导体层12和第二半导体层13之间(在第一半导体层12和第二半导体层13之间的界面处)形成p-n结。正如下面详细描述，在第一半导体层12和第二半导体层13之间的界面处形成的p-n结具有比光吸收层14的带隙大的带隙，由此可以减少暗电流。在一种替代方案中，可在第一半导体层12和第二半导体层13之间设置i型半导体层(本征半导体层)以形成p-i-n结。
在第二半导体层13和接触层15之间设置的光吸收层14例如用作所有像素P的公共层。光吸收层14吸收预定波长的光，从而产生信号电荷。光吸收层14包括例如p型化合物半导体材料。构成光吸收层14的化合物半导体材料例如包括包含In(铟)、Ga(镓)、Al(铝)、As(砷)、P(磷)、Sb(锑)和N(氮)中的至少任一者的III-V族半导体。具体地，示例可以包括InGaAs(砷化铟镓)、InGaAsP(砷磷化铟镓)、InAsSb(砷锑化铟)、InGaP(磷化铟镓)、GaAsSb(砷锑化镓)和InAlAs(砷化铟铝)。光吸收层14的掺杂浓度例如为1×1014cm-3至1×1017cm-3(包括端值)。在光吸收层14的掺杂浓度大于1×1017cm-3的情况下，由于由光电转换产生的信号电荷的复合而使损耗可能性增加。由此会造成量子效率降低。
光吸收层14的厚度例如为100nm至10000nm(包括端值)。在光吸收层14的厚度小于100nm的情况下，更多的光穿过光吸收层14，从而可能导致量子效率显著降低。在光吸收层14的厚度大于5000nm的情况下，难以形成深度为5000nm以上的扩散区域D。由此难以充分地抑制相邻像素P之间的串扰的发生。例如，在光吸收层14中，将可见光区域波长的光光电转换为短红外区域。
扩散区域D例如是扩散有p型杂质的区域。扩散区域D在平面图(图2)中设置为晶格形状。扩散区域D将相邻的像素P电隔离，并且设置为从第一半导体层12的从绝缘膜17中露出的前表面各向同性地延伸。在第一半导体层12的面内方向(图1和图2中的X-Y平面)上，扩散区域D在相邻的绝缘膜17之间跨越地延伸。在第一半导体层12的厚度方向(图1和2中的Z方向)上，扩散区域D从第一半导体层12延伸穿过第二半导体层13到达部分或全部的光吸收层14。因此，扩散区域D设置为跨越第二半导体层13和光吸收层14，从而使每个像素P中的第二半导体层13和光吸收层14之间的界面被扩散区域D环绕。如下面详细描述，由此导致信号电荷的临时汇集部(下面图参考7说明的临时汇集部14P)的形成。
例如，在扩散区域D中扩散有作为p型杂质的锌(Zn)。p型杂质的示例可以包括镁(Mg)、镉(Cd)、铍(Be)、硅(Si)、锗(Ge)、碳(C)、锡(Sn)、铅(Pb)、硫(S)和碲(Te)。扩散区域D的掺杂浓度例如为1×1017cm-3至5×1019cm-3(包括端值)。通过使扩散区域D的掺杂浓度等于或大于1×1017cm-3，有助于抑制界面处暗电流的发生。掺杂浓度的上限5×1019cm-3是通过扩散过程获得的上限。大于5×1019cm-3的掺杂浓度接近于溶解度极限，在该溶解度极限下，掺杂剂在晶体内聚集并形成缺陷，从而导致暗电流特性劣化。
接触层15例如设置为所有像素P的公共层。接触层15设置在光吸收层14(第二表面S2)和第二电极16之间，并与它们接触。接触层15是从第二电极16排出的电荷迁移的区域。接触层15包括例如包含p型杂质的化合物半导体。接触层15可以使用例如p型InP(磷化铟)。
第二电极16例如设置为所有像素P的公共电极。第二电极16隔着接触层15设置在光吸收层14的整个第二表面S2(光入射面)上。第二电极16将在光吸收层14产生的电荷之中的未被用作信号电荷的电荷排出。例如，当电子被第一电极11作为信号电荷读出时，空穴例如可以通过第二电极16排出。第二电极16包括透明导电膜，透明导电膜能够允许诸如红外光等入射光穿过。相对于波长例如为1.6μm(1600nm)的光，第二电极16具有50％以上的透射率。第二电极16可以使用例如ITO(氧化铟锡)或ITiO(In2O3-TiO2)。
针对每个像素P，绝缘膜17设置在第一半导体层12的前表面上。绝缘膜17限定了扩散区域D。如下所述，绝缘膜17在形成扩散区域D的扩散过程中充当掩模(参见下述图4C和5A)。也就是说，扩散区域D形成在相邻的绝缘膜17之间。绝缘膜17的厚度例如小于第一电极11的厚度，从而使第一电极11从绝缘膜17中突出。绝缘膜17的厚度优选为10nm至5000nm(包括端值)。通过使用厚度为10nm以上的绝缘膜17，可以抑制扩散元素(杂质)在扩散过程中穿过。绝缘膜17的大于5000nm的厚度会导致在形成第一电极11时难以蚀刻绝缘膜17。
对于绝缘膜17，可以使用例如包括硅(Si)、氮(N)、铝(Al)、铪(Hf)、钽(Ta)、钛(Ti)、镁(Mg)、氧(O)、镧(La)、钆(Gd)和钇(Y)中的至少一者的绝缘材料。具体地，绝缘膜17可以使用例如氮化硅(SiN)膜。或者，绝缘膜17可以使用例如氧化硅(SiO2)膜、氧氮化硅(SiON)膜、氧氮化铝(AlON)膜、氮化硅铝(SiAlN)膜、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)膜、氧化硅铝(AlSiO)膜、氧化铪(HfO2)膜或氧化铪铝(HfAlO)膜。在另一替代方案中，绝缘膜17可包括有机材料。对于有机材料，使用能够抑制扩散元素穿过的材料。
涂覆膜18设置在相邻的绝缘膜17之间，并且覆盖第一半导体层12的前表面。涂覆膜18保护第一半导体层12的从绝缘膜17中露出的前表面。涂覆膜18的一部分可以设置为与绝缘膜17重叠。涂覆膜18例如包括绝缘材料或半导体材料。构成涂覆膜18的绝缘材料的示例可以包括包含硅(Si)、氮(N)、铝(Al)、铪(Hf)、钽(Ta)、钛(Ti)、镁(Mg)、钪(Sc)、锆(Zr)、氧(O)、镧(La)、钆(Gd)和钇(Y)中的至少一者的绝缘材料。具体地，涂覆膜18例如包括氧化铝(Al2O3)膜。或者，涂覆膜18可包括例如氮化硅(SiN)膜、氧化硅(SiO2)膜、氮氧化硅(SiON)膜、氧氮化铝(AlON)膜、氮化硅铝(SiAlN)膜、氧化镁(MgO)膜、氧化硅铝(AlSiO)膜、氧化铪(HfO2)膜、氧化铪铝(HfAlO)膜、氧化钽(Ta2O3)膜、氧化钛(TiO2)膜、氧化钪(Sc2O3)膜、氧化锆(ZrO2)膜、氧化钆(Gd2O3)膜、氧化镧(La2O3)膜或氧化钇(Y2O3)膜。构成涂覆膜18的半导体材料的示例可包括诸如硅(Si)和锗(Ge)等IV族半导体材料。涂覆膜18的厚度例如为1nm至500nm(包括端值)。涂覆膜18的厚度没有特定的下限，但从沉积工艺的观点来看，优选为1nm以上的值，以完美覆盖露出的化合物半导体。涂覆膜18的厚度没有特定的上限，但从随后形成第一电极11和平坦化工艺的观点来看，优选为500nm以下。应注意的是，涂覆膜18不必须设置，并且可以适当地省略。
如图3所示，保护膜19可以堆叠在涂覆膜18上。对于保护膜19，可以使用例如包括包含硅(Si)、氮(N)、铝(Al)、铪(Hf)、钽(Ta)、钛(Ti)、镁(Mg)、氧(O)、镧(La)、钆(Gd)和钇(Y)中的至少一者的绝缘材料。具体地，保护膜19包括例如氧化硅(SiO2)膜。或者，保护膜19以可包括例如氮化硅(SiN)膜、氧化铝(Al2O3)膜、氮氧化硅(SiON)膜、氧氮化铝(AlON)膜、氮化硅铝(SiAlN)膜、氧化镁(MgO)膜、氧化硅铝(AlSiO)膜、氧化铪(HfO2)膜或氧化铪铝(HfAlO)膜。
[摄像器件1的制造方法]
摄像器件1可以按照以下示例方式制造。图4A至5C以处理的顺序示出了摄像器件1的制造过程。
首先，如图4A所示，通过例如外延生长形成堆叠主体。堆叠主体依次包括接触层15、光吸收层14、第二半导体层13和第一半导体层12。在这种情况下，p-n结形成在第二半导体层13和第一半导体层12之间。
此后，如图4B所示，在第一半导体层12的整个前表面上沉积厚度例如为10nm以上的绝缘膜17。此后，如图4C所示，使用例如掩模M1进行光刻和蚀刻。蚀刻通过干式蚀刻或湿式蚀刻进行。因此，去除绝缘膜17的一部分，以使第一半导体层12的前表面以晶格形状露出。
在使第一半导体层12的前表面从绝缘膜17中以晶格形状露出之后，如图5A所示，形成扩散区域D。通过从第一半导体层12的露出表面扩散p型杂质(例如，锌(Zn))来形成扩散区域D。例如通过气相扩散或固相扩散来进行杂质的扩散。设置杂质的扩散条件，以使扩散区域D从第一半导体层12通过第二半导体层13形成在光吸收层14内。例如，将退火温度调节到300度到800度(包括端值)。
在形成扩散区域D之后，如图5B所示，在第一半导体层12的整个前表面上形成涂覆膜18。将涂覆膜18形成为覆盖绝缘膜17以及第一半导体层12。在形成涂覆膜18之后，可以进一步形成保护膜19。通过使用例如热氧化方法、CVD(化学气相沉积)方法或ALD(原子层沉积)方法沉积绝缘材料来形成涂覆膜18。或者，可以通过使用例如溅射气相沉积方法、电子束(电子束枪)气相沉积方法、电阻加热气相沉积方法、化学气相沉积方法(CVD)或原子层沉积方法(ALD)沉积半导体材料来形成涂覆膜18。
在形成涂覆膜18之后，如图5C所示，例如使用掩模M2进行光刻和蚀刻。蚀刻通过干式蚀刻或湿式蚀刻来进行。因此，在保护膜19、涂覆膜18和绝缘膜17中形成延伸到第一半导体层12的孔。该孔用于形成第一电极11。孔的形成位置在平面图中不与扩散区域D重叠。
在保护膜19、涂覆膜18和绝缘膜17中形成孔之后，在孔中形成第一电极11。最后，在接触层15的整个表面上形成第二电极16。由此，完成了图1所示的摄像器件1。
[摄像器件1的操作]
参照图6，在摄像器件1中，当光L通过第二电极16和接触层15进入光吸收层14时，光L在光吸收层14中被吸收。光L例如是可见光区域和红外区域的波长的光。因此，在光吸收层14中，产生成对的空穴和电子。也就是说，进行光电转换。在这种情况下，通过向例如第一电极11施加预定电压，在光吸收层14中产生电位梯度。这导致所产生的两种电荷中的一种(例如，电子)作为信号电荷迁移到临时汇集部(下面参考图7说明的临时汇集部14P)。临时汇集部或临时汇集部14P位于光吸收层14和第二半导体层13之间的界面附近。
参照图7，说明了在摄像器件1中形成的临时汇集部14P。因为第二半导体层13的带隙能大于光吸收层14的带隙能，所以在光吸收层14和第二半导体层13之间的界面处设置有带偏移势垒。因此，暂时阻止了信号电荷从光吸收层14向第二半导体层13的迁移。此外，因为扩散区域D设置在相邻的像素P之间，所以相邻的像素P之间的迁移也受到阻碍。因此，信号电荷暂时汇集在靠近光吸收层14和第二半导体层13之间的界面的被扩散区域D环绕的袋状部(临时汇集部14P)中。信号电荷越过带偏移势垒并离开临时汇集部14P，并通过第二半导体层13和第一半导体层12被收集到第一电极11。信号电荷通过每个像素P的读出集成电路(ROIC)读出。
[摄像器件1的工作原理和效果]
在根据本实施例的摄像器件1中，扩散区域D设置在相邻的像素P之间。由此相邻的像素P被扩散区域D电隔离。此外，p-n结由第一半导体层12(n型)和第二半导体层13(p型)形成。由此在具有大于光吸收层14的带隙能的带隙能的半导体层之间(在第一半导体层12和第二半导体层13之间)形成耗尽层。因此，可以抑制相邻像素P之间的信号电荷的迁移，并减小暗电流。说明如下。
图8示出了根据比较例1的摄像器件(摄像器件100)的示意性剖面构造。摄像器件100依次包括第一电极11、第一半导体层12(n型)、光吸收层14(n型)、接触层15和第二电极16。在第一半导体层12和光吸收层14中，针对每个像素P设置p型扩散区域D100。扩散区域D100耦接到第一电极11。因此，在光吸收层14中产生的信号电荷(例如，空穴)迁移到扩散区域D100，并从扩散区域D100收集到第一电极11。
图9示意性地示出了摄像器件100的电位分布。在如上所述的摄像器件100中，通过扩散区域D100在光吸收层14内部形成p-n结。也就是说，在光吸收层14内部形成由p-n结引起的耗尽层K。大部分暗电流出现在耗尽层K中。此外，存在耗尽层K的半导体层的带隙显著影响暗电流的产生的可能性。当存在耗尽层K的半导体层的带隙较小时，产生暗电流的可能性增加。在摄像器件100中，耗尽层K形成在具有较小带隙的光吸收层14内。这导致产生暗电流的可能性增加。
此外，尽管针对每个像素P设置了扩散区域域D100，但是在光吸收层14的未设置扩散区域D100的一部分中(光入射侧)，信号电荷能够在像素P之间自由迁移。也就是说，在摄像器件100中，在光吸收层14的没有设置扩散区域D100的一部分中，没有用于抑制像素P之间的信号电荷迁移的电学或物理势垒。这导致在相邻的像素P之间发生信号电荷串扰的可能性。
图10示出了根据比较例2的摄像器件(摄像器件101)的示意性剖面构造。摄像器件101依次包括第一电极11、第一半导体层12(n型)、光吸收层14(n型)、接触层15和第二电极16。第一半导体层12依次包括第一半导体层12A和第一半导体层12B，即，按它们的位置与第一电极11的接近程度的顺序排列。第一半导体层12B具有比第一半导体层12A更低的杂质浓度。光吸收层14包括光吸收层14A和光吸收层14B，按照它们的位置与第一半导体层12的接近度的顺序排列。光吸收层14B具有比光吸收层14A更低的杂质浓度。在第一半导体层12中，针对每个像素P设置p型扩散区域D101。在光吸收层14中不设置扩散区域域D101。扩散区域D101耦接到第一电极11。因此，在光吸收层14中产生的信号电荷(例如，空穴)迁移到扩散区域D101中，并从扩散区域D101中收集到第一电极11。
图11示意性地示出了摄像器件101的电位分布。在摄像器件101中，扩散区域D101没有延伸到光吸收层14，而是仅设置在第一半导体层12中。也就是说，耗尽层K形成在具有比光吸收层14的带隙大的带隙的第一半导体层12中。因此，与摄像器件100相比，可以降低暗电流产生的可能性。
然而，与摄像器件100相比，摄像器件101的信号电荷在相邻像素P之间迁移的可能性更高。因为光吸收层14缺少扩散区域D101，所以信号电荷在光吸收层14内自由迁移。
此外，在摄像器件101中，由于在光吸收层14和第一半导体层12之间界面处的带偏移势垒，存在降低信号电荷的读出效率的可能性。
与此相反，在摄像器件1中，如图12所示，因为扩散区域D设置在相邻的像素P之间，所以对于每个像素P，信号电荷累积在临时汇集部14P中。因此，抑制了信号电荷在相邻的像素P之间的迁移。此外，在摄像器件1中，p-n结形成在第一半导体层12(n型)和第二半导体层13(p型)之间的界面处，其中，耗尽层布置在位于相对较大的带隙能的半导体层中(靠近第一半导体层12和第二半导体层13之间)。因此，降低了产生暗电流的可能性。
此外，在摄像器件1中，由于临时汇集部14P，可以更有效地减少暗电流。说明如下。
图13示出了临时汇集部14P附近的电位分布。在临时汇集部14P中，不仅累积信号电荷而且累积由暗电流引起的电荷。由此临时汇集部14P附近始终存在电荷。也就是说，不太可能在临时汇集部14P附近形成包括少量电荷的区域(耗尽层)。由此暗电流减小。
另外，如图14所示，信号电荷更容易越过光吸收层14和第二半导体层13之间的带偏移势垒。具体地，如上所述，由暗电流引起的电荷累积在临时汇集部14P中。因此，信号电荷可以以更小的能量越过光吸收层14和第二半导体层13之间的带偏移势垒。信号电荷从光吸收层14通过第二半导体层13和第一半导体层12转移到第一电极11。因此，与摄像器件101相比，在摄像器件1中可以抑制信号电荷的读出效率的降低。如上所述，在摄像器件1中，减小了暗电流，并且抑制了信号电荷读出效率的降低。由此信噪比(S/N比)更高。也就是说，摄像器件1具有更高的灵敏度特性。
图15通过模拟示出了摄像器件1与摄像器件100的关于以下三点(a)至(c)的比较结果。点(a)是暗电流。点(b)是信号电荷的读出效率。点(c)是像素P之间的信号电荷的迁移。关于点(c)，仅用光照射单个像素P，而其余像素P被遮光。因此，通过模拟获得在相邻的像素P(光屏蔽像素)之间迁移的信号电荷的电流总量。
就点(a)而言，经证实，与摄像器件100相比，摄像器件1中的暗电流减少了42％。就点(b)而言，摄像器件1具有与摄像器件100基本相同数量级的信号电荷的读出效率。经证实，并没有降低信号电荷的读出效率。就点(c)而言，经证实，摄像器件100相比，摄像器件1中的信号电荷向相邻像素P的迁移以约53％受到抑制。
如上所述，在根据本实施例的摄像器件1中，相邻的像素P通过扩散区域D电隔离。由此可以抑制相邻像素P之间的信号电荷的迁移。此外，耗尽层K形成在具有比光吸收层14的带隙能大的带隙能的半导体层之间(在第一半导体层12和第二半导体层13之间)。由此可以减少暗电流。因此，可以抑制相邻像素P之间的信号电荷的迁移，并减小暗电流。
此外，由于临时汇集部14P附近始终存在电荷，因此可以更有效地抑制暗电流的产生。
此外，由于临时汇集部14P附近存在电荷，信号电荷更容易越过光吸收层14和第二半导体层13之间的带偏移势垒。因此，可以抑制信号电荷读出效率的降低。
在下文中，说明了上述实施例和其他实施例的变形例。在以下说明中，与上述实施例相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且适当地省略其说明。
<变形例1>
图16示出了根据上述第一实施例的变形例1的摄像器件(摄像器件1A)的示意性剖面构造。摄像器件1A包括在第二半导体层13和光吸收层14之间的电荷收集层(电荷收集层21)。另外，摄像器件1A的构造和效果与摄像器件1的构造和效果类似。
电荷收集层21临时累积在光吸收层14中产生的信号电荷。通过设置电荷收集层21，能够更稳定地形成临时汇集部14P(参照图7)。电荷收集层21例如包括与光吸收层14的材料相同的材料，并且具有与光吸收层14的极性相同的极性。电荷收集层21的杂质浓度低于光吸收层14的杂质浓度。例如，在p型InGaAs(砷化铟镓)用于光吸收层14的情况下，电荷收集层21可以使用具有比吸光层14的p型杂质浓度更低的p型杂质浓度的p型InGaAs。在信号电荷是电子的情况下，电荷收集层21可以使用具有比光吸收层14的构成材料的导带边缘能更低的导带边缘能的材料。在信号电荷是空穴的情况下，电荷收集层21可以使用具有比光吸收层14的构成材料的价带边缘能高的价带边缘能的材料。电荷收集层21例如可以包括包含In(铟)、Ga(镓)、Al(铝)、As(砷)、P(磷)、Sb(锑)和N(氮)中的至少任一者的化合物半导体材料。
在本变形例中，电荷收集层21可以设置在第二半导体层13和光吸收层14之间。同样在这种情况下，可以产生与上述第一实施例的效果相同的效果。
<变形例2>
图17示出了根据变形例2的摄像器件(摄像器件1B)的示意性剖面构造。摄像器件1B包括在第二半导体层13和光吸收层14之间的势垒减缓层(势垒减缓层22)。另外，摄像器件1B的构造和效果与摄像器件1的构造和效果类似。
势垒减缓层22减缓了光吸收层14和第二半导体层13之间的带偏移势垒。通过设置势垒减缓层22，使在光吸收层14中产生的信号电荷通过势垒减缓层22更容易地迁移到第二半导体层13。因此，可以更有效地抑制信号电荷读出效率的降低。
在信号电荷是电子的情况下，势垒减缓层22可以使用如下的化合物半导体材料，该化合物半导体材料的导带边缘能在光吸收层14的构成材料导带边缘能和第二半导体层13的构成材料的导带边缘能之间。例如，在光吸收层14包括p型InGaAs(砷化铟镓)并且第二半导体层13包括p型InP的情况下，势垒减缓层22可以使用p型InGaAsP(磷化铟镓砷)。在信号电荷是空穴的情况下，势垒减缓层22可以使用如下的化合物半导体材料，该化合物半导体材料的价带边缘能在光吸收层14的构成材料的价带边缘能和第二半导体层13的构成材料的价带边缘能之间。势垒减缓层22例如可以包括包含In(铟)、Ga(镓)、Al(铝)、As(砷)、P(磷)、Sb(锑)和N(氮)中的至少任一者的化合物半导体材料。
在本变形例中，势垒减缓层22可以设置在第二半导体层13和光吸收层14之间。同样在这种情况下，可以产生与上述第一实施例的效果相同的效果。此外，由于势垒减缓层22而可以更有效地抑制信号电荷读出效率的降低。
<变形例3>
图18示出了根据变形例3的摄像器件(摄像器件1C)的示意性剖面构造。在摄像器件1C中，第二半导体层(第二半导体层13C)引起在光吸收层14中产生的信号的雪崩放大。另外，摄像器件1B的构造和效果摄像器件1的构造和效果类似。
第二半导体层13C设置在第一半导体层12和光吸收层14之间。与上述摄像器件1的第二半导体层13一样，第二半导体层13C包括具有比光吸收层14的构成材料的带隙大的带隙的半导体材料。在p型InGaAs(砷化铟镓)用于光吸收层14的情况下，第二半导体层13C可以使用p型InP。当光吸收层14中产生的信号电荷流向被施加高电场的第二半导体层13C时，信号电荷通过雪崩放大现象被放大。由此进一步增加S/N比，从而能够增强灵敏度特性。
在第二半导体层13C和光吸收层14之间可以设置电场递减层(电场递减层23)。电场递减层23防止施加到第二半导体层13C的电场传播到光吸收层14。电场递减层23例如可以包括与第二半导体层13C的构成材料相同的化合物半导体材料。例如，在第二半导体层13C包括p型InP的情况下，电场递减层23可以使用具有比第二半导体层13C的p型杂质浓度低的p型杂质浓度的p型InP。或者，电场递减层23可以使用具有比第二半导体层13C的构成材料的带隙小并且比光吸收层14的构成材料的带隙大的带隙的化合物半导体材料。电场递减层23例如可以包括包含In(铟)、Ga(镓)、Al(铝)、As(砷)、P(磷)、Sb(锑)和N(氮)中的至少任一种的化合物半导体材料。
在电场递减层23和光吸收层14之间可以进一步设置势垒减缓层22。
在本变形例中，可以设置第二半导体层13C，从而导致光吸收层14中产生的信号电荷的雪崩放大。势垒减缓层22可以进一步设置在13和光吸收层14之间。同样在这种情况下，可以产生与上述第一实施例的效果相同的效果。此外，由于第二半导体层13C而可以增强灵敏度特性。
<变形例4>
图19示出了根据变形例4的摄像器件(摄像器件1D)的示意性剖面构造。摄像器件1D的涂覆膜(涂覆膜18D)包括与扩散区域D的导电型(例如，p型)相反的导电型的电荷(例如，电子)。另外，摄像器件1D的构造和效果与摄像器件1的构造和效果类似。
涂覆膜18D设置为与第一半导体层12接触，并覆盖扩散区域D。覆盖p型扩散区域D(第一半导体层12)的涂覆膜18D例如包括具有电子的氧化铝(Al2O3)膜。因此，在第一半导体层12中，在第一半导体层12和涂覆膜18D之间的界面附近引起空穴，从而不大可能形成具有少量电荷的区域(耗尽区)。因此，可以减少暗电流。涂覆膜18D可以使用与上述摄像器件1的涂覆膜18的材料类似的材料。例如，在扩散区域D包括n型杂质的情况下，涂覆膜18D可包括空穴。
如在变形例中，涂覆膜18D可以包括与扩散区域D电荷的导电类型相反的导电类型的电荷。在这种情况下，也可以产生与上述第一实施例的效果相同的效果。此外，由于涂覆膜18D，可以更有效地减少暗电流。
涂覆膜18D可以与电荷收集层21(图16)、势垒减缓层22(图17)或第二半导体层13C(图18)一起设置。
<变形例5>
图20示出了根据变形例5的摄像器件(摄像器件1E)的一部分的示意性剖面构造。图20的部分(A)示出了摄像器件1E的一部分构造的平面图。图20的部分(B)示出了沿图20的部分(A)所示的线B-B截取的构造剖面图。摄像器件1E包括电耦接到扩散区域D的第三电极(第三电极24)。另外，摄像器件1E的构造和效果与摄像器件1的构造和效果类似。
摄像器件1E包括像素区域10A和像素区域10A外部的周边区域10B。在像素区域10A中设置有多个像素P。扩散区域D从像素区域10A连续延伸到周边区域10B。第三电极24例如设置在周边区域10B中，并且电耦接到扩散区域D。第三电极24与第一半导体层12接触。第三电极24例如与第一电极11齐平。通过设置能够向扩散区域D施加电压的第三电极24，可以更有效地减小暗电流。说明如下。
例如，在n型第一半导体层12和p型扩散区域D之间形成p-n结。因此，可能形成耗尽层。通过第三电极24向扩散区域D施加形成反向偏置条件的电压，可以控制耗尽层的体积。因此，可以减少由耗尽层引起的暗电流的发生。
如在本变形例中，可以设置向扩散区域D施加电压的第三电极24。同样在这种情况下，可以产生与上述第一实施例的效果相同的效果。此外，通过第三电极24将形成反向偏置条件的电压施加到扩散区域D，可以更有效地减小暗电流。
第三电极24可以与电荷收集层21(图16)、势垒减缓层22(图17)、第二半导体层13C(图18)或涂覆膜18D(图19)一起设置。
<变形例6>
图21示出了根据变形例6的摄像器件(摄像器件1F)的示意性剖面构造。在摄像器件1F中，在光吸收层14中产生的空穴作为信号电荷被读出。另外，摄像器件1F具有与摄像器件1的构造和效果类似的构造和效果。
例如，在摄像器件1F中，第一半导体层12包括p型InP。第二半导体层13包括n型InP。光吸收层14包括n型InGaAs。接触层15包括n型InP。在扩散区域D中，诸如锗(Ge)等n型杂质被扩散。在所述的摄像器件1F中，当光L通过第二电极16和接触层15进入光吸收层14时，在光吸收层14中产生的空穴作为信号电荷被读出到第一电极11。
如在本变形例中，空穴可以作为信号电荷被读出。同样在这种情况下，可能产生与上述第一实施例的效果相同的效果。
<第二实施例>
图22示意性地示出了根据第二实施例的摄像器件(摄像器件2)的剖面构造。在摄像器件2中，第一半导体层12和第二半导体层13具有凹槽(凹槽G1或第一凹槽)。因此，针对每个像素P，第一半导体层12和第二半导体层13是分离的。另外，摄像器件2具有与摄像器件1的构造类似的构造，并且同样适用于其工作原理和效果。
凹槽G1设置在相邻的像素P之间，并且例如在平面图中设置为晶格形状。凹槽G1例如具有锥形形状，并且延伸到光吸收层14的第一表面S1。扩散区域D例如设置在凹槽G1的侧壁(第一半导体层12和第二半导体层13的侧壁)附近以及凹槽G1的底部(靠近光吸收层14的第一表面S1)附近。
如上所述的摄像器件2按以下示例方式制造(图23A和23B)。
首先，以与上述第一实施例描述的方法类似，形成堆叠主体。堆叠主体包括接触层15、光吸收层14、第二半导体层13和第一半导体层12。沉积绝缘膜17(图4B)并选择性去除绝缘膜17(图4C)。
此后，如图23A所示，利用形成在选择区域中的用作掩模的绝缘膜17，蚀刻第一半导体层12和第二半导体层13。因此，形成凹槽G1。蚀刻例如使用干式蚀刻或湿式蚀刻。可以使用干式蚀刻和湿式蚀刻二者形成凹槽G1。
在形成凹槽G1之后，如图23B所示，形成扩散区域D。例如通过从凹槽G1扩散诸如锌(Zn)等p型杂质来形成扩散区域D。杂质的扩散例如通过气相扩散或固相扩散来进行。在本实施例中，因为形成凹槽G1，所以与没有凹槽G1的情况相比(图5A)，杂质扩散到更靠近光吸收层14的第二表面S2的位置。也就是说，扩散区域D形成在更靠近光吸收层14的第二表面S2的位置。这是因为杂质在光吸收层14的面内方向和厚度方向上各向同性地扩散。因为扩散区域D在光吸收层14的面内方向上的宽度由相邻的像素P之间的距离确定，所以在没有第一半导体层12和第二半导体层13的凹槽G1中，杂质在光吸收层14的厚度方向上更深地扩散。因此，可以更有效地抑制相邻像素P之间的信号电荷的迁移。
在形成扩散区域D之后，与上述第一实施例的描述类似，形成涂覆膜18、保护膜19、第一电极11和第二电极16。从而，完成了摄像器件2。
在根据本实施例的摄像器件2中，与上述摄像器件1一样，相邻的像素P通过扩散区域D电隔离。由此可以抑制相邻像素P之间的信号电荷的迁移。此外，耗尽层K形成在具有比光吸收层14的带隙能大的带隙能的半导体层之间附近(在第一半导体层12和第二半导体层13之间)。由此使得可以减少暗电流。此外，凹槽G1形成在第一半导体层12和第二半导体层13中。由此可以在更靠近光吸收层14的第二表面S2的位置上形成扩散区域D。因此，可以更有效地抑制相邻像素P之间的信号电荷的迁移。
摄像器件2还可包括电荷收集层21(图16)、势垒减缓层22(图17)、第二半导体层13C(图18)、涂覆膜(图19)或第三电极24(图20)。
<变形例7>
图24示出了根据变形例7的摄像器件(摄像器件2A)的示意性剖面构造。在摄像器件2A中，凹槽G1也形成在光吸收层14内。另外，摄像器件2A具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
针对每个像素P，凹槽G1可以分离第一半导体层12和第二半导体层13，并且延伸到光吸收层14的内部。同样在这种情况下，可以产生与上述第二实施例的效果相同的效果。
扩散区域D可以不必到达光吸收层14的第二表面S2(图24)。或者，如图25所示，扩散区域D可以延伸超过光吸收层14的第二表面S2，并且设置在接触层15中。
<变形例8>
图26示出了根据变形例8的摄像器件(摄像器件2B)的示意性剖面构造。摄像器件2B的绝缘膜(绝缘膜17B)覆盖凹槽G1的侧壁的一部分。另外，摄像器件2B具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
绝缘膜17B设置在从第一半导体层12的前表面到凹槽G1的侧壁。优选地，绝缘膜17B覆盖第一半导体层12的整个侧壁，并且延伸到第二半导体层13的侧壁的一部分。通过在如上所述地在形成绝缘膜17B之后形成扩散区域D，防止扩散区域D形成在第一半导体层12中。也就是说，扩散区域D形成为从第二半导体层13的侧壁到光吸收层14。因此，在第一半导体层12和扩散区域D之间没有形成p-n结。因此，不太可能形成耗尽层，并且抑制了暗电流的产生。
如图27和28所示，摄像器件2B的凹槽G1可以形成在光吸收层14的内部(图27)，或者，摄像器件2B的扩散区域D可以延伸超过光吸收层14的第二表面S2，并设置在接触层15中(图28)。
如在本变形例中，绝缘膜17B可以覆盖从第一半导体层12的前表面到凹槽G1的侧壁的一部分的区域。同样在这种情况下，可以产生与上述第二实施例的效果相同的效果。此外，在第一半导体层12中不设置扩散区域D的情况下，可以更有效地减少暗电流。
<变形例9>
图29示出了根据变形例9的摄像器件(摄像器件2C)的示意性构造。图29的部分(A)示出了摄像器件2C的示意性平面构造，而图29的部分(B)示出了摄像器件2C的沿图29的部分(A)所示的线B-B截取的构造剖面图。摄像器件2C包括埋置到凹槽G1中的遮光件(遮光件25)。另外，摄像器件2C具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
遮光件25例如在平面图中设置成晶格形状，并且从保护膜19的前表面埋置到凹槽G1中。遮光件25光学地分离了相邻的像素P。例如，由于遮光件25而可以防止斜入射光侵入相邻的像素P中。
遮光件25可以使用例如相对于红外区域和可见区域波长的光具有低透射率的材料。例如，遮光件25包括相对于波长为1μm的光具有10％以下的透射率的金属材料。具体地，遮光件25可以使用例如钛(Ti)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铂(Pt)、金(Au)、铜(Cu)、锗(Ge)、钯(Pd)、锌(Zn)、镍(Ni)、铟(In)和铝(Al)中的任何单质或包括其中至少一种的合金。
如在变形例中，遮光件25可以设置在凹槽G1中。同样在这种情况下，可以产生与上述第二实施例的效果相同的效果。此外，扩散区域D使相邻的像素P电分离，并且遮光件25使相邻的像素P光学分离。因此，可以更有效地抑制像素P之间串扰的发生。
<第三实施例>
图30示意性地示出了根据第三实施例的摄像器件(摄像器件3)的构造。图30的部分(A)示出了摄像器件3的示意剖面构造，而图30的部分(B)示出了摄像器件3的示意剖面构造。图30的部分(A)示出了沿图30的部分(B)所示的线A-A截取的剖面构造。摄像器件3的第二电极(第二电极26)具有遮光性能。另外，摄像器件3具有与摄像器件1的构造类似的构造，并且同样适用于其工作原理和效果。
在平面图中，遮光第二电极26例如设置在与扩散区域D重叠的位置，并且具有晶格的平面形状。也就是说，每个像素P从第二电极26露出。第二电极26通过接触层15电耦接到光吸收层14。如上所述设置遮光第二电极26例如可以防止斜入射光侵入相邻的像素P中。由此使相邻的像素P光学分离。
第二电极26可以使用例如相对于红外区域和可见区域波长的光具有低透射率的材料。例如，第二电极26包括相对于波长为1μm的光具有10％以下的透射率的金属材料。具体地，第二电极26可以使用例如钛(Ti)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铂(Pt)、金(Au)、铜(Cu)、锗(Ge)、钯(Pd)、锌(Zn)、镍(Ni)、铟(In)和铝(Al)中的任何单质或包括其中至少一种的合金。
绝缘膜27设置在接触层15的从第二电极26露出的前表面上。也就是说，在每个像素P中，设置有与像素P的平面形状相同的绝缘膜27。设置在每个像素P中的绝缘膜27的平面形状例如是矩形形状。
绝缘膜27的构成材料的示例包括包含硅(Si)、氮(N)、铝(Al)、铪(Hf)、钽(Ta)、钛(Ti)、镁(Mg)、钪(Sc)、锆(Zr)、氧(O)、镧(La)、钆(Gd)和钇(Y)中的至少一者的绝缘材料。具体地，绝缘膜27可以包括例如氮化硅(SiN)膜。例如，绝缘膜27可以包括氧化铝(Al2O3)膜、氧化硅(SiO2)膜、氧氮化硅(SiON)膜、氧氮化铝(AlON)膜、氮化硅铝(SiAlN)膜、氧化镁(MgO)膜、氧化硅铝(AlSiO)膜、氧化铪(HfO2)膜、氧化铪铝(HfAlO)膜、氧化钽(Ta2O3)膜、氧化钛(TiO2)膜、氧化钪(Sc2O3)膜、氧化锆(ZrO2)膜、氧化钆(Gd2O3)膜、氧化镧(La2O3)膜或氧化钇(Y2O3)膜。
在根据本实施例的摄像器件3中，如上述摄像器件1和2一样，相邻像素P之间通过扩散区域D电分离。由此可以抑制相邻像素P之间的信号电荷的迁移。此外，耗尽层K形成在具有比光吸收层14的带隙能大的带隙能的半导体层之间(在第一半导体层12和第二半导体层13之间)。由此可以减少暗电流。此外，设置遮光第二电极26。由此可以光学地分离相邻的像素P。因此，可以更有效地抑制像素P之间串扰的发生。
摄像器件3还可包括电荷收集层21(图16)、势垒减缓层22(图17)、第二半导体层13C(图18)、涂覆膜18D(图19)或第三电极24(图20)。
如图31所示，凹槽G1可以形成在摄像器件3的第一半导体层12和第二半导体层13中。
<变形例10>
图32示出了根据变形例10的摄像器件(摄像器件3A)的示意性剖面构造。在摄像器件3A中，扩散区域(扩散区域DA或第二扩散区域)设置在接触层15中并且设置在光吸收层14的布置有第二表面S2的一侧上。另外，摄像器件3A具有与摄像器件3的构造和效果类似的构造和效果。
扩散区域DA设置在相邻的像素P之间，并且具有晶格平面形状。例如，诸如锌(Zn)等p型杂质在扩散区域DA中扩散。在平面图中，扩散区域DA设置在与扩散区域D重叠的位置上。p型杂质的示例可以包括镁(Mg)、镉(Cd)、铍(Be)、硅(Si)、锗(Ge)、碳(C)、锡(Sn)、铅(Pb)、硫(S)和碲(Te)。扩散区域DA的掺杂浓度例如为1×1016cm-3至1×1019cm-3(包括端值)。摄像器件3A不仅包括在光吸收层14的布置有第一表面S1的一侧上的扩散区域D，还包括在光吸收层14的布置有第二表面S2的一侧上的扩散区域DA。由此可以更有效地抑制相邻像素P之间信号电荷的迁移。
扩散区域DA可以与扩散区域D连续设置(图32)，或者可以如图33所示与扩散区域D间隔开。
使用例如作为掩模的绝缘层27，通过来自接触层15的前表面杂质的选择性气相扩散或固相扩散，可以在相邻像素P之间形成的扩散区域DA。
如在本变形例中，扩散区域DA可以设置在光吸收层14的布置有第二表面S2的一侧上。同样在这种情况下，可以产生与上述第三实施例的效果相同的效果。此外，除了在光吸收层14的布置有第一表面S1的一侧上设置扩散区域D之外，扩散区域DA设置在光吸收层14的布置有第二表面S2的一侧上。因此，可以更有效地抑制相邻像素P之间信号电荷的迁移。
<变形例11>
图34示出了根据变形例11的摄像器件(摄像器件3B)的示意性剖面构造。在摄像器件3B中，在相邻的绝缘膜27之间形成凹槽(凹槽G2或第二凹槽)。遮光件(遮光件25B)埋置到凹槽G2中。另外，摄像器件3B具有与摄像器件3的构造和效果类似的构造和效果。
凹槽G2设置在相邻的像素P之间，并且在平面图中设置为晶格形状。凹槽G2例如具有锥形形状。凹槽G2穿过接触层15，并且延伸穿过第二表面S2到达光吸收层14内部。也就是说，通过凹槽G2分离每个像素P的接触层15。扩散区域DA例如设置在凹槽G2的侧壁(接触层15和光吸收层14的侧壁)附近以及凹槽G2的底部附近。
扩散区域DA可以与扩散区域D连续设置(图34)，或者可以如图35所示与扩散区域D间隔开。例如，扩散区域DA在形成凹槽G2之后通过从凹槽G2中扩散杂质形成。与从凹槽G1形成的扩散区域D一样，从凹槽G2形成的扩散区域DA延伸到更靠近光吸收层14的第一表面S1的位置。因此，可以更有效地抑制相邻像素P之间信号电荷的迁移。
绝缘膜27和凹槽G2覆盖有例如涂覆膜28和保护膜29。例如，涂覆膜28和保护膜29依次设置，即，按照它们的位置与绝缘膜27的接近程度排序。涂覆膜28例如可以使用与涂覆膜18的构成材料类似的构成材料。保护膜29例如可以使用与保护膜19的构成材料类似的构成材料。在形成扩散区域DA之后，依次形成涂覆膜28和保护膜29。
遮光件25B在平面图中例如设置为晶格形状，并且从保护膜29的前表面埋置到凹槽G2中。遮光件25B光学地分离相邻的像素P。例如，由于遮光件25B，可以防止斜入射光侵入相邻的像素P中。
遮光件25B可以使用例如相对于红外区域和可见区域波长的光具有低透射率的材料。例如，遮光件25B包括相对于波长为1μm的光具有10％以下的透射率的金属材料。具体地，遮光件25B可以使用例如钛(Ti)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铂(Pt)、金(Au)、铜(Cu)、锗(Ge)、钯(Pd)、锌(Zn)、镍(Ni)、铟(In)和铝(Al)中的任一单质或包括其中至少一种的合金。
遮光件25B例如通过如下方式形成：在形成保护膜29之后，通过将遮光金属材料沉积在凹槽G2中以利用遮光金属材料填充凹槽G2。
如在本变形例中，凹槽G2可以设置在光吸收层14的布置有第二表面S2的一侧上。遮光件25B可以埋置到凹槽G2中。同样在这种情况下，可以产生与前述第三实施例的效果相同的效果。而且，由于凹槽G2，可以更有效地抑制相邻像素P之间信号电荷的迁移。此外，由于遮光件25B，相邻的像素P光学地分离。因此，可以更有效地抑制像素P之间串扰的发生。
如图36所示，凹槽G1可以设置在摄像器件3B的第一半导体层12和第二半导体层13中。
<变形例12>
图37示出了根据变形例12的摄像器件(摄像器件3C)的示意性剖面构造。代替上述摄像器件3B的遮光件25B，摄像器件3C包括第四电极(第四电极24C)。另外，摄像器件3C具有与摄像器件3的构造和效果类似的构造和效果。
第四电极24C穿透保护膜29和涂覆膜28，并且电耦接到扩散区域DA。因此，通过设置能够向扩散区域DA施加电压的第四电极24C，可以提高扩散区域DA和接触层15的电位的可控性。第四电极24C例如可以使用相对于红外区域和可见区域波长的光具有低透射率的材料。例如，第四电极24C包括相对于波长为1μm的光具有10％以下的透射率的金属材料。具体地，第四电极24C可以使用例如钛(Ti)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铂(Pt)、金(Au)、铜(Cu)、锗(Ge)、钯(Pd)、锌(Zn)、镍(Ni)、铟(In)和铝(Al)中的任一单质或包括其中至少一种的合金。
扩散区域DA可以与扩散区域D连续设置(图37)，或者可以如图38所示与扩散区域D间隔开。
如在本变形例中，可以设置电耦接到扩散区域DA的第四电极24C。同样在这种情况下，可以产生与上述第三实施例的效果相同的效果。此外，由于第四电极24C，可以提高扩散区域DA和接触层15的电位的可控性。
<变形例13>
图39示出了根据变形例13的摄像器件(摄像器件2D)的示意性剖面构造。在摄像器件2D中，凹槽G1穿透光吸收层14，并且其底部到达光吸收层14的第二表面S2。另外，摄像器件2D具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
针对每个像素P，凹槽G1分离第一半导体层12和第二半导体层13。此外，凹槽G1可以物理地分离光吸收层14。与第二实施例相比，由此可以更有效地抑制相邻像素P之间信号电荷的迁移。由此进一步抑制像素P之间的串扰。
扩散区域D可以设置为从光吸收层14到接触层15。
此外，如图40所示的摄像器件2E，凹槽G1可以穿透接触层15，并且其底部可以到达第二电极16。以这种方式，凹槽G1可以物理地分离包括第一半导体层12、第二半导体层13、光吸收层14和接触层15的整个半导体层，从而可以更有效抑制像素P之间的串扰。
<变形例14>
图41示出了根据变形例14的摄像器件(摄像器件2F)的示意性构造。代替上述摄像器件2C的遮光件25，摄像器件2F包括第三电极(第三电极24)。另外，摄像器件2F具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
第三电极24埋置到槽G1中，并同时穿透保护膜19和涂覆膜18。第三电极24电耦接到扩散区域D。因此，通过设置能够向扩散区域D施加电压的第三电极24，可以增强扩散区域D的电位的可控性。具体地，通过控制扩散区域D的电压以在界面上引起空穴，可以抑制界面处暗电流的产生。第三电极24例如可以使用相对于红外区域和可见区域波长的光具有低透射率的材料。例如，第三电极24包括相对于波长为1μm的光具有10％以下的透射率的金属材料。具体地，第四电极24C可以使用例如钛(Ti)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铂(Pt)、金(Au)、铜(Cu)、锗(Ge)、钯(Pd)、锌(Zn)、镍(Ni)、铟(In)和铝(Al)中的任一单质或包括其中至少一种的合金。
例如，在沉积保护膜19之后，可以通过如下方式形成第三电极24：通过光致抗蚀剂和干式蚀刻以形成穿透保护膜19和涂覆膜18的开口，并且利用金属填充开口。
此外，本变形例的结构可以应用于例如变形例13中示出的摄像器件2D。图42示出了作为摄像器件2D和摄像器件2F的组合的摄像器件2G的示意性构造。在摄像器件2G中，第三电极24设置在凹槽G1内。凹槽G1穿透光吸收层14，并且其底部到达光吸收层14的第二表面S2。第三电极24电耦接到其中形成有扩散区域D的接触层15。由此可以允许第三电极24控制接触层15的电位。因此，可以省略第二电极16。
<变形例15>
图43示出了根据变形例15的摄像器件(摄像器件4A)的示意性构造。在摄像器件4A中，光吸收层14包括具有不同杂质浓度的多个层(例如，两个层(14A和14B))。另外，摄像器件4A具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
在本变形例的光吸收层14中，堆叠具有彼此不同杂质浓度的光吸收层14A和14B。光吸收层14A位于设置有第一表面S1的一侧，并且光吸收层14B位于设置有第二表面S2的一侧。光吸收层14A的杂质浓度低于光吸收层14B的杂质浓度。例如，光吸收层14A具有1×1013cm-3以上的掺杂浓度。光吸收层14B的杂质浓度高于光吸收层14A的杂质浓度。例如，光吸收层14B具有1×1019cm-3以下的掺杂浓度。因此，通过在布置有光入射面(第二表面S2)的一侧设置具有相对较高杂质浓度的光吸收层14B，产生了有助于从光入射面向接触层15传输信号电荷的电场，从而可以增强摄像器件4A的响应性能。此外，可以缩短传输时间，从而减少在传输期间在光吸收层14内重新结合的信号电荷的总量。由此可以提高量子效率。
应注意，图43示出了双层结构的光吸收层14的示例，但这不是限制性的。可以堆叠三层或更多层。在这种情况下，随着更接近光入射面(第二表面S2)，杂质浓度变得更高。而且，杂质浓度不必逐步改变，而是可以例如连续改变的。此外，本变形例给出了凹槽G1穿透光吸收层14的示例，但这不是限制性的。例如，即使在凹槽G1未到达光吸收层14的情况下，也可以产生与本变形例的效果相同的效果。
<变形例16>
图44示出了根据变形例16的摄像器件(摄像器件4B)的示意性构造。在摄像器件4B中，凹槽G3与例如穿透光吸收层14的凹槽G1一起设置。凹槽G3包括在第二半导体层13内部的底表面。
凹槽G3针对每个像素P分离第一半导体层12，并且延伸到第二半导体层13的内部。绝缘膜17埋置在凹槽G3内，以形成所谓的浅沟槽隔离部(STI)。具有n导电型的第一半导体层12与具有p导电型的扩散区域D之间的接触导致强电荷的产生和暗电流增加的可能性。在本变形例中，绝缘膜17设置在第一半导体层12和扩散区域D之间，从而可以抑制第一半导体层12和扩散区域D之间的结处的暗电流的产生。
在摄像器件4B中，在形成凹槽G3之后，在第一半导体层12和第二半导体层13的整个表面上沉积绝缘膜17。之后，形成穿透第二半导体层13和光吸收层14的凹槽G1。
例如，在摄像器件4B中，在上述的诸如摄像器件2F等摄像器件中，第三电极24可以设置在凹槽G1内。而且，图44示出了凹槽G1形成于设置有第一表面S1的一侧的示例，但这不是限制性的。例如，如图45所示的摄像器件4C，可以形成凹槽G3，并且可以在第一半导体层12和第二半导体层13上沉积绝缘膜17，然后，可以从设置有第二表面S2的一侧形成凹槽G1。在这种情况下，作为绝缘膜17沉积的SiN膜用作蚀刻阻挡部。绝缘膜31埋置到摄像器件4C的凹槽G1中。绝缘膜31包括与保护膜19的材料类似的材料。
<变形例17>
图46示出了根据变形例17的摄像器件(摄像器件4D)的示意性构造。摄像器件4D包括在第一电极11和第一半导体层12之间的接触层32。另外，摄像器件4D具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
接触层32包括如下的化合物半导体材料，该化合物半导体材料的带隙能大于形成p-n结的第一半导体层12和第二半导体层13的带隙能。在第一半导体层12包括例如InP(磷化铟)的情况下，接触层32可以使用例如InAlAs(砷化铟铝)。接触层32例如可以使用至少包括In(铟)、Ga(镓)、Al(铝)、As(砷)、P(磷)、Sb(锑)和N(氮)中的至少任一者的III-V族半导体。具体地，除InAlAs之外，示例还可以包括InP、InGaAsP(砷磷化铟镓)、InAsSb(砷锑化铟)、InGaP(磷化铟镓)和GaAsSb(砷锑化镓)。
如在本变形例中，接触层32可以设置在第一电极11和第一半导体层12之间。接触层32的带隙能大于第一半导体层12和第二半导体层13的带隙能。以这种方式，具有相对较大带隙能的接触层32包括p-n结以及第一半导体层12与绝缘膜17的界面进行接触处的接触部。在p-n结和接触部中，可能产生较大暗电流。因此，可以降低暗电流发生的可能性。
<变形例18>
图47示出了根据变形例18的摄像器件(摄像器件4E)的示意性构造。摄像器件4E包括位于第一电极11的下层的接触层33。另外，摄像器件4E具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
接触层33设置在第一电极11的正下方，并且具有例如与第一电极11的平面形状相同的平面形状。接触层33具有1×10-16cm-3以上的杂质浓度，并且包括具有比第一半导体层12的带隙能小的带隙能的化合物半导体材料。在第一半导体层12例如包括InP(磷化铟)的情况下，例如InGaAs(砷化铟镓)可以用于接触层32。接触层33例如可以使用包括In(铟)、Ga(镓)、Al(铝)、As(砷)、P(磷)、Sb(锑)和N(氮)中的至少任一者的III-V族半导体。具体地，除InAlAs之外，示例还可包括InP、InGaAsP(砷磷化铟镓)、InAsSb(砷锑化铟)、InGaP(磷化铟镓)、GaAsSb(砷锑化镓)和InAlAs(砷化铟铝)。
通常，通过将具有较大带隙能的半导体材料和第一电极11彼此堆叠，导致在它们的界面处存在高接触电阻的趋势。如在本变形例中，通过在第一电极11的下层处设置具有比第一半导体层12的带隙能小的带隙能的接触层33，降低了与第一电极11的接触电阻，从而更容易地读出信号电荷。由此可以提高响应性能。
应注意，如在上述的摄像器件2B中，在扩散区域D没有设置在第一半导体层12的情况下，接触层33可以设置在第一半导体层12的整个表面上。
<变形例19>
图48示出了根据变形例19的摄像器件(摄像器件4F)的示意性构造。摄像器件4F包括在第二电极16的光入射侧的保护膜34。另外，摄像器件4F具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
设置保护膜34，以用于保护诸如接触层15等半导体层以及第二电极16。保护膜34可以使用例如包括硅(Si)、氮(N)、铝(Al)、铪(Hf)、钽(Ta)、钛(Ti)、镁(Mg)、氧(O)、镧(La)、钆(Gd)和钇(Y)中的至少一者的绝缘材料。具体地，保护膜34例如包括氧化硅(SiO2)膜。保护膜34可包括例如氮化硅(SiN)膜、氧化铝(Al2O3)膜、氮氧化硅(SiON)膜、氧氮化铝(AlON)膜、氮化硅铝(SiAlN)膜、氧化镁(MgO)膜、氧化硅铝(AlSiO)膜、氧化铪(HfO2)膜或氧化铪铝(HfAlO)膜。
如在本变形例中，通过将保护膜34设置在第二电极16的光入射侧，抑制了第二电极16的由与外部空气反应导致的劣化。由此可以抑制第二电极16的电阻增加。此外，抑制了诸如接触层15等半导体层中的晶体缺陷的产生。由此可以抑制暗电流的产生。
应注意，如在上述的摄像器件2G中省略第二电极16的情况下，优选地，在图49所示的摄像器件4G中设置保护膜34。由此抑制了接触层15的晶体缺陷的产生，从而可以抑制暗电流的产生。
<变形例20>
图49示出了根据变形例20的摄像器件(摄像器件4H)的示意性构造。摄像器件4H在第二电极16的光入射侧包括在像素P之间的遮光膜35，其中，保护膜34位于第二电极16与遮光膜35之间。另外，摄像器件4H具有与摄像器件2的构造和效果类似的构造和效果。
遮光膜35例如可以使用相对于红外区域和可见区域波长的光具有低透射率的材料。例如，遮光膜35包括相对于波长为1μm的光具有10％以下的透射率的金属材料。具体地，遮光膜35可以使用例如钛(Ti)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铂(Pt)、金(Au)、铜(Cu)、锗(Ge)、钯(Pd)、锌(Zn)、镍(Ni)、铟(In)和铝(Al)中的任一单质或包括其中至少一种的合金。
因此，在保护膜34上方的像素P之间设置遮光膜35，从而可以防止入射光侵入相邻像素，并抑制像素P之间串扰的发生。
如在图51所示的摄像器件4I中，本变形例的结构还可以包括在每个像素P上的滤光器36(36R和36G)。滤光器36(36R和36G)传输对应于各个像素P的期望波长。滤光器36的示例包括滤色器、可见光截止滤光器、可以截止除期望波长之外的红外光的红外截止滤光器。滤色器包括其中添加有包含期望颜料或染料的着色剂的树脂。通过选择颜料或染料进行调节，使得诸如红色、绿色和蓝色等目标波长区域中的透光率升高，而其他波长区域中的透光率降低。设置的滤色器允许包括仅接收特定波长的光的光谱法。应注意，可以在遮光膜35和滤光器36上进一步设置保护膜37。保护膜37可以使用与保护膜34的材料类似的材料。
在本变形例的结构中，如在图52示出的摄像器件4J中，可以在保护膜37上在分别对应于角像素的位置处设置聚光透镜38。通过设置聚光透镜38，允许入射光聚集在光吸收层14的半导体材料上，从而抑制像素P之间串扰的发生。而且，还可以提高量子效率。
应注意，不必需设置所有的遮光膜35、滤光器36和聚光透镜38。可以在保护膜34上仅设置滤光器36或仅设置聚光透镜38，或者可以在保护膜34上设置其任意两种的组合。
<第一应用示例>
图53示出了在上述实施例中所述摄像器件1(或摄像器件1A至3C中的任何一个)的功能构造。在下文中，摄像器件1、1A至3C统称为摄像器件1。摄像器件1例如是但不限于红外图像传感器，并且包括例如像素区域10A和驱动像素区域10A的电路部130。电路部130包括例如行扫描部131、水平选择部133、列扫描部134和系统控制器132。
像素区域10A包括例如以行和列二维布置的多个像素P。例如，在像素P中，针对每个像素行布线有像素驱动线Lread(诸如行选择线和复位控制线)，并且针对每个像素列布线有垂直信号线Lsig。像素驱动线Lread传输用于从任一像素P中读出信号的驱动信号。像素驱动线Lread的一端耦接到与行扫描部131的各行相对应的输出端子中的相应一者。
行扫描部131包括诸如但不限于移位寄存器和地址解码器等部件。行扫描部131是例如以行为基础驱动装置区域R1的像素P的像素驱动器。从被行扫描部131扫描和选择的像素行中的各个像素P输出的信号通过相应垂直信号线Lsig提供给水平选择部133。水平选择部133包括诸如但不限于针对每条垂直信号线Lsig设置的放大器和水平选择开关等部件。
列扫描部134包括诸如但不限于移位寄存器和地址解码器等部件，并且在顺序地执行这些水平选择开关的扫描的同时驱动水平选择部133的水平选择开关。通过由列扫描部134执行的这种选择和扫描，通过相应的垂直信号线Lsig传输的像素P的信号顺序地输出到水平信号线135。由此输出的信号通过水平信号线135提供给未图示的信号处理器等。
如图54所示，在摄像器件1中，例如，堆叠有具有像素区域10A的装置基板K1和具有电路部130的电路基板K2。然而，摄像器件1并不限于这种构造。例如，电路部130可以与像素区域10A设置在相同的基板上，或者可以设置在外部控制IC中。或者，电路部130可以设置在通过电缆或任何其他耦接器耦接的任何其他基板中。
系统控制器132接收从外部提供的时钟、指示操作模式的数据等。系统控制器132还输出诸如摄像器件1的内部信息等数据。系统控制器132进一步包括产生各种时序信号的时序发生器，并且基于由时序发生器产生各种时序信号执行诸如行扫描部131、水平选择部133和列扫描部134等电路的控制。
<第二应用示例>
如上所述的摄像器件1可应用于各种类型的电子装置，例如但不限于能对红外区域摄像的相机。图55示出作为此类电子装置的非限制性示例的电子装置4(相机)的示意性构造。电子装置4例如是允许拍摄静止图像、运动图像或两者的相机。电子装置4包括摄像器件1、光学系统(光学透镜)310、快门单元311、驱动器313和信号处理器312。驱动器313驱动摄像器件1和快门单元311。
光学系统310将从目标上获得的图像光(入射光)引导到摄像器件1。光学系统310可以包括多个光学透镜。快门单元311控制摄像器件1被光照射的时段和被遮光的时段。驱动器313控制摄像器件1的传输操作和快门单元311的快门操作。信号处理器312对从摄像器件1输出的信号进行各种信号处理。经过信号处理的图像信号Dout存储在诸如存储器等存储介质中，或者输出到诸如监视器等单元。
通过参考上述实施例描述的摄像器件1也可应用于以下非限制性电子装置(胶囊内窥镜和诸如车辆等移动体)中。
<第一应用示例(内窥镜手术系统)>
根据本发明的技术适用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图56是描绘可以应用根据本发明实施例(本技术)的技术的内窥镜手术系统的示意性构造的视图。
在图56中，示出了外科医生(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000以对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量治疗工具11112等其他手术工具11110、在其上支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括镜筒11101和摄像机头11102，镜筒11101具有从其远端插入患者11132的体腔中的预定长度的区域，摄像机头11102连接到镜筒11101的近端。在所示的示例中，内窥镜11100被描绘为包括具有硬型镜筒11101的硬镜。然而，内窥镜11100另外也可以包括具有软型镜筒11101的软镜。
在镜筒11101在其远端处具有开口，物镜安装在该开口中。光源设备11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101的内部延伸的光导被引入镜筒11101的远端，并且通过物镜照射至患者11132体腔内的观察目标。应注意，内窥镜11100可以是直视镜，或者可以是透视镜或侧视镜。
光学系统和摄像元件设置在摄像机头11102的内部，使得来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统汇聚在摄像元件上。该观察光由摄像元件光电转换以产生对应于观察光的电信号，即，对应于观察图像的图像信号。图像信号作为RAW数据传输到CCU 11201上。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且整体控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201从摄像机头11102接收图像信号，并且对于图像信号执行基于该图像信号显示图像的各种图像处理，例如，显影处理(去马赛克处理)。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202基于已被CCU 11201执行图像处理的图像信号来在其上显示图像。
光源设备11203包括例如发光二极管(LED)的光源，并且为内窥镜11100提供在手术区域摄像时的照射光。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以通过输入装置11204执行输入到内窥镜手术系统11000的各种信息或指令。例如，用户输入指令或类似操作，以改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)。
治疗工具控制装置11205控制用于组织的切除或切割、密封血管等的能量治疗工具11112的驱动。气腹设备11206通过气腹管11111将气体输送到患者11132的体腔中以使体腔充气，以确保内窥镜11100的视野并确保外科医生的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图形等各种形式打印与手术相关的各种信息的装置。
应注意，当将外科手术区域摄像到内窥镜11100时，提供照射光的光源设备11203可以包括白光源，白光源包括例如LED、激光光源或者两者的组合。在白光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)的激光光源的组合的情况下，由于可以针对每种颜色(每个波长)以高精度控制输出强度和输出时序，因此可以通过光源设备11203调整拍摄图像的白平衡。此外，在这种情况下，如果来自各个RGB激光光源的激光束按时分的方式向观察目标照射，并且摄像机头11102的摄像元件的驱动与照射时间被同步控制。然后，分别对应于R、G和B颜色的图像也可以按时分的方式获取。根据该方法，即使没有为摄像元件设置滤色器，也可以获得彩色图像。
此外，可以控制光源设备11203，使得要输出的光的强度在每个预定的时间改变。通过与光强度变化的时间同步地控制摄像机头11102的摄像元件的驱动，以时分的方式获取图像并合成图像，由此可以创造没有生成不具有遮挡阴影和过度曝光的高光的高动态范围的图像。
此外，光源装置11203可以被构造为用于提供用于特定光观察的预定波长带的光。在特定光观察中，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性，通过发射比正常观察时的发射光(换句话说，白光)具有窄的带宽的光，进行所谓的窄带摄像，以对具有高对比度的诸如粘膜表面层的血管等预定组织进行摄像。或者，在特定光观察中，可以进行用于使用通过发射激发光产生的荧光来获取图像的荧光观察。在荧光观察中，可以进行在将激发光发射到身体组织之后的来自身体组织的荧光的观察(自发荧光观察)、通过将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部注射到身体组织并发射与试剂的荧光波长相对应的激发光而获得的荧光图像的获取等。光源装置11203可以被构造成为这种特定光观察提供这种窄带光和/或激发光。
图57是描绘图56所示的摄像机头11102和CCU 11201的功能构造示例的框图。
摄像机头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像机头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像机头11102和CCU 11201通过传输电缆11400连接以进行彼此通信。
透镜单元11401是设置在镜筒11101的连接位置的光学系统。从镜筒11101的远端进入的观察光被引导到摄像机头11102，并被引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括包含变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
摄像单元11402包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在摄像单元11402被设置为多板型的情况下，例如，由摄像元件分别生成对应于R、G和B的图像信号，并且这些图像信号可以合成以获得彩色图像。摄像单元11402还可以构造为具有一对摄像元件，以用于针对右眼和左眼分别获取图像信号，以便进行三维(3D)显示。如果执行3D显示，则外科医生11131可以更精确地了解手术区域中的活体组织的深度。应注意，在摄像单元11402被设置为立体型的情况下，多个透镜单元11401的系统可以与各个摄像元件相对应地设置。
此外，摄像单元11402不必设置在摄像机头11102上。例如，摄像单元11402可以设置为紧接镜筒11101内部的物镜之后。
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像机头控制单元11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定的距离。因此，可以适当地调整摄像单元11402获取的图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括用于向/从CCU 11201发送/接收各种信息的通信装置。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获取的图像信号作为RAW数据发送到CCU11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号，并向摄像机头控制单元11405提供控制信号。控制信号包括与摄像条件有关的信息，例如，指定拍摄图像的帧速率的信息、指定图像拍摄时的曝光值信息和/或指定拍摄图像的放大率和焦点的信息。
应注意，诸如帧速率、曝光值、放大率或焦点等摄像条件可以由用户指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413根据所获得的图像信号自动设置。在后一种情况下，内窥镜11100包括自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
摄像机头控制单元11405根据由通信单元11404从CCU 11201接收的控制信号来控制摄像机头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向摄像机头11102发送和接收各种信息的通信装置。通信单元11411通过传输电缆11400接收从摄像机头11102向其传输的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像机头11102驱动的控制信号发送到摄像机头11102。图像信号和控制信号可以通过电通信、光通信等方式传输。
图像处理单元11412将从摄像机头11102向其发送的RAW数据形式的图像信号进行各种图像处理。
控制单元11413执行与内窥镜11100进行的手术区域等的图像拍摄相关的各种控制以及通过手术区域等的图像拍摄获得的拍摄图像的显示。例如，控制单元11413产生用于控制摄像机头11102驱动的控制信号。
此外，根据已被图像处理单元11412图像处理的图像信号，控制单元11413控制显示装置11202以显示通过对手术区域等进行图像拍摄而获得的拍摄图像。因此，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别拍摄图像中的各种目标。例如，控制单元11413可以通过检测拍摄图像中包含的目标的边缘的形状、颜色等来识别诸如镊子等手术工具、特定活体区域、出血、在使用能量治疗工具11112时的雾等。当控制单元11413控制显示装置11202显示拍摄图像时，控制单元11413可以通过使用识别结果使各种手术支持信息与手术区域图像叠加显示。在以叠加方式显示手术支持信息并呈现给外科医生11131的情况下，可以减轻外科医生11131的负担并且外科医生11131可以确定无疑地进行手术。
将摄像机头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是用于电信号通信的电信号电缆、用于光通信的光纤或用于电和光通信的复合电缆。
在此，虽然在所述示例中通信是通过使用传输电缆11400进行有线通信，但执行摄像机头11102和CCU 11201之间的通信也可以通过无线通信的方式进行。
在上文所述中，已经给出了可以应用根据本发明实施例的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本发明实施例的技术可以应用于上述构造的组件中的摄像单元11402。将根据本发明实施例的技术应用于摄像单元11402，可以获得手术区域更清晰的图像。因此，外科医生可以确定无疑地确认手术区域。
应注意，上述描述的内窥镜手术系统为一个示例。根据本发明实施例的技术可以应用于除内窥镜手术系统之外的任何医疗系统，例如但不限于显微外科手术系统。
<第二应用示例(移动体)>
根据本发明实施例的技术适用于各种产品。例如，根据本发明实施例的技术可以以安装到任何类型的移动体上的这种的形式实现。移动体的非限制性示例可以包括汽车、电动车辆、混合动力车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人驾驶飞行器(无人机)、船只和机器人。
图58是描绘车辆控制系统的示意性构造的示例的框图，该车辆控制系统可作为应用根据本发明实施例的技术的移动体控制系统的示例。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在如图58所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外，微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053被示出为集成控制单元12050的功能构造。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作如下装置的控制装置：诸如内燃机、驱动电动机等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置的控制装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制设置在车身的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作如下装置的控制装置：无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置、诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯、等等。在这种情况下，从取代钥匙的移动设备发送的无线电波或者各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、车灯等。
车外信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆的外部信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像，并接收摄像图像。基于所接收的图像，车外信息检测单元12030可以检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等目标，或检测到其距离。
摄像部12031是光学传感器，其接收光并输出与接收的光量相对应的电信号。摄像部12031可以将电信号作为图像输出，或者可以将电信号作为测量距离的信息输出。另外，摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的摄像机。基于从驾驶员状态检测部12041写入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的注意力的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆外部或内部的信息计算出驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行旨在实现高级驾驶辅助系统(ADAS)的功能的协同控制，这些功能包括车辆的防撞或减震、根据跟随距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道警告等。
另外，微型计算机12051可以执行用于自动驾驶的协同控制，其基于车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆外部或内部的信息，通过控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，使车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车外信息向车体系统控制单元12020输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行旨在通过控制前照灯来防止眩光的协作控制，以便根据由车外信息检测单元12030检测的例如前方车辆或迎面而来车辆的位置而实现从远光灯变为近光灯。
声音/图像输出部12052将声音和图像中至少一个输出信号发送到输出装置，该输出装置能够以视觉或听觉的方式将信息通知到车辆的乘员或车辆的外部。在图58的示例中，输出装置包括音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。显示部12062例如可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图59是描绘摄像部12031的安装位置示例的视图。
在图59中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在位于车辆12100的前鼻部、侧视镜、后保险杠和后门的位置以及位于车辆内部的挡风玻璃上部的位置。设置在前鼻部处的摄像部12101和设置在车辆内部的挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要获取车辆12100前部的图像。设置在侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门处的摄像部12104主要获取车辆12100后部的图像。设置在车辆内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
附带地，图59描绘了摄像部12101至12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻处的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门处的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104摄像的图像数据，获得从上方观察车辆12100的鸟瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于检测相位差的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051可以根据由摄像部12101至12104获得的距离信息确定到摄像范围12111到12114内的每个三维目标的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取最近的三维目标作为前面车辆，特别是在车辆12100的行驶路径上并且以预定速度与车辆12100基本上沿着相同的方向行驶(例如，等于或大于0千米/小时)。此外，微型计算机12051可以预先设置前方与前面车辆保持的跟随距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行旨在自动驾驶的协同控制，其使得车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作等。
例如，微型计算机12051可以基于由摄像部12101到12104获取的距离信息，将三维目标上的三维目标数据分类为两轮摩托车、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他的三维目标，提取分类的三维目标数据，并使用提取的三维目标数据自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以在视觉上识别的障碍物，以及难以在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定表示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并执行强制减速，或者通过驱动系统控制单元12010进行避让转向。由此，微型计算机12051可以辅助驱动以避免碰撞。
摄像部12101至12104中的至少一者是可以检测红外线的红外相机。微型计算机12051例如可以通过确定摄像部12101至12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。例如，对行人的这种识别是通过提取摄像部12101至12104中作为红外相机的摄像图像中的特征点，并且通过对一系列表示目标轮廓的特征点进行图案匹配处理来确定是否为行人。当微型计算机12051确定在摄像部12101至12104的摄像图像中存在行人并且因此识别行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得显示叠加在识别出的行人身上用于强调的方形轮廓线。声音/图像输出部分12052还可以控制显示部12062，以便在所需位置显示表示行人的图标等。
在上文中，已经描述了可以应用根据本发明实施例的技术的车辆控制系统的一个示例。根据本发明实施例的技术可以应用于上述构造组件中的摄像部12031。将根据本发明实施例的技术应用于摄像部12031使得可以获得更容易看到的拍摄图像。因此，可以降低驾驶员的疲劳。
此外，在上述实施例、变形例和应用示例中说明的摄像器件1还可应用于诸如监控摄像机、生物特征识别验证系统和热像仪等电子装置。监控摄像机例如但不限于夜视系统(夜视)。将摄像器件1应用于监控摄像机例如可以在远处识别夜间的行人和动物。此外，应用于车载相机的摄像器件1不太可能受到前灯或天气的影响。例如，可以获得不受例如烟或雾影响的拍摄图像。此外，还可以识别目标的形状。此外，在热像仪中，可以进行非接触式温度测量。在热像仪中，还可以检测温度分布和热量产生。另外，摄像器件1可应用于感测例如火焰、湿气或气体的电子装置。
尽管已经对如上所述的实施例、变形例和应用示例进行了说明，但是本发明的内容不限于上述实施例，并且可以以各种方式进行修改。例如，在上述实施例中所述的光接收装置的层构造是说明性的，并且还可以进一步包括任何其他层。各层的材料和厚度也是说明性的，并不限于上述说明。
在上述实施例中说明的效果仅仅是示例。可能存在其他效果，或者可以进一步包括其他效果。
应注意，本发明的实施例可以包括以下构造：
(1)一种光电转换器件，包括：
光吸收层，其具有光入射面，并包括化合物半导体材料；
针对每个像素设置的第一电极，其与所述光吸收层的所述光入射面的相对面具有对向关系；
第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述光吸收层和所述第一电极之间；
第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述第一半导体层和所述光吸收层之间；和
第二导电型的第一扩散区域，所述第一扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并设置为跨越所述第二半导体层和所述光吸收层。
(2)根据(1)所述的光电转换器件，其中，所述第一扩散区域在平面图中设置为晶格形状。
(3)根据(1)或(2)所述的光电转换器件，还包括：
电荷收集层，其设置在所述第二半导体层和所述光吸收层之间，并临时累积在所述光吸收层中产生的电荷。
(4)根据(1)或(2)所述的光电转换器件，还包括：
势垒减缓层，其设置在所述第二半导体层和所述光吸收层之间，并减缓所述第二半导体层和所述光吸收层之间的带偏移势垒。
(5)根据(1)、(2)或(4)所述的光电转换器件，其中，所述第二半导体层被构造为引起在所述光吸收层中产生的电荷的雪崩放大。
(6)根据(5)所述的光电转换器件，还包括：
电场递减层，其设置在所述第二半导体层和所述光吸收层之间，并抑制电场从所述第二半导体层到所述光吸收层的传播。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的光电转换器件，其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层具有分隔相邻的所述像素的第一凹槽。
(8)根据(7)所述的光电转换器件，其中，所述第一凹槽在所述光吸收层中延伸。
(9)根据(7)或(8)所述的光电转换器件，还包括：
绝缘膜，其设置为从所述第一半导体层的前表面到所述第一凹槽的侧壁，覆盖所述第一半导体层的侧壁，并在所述第二半导体层的侧壁的一部分上延伸。
(10)根据(7)至(9)中任一项所述的光电转换器件，还包括：
遮光件，其埋置在所述第一凹槽中。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的光电转换器件，还包括：
第二电极，其设置为与所述光吸收层的所述光入射面具有对向关系。
(12)根据(11)所述的光电转换器件，其中，所述第二电极设置在所述光吸收层的整个所述光入射面上。
(13)根据(11)所述的光电转换器件，其中，所述第二电极由遮光材料构成。
(14)根据(13)所述的光电转换器件，还包括：
第二导电型的第二扩散区域，所述第二扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并位于所述光吸收层的布置有所述光入射面的一侧。
(15)根据(14)所述的光电转换器件，其中，
所述光吸收层的所述光入射面具有第二凹槽，并且
所述第二扩散区域设置在所述第二凹槽附近。
(16)根据(1)至(15)中任一项所述的光电转换器件，还包括：
第三电极，其电耦接到所述第一扩散区域。
(17)根据(15)所述的光电转换器件，还包括：
第四电极，其电耦接到所述第二扩散区域，
其中，所述第四电极埋置在所述第二凹槽中。
(18)根据(1)至(17)中任一项所述的光电转换器件，还包括：
涂覆膜，其覆盖所述第一扩散区域。
(19)根据(18)所述的光电转换器件，其中，所述涂覆膜包括所述第一导电型的电荷。
(20)一种摄像设备，其包括：
光吸收层，其具有光入射面，并包括化合物半导体材料；
第一电极，其针对每个像素设置，并与所述光吸收层的所述光入射面的相对面具有对向关系；
第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述光吸收层和所述第一电极之间；
第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述第一半导体层和所述光吸收层之间；和
第二导电型的第一扩散区域，所述第一扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并设置为跨越所述第二半导体层和所述光吸收层。
本申请要求于2017年5月15日提交的日本优先权专利申请JP 2017-096237的权益，其全部内容通过引用合并在本文中。
本领域技术人员应该理解，可以根据设计要求和其他因素在所附权利要求或同等权利要求的范围内进行各种修改、组合、子组合和变更。

Claims (20)

1.一种光电转换器件，其包括：
光吸收层，其具有光入射面，并包括化合物半导体材料；
针对每个像素设置的第一电极，其与所述光吸收层的所述光入射面的相对面具有对向关系；
第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述光吸收层和所述第一电极之间；
第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述第一半导体层和所述光吸收层之间；和
第二导电型的第一扩散区域，所述第一扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并设置为跨越所述第二半导体层和所述光吸收层。
2.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中，所述第一扩散区域在平面图中设置为晶格形状。
3.根据权利要求1所述的光电转换器件，其还包括：
电荷收集层，其设置在所述第二半导体层和所述光吸收层之间，并临时累积在所述光吸收层中产生的电荷。
4.根据权利要求1所述的光电转换器件，其还包括：
势垒减缓层，其设置在所述第二半导体层和所述光吸收层之间，并减缓所述第二半导体层和所述光吸收层之间的带偏移势垒。
5.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中，所述第二半导体层被构造为引起在所述光吸收层中产生的电荷的雪崩放大。
6.根据权利要求5所述的光电转换器件，其还包括：
电场递减层，其设置在所述第二半导体层和所述光吸收层之间，并抑制电场从所述第二半导体层到所述光吸收层的传播。
7.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层具有分隔相邻的所述像素的第一凹槽。
8.根据权利要求7所述的光电转换器件，其中，所述第一凹槽在所述光吸收层中延伸。
9.根据权利要求7所述的光电转换器件，其还包括：
绝缘膜，其设置为从所述第一半导体层的前表面到所述第一凹槽的侧壁，覆盖所述第一半导体层的侧壁，并在所述第二半导体层的侧壁的一部分上延伸。
10.根据权利要求7所述的光电转换器件，其还包括：
遮光件，其埋置在所述第一凹槽中。
11.根据权利要求1所述的光电转换器件，其还包括：
第二电极，其设置为与所述光吸收层的所述光入射面具有对向关系。
12.根据权利要求11所述的光电转换器件，其中，所述第二电极设置在所述光吸收层的整个所述光入射面上。
13.根据权利要求11所述的光电转换器件，其中，所述第二电极由遮光材料构成。
14.根据权利要求13所述的光电转换器件，其还包括：
第二导电型的第二扩散区域，所述第二扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并位于所述光吸收层的布置有所述光入射面的一侧。
15.根据权利要求14所述光电转换器件，其中，
所述光吸收层的所述光入射面具有第二凹槽，并且
所述第二扩散区域设置在所述第二凹槽附近。
16.根据权利要求1所述的光电转换器件，其还包括：
第三电极，其电耦接到所述第一扩散区域。
17.根据权利要求15所述光电转换器件，其还包括：
第四电极，其电耦接到所述第二扩散区域，
其中，所述第四电极埋置在所述第二凹槽中。
18.根据权利要求1所述的光电转换器件，其还包括：
涂覆膜，其覆盖所述第一扩散区域。
19.根据权利要求18所述的光电转换器件，其中，所述涂覆膜包括所述第一导电型的电荷。
20.一种摄像设备，其包括：
光吸收层，其具有光入射面，并包括化合物半导体材料；
第一电极，其针对每个像素设置，并与所述光吸收层的所述光入射面的相对面具有对向关系；
第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述光吸收层和所述第一电极之间；
第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层的带隙能大于所述光吸收层的带隙能，并设置在所述第一半导体层和所述光吸收层之间；和
第二导电型的第一扩散区域，所述第一扩散区域设置在相邻的所述像素之间，并设置为跨越所述第二半导体层和所述光吸收层。
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