CN112514072A - 固态摄像元件和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种能够进一步提高可靠性的固态摄像元件。提供了一种固态摄像元件，其从光入射侧起依次至少设置有第一光电转换部和形成有第二光电转换部的半导体基板。所述第一光电转换部至少按说明的顺序包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极。所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度。

Description

固态摄像元件和电子装置
技术领域
本技术涉及固态摄像元件和电子装置。
背景技术
近年来，诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等固态摄像元件被积极研究，以实现数码相机等的微型化和图像质量的提高。
例如，提出了具有包括IGZO的下层半导体层和上层光电转换层的叠层结构的摄像元件(参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2017-157816号
发明内容
技术问题
然而，专利文献1提出的技术存在不能进一步改善固态摄像元件的可靠性的问题。
因此，鉴于这种情况而提出了本技术，并且本技术的主要目的是提供能够进一步提高可靠性的固态摄像元件和电子装置。
技术问题的解决方案
为了解决上述问题，本发明人进行了广泛的研究，因此，令人惊讶地，成功地显著提高了固态摄像元件的可靠性并完成了本技术。
在本技术中，作为第一方面，首先，提供一种固态摄像元件，其从光入射侧起依次至少包括第一光电转换部和形成有第二光电转换部的半导体基板，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，并且
所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度。
在作为本技术的第一方面的固态摄像元件中，所述第一氧化物半导体层的氢浓度可以低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
在作为本技术的第一方面的固态摄像元件中，所述光电转换层可以包括至少一种有机半导体材料。
在作为本技术的第一方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
在作为本技术的第一方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
在作为本技术的第一方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还可以包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
在本技术中，作为第二方面，提供了一种固态摄像元件，其从光入射侧起依次至少包括第一光电转换部和形成有第二光电转换部的半导体基板，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，并且
所述第一氧化物半导体层的氢浓度低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
在作为本技术的第二方面的固态摄像元件中，所述第一氧化物半导体层的膜密度可以高于所述第二氧化物半导体层的膜密度。
在作为本技术的第二方面的固态摄像元件中，所述光电转换层可以包括至少一种有机半导体材料。
在作为本技术的第二方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
在作为本技术的第二方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
在根据本技术的第二方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还可以包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
在本技术中，作为第三方面，提供了一种固态摄像元件，其从光入射侧起依次至少包括第一光电转换部和形成有第二光电转换部的半导体基板，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，
所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度，并且所述第一氧化物半导体层的氢浓度低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
在作为本技术的第三方面的固态摄像元件中，所述光电转换层可以包括至少一种有机半导体材料。
在作为本技术的第三方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述光电转换层与所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
在作为本技术的第三方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
在根据本技术的第三方面的固态摄像元件中，所述第一光电转换部还可以包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还可以包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
在本技术中，作为第四方面，提供了一种电子装置，其包括固态摄像元件，该固态摄像元件是作为本技术的第一方面至第三方面的固态摄像元件中的任何一个方面的固态摄像元件。
本发明的效果
根据本技术，能够改善固态摄像元件的可靠性。注意，这里描述的效果并非是限制性的，并且可以是本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是示出应用本技术的固态摄像元件的构造示例的截面图。
图2是示意性地示出应用本技术的固态摄像元件中包括的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层的构造示例的截面图。
图3是示出在水蒸气气氛中退火与第一氧化物半导体层中的氢浓度之间的关系的图。
图4是示出重水退火后的氘与第一氧化物半导体层的膜密度之间的关系的图。
图5是示出氧气流量与第一氧化物半导体层的膜密度之间的关系的图。
图6是用于描述根据在水蒸气气氛中退火前后的TFT特性的图。
图7是示出应用本技术的固态摄像元件的整体构造的框图。
图8是示出应用本技术的固态摄像元件的使用示例的图。
图9是应用本技术的电子装置的示例的功能框图。
图10是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图11是示出摄像头和相机控制单元(CCU)的功能构造的示例的框图。
图12是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图13是辅助说明车外信息检测部和摄像单元的安装位置的示例的图。
具体实施方式
在下文中，描述了用于实现本技术的优选形式。以下描述的实施例仅示出了本技术的典型实施例的示例，并且本技术的范围不应解释为受其限制。注意，除非另有说明，在附图中，“上”是指图中的向上方向或上侧，“下”是指图中的向下方向或下侧，“左”是指图中的左方向或左侧，“右”是指图中的右方向或右侧。此外，在附图中，相同或等同的元件或构件用相同的附图标记表示，并且省略重复的描述。
注意，按照以下顺序进行说明。
1.本技术概述
2.第一实施例(固态摄像元件的示例1)
3.第二实施例(固态摄像元件的示例2)
4.第三实施例(固态摄像元件的示例3)
5.第四实施例(电子装置的示例)
6.应用本技术的固态摄像元件的使用示例
7.内窥镜手术系统的应用示例
8.移动体的应用示例
<1.本技术概述>
首先，描述本技术的概述。
为了获得高等级的TFT特性和高可靠性，例如，对于IGZO膜，需要在膜形成之后通过在水蒸气气氛中退火来氢封端。这是因为能够通过氢封端实现陷阱密度的降低。同时，具有高膜密度的单IGZO膜具有低的氢扩散率。因此，为了直到膜的底部的沟道部形成高等级状态，优选易于氢封端的具有低膜密度的膜。
另一方面，如果使用膜密度低的IGZO膜，则表面附近(例如，IGZO膜和光电转换层(n型缓冲层)之间的界面，以下同样适用)容易发生OH吸附和除水(H2O)，并形成载流子。
电荷累积层(氧化物半导体层)例如使用氧化物半导体，但是，电荷累积层(氧化物半导体层)的表面不稳定，因此在光电转换层(光电转换膜)与电荷累积层(氧化物半导体层)之间的界面处容易发生氧缺陷。
根据上文，将下层的第二氧化物半导体层设为氢扩散性好的低膜密度层，将上层的第一氧化物半导体层设为抑制OH吸附和除水(H2O)的高膜密度层，因此，能够抑制表面附近(例如，IGZO膜与光电转换层(n型缓冲层)之间的界面)的载流子产生。另外，通过将第一氧化物半导体层设置为氢浓度比第二氧化物半导体层的氢浓度低，能够抑制表面附近的消氢。
即，为了抑制第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层的表面(例如IGZO表面)的OH吸附和H2O消除，根据本技术的固态摄像元件是这样固态摄像元件，其中，根据本技术的固态摄像元件中包括的第一氧化物半导体层具有较高的膜密度和较低的氢浓度，或者与根据本技术的固态摄像元件中包括的第二氧化物半导体层相比，具有更高的膜密度和更低的氢浓度。
在下文中，详细描述根据本技术的实施例的固态摄像元件。
<2.第一实施例(固态摄像元件的示例1)>
根据本技术的第一实施例的固态摄像元件(固态摄像元件的示例1)是这样的固态摄像元件，其从光入射侧起依次至少包括第一光电转换部和其中形成有第二光电转换部的半导体基板，其中所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，并且第一氧化物半导体层的膜密度高于第二氧化物半导体层的膜密度。
通过根据本技术的第一实施例的固态摄像元件能够提高固态摄像元件的可靠性。更详细地，通过引入作为高密度层的第一氧化物半导体层，抑制了来自第二氧化物半导体层的氧化物半导体的水(H2O)的消除，并且能够抑制与光电转换层(或稍后描述的n型缓冲层)接触的第一氧化物半导体层的表面的载流子浓度的增加。
第一氧化物半导体层的膜密度的值可以是任意值，但是优选为6.11至6.35g/cm3，并且第二氧化物半导体层的膜密度的值可以为任意值，但是优选为5.80至6.10g/cm3。
在根据本技术的第一实施例的固态摄像元件中，第一氧化物半导体层的氢浓度优选地低于第二氧化物半导体层的氢浓度。第一氧化物半导体层的氢浓度可以为任意浓度，但优选为1.0E18至9.0E19原子/cm2，第二氧化物半导体层的氢浓度可以为任意浓度，但优选为1.0E20至5.0E21原子/cm2。
图1示出了固态摄像元件10，该固态摄像元件10是根据本技术的第一实施例的固态摄像元件的示例。图1是固态摄像元件10的截面图。例如，诸如CMOS图像传感器(摄像装置1001，见图8)等摄像装置中的一个像素(单位像素P)包括固态摄像元件10。
固态摄像元件10包括其中形成有第二光电转换部(未示出)的半导体基板30以及第一光电转换部10A。固态摄像元件10包括在彼此相对布置的下部电极11(第二电极)和上部电极(第一电极)16之间的光电转换层15。在下部电极(第二电极)11和光电转换层15之间隔着绝缘层12从光电转换层15一侧(图1的上侧)起依次设置有第一氧化物半导体层14和第二氧化物半导体层13。下部电极11包括作为相互独立的多个电极的读出电极11A、累积电极11B、以及例如设置在读出电极11A与累积电极11B之间的传输电极11C，累积电极11B和传输电极11C被绝缘层12覆盖，并且读出电极11A经由设置在绝缘层12中的开口W电连接到第二氧化物半导体层13。
注意，在固态摄像元件10中，在第一氧化物半导体层14和光电转换层15之间设置有n型缓冲层18，并且在上部电极(第一电极)16和光电转换层15之间设置有p型缓冲层17。此外，在固态摄像元件10中，形成密封膜19以覆盖第一光电转换部10A。
第一氧化物半导体层14和第二氧化物半导体层13均包括氧化物半导体材料。氧化物半导体材料的示例包括IGZO(In-Ga-Zn-O基氧化物半导体)、ZTO(Zn-Sn-O基氧化物半导体)、IGZTO(In-Ga-Zn-Sn-O基氧化物半导体)、GTO(Ga-Sn-O基氧化物半导体)和IGO(In-Ga-O基氧化物半导体)。第一氧化物半导体层14和第二氧化物半导体层13中的每一者优选地使用上述氧化物半导体材料中的至少一种，并且优选地使用其中的IGZO。
第一氧化物半导体层14和第二氧化物半导体层13的总厚度例如为30nm以上且200nm以下，优选为50nm以上且150nm以下。
第一氧化物半导体层14和第二氧化物半导体层13中的每一者是用于累积在光电转换层15中产生的信号电荷并将该信号电荷传输至读出电极11A的层。第一氧化物半导体层14和第二氧化物半导体层13中的每一者优选地使用具有比光电转换层15更高的电荷迁移率并且具有大的带隙的材料。从而能够例如提高电荷传输的速度，并且抑制了从读出电极11A向第一氧化物半导体层14和第二氧化物半导体层13的空穴的注入。
光电转换层15是将光能转换为电能的层，并且例如是提供将吸收400nm以上且2500nm以下的波长范围的光时产生的激子分离为电子和空穴的场的层。光电转换层15的厚度例如为100nm以上且1000nm以下，优选为300nm以上且800nm以下。
光电转换层15中包括的材料的示例包括有机材料和无机材料。
在光电转换层15包括有机材料的情况下，光电转换层可以具有如下((1)至(4))的构造。
可以使用以下四种类型中的任何一种。
(1)包括p型有机半导体。
(2)包括n型有机半导体。
(3)包括p型有机半导体层和n型有机半导体层的层叠结构。包括p型有机半导体层、p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)以及n型有机半导体层的层叠结构。包括p型有机半导体层以及p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)的层叠结构。包括n型有机半导体层以及p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)的层叠结构。
(4)包括p型有机半导体和n型有机半导体的混合物(体异质结构)。但是，层叠顺序可以任意改变。
作为p型有机半导体，可以给出萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、芘衍生物、苝衍生物、并四苯衍生物、并五苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、噻吩衍生物、噻吩并噻吩衍生物、苯并噻吩衍生物、苯并噻吩并苯并噻吩衍生物、三烯丙基胺衍生物、咔唑衍生物、苝衍生物、二萘嵌苯衍生物、
Figure BDA0002907089670000091
衍生物、荧蒽衍生物、酞菁衍生物、亚酞菁衍生物、亚卟啉衍生物、具有杂环化合物作为配体的金属络合物、聚噻吩衍生物、聚苯并噻二唑衍生物、聚芴衍生物等。
作为n型有机半导体，可以给出富勒烯、富勒烯衍生物(例如，诸如C60、C70和C74等富勒烯(高级富勒烯)、内嵌富勒烯等)以及富勒烯衍生物(例如，富勒烯氟化物、PCBM富勒烯化合物、富勒烯多聚体等)、具有比p型有机半导体更大(更深)的HOMO和更大(更深)的LUMO的有机半导体以及透明的无机金属氧化物。作为n型有机半导体，具体地，可以给出在分子框架的一部分中具有含氮原子、氧原子或硫原子的杂环化合物的有机分子、有机金属络合物或亚酞菁衍生物，例如吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、异喹啉衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、菲咯啉衍生物、四唑衍生物、吡唑衍生物、咪唑衍生物、噻唑衍生物、恶唑衍生物、咪唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并三唑衍生物、苯并恶唑衍生物、苯并恶唑衍生物、咔唑衍生物、苯并呋喃衍生物、二苯并呋喃衍生物、亚卟啉衍生物、聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚苯并噻二唑衍生物或聚芴衍生物。富勒烯衍生物中所包括的基团等的示例包括：卤素原子、直链、支链或环状烷基或苯基、具有直链或环状芳族化合物的基团、具有卤化物的基团、部分氟代烷基、全氟烷基、甲硅烷基烷基、甲硅烷基烷氧基、芳基甲硅烷基、芳基硫烷基、烷基硫烷基、芳基磺酰基、烷基磺酰基、芳基硫基、烷基硫基、氨基、烷基氨基、芳基氨基、羟基、烷氧基、酰基氨基、酰氧基、羰基、羧基、羧酰胺基、碳烷氧基、酰基磺酰基、氰基、硝基、具有硫族化物的基团、膦基、和膦酰基，以及这些材料的衍生物。包括有机材料的光电转换层(有时称为“有机光电转换层”)的厚度不受限制，但是例如为1×10-8m至5×10-7m，优选为2.5×10-8m至3×10-7m，更优选为2.5×10-8m至2×10-7m，更进一步优选为1×10-7m至1.8×10-7m。
请注意，尽管有机半导体通常分为p型和n型，但p型意味着易于传输空穴，n型意味着易于传输电子，p型和n型不限于像无机半导体那样将空穴或电子作为热激励的多数载流子的解释。
可选地，作为光电转换绿色波长的光的有机光电转换层中包括的材料，例如，可以给出若丹明基染料、部花菁基染料、喹吖啶酮衍生物、亚酞菁基染料(亚酞菁衍生物)等。作为光电转换蓝光的有机光电转换层中包括的材料，例如，可以给出香豆酸染料、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)、部花菁基染料等。作为光电转换红光的有机光电转换层中包括的材料，例如，可以给出酞菁基染料和亚酞菁基的染料(亚酞菁衍生物)。
或者，作为光电转换层中包括的无机材料，可以给出晶体硅、非晶硅、微晶硅、晶体硒、非晶硒、作为黄铜矿基化合物的CuInGaSe(CIGS)、CuInSe2(CIS)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2和AgInSe2、属于III-V族化合物的GaAs、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP和InGaAsP以及诸如CdSe、CdS、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnS、PbSe和PbS等化合物半导体。另外，包括这些材料的量子点可以用于光电转换层。
第二电极11(11A至11C)优选是包括透明导电材料的透明电极。第二电极11A至11C可以包括相同的材料，或者可以包括不同的材料。第二电极11A至11C中的每一个可以通过溅射方法或化学气相沉积方法(CVD)形成。
透明导电材料的示例包括氧化铟、铟锡氧化物(ITO，氧化铟锡，包括掺杂锡的In2O3、结晶ITO和非晶ITO)、将铟作为掺杂剂添加到氧化锌中的铟锌氧化物(IZO、氧化铟锌)、将铟作为掺杂剂添加到氧化镓中的铟镓氧化物(IGO)、将铟和镓作为掺杂剂添加到氧化锌中的铟镓锌氧化物(IGZO，In-GaZnO4)、将铟和锡作为掺杂剂添加到氧化锌中的铟锡氧化锌(ITZO)、IFO(掺杂F的In2O3)、氧化锡(SnO2)、ATO(掺杂Sb的SnO2)、FTO(掺杂F的SnO2)、锌氧化物(包括掺杂有其他元素的ZnO)、将铝作为掺杂剂添加到氧化锌中的铝锌氧化物(AZO)、将镓作为掺杂剂添加到氧化锌中的镓-锌氧化物(GZO)、氧化钛(TiO2)、将铌作为掺杂剂添加到氧化钛中的铌-钛氧化物(TNO)、氧化锑、尖晶石型氧化物和具有YbFe2O4结构的氧化物。
例如，第一电极16包括诸如氧化铟锡膜或氧化铟锌膜等透明导电膜。
作为绝缘层12的材料，给出了诸如氧化硅基材料、氮化硅(SiNx)等无机绝缘材料以及诸如氧化铝(Al2O3)等金属氧化物高介电性绝缘材料。此外，可以给出有机绝缘材料(有机聚合物)，例如包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯基苯酚(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、诸如N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和十八烷基三氯硅烷(OTS)等硅烷醇衍生物(硅烷偶联剂)、酚醛清漆型酚醛树脂、氟基树脂以及诸如十八烷硫醇和异氰酸十二烷基酯等在一端具有能够与控制电极结合的官能团的直链烃，并且可以组合使用这些材料。注意，作为氧化硅基材料，可以给出氧化硅(SiOx)、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、氮氧化硅(SiON)、SOG(旋涂玻璃)和低介电常数材料(例如，聚芳基醚、环全氟化碳聚合物、苯并环丁烯、环状氟树脂、聚四氟乙烯、氟化芳基醚、氟化聚酰亚胺、无定形碳和有机SOG)。
绝缘层12是用于将累积电极11B和传输电极11C与第二氧化物半导体层13电分离的层。绝缘层12设置为覆盖下部电极11。另外，在绝缘层12中，开口设置在下部电极11的读出电极11A上，并且读出电极11A和电荷累积层13经由该开口电连接。如图2所示，开口12H的侧面优选具有例如朝向光入射侧S1扩展的倾斜度。由此，电荷从电荷累积层13到读出电极(第三电极)11A的传输变得平滑。
p型缓冲层17是用于促进将光电转换层15产生的空穴提供给第一电极16的层，并且可以包括例如氧化钼(MoO3)、氧化镍(NiO)、氧化钒(V2O5)等。p型缓冲层(空穴传输层)可以包括有机材料，例如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基联苯胺(TPD)或4,4',4”-三[2-萘(苯基)氨基]三苯胺(2T-NATA)。
n型缓冲层18是用于促进将光电转换层15产生的电子提供给第二电极11A的层，并且可以包括例如氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)等。n型缓冲层18也可以通过层叠氧化钛和氧化锌来形成。此外，n型缓冲层18可以包括高分子半导体材料或有机材料，诸如是包括具有N作为分子骨架的一部分的杂环的有机分子或有机金属络合物的材料，例如吡啶、喹啉、吖啶、吲哚、咪唑、苯并咪唑或菲咯啉，并且该材料在可见光区域的吸收受限。
读出电极11A是用于将在光电转换层15中产生的信号电荷传输到浮动扩散部(未示出)的电极。
累积电极11B是用于在第一氧化物半导体层14和第二氧化物半导体层13中累积光电转换层15中产生的电荷中的信号电荷(电子)的电极。累积电极11B优选比读出电极11A大，从而能够累积大量电荷。
传输电极11C是用于提高累积在累积电极11B中的电荷向读出电极11A的传输效率的电极，并且设置在读出电极11A和累积电极11B之间。传输电极11C例如连接到驱动电路中包括的像素驱动电路。读出电极11A、累积电极11B和传输电极11C能够彼此独立地施加电压。
可以通过使用已知方法来制造根据本技术的第一实施例的固态摄像元件，例如，溅射法、通过光刻技术进行图案化并进行干蚀刻或湿蚀刻的方法、或湿式成膜法。湿式成膜法的示例包括旋涂法、浸入法、流延法、诸如丝网印刷法、喷墨印刷法、胶版印刷法、凹版印刷法等各种印刷法、压印法、喷涂法以及诸如空气刮刀式涂布法、刮刀式涂布法、棒式涂布法、刀式涂法、挤压式涂布机法、反向辊式涂布法、转印辊式涂布法、凹版式涂布法、吻式涂布法、流延式涂布法、喷涂法、缝孔涂布法和压延涂布法等各种涂布法。
图7是示出固态摄像元件1001的功能框图。固态摄像元件1001是CMOS图像传感器，并且具有像素部101a作为摄像区域，并且具有例如包括行扫描部131、水平选择部133、列扫描部134和系统控制部132的电路部130。设置在像素部101a周围的区域中或与像素部101a层叠，电路部130可以设置在像素部101a周围的区域中，或者可以设置为与像素部101a层叠(在面对像素部101a的区域中)。
像素部101a具有例如以矩阵形式二维布置的多个单位像素P(每个单位像素P对应于例如固态摄像元件10(用作一个像素))。在单位像素P中，例如，针对每个像素行引出像素驱动线Lread(具体地，行选择线和复位控制线)，并且针对每个像素列引出垂直信号线Lsig。像素驱动线Lread是传输用于读出从像素发送的信号的驱动信号的线。像素驱动线Lread的一端连接到与行扫描部131的一行相对应的输出端。
行扫描部131是包括移位寄存器、地址解码器等的像素驱动单元，并且例如以行为单位驱动像素部101a的每个像素P。由行扫描部131选择性扫描的像素行的像素P输出的信号通过各个垂直信号线Lsig被提供给水平选择部133。水平选择部133包括分别针对垂直信号线Lsig设置的放大器、水平选择开关等。
列扫描部134是包括移位寄存器、地址解码器等并且依次扫描并驱动水平选择部133的水平选择开关的部分。通过列扫描部134的选择性扫描，通过垂直信号线Lsig传输的像素的信号依次传输到水平信号线135，并通过水平信号线135输出到外部。
系统控制部132是接收来自外部的时钟、用于发出操作模式的命令的数据等并且还输出固态摄像元件1001的内部信息的数据等的部分。系统控制部132还包括时序发生器，并基于时序发生器所产生的各种时序信号来进行行扫描部131、水平选择部133、列扫描部134等的驱动控制。
图2是示意性示出根据本技术的固态摄像元件中包括的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层的构造示例的截面图。图2(a)示出第二氧化物半导体层13a，图2(b)示出在第二氧化物半导体层13b上设有氢浓度低的第一氧化物半导体层14b(例如，可以用于后述的第二实施例的固态摄像元件)，图2(c)示出在第二氧化物半导体层13c上设有具有高膜密度的第一氧化物半导体层14c(例如，可以用于第一实施例的固态摄像元件)。第二氧化物半导体层13a、13b和13c中的各者是几乎没有陷阱的膜，并且处于通过H2O退火等氢封端的状态，因此，第二氧化物半导体层13a、13b和13c均是其中包括一定量的氢的膜，并且具有通过退火恢复的膜密度。第一氧化物半导体层14b是抑制表面的氢消除的膜，第一氧化物半导体层14c是抑制脱水的膜。
图3是示出水蒸气气氛中的退火与第一氧化物半导体层中的氢浓度之间的关系的图。图3的水平轴表示第一氧化物半导体层(或第二氧化物半导体层)的深度(厚度方向上的长度)(深度(nm))，图3的左侧的垂直轴表示H/O浓度(原子/cm3)，图3的右侧的垂直轴表示计数。氢(H)和氧(O)的数据对应于图3的左侧的垂直轴(H/O浓度(原子/cm3))，铟(In)和镓(Ga)的数据对应于图3的右侧的垂直轴(计数)。可以通过使用铟(In)、镓(Ga)和氧(O)的数据来求得第一氧化物半导体层(或第二氧化物半导体层)的膜厚(深度)。
图3(a)是示出不进行退火的情况下与第一氧化物半导体层中的氢浓度的关系的图，图3(b)是示出退火(150℃，2小时)与第一氧化物半导体层中的氢浓度之间的关系的图，图3(c)是示出退火(350℃，2小时)与第一氧化物半导体层中的氢浓度之间的关系的图。图3示出了根据在水蒸气气氛中的退火温度的第一氧化物半导体层中(膜中)氢浓度的增加。通过150℃(×2小时)的退火，从膜形成后即刻起没有变化(不进行退火)。但是，在350℃(×2小时)时，从膜的表面侧到深度为100nm的梯度获得不小于20次方的氢浓度。注意，图3类似地适用于第二氧化物半导体层。
图4是示出重水退火后的氘与第一氧化物半导体层的膜密度之间的关系的图。图4的水平轴表示第一氧化物半导体层(或第二氧化物半导体层)的深度(厚度方向上的长度)(深度(nm))，图4的左侧的垂直轴表示D/H/O浓度(原子/cm3)，图4的右侧的垂直轴表示计数。氘(D)、氢(H)和氧(O)的数据对应于图4的左侧的垂直轴(D/H/O浓度(原子/cm3))，并且铟(In)和镓(Ga)的数据对应于图4的右侧的垂直轴(计数)。可以通过使用铟(In)、镓(Ga)和氧(O)的数据来求得第一氧化物半导体层(或第二氧化物半导体层)的膜厚(深度)。
图4(a)是示出重水退火后的氘与第一氧化物半导体层(6.12g/cm3)的膜密度之间的关系的图，图4(b)是示出重水退火后的氘与第一氧化物半导体层(6.28g/cm3)的膜密度之间的关系的图。图4示出了：根据第一氧化物半导体层(IGZO膜)的膜密度，在水蒸气气氛中退火时氢浓度的差异。为了与膜中原来存在的氢区分开来，在氘水气氛中进行退火。在6.12g/cm3的膜密度下(图4(a))，获得的值不小于1E20原子/cm3，然而，在6.28g/cm3的膜密度下(图4(b))，氢浓度不超过1E20原子/cm3。注意，图4类似地适用于第二氧化物半导体层。
图5是表示氧气流量与第一氧化物半导体层的膜密度之间的关系的图。图5的水平轴表示O2/(Ar+O2)的流量比，图5的垂直轴表示XRD密度[/cm3]。
如果增加或减少氧气的流量，则可以改变膜密度。也可以通过改变输入功率(图5所示的功率A和功率B)来改变膜密度。注意，图5类似地适用于第二氧化物半导体层。
图6是用于描述根据在水蒸气气氛中退火前后的TFT特性的图。图6的水平轴表示VGS[V](栅极电压)，图6的垂直轴表示ID[A](漏极电流)。
现在示出在水蒸气气氛中退火前后使用IGZO膜(第一氧化物半导体层)的TFT的Id-Vg特性。如图6所示，通过引入氢而减少膜内陷阱的数量，使阈值电压接近0V，并且呈现出陡峭的上升。注意，图6类似地适用于第二氧化物半导体层。
<3.第二实施例(固态摄像元件的示例2)>
根据本技术的第二实施例的固态摄像元件(固态摄像元件的示例2)是这样的固态摄像元件，其从光入射侧起依次至少包括第一光电转换部和其中形成有第二光电转换部的半导体基板，其中，第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，并且第一氧化物半导体层的氢浓度低于第二氧化物半导体层的氢浓度。
可以通过根据本技术的第二实施例的固态摄像元件来提高固态摄像元件的可靠性。更详细地，通过引入作为低氢浓度层的第一氧化物半导体层，能够抑制由于向光电转换层(n型缓冲层)侧的H2O消除而引起的载流子浓度的增加。即，在氢浓度低的第一氧化物半导体层中，难以除去水(H2O)，并且能够抑制表面(与光电转换层(或n型缓冲层)接触的表面)氧缺陷的发生。
在根据本技术的第二实施例的固态摄像元件中，第一氧化物半导体层的膜密度优选地高于第二氧化物半导体层的膜密度。
除上述说明外，对于根据本技术的第二实施例的固态摄像元件，可以应用根据本技术的第一实施例的固态摄像元件的部分中描述的内容(包括关于图1至图7的内容)。
<4.第三实施例(固态摄像元件的示例3)>
根据本技术的第三实施例的固态摄像元件(固态摄像元件的示例3)是这样的固态摄像元件，其从光入射侧起依次至少包括第一光电转换部和其中形成有第二光电转换部的半导体基板，其中，第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，第一氧化物半导体层的膜密度高于第二氧化物半导体层的膜密度，并且第一氧化物半导体层的氢浓度低于第二氧化物半导体层的氢浓度。
在根据本技术的第三实施例的固态摄像元件中，通过引入作为高密度层并且具有低氢浓度的第一氧化物半导体层，抑制了来自第二氧化物半导体层的氧化物半导体的H2O的消除，能够抑制与光电转换层(或n型缓冲层)接触的第一氧化物半导体层的表面的载流子浓度的增加，并且进一步抑制了向光电转换层(n型缓冲层)侧的H2O消除引起的载流子浓度的增加。即，根据本技术的第三实施例的固态摄像元件的第一氧化物半导体层也是低氢浓度层，因此，难以除去水(H2O)，并且能够抑制表面(与光电转换层(或n型缓冲层)接触的表面)氧缺陷的发生。
除上述说明外，对于根据本技术的第三实施例的固态摄像元件，可以应用根据本技术的第一实施例的固态摄像元件的部分中描述的内容(包括关于图1至图7的内容)。
<5.第四实施例(电子装置的示例)>
根据本技术的第四实施例的电子装置是包括根据本技术的第一至第三实施例的固态摄像元件中的任何一个固态摄像元件的电子装置。根据本技术的第一至第三实施例的固态摄像元件如上所述，因此在此省略描述。根据本技术的第四实施例的电子装置包括可靠性优异的固态摄像元件，因此能够提高电子装置的可靠性等。
<6.应用本技术的固态摄像元件的使用示例>
图8是示出根据本技术的第一至第三实施例的固态摄像元件作为图像传感器的使用示例的图。
如下所述，上述第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于例如感测诸如可见光、红外光、紫外光或X射线等光的各种情况。即，如图8所示，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于例如在拍摄欣赏用的图像的欣赏领域、运输领域、家用电器领域、医疗服务和保健领域、安全领域、美容领域、体育运动领域、农业领域等中使用的装置(例如，上述第四实施例的电子装置)。
具体地，在欣赏领域中，例如，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于拍摄欣赏用图像的装置，例如数码相机、智能手机或具有相机功能的手机。
在运输领域中，例如，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于运输的装置，以用于诸如自动停止、驾驶员状态的识别等安全驾驶，例如，可以对汽车的前侧、后侧、周围环境、内部等进行拍摄的车载传感器，用于监视行驶中的车辆和道路的监视相机或用于对车间距离等进行距离测量的距离测量传感器。
在家用电器领域中，例如，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于家用电器所用的装置以拍摄用户的手势并根据该手势进行设备操作，例如电视、冰箱或空调等。
在医疗服务和保健领域中，例如，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于医疗服务和保健用的装置，例如内窥镜或通过接收红外光执行血管成像的装置。
在安全领域中，例如，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于安全用的装置，例如用于预防犯罪的监视相机或用于人员认证的相机。
在美容领域中，例如，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于美容用的装置，例如拍摄皮肤的皮肤测量设备或拍摄头皮的显微镜。
在运动领域中，例如，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于运动用的装置，例如运动相机或运动用的可穿戴式相机等。
在农业领域中，例如，第一至第三实施例的固态摄像元件可以用于农业用的设备，例如用于监视农场和农作物的状态的相机。
接下来，具体描述根据本技术的第一至第三实施例的固态摄像元件的使用示例。例如，上述固态摄像元件1001可以用于包括摄像功能的所有类型的电子装置，例如，诸如数码相机和摄像机等相机系统以及具有摄像功能的移动电话。作为示例，图9示出了电子装置1002(相机)的粗略配置。电子装置1002例如是能够捕获静止图像或运动图像的摄像机，并且包括固态摄像元件399、光学系统(光学透镜)310、快门装置311、驱动固态摄像元件399和快门装置311的驱动单元313以及信号处理部312。
光学系统310是将从被摄体发送的图像光(入射光)引导至固态摄像元件399的像素部的系统。光学系统310可以包括多个光学透镜。快门装置311是控制固态摄像元件399的光照射时段和遮光时段的装置。驱动单元313是控制固态摄像元件399的传输操作和快门装置311的快门操作的部分。信号处理部312是对从固态摄像元件399输出的信号进行各种信号处理的部分。信号处理之后的视频图像信号Dout被存储在诸如存储器等存储介质中，或输出到监视器等。
<7.内窥镜手术系统的应用示例>
本技术可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术(本技术)可以应用于内窥镜手术系统。
图10是示出能够应用根据本公开的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
在图10中，示出了手术人员(医生)11131使用内窥镜手术系统11000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(pneumoperitoneum tube)11111和能量装置11112等其他手术用具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120、和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和摄像头11102，从镜筒11101的末端起的预定长度的区域被插入患者11132的体腔中，摄像头11102连接到镜筒11101的近端。在所示的示例中，示出了包括具有刚性型镜筒11101作为刚性内窥镜的内窥镜11100。然而，还可以包括具有柔性型镜筒11101作为柔性内窥镜的内窥镜11100。
在镜筒11101的末端上具有嵌有物镜的开口。光源装置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内延伸的光导被引导到镜筒11101的末端，并且该光通过物镜照向患者11132体腔中的观察对象。应当指出，内窥镜11100可以是前视内窥镜(forward-viewing endoscope)，或者可以是斜视内窥镜(oblique-viewingendoscope)或侧视内窥镜(side-viewing endoscope)。
在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像元件，使得来自观察对象的反射光(观察光)被该光学系统聚集在该摄像元件上。观察光经过摄像元件进行光电转换，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。该图像信号作为RAW数据被发送到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且例如对该图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等用于显示基于该图像信号的图像的各种图像处理。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示基于图像信号(已经由CCU 11201执行了图像处理)的图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源，并在拍摄手术部位时将照射光提供给内窥镜11100。
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执行内窥镜手术系统11000的各种信息输入或指令输入。例如，用户可输入用于改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率、焦距等)的指令等。
处置工具控制装置11205控制能量装置11112的驱动，用于组织的烧灼或切割、血管的封合等。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入患者11132的体腔中，从而使体腔膨胀，以便确保内窥镜11100的视野和手术人员的操作空间。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够打印诸如文本、图像或图表等各种格式的与手术有关的各种信息的装置。
应当指出，在拍摄手术部位时向内窥镜11100提供照射光的光源装置11203可以包括白光源，该白光源例如包括LED、激光光源、或LED和激光光源的组合。在白光源包括红、绿和蓝(RGB)激光光源的组合的情况下，由于能够以高精度来控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时序，因此能够通过光源装置11203调整所拍摄的图像的白平衡。另外，在这种情况下，如果来自各RGB激光光源的激光束以时分方式照射观察对象，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，则还可以以时分的方式拍摄分别对应于R、G和B颜色的图像。根据该方法，即使在摄像元件中没有设置滤色器的情况下，也能够获得彩色图像。
另外，可以控制光源装置11203，使得针对各预定时间改变要输出的光强度。通过与光强度变化的时刻同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动来以时分的方式获取图像，并且合成图像，可以产生高动态范围的图像，而没有曝光不足的遮挡阴影和曝光过度的高光。
另外，光源装置11203可以被配置成提供用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，与普通观察时的照射光(即，白光)相比，通过利用人体组织中的光吸收的波长依赖性来发射窄带光，以高对比度执行拍摄诸如黏膜表层的血管等预定组织的窄带观察(窄带摄像)。可替代地，在特殊光观察中，可以执行根据发射激发光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以利用激发光照射人体组织来观察来自该人体组织的荧光(自发荧光观察)，或者可以将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等试剂局部注射到人体组织中，并且利用与该试剂的荧光波长对应的激发光照射人体组织，来获得荧光图像。光源装置11203可被构造成提供适用于如上所述特殊光观察的这种窄带光和/或激发光。
图11是示出图10中所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头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。摄像头11102和CCU 11201通过传输线缆11400连接以彼此通信。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101连接位置处的光学系统。从镜筒11101的末端所获取的观察光被引导到摄像头11102，并入射到透镜单元11401中。透镜单元11401包括多个透镜(包括变焦透镜和聚焦透镜)的组合。
摄像单元11402包括摄像元件。摄像单元11402所包括的摄像元件的数目可以是一个(单板型)或者多个(多板型)。例如，在摄像单元11402配置为多板型的摄像元件的情况下，摄像元件产生与各R、G和B对应的图像信号，并可以合成这些图像信号，从而获得彩色图像。摄像单元11402也可以被构造成具有一对摄像元件，用于获取三维(3D)显示用的右眼和左眼的各图像信号。如果执行3D显示，则手术人员11131可以更精确地掌握手术部位中的活体组织的深度。应当指出，在摄像单元11402配置为立体型的摄像元件的情况下，与每个摄像元件对应地设置多系统的透镜单元11401。
另外，摄像单元11402并非必须设置在摄像头11102上。例如，摄像单元11402可以设置在镜筒11101内且紧跟在物镜的后方。
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下将透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调整通过摄像单元11402而获得的拍摄图像的倍率和焦点。
通信单元11404包括用于向CCU 11201发送各种信息和从CCU 11201接收各种信息的通信装置。通信单元11404将从摄像单元11402获得的图像信号作为RAW数据通过传输线缆11400发送到CCU 11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号提供给摄像头控制单元11405。例如，控制信号包括与摄像条件相关的信息，例如，规定所拍摄图像的帧率的信息、规定摄像时的曝光值的信息、和/或规定所拍摄图像的倍率和焦点的信息等。
应当指出，诸如帧率、曝光值、倍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基于所获取的图像信号来自动地设置。在后一种情况下，自动曝光(AE：auto exposure)功能、自动聚焦(AF：auto focus)功能和自动白平衡(AWB：autowhite balance)功能都被合并在内窥镜11100中。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU 11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向摄像头11102发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信单元11411接收通过传输线缆11400从摄像头11102发送来的图像信号。
另外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。该图像信号和控制信号能够通过电通信、光通信等进行传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102发送来的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行与内窥镜11100对手术部位等进行摄像有关的各种控制，以及与对手术部位等进行摄像而获得的拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
另外，基于已经由图像处理单元11412执行了图像处理的图像信号，控制单元11413控制显示装置11202显示拍摄有手术部位等的拍摄图像。随即，控制单元11413可以利用各种图像识别技术来识别所拍摄的图像中的各种物体。例如，控制单元11413通过检测所拍摄图像中包括的物体的边缘的形状、颜色等，能够识别出诸如镊子等手术用具、特定活体部位、出血、在使用能量装置11112时的薄雾等。当控制单元11413控制显示装置11202显示所拍摄的图像时，控制单元11413可以利用识别结果使得各种手术辅助信息以与手术部位的图像叠加的方式显示。在手术辅助信息以叠加的方式显示并且呈现给手术人员11131的情况下，能够减少手术人员11131的负担，并且可以使手术人员11131确定无疑地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输线缆11400是用于电信号的通信的电信号线缆、用于光通信的光纤、或者用于电通信和光通信二者的复合线缆。
这里，在所示的示例中，尽管通过使用传输线缆11400的有线通信方式执行通信，但是也可以以无线通信方式执行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
上面说明了能够应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的技术可以应用于上述构造中的内窥镜11100、摄像头11102(的摄像单元11402)等。具体地，根据本技术的固态摄像元件可以用于摄像单元10402。通过将根据本公开的技术应用于内窥镜11100、摄像头11102(的摄像单元11402)等，例如，可以获得手术区域的更清晰的图像，因此外科医生可以准确地确认手术区域。
注意，尽管本文以内窥镜手术系统为例进行了描述，但是根据本公开的技术(本技术)也可以应用于其他情形，例如，显微镜手术系统等。
<8.移动体的应用示例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在诸如汽车、电动车辆、混合动力电动车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、轮船和机器人等任何类型的移动体上的装置。
图12是示出车辆控制系统的示意结构的示例的框图，该车辆控制系统作为采用了根据本公开的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。在图12所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元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，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053作为集成控制单元12050的功能性配置。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制有关车辆的驱动系统的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下装置的控制装置，用于产生车辆的驱动力的驱动力生成装置(诸如内燃机、驱动电机等)、用于将驱动力传输给车轮的驱动力传输机构、用于调节车辆的转向角度的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。
主体系统控制单元12020根据各种程序控制设于车辆主体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作控制装置，用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或者诸如前照灯、备用灯、制动灯、转向信号、雾灯等各种灯。在此情况下，代替钥匙的从移动装置发送的无线电波或者各种开关的信号能够被输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测有关包括车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像单元12031相连。车外信息检测单元12030使摄像单元12031对车辆外部的图像进行成像，并且接收所成像的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以进行检测诸如路面上的人、车辆、障碍物、标记、符号等目标的处理，或者进行检测到此处的距离的处理。
摄像单元12031是接收光的光学传感器，并且输出与接收到的光的光量对应的电信号。摄像单元12031能够输出电信号作为图像，或者能够输出电信号作为有关测得距离的信息。另外，由摄像单元12031接收到的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测有关车辆内部的信息。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相连。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的相机。根据从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专心程度，或者可判断驾驶员是否打瞌睡。
微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆的内部或外部的信息，计算用于驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够进行用于实施高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协同控制，该功能包括车辆的防止碰撞或减震、基于行车间距的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道的警告等。
另外，微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆的外部或内部的信息，通过控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等，进行用于自动驾驶(使车辆自主行驶而无需依靠驾驶员的操作)等的协同控制。
另外，微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030获得的有关车辆外部的信息将控制命令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051能够根据车外信息检测单元12030检测到的前面车辆或迎面来车的位置，例如通过控制前照灯以从远光改变为近光，进行用于避免刺眼强光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到能够在视觉或听觉上向车辆的使用者或车辆外部指示信息的输出装置。在图12的示例中，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063作为输出装置。显示部12062例如可包括车载显示器和平视显示器(head-up display)中的至少一者。
图13是示出摄像单元12031的安装位置的示例的图。
在图13中，车辆12100包括作为摄像单元12031的摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。
摄像单元12101、12102、12103、12104和12105例如布置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门位置以及在车辆内部的挡风玻璃的上部的位置。设于前鼻的摄像单元12101和设在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像单元12105主要获取车辆12100的前方的图像。设于侧视镜处的摄像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。设于后保险杠或后门的摄像单元12104主要获取车辆12100的后方的图像。设在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像单元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。
另外，图13示出了摄像单元12101到12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设于前鼻的摄像单元12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设于侧视镜处的摄像单元12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设于后保险杠或后门的摄像单元12104的摄像范围。例如，从上方所视的车辆12100的鸟瞰图可通过叠加由摄像单元12101到12104拍摄的图像数据来获得。
摄像单元12101到12104中的至少一者可具有获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101到12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体照相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像单元12101到12104获得的距离信息判断到摄像范围12111到12114内每个三维目标的距离以及距离的时间变化(相对车辆12100的相对速度)，并由此提取最近的三维目标(尤其是处于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/小时)在与车辆12100基本相同的方向上行驶)作为前行车辆。而且，微型计算机12051能够预先设定要保持的距前方车辆的跟随距离，并且进行自动制动控制(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，能够进行用于自动驾驶(使车辆自主行驶而无需依靠驾驶员的操作等)的协同控制。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像单元12101到12104获得的距离信息将有关三维目标的三维目标数据分类成两轮车辆、标准型车辆、大型车辆、行人、公用电线杆和其它三维目标的三维目标数据，选取分类的三维目标数据，并将选取的三维目标数据用于自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够视觉辨识的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉辨识的障碍物。另外，微型计算机12051判断表明与各障碍物相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而有可能碰撞的情况下，微型计算机12051通过音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并通过驱动系统控制单元12010进行强制减速或转向避让。微型计算机12051由此能够辅助驾驶而避免碰撞。
摄像单元12101到12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051例如能够通过判断在摄像单元12101到12104的拍摄图像中是否有行人来识别行人。例如，通过在作为红外相机的摄像单元12101到12104的拍摄图像中提取特征点的步骤，以及通过对表示目标的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判断是否是行人的步骤，来实现这种行人的识别。当微型计算机12051判断在摄像单元12101到12104的拍摄图像中有行人，并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得显示用于强调的方形轮廓线以叠加在识别出的行人上。而且，声音/图像输出部12052也可以控制显示部12062，使得在期望位置处显示表示行人的图标等。
上文描述了可以应用根据本公开的技术(本技术)的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于上述构造中的例如摄像单元12031等。具体地，根据本技术的固态摄像元件可以用于摄像单元12031。通过将根据本公开的技术应用于摄像单元12031，可以获得更容易看到的拍摄的图像，因此，可以减轻驾驶员的疲劳。
示例
在下文中，通过使用示例更具体地描述本技术，然而，就本技术的要旨而言，本技术不限于以下示例。
<示例1>
[实验1-1]
首先，制造第二氧化物半导体层。
诸如IGZO等材料可用于制造第二氧化物半导体层。
·使用以IGZO材料为靶的真空溅射法作为形成IGZO膜的方法。
·在通过溅射形成膜之前，在通过真空输送室连接到溅射室的空间中进行预热。通过预热消除了基板的吸附水。期望预热室的极限真空不大于3×10-5Pa的水平，加热温度为250℃，处理时间不小于1分钟。
·预热后，通过真空输送将工件输送至溅射室。
·期望溅射室的真空度不大于3×10-5Pa，并且靶与基板之间的距离(TS距离)为70至200mm。对于膜形成条件，引入氩气和氧气，并且氩气的流量设置为50至200sccm，氧气的流量设置为2至50sccm。期望气体压力为0.2至0.5Pa，并且膜形成温度在室温至300℃的范围内。溅射放电可以是直流(DC)磁控方法和使用射频的RF磁控溅射方法中的任一种。
·调整压力、功率和膜形成温度的参数，使得膜形成后的膜密度在5.90至6.15g/cm3的范围内。对通过反射的X射线强度测量获得的波形进行拟合来求得膜密度。
·将第二氧化物半导体层的膜厚调整为例如30至50nm。
·接下来，在水蒸气气氛中进行退火，以减少陷阱的数量。
·在大气压下并且在水浓度为20％至50％的范围内，在水蒸气气氛中进行退火。期望退火温度不小于300℃并且处理时间不小于1小时。进行SIMS分析以定量测量退火后IGZO膜中的氢浓度。将IGZO膜中(第二氧化物半导体层中)的氢浓度例如调节为在膜厚度的整个区域中不小于1.0E20原子/cm2。
[实验1-2]
接下来，在第二氧化物半导体层上制造第一氧化物半导体层-1。
·可以使用诸如IGZO等材料制造第一氧化物半导体层。
·与第二氧化物半导体层一样，使用以IGZO材料为靶的真空溅射法作为IGZO膜的形成方法。
·期望溅射室的真空度不超过3×10-5Pa，并且靶材与基板之间的距离(TS距离)为70至200mm。对于膜形成条件，引入氩气和氧气，并且氩气的流量设置为50至200sccm，氧气的流量设置为10至50sccm，以形成高密度IGZO膜层。期望气体压力为0.2至0.5Pa，并且膜形成温度在室温至300℃的范围内。溅射放电可以是直流(DC)磁控方法和使用射频的RF磁控溅射方法中的任一种。
·将第一氧化物半导体层-1的膜密度调节为高于第二氧化物半导体层的膜密度，例如，调节为6.20g/cm3。
·将作为高密度层的第一氧化物半导体层-1的膜厚调整为例如5nm以上且30nm以下。
[实验1-3]
在第一氧化物半导体层-1上形成光电转换层，然后在光电转换层上形成第一电极(上部电极)。此外，在第二氧化物半导体层下面形成第二电极(下部电极)，然后在第二电极的下方层叠其中形成有光电转换部(例如，包括无机材料的无机光电转换部)的半导体基板。最后，设置诸如存储元件等功能元件，并且在半导体基板的前表面侧(未形成光电转换层的表面侧)形成布线层，因此，制造了固态摄像元件-1。注意，形成在第一氧化物半导体层-1上的光电转换层可以是有机半导体层，或者可以是包括无机材料作为主要成分的层。此外，可以在第一电极和光电转换层之间形成包括有机材料或无机材料的p型缓冲层，并且可以在光电转换层和第一氧化物半导体层-1之间形成包括有机材料或无机材料的n型缓冲层。
<示例2>
[实验2-1]
首先，按照上述实验1-1的方法制造第二氧化物半导体层。
[实验2-2]
接下来，在第二氧化物半导体层上制造作为低氢浓度层的第一氧化物半导体层-2。
·为了降低膜中的氢浓度，期望将膜形成室的极限真空设定为1×10-5Pa以下或5×10-6Pa以下。
[实验2-3]
在第一氧化物半导体层-2上形成光电转换层，然后在光电转换层上形成第一电极(上部电极)。此外，在第二氧化物半导体层下面形成第二电极(下部电极)，然后，在第二电极的下方层叠其中形成有光电转换部(例如，包括无机材料的无机光电转换部)的半导体基板。最后，设置诸如存储元件等功能元件，并且在半导体基板的前表面侧(未形成光电转换层的表面侧)形成布线层，因此，制造了固态摄像元件-2。注意，形成在第一氧化物半导体层-2上的光电转换层可以是有机半导体层，或者可以是包括无机材料作为主要成分的层。此外，可以在第一电极和光电转换层之间形成包括有机材料或无机材料的p型缓冲层，并且可以在光电转换层和第一氧化物半导体层-2之间形成包括有机材料或无机材料的n型缓冲层。
<示例3>
[实验3-1]
首先，按照上述实验1-1的方法制造第二氧化物半导体层。
[实验3-2]
接下来，在第二氧化物半导体层上制造既是高密度层又是低氢浓度层的第一氧化物半导体层-3。
·膜形成条件与上述实验1-2中制造的第一氧化物半导体层-1(高密度层)的膜形成条件相似，但是，为了降低膜中的氢浓度，期望将膜形成室的极限真空设定为1×10-5Pa以下或5×10-6Pa以下。
[实验3-3]
在第一氧化物半导体层-3上形成光电转换层，然后在光电转换层上形成第一电极(上部电极)。此外，在第二氧化物半导体层下面形成第二电极(下部电极)，然后，在第二电极的下方层叠其中形成有光电转换部(例如，包括无机材料的无机光电转换部)的半导体基板。最后，设置诸如存储元件等功能元件，并且在半导体基板的前表面侧(未形成光电转换层的表面侧)形成布线层，因此，制造了固态摄像元件-3。注意，形成在第一氧化物半导体层-3上的光电转换层可以是有机半导体层，或者可以是包括无机材料作为主要成分的层。此外，可以在第一电极和光电转换层之间形成包括有机材料或无机材料的p型缓冲层，并且可以在光电转换层和第一氧化物半导体层-3之间形成包括有机材料或无机材料的n型缓冲层。
以上，使用了实施例、使用示例、应用示例以及示例进行说明，然而，本技术的主题不限于以上实施例、以上使用示例、以上应用示例或以上示例，而是可以进行各种改变。
此外，尽管上述实施例是使用背面照射型固态摄像元件的构造为例进行描述的，但是上述实施例也可以应用于前面照射型固态摄像元件。
此外，本说明书中描述的效果仅是示例而不是限制性的，并且可能存在其他效果。
另外，本技术还可以按如下形式构造。
[1]
一种固态摄像元件，其至少包括：
从光入射侧起依次的第一光电转换部和半导体基板，在所述半导体基板中形成有第二光电转换部，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，并且
所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度。
[2]
根据[1]所述的固态摄像元件，其中，所述第一氧化物半导体层的氢浓度低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
[3]
根据[1]或[2]所述的固态摄像元件，其中，所述光电转换层至少包括一种有机半导体材料。
[4]
根据[1]至[3]中任一项所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
[5]
根据[1]至[3]中任一项所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
[6]
根据[1]至[3]中任一项所述的固态摄像元件，其中，
所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
[7]
一种固态摄像元件，其至少包括：
从光入射侧起依次的第一光电转换部和半导体基板，在所述半导体基板中形成有第二光电转换部，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，并且
所述第一氧化物半导体层的氢浓度低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
[8]
根据[7]所述的固态摄像元件，其中，所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度。
[9]
根据[7]或[8]所述的固态摄像元件，其中，所述光电转换层至少包括一种有机半导体材料。
[10]
根据[7]至[9]中任一项所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
[11]
根据[7]至[9]中任一项所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
[12]
根据[7]至[9]中任一项所述的固态摄像元件，其中，
所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
[13]
一种固态摄像元件，其至少包括：
从光入射侧起依次的第一光电转换部和半导体基板，在所述半导体基板中形成有第二光电转换部，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，
所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度，并且
所述第一氧化物半导体层的氢浓度低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
[14]
根据[13]所述的固态摄像元件，其中，所述光电转换层至少包括一种有机半导体材料。
[15]
根据[13]或[14]所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层与所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
[16]
根据[13]或[14]所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
[17]
根据[13]或[14]所述的固态摄像元件，其中，
所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
[18]
一种电子装置，其包括根据[1]至[17]中任一项所述的固态摄像元件。
附图标记列表
10 固态摄像元件
10A 第一光电转换部
11 第二电极
12 绝缘层
13 第二氧化物半导体层
14 第一氧化物半导体层
15 光电转换层
16 第一电极
17 p型缓冲层
18 n型缓冲层
30 半导体基板

Claims (20)

1.一种固态摄像元件，其至少包括：
从光入射侧起依次的第一光电转换部和半导体基板，在所述半导体基板中形成有第二光电转换部，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，并且
所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度。
2.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一氧化物半导体层的氢浓度低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
3.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述光电转换层包括至少一种有机半导体材料。
4.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
5.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
6.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，
所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
7.一种固态摄像元件，其至少包括：
从光入射侧起依次的第一光电转换部和半导体基板，在所述半导体基板中形成有第二光电转换部，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，并且
所述第一氧化物半导体层的氢浓度低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
8.根据权利要求7所述的固态摄像元件，其中，所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度。
9.根据权利要求7所述的固态摄像元件，其中，所述光电转换层包括至少一种有机半导体材料。
10.根据权利要求7所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
11.根据权利要求7所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
12.根据权利要求7所述的固态摄像元件，其中，
所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
13.一种固态摄像元件，其至少包括：
从光入射侧起依次的第一光电转换部和半导体基板，在所述半导体基板中形成有第二光电转换部，其中，
所述第一光电转换部至少依次包括第一电极、光电转换层、第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第二电极，
所述第一氧化物半导体层的膜密度高于所述第二氧化物半导体层的膜密度，并且
所述第一氧化物半导体层的氢浓度低于所述第二氧化物半导体层的氢浓度。
14.根据权利要求13所述的固态摄像元件，其中，所述光电转换层包括至少一种有机半导体材料。
15.根据权利要求13所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层与所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层。
16.根据权利要求13所述的固态摄像元件，其中，所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
17.根据权利要求13所述的固态摄像元件，其中，
所述第一光电转换部还包括在所述光电转换层和所述第一氧化物半导体层之间的n型缓冲层，并且
所述第一光电转换部还包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的p型缓冲层。
18.一种电子装置，其包括根据权利要求1所述的固态摄像元件。
19.一种电子装置，其包括根据权利要求7所述的固态摄像元件。
20.一种电子装置，其包括根据权利要求13所述的固态摄像元件。
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