CN110739325A - 受光元件以及测距模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够提高特性的受光元件和测距模块。所述受光元件具备片上透镜、布线层以及配置在片上透镜和布线层之间的半导体层，半导体层包括：被施加第一电压的第一电压施加部；被施加与第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；配置在第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；配置在第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及贯穿半导体层的贯穿电极。通过贯穿电极对半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。本发明例如可以应用在以ToF方式生成距离信息的受光元件等上。

Description

受光元件以及测距模块
技术领域
本发明涉及受光元件以及测距模块，特别涉及能够提高特性的受光元件以及测距模块。
背景技术
以往，利用了间接ToF(Time of Flight)方式的测距系统已被公众所知。在这种测距系统中，能够将通过对在某一相位使用LED(Light Emitting Diode)、激光照射的有源光碰到对象物而反射的光进行受光而得到的信号电荷高速地分配到不同区域的传感器是必不可少的。
因此，例如提出了通过对传感器的基板直接施加电压而在基板内产生电流，能够对基板内的大范围的区域高速地进行调制的技术(例如，参照专利文献1)。这种传感器也被称作CAPD(Current Assisted Photonic Demodulator)传感器。
专利文献1：日本专利公开公报特开2011-86904号
但是，在上述的技术中难以得到充分的特性的CAPD传感器。
例如上述的CAPD传感器成为在基板中的接收来自外部的光的一侧的面配置有布线等的表面照射型的传感器。
为了确保光电转换区域，优选在PD(Photodiode)即光电转换部的受光面侧不存在布线等、遮挡入射而来的光的光路的部件。但是，在表面照射型的CAPD传感器中，根据结构不同，有时不得不在PD的受光面侧配置电荷取出用的布线、各种控制线、信号线，光电转换区域受到限制。也就是说，无法确保充分的光电转换区域，像素灵敏度等的特性有时会降低。
此外，在考虑到在存在外部光的场所使用CAPD传感器的情况下，由于外部光成分对于使用有源光进行测距的间接ToF方式来说成为噪声成分，所以为了确保充分的SN比(Signal to Noise ratio)而得到距离信息，需要确保充分的饱和信号量(Qs)。但是，在表面照射型的CAPD传感器中，由于布线布局存在限制，所以为了确保电容而需要使用布线电容以外的方法，诸如设置追加的晶体管等。
进而，在表面照射型的CAPD传感器中，在基板内的光入射的一侧配置被称为Tap的信号取出部。另一方面，在考虑到Si基板内的光电转换的情况下，尽管因光的波长而衰减率存在差异，但是在光入射面侧引起光电转换的比例高。因此，在表面型的CAPD传感器中，在设置有信号取出部的Tap区域之中的、不分配信号电荷的Tap区域的Inactive Tap区域中，进行光电转换的概率有可能变高。在间接ToF传感器中，由于使用根据有源光的相位分配到各电荷蓄积区域的信号而得到测距信息，所以在Inactive Tap区域中直接进行了光电转换的成分成为噪声，其结果是，测距精度有可能恶化。即，CAPD传感器的特性有可能降低。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于能够提高特性。
本发明的第一方式的受光元件，包括：片上透镜；布线层；以及配置在所述片上透镜和所述布线层之间的半导体层，所述半导体层包括：被施加第一电压的第一电压施加部；被施加与所述第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；配置在所述第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；配置在所述第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及贯穿所述半导体层的贯穿电极，通过所述贯穿电极对所述半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。
在本发明的第一方式中，设有片上透镜；布线层；以及配置在所述片上透镜和所述布线层之间的半导体层，所述半导体层中设有：被施加第一电压的第一电压施加部；被施加与所述第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；配置在所述第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；配置在所述第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及贯穿所述半导体层的贯穿电极，通过所述贯穿电极对所述半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。
本发明的第二方式的测距模块，包括：受光元件；照射亮度周期性变动的照射光的光源；以及控制所述照射光的照射时机的发光控制部，其中，所述受光元件包括：片上透镜；布线层；以及配置在所述片上透镜和所述布线层之间的半导体层，所述半导体层包括：被施加第一电压的第一电压施加部；被施加与所述第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；配置在所述第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；配置在所述第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及贯穿所述半导体层的贯穿电极，通过所述贯穿电极对所述半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。
在本发明的第二方式中，设有受光元件；照射亮度周期性变动的照射光的光源；以及控制所述照射光的照射时机的发光控制部，其中，所述受光元件上设有片上透镜；布线层；以及配置在所述片上透镜和所述布线层之间的半导体层，所述半导体层中设有：被施加第一电压的第一电压施加部；被施加与所述第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；配置在所述第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；配置在所述第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及贯穿所述半导体层的贯穿电极，通过所述贯穿电极对所述半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。
按照本发明的第一和第二方式，可以提高特性。
另外，本发明不限于上述的效果，可以是本公开中记载的任何效果。
附图说明
图1是表示受光元件的结构例的框图。
图2是表示像素的结构例的图。
图3是表示像素的信号取出部的部分的结构例的图。
图4是对灵敏度提高进行说明的图。
图5是对电荷分离效率的提高进行说明的图。
图6是对电子的取出效率的提高进行说明的图。
图7是对表面照射型中的信号载波的移动速度进行说明的图。
图8是对背面照射型中的信号载波的移动速度进行说明的图。
图9是表示像素的信号取出部的部分的其他结构例的图。
图10是像素与片上透镜的关系进行说明的图。
图11是表示像素的信号取出部的部分的其他结构例的图。
图12是表示像素的信号取出部的部分的其他结构例的图。
图13是表示像素的信号取出部的部分的其他结构例的图。
图14是表示像素的信号取出部的部分的其他结构例的图。
图15是表示像素的信号取出部的部分的其他结构例的图。
图16是表示像素的其他结构例的图。
图17是表示像素的其他结构例的图。
图18是表示像素的其他结构例的图。
图19是表示像素的其他结构例的图。
图20是表示像素的其他结构例的图。
图21是表示像素的其他结构例的图。
图22是表示像素的其他结构例的图。
图23是表示像素的其他结构例的图。
图24是表示像素的其他结构例的图。
图25是表示像素的其他结构例的图。
图26是表示像素的其他结构例的图。
图27是表示像素的其他结构例的图。
图28是表示像素的其他结构例的图。
图29是表示像素的其他结构例的图。
图30是表示像素的其他结构例的图。
图31是表示像素的等效电路的图。
图32是表示像素的其他的等效电路的图。
图33是采用了Periodic配置的电压供给线的配置例的图。
图34是采用了Mirror配置的电压供给线的配置例的图。
图35是对Periodic配置和Mirror配置的特性进行说明的图。
图36是第十四实施方式中的多个像素的截面图。
图37是第十四实施方式中的多个像素的截面图。
图38是第九实施方式中的多个像素的截面图。
图39是第九实施方式的变形例1中的多个像素的截面图。
图40是第十五实施方式中的多个像素的截面图。
图41是第十实施方式中的多个像素的截面图。
图42是对多层布线层的5层的金属膜进行说明的图。
图43是对多层布线层的5层的金属膜进行说明的图。
图44是对多晶硅层进行说明的图。
图45是形成于金属膜的反射部件的变形例的图。
图46是形成于金属膜的反射部件的变形例的图。
图47是对受光元件的基板结构进行说明的图。
图48是第十八实施方式中的多个像素的截面图。
图49是图48的多个像素的俯视图。
图50是表示4抽头的像素结构中的贯穿电极和绝缘膜的配置例的俯视图。
图51是第十八实施方式的变形例的2抽头像素结构的像素的俯视图。
图52是第十八实施方式的变形例的4抽头像素结构的像素的俯视图。
图53是说明施加负偏压的驱动的图。
图54是表示在不同的时机施加负偏压的驱动的图。
图55是表示在不同的时机施加负偏压的驱动的图。
图56是第十九实施方式中的多个像素的截面图。
图57是第二十实施方式中的多个像素的截面图。
图58是表示像素阵列部和周边电路部的位置关系的俯视图。
图59是第二十一实施方式中的多个像素的截面图。
图60是第二十二实施方式中的多个像素的截面图。
图61是第二十三实施方式中的多个像素的截面图。
图62是第二十四实施方式中的多个像素的截面图。
图63是第二十五实施方式中的多个像素的截面图。
图64是表示测距模块的结构例的框图。
图65是表示车辆控制系统的简要结构的一例的框图。
图66是表示车外信息检测部和摄像部的设置位置的一例的说明图。
附图标记说明：
1：受光元件；20：像素阵列部；21：抽头驱动部；22：垂直驱动部；51：像素；61：基板；62：片上透镜；66：固定电荷膜；71-1、71-2、71：N+半导体区域；73-1、73-2、73：P+半导体区域；441-1、441-2、441：分离区域；471-1、471-2、471：分离区域；631：反射部件；721：传输晶体管；722：FD；723：复位晶体管；724：放大晶体管；725：选择晶体管；727：附加电容；728：切换晶体管；741：电压供给线；811：多层布线层；812：层间绝缘膜；813：电源线；814：电压施加布线；815：反射部件；816：电压施加布线；817：控制线；M1至M5：金属膜；1001(1001A、1001B)：贯穿电极；1002(1002A、1002B)：绝缘膜；1003：间隙部；1011：电压施加布线；1021：DTI；1022：绝缘膜；1041：周边电路部；1051：DTI；1052：绝缘膜；1061：贯穿电极；1062：绝缘膜；1063：电压施加布线；1071：P+半导体区域；1101：贯穿电极；1102：绝缘膜；1103：透明导电膜；1111：电压施加布线；1161：贯穿电极；1162：绝缘膜；1163：电压施加布线；5000：测距模块；5011：发光部；5012：发光控制部；5013：受光部。
具体实施方式
以下，参照附图对应用了本技术的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
(受光元件的结构例)
本技术通过将CAPD传感器设为背面照射型的结构，能够提高像素灵敏度等的特性。
本技术例如也能够应用于构成通过间接ToF方式进行测距的测距系统的受光元件、具有这种受光元件的摄像装置等。
例如测距系统能够应用于搭载于车辆且测定距位于车外的对象物的距离的车载用的系统、测定距用户的手等对象物的距离并基于该测定结果识别用户的手势的手势识别用的系统等。在该情况下，能够将手势识别的结果用于例如汽车导航系统的操作等。
图1是表示应用了本技术的受光元件的一个实施方式的结构例的框图。
图1所示的受光元件1是背面照射型的CAPD传感器，例如设置于具有测距功能的摄像装置。
受光元件1构成为具有：形成在未图示的半导体基板上的像素阵列部20；以及集成在与像素阵列部20相同的半导体基板上的周边电路部。周边电路部例如由抽头驱动部21、垂直驱动部22、列处理部23、水平驱动部24和系统控制部25构成。
在受光元件1还设置有信号处理部31和数据存储部32。另外，信号处理部31和数据存储部32可以搭载在与受光元件1相同的基板上，也可以配置在摄像装置中的与受光元件1不同的基板上。
像素阵列部20构成为，生成与接收到的光量对应的电荷并输出与该电荷对应的信号的像素51以行方向和列方向的矩阵状二维配置。即，像素阵列部20具有多个像素51，该多个像素51将所入射的光进行光电转换并输出与作为结果而得到的电荷对应的信号。此处，行方向是指水平方向的像素51的排列方向，列方向是指垂直方向的像素51的排列方向。行方向在图中为横向，列方向在图中为纵向。
像素51接收从外部入射的光、特别是红外光并进行光电转换，输出与作为结果而得到的电荷对应的像素信号。像素51具有：第一抽头TA，施加规定的电压MIX0(第一电压)，检测光电转换后的电荷；以及第二抽头TB，施加规定的电压MIX1(第二电压)，检测光电转换后的电荷。
抽头驱动部21经由规定的电压供给线30向像素阵列部20的各像素51的第一抽头TA供给规定的电压MIX0，经由规定的电压供给线30向第二抽头TB供给规定的电压MIX1。因而，在像素阵列部20的一个像素列布置有传送电压MIX0的电压供给线30、以及传送电压MIX1的电压供给线30的两条电压供给线30。
在像素阵列部20中，针对矩阵状的像素排列，在每一像素行沿着行方向布线像素驱动线28，在各像素列沿着列方向布线两条垂直信号线29。例如像素驱动线28传送用于进行从像素读出信号时的驱动的驱动信号。另外，在图1中，将像素驱动线28表示为1条布线，但是并不限定于1条。像素驱动线28的一端与垂直驱动部22的对应于各行的输出端连接。
垂直驱动部22由移位寄存器、地址解码器等构成，同时驱动像素阵列部20的全部像素，或者以行为单位等驱动像素阵列部20的各像素。即，垂直驱动部22与控制垂直驱动部22的系统控制部25一起，构成控制像素阵列部20的各像素的动作的驱动部。
与垂直驱动部22的驱动控制相应地从像素行的各像素51输出的信号，通过垂直信号线29输入到列处理部23。列处理部23对从各像素51通过垂直信号线29输出的像素信号进行规定的信号处理，并且暂时保持信号处理后的像素信号。
具体而言，列处理部23作为信号处理而进行噪声除去处理、AD(Analog toDigital)转换处理等。
水平驱动部24由移位寄存器、地址解码器等构成，依次选择与列处理部23的像素列对应的单位电路。通过该水平驱动部24的选择扫描，依次输出在列处理部23中针对每个单位电路进行信号处理后的像素信号。
系统控制部25由生成各种时刻信号的时刻发生器等构成，基于由该时刻发生器生成的各种时刻信号，进行抽头驱动部21、垂直驱动部22、列处理部23和水平驱动部24等的驱动控制。
信号处理部31至少具有运算处理功能，基于从列处理部23输出的像素信号进行运算处理等的各种信号处理。数据存储部32在信号处理部31的信号处理中，暂时存储该处理所需的数据。
(像素的结构例)
接下来，对设置于像素阵列部20的像素的结构例进行说明。设置于像素阵列部20的像素例如如图2所示那样构成。
图2表示设置于像素阵列部20的一个像素51的截面，该像素51接收从外部入射的光、特别是红外光并进行光电转换，输出与作为结果而得到的电荷对应的信号。
像素51具有例如由硅基板等的P型的半导体层构成的基板61以及形成在该基板61上的片上透镜62。
例如基板61在图中纵向的厚度、即与基板61的面垂直的方向的厚度为20μm以下。另外，基板61的厚度当然也可以为20μm以上，只要根据作为受光元件1的目标的特性等设定该厚度即可。
此外，基板61例如是被设为1E+13级以下的基板浓度的高电阻的P-Epi基板等，基板61的电阻(电阻率)例如为500[Ωcm]以上。
此处，对于基板61的基板浓度与电阻之间的关系，例如当基板浓度为6.48E+12[cm3]时电阻为2000[Ωcm]，基板浓度为1.30E+13[cm3]时电阻为1000[Ωcm]，基板浓度为2.59E+13[cm3]时电阻为500[Ωcm]、以及基板浓度为1.30E+14[cm3]时电阻为100[Ωcm]等。
在图2中，基板61的上侧的面是基板61的背面，且是来自外部的光入射到基板61的光入射面。另一方面，基板61的下侧的面是基板61的表面，形成未图示的多层布线层。在基板61的光入射面形成有由带正的固定电荷的单层膜或层叠膜构成的固定电荷膜66，在固定电荷膜66的上表面形成有使从外部入射的光聚光并入射到基板61内的片上透镜62。固定电荷膜66将基板61的光入射面侧设为空穴累积状态，抑制暗电流的产生。
进而，在像素51中，在固定电荷膜66上的像素51的端部分，形成有用于防止邻接的像素间的串扰的像素间遮光膜63-1和像素间遮光膜63-2。以下，在不需要特别区别像素间遮光膜63-1和像素间遮光膜63-2的情况下，也简称为像素间遮光膜63。
在该例子中，来自外部的光经由片上透镜62入射到基板61内，像素间遮光膜63是为了使从外部入射的光不入射到基板61中的与像素51邻接设置的其他像素的区域而形成的。即，从外部入射到片上透镜62并朝向与像素51邻接的其他像素内的光被像素间遮光膜63-1和像素间遮光膜63-2遮光，防止入射到邻接的其他像素内。
由于受光元件1是背面照射型的CAPD传感器，所以基板61的光入射面成为所谓的背面，在该背面不形成由布线等构成的布线层。此外，在基板61中的与光入射面相反侧的面的部分通过层叠而形成布线层，在该布线层形成有用于驱动形成在像素51内的晶体管等的布线、以及用于从像素51读出信号的布线等。
在基板61内的与光入射面相反的面侧、即图中的下侧的面的内侧的部分，形成有氧化膜64、信号取出部65-1和信号取出部65-2。信号取出部65-1相当于图1中说明的第一抽头TA，信号取出部65-2相当于图1中说明的第二抽头TB。
在该例子中，在基板61的与光入射面相反侧的面附近的像素51的中心部分形成有氧化膜64，在该氧化膜64的两端分别形成有信号取出部65-1和信号取出部65-2。
此处，信号取出部65-1具有作为N型半导体区域的N+半导体区域71-1和施主杂质的浓度比N+半导体区域71-1低的N－半导体区域72-1、以及作为P型半导体区域的P+半导体区域73-1和受主杂质浓度比P+半导体区域73-1低的P－半导体区域74-1。此处，施主杂质例如可以举出相对于Si的磷(P)和砷(As)等的在元素周期表中属于5族的元素，受主杂质例如可以举出相对于Si的硼(B)等的在元素周期表中属于3族的元素。将成为施主杂质的元素称为施主元素，将成为受主杂质的元素称为受主元素。
在图2中，在基板61的与光入射面相反侧的面的表面内侧部分中的、与氧化膜64的右侧邻接的位置，形成N+半导体区域71-1。此外，在N+半导体区域71-1的图中上侧，以覆盖(包围)该N+半导体区域71-1的方式形成N－半导体区域72-1。
进而，在N+半导体区域71-1的右侧形成P+半导体区域73-1。此外，在P+半导体区域73-1的图中在上侧，以覆盖(包围)该P+半导体区域73-1的方式形成P－半导体区域74-1。
进而，在P+半导体区域73-1的右侧形成N+半导体区域71-1。此外，在N+半导体区域71-1的图中在上侧，以覆盖(包围)该N+半导体区域71-1的方式形成N－半导体区域72-1。
同样地，信号取出部65-2具有：作为N型半导体区域的N+半导体区域71-2和施主杂质的浓度比N+半导体区域71-2低的N－半导体区域72-2；以及P型半导体区域P+半导体区域73-2和受主杂质浓度比P+半导体区域73-2低的P－半导体区域74-2。
在图2中，在基板61的与光入射面相反侧的面的表面内侧部分中的、与氧化膜64的左侧邻接的位置，形成N+半导体区域71-2。此外，在N+半导体区域71-2的图中上侧，以覆盖(包围)该N+半导体区域71-2的方式形成N－半导体区域72-2。
进而，在N+半导体区域71-2的左侧形成P+半导体区域73-2。此外，在P+半导体区域73-2的图中上侧，以覆盖(包围)该P+半导体区域73-2的方式形成P－半导体区域74-2。
进而，在P+半导体区域73-2的左侧形成N+半导体区域71-2。此外，在N+半导体区域71-2的图中上侧，以覆盖(包围)该N+半导体区域71-2的方式形成N－半导体区域72-2。
在基板61的与光入射面相反侧的面的表面内侧部分中的、像素51的端部分，形成与像素51的中心部分相同的氧化膜64。
以下，在不需要特别区别信号取出部65-1和信号取出部65-2的情况下，也简称为信号取出部65。
此外，以下，在不需要特别区别N+半导体区域71-1和N+半导体区域71-2的情况下，也简称为N+半导体区域71，在不需要特别区别N－半导体区域72-1和N－半导体区域72-2的情况下，也简称为N－半导体区域72。
进而，以下，在不需要特别区别P+半导体区域73-1和P+半导体区域73-2的情况下，也简称为P+半导体区域73，在不需要特别区别P－半导体区域74-1和P－半导体区域74-2的情况下，也简称为P－半导体区域74。
此外，在基板61中，在N+半导体区域71-1与P+半导体区域73-1之间，由氧化膜等形成用于将这些区域分离的分离部75-1。同样地，在N+半导体区域71-2与P+半导体区域73-2之间，也由氧化膜等形成用于将这些区域分离的分离部75-2。以下，在不需要特别区别分离部75-1和分离部75-2的情况下，也简称为分离部75。
设置于基板61的N+半导体区域71作为电荷检测部发挥功能，该电荷检测部用于检测从外部入射到像素51的光的光量、即通过基于基板61的光电转换而产生的信号载波的量。另外，除了N+半导体区域71以外，也包括施主杂质浓度低的N－半导体区域72，能够理解为电荷检测部。此外，P+半导体区域73作为电压施加部发挥功能，该电压施加部用于向基板61注入大量载波电流、即向基板61直接施加电压而在基板61内产生电场。另外，除了P+半导体区域73以外，也包括受主杂质浓度低的P－半导体区域74，能够理解为电压施加部。
在像素51中，在N+半导体区域71-1直接连接有未图示的浮动扩散区域FD(Floating Diffusion)部(以下，特别是也称为FD部A)，进而，该FD部A经由未图示的放大晶体管等与垂直信号线29连接。
同样地，在N+半导体区域71-2直接连接有与FD部A不同的其他FD部(以下，特别是也称为FD部B)，进而，该FD部B经由未图示的放大晶体管等与垂直信号线29连接。此处，FD部A和FD部B与互不相同的垂直信号线29连接。
例如在想要通过间接ToF方式测定距对象物的距离的情况下，从设置有受光元件1的摄像装置朝向对象物射出红外光。然后，当该红外光被对象物反射而作为反射光返回到摄像装置时，受光元件1的基板61接收入射而来的反射光(红外光)并进行光电转换。抽头驱动部21驱动像素51的第一抽头TA和第二抽头TB，将与通过光电转换而得到的电荷DET对应的信号分配给FD部A和FD部B。
例如在某一时刻，抽头驱动部21经由触点等向两个P+半导体区域73施加电压。具体而言，例如抽头驱动部21向作为第一抽头TAP的+半导体区域73-1施加MIX0＝1.5V的电压，向作为第二抽头TB的P+半导体区域73-2施加MIX1＝0V的电压。
于是，在基板61中的两个P+半导体区域73之间产生电场，电流从P+半导体区域73-1流向P+半导体区域73-2。在该情况下，基板61内的空穴(hole)向P+半导体区域73-2的方向移动，电子向P+半导体区域73-1的方向移动。
因而，在这种状态下，经由片上透镜62向基板61内入射来自外部的红外光(反射光)，当该红外光在基板61内被光电转换而转换成电子和空穴的对时，所得到的电子被P+半导体区域73间的电场朝P+半导体区域73-1的方向引导，向N+半导体区域71-1内移动。
在该情况下，通过光电转换而产生的电子被用作用于检测与入射到像素51的红外光的量、即红外光的受光量对应的信号的信号载波。
由此，在N+半导体区域71-1中蓄积与向N+半导体区域71-1内移动的电子对应的电荷，该电荷经由FD部A、放大晶体管、垂直信号线29等通过列处理部23进行检测。
即，N+半导体区域71-1的蓄积电荷DET0被传送到与该N+半导体区域71-1直接连接的FD部A，通过列处理部23经由放大晶体管、垂直信号线29读出与被传送到FD部A的电荷DET0对应的信号。然后，针对所读出的信号，在列处理部23中实施AD转换处理等的处理，将作为结果而得到的像素信号供给到信号处理部31。
该像素信号成为表示与在N+半导体区域71-1中检测到的电子对应的电荷量、即蓄积于FD部A的电荷DET0的量的信号。换言之，也可以说像素信号是表示由像素51接收到的红外光的光量的信号。
另外，此时，也可以与N+半导体区域71-1的情况相同，将与在N+半导体区域71-2中检测到的电子对应的像素信号也适当用于测距。
此外，在接下来的时刻，通过抽头驱动部21经由触点等向两个P+半导体区域73施加电压，以便产生与到此为止在基板61内产生的电场相反方向的电场。具体而言，例如向作为第一抽头TA的P+半导体区域73-1施加MIX0＝0V的电压，向作为第二抽头TB的P+半导体区域73-2施加MIX1＝1.5V的电压。
由此，在基板61中的两个P+半导体区域73之间产生电场，电流从P+半导体区域73-2流向P+半导体区域73-1。
在这种状态下，经由片上透镜62向基板61内入射来自外部的红外光(反射光)，当该红外光在基板61内被光电转换而转换成电子和空穴的对时，所得到的电子被P+半导体区域73间的电场朝P+半导体区域73-2的方向引导，向N+半导体区域71-2内移动。
由此，在N+半导体区域71-2中蓄积与向N+半导体区域71-2内移动的电子对应的电荷，该电荷经由FD部B、放大晶体管、垂直信号线29等通过列处理部23进行检测。
即，N+半导体区域71-2的蓄积电荷DET1被传送到与该N+半导体区域71-2直接连接的FD部B，通过列处理部23经由放大晶体管和垂直信号线29读出与被传送到FD部B的电荷DET1对应的信号。然后，针对所读出的信号，在列处理部23中实施AD转换处理等的处理，将作为结果而得到的像素信号供给到信号处理部31。
另外，此时，也可以与N+半导体区域71-2的情况相同，将与在N+半导体区域71-1检测到的电子对应的像素信号也适当用于测距。
这样，当在相同的像素51中得到通过互不相同的期间的光电转换而得到的像素信号时，信号处理部31基于这些像素信号计算表示距对象物的距离的距离信息，并向后级输出。
这样向互不相同的N+半导体区域71分配信号载波、基于与这些信号载波对应的信号计算距离信息的方法，被称为间接ToF方式。
当在图2中从上至下方向、即与基板61垂直的面的方向观察像素51中的信号取出部65的部分时，例如如图3所示，形成为P+半导体区域73的周围由N+半导体区域71包围的结构。另外，在图3中，对与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，并适当省略其说明。
在图3的例子中，在像素51的中央部分形成未图示的氧化膜64，在从像素51的中央稍靠端侧的部分形成信号取出部65。特别是，此处，在像素51内形成两个信号取出部65。
并且，在各信号取出部65中，在其中心位置形成矩形的P+半导体区域73，以该P+半导体区域73为中心，P+半导体区域73的周围由矩形、更具体而言为矩形框状的N+半导体区域71包围。即，N+半导体区域71形成为包围P+半导体区域73的周围。
此外，在像素51中，形成片上透镜62以便将从外部入射的红外光聚光到像素51的中心部分、即箭头A11所示的部分。换言之，从外部入射到片上透镜62的红外光由片上透镜62聚光到箭头A11所示的位置、即图2中的氧化膜64的图2中上侧的位置。
因而，红外光被聚光到信号取出部65-1与信号取出部65-2之间的位置。由此，能够抑制红外光入射到与像素51邻接的像素而产生串扰，并且能够抑制红外光直接入射到信号取出部65。
例如如果红外光直接入射到信号取出部65，则电荷分离效率、即Cmod(Contrastbetween active and inactive tap)、调制对比度(Modulation contrast)会降低。
此处，进行与通过光电转换而得到的电荷DET对应的信号的读出的一方的信号取出部65、即应当检测通过光电转换而得到的电荷DET的信号取出部65也称为有源抽头(active tap)。
反之，基本上不进行与通过光电转换而得到的电荷DET对应的信号的读出的一方的信号取出部65、即不是有源抽头的一方的信号取出部65也称为无源抽头(inactivetap)。
在上述的例子中，向P+半导体区域73施加1.5V的电压的一方的信号取出部65是有源抽头，向P+半导体区域73施加0V的电压的一方的信号取出部65是无源抽头。
Cmod由以下的式(1)计算，Cmod是表示通过入射的红外光的光电转换而产生的电荷中的百分之几的电荷能够在作为有源抽头的信号取出部65的N+半导体区域71中检测、即，是表示是否能够取出与电荷对应的信号的指标，表示电荷分离效率。在式(1)中，I0是在两个电荷检测部(P+半导体区域73)的一方检测的信号，I1是在另一方检测的信号。
Cmod＝{|I0－I1|/(I0+I1)}×100……(1)
因而，例如当从外部入射的红外光入射到无源抽头的区域，在该无源抽头内进行光电转换时，通过光电转换而产生的信号载波即电子移动到无源抽头内的N+半导体区域71的可能性高。于是，在有源抽头内的N+半导体区域71检测不到通过光电转换而得到的一部分的电子的电荷，Cmod、即电荷分离效率降低。
因此，在像素51中，通过将红外光聚光到位于距两个信号取出部65大致等距离的位置的像素51的中心部分附近，能够降低从外部入射的红外光在无源抽头的区域中被光电转换的概率，能够提高电荷分离效率。此外，在像素51中，也能够提高调制对比度(Modulation contrast)。换言之，能够容易地将通过光电转换而得到的电子向有源抽头内的N+半导体区域71引导。
根据以上那样的受光元件1，能够得到以下的效果。
即，首先，由于受光元件1是背面照射型，所以能够使量子效率(QE)×开口率(FF(Fill Factor))最大化，能够提高受光元件1的测距特性。
例如如图4的箭头W11所示，通常的表面照射型的图像传感器形成为，在作为光电转换部的PD101中的来自外部的光入射的光入射面侧形成有布线102和布线103。
因此，例如从外部如箭头A21和箭头A22所示那样带有一定程度的角度相对于PD101倾斜地入射的光的一部分，被布线102和布线103遮挡而未入射到PD101。
与此相对，背面照射型的图像传感器构成为，例如如箭头W12所示，在作为光电转换部的PD104中的与来自外部的光入射的光入射面相反侧的面形成有布线105和布线106。
因此，与表面照射型的情况相比，能够确保充分的开口率。即，例如从外部如箭头A23和箭头A24所示那样带有一定程度的角度相对于PD104倾斜地入射的光不会被布线遮挡而入射到PD104。由此，能够接收更多的光而提高像素的灵敏度。
在作为背面照射型的CAPD传感器的受光元件1中也能够得到通过设为这样的背面照射型而得到的像素灵敏度的提高效果。
此外，例如在表面照射型的CAPD传感器中，如箭头W13所示，在作为光电转换部的PD111的内部中的来自外部的光入射的光入射面侧，形成有被称为抽头的信号取出部112，更具体而言，形成有抽头的P+半导体区域和N+半导体区域。此外，表面照射型的CAPD传感器构成为，在光入射面侧形成有布线113、与信号取出部112连接的触点和金属等的布线114。
因此，例如，不仅从外部如箭头A25和箭头A26所示那样带有一定程度的角度相对于PD111倾斜地入射的光的一部分被布线113等遮挡而未入射到PD111，而且如箭头A27所示那样相对于PD111垂直地入射的光也被布线114遮挡而未入射到PD111。
与此相对，背面照射型的CAPD传感器构成为，例如如箭头W14所示，在光电转换部PD115中的与来自外部的光入射的光入射面相反侧的面的部分形成有信号取出部116。此外，在PD115中的与光入射面相反侧的面形成有布线117、与信号取出部116连接的触点和金属等的布线118。
此处，PD115与图2所示的基板61对应，信号取出部116与图2所示的信号取出部65对应。
在这种结构的背面照射型的CAPD传感器中，与表面照射型的情况相比，能够确保充分的开口率。因而，能够使量子效率(QE)×开口率(FF)最大化，能够提高测距特性。
即，例如从外部如箭头A28和箭头A29所示那样带有一定程度的角度相对于PD115倾斜地入射的光不被布线遮挡而入射到PD115。同样地，如箭头A30所示那样相对于PD115垂直地入射的光也不被布线等遮挡而入射到PD115。
这样，在背面照射型的CAPD传感器中，不仅能够接收带有一定程度的角度入射的光，而且能够接收相对于PD115垂直地入射的、在表面照射型中被与信号取出部(抽头)连接的布线等反射的光。由此，能够接收更多的光而提高像素的灵敏度。换言之，能够使量子效率(QE)×开口率(FF)最大化，其结果是，能够提高测距特性。
特别是，在不是在像素外缘而是在像素的中央附近配置抽头的情况下，在表面照射型的CAPD传感器中，无法确保充分的开口率而致使像素的灵敏度降低，但在作为背面照射型的CAPD传感器的受光元件1中，能够不依赖于抽头的配置位置而确保充分的开口率，能够提高像素的灵敏度。
此外，在背面照射型的受光元件1中，由于在基板61中的与来自外部的红外光入射的光入射面相反侧的面附近形成信号取出部65，所以能够减少在无源抽头的区域中的红外光的光电转换的发生。由此，能够提高Cmod、即电荷分离效率。
图5表示表面照射型和背面照射型的CAPD传感器的像素截面图。
在图5左侧的表面照射型的CAPD传感器中，在图中，基板141的上侧是光入射面，在基板141的光入射面侧层叠有包含多个层的布线的布线层152、像素间遮光部153以及片上透镜154。
在图5右侧的背面照射型的CAPD传感器中，在图中，在与光入射面相反侧的基板142的下侧形成包含多个层的布线的布线层152，在作为光入射面侧的基板142的上侧层叠有像素间遮光部153以及片上透镜154。
另外，在图5中灰色的梯形形状表示红外光由片上透镜154集光从而光强度强的区域。
例如，在表面照射型的CAPD传感器中，在基板141的光入射面侧具有存在无源(inactive)抽头和有源(active)抽头的区域R11。因此，直接入射到无源抽头的成分多，如果在无源抽头的区域进行光电转换，则在有源抽头的N+半导体区域检测不到通过该光电转换而得到的信号载波。
在表面照射型的CAPD传感器中，由于在基板141的光入射面附近的区域R11中红外光的强度强，所以在区域R11内进行红外光的光电转换的概率变高。即，由于入射到无源抽头附近的红外光的光量多，所以无法通过有源抽头检测的信号载波变多，电荷分离效率降低。
与此相对，在背面照射型的CAPD传感器中，在基板142的远离光入射面的位置、即与光入射面侧相反侧的面附近的位置，具有存在无源抽头和有源抽头的区域R12。此处，基板142与图2所示的基板61对应。
在该例子中，由于在基板142的与光入射面侧相反侧的面的部分具有区域R12，区域R12位于远离光入射面的位置，所以在该区域R12附近，入射的红外光的强度相对变弱。
在基板142的中心附近、光入射面附近等的红外光的强度强的区域中通过光电转换而得到的信号载波，由在基板142内产生的电场向有源抽头引导，在有源抽头的N+半导体区域被检测。
另一方面，在包含无源抽头的区域R12附近，入射的红外光的强度相对较弱，因此在区域R12内进行红外光的光电转换的概率变低。即，由于入射到无源抽头附近的红外光的光量少，所以在无源抽头附近通过光电转换而产生并向无源抽头的N+半导体区域移动的信号载波(电子)的数量变少，能够提高电荷分离效率。其结果是，能够改善测距特性。
进而，在背面照射型的受光元件1中，由于能够实现基板61的薄层化，因此能够提高信号载波的电子(电荷)的取出效率。
例如，由于在表面照射型的CAPD传感器中无法充分地确保开口率，所以如图6的箭头W31所示，为了确保更高的量子效率，抑制量子效率×开口率的降低，需要将基板171在一定程度上加厚。
于是，在基板171内的与光入射面相反侧的面附近的区域、例如区域R21的部分，电势的倾斜变得平缓，实质上与基板171垂直的方向的电场变弱。在该情况下，信号载波的移动速度变慢，因此，从进行光电转换到在有源抽头的N+半导体区域检测信号载波所需的时间变长。另外，在图6中，基板171内的箭头表示基板171中的与基板171垂直的方向的电场。
此外，当基板171厚时，从基板171内的远离有源抽头的位置到有源抽头内的N+半导体区域的信号载波的移动距离变长。因而，从在远离有源抽头的位置处进行光电转换到在有源抽头的N+半导体区域检测信号载波所需的时间进一步变长。
图7表示基板171的厚度方向的位置与信号载波的移动速度之间的关系。区域R21与扩散电流区域对应。
这样，当基板171变厚时，例如当驱动频率高时、即当高速地进行抽头(信号取出部)的有源和无源的切换时，在区域R21等的远离有源抽头的位置处产生的电子无法被完全引入到有源抽头的N+半导体区域。即，如果抽头成为有源的时间短，则会产生在有源抽头的N+半导体区域检测不到在区域R21内等产生的电子(电荷)的情况，电子的取出效率降低。
与此相对，在背面照射型的CAPD传感器中，能够确保充分的开口率，因此，例如如图6的箭头W32所示，即使减薄基板172也能够确保充分的量子效率×开口率。此处，基板172与图2的基板61对应，基板172内的箭头表示与基板172垂直的方向的电场。
图8表示基板172的厚度方向的位置与信号载波的移动速度之间的关系。
这样，当减薄基板172中的与基板172垂直的方向上的厚度时，实质上与基板172垂直的方向的电场变强，仅使用信号载波的移动速度快的漂移电流区域的电子(电荷)，不使用信号载波的移动速度慢的扩散电流区域的电子。通过仅使用漂移电流区域的电子(电荷)，从进行光电转换到在有源抽头的N+半导体区域检测信号载波所需的时间变短。此外，当基板172的厚度变薄时，信号载波到有源抽头内的N+半导体区域的移动距离也变短。
因此，在背面照射型的CAPD传感器中，即使当驱动频率高时，也能够将在基板172内的各区域产生的信号载波(电子)充分引入到有源抽头的N+半导体区域，能够提高电子的取出效率。
此外，通过基板172的薄层化，即使是高的驱动频率也能够确保充分的电子的取出效率，能够提高高速驱动耐性。
特别是，在背面照射型的CAPD传感器中，能够对基板172、即基板61直接施加电压，因此抽头的有源和无源的切换的响应速度快，能够以高的驱动频率进行驱动。此外，能够对基板61直接施加电压，因此基板61内的可调制的区域变宽。
进而，在背面照射型的受光元件1(CAPD传感器)中，能够得到充分的开口率，因此，能够相应地使像素细微化，能够提高像素的细微化耐性。
此外，通过将受光元件1设为背面照射型，能够实现BEOL(Back End Of Line)电容设计的自由化，由此能够提高饱和信号量(Qs)的设计自由度。
(第一实施方式的变形例1)
(像素的结构例)
另外，以上，以将基板61内的信号取出部65的部分如图3所示那样设为N+半导体区域71和P+半导体区域73为矩形的区域的情况为例进行了说明。但是，从与基板61垂直的方向观察时的N+半导体区域71和P+半导体区域73的形状可以是任意的形状。
具体而言，例如如图9所示，N+半导体区域71和P+半导体区域73可以为圆形。另外，对图9中的与图3的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图9表示从与基板61垂直的方向观察像素51中的信号取出部65的部分时的N+半导体区域71和P+半导体区域73。
在该例子中，在像素51的中央部分形成未图示的氧化膜64，从像素51的中央稍靠端侧的部分形成信号取出部65。特别是，此处，在像素51内形成两个信号取出部65。
并且，在各信号取出部65中，在其中心位置形成圆形的P+半导体区域73，以该P+半导体区域73为中心，P+半导体区域73的周围由圆形、更具体而言为圆环状的N+半导体区域71包围。
图10是在具有图9所示的信号取出部65的像素51呈矩阵状二维配置而成的像素阵列部20的一部分重叠片上透镜62的俯视图。
如图10所示，片上透镜62以像素为单位形成。换言之，形成有1个片上透镜62的单位区域与1个像素对应。
另外，在图2中，在N+半导体区域71与P+半导体区域73之间配置有由氧化膜等形成的分离部75，但是分离部75可有可无。
(第一实施方式的变形例2)
(像素的结构例)
图11是表示像素51中的信号取出部65的平面形状的变形例的俯视图。
信号取出部65的平面形状除了形成为图3所示的矩形、图9所示的圆形以外，例如还可以形成为图11所示的八边形状。
此外，图11表示在N+半导体区域71与P+半导体区域73之间形成由氧化膜等形成的分离部75的情况下的俯视图。
图11所示的A－A’线表示后述的图37的截面线，B－B’线表示后述的图36的截面线。
(第二实施方式)
(像素的结构例)
进而，以上，以在信号取出部65内P+半导体区域73的周围由N+半导体区域71包围结构为例进行了说明，但是也可以为N+半导体区域的周围由P+半导体区域包围。
在这种情况下，像素51例如如图12所示那样构成。另外，对图12中的与图3的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图12表示从与基板61垂直的方向观察像素51中的信号取出部65的部分时的N+半导体区域和P+半导体区域的配置。
在该例子中，在像素51的中央部分形成未图示的氧化膜64，从像素51的中央稍靠图中上侧的部分形成信号取出部65-1，从像素51的中央稍靠图中下侧的部分形成信号取出部65-2。特别是在该例子中，像素51内的信号取出部65的形成位置成为与图3的情况相同的位置。
在信号取出部65-1内，与图3所示的N+半导体区域71-1对应的矩形的N+半导体区域201-1形成在信号取出部65-1的中心。并且，该N+半导体区域201-1的周围由与图3所示的P+半导体区域73-1对应的矩形、更具体而言为矩形框状的P+半导体区域202-1包围。即，P+半导体区域202-1形成为包围N+半导体区域201-1的周围。
同样地，在信号取出部65-2内，与图3所示的N+半导体区域71-2对应的矩形的N+半导体区域201-2形成在信号取出部65-2的中心。并且，该N+半导体区域201-2的周围由与图3所示的P+半导体区域73-2对应的矩形、更具体而言为矩形框状的P+半导体区域202-2包围。
另外，以下，在不需要特别区别N+半导体区域201-1和N+半导体区域201-2的情况下，也简称为N+半导体区域201。此外，以下，在不需要特别区别P+半导体区域202-1和P+半导体区域202-2的情况下，也简称为P+半导体区域202。
在信号取出部65形成为图12所示的结构的情况下，也与形成为图3所示的结构的情况相同，N+半导体区域201作为检测信号载波的量的电荷检测部发挥功能，P+半导体区域202作为用于对基板61直接施加电压而产生电场的电压施加部发挥功能。
(第二实施方式的变形例1)
(像素的结构例)
此外，与图9的例子相同，即使在形成为N+半导体区域201的周围由P+半导体区域202包围的配置的情况下，这些N+半导体区域201和P+半导体区域202的形状也可以是任意的形状。
即，例如也可以如图13所示那样将N+半导体区域201和P+半导体区域202形成为圆形。另外，对图13中的与图12的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图13表示从与基板61垂直的方向观察像素51中的信号取出部65的部分时的N+半导体区域201和P+半导体区域202。
在该例子中，在像素51的中央部分形成未图示的氧化膜64，从像素51的中央稍靠端侧的部分形成信号取出部65。特别是，此处，在像素51内形成两个信号取出部65。
并且，在各信号取出部65中，在其中心位置形成圆形的N+半导体区域201，以该N+半导体区域201为中心，N+半导体区域201的周围由圆形、更具体而言为圆环状的P+半导体区域202包围。
(第三实施方式)
(像素的结构例)
进而，形成于信号取出部65内的N+半导体区域和P+半导体区域也可以为线形(长方形状)。
在该情况下，例如像素51如图14所示那样构成。另外，对图14中的与图3的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图14表示从与基板61垂直的方向观察像素51中的信号取出部65的部分时的N+半导体区域和P+半导体区域的配置。
在该例子中，在像素51的中央部分形成未图示的氧化膜64，在从像素51的中央稍靠图中上侧的部分形成信号取出部65-1，在从像素51的中央稍靠图中下侧的部分形成信号取出部65-2。特别是在该例子中，像素51内的信号取出部65的形成位置成为与图3的情况相同的位置。
在信号取出部65-1内，与图3所示的P+半导体区域73-1对应的线形的P+半导体区域231形成在信号取出部65-1的中心。并且，在该P+半导体区域231的周围，以夹入P+半导体区域231的方式形成与图3所示的N+半导体区域71-1对应的线形的N+半导体区域232-1和N+半导体区域232-2。即，P+半导体区域231形成在由N+半导体区域232-1和N+半导体区域232-2夹持的位置。
另外，以下，在不需要特别区别N+半导体区域232-1和N+半导体区域232-2的情况下，也简称为N+半导体区域232。
在图3的例子中，形成为P+半导体区域73被N+半导体区域71包围的结构，但是在图14的例子中形成为P+半导体区域231被邻接设置的两个N+半导体区域232夹持的结构。
同样地，在信号取出部65-2内，与图3所示的P+半导体区域73-2对应的线形的P+半导体区域233形成在信号取出部65-2的中心。并且，在该P+半导体区域233的周围，以夹入P+半导体区域233的方式形成与图3所示的N+半导体区域71-2对应的线形的N+半导体区域234-1和N+半导体区域234-2。
另外，以下，在不需要特别区别N+半导体区域234-1和N+半导体区域234-2的情况下，也简称为N+半导体区域234。
在图14的信号取出部65中，P+半导体区域231和P+半导体区域233作为与图3所示的P+半导体区域73对应的电压施加部发挥功能，N+半导体区域232和N+半导体区域234作为与图3所示的N+半导体区域71对应的电荷检测部发挥功能。在该情况下，例如N+半导体区域232-1和N+半导体区域232-2的双方的区域与FD部A连接。
此外，形成为线形的P+半导体区域231、N+半导体区域232、P+半导体区域233以及N+半导体区域234的各区域的图中横向的长度可以是任意的长度，这些各区域也可以不是相同长度。
(第四实施方式)
(像素的结构例)
进而，在图14的例子中以P+半导体区域231和P+半导体区域233被N+半导体区域232和N+半导体区域234夹入的结构为例进行了说明，但反之也可以形成为N+半导体区域被P+半导体区域夹入的形状。
在这样的情况下，例如像素51如图15所示那样构成。另外，对图15中的与图3的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图15表示从与基板61垂直的方向观察像素51中的信号取出部65的部分时的N+半导体区域和P+半导体区域的配置。
在该例子中，在像素51的中央部分形成未图示的氧化膜64，在从像素51的中央稍靠端侧的部分形成信号取出部65。特别是在该例子中，像素51内的两个各信号取出部65的形成位置成为与图3的情况相同的位置。
在信号取出部65-1内，与图3所示的N+半导体区域71-1对应的线形的N+半导体区域261形成在信号取出部65-1的中心。并且，在该N+半导体区域261的周围，以夹入N+半导体区域261的方式形成与图3所示的P+半导体区域73-1对应的线形的P+半导体区域262-1和P+半导体区域262-2。即，N+半导体区域261形成在被P+半导体区域262-1和P+半导体区域262-2夹持的位置。
另外，以下，在不需要特别区别P+半导体区域262-1和P+半导体区域262-2的情况下，也简称为P+半导体区域262。
同样地，在信号取出部65-2内，与图3所示的N+半导体区域71-2对应的线形的N+半导体区域263形成在信号取出部65-2的中心。并且，在该N+半导体区域263的周围，以夹入N+半导体区域263的方式形成与图3所示的P+半导体区域73-2对应的线形的P+半导体区域264-1和P+半导体区域264-2。
另外，以下，在不需要特别区别P+半导体区域264-1和P+半导体区域264-2的情况下，也简称为P+半导体区域264。
在图15的信号取出部65中，P+半导体区域262和P+半导体区域264作为与图3所示的P+半导体区域73对应的电压施加部发挥功能，N+半导体区域261和N+半导体区域263作为与图3所示的N+半导体区域71对应的电荷检测部发挥功能。另外，形成为线形的N+半导体区域261、P+半导体区域262、N+半导体区域263以及P+半导体区域264的各区域的图中横向的长度可以是任意的长度，这些各区域也可以不是相同长度。
(第五实施方式)
(像素的结构例)
进而，以上，对在构成像素阵列部20的各像素内分别设置有两个信号取出部65的例子进行了说明，但是设置在像素内的信号取出部的数量可以是1个，也可以是3个以上。
例如在像素51内形成一个信号取出部的情况下，像素的结构例如如图16所示那样构成。另外，对图16中的与图3的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图16表示从与基板垂直的方向观察设置于像素阵列部20的一部分的像素中的信号取出部的部分时的N+半导体区域和P+半导体区域的配置。
在该例子中，示出设置于像素阵列部20的像素51、以及作为与该像素51邻接的像素51而区别附图标记进行表示的像素291-1至像素291-3，在上述各像素形成一个信号取出部。
即，在像素51中，在像素51的中央部分形成一个信号取出部65。并且，在信号取出部65中，在其中心位置形成圆形的P+半导体区域301，以该P+半导体区域301为中心，P+半导体区域301的周围由圆形、更具体而言为圆环状的N+半导体区域302包围。
此处，P+半导体区域301与图3所示的P+半导体区域73对应，作为电压施加部发挥功能。此外，N+半导体区域302与图3所示的N+半导体区域71对应，作为电荷检测部发挥功能。另外，P+半导体区域301和N+半导体区域302可以是任意的形状。
此外，位于像素51的周围的像素291-1至像素291-3也形成与像素51相同的结构。
即，例如在像素291-1的中央部分形成一个信号取出部303。并且，在信号取出部303中，在其中心位置形成圆形的P+半导体区域304，以该P+半导体区域304为中心，P+半导体区域304的周围由圆形、更具体而言为圆环状的N+半导体区域305包围。
这些P+半导体区域304和N+半导体区域305分别与P+半导体区域301和N+半导体区域302对应。
另外，以下，在不需要特别区别像素291-1至像素291-3的情况下，也简称为像素291。
这样，在各像素形成一个信号取出部(抽头)的情况下，当想要通过间接ToF方式测定到对象物的距离时，使用相互邻接的几个像素，基于针对这些像素而得到的像素信号计算距离信息。
例如当关注像素51时，在像素51的信号取出部65设为有源抽头的状态下，对各像素进行驱动，以使得包括例如像素291-1在内的与像素51邻接的几个像素291的信号取出部303成为无源抽头。
作为一例，例如对像素291-1和像素291-3等进行驱动，以使得相对于像素51在图中上下左右邻接的像素的信号取出部成为无源抽头。
之后，当切换施加的电压而使得像素51的信号取出部65成为无源抽头时，包括像素291-1在内的与像素51邻接的几个像素291的信号取出部303成为有源抽头。
然后，基于在信号取出部65为有源抽头的状态下从信号取出部65读出的像素信号、以及在信号取出部303为有源抽头的状态下从信号取出部303读出的像素信号，计算距离信息。
这样，即使在将设置在像素内的信号取出部(抽头)的数量设为1个的情况下，也可以使用相互邻接的像素通过间接ToF方式进行测距。
(第六实施方式)
(像素的结构例)
此外，如上所述，也可以在各像素内设置3个以上的信号取出部(抽头)。
例如在像素内设置有4个信号取出部(抽头)的情况下，像素阵列部20的各像素结构如图17所示那样构成。另外，对图17中的与图16的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图17表示从与基板垂直的方向观察设置于像素阵列部20的一部分的像素中的信号取出部的部分时的N+半导体区域和P+半导体区域的配置。
图17所示的C－C’线的截面图如后述的图36所示。
在该例子中，示出设置于像素阵列部20的像素51和像素291，在上述各像素形成4个信号取出部。
即，在像素51中，在像素51的中央与像素51的端部之间的位置、即像素51中央的图中左下侧的位置、左上侧的位置、右上侧的位置和右下侧的位置，形成信号取出部331-1、信号取出部331-2、信号取出部331-3和信号取出部331-4。
上述的信号取出部331-1至信号取出部331-4与图16所示的信号取出部65对应。
例如在信号取出部331-1中，在其中心位置形成圆形的P+半导体区域341，以该P+半导体区域341为中心，P+半导体区域341的周围由圆形、更具体而言为圆环状的N+半导体区域342包围。
此处，P+半导体区域341与图16所示的P+半导体区域301对应，作为电压施加部发挥功能。此外，N+半导体区域342与图16所示的N+半导体区域302对应，作为电荷检测部发挥功能。另外，P+半导体区域341和N+半导体区域342可以是任意的形状。
此外，信号取出部331-2至信号取出部331-4也形成为与信号取出部331-1相同的结构，分别具有作为电压施加部发挥功能的P+半导体区域以及作为电荷检测部发挥功能的N+半导体区域。进而，形成在像素51的周围的像素291形成为与像素51相同的结构。
另外，以下，在不需要特别区别信号取出部331-1至信号取出部331-4的情况下，也简称为信号取出部331。
这样，在各像素设置有4个信号取出部的情况下，例如当通过间接ToF方式进行测距时，使用像素内的4个信号取出部计算距离信息。
作为一例，当关注像素51时，对像素51进行驱动，例如在信号取出部331-1和信号取出部331-3设为有源抽头的状态下，使信号取出部331-2和信号取出部331-4成为无源抽头。
之后，切换向各信号取出部331施加的电压。即，对像素51进行驱动，以使得信号取出部331-1和信号取出部331-3成为无源抽头，且信号取出部331-2和信号取出部331-4成为有源抽头。
然后，基于在信号取出部331-1和信号取出部331-3设为有源抽头的状态下从这些信号取出部331-1和信号取出部331-3读出的像素信号、以及在信号取出部331-2和信号取出部331-4设为有源抽头的状态下从这些信号取出部331-2和信号取出部331-4读出的像素信号，计算距离信息。
(第七实施方式)
(像素的结构例)
进而，也可以在像素阵列部20的相互邻接的像素间共用信号取出部(抽头)。
在这样的情况下，像素阵列部20的各像素例如如图18所示那样构成。另外，对图18中的与图16的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图18表示从与基板垂直的方向观察设置于像素阵列部20的一部分的像素中的信号取出部的部分时的N+半导体区域和P+半导体区域的配置。
在该例子中，示出设置于像素阵列部20的像素51和像素291，在上述各像素形成两个信号取出部。
例如在像素51中，在像素51的图中上侧的端部形成信号取出部371，在像素51的图中下侧的端部形成信号取出部372。
信号取出部371被像素51和像素291-1共用。即，信号取出部371作为像素51的抽头使用，也作为像素291-1的抽头使用。此外，信号取出部372被像素51和与所述像素51的图中下侧邻接的未图示的像素共用。
在信号取出部371内，在其中心的位置形成与图14所示的P+半导体区域231对应的线形的P+半导体区域381。并且，在该P+半导体区域381的图中上下的位置，以夹入P+半导体区域381的方式形成与图14所示的N+半导体区域232对应的线形的N+半导体区域382-1和N+半导体区域382-2。
特别是，在该例子中，P+半导体区域381形成在像素51与像素291-1的边界部分。此外，N+半导体区域382-1形成在像素51内的区域，N+半导体区域382-2形成在像素291-1内的区域。
此处，P+半导体区域381作为电压施加部发挥功能，N+半导体区域382-1和N+半导体区域382-2作为电荷检测部发挥功能。另外，以下，在不需要特别区别N+半导体区域382-1和N+半导体区域382-2的情况下，也简称为N+半导体区域382。
此外，P+半导体区域381和N+半导体区域382可以是任意的形状。进而，N+半导体区域382-1和N+半导体区域382-2可以与相同的FD部连接，也可以与互不相同的FD部连接。
在信号取出部372内形成线形的P+半导体区域383、N+半导体区域384-1和N+半导体区域384-2。
这些P+半导体区域383、N+半导体区域384-1和N+半导体区域384-2分别与P+半导体区域381、N+半导体区域382-1和N+半导体区域382-2对应，设为相同的配置、形状和功能。另外，以下，在不需要特别区别N+半导体区域384-1和N+半导体区域384-2的情况下，也简称为N+半导体区域384。
在如以上那样在邻接像素间共用信号取出部(抽头)的情况下，也可以通过与图3所示的例子相同的动作进行间接ToF方式的测距。
在如图18所示那样在像素间共用信号取出部的情况下，例如P+半导体区域381与P+半导体区域383之间的距离等，用于产生电场即电流的成对的P+半导体区域间的距离变长。换言之，通过在像素间共用信号取出部，能够最大限度地加长P+半导体区域间的距离。
由此，在P+半导体区域间电流难以流动，因此，能够降低像素的消耗电力，此外也有利于像素的细微化。
另外，此处对一个信号取出部由相互邻接的两个像素共用的例子进行了说明，但是一个信号取出部也可以由相互邻接的3个以上的像素共用。此外，在信号取出部由相互邻接的2个以上的像素共用的情况下，可以仅共用信号取出部中的用于检测信号载波的电荷检测部，也可以仅共用用于产生电场的电压施加部。
(第八实施方式)
(像素的结构例)
进而，也可以不特别设置设置于像素阵列部20的像素51等各像素的片上透镜和像素间遮光部。
具体而言，例如能够将像素51形成为图19所示的结构。另外，对图19中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图19所示的像素51的结构在不设置片上透镜62这一点上与图2所示的像素51不同，在其他方面与图2的像素51结构相同。
在图19所示的像素51，在基板61的光入射面侧不设置片上透镜62，因此，能够进一步减少从外部向基板61入射的红外光的衰减。由此，能够由基板61接收的红外光的光量增加，能够提高像素51的灵敏度。
(第八实施方式的变形例1)
(像素的结构例)
此外，也可以将像素51的结构形成为例如如图20所示的结构。另外，对图20中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图20所示的像素51的结构在不设置像素间遮光膜63-1和像素间遮光膜63-2这一点上与图2所示的像素51不同，其他方面与图2的像素51的结构相同。
在图20所示的例子中，由于在基板61的光入射面侧未设置像素间遮光膜63，所以串扰的抑制效果降低，但由于被像素间遮光膜63遮光的红外光也入射到基板61内，所以能够提高像素51的灵敏度。
另外，当然也可以在像素51既不设置片上透镜62也不设置像素间遮光膜63。
(第八实施方式的变形例2)
(像素的结构例)
此外，例如如图21所示，也可以使片上透镜的光轴方向的厚度最佳化。另外，对图21中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图21所示的像素51的结构在代替片上透镜62转而设置片上透镜411这一点上与图2所示的像素51不同，其他方面与图2的像素51结构相同。
在图21所示的像素51中，在基板61的光入射面侧、即图中上侧形成片上透镜411。该片上透镜411与图2所示的片上透镜62相比，光轴方向的厚度、即图中纵向的厚度变薄。
通常情况下，设置于基板61的表面的片上透镜厚有利于向片上透镜入射的光的集光。但是，通过减薄片上透镜411，能够使透射率相应地变高而提高像素51的灵敏度，因此，只要根据基板61的厚度、想要聚光红外光的位置等适当地决定片上透镜411的厚度即可。
(第九实施方式)
(像素的结构例)
进而，也可以在形成于像素阵列部20的像素与像素之间设置用于提高邻接像素间的分离特性、抑制串扰的分离区域。
在这样的情况下，像素51例如如图22所示那样构成。另外，对图22中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图22所示的像素51的结构在基板61内设置分离区域441-1和分离区域441-2这一点上与图2所示的像素51不同，其他方面与图2的像素51结构相同。
在图22所示的像素51中，在基板61内的像素51和与该像素51邻接的其他像素的边界部分、即像素51的图中左右的端部分，通过遮光膜等形成将邻接像素分离的分离区域441-1和分离区域441-2。另外，以下，在不需要特别区别分离区域441-1和分离区域441-2的情况下，也简称为分离区域441。
例如在形成分离区域441时，在从基板61的光入射面侧、即图中上侧的面朝图中下方向(与基板61的面垂直的方向)以规定的深度在基板61形成长的槽(沟槽)，通过在该槽部分埋入遮光膜而形成分离区域441。该分离区域441作为像素分离区域发挥功能，该像素分离区域遮挡从光入射面入射到基板61内并朝向与像素51邻接的其他像素的红外光。
通过如此形成埋入型的分离区域441，能够提高像素间的红外光的分离特性，能够抑制串扰的产生。
(第九实施方式的变形例1)
(像素的结构例)
进而，在像素51形成埋入型的分离区域的情况下，例如如图23所示，也可以设置贯通基板61整体的分离区域471-1和分离区域471-2。另外，对图23中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图23所示的像素51的结构在基板61内设置分离区域471-1和分离区域471-2这一点上与图2所示的像素51不同，其他方面与图2的像素51结构相同。即，图23所示的像素51构成为，代替图22所示的像素51的分离区域441，转而设置分离区域471-1和分离区域471-2。
在图23所示的像素51中，在基板61内的像素51和与该像素51邻接的其他像素的边界部分、即像素51的图中左右的端部分，通过遮光膜等形成贯通基板61整体的分离区域471-1和分离区域471-2。另外，以下，在不需要特别区别分离区域471-1和分离区域471-2的情况下，也简称为分离区域471。
例如在形成分离区域471时，在从基板61的与光入射面侧相反侧的面、即图中下侧的面朝图中上方向形成长的槽(沟槽)。此时，这些槽以贯通基板61的方式形成至到达基板61的光入射面。并且，通过在如此形成的槽部分埋入遮光膜而形成分离区域471。
通过这样的埋入型的分离区域471，也能够提高像素间的红外光的分离特性，能够抑制串扰的产生。
(第十实施方式)
(像素的结构例)
进而，能够根据像素的各种特性等决定形成信号取出部65的基板的厚度。
因而，例如如图24所示，能够使构成像素51的基板501比图2所示的基板61厚。另外，对图24中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图24所示的像素51的结构在代替基板61转而设置基板501这一点上与图2所示的像素51不同，其他方面与图2的像素51结构相同。
即，在图24所示的像素51中，在基板501中的光入射面侧形成片上透镜62、固定电荷膜66以及像素间形成遮光膜63。此外，在基板501的与光入射面侧相反侧的面的表面附近，形成氧化膜64、信号取出部65和分离部75。
基板501由例如厚度为20μm以上的P型半导体基板构成，基板501与基板61仅是基板的厚度不同，形成氧化膜64、信号取出部65和分离部75的位置在基板501和基板61中为相同的位置。
另外，在基板501和基板61的光入射面侧等适当形成的各种层(膜)的膜厚等也可以根据像素51的特性等最佳化。
(第十一实施方式)
(像素的结构例)
进而，以上，对构成像素51的基板由P型半导体基板构成的例子进行了说明，但是例如也可以如图25所示那样由N型半导体基板构成。另外，对图25中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图25所示的像素51的结构在代替基板61转而设置基板531这一点上与图2所示的像素51不同，其他方面与图2的像素51结构相同。
在图25所示的像素51中，在例如由硅基板等的N型的半导体层构成的基板531中的光入射面侧形成片上透镜62、固定电荷膜66以及像素间遮光膜63。
此外，在基板531的与光入射面侧相反侧的面的表面附近形成氧化膜64、信号取出部65和分离部75。形成这些氧化膜64、信号取出部65和分离部75的位置在基板531和基板61中为相同的位置，信号取出部65的结构在基板531和基板61中也是相同的。
基板531的例如如图中纵向的厚度、即与基板531的面垂直方向的厚度为20μm以下。
此外，基板531例如是被设为1E+13级以下的基板浓度的高电阻的N-Epi基板等，基板531的电阻(电阻率)例如为500[Ωcm]以上。由此，能够降低像素51中的消耗电力。
此处，对于基板531的基板浓度与电阻之间的关系，例如在基板浓度为2.15E+12[cm3]时电阻为2000[Ωcm]，在基板浓度为4.30E+12[cm3]时电阻为1000[Ωcm]，在基板浓度为8.61E+12[cm3]时电阻为500[Ωcm]、以及在基板浓度4.32E+13[cm3]时电阻为100[Ωcm]等。
这样，即使将像素51的基板531设为N型半导体基板，通过与图2所示的例子相同的动作，也能够得到相同的效果。
(第十二实施方式)
(像素的结构例)
进而，与参照图24说明的例子相同，也能够根据像素的各种特性等决定N型半导体基板的厚度。
因而，例如能够如图26所示那样使构成像素51的基板561比图25所示的基板531厚。另外，对图26中的与图25的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图26所示的像素51的结构在代替基板531转而设置基板561这一点上与图25所示的像素51不同，其他方面与图25的像素51结构相同。
即，在图26所示的像素51中，在基板561中的光入射面侧形成片上透镜62、固定电荷膜66以及像素间遮光膜63。此外，在基板561的与光入射面侧相反侧的面的表面附近形成氧化膜64、信号取出部65和分离部75。
基板561由例如厚度为20μm以上的N型半导体基板构成，基板561和基板531仅是基板的厚度不同，形成氧化膜64、信号取出部65以及分离部75的位置在基板561和基板531中为相同的位置。
(第十三实施方式)
(像素的结构例)
此外，例如也可以通过向基板61的光入射面侧施加偏压，强化基板61内的与基板61的面垂直的方向(以下，也称为Z方向)的电场。
在这样的情况下，像素51例如形成为图27所示的结构。另外，对图27中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图27的A表示图2所示的像素51，该像素51的基板61内的箭头表示基板61内的Z方向的电场的强度。
与此相对，图27的B表示向基板61的光入射面施加偏压(电压)的情况下的像素51的结构。图27的B的像素51的结构基本上与图2所示的像素51的结构相同，但是在基板61的光入射面侧界面新追加形成P+半导体区域601。
通过从像素阵列部20的内部或外部向形成于基板61的光入射面侧界面的P+半导体区域601施加0V以下的电压(负偏压)，Z方向的电场被强化。图27的B的像素51的基板61内的箭头表示基板61内的Z方向的电场的强度。在图27的B的基板61内描绘的箭头的粗细比图27的A的像素51的箭头粗，Z方向的电场更强。这样，通过向形成于基板61的光入射面侧的P+半导体区域601施加负偏压来强化Z方向的电场，能够提高信号取出部65中的电子的取出效率。
另外，用于向基板61的光入射面侧施加电压的结构并不限定于设置P+半导体区域601的结构，也可以是其他任意的结构。例如可以通过层叠在基板61的光入射面与片上透镜62之间形成透明电极膜，通过向该透明电极膜施加电压来施加负偏压。
(第十四实施方式)
(像素的结构例)
进而，为了提高像素51相对于红外线的灵敏度，也可以在基板61的与光入射面相反侧的面设置大面积的反射部件。
在这样的情况下，像素51例如如图28所示那样构成。另外，对图28中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图28所示的像素51的结构在基板61的与光入射面相反侧的面设置反射部件631这一点上与图2的像素51不同，其他方面与图2的像素51结构相同。
在图28的例子中，以覆盖基板61的与光入射面相反侧的面整体的方式设置有反射红外光的反射部件631。
该反射部件631只要红外光的反射率高，便可以是任意的部件。例如可以将设置在层叠于基板61的与光入射面相反侧的面的多层布线层内的铜、铝等金属(metal)用作反射部件631，也可以在基板61的与光入射面相反侧的面形成多晶硅、氧化膜等的反射结构，作为反射部件631。
这样，通过在像素51设置反射部件631，能够使经由片上透镜62从光入射面入射到基板61内、在基板61内未进行光电转换而透射基板61的红外光，被反射部件631反射而再次向基板61内入射。由此，能够使在基板61内被光电转换的红外光的量更多，能够提高量子效率(QE)、即像素51相对于红外光的灵敏度。
(第十五实施方式)
(像素的结构例)
进而，为了抑制附近像素中的光的误检测，也可以在基板61的与光入射面相反侧的面设置大面积的遮光部件。
在这样的情况下，像素51例如能够构成为，将图28所示的反射部件631置换为遮光部件。即，在图28所示的像素51中，将覆盖基板61的与光入射面相反侧的面整体的反射部件631设为遮挡红外光的遮光部件631’。遮光部件631’由图28的像素51的反射部件631替代。
该遮光部件631’只要红外光的遮光率高，便可以是任意的部件。例如将设置在层叠于基板61的与光入射面相反侧的面的多层布线层内的铜、铝等金属(metal)用作遮光部件631’，也可以在基板61的与光入射面相反侧的面形成多晶硅、氧化膜等的遮光结构，作为遮光部件631’。
这样，通过在像素51上设置遮光部件631’，能够抑制经由片上透镜62从光入射面入射到基板61内、在基板61内未进行光电转换而透射基板61的红外光在布线层散射而入射到附近像素。由此，能够防止在附近像素误检测到光。
另外，遮光部件631’例如通过由包含金属的材料形成，能够兼作反射部件631。
(第十六实施方式)
(像素的结构例)
进而，也可以代替像素51的基板61中的氧化膜64，转而设置由P型半导体区域构成的P阱区。
在这样的情况下，像素51例如如图29所示那样构成。另外，对图29中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图29所示的像素51的结构在代替氧化膜64转而设置P阱区671、分离部672-1和分离部672-2这一点上与图2所示的像素51不同，其他方面与图2的像素51结构相同。
在图29的例子中，在基板61内的与光入射面相反的面侧、即图中下侧的面的内侧的中央部分，形成由P型半导体区域构成的P阱区(Pwell)671。此外，在P阱区671与N+半导体区域71-1之间，通过氧化膜等形成用于分离这些区域的分离部672-1。同样地，在P阱区671与N+半导体区域71-2之间，也通过氧化膜等形成用于分离这些区域的分离部672-2。在图29所示的像素51中，与N－半导体区域72相比，P－半导体区域74成为在图中上方向上更宽的区域。
(第十七实施方式)
(像素的结构例)
此外，除了像素51的基板61中的氧化膜64之外，还可以设置由P型半导体区域构成的P阱区。
在这样的情况下，像素51例如如图30所示那样构成。另外，对图30中的与图2的情况对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图30所示的像素51的结构在新设置P阱区701这一点上与图2所示的像素51不同，其他方面与图2的像素51结构相同。即，在图30的例子中，在基板61内的氧化膜64的上侧形成由P型半导体区域构成的P阱区701。
如上所述，根据本发明，通过将CAPD传感器设为背面照射型的结构，能够提高像素灵敏度等的特性。
(像素的等效电路结构例)
图31表示像素51的等效电路。
像素51针对包含N+半导体区域71-1和P+半导体区域73-1等的信号取出部65-1，具有传输晶体管721A、FD722A、复位晶体管723A、放大晶体管724A以及选择晶体管725A。
此外，像素51针对包含N+半导体区域71-2和P+半导体区域73-2等的信号取出部65-2，具有传输晶体管721B、FD722B、复位晶体管723B、放大晶体管724B以及选择晶体管725B。
抽头驱动部21向P+半导体区域73-1施加规定的电压MIX0(第一电压)，向P+半导体区域73-2施加规定的电压MIX1(第二电压)。在上述的例子中，电压MIX0和MIX1中的一方为1.5V，另一方为0V。P+半导体区域73-1和73-2是被施加第一电压或第二电压的电压施加部。
N+半导体区域71-1和71-2是检测入射到基板61的光进行光电转换而生成的电荷并蓄积的电荷检测部。
传输晶体管721A当向栅极电极供给的驱动信号TRG成为激活状态时响应于此而成为导通状态，由此，将蓄积于N+半导体区域71-1的电荷传送到FD722A。传输晶体管721B当向栅极电极供给的驱动信号TRG成为激活状态时响应于此而成为导通状态，由此，将蓄积于N+半导体区域71-2的电荷传送到FD722B。
FD722A暂时保持从N+半导体区域71-1供给的电荷DET0。FD722B暂时保持从N+半导体区域71-2供给的电荷DET1。FD722A与参照图2说明的FD部A对应，FD722B与FD部B对应。
复位晶体管723A当向栅极电极供给的驱动信号RST成为激活状态时响应于此而成为导通状态，由此，将FD722A的电位复位为规定的电平(电源电压VDD)。复位晶体管723B当向栅极电极供给的驱动信号RST成为激活状态时响应于此而成为导通状态，由此，将FD722B的电位复位为规定的电平(电源电压VDD)。另外，当使复位晶体管723A和723B成为激活状态时，传输晶体管721A和721B也同时成为激活状态。
放大晶体管724A通过源极经由选择晶体管725A与垂直信号线29A连接，构成与垂直信号线29A的一端连接的恒流源电路部726A的负载MOS和源极跟随器电路。放大晶体管724B通过源极经由选择晶体管725B与垂直信号线29B连接，构成与垂直信号线29B的一端连接的恒流源电路部726B的负载MOS和源极跟随器电路。
选择晶体管725A连接在放大晶体管724A的源极与垂直信号线29A之间。选择晶体管725A当向栅极电极供给的选择信号SEL成为激活状态时响应于此而成为导通状态，将从放大晶体管724A输出的像素信号输出到垂直信号线29A。
选择晶体管725B连接在放大晶体管724B的源极与垂直信号线29B之间。选择晶体管725B当向栅极电极供给的选择信号SEL成为激活状态时响应于此而成为导通状态，将从放大晶体管724B输出的像素信号输出到垂直信号线29B。
像素51的传输晶体管721A和721B、复位晶体管723A和723B、放大晶体管724A和724B、以及选择晶体管725A和725B例如由垂直驱动部22控制。
(像素的其他等效电路结构例)
图32表示像素51的其他等效电路。
在图32中，对与图31对应的部分标注相同的附图标记，适当省略其说明。
图32的等效电路针对图31的等效电路，向信号取出部65-1和65-2双方追加了附加电容727以及控制其连接的切换晶体管728。
具体而言，在传输晶体管721A与FD722A之间经由切换晶体管728A连接附加电容727A，在传输晶体管721B与FD722B之间经由切换晶体管728B连接附加电容727B。
切换晶体管728A当向栅极电极供给的驱动信号FDG成为激活状态时响应于此而成为导通状态，由此，使附加电容727A与FD722A连接。切换晶体管728B当向栅极电极供给的驱动信号FDG成为激活状态时响应于此而成为导通状态，由此，使附加电容727B与FD722B连接。
垂直驱动部22例如在入射光的光量较多的高照度时，将切换晶体管728A和728B设为激活状态，连接FD722A和附加电容727A，并且连接FD722B和附加电容727B。由此，当高照度时，能够蓄积更多的电荷。
另一方面，在入射光的光量少的低照度时，垂直驱动部22将切换晶体管728A和728B设为非激活状态，将附加电容727A和727B分别从FD722A和722B断开。
如图31的等效电路那样，可以省略附加电容727，但是通过设置附加电容727，根据入射光量分开使用，能够确保高动态范围。
(电压供给线的配置例)
接下来，参照图33至图35，说明用于向各像素51的信号取出部65的电压施加部的P+半导体区域73-1和73-2施加规定的电压MIX0或MIX1的电压供给线的配置。图33和图34所示的电压供给线741与图1所示的电压供给线30对应。
另外，在图33和图34中，对作为各像素51的信号取出部65的结构采用图9所示的圆形的结构进行说明，但当然也可以是其他的结构。
图33的A是表示电压供给线的第一配置例的俯视图。
在第一配置例中，相对于呈矩阵状二维配置的多个像素51，在水平方向上邻接的2个像素之间(边界)沿着垂直方向布置电压供给线741-1或741-2。
电压供给线741-1与作为像素51内的两个信号取出部65中的一方的信号取出部65-1的P+半导体区域73-1连接。电压供给线741-2与作为像素51内的两个信号取出部65中的另一方的信号取出部65-2的P+半导体区域73-2连接。
在该第一配置例中，在两个像素列配置两条电压供给线741-1和741-2，因此，在像素阵列部20中，所排列的电压供给线741的条数与像素51的列数基本相等。
图33的B是表示电压供给线的第二配置例的俯视图。
在第二配置例中，相对于呈矩阵状二维配置的多个像素51的一个像素列，沿着垂直方向布置两条电压供给线741-1和741-2。
电压供给线741-1与作为像素51内的两个信号取出部65中的一方的信号取出部65-1的P+半导体区域73-1连接。电压供给线741-2与作为像素51内的两个信号取出部65中的另一方的信号取出部65-2的P+半导体区域73-2连接。
在该第二配置例中，相对于一个像素列布置两条电压供给线741-1和741-2，因此，相对于两个像素列布置4条电压供给线741。在像素阵列部20中，排列的电压供给线741的条数为像素51的列数的约2倍。
在图33的A和B的配置例中，都是电压供给线741-1与信号取出部65-1的P+半导体区域73-1连接，电压供给线741-2与信号取出部65-2的P+半导体区域73-2连接的结构相对于在垂直方向上排列的像素周期性反复的Periodic配置(周期性配置)。
在图33的A的第一配置例中，能够减少相对于像素阵列部20布置的电压供给线741-1和741-2的条数。
图33的B的第二配置例与第一配置例相比，尽管布线的条数变多，但是与1条电压供给线741连接的信号取出部65的数量为1/2，因此，能够降低布线的负载，在高速驱动和像素阵列部20的总像素数多时有效。
图34的A是表示电压供给线的第三配置例的俯视图。
第三配置例与图33的A的第一配置例相同，是相对于两个像素列配置两条电压供给线741-1和741-2的例子。
第三配置例与图33的A的第一配置例的不同点在于，在垂直方向上排列的2个像素中，信号取出部65-1和65-2的连接目的地不同。
具体而言，例如，在某个像素51中，电压供给线741-1与信号取出部65-1的P+半导体区域73-1连接，电压供给线741-2与信号取出部65-2的P+半导体区域73-2连接，但是在其下方或上方的像素51中，电压供给线741-1与信号取出部65-2的P+半导体区域73-2连接，电压供给线741-2与信号取出部65-1的P+半导体区域73-1连接。
图34的B是表示电压供给线的第四配置例的俯视图。
第四配置例与图33的B的第二配置例相同，是相对于两个像素列配置两条电压供给线741-1和741-2的例子。
第四配置例与图33的B的第二配置例的不同点在于，在垂直方向上排列的2个像素中，信号取出部65-1和65-2的连接目的地不同。
具体而言，例如，在某个像素51中，电压供给线741-1与信号取出部65-1的P+半导体区域73-1连接，电压供给线741-2与信号取出部65-2的P+半导体区域73-2连接，但是在其下方或上方的像素51中，电压供给线741-1与信号取出部65-2的P+半导体区域73-2连接，电压供给线741-2与信号取出部65-1的P+半导体区域73-1连接。
在图34的A的第三配置例中，能够减少相对于像素阵列部20配置的电压供给线741-1和741-2的条数。
图34的B的第四配置例与第三配置例相比，尽管布线条数变多，但是与1条电压供给线741连接的信号取出部65的数量为1/2，因此，能够降低布线的负载，在高速驱动和像素阵列部20的总像素数多时有效。
图34的A和B的配置例都是相对于上下(垂直方向)邻接的2个像素的连接目的地镜像反转的Mirror配置(镜像配置)。
在Periodic配置中，如图35的A所示，向隔着像素边界邻接的两个信号取出部65施加的电压为不同的电压，因此，在邻接像素间产生电荷的交换。因此，电荷的传送效率比Mirror配置好，但是邻接像素的串扰特性比Mirror配置差。
另一方面，在Mirror配置中，如图35的B所示，向隔着像素边界邻接的两个信号取出部65施加的电压为相同的电压，因此，邻接像素间的电荷的交换受到抑制。因此，电荷的传送效率比Periodic配置差，但是邻接像素的串扰特性比Periodic配置好。
(第十四实施方式的多个像素的截面结构)
在图2等所示的像素的截面结构中，省略了形成于基板61的与光入射面相反的表面侧的多层布线层的图示。
因此，以下对于上述的几个实施方式，以不省略多层布线层的方式示出邻接的多个像素的截面图。
首先，在图36和图37中示出图28所示的第十四实施方式的多个像素的截面图。
图28所示的第十四实施方式是在基板61的与光入射面相反侧具备大面积的反射部件631的像素的结构。
图36相当于图11的B－B’线处的截面图，图37相当于图11的A－A’线处的截面图。此外，图17的C－C’线处的截面图也能够如图36所示。
如图36所示，在各像素51中，在中心部分形成氧化膜64，在该氧化膜64的两侧分别形成信号取出部65-1和信号取出部65-2。
在信号取出部65-1中，以P+半导体区域73-1和P－半导体区域74-1为中心，以包围这些P+半导体区域73-1和P－半导体区域74-1的周围的方式，形成N+半导体区域71-1和N－半导体区域72-1。P+半导体区域73-1和N+半导体区域71-1与多层布线层811接触。P－半导体区域74-1以覆盖P+半导体区域73-1的方式配置在P+半导体区域73-1的上方(片上透镜62侧)，N－半导体区域72-1以覆盖N+半导体区域71-1的方式配置在N+半导体区域71-1的上方(片上透镜62侧)。换言之，P+半导体区域73-1和N+半导体区域71-1配置在基板61内的多层布线层811侧，N－半导体区域72-1和P－半导体区域74-1配置在基板61内的片上透镜62侧。此外，在N+半导体区域71-1与P+半导体区域73-1之间，通过氧化膜等形成用于分离这些区域的分离部75-1。
在信号取出部65-2中，以P+半导体区域73-2和P－半导体区域74-2为中心，以包围上述P+半导体区域73-2和P－半导体区域74-2的周围的方式，形成N+半导体区域71-2和N－半导体区域72-2。P+半导体区域73-2和N+半导体区域71-2与多层布线层811接触。P－半导体区域74-2以覆盖P+半导体区域73-2的方式配置在P+半导体区域73-2的上方(片上透镜62侧)，N－半导体区域72-2以覆盖N+半导体区域71-2的方式配置在N+半导体区域71-2的上方(片上透镜62侧)。换言之，P+半导体区域73-2和N+半导体区域71-2配置在基板61内的多层布线层811侧，N－半导体区域72-2和P－半导体区域74-2配置在基板61内的片上透镜62侧。此外，在N+半导体区域71-2与P+半导体区域73-2之间，也通过氧化膜等形成用于分离这些区域的分离部75-2。
在作为相邻的像素51彼此的边界区域的、规定的像素51的信号取出部65-1的N+半导体区域71-1与其相邻的像素51的信号取出部65-2的N+半导体区域71-2之间，也形成氧化膜64。
在基板61的光入射面侧(图36和图37中的上表面)的界面形成固定电荷膜66。
如图36所示，当将在基板61的光入射面侧针对每个像素形成的片上透镜62在高度方向上区分为在像素内的整个区域厚度均匀地增高的增高部821、以及厚度根据像素内的位置而不同的曲面部822时，增高部821的厚度形成得比曲面部822的厚度薄。增高部821的厚度越厚，则倾斜的入射光越容易被像素间遮光膜63反射，因此，通过将增高部821的厚度形成得薄，能够将倾斜的入射光也取入基板61内。此外，曲面部822的厚度越厚，越能够将入射光聚光到像素中心。
在针对每个像素形成片上透镜62的基板61的与光入射面侧相反的一侧，形成多层布线层811。换言之，在片上透镜62与多层布线层811之间配置有作为半导体层的基板61。多层布线层811由5层的金属膜M1至M5以及其间的层间绝缘膜812构成。另外，在图36中，多层布线层811的5层金属膜M1至M5中的最外侧的金属膜M5位于看不到的部位，因为未予图示，但是在从与图36的截面图不同的方向观察的截面图即图37中进行了图示。
如图37所示，在多层布线层811的与基板61的界面部分的像素边界区域形成像素晶体管Tr。像素晶体管Tr是图31和图32所示的传输晶体管721、复位晶体管723、放大晶体管724以及选择晶体管725中的任意一个。
在多层布线层811的5层金属膜M1至M5中的最接近基板61的金属膜M1中，包含用于供给电源电压的电源线813、用于向P+半导体区域73-1或73-2施加规定的电压的电压施加布线814、以及作为反射入射光的部件的反射部件815。在图36的金属膜M1中，电源线813和电压施加布线814以外的布线成为反射部件815，为了防止附图变得复杂而省略了一部分的附图标记。反射部件815是以反射入射光为目的而设置的虚拟布线，相当于图28所示的反射部件631。反射部件815以在俯视观察时与电荷检测部的N+半导体区域71-1和71-2重叠的方式，配置在N+半导体区域71-1和71-2的下方。另外，在代替图28所示的第十四实施方式的反射部件631，转而设置第十五实施方式的遮光部件631’的情况下，图36的反射部件815的部分成为遮光部件631’。
此外，在金属膜M1中，为了将蓄积于N+半导体区域71的电荷向FD722传送，还形成将N+半导体区域71和传输晶体管721连接的电荷取出布线(图36中未图示)。
另外，在该例子中，将反射部件815(反射部件631)和电荷取出布线配置在金属膜M1的同一层，但并不是一定限定于配置在同一层。
在从基板61侧起的第二层的金属膜M2中，例如形成有与金属膜M1的电压施加布线814连接的电压施加布线816、传送驱动信号TRG、驱动信号RST、选择信号SEL、驱动信号FDG等的控制线817以及接地线等。此外，在金属膜M2中形成有FD722B和附加电容727A。
在从基板61侧起的第三层的金属膜M3中，例如形成有垂直信号线29、屏蔽用的VSS布线等。
在从基板61侧起的第四层和第五层的金属膜M4和M5中，例如形成有用于向作为信号取出部65的电压施加部的P+半导体区域73-1和73-2施加规定的电压MIX0或MIX1的电压供给线741-1和741-2(图33、图34)。
另外，对于多层布线层811的5层的金属膜M1至M5的平面配置，将参照图42和图43进行后述。
(第九实施方式的多个像素的截面结构)
图38是以不省略多层布线层的方式针对多个像素表示图22所示的第九实施方式的像素结构的截面图。
图22所示的第九实施方式是在基板61内的像素边界部分从基板61的背面(光入射面)侧到规定的深度为止形成长的槽(沟槽)并埋入遮光膜而形成分离区域441的像素的结构。
包括信号取出部65-1和65-2以及多层布线层811的5层金属膜M1至M5等的其他结构与图36所示的结构相同。
(第九实施方式的变形例1的多个像素的截面结构)
图39是以不省略多层布线层的方式针对多个像素表示图23所示的第九实施方式的变形例1的像素结构的截面图。
图23所示的第九实施方式的变形例1是在基板61内的像素边界部分具备贯通基板61整体的分离区域471的像素的结构。
包括信号取出部65-1和65-2以及多层布线层811的5层金属膜M1至M5等的其他结构与图36所示的结构相同。
(第十六实施方式的多个像素的截面结构)
图40是以不省略多层布线层的方式针对多个像素表示图29所示的第十六实施方式的像素结构的截面图。
图29所示的第十六实施方式是在基板61内的与光入射面相反的面侧、即图中下侧的面的内侧的中央部分具备P阱区671的结构。此外，在P阱区671与N+半导体区域71-1之间通过氧化膜等形成分离部672-1。同样地，在P阱区671与N+半导体区域71-2之间也通过氧化膜等形成分离部672-2。在基板61的下侧的面的像素边界部分也形成P阱区671。
包括信号取出部65-1和65-2以及多层布线层811的5层金属膜M1至M5等的其他结构与图36所示的结构相同。
(第十实施方式的多个像素的截面结构)
图41是以不省略多层布线层的方式针对多个像素表示图24所示的第十实施方式的像素结构的截面图。
图24所示的第十实施方式是代替基板61转而设置基板厚度厚的基板501的像素的结构。
包括信号取出部65-1和65-2以及多层布线层811的5层金属膜M1至M5等的其他结构与图36所示的结构相同。
(5层的金属膜M1至M5的平面配置例)
接下来，参照图42和图43对图36至图41所示的多层布线层811的5层金属膜M1至M5的平面配置例进行说明。
图42的A表示多层布线层811的5层金属膜M1至M5中的第一层的金属膜M1的平面配置例。
图42的B表示多层布线层811的5层金属膜M1至M5中的第二层金属膜M2的平面配置例。
图42的C表示多层布线层811的5层金属膜M1至M5中的第三层金属膜M3的平面配置例。
图43的A表示多层布线层811的5层金属膜M1至M5中的第四层金属膜M4的平面配置例。
图43的B表示多层布线层811的5层金属膜M1至M5中的第五层金属膜M5的平面配置例。
另外，在图42的A至C以及图43的A和B中，用虚线表示像素51的区域、以及具有图11所示的八边形状的信号取出部65-1和65-2的区域。
在图42的A至C和图43的A和B中，图面的纵向是像素阵列部20的垂直方向，图面的横向是像素阵列部20的水平方向。
如图42的A所示，在作为多层布线层811的第一层的金属膜M1形成有反射红外光的反射部件631。在像素51的区域中，分别相对于信号取出部65-1和65-2形成两个反射部件631，信号取出部65-1的两个反射部件631与信号取出部65-1的两个反射部件631相对于垂直方向对称地形成。
此外，在水平方向上的与相邻的像素51的反射部件631之间，配置有像素晶体管布线区域831。在像素晶体管布线区域831中，形成有连接传输晶体管721、复位晶体管723、放大晶体管724或选择晶体管725的像素晶体管Tr间的布线。该像素晶体管Tr用的布线也以两个信号取出部65-1和65-2的中间线(未图示)为基准，在垂直方向上对称地形成。
此外，在垂直方向上的与相邻的像素51的反射部件631之间，形成有接地线832、电源线833、接地线834等的布线。这些布线也以两个信号取出部65-1和65-2的中间线为基准，在垂直方向上对称地形成。
这样，第一层的金属膜M1在像素内的信号取出部65-1侧的区域和信号取出部65-2侧的区域中对称地配置，由此，能够在信号取出部65-1和65-2中均等地调整布线负载。由此，降低了信号取出部65-1和65-2的驱动偏差。
在第一层的金属膜M1中，通过在形成于基板61的信号取出部65-1和65-2的下侧形成大面积的反射部件631，能够使经由片上透镜62入射到基板61内、在基板61内未进行光电转换而透射基板61的红外光，由反射部件631反射而再次入射到基板61内。由此，能够使在基板61内被光电转换的红外光的量更多，能够提高量子效率(QE)、即像素51相对于红外光的灵敏度。
另一方面，在第一层的金属膜M1中，在代替反射部件631转而在与反射部件631相同的区域配置遮光部件631’的情况下，能够抑制经由片上透镜62从光入射面入射到基板61内、在基板61内未进行光电转换而透射基板61的红外光，在布线层发生散射而向附近像素入射。由此，能够防止在附近像素误检测到光。
如图42的B所示，在作为多层布线层811的第二层的金属膜M2中，在信号取出部65-1与65-2之间的位置配置有控制线区域851，在该控制线区域851形成有将规定的信号沿着水平方向传送的控制线841至844等。控制线841至844例如是传送驱动信号TRG、驱动信号RST、选择信号SEL或驱动信号FDG的线。
通过将控制线区域851配置在两个信号取出部65之间，对信号取出部65-1和65-2分别造成的影响变得均等，能够减少信号取出部65-1和65-2的驱动偏差。
此外，在与第二层的金属膜M2的控制线区域851不同的规定区域中，配置有形成有FD722B和附加电容727A的电容区域852。在电容区域852中，通过将金属膜M2图案形成为梳齿状，构成FD722B或附加电容727A。
通过将FD722B或附加电容727A配置在第二层的金属膜M2，能够根据设计上的期望的布线电容，自由地配置FD722B或附加电容727A的图案，能够提高设计自由度。
如图42的C所示，在作为多层布线层811的第三层的金属膜M3中，至少形成有将从各像素51输出的像素信号传送到列处理部23的垂直信号线29。为了提高像素信号的读出速度，能够相对于一个像素列配置3条以上的垂直信号线29。此外，除了垂直信号线29以外，还可以配置屏蔽布线以降低耦合电容。
在作为多层布线层811的第四层的金属膜M4和第五层的金属膜M5中，形成有用于向各像素51的信号取出部65的P+半导体区域73-1和73-2施加规定的电压MIX0或MIX1的电压供给线741-1和741-2。
图43的A和B所示的金属膜M4和金属膜M5表示采用图33的A所示的第一配置例的电压供给线741的情况。
金属膜M4的电压供给线741-1经由金属膜M3和M2与金属膜M1的电压施加布线814(例如，图36)连接，电压施加布线814与像素51的信号取出部65-1的P+半导体区域73-1连接。同样地，金属膜M4的电压供给线741-2经由金属膜M3和M2与金属膜M1的电压施加布线814(例如，图36)连接，电压施加布线814与像素51的信号取出部65-2的P+半导体区域73-2连接。
金属膜M5的电压供给线741-1和741-2与像素阵列部20的周边的抽头驱动部21连接。金属膜M4的电压供给线741-1和金属膜M5的电压供给线741-1在平面区域中存在双方的金属膜的规定位置处通过未图示的通孔等连接。来自抽头驱动部21的规定的电压MIX0或MIX1在金属膜M5的电压供给线741-1和741-2中传送，被供给到金属膜M4的电压供给线741-1和741-2，并从电压供给线741-1和741-2经由金属膜M3和M2供给到金属膜M1的电压施加布线814。
通过将受光元件1设为背面照射型的CAPD传感器，例如如图43的A和B所示，能够将向各像素51的信号取出部65施加规定的电压MIX0或MIX1的电压供给线741-1和741-2在垂直方向上布置等，能够自由地设计驱动布线的布线宽度和布局。此外，也可以是适合于高速驱动的布线、考虑了负载降低的布线。
(像素晶体管的平面配置例)
图44是使图42的A所示的第一层的金属膜M1与形成在其上形成的像素晶体管Tr的栅极电极等的多晶硅层重合的俯视图。
图44的A是使图44的C的金属膜M1与图44的B的多晶硅层重合的俯视图，图44的B是仅多晶硅层的俯视图，图44的C是仅金属膜M1的俯视图。图44的C的金属膜M1的俯视图和图42的A所示的俯视图相同，但省略了阴影线。
如参照图42的A说明的那样，在各像素的反射部件631之间形成像素晶体管布线区域831。
分别与信号取出部65-1和65-2对应的像素晶体管Tr例如如图44的B所示那样配置在像素晶体管布线区域831。
在图44的B中，以两个信号取出部65-1和65-2的中间线(未图示)为基准，从接近中间线的一侧起形成复位晶体管723A和723B、传输晶体管721A和721B、切换晶体管728A和728B、选择晶体管725A和725B以及放大晶体管724A和724B的栅极电极。
连接图44的C所示的金属膜M1的像素晶体管Tr间的布线，也以两个信号取出部65-1和65-2的中间线(未图示)为基准，在垂直方向上对称地形成。
这样，通过将像素晶体管布线区域831内的多个像素晶体管Tr在信号取出部65-1侧的区域和信号取出部65-2侧的区域中对称地配置，能够减小信号取出部65-1和65-2的驱动偏差。
(反射部件631的变形例)
接下来，参照图45和图46对形成于金属膜M1的反射部件631的变形例进行说明。
在上述的例子中，如图42的A所示，在像素51内的成为信号取出部65周边的区域配置有大面积的反射部件631。
与此相对，反射部件631例如如图45的A所示，也能够以格子形状的图案配置。这样，通过以格子形状的图案形成反射部件631，能够消除图案各向异性，降低反射能力的XY各向异性。换言之，通过以格子形状的图案形成反射部件631，能够减少向偏向的一部分区域的入射光的反射，能够容易各向同性地反射，因此测距精度提高。
或者，此外，反射部件631例如如图45的B所示，也可以以条纹形状的图案配置。这样，通过以条纹形状的图案形成反射部件631，能够将反射部件631的图案也作为布线电容使用，因此能够实现将动态范围扩大至最大限度的结构。
另外，图45的B是垂直方向的条纹形状的例子，但也可以是水平方向的条纹形状。
或者，此外，反射部件631例如如图45的C所示，仅配置在像素中心区域，更具体而言，仅配置在两个信号取出部65之间。这样，通过在像素中心区域形成反射部件631而不在像素端形成反射部件631，能够得到反射部件631对像素中心区域的灵敏度提高的效果，并且能够抑制倾斜光入射的情况下的向邻接像素反射的成分，能够实现重视了串扰的抑制的结构。
此外，反射部件631例如如图46的A所示，也可以将一部分图案配置成梳齿状，由此将金属膜M1的一部分分配给FD722或附加电容727的布线电容。在图46的A中，由实线的圆包围的区域861至864内的梳齿形状构成FD722或附加电容727的至少一部分。FD722或附加电容727也可以适当分开配置于金属膜M1和金属膜M2。能够将金属膜M1的图案平衡良好地配置在反射部件631、FD722或附加电容727的电容。
图46的B表示不配置反射部件631的情况下的金属膜M1的图案。为了使在基板61内被光电转换的红外光的量更多而提高像素51的灵敏度，优选配置反射部件631，但也能够采用不配置反射部件631的结构。
图45和图46所示的反射部件631的配置例也同样能够应用于遮光部件631’。
(受光元件的基板结构例)
图1的受光元件1能够采用图47的A至C中任意一个的基板结构。
图47的A表示由1个半导体基板911和其下方的支承基板912构成受光元件1的例子。
在该情况下，在上侧的半导体基板911形成与上述的像素阵列部20对应的像素阵列区域951、控制像素阵列区域951的各像素的控制电路952、以及包含像素信号的信号处理电路的逻辑电路953。
在控制电路952中包含上述的抽头驱动部21、垂直驱动部22、水平驱动部24等。在逻辑电路953中包含进行像素信号的AD转换处理等的列处理部23、进行根据由像素内的两个以上的信号取出部65分别取得的像素信号的比例计算距离的距离计算处理、校准处理等的信号处理部31。
或者，此外，受光元件1如图47的B所示，可以是层叠形成有像素阵列区域951和控制电路952的第一半导体基板921、与形成有逻辑电路953的第二半导体基板922的结构。另外，第一半导体基板921和第二半导体基板922例如通过贯通孔、Cu-Cu的金属键而电接合。
或者，此外，受光元件1如图47的C所示，可以是层叠仅形成有像素阵列区域951的第一半导体基板931、与形成有将控制各像素的控制电路和处理像素信号的信号处理电路以1个像素为单位或者以多个像素的区域为单位设置的区域控制电路954的第二半导体基板932。第一半导体基板931和第二半导体基板932例如通过贯通孔、Cu-Cu的金属键而电接合。
如图47的C的受光元件1那样，根据以1个像素为单位或以区域为单位设置控制电路和信号处理电路的结构，能够针对每个分割控制单位设定最佳的驱动时刻和增益，能够与距离和反射率无关地取得最佳化的距离信息。此外，能够不驱动像素阵列区域951的整个面而仅驱动一部分的区域来计算距离信息，因此，也可以根据动作模式抑制消耗电力。
(第十八实施方式)
(像素的结构例)
接下来，在上述的第一至第十七实施方式以外，进一步说明其他的实施方式。例如，在将基板61的厚度加厚的情况下等，在远离作为电压施加部的P+半导体区域73和作为电荷检测部的N+半导体区域71的光电转换区域的电场存在变弱的危险。在此，以下的实施方式说明强化光电转换区域的电场、改善量子效率(QE)和实现高速驱动的结构。
图48是第十八实施方式的像素的截面图。
图48和上述的图36等同样，表示相当于图11的B－B’线的多个像素的截面图。
在图48中，对于和图36所示的第十四实施方式的多个像素的截面图对应的部分标注相同的附图标记，适当省略所述部分的说明。
将图48的第十八实施方式的像素51的结构与图36所示的第十四实施方式的像素51的结构比较，在作为邻接的像素51的边界部分的像素边界部上，贯穿作为P型的半导体层的基板61，并新形成将邻接的像素51分开的贯穿电极1001、以及覆盖贯穿电极1001的外周(侧壁)的绝缘膜1002。贯穿电极1001例如由钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)等金属材料或多晶硅等形成。绝缘膜1002例如由氧化硅(SiO2)和氮氧化硅(SiON)等形成。绝缘膜1002的材料此外可以是包含铪(Hf)、铝(Al)、锆(Zr)、钽(Ta)和钛(Ti)中至少一个元素的氧化物或氮化物，包含镧(La)、镨(Pr)、铈(Ce)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铥(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)和钇(Y)中至少一个元素的氧化物或氮化物等。贯穿电极1001作为使相邻的像素51的半导体层(基板61)分离的像素分离部发挥功能。另外，也可以视为由包括外周部的绝缘膜1002的贯穿电极1001和绝缘膜1002构成像素分离部。
贯穿电极1001与多层布线层811的最接近基板61的金属膜即金属膜M1的电压施加布线1011电连接，借助电压施加布线1011对贯穿电极1001施加规定的偏压(电压)。这里，贯穿电极1001上施加的偏压是比作为无源抽头的信号取出部65的P+半导体区域73上施加的电压低的电压，在上述的示例中，由于作为无源抽头的信号取出部65的P+半导体区域73上施加0V，所以成为低于0V的电压即负偏压。
可以从基板61的表面侧或背面侧通过干蚀刻等将沟槽形成至相反侧基板面，在形成绝缘膜1002后，通过埋入成为贯穿电极1001的多晶硅或金属材料，形成贯穿电极1001和绝缘膜1002。
图49是对图48的多个像素51俯视观察的俯视图。
如图49所示，贯穿电极1001在邻接的像素51的边界部分以成为格子状的方式配置，绝缘膜1002以覆盖贯穿电极1001的侧壁的方式形成。
按照第十八实施方式的像素51，在像素51的边界部分形成贯穿电极1001作为像素分离部，并对所述贯穿电极1001施加负偏压。这样，能够强化朝向信号取出部65(抽头)的平面方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，提高了高速驱动的耐性。
另外，图49是一个像素51具有两个信号取出部65即所谓2抽头的像素结构，而像素51具有4个信号取出部即所谓4抽头的像素结构时的俯视图如图50所示。
图50是表示图17所示的4抽头的像素结构中的贯穿电极1001和绝缘膜1002的配置例的俯视图。
像素51为4抽头的像素结构时也和2抽头时同样，贯穿电极1001在邻接的像素51的边界部分以成为格子状的方式配置，绝缘膜1002以覆盖贯穿电极1001的外周(侧壁)的方式形成。
(第十八实施方式的变形例1)
(像素的结构例)
在图48和图49所示的第十八实施方式的像素51中，像素51的全周的像素边界部上形成有贯穿电极1001和绝缘膜1002，但是如图51和图52所示，也可以通过将像素51的外周分为两半的方式、形成贯穿电极1001和绝缘膜1002。
图51是像素51为2抽头的像素结构时的第十八实施方式的变形例的像素的俯视图。
像素51为2抽头的像素结构时，通过在与两个信号取出部65的中间线(未图示)交叉的像素边界部设置间隙部1003，将贯穿电极1001和绝缘膜1002分为一方的信号取出部65侧的贯穿电极1001A和绝缘膜1002A，以及另一方的信号取出部65侧的贯穿电极1001B和绝缘膜1002B。
从1像素单位看来，像素51的贯穿电极1001和绝缘膜1002将两个信号取出部65的中间线作为基准，由配置在一方的信号取出部65侧的像素边界部的贯穿电极1001A和绝缘膜1002A、与配置在另一方的信号取出部65侧的像素边界部的贯穿电极1001B和绝缘膜1002B构成。
图52是像素51为4抽头的像素结构时的第十八实施方式的变形例的像素的俯视图。
像素51为4抽头的像素结构时，例如通过在与将4个信号取出部65在垂直方向或水平方向分为2个单位的中间线(未图示)交叉的像素边界部上设置间隙部1003，使贯穿电极1001和绝缘膜1002分为规定的两个信号取出部65侧的贯穿电极1001A和绝缘膜1002A，以及其余两个信号取出部65侧的贯穿电极1001B和绝缘膜1002B。图52表示了在与把4个信号取出部65在垂直方向分为2个单位的中间线交叉的像素边界部上设置间隙部1003的结构例。
如图51和图52所示，即使在邻接的像素51的边界部分设有间隙部1003时，通过借助电压施加布线1011对贯穿电极1001施加负偏压，也可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
另外，在像素分离部的一部分上设有间隙部1003的变形例中，与不设置间隙部1003而包围像素全周的像素分离部的结构同样，可以对贯穿电极1001A和1001B双方在相同时机施加负偏压，也可以在不同的时机施加负偏压。
图53是在像素51为2抽头的像素结构时，对贯穿电极1001A和1001B在不同的时机施加负偏压时的驱动进行说明的图。
例如图53的A所示，对信号取出部65－1的P+半导体区域73－1施加正的电压、信号取出部65－1设为有源抽头的情况下，作为无源抽头侧的像素分离部的贯穿电极1001B上施加负偏压。
另一方面，如图53的B所示，对信号取出部65－2的P+半导体区域73－2施加正的电压、信号取出部65－2设为有源抽头的情况下，作为无源抽头侧的像素分离部的贯穿电极1001A上施加负偏压。负偏压的施加例如可以由抽头驱动部21进行。
这样，由于通过对与设为有源抽头的信号取出部65相反侧的无源抽头侧的像素分离部施加负偏压，从无源抽头侧朝向有源抽头侧的平面方向的电场得到强化，因此可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
图54和图55是表示针对矩阵状2维配置的多个像素51在不同的时机施加负偏压的驱动的图。
图54是像素51为2抽头的像素结构的情况，图55表示了像素51为4抽头的像素结构的情况。
由于贯穿电极1001A和1001B分别共有在垂直方向邻接的两个像素51，所以当把在垂直方向邻接的两个像素51设为第一像素51和第二像素51时，第一像素51的下侧的信号取出部65、第二像素51的上侧的信号取出部65同时成为有源抽头，与此对应，无源抽头侧的像素分离部(贯穿电极1001A或1001B)上施加负偏压。因此，在垂直方向邻接的两个像素51中，成为有源抽头的信号取出部65和成为无源抽头的信号取出部65的位置相反。这种驱动可以通过图34的A和B所示的电压供给线的第三和第四配置例实现。
(第十九实施方式)
(像素的结构例)
图56是第十九实施方式的像素的截面图。
图56和上述的图36等同样，表示了相当于图11的B－B’线的多个像素的截面图。
在图56中，对于和图36所示的第十四实施方式的多个像素的截面图对应的部分标注相同的附图标记，适当省略所述部分的说明。
将图56的第十九实施方式的像素51的结构与图36所示的第十四实施方式的像素51的结构比较时，在邻接的像素51的边界部分上，从P型的半导体层即基板61的多层布线层811侧的面至规定的深度为止，新形成将邻接的像素51分离的DTI(Deep TrenchIsolation)1021以及覆盖DTI1021的外周(侧壁)的绝缘膜1022。DTI1021例如由钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)等金属材料或多晶硅等形成。绝缘膜1022例如由氧化硅(SiO2)和氮氧化硅(SiON)等形成。绝缘膜1022的材料此外可以是包含铪(Hf)、铝(Al)、锆(Zr)、钽(Ta)和钛(Ti)中至少一个元素的氧化物或氮化物，也可以是包含镧(La)、镨(Pr)、铈(Ce)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铥(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)和钇(Y)中至少一个元素的氧化物或氮化物等。DTI1021作为使相邻的像素51的半导体层(基板61)分离的像素分离部发挥功能。另外，也可以视为由包括外周部的绝缘膜1022的DTI1021和绝缘膜1022构成像素分离部。
DTI1021与多层布线层811的最接近基板61的金属膜即金属膜M1的电压施加布线1011电连接，借助电压施加布线1011对DTI1021上施加负偏压。这里，DTI1021上施加的负偏压是比无源抽头的信号取出部65的P+半导体区域73上施加的电压低的电压。
可以从基板61的表面侧(多层布线层811侧)通过干蚀刻等形成沟槽至规定的深度，在形成绝缘膜1022后，通过埋入成为DTI1021的多晶硅或金属材料，形成DTI1021和绝缘膜1022。
将图56的第十九实施方式的像素51的结构与图48所示的第十八实施方式的像素51的结构比较时，共通点在于第十九实施方式的像素51，在像素边界部设置将P型的半导体层即基板61分离的像素分离部，并借助电压施加布线1011对像素分离部施加负偏压。另一方面，与图48所示的第十八实施方式的像素51不同的是，DTI1021和绝缘膜1022不贯穿基板61、仅从基板61的背面侧形成至规定的深度的位置。
省略DTI1021和绝缘膜1022的俯视图，但是DTI1021和图49同样，在2维配置的像素51的边界部分以成为格子状的方式配置，绝缘膜1022以覆盖DTI1021的侧壁的方式形成。
按照第十九实施方式的像素51，在像素51的边界部分形成作为像素分离部的DTI1021，并对所述DTI1021施加负偏压。这样，能够强化朝向信号取出部65(抽头)的平面方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
(第二十实施方式)
(像素的结构例)
图57是第二十实施方式的像素的截面图。
在图57中，对于和图36所示的第十四实施方式的多个像素的截面图对应的部分标注相同的附图标记，适当省略所述部分的说明。
图57是相当于图11的B－B’线的多个像素的截面图，表示了像素51以矩阵状2维配置的像素阵列部20及其周边的周边电路部1041的截面图。周边电路部1041如参照图1所述，例如由抽头驱动部21和垂直驱动部22等形成。
图58是表示像素阵列部20与周边电路部1041的位置关系的俯视图。
如图58所示，像素阵列部20由配置有多个像素51的有效像素区域1042和所述周围的OPB像素区域1043构成，而且，在像素阵列部20的外周部配置有周边电路部1041。周边电路部1041上例如形成有作为受光元件1的输入输出端子的多个电极衬垫1045。
返回图57，在像素阵列部20的有效像素区域1042中，以矩阵状配置了像素51，所述像素51输出与入射光的光量对应的信号。OPB像素区域1043中，配置有在像素区域的全区域上形成像素间遮光膜63的遮光像素51X。除了有效像素区域1042的各像素51的开口部(像素边界部以外)，像素间遮光膜63形成在像素阵列部20和周边电路部1041的固定电荷膜66上。另外，图57的示例中遮光像素51X构成2列或2行，但是也可以是1列或1行，还可以是3列以上或3行以上。
将图57的第二十实施方式的像素51的结构与图36所示的第十四实施方式的像素51的结构比较时，在邻接的像素51的边界部分上，从P型的半导体层即基板61的光入射面至规定的深度为止，新形成将邻接的像素51分离的DTI(Deep Trench Isolation)1051以及覆盖DTI1051的外周(侧壁)的绝缘膜1052。DTI1051例如由钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)等金属材料或多晶硅等形成。绝缘膜1052例如由氧化硅(SiO2)和氮氧化硅(SiON)等形成。绝缘膜1052的材料此外可以是包含铪(Hf)、铝(Al)、锆(Zr)、钽(Ta)和钛(Ti)中至少一个元素的氧化物或氮化物，也可以是包含镧(La)、镨(Pr)、铈(Ce)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铥(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)和钇(Y)中至少一个元素的氧化物或氮化物等。DTI1051作为使相邻的像素51的半导体层(基板61)分离的像素分离部发挥功能。另外，也可以视为由包括外周部的绝缘膜1052的DTI1051和绝缘膜1052构成像素分离部。DTI1051和绝缘膜1052在OPB像素区域1043内的邻接的遮光像素51X的边界部分上，也和像素51同样形成。
可以从基板61的光入射面侧(片上透镜62侧)通过干蚀刻等形成沟槽至规定的深度，在形成绝缘膜1052后，通过埋入成为DTI1051的多晶硅或金属材料，形成DTI1051和绝缘膜1052。
DTI1051和绝缘膜1052的俯视图省略，但是和图49同样，DTI1051在2维配置的像素51的边界部分以成为格子状的方式配置，绝缘膜1052以覆盖DTI1051的侧壁的方式形成。
DTI1051在基板61的光入射面侧中，和像素间遮光膜63连接。像素间遮光膜63也和形成在周边电路部1041中的贯穿电极1061连接，贯穿电极1061与多层布线层811的电压施加布线1063连接。贯穿电极1061的外周(侧壁)被绝缘膜1062覆盖。
在周边电路部1041的多层布线层811中形成的电压施加布线1063上，供给负偏压(负的电压)，借助贯穿电极1061和像素间遮光膜63，对DTI1051施加负偏压。
将图57的第二十实施方式的像素51的结构与图48所示的第十八实施方式的像素51的结构比较时，共通点在于，第二十实施方式的像素51在像素51的像素边界部上设置使P型的半导体层即基板61分离的像素分离部，并借助规定的电压施加布线对像素分离部施加负偏压。
另一方面，和图48所示的第十八实施方式的像素51的不同在于，DTI1051和绝缘膜1052不贯穿基板61、仅从基板61的光入射面侧形成至规定的深度的位置。此外，不同点还在于，从比像素阵列部20靠外侧的周边电路部1041中形成的电压施加布线1063，借助周边电路部1041上形成的贯穿电极1061和固定电荷膜66上表面的像素间遮光膜63，对作为像素分离部的DTI1051施加负偏压。另外，除了从周边电路部1041的电压施加布线1063借助像素间遮光膜63对DTI1051施加负偏压的结构，还可以从受光元件1的外部对固定电荷膜66上表面的像素间遮光膜63供给负偏压，从而对DTI1051施加。
按照第二十实施方式的像素51，在像素51的边界部分形成作为像素分离部的DTI1051，对所述DTI1051施加负偏压。这样，能够强化朝向信号取出部65(抽头)的平面方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
(第二十一实施方式)
(像素的结构例)
图59是第二十一实施方式的像素的截面图。
图59和上述的图36等同样，表示了相当于图11的B－B’线的多个像素的截面图。
在图59中，对于和图36所示的第十四实施方式的多个像素的截面图对应的部分标注相同的附图标记，适当省略所述部分的说明。
将图59的第二十一实施方式的像素51的结构与图36所示的第十四实施方式的像素51的结构比较时，在邻接的像素51的边界部分的基板61的深度方向的全区域中，例如通过离子注入新形成高浓度的P型的半导体区域即P+半导体区域1071。P+半导体区域1071作为使相邻的像素51的半导体层(基板61)分离的像素分离部发挥功能。
P+半导体区域1071与多层布线层811的最接近基板61的金属膜即金属膜M1的电压施加布线1011电连接，P+半导体区域1071上借助电压施加布线1011施加负偏压。
P+半导体区域1071的俯视图省略，但是P+半导体区域1071和图49同样，在2维配置的像素51的边界部分以成为格子状的方式形成。
按照第二十一实施方式的像素51，在邻接的像素51的边界部分形成作为像素分离部的P+半导体区域1071，并对所述P+半导体区域1071施加负偏压。这样，能够强化朝向信号取出部65(抽头)的平面方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
上述的第十八至第二十一实施方式中，针对在像素51的像素边界部上形成的像素分离部施加负偏压。这里，负偏压是比作为无源抽头的信号取出部65的P+半导体区域73上施加的电压(0V)低的电压。这样，能够强化朝向信号取出部65(抽头)的平面方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
(第二十二实施方式)
(像素的结构例)
接下来，在上述的第十八至第二十一实施方式以外，进一步说明其他的实施方式。
在上述的第十八至第二十一实施方式中，说明了采用邻接的像素51的边界部分上形成的像素分离部施加负偏压、强化平面方向的电场的结构，以下的第二十二至第二十五实施方式说明强化与基板61垂直的深度方向的电场的结构。
图60是第二十二实施方式的像素的截面图。
图60和上述的图36等同样，表示了相当于图11的B－B’线的多个像素的截面图。
在图60中，对于和图36所示的第十四实施方式的多个像素的截面图对应的部分标注相同的附图标记，适当省略所述部分的说明。
将图60的第二十二实施方式的像素51的结构与图36所示的第十四实施方式的像素51的结构比较时，在邻接的像素51的边界部分即像素边界部上，新形成贯穿P型的半导体层即基板61使邻接的像素51分离的贯穿电极1101以及覆盖贯穿电极1101的外周(侧壁)的绝缘膜1102。贯穿电极1101例如由钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)等金属材料或多晶硅等形成。绝缘膜1102例如由氧化硅(SiO2)和氮氧化硅(SiON)等形成。绝缘膜1102的材料此外可以是包含铪(Hf)、铝(Al)、锆(Zr)、钽(Ta)和钛(Ti)中至少一个元素的氧化物或氮化物，也可以是包含镧(La)、镨(Pr)、铈(Ce)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铥(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)和钇(Y)中至少一个元素的氧化物或氮化物等。贯穿电极1101作为使相邻的像素51的半导体层(基板61)分离的像素分离部发挥功能。另外，也可以视为由包括外周部的绝缘膜1102的贯穿电极1101和绝缘膜1102构成像素分离部。
可以从基板61的表面侧或背面侧通过干蚀刻等形成沟槽至相反侧基板面，在形成绝缘膜1102后，通过埋入成为贯穿电极1101的多晶硅或金属材料，形成贯穿电极1101和绝缘膜1102。
各像素51的基板61的光入射面上形成的固定电荷膜66的上表面形成透明导电膜1103，透明导电膜1103在像素51的边界部分与贯穿电极1101连接。作为透明导电膜1103，可以采用ITO(Indium-tin-oxide)和ZnO、SnO、Cd2 SnO4或TiO2:Nb等材料。
贯穿电极1101与多层布线层811的最接近基板61的金属膜即金属膜M1的电压施加布线1111电连接，电压施加布线1111上供给负偏压。电压施加布线1111的负偏压，借助贯穿电极1101和透明导电膜1103施加到固定电荷膜66。
按照第二十二实施方式的像素51，在像素51的边界部分形成作为像素分离部的贯穿电极1101，并且在固定电荷膜66的上表面形成透明导电膜1103。而后，从多层布线层811的电压施加布线1111供给的负偏压，借助贯穿电极1101和透明导电膜1103施加到固定电荷膜66。这样，能够强化从基板61的光入射面朝向信号取出部65(抽头)的深度方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
另外，假设在像素51中，在基板61的光入射面上未形成固定电荷膜66时，可以采用在基板61的光入射面上形成氧化膜等组成的绝缘膜，借助贯穿电极1101和透明导电膜1103对绝缘膜施加负偏压的结构。绝缘膜不限于单层膜，也可以是层压膜。
(第二十三实施方式)
(像素的结构例)
图61是第二十三实施方式的像素的截面图。
图61和图60等同样，表示了相当于图11的B－B’线的多个像素的截面图。
在图61中，关于和图60所示的第二十二实施方式的多个像素的截面图对应的部分标注相同的附图标记，适当省略所述部分的说明。
将图61的第二十三实施方式的像素51的结构与图60所示的第二十二实施方式的像素51的结构比较时，共通点在于，第二十三实施方式的像素51在像素51的边界部分形成贯穿电极1101和覆盖贯穿电极1101的外周(侧壁)的绝缘膜1102。此外，共通点还在于，贯穿电极1101与多层布线层811的最接近基板61的金属膜M1的电压施加布线1111电连接，电压施加布线1111上供给负偏压。
另一方面，在图60所示的第二十二实施方式的像素51中，固定电荷膜66的上表面形成有透明导电膜1103，但是图61的第二十三实施方式中不同点在于，未形成透明导电膜1103，像素间遮光膜63贯穿固定电荷膜66并与贯穿电极1101连接。像素间遮光膜63例如由钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)等金属材料形成，具有遮光性和导电性。
按照这种第二十三实施方式的像素51，在像素51的边界部分上形成作为像素分离部的贯穿电极1101，并且贯穿电极1101和像素间遮光膜63连接。而后，从多层布线层811的电压施加布线1111供给的负偏压，借助贯穿电极1101和像素间遮光膜63施加到固定电荷膜66。这样，能够强化从基板61的光入射面朝向信号取出部65(抽头)的深度方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
另外，假设在像素51中，基板61的光入射面上未形成固定电荷膜66时，可以采用在基板61的光入射面上形成由氧化膜等组成的绝缘膜，借助贯穿电极1101和像素间遮光膜63对绝缘膜施加负偏压的结构。绝缘膜不限于单层膜，也可以是层压膜。
(第二十四实施方式)
(像素的结构例)
图62是第二十四实施方式的像素的截面图。
图62和图60等同样，表示了相当于图11的B－B’线的多个像素的截面图。
在图62中，对于和图60所示的第二十二实施方式的多个像素的截面图对应的部分标注相同的附图标记，适当省略所述部分的说明。
将图62的第二十四实施方式的像素51的结构与图60所示的第二十二实施方式的像素51的结构比较时，共通点在于，第二十四实施方式的像素51在固定电荷膜66的上表面形成透明导电膜1103，不同点在于，在与邻接的像素51的边界部分未形成贯穿电极1101和绝缘膜1102。
按照图62的第二十四实施方式，由于像素阵列部20内未形成贯穿电极1101，所以不能从贯穿电极1101施加负偏压。在此，在第二十四实施方式中，从比像素阵列部20靠外侧的周边电路部1041上形成的电压施加布线1163，借助贯穿电极1161对透明导电膜1103供给负偏压，从透明导电膜1103对固定电荷膜66施加负偏压。
即，在第二十四实施方式中，在像素阵列部20外侧的周边电路部1041的多层布线层811中形成电压施加布线1163，并对电压施加布线1163供给负偏压。此外，基板61的周边电路部1041上形成外周被绝缘膜1162覆盖的贯穿电极1161，贯穿电极1161在基板61的光入射面中和透明导电膜1103连接。
按照这种第二十四实施方式的像素51，从多层布线层811的电压施加布线1163供给的负偏压，借助贯穿电极1161和透明导电膜1103，施加到固定电荷膜66。这样，能够强化从基板61的光入射面朝向信号取出部65(抽头)的深度方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
另外，假设在像素51中，基板61的光入射面上未形成固定电荷膜66时，可以采用在基板61的光入射面上形成由氧化膜等组成的绝缘膜，并借助贯穿电极1101和透明导电膜1103对绝缘膜施加负偏压的结构。绝缘膜不限于单层膜，也可以是层压膜。
(第二十五实施方式)
(像素的结构例)
图63是第二十五实施方式的像素的截面图。
图63和图60等同样，表示了相当于图11的B－B’线的多个像素的截面图。
在图63中，对于和图61和图62所示的第二十二和第二十三实施方式的多个像素的截面图对应的部分标注相同的附图标记，适当省略所述部分的说明。
将图63的第二十五实施方式的像素51的结构与图61所示的第二十三实施方式的像素51的结构比较时，共通点在于，第二十五实施方式的像素51借助像素间遮光膜63向固定电荷膜66施加负偏压，不同点在于，在与邻接的像素51的边界部分上未形成贯穿电极1101和绝缘膜1102。
按照图63的第二十五实施方式，由于像素阵列部20内未形成贯穿电极1101，所以不能从贯穿电极1101施加负偏压。在此，在第二十五实施方式中，从比像素阵列部20靠外侧的周边电路部1041上形成的电压施加布线1163借助贯穿电极1161对像素间遮光膜63供给负偏压，并从像素间遮光膜63向固定电荷膜66施加负偏压。
即，在第二十五实施方式中，在比像素阵列部20靠外侧的周边电路部1041的多层布线层811中形成电压施加布线1163，并向电压施加布线1163供给负偏压。此外，基板61的周边电路部1041中形成外周被绝缘膜1162覆盖的贯穿电极1161，贯穿电极1161在基板61的光入射面中与像素间遮光膜63连接。
按照这种第二十五实施方式的像素51，从多层布线层811的电压施加布线1163供给的负偏压，借助贯穿电极1161和像素间遮光膜63施加到固定电荷膜66。这样，能够强化从基板61的光入射面朝向信号取出部65(抽头)的深度方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。
另外，假设在像素51中，基板61的光入射面上未形成固定电荷膜66时，可以采用在基板61的光入射面上形成由氧化膜等组成的绝缘膜，并借助贯穿电极1101和像素间遮光膜63对绝缘膜施加负偏压的结构。绝缘膜不限于单层膜，也可以是层压膜。
上述的第二十二至第二十五实施方式中，针对基板61的片上透镜62侧的光入射面上形成的固定电荷膜66，由贯穿电极1101或1161施加负偏压。这里，负偏压是比作为无源抽头的信号取出部65的P+半导体区域73上施加的电压(0V)低的电压。这样，能够强化从基板61的光入射面朝向信号取出部65(抽头)的深度方向的电场，可以实现量子效率(QE)的改善和高速驱动。此外，高速驱动的耐性提高。另外，也可以具备周边电路部1041的贯穿电极1161和像素边界部的贯穿电极1101双方，采用所述双方对固定电荷膜66施加负偏压。
(测距模块的结构例)
图64是表示采用图1的受光元件1输出测距信息的测距模块的结构例的框图。
测距模块5000具备发光部5011、发光控制部5012和受光部5013。
发光部5011具有发出规定波长的光的光源，发出亮度周期性变动的照射光并向物体照射。例如，作为光源，发光部5011具有发出波长在780nm至1000nm范围的红外光的发光二极管，与从发光控制部5012供给的矩形波的发光控制信号CLKp同步，产生照射光。
另外，发光控制信号CLKp只要是周期信号，便并不限定于矩形波。例如，发光控制信号CLKp也可以是正弦波。
发光控制部5012向发光部5011和受光部5013供给发光控制信号CLKp，控制照射光的照射时刻。该发光控制信号CLKp的频率例如为20兆赫(MHz)。另外，发光控制信号CLKp的频率并不限定于20兆赫(MHz)，也可以是5兆赫(MHz)等。
受光部5013接收从物体反射的反射光，根据受光结果针对每个像素计算距离信息，生成针对每个像素用灰度值表示距物体的距离的深度图像并输出。
在受光部5013使用上述的受光元件1，作为受光部5013的受光元件1，例如基于发光控制信号CLKp，根据由像素阵列部20的各像素51的信号取出部65-1和65-2各自的电荷检测部(N+半导体区域71)检测到的信号强度，针对每个像素计算距离信息。
如上所述，作为通过间接ToF方式求出距被摄体的距离信息并输出的测距模块5000的受光部5013，能够组装图1的受光元件1。作为测距模块5000的受光部5013，通过采用上述的各实施方式的受光元件1，具体而言，采用设为背面照射型而提高了像素灵敏度的受光元件，由此，能够提高作为测距模块5000的测距特性。
(向移动体的应用例)
本发明的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如，本发明的技术可以作为搭载于汽车、电动汽车、混合动力汽车、自动二轮车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶以及机器人等的任意一种移动体的装置来实现。
图65是表示能够应用本发明的技术的移动体控制系统的一例的车辆控制系统的概要结构例的框图。
车辆控制系统12000具备经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图65的例子中，车辆控制系统12000具备驱动系统控制单元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以及综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能结构，图示了微型计算机12051、声音图像输出部12052以及车载网络I/F(interface)12053。
驱动系统控制单元12010按照各种程序对与车辆的驱动系统相关的装置动作进行控制。例如，驱动系统控制单元12010作为内燃机或者驱动用马达等的用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力向车轮传递的驱动力传递机构、调节车辆的转向角的转向机构、以及产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置发挥功能。
车身系统控制单元12020按照各种程序对装备于车身的各种装置的动作进行控制。例如，车身系统控制单元12020作为无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或者前照灯、尾灯、刹车灯、指示灯或者雾灯等各种灯的控制装置发挥功能。在该情况下，能够向车身系统控制单元12020输入从代替钥匙的移动设备发送的电波或者各种开关的信号。车身系统控制单元12020接受这些电波或信号的输入，对车辆的门锁装置、电动窗装置以及灯等进行控制。
车外信息检测单元12030检测搭载有车辆控制系统12000的车辆的外部信息。例如，在车外信息检测单元12030连接有摄像部12031。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车外的图像并接收拍摄到的图像。车外信息检测单元12030也可以基于接收到的图像，进行人、车、障碍物、标识或路面上的文字等的物体检测处理或距离检测处理。
摄像部12031是接收光并输出与该光的受光量对应的电信号的光传感器。摄像部12031既能够将电信号作为图像输出，又能够将电信号作为测距的信息输出。此外，摄像部12031接收的光可以是可见光，也可以是红外线等非可见光。
车内信息检测单元12040检测车内的信息。在车内信息检测单元12040例如连接有检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的相机，车内信息检测单元12040基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，可以计算驾驶员的疲劳程度或者集中程度，也可以判断驾驶员是否打瞌睡。
微型计算机12051能够基于从车外信息检测单元12030或者车内信息检测单元12040取得的车内外的信息，对驱动力产生装置、转向机构或者制动装置的控制目标值进行运算，对驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如微型计算机12051能够进行协调控制，该协调控制以实现包括车辆的碰撞避免或者冲击缓和、基于车间距离的跟随行驶、车速维持行驶、车辆的碰撞警告或者车辆偏离路径警告等的ADAS(Advanced Driver AssistanceSystem)的功能为目的。
此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或者车内信息检测单元12040取得的车辆周围的信息，对驱动力产生装置、控制机构或制动装置等进行控制，由此，能够进行以与驾驶员的操作无关地自主行驶的自动驾驶等为目的的协调控制。
此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030取得的车外的信息，对车身系统控制单元12020输出控制指令。例如，微型计算机12051能够根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或者对向车的位置，控制前照灯，进行实现将远光切换为近光等的防眩为目的的协调控制。
声音图像输出部12052能够针对车辆的搭乘者或车外，向能够视觉上或听觉上通知信息的输出装置发送声音和图像中的至少一方的输出信号。在图65的例子中，作为输出装置，例示了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。显示部12062例如也可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一个。
图66是摄像部12031的设置位置的例子的图。
在图66中，车辆12100作为摄像部12031而具有摄像部12101、12102、12103、12104、12105。
摄像部12101、12102、12103、12104、12105例如设置在车辆12100的前保险杠、侧后视镜、后保险杠、后备箱门以及车厢内的前挡风玻璃的上部等位置。前保险杠所具备的摄像部12101以及车厢内的前挡风玻璃的上部具备的摄像部12105主要取得车辆12100的前方的图像。侧后视镜所具备的摄像部12102、12103主要取得车辆12100的侧方的图像。后保险杠或后备箱门所具备的摄像部12104主要取得车辆12100的后方的图像。由摄像部12101和12105取得的前方的图像主要用于检测前车或行人、障碍物、信号灯、交通标识或车道等。
另外，在图66中示出了摄像部12101至12104的拍摄范围的一例。拍摄范围12111表示设置于前保险杠的摄像部12101的拍摄范围，拍摄范围12112、12113分别表示设置于侧后视镜的摄像部12102、12103的拍摄范围，拍摄范围12114表示设置于后保险杠或后备箱门的摄像部12104的拍摄范围。例如，使由摄像部12101至12104拍摄的图像数据重叠，由此得到从上方观察车辆12100的俯瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一个可以具有取得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一个可以是由多个摄像元件构成的立体相机，也可以是具有相位差检测用的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051基于由摄像部12101至12104得到的距离信息，求出到拍摄范围12111至12114内的各立体物的距离以及该距离的时间性变化(相对车辆12100的相对速度)，由此，能够提取尤其是处于车辆12100的行驶道路上的最近的立体物、且是沿着与车辆12100大致相同的方向以规定的速度(例如，0km/h以上)行驶的立体物来作为前车。进而，微型计算机12051能够设定到前车的跟前应当预先确保的车间距离，进行自动制动控制(也包括跟随停止控制)、自动加速控制(也包括跟随起动控制)等。这样，能够进行以与驾驶员的操作无关地自主行驶的自动驾驶等为目的的协调控制。
例如，微型计算机12051能够基于由摄像部12101至12104得到的距离信息，将与立体物相关的立体物数据分类为两轮车、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆等以及其他立体物进行提取，用于自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100的周边的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够目视确认的障碍物和难以目视确认的障碍物。然后，微型计算机12051判断表示与各障碍物的碰撞的危险程度的碰撞危险，当处于碰撞危险为设定值以上而存在碰撞可能性的状况时，经由音频扬声器12061、显示部12062向驾驶员输出警报、经由驱动系统控制单元12010进行强制减速和躲避转向，由此能够进行用于避免碰撞的驾驶辅助。
摄像部12101至12104中的至少一个也可以是检测红外线的红外线相机。例如，微型计算机12051能够通过判断摄像部12101至12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过提取作为红外线相机的摄像部12101至12104的摄像图像中的特征点的步骤、以及对表示物体的轮廓的一系列的特征点进行图案匹配处理来判断是否为行人的步骤，进行这种行人的识别。微型计算机12051判断为摄像部12101至12104的摄像图像中存在行人，当识别到行人时，声音图像输出部12052对显示部12062进行控制，以使得用于强调的方形轮廓线重叠显示于该识别到的行人。此外，声音图像输出部12052也可以对显示部12062进行控制，以使得表示行人的图标等显示于所期望的位置。
以上，对能够应用本发明的技术的车辆控制系统的一例进行了说明。本发明的技术能够应用于以上说明的结构中的摄像部12031。具体而言，例如通过将图1所示的受光元件1应用于摄像部12031，能够提高灵敏度等的特性。
本技术的实施方式并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本技术的主旨的范围内进行各种变更。
例如，当然也可以适当组合以上说明的2个以上的实施方式。即，例如可以根据优先像素的灵敏度等的哪个特性，适当选择设置在像素内的信号取出部的个数和配置位置、信号取出部的形状和是否设为共用结构、片上透镜的有无、像素间遮光部的有无、分离区域的有无、片上透镜和基板的厚度、基板的种类和膜设计、向光入射面的偏压的有无、反射部件的有无等。
此外，在上述的实施方式中，对作为信号载波使用电子的例子进行了说明，但是也可以将通过光电转换而产生的空穴用作信号载波。在该情况下，只要用于检测信号载波的电荷检测部由P+半导体区域构成，用于在基板内产生电场的电压施加部由N+半导体区域构成，在设置于信号取出部的电荷检测部中，检测作为信号载波的空穴即可。
根据本技术，通过将CAPD传感器设为背面照射型的受光元件的结构，能够提高测距特性。
另外，以向形成于基板61的P+半导体区域73直接施加电压，通过所产生的电场使光电转换后的电荷移动的驱动方式记载了上述的实施方式，但是本技术并不限定于该驱动方式，也可以应用其他驱动方式。例如，也可以是使用形成于基板61的第一和第二传输晶体管以及第一和第二浮动扩散区域，向第一和第二传输晶体管的栅极分别施加规定的电压，由此将光电转换后的电荷经由第一传输晶体管分配到第一浮动扩散区域，或者经由第二传输晶体管分配到第二浮动扩散区域进行蓄积的驱动方式。在该情况下，形成于基板61的第一和第二传输晶体管分别作为向栅极施加规定的电压的第一和第二电压施加部发挥功能，形成于基板61的第一和第二浮动扩散区域分别作为检测通过光电转换而产生的电荷的第一和第二电荷检测部发挥功能。
此外，换言之，在向形成于基板61的P+半导体区域73直接施加电压，通过所产生的电场使光电转换后的电荷移动的驱动方式中，作为第一和第二电压施加部的两个P+半导体区域73是被施加规定的电压的控制节点，作为第一和第二电荷检测部的两个N+半导体区域71是检测电荷的检测节点。在向形成于基板61的第一和第二传输晶体管的栅极施加规定的电压，将光电转换后的电荷分配到第一浮动扩散区域或第二浮动扩散区域进行蓄积的驱动方式中，第一和第二传输晶体管的栅极是施加规定的电压的控制节点，形成于基板61的第一和第二浮动扩散区域是检测电荷的检测节点。
此外，本说明书中记载的效果只不过例示而已，并不是限定的，还可以是其他效果。
另外，本发明能够采用以下的结构。
(1)一种受光元件，包括：
片上透镜；
布线层；以及
配置在所述片上透镜和所述布线层之间的半导体层，
所述半导体层包括：
被施加第一电压的第一电压施加部；
被施加与所述第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；
配置在所述第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；
配置在所述第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及
贯穿所述半导体层的贯穿电极，
通过所述贯穿电极对所述半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。
(2)在所述(1)所述的受光元件基础上，
所述布线层至少具有具备反射部件的一层，
所述反射部件设置成在俯视时与所述第一电荷检测部或所述第二电荷检测部重叠。
(3)在所述(1)或(2)所述的受光元件基础上，
所述布线层至少具有具备遮光部件的一层，
所述遮光部件设置成在俯视时与所述第一电荷检测部或所述第二电荷检测部重叠。
(4)在所述(1)至(3)中任意一项所述的受光元件基础上，所述规定的膜是固定电荷膜。
(5)在所述(1)至(3)中任意一项所述的受光元件基础上，所述规定的膜是绝缘膜。
(6)在所述(1)至(5)中任意一项所述的受光元件基础上，
所述贯穿电极是形成在像素边界部上的像素间贯穿电极，
使用所述像素间贯穿电极对所述规定的膜施加所述第三电压。
(7)在所述(6)所述的受光元件基础上，
所述规定的膜的上侧还具备与所述像素间贯穿电极连接的透明导电膜，
借助所述透明导电膜，对所述规定的膜施加所述第三电压。
(8)在所述(6)所述的受光元件基础上，
在所述半导体层的片上透镜侧的像素边界部的面上还具备与所述像素间贯穿电极连接的像素间遮光膜，
借助所述像素间遮光膜，对所述规定的膜施加所述第三电压。
(9)在所述(1)至(8)中任意一项所述的受光元件基础上，
所述贯穿电极形成在比像素阵列部靠外侧的外周部上，
从所述外周部的所述贯穿电极对所述规定的膜施加所述第三电压。
(10)在所述(9)所述的受光元件基础上，
所述规定的膜的上侧还具备透明导电膜，
所述透明导电膜与所述外周部的所述贯穿电极连接，
借助所述透明导电膜，对所述规定的膜施加所述第三电压。
(11)在所述(9)所述的受光元件基础上，
所述半导体层的片上透镜侧的像素边界部的面上还具备像素间遮光膜，
所述外周部的所述贯穿电极与所述像素间遮光膜连接，
借助所述像素间遮光膜，对所述规定的膜施加所述第三电压。
(12)在所述(1)至(11)中任意一项所述的受光元件基础上，
作为所述贯穿电极，具备形成在像素边界部上的像素间贯穿电极以及形成在比像素阵列部靠外侧的外周部上的外周部贯穿电极，
使用所述像素间贯穿电极和所述外周部贯穿电极双方，对所述规定的膜施加所述第三电压。
(13)在所述(1)至(12)中任意一项所述的受光元件基础上，所述第三电压是比对无源抽头施加的电压低的电压。
(14)在所述(1)至(13)中任意一项所述的受光元件基础上，所述第三电压是负的电压。
(15)在所述(1)至(14)中任意一项所述的受光元件基础上，所述贯穿电极由多晶硅或金属材料形成。
(16)在所述(1)至(15)中任意一项所述的受光元件基础上，所述第一电压施加部和第二电压施加部分别由形成在所述半导体层上的第一P型半导体区域和第二P型半导体区域构成。
(17)在所述(1)至(15)中任意一项所述的受光元件基础上，所述第一电压施加部和第二电压施加部分别由形成在所述半导体层上的第一传输晶体管和第二传输晶体管构成。
(18)一种测距模块，包括：
受光元件；
照射亮度周期性变动的照射光的光源；以及
控制所述照射光的照射时机的发光控制部，
其中，所述受光元件包括：
片上透镜；
布线层；以及
配置在所述片上透镜和所述布线层之间的半导体层，
所述半导体层包括：
被施加第一电压的第一电压施加部；
被施加与所述第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；
配置在所述第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；
配置在所述第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及
贯穿所述半导体层的贯穿电极，
通过所述贯穿电极对所述半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。

Claims (18)

1.一种受光元件，其特征在于，
所述受光元件包括：
片上透镜；
布线层；以及
配置在所述片上透镜和所述布线层之间的半导体层，
所述半导体层包括：
被施加第一电压的第一电压施加部；
被施加与所述第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；
配置在所述第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；
配置在所述第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及
贯穿所述半导体层的贯穿电极，
通过所述贯穿电极对所述半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。
2.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，
所述布线层至少具有具备反射部件的一层，
所述反射部件设置成在俯视时与所述第一电荷检测部或所述第二电荷检测部重叠。
3.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，
所述布线层至少具有具备遮光部件的一层，
所述遮光部件设置成在俯视时与所述第一电荷检测部或所述第二电荷检测部重叠。
4.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，所述规定的膜是固定电荷膜。
5.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，所述规定的膜是绝缘膜。
6.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，
所述贯穿电极是形成在像素边界部上的像素间贯穿电极，
使用所述像素间贯穿电极对所述规定的膜施加所述第三电压。
7.根据权利要求6所述的受光元件，其特征在于，
所述规定的膜的上侧还具备与所述像素间贯穿电极连接的透明导电膜，
借助所述透明导电膜，对所述规定的膜施加所述第三电压。
8.根据权利要求6所述的受光元件，其特征在于，
在所述半导体层的片上透镜侧的像素边界部的面上还具备与所述像素间贯穿电极连接的像素间遮光膜，
借助所述像素间遮光膜，对所述规定的膜施加所述第三电压。
9.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，
所述贯穿电极形成在比像素阵列部靠外侧的外周部上，
从所述外周部的所述贯穿电极对所述规定的膜施加所述第三电压。
10.根据权利要求9所述的受光元件，其特征在于，
所述规定的膜的上侧还具备透明导电膜，
所述透明导电膜与所述外周部的所述贯穿电极连接，
借助所述透明导电膜，对所述规定的膜施加所述第三电压。
11.根据权利要求9所述的受光元件，其特征在于，
所述半导体层的片上透镜侧的像素边界部的面上还具备像素间遮光膜，
所述外周部的所述贯穿电极与所述像素间遮光膜连接，
借助所述像素间遮光膜，对所述规定的膜施加所述第三电压。
12.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，
作为所述贯穿电极，具备形成在像素边界部上的像素间贯穿电极以及形成在比像素阵列部靠外侧的外周部上的外周部贯穿电极，
使用所述像素间贯穿电极和所述外周部贯穿电极双方，对所述规定的膜施加所述第三电压。
13.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，所述第三电压是比对无源抽头施加的电压低的电压。
14.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，所述第三电压是负的电压。
15.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，所述贯穿电极由多晶硅或金属材料形成。
16.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，所述第一电压施加部和第二电压施加部分别由形成在所述半导体层上的第一P型半导体区域和第二P型半导体区域构成。
17.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，所述第一电压施加部和第二电压施加部分别由形成在所述半导体层上的第一传输晶体管和第二传输晶体管构成。
18.一种测距模块，其特征在于，
所述测距模块包括：
受光元件；
照射亮度周期性变动的照射光的光源；以及
控制所述照射光的照射时机的发光控制部，
其中，所述受光元件包括：
片上透镜；
布线层；以及
配置在所述片上透镜和所述布线层之间的半导体层，
所述半导体层包括：
被施加第一电压的第一电压施加部；
被施加与所述第一电压不同的第二电压的第二电压施加部；
配置在所述第一电压施加部的周围的第一电荷检测部；
配置在所述第二电压施加部的周围的第二电荷检测部；以及
贯穿所述半导体层的贯穿电极，
通过所述贯穿电极对所述半导体层的片上透镜侧的面上形成的规定的膜施加第三电压。
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