CN112771671A - 半导体元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的半导体元件包括：设有在中央部的元件区域和在所述元件区域的外侧的周边区域的元件基板；和面对所述元件基板的读出电路基板，所述元件基板包括设置在所述元件区域中并且包含化合物半导体材料的第一半导体层；设置在第一半导体层和所述读出电路基板之间的配线层，所述配线层将第一半导体层和所述读出电路基板彼此电气连接；设置在所述配线层和第一半导体层之间的第一钝化膜；和隔着第一半导体层与第一钝化膜相对的第二钝化膜，所述元件基板的周边区域包括相对于所述读出电路基板的接合面。

Description

半导体元件及其制造方法
技术领域
本公开涉及一种例如用在红外线传感器等中的半导体元件及其制造方法。
背景技术
近年来，对红外区域敏感的图像传感器(红外线传感器)已经商业化。例如，如专利文献1中所记载的，在红外线传感器中使用的半导体元件中，使用包含诸如InGaAs(砷化铟镓)等III-V族半导体的光电转换层，从而允许红外线在光电转换层中被吸收，由此产生电荷(执行光电转换)。
引用文献列表
专利文献
PTL 1：日本未经审查的专利申请公开(PCT申请的公布的日文翻译)No.JP2014-521216
发明内容
在这样的半导体元件中，诸如III-V族半导体材料等化合物半导体材料可能会受到例如水分等来自外部的影响，这可能会降低可靠性。
因此，期望提供一种能够保护化合物半导体材料并因此抑制可靠性降低的半导体元件及其制造方法。
根据本公开实施方案的半导体元件包括：设有在中央部的元件区域和在所述元件区域的外侧的周边区域的元件基板；和面对所述元件基板的读出电路基板，所述元件基板包括设置在所述元件区域中并且包含化合物半导体材料的第一半导体层，设置在第一半导体层和所述读出电路基板之间的配线层，所述配线层将第一半导体层和所述读出电路基板彼此电气连接，设置在所述配线层和第一半导体层之间的第一钝化膜，和隔着第一半导体层与第一钝化膜相对的第二钝化膜，所述元件基板的周边区域包括相对于所述读出电路基板的接合面。
在根据本公开实施方案的半导体元件中，第一半导体层设置在第一钝化膜和第二钝化膜之间，因此至少第一半导体层从两面(配线层侧的表面和与配线层相对侧的表面)侧受到保护。
根据本公开实施方案的制造半导体元件的方法包括：形成包含化合物半导体材料的半导体层；将所述半导体层接合到临时基板上；在将所述半导体层接合到所述临时基板上之后，形成覆盖所述半导体层的第一钝化膜；形成填充所述半导体层和所述临时基板之间的台阶差的埋入层；在所述半导体层的与相对于所述临时基板的接合面相对的表面上形成配线层；使读出电路基板隔着所述配线层与所述半导体层相对，从而经由所述配线层将所述半导体层和所述读出电路基板彼此电气连接；和在去除接合到所述半导体层的所述临时基板之后，形成隔着所述半导体层与第一钝化膜相对的第二钝化膜。
在根据本公开实施方案的制造半导体元件的方法中，形成隔着第一半导体层彼此相对的第一钝化膜和第二钝化膜，因此至少第一半导体层从两面(配线层侧的表面和与配线层相对侧的表面)侧受到保护。
请注意，上述内容是本公开的示例。本公开的效果不限于上述那些，并且可以是其他的不同效果或者可以进一步包括其他效果。
附图说明
图1A是根据本公开第一实施方案的光接收元件的示意性构成的示意性平面图。
图1B是沿着图1A的线B-B'的断面构成的示意图。
图2是图1B所示的粘合层的构成的其他示例(1)的示意性断面图。
图3是图1B所示的粘合层的构成的其他示例(2)的示意性断面图。
图4是图1A所示的光接收元件的平面构成的其他示例的示意图。
图5A是用于说明制造图1所示的光接收元件的方法的一个步骤的示意性断面图。
图5B是图5A的后续步骤的示意性断面图。
图5C是图5B的后续步骤的示意性断面图。
图6是图5C的步骤的示例的示意性平面图。
图7是图6所示的半导体层的构成的其他示例(1)的示意性平面图。
图8A是图6所示的半导体层的构成的其他示例(2)的示意性平面图。
图8B是沿着图8A所示的线B-B的断面构成的示意图。
图9A是图5C的后续步骤的示意性断面图。
图9B是图9A的后续步骤的示意性断面图。
图10A是图9A所示的步骤的平面构成的示例的示意图。
图10B是图9B所示的步骤的平面构成的示例的示意图。
图11A是图9A所示的步骤的平面构成的其他示例(1)的示意图。
图11B是图9B所示的步骤的平面构成的其他示例(1)的示意图。
图12A是图9A所示的步骤的平面构成的其他示例(2)的示意图。
图12B是图9B所示的步骤的平面构成的其他示例(2)的示意图。
图13是图9B所示的步骤的其他示例(1)的示意性断面图。
图14是图9B所示的步骤的其他示例(2)的示意性断面图。
图15A是图9B的后续步骤的示意性断面图。
图15B是图15A的后续步骤的示意性断面图。
图15C是图15B的后续步骤的示意性断面图。
图15D是图15C的后续步骤的示意性断面图。
图15E是图15D的后续步骤的示意性断面图。
图15F是图15E的后续步骤的示意性断面图。
图15G是图15F的后续步骤的示意性断面图。
图15H是图15G的后续步骤的示意性断面图。
图15I是图15H的后续步骤的示意性断面图。
图15J是图15I的后续步骤的示意性断面图。
图16是根据变形例1的光接收元件的示意性构成的示意性断面图。
图17是用于说明制造图16所示的光接收元件的方法的一个步骤的示意性断面图。
图18是根据变形例2的光接收元件的示意性构成的示意性断面图。
图19是图18所示的光接收元件的其他示例(1)的示意性断面图。
图20是图18所示的光接收元件的其他示例(2)的示意性断面图。
图21是用于说明图18所示的光接收元件的制造方法的一个步骤的示意性断面图。
图22是图21的后续步骤的示意性断面图。
图23是图21的后续步骤的其他示例的示意性断面图。
图24A是图22的后续步骤的示意性断面图。
图24B是图24A的后续步骤的示意性断面图。
图25是根据变形例3的光接收元件的示意性构成的示意性断面图。
图26是根据本公开第二实施方案的光接收元件的示意性构成的示意性断面图。
图27是示出使用成像元件的电子设备(相机)的示例的功能框图。
图28是示出体内信息获取系统的示意性构成的示例的框图。
图29是示出内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
图30是示出摄像头和相机控制单元(CCU)的功能构成的示例的框图。
图31是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图32是车外信息检测部和成像部的设置位置的示例的辅助说明图。
具体实施方式
在下文中，参照附图详细说明本公开的实施方案。请注意，按以下顺序给出说明。
1.第一实施方案(包括第一钝化膜和第二钝化膜的光接收元件的示例)
2.变形例1(第一钝化膜隔着第一电极覆盖半导体层的示例)
3.变形例2(设置有第一埋入层和第二埋入层的示例)
4.变形例3(设置有滤色器和片上透镜的示例)
4.第二实施方案(在元件基板上层叠有包含硅的半导体层的光接收元件的示例)
5.适用例1(成像元件的示例)
6.适用例2(电子设备的示例)
7.应用例1(内窥镜手术系统的应用例)
8.应用例2(移动体的应用例)
<第一实施方案>
[构成]
图1A和图1B示出根据本公开第一实施方案的半导体元件(光接收元件1)的示意性构成。图1A示出了光接收元件1的平面构成，图1B示出了沿着图1A的线B-B'的断面构成。光接收元件1适用于例如使用诸如III-V族半导体等化合物半导体材料的红外线传感器等，并且例如对于可见光区域(例如，在等于或大于380nm且小于780nm的范围)到短红外区域(例如，在等于或大于780nm且小于2400nm的范围)的波长的光具有光电转换功能。光接收元件1设置有例如二维地配置的多个光接收单位区域P(像素P)(图1B)。
光接收元件1包括在中央部的元件区域R1和设置在元件区域R1的外侧并围绕元件区域R1的周边区域R2(图1A)。光接收元件1包括设置成从元件区域R1延伸到周边区域R2的导电膜15B。导电膜15B在面对元件区域R1的中央部的区域中具有开口。
光接收元件1具有元件基板10和读出电路基板20的层叠结构(图1B)。元件基板10的一个表面是光入射面(光入射面S1)，与光入射面S1相对的表面(另一个表面)是相对于读出电路基板20的接合面(接合面S2)。
元件基板10从靠近读出电路基板20的位置开始顺次包括配线层10W、第一电极11、半导体层10S(第一半导体层)、第二电极15和钝化膜16。半导体层10S的与配线层10W相对的表面和端面(侧面)被钝化膜17覆盖。这里，钝化膜17对应于本公开的“第一钝化膜”和“第三钝化膜”中的每一个的具体例，并且钝化膜16对应于本公开的“第二钝化膜”的具体例。
读出电路基板20是所谓的ROIC(读出集成电路)，并且包括与元件基板10的接合面S2接触的配线层20W、多层配线层22C以及隔着配线层20W和多层配线层22C与元件基板10相对的半导体基板21。
元件基板10在元件区域R1中包括半导体层10S。换句话说，设置有半导体层10S的区域是光接收元件1的元件区域R1。元件区域R1中的从导电膜15B露出的区域(与导电膜15B的开口相对的区域)是光接收区域。元件区域R1中的被导电膜15B覆盖的区域是OPB(光学黑)区域R1B。OPB区域R1B被设置为围绕光接收区域。OPB区域R1B用于获得黑水平像素信号。元件基板10在元件区域R1和周边区域R2中包括埋入层18和钝化膜17。周边区域R2设置有贯通元件基板10以到达读出电路基板20的孔H1和H2。在光接收元件1中，光从元件基板10的光入射面S1经由钝化膜16、第二电极15和第二接触层14进入半导体层10S。在半导体层10S中光电转换的信号电荷经由第一电极11和配线层10W移动，并由读出电路基板20读出。在下文中，给出各个部件的构成的说明。
配线层10W跨越元件区域R1和周边区域R2设置，并且包括相对于读出电路基板20的接合面S2。在光接收元件1中，元件基板10的接合面S2设置在元件区域R1和周边区域R2中，并且例如，元件区域R1中的接合面S2和周边区域R2中的接合面S2构成同一平面。如后所述的，在光接收元件1中，通过设置埋入层18，从而允许在周边区域R2中形成接合面S2。
配线层10W在层间绝缘膜19A和19B中包括例如接触电极19E和伪电极19ED。例如，层间绝缘膜19B设置在读出电路基板20侧，并且层间绝缘膜19A设置在第一接触层12侧；这些层间绝缘膜19A和19B层叠设置。层间绝缘膜19A和19B各自例如由无机绝缘材料构成。无机绝缘材料的例子包括氮化硅(SiN)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)和氧化铪(HfO2)。层间绝缘膜19A和19B可以由相同的无机绝缘材料构成。
接触电极19E例如设置在元件区域R1中。接触电极19E用于将第一电极11和读出电路基板20彼此电气连接，并且针对元件区域R1中的每个像素P设置。相邻的接触电极19E通过埋入层18以及层间绝缘膜19A和19B彼此电气分离。接触电极19E例如由铜(Cu)焊盘构成，并暴露于接合面S2。伪电极19ED例如设置在周边区域R2中。伪电极19ED与后述的配线层20W的伪电极22ED连接。通过设置伪电极19ED和伪电极22ED，可以提高周边区域R2的强度。例如，在与接触电极19E相同的步骤中形成伪电极19ED。伪电极19ED例如由铜(Cu)焊盘构成，并暴露于接合面S2。
第一电极11设置在配线层10W与半导体层10S之间，更具体地，设置在接触电极19E与半导体层10S之间。第一电极11是被供给用于读出在光电转换层13中产生的信号电荷(空穴或电子；以下，为了方便起见，假设信号电荷是空穴进行说明)的电压的电极(阳极)，并且针对元件区域R1中的每个像素P设置。第一电极11埋设在钝化膜17的开口中，并且与半导体层10S(更具体地，后述的扩散区域12A)接触。第一电极11例如大于钝化膜17的开口，并且第一电极11的一部分设置在埋入层18中。即，第一电极11的上面(半导体层10S侧的表面)与扩散区域12A接触，并且第一电极11的下面和侧面的一部分与埋入层18接触。相邻的第一电极11通过钝化膜17和埋入层18彼此电气分离。
第一电极11例如由钛(Ti)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铂(Pt)、金(Au)、锗(Ge)、钯(Pd)、锌(Zn)、镍(Ni)和铝(Al)中的任何一种的单质或包含这些物质中的至少一种的合金构成。第一电极11可以是这种构成材料的单膜，或者可以是将两种以上组合而成的层叠膜。例如，第一电极11由钛和钨的层叠膜构成。第一电极11具有例如几十nm至几百nm的厚度。
半导体层10S从靠近配线层10W的位置开始包括例如第一接触层12、光电转换层13和第二接触层14。第一接触层12、光电转换层13和第二接触层14彼此具有相同的平面形状，并且各自的端面在平面图中配置在相同的位置。
第一接触层12例如对于所有像素P共用地设置，并且配置在钝化膜17和光电转换层13之间。第一接触层12用于将相邻的像素P彼此电气分离，并且例如，第一接触层12设置有多个扩散区域12A。使用带隙大于构成光电转换层13的化合物半导体材料的化合物半导体材料作为第一接触层12，可以抑制暗电流。作为第一接触层12，例如，可以使用n型InP(磷化铟)。
设置在第一接触层12中的扩散区域12A彼此隔开。针对每个像素P配置扩散区域12A，并且第一电极11连接到各个扩散区域12A。扩散区域12A也设置在OPB区域R1B中。扩散区域12A用于针对每个像素P读出在光电转换层13中产生的信号电荷，并且包含例如p型杂质。p型杂质的例子包括Zn(锌)。以这种方式，在扩散区域12A和扩散区域12A以外的第一接触层12之间形成p-n结界面，从而允许相邻的像素P彼此电气分离。扩散区域12A设置在例如第一接触层12的厚度方向上，并且还设置在光电转换层13的厚度方向的一部分上。
例如，光电转换层13对于所有像素P共用地设置在第一电极11和第二电极15之间，更具体地在第一接触层12和第二接触层14之间。光电转换层13吸收预定波长的光以产生信号电荷，并且例如由诸如i型III-V族半导体等化合物半导体材料构成。构成光电转换层13的化合物半导体材料的例子包括InGaAs(砷化铟镓)、InAsSb(砷锑化铟)、InAs(砷化铟)、InSb(锑化铟)和HgCdTe(汞镉碲)。光电转换层13可以由Ge(锗)构成。光电转换层13例如对可见光区域到短红外区域中的波长的光执行光电转换。
例如，第二接触层14对于所有像素P共用地设置。第二接触层14设置在光电转换层13和第二电极15之间，并且与它们两者接触。第二接触层14是从第二电极15排出的电荷移动所通过的区域，并且例如由包含n型杂质的化合物半导体构成。作为第二接触层14，例如，可以使用n型InP(磷化铟)。
第二电极15例如作为各像素P的共用电极而在第二接触层14上(光入射侧)设置为与第二接触层14接触。第二电极15用于排出在光电转换层13中产生的电荷中的未被用作信号电荷的电荷(阴极)。例如，当从第一电极11读出空穴作为信号电荷时，电子例如可以通过第二电极15排出。第二电极15例如由能够透过诸如红外线等入射光的导电膜构成。作为第二电极15，例如可以使用ITO(氧化铟锡)、ITiO(In2O3-TiO2)等。这样的第二电极15可以具有钝化功能。钝化功能是指抑制从外部对半导体层10S的影响的保护功能，例如包括抑制水分从外部浸入到半导体层10S中的功能(防湿功能)。例如，第二电极15可以以格子状设置而分隔相邻的像素P。作为第二电极15，可以使用具有低透过性的导电材料。
钝化膜16从光入射面S1侧覆盖第二电极15，并且隔着半导体层10S与钝化膜17相对。钝化膜16可以连同钝化功能一起具有防反射功能。作为钝化膜16，可以使用例如氮化硅(SiN)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化钽(Ta2O3)等。钝化膜16具有例如约100nm至约200nm的厚度。钝化膜16在OPB区域R1B中具有开口16H。开口16H例如以围绕光接收区域的框状设置(图1A)。开口16H在平面图中可以是例如具有四边形或圆形的孔。钝化膜16的开口16H允许导电膜15B电气连接到第二电极15。
例如，钝化膜17被设置为与半导体层10S接触。钝化膜17在元件区域R1中配置在第一接触层12(半导体层10S)与配线层10W之间，并且配置在周边区域R2的埋入层18与半导体层10S之间。钝化膜17连续地覆盖例如半导体层10S的与配线层10W相对的表面以及半导体层10S的各层的端面。半导体层10S的各层的端面在整个周边上(在元件区域R1的整个边缘的周围)被钝化膜17覆盖。钝化膜17跨越元件区域R1和周边区域R2设置，并且在周边区域R2中与钝化膜16接触。
以这种方式，在本实施方案中，半导体层10S设置在钝化膜17和钝化膜16之间。因此，通过钝化膜17保护了半导体层10S的接合面S2侧的表面，并且通过钝化膜16保护了半导体层10S的光入射面S1侧的表面。例如，这样可以抑制水分的浸入等来自外部的影响。另外，钝化膜17从半导体层10S的与配线层10W相对的表面连续地覆盖半导体层10S的各层的端面，从而可以更有效地保护半导体层10S。此外，钝化膜17在周边区域R2中与钝化膜16接触，从而使得可以增强保护半导体层10S的功能。
如上所述，钝化膜17在面对第一接触层12的区域中具有多个开口，第一电极11埋设在各开口中。在钝化膜17的开口中，第一电极11抑制水分浸入到半导体层10S中。
钝化膜17具有钝化功能，并且例如由氮化硅(SiN)等构成。钝化膜17可以包含诸如氧化硅(SiOX)或氧化铝(Al2O3)等氧化物。钝化膜17可以由包括多个膜的层叠结构构成。钝化膜17可以例如由诸如氮氧化硅(SiON)、含碳的氧化硅(SiOC)和碳化硅(SiC)等硅(Si)系绝缘材料构成。钝化膜17具有例如约100nm至约200nm的厚度。
导电膜15B被设置为从OPB区域R1B延伸到周边区域R2中的孔H1。导电膜15B在设置于OPB区域R1B中的钝化膜16的开口16H处与第二电极15接触，并且经由孔H1与读出电路基板20的配线(后述的配线22CB)接触。这样允许将电压从读出电路基板20经由导电膜15B供给到第二电极15。导电膜15B用作到第二电极15的电压供给路径，并且还具有作为遮光膜的功能，以形成OPB区域R1B。导电膜15B例如由包括钨(W)、铝(Al)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钼(Mo)、钽(Ta)或铜(Cu)的金属材料构成。这样的导电膜15B可以具有钝化功能，或者可以在导电膜15B上设置钝化膜。
粘合层B可以设置在第二接触层14的端部与第二电极15之间。如后所述的，粘合层B在形成光接收元件1时使用，并且起到将半导体层10S接合到临时基板(后述的图5C中的临时基板33)的作用。粘合层B例如由四乙氧基硅烷(TEOS)、(SiO2)等构成。粘合层B被设置为例如相对于半导体层10S的端面具有增大的宽度，并且被埋入层18连同半导体层10S一起覆盖。钝化膜17设置在粘合层B和埋入层18之间。
图2和图3各自示出了粘合层B的构成的其他示例。粘合层B可以跨越周边区域R2的宽区域设置，并且可以例如从半导体层10S(元件区域R1)的边缘附近延伸到孔H1和孔H2之间的位置(图2)。可选择地，粘合层B可以从半导体层10S(元件区域R1)的边缘附近延伸到芯片端(芯片端E)。
埋入层18用于在光接收元件1的制造步骤中填充临时基板(后述的图5C中的临时基板33)和半导体层10S之间的水平差。如稍后将详细说明的，在本实施方案中，埋入层18的形成抑制了由于半导体层10S和临时基板33之间的水平差而导致的制造步骤中的缺陷的发生。
周边区域R2中的埋入层18设置在配线层10W与钝化膜17之间以及配线层10W与钝化膜16之间，并且例如，其厚度等于或大于半导体层10S的厚度。这里，埋入层18被设置为围绕半导体层10S，并且形成围绕半导体层10S的区域(周边区域R2)。这样使得相对于读出电路基板20的接合面S2能够设置在周边区域R2中。当接合面S2形成在周边区域R2中时，可以减小埋入层18的厚度；然而，优选的是，埋入层18在厚度方向上覆盖半导体层10S，并且半导体层10S的整个端面被埋入层18覆盖。利用埋入层18经由钝化膜17覆盖半导体层10S的整个端面，使得可以有效地抑制水分浸入到半导体层10S中。元件区域R1中的埋入层18设置在半导体层10S和配线层10W之间以覆盖第一电极11。
埋入层18的接合面S2侧的表面被平坦化，并且配线层10W在周边区域R2中设置在埋入层18的平坦化的表面上。作为埋入层18，例如，可以使用诸如氧化硅(SiOX)、氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)、含碳的氧化硅(SiOC)和碳化硅(SiC)等无机绝缘材料。
如后所述的，在制造光接收元件1的步骤中，形成埋入层18，然后在埋入层18的上方形成包括层间绝缘膜19A和19B以及接触电极19E的配线层10W(后述的图15D)。包括配线层20W的读出电路基板20贴合到包括配线层10W的元件基板10(后述的图15E)以形成光接收元件1。此时，配线层10W的接触电极19E和配线层20W的接触电极22E彼此连接。接触电极19E和22E各自包括例如Cu焊盘；这种Cu焊盘的直接接合允许接触电极19E和22E彼此连接。当通过CMP(化学机械抛光)法形成接触电极19E时，配置在将被抛光的铜膜下方的埋入层18要求具有可以在承受抛光时的应力的硬度。另外，为了将接触电极19E和22E的Cu焊盘直接接合，需要将元件基板10和读出电路基板20形成为非常平坦。为此，优选的是，配置在铜膜下方的埋入层18具有可以承受研磨时的应力的硬度。具体地，埋入层18的构成材料优选是硬度比在一般的半导体封装中配置在裸片周围的密封剂或有机材料更高的的材料。具有这种高硬度的材料的例子包括无机绝缘材料。例如，利用CVD(化学气相沉积)法、溅射法或涂覆法形成无机绝缘材料作为膜，从而能够形成埋入层18。
周边区域R2设置有贯通埋入层18的孔H1和H2。除了埋入层18以外，孔H1和H2还贯通配线层10W以到达读出电路基板20。孔H1和H2具有例如四角形状的平面形状，并且多个孔H1和H2各自围绕元件区域R1(图1A)设置。孔H1设置在比孔H2更靠近元件区域R1的位置，并且孔H1的侧壁和底面被导电膜15B覆盖。孔H1用于将第二电极15(导电膜15B)与读出电路基板20的配线(后述的配线22CB)彼此连接，并且被设置为贯通钝化膜16、埋入层18和配线层10W。代替孔H1，可以采用设置在周边区域R2中的凹槽(例如，后述的图4中的凹槽G)，从而将导电膜15B和读出电路基板20的配线彼此电气连接。
图4示出了用于将导电膜15B和读出电路基板20的配线彼此电气连接的凹槽G的平面构成的示例。凹槽G被设置为围绕元件区域R1。即，凹槽G以沟状设置。类似于孔H1，凹槽G例如被设置为贯通钝化膜16、埋入层18和配线层10W，并且导电膜15B设置在凹槽G的侧面和底面上。通过设置沟状的凹槽G，可以更有效地抑制从外部对半导体层10S的影响。凹槽G或孔H1对应于本公开的“连接部”的具体例。
例如，孔H2设置在比孔H1(或凹槽G)更靠近芯片端E的位置。孔H2贯通钝化膜16、埋入层18和配线层10W，以到达读出电路基板20的焊盘电极(后述的焊盘电极22P)。孔H2允许外部与光接收元件1之间的电气连接。孔H1和H2都不能到达读出电路基板20。例如，孔H1和H2可以到达配线层10W的配线，并且该配线可以连接到读出电路基板20的配线22CB和焊盘电极22P。孔H1和H2可以贯通粘合层B(图2和图3)。
从第一电极11和第二电极15读出在光电转换层13处产生的空穴和电子。为了高速地执行读出操作，第一电极11和第二电极15之间的距离优选地设定为足以执行光电转换但又不太远的距离。即，优选的是，减小元件基板10的厚度。例如，第一电极11和第二电极15之间的距离或者元件基板10的厚度为10μm以下，进一步为7μm以下，更进一步为5μm以下。
读出电路基板20的半导体基板21隔着配线层20W和多层配线层22C与元件基板10相对。半导体基板21例如由硅(Si)构成。多个晶体管设置在半导体基板21的表面(配线层20W侧的表面)附近。例如，多个晶体管用于构成每个像素P的读出电路(读出电路)。配线层20W例如从元件基板10侧顺次包括层间绝缘膜22A和层间绝缘膜22B，并且这些层间绝缘膜22A和22B被设置成层叠。例如，接触电极22E和伪电极22ED设置在层间绝缘膜22A中。多层配线层22C被设置为隔着配线层20W与元件基板10相对。例如，焊盘电极22P和多个配线22CB设置在多层配线层22C中。层间绝缘膜22A和22B各自例如由无机绝缘材料构成。无机绝缘材料的例子包括氮化硅(SiN)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)和氧化铪(HfO2)。
接触电极22E用于将第一电极11和配线22CB彼此电气连接，并且在元件区域R1中针对每个像素P设置。接触电极22E在元件基板10的接合面S2处与接触电极19E接触。相邻的接触电极22E通过层间绝缘膜22A彼此电气分离。
设置在周边区域R2中的伪电极22ED在元件基板10的接合面S2处与伪电极19ED接触。伪电极22ED例如在与接触电极22E相同的步骤中形成。接触电极22E和伪电极22ED各自例如由铜(Cu)焊盘构成，并暴露于读出电路基板20的与元件基板10相对的表面。即，例如，在接触电极19E与接触电极22E之间以及伪电极19ED与伪电极22ED之间建立Cu-Cu接合。如稍后详细说明的，这样使得像素P能够微型化。
连接到接触电极19E的配线22CB连接到设置在半导体基板21的表面附近的晶体管，从而允许第一电极11和读出电路针对每个像素P彼此连接。例如，经由孔H1与导电膜15B连接的配线22CB与预定电位连接。以这种方式，通过读出电路经由接触电极19E和22E从第一电极11读出在光电转换层13中产生的电荷中的一种(例如，空穴)。在光电转换层13中产生的另一种电荷(例如，电子)经由导电膜15B从第二电极15排出到预定电位。
设置在周边区域R2中的焊盘电极22P用于允许电气连接到外部。贯通元件基板10并到达焊盘电极22P的孔H2设置在光接收元件1的芯片端E的附近，并且孔H2允许电气连接到外部。例如，通过诸如引线接合或凸块等方法来建立连接。例如，可以从配置在孔H2内的外部端子经由孔H2读出电路基板20的配线22CB和导电膜15B向第二电极15供给预定电位。作为光电转换层13中的光电转换的结果，从第一电极11读出的信号电压可以经由接触电极19E和22E被半导体基板21的读出电路读出，并且信号电压可以经由读出电路输出到配置在孔H2内的外部端子。例如，除了读出电路以外，信号电压还可以经由包括在读出电路基板20中的其他电路输出到外部端子。其他电路例如是指信号处理电路、输出电路等。
读出电路基板20的厚度优选大于元件基板10的厚度。例如，读出电路基板20的厚度优选为元件基板10的厚度的两倍以上，更优选为五倍以上，再更优选为十倍以上。可选择地，读出电路基板20的厚度例如为100μm以上、150μm以上或200μm以上。具有如此大的厚度的读出电路基板20确保了光接收元件1的机械强度。请注意，读出电路基板20可以仅包括形成电路的半导体基板21的一层，或者除了形成电路的半导体基板21之外还可以进一步包括诸如支撑基板等基板。
[制造光接收元件1的方法]
光接收元件1例如可以如下地制造。图5A～图15J按步骤顺序示出了光接收元件1的制造步骤。
首先，如图5A所示，例如，在包含InP的生长基板31上外延生长半导体层10S。生长基板31具有例如几百μm的厚度，并且半导体层10S具有例如几μm的厚度。其后，如图5B所示，在半导体层10S上形成粘合层B作为膜。生长基板31具有例如六英寸以下的口径。半导体层10S的形成例如通过顺次外延生长构成第一接触层12的n型InP、构成光电转换层13的i型InGaAs和构成第二接触层14的n型InP来进行。例如，可以在生长基板31上形成缓冲层和阻挡件，然后可以形成半导体层10S。
接下来，如图5C所示，将其上形成有半导体层10S的生长基板31隔着粘合层B接合在临时基板33上。临时基板33包括例如绝缘层(绝缘层33IA)和基板33S。绝缘层33IA例如配置在粘合层B与基板33S之间。作为临时基板33，使用具有比生长基板31大的口径的基板；作为基板33S，例如，使用硅(Si)基板。临时基板33具有例如八英寸至十二英寸的口径。当形成元件基板10时，将小口径的生长基板31接合到大口径的临时基板33使得能够在形成元件基板10时将各种装置用于大口径的基板。例如，这样允许Cu-Cu接合作为读出电路基板20和元件基板10之间的接合，因此可以使像素P微型化。生长基板31与临时基板33的接合可以通过等离子体活性化接合、常温接合、利用粘合剂的接合(粘合剂粘合)等来进行。以这种方式，例如，将晶片状的半导体层10S接合到临时基板33。临时基板33的厚度例如为几百μm。
图6和图7分别示出了临时基板33和半导体层10S(生长基板31)的平面构成的示例。小于临时基板33的晶片状态的半导体层10S可以接合到晶片状态的临时基板33(图6)，或者可以将芯片状态的多个半导体层10S以彼此分离的状态接合到晶片状态的临时基板33(图7)。
可选择地，如图8A和图8B所示，可以将尺寸与临时基板33的尺寸相同的晶片状态的半导体层10S接合到晶片状态的临时基板33。图8A示出了临时基板33和半导体层10S(生长基板31)的平面构成，图8B示出了沿着图8A的线B-B的断面构成。
在将其上形成有半导体层10S的生长基板31接合到临时基板33之后，如图9A所示，去除生长基板31。生长基板31的去除可以通过机械研磨、CMP(化学机械抛光)、湿蚀刻、干蚀刻等来执行。此时，可以残留生长基板31的一部分。另外，可以部分地蚀刻半导体层10S。
随后，如图9B所示，例如，根据临时基板33的标记将半导体层10S蚀刻到预定尺寸。这样允许形成多个芯片状态的半导体层10S。图9B及随后的附图示出了处于多个芯片状态的半导体层10S中的两个半导体层10S。
图10A示出了在成型之前的半导体层10S的平面构成的示例，图10B示出了在图10A后续的成型之后的半导体层10S的平面构成的示例。图11A示出了在成型之前的半导体层10S的平面构成的其他示例，图11B示出了在图11A后续的成型之后的半导体层10S的平面构成的其他示例。因此，小于临时基板33(图10A)或与临时基板33相同尺寸(图11A)的晶片状态的半导体层10S被成型为多个芯片状态的半导体层10S。
可选择地，如图12A和图12B所示，可以将芯片状态的多个半导体层10S成型为较小的芯片状态的多个半导体层10S。
在蚀刻半导体层10S时，例如，将粘合层B连同半导体层10S一起蚀刻。粘合层B可以残留具有比半导体层10S增加的宽度，并且粘合层B可以在半导体层10S的周围延伸(图9B)。
可选择地，如图13所示，粘合层B可以比半导体层10S窄，并且在半导体层10S和临时基板33之间可以存在间隙。粘合层B可以被蚀刻到具有与半导体层10S相同的尺寸。
如图14所示，在蚀刻半导体层10S时可以不蚀刻粘合层B。
在半导体层10S的成型之后，如图15A所示，在半导体层10S中针对每个像素P形成扩散区域12A。这样允许元件分离。为了形成扩散区域12A，例如，钝化膜17用作硬掩模。具体地，钝化膜17形成为覆盖半导体层10S的上面(与相对于临时基板33的接合面相对的表面)和其侧面，其后，通过在覆盖半导体层10S的上面的钝化膜17中蚀刻而形成开口。其后，使用钝化膜17作为硬掩模来进行p型杂质的气相扩散。这样允许在选择的区域中形成扩散区域12A。扩散深度例如为几百nm，并且进行基本各向同性的扩散。可以使用抗蚀剂掩模通过离子注入等来形成扩散区域12A。这里，扩散区域12A形成在设置于大口径的临时基板33上的半导体层10S中，因此可以使像素P微型化。
在半导体层10S中设置扩散区域12A之后，如图15B所示，在半导体层10S上形成第一电极11。例如，通过CVD(化学气相沉积)法、PVD(物理气相沉积)法、ALD(原子层沉积)法、蒸镀法等，在设置于钝化膜17中的开口中形成钛(Ti)/钨(W)的层叠膜，其后使用光刻和蚀刻对层叠膜进行图案化，从而形成第一电极11。
在形成第一电极11之后，如图15C所示，在临时基板33的整个表面上形成埋入层18。例如，在临时基板33的整个表面上形成绝缘材料作为膜以埋入半导体层10S，其后通过CMP(化学机械抛光)将绝缘膜平坦化以形成埋入层18。这样允许形成覆盖半导体层10S的周围(周边区域R2)和半导体层10S的上面(最远离临时基板33的表面)的埋入层18。如稍后将详细说明的，在本实施方案中，形成填充半导体层10S和临时基板33之间的台阶差(stepdifference)的埋入层18，从而抑制了由于水平差而导致的制造步骤中的缺陷的发生。
在形成埋入层18之后，如图15D所示，形成隔着埋入层18与半导体层10S相对的配线层10W。例如，在埋入层18上顺次形成层间绝缘膜19A和层间绝缘膜19B，其后在层间绝缘膜19A和19B的面对第一电极11的区域中形成开口。在层间绝缘膜19A和19B的开口中采用气相沉积法、PVD法、镀覆法等形成铜(Cu)膜，其后通过例如CMP法对铜膜的表面进行抛光，以形成接触电极19E。例如，在与形成接触电极19E的步骤相同的步骤中，在周边区域R2中形成伪电极19ED(图1B)。这里，在大口径的临时基板33上形成配线层10W，因此可以将各种装置用于大口径的基板。
在形成配线层10W之后，如图15E所示，将读出电路基板20隔着配线层10W接合在临时基板33上。此时，在读出电路基板20中预先形成有配线层20W。读出电路基板20的配线层20W包括接触电极22E和伪电极22ED；当将读出电路基板20贴合到临时基板33时，例如，在配线层20W的接触电极22E和伪电极22ED与配线层10W的接触电极19E和伪电极19ED之间建立Cu-Cu接合。更具体地，在元件区域R1中形成接触电极19E和接触电极22E彼此接合的接合面S2，并且在周边区域R2中形成伪电极19ED和伪电极22ED彼此接合的接合面S2。这里，元件基板10的周边区域R2也接合到读出电路基板20。
在将读出电路基板20贴合到临时基板33之后，如图15F所示，去除临时基板33。可以通过使用例如机械研磨、湿蚀刻、干蚀刻等来去除临时基板33。
在去除临时基板33之后，如图15G所示，还去除粘合层B等以露出半导体层10S的表面。此时，可以去除半导体层10S的不需要的层。另外，半导体层10S的开口以外的绝缘层33IA或钝化膜17的部分可以残留，或者可以半挖掘埋入层18。
随后，如图15H所示，在通过去除临时基板33而露出的半导体层10S的表面(与设置有配线层10W的表面相对的表面)上顺次形成第二电极15和钝化膜16。其后，如图15I所示，形成孔H1和导电膜15B。这样允许第二电极15和读出电路基板20彼此电气连接。
最后，如图15J所示，形成贯通元件基板10以到达读出电路基板20的焊盘电极22P的孔H2。这样完成了图1A和图1B所示的光接收元件1。
[光接收元件1的操作]
在光接收元件1中，当光(例如，在可见光区域和红外区域中的波长的光)经由钝化膜16、第二电极15和第二接触层14进入光电转换层13时，光在光电转换层13中被吸收。这样在光电转换层13中产生空穴和电子对(执行光电转换)。此时，例如，当将预定电压施加到第一电极11时，在光电转换层13中发生电位梯度，并且所产生的电荷中的一种(例如，空穴)作为信号电荷移动到扩散区域12A，由此从扩散区域12A被收集到第一电极11。信号电荷通过接触电极19E和22E移动到半导体基板21，以针对每个像素P被读出。
[光接收元件1的作用和效果]
本实施方案的光接收元件1包括设置在半导体层10S和配线层10W之间的钝化膜17和隔着半导体层10S与钝化膜17相对的钝化膜16。
在没有钝化功能的绝缘膜设置在半导体层10S和配线层10W之间并且仅有半导体层10S的光入射面S1侧被钝化膜16覆盖的情况下，可能无法充分保护半导体层10S。例如，在水分从外部浸入到半导体层10S中时，光接收元件的可靠性降低。
相比而言，在本实施方案中，半导体层10S的两个表面(接合面S2侧的表面和光入射面S1侧的表面)被钝化膜16和17覆盖，因此允许有效地保护半导体层10S。这样可以抑制从外部对半导体层10S的影响，从而可以抑制光接收元件1的可靠性降低。
另外，在光接收元件1中，钝化膜17从半导体层10S的接合面S2侧的表面连续地覆盖半导体层10S的各层的端面，从而可以更有效地保护半导体层10S。此外，钝化膜17在周边区域R2中与钝化膜16接触，从而使得半导体层10S的几乎所有表面都被钝化膜16和17覆盖。这样可以更有效地保护半导体层10S。
另外，本实施方案的光接收元件1在元件基板10的周边区域R2中包括埋入层18，并且周边区域R2还设置有相对于读出电路基板20的接合面S2。当形成光接收元件1时，埋入层18用于填充半导体层10S和临时基板33之间的台阶差。形成埋入层18使得可以抑制由于半导体层10S和临时基板33之间的台阶差而导致的制造步骤中的缺陷的发生。下面对此进行说明。
用于外延生长半导体层10S的生长基板31的种类受到限制。例如，不存在大口径的生长基板作为用于生长包含InGaAs的光电转换层13的生长基板31。在使用小口径的生长基板31形成每个像素P的扩散区域12A或者形成配线层10W的情况下，由于装置的限制等，难以进行像素P的微型化。因此，可以考虑使用大口径的临时基板33来制造光接收元件的方法。
然而，当在未形成埋入层(图15C中的埋入层18)的情况下制造光接收元件时，在临时基板33和半导体层10S之间存在大的台阶差的状态下，在半导体层10S上形成配线层10W。因此，有可能在形成配线层10W时在光刻中发生散焦。另外，当通过在铜膜上执行CMP来形成接触电极19E时，铜可能残留在台阶差部分中。进一步地，台阶差的存在有可能在将读出电路基板20贴合到临时基板33上时引起接合不良。
相比而言，在光接收元件1中，埋入层18的形成减小或消除了半导体层10S和临时基板33之间的台阶差，并且其后形成了配线层10W，从而可以抑制在光接收元件的制造过程中由于台阶差而导致的上述缺陷的发生。这样使得能够使用用于大口径的基板的各种装置进行制造，而不受生长基板31的尺寸的影响，从而可以进行像素的微型化等。
另外，在光接收元件1中，可以在周边区域R2的埋入层18中形成用于将第二电极15和读出电路基板20彼此连接的孔H1(或凹槽G)。这样允许第二电极15和读出电路基板20之间的电气连接，而无需在半导体层10S中设置孔H1。另外，可以通过使用现有的技术容易地在包含绝缘材料的埋入层18中形成孔H1。
进一步地，埋入层18能够以足够的厚度覆盖半导体层10S的端面，从而抑制水分浸入到半导体层10S中。这样可以抑制半导体层10S的劣化。
如上所述，本实施方案的光接收元件1设置有隔着半导体层10S彼此相对的钝化膜17和钝化膜16，从而可以有效地保护半导体层10S。这样可以保护半导体层10S，从而抑制可靠性的降低。
另外，埋入层18形成在光接收元件1中，因此可以抑制由于半导体层10S和临时基板33之间的台阶差而导致的制造步骤中的缺陷的发生。这样使得能够在不受用于形成半导体层10S的生长基板31的尺寸所影响的情况下进行制造，从而例如可以进行像素P的微型化。在光接收元件1中，设置埋入层18还允许在元件基板10的周边区域R2中形成相对于读出电路基板20的接合面S2。
另外，在形成埋入层18之前，在临时基板33上将半导体层10S成型为具有预定尺寸的芯片形状，这样可以抑制后续步骤中未对准的发生，因此容易以期望的结构形成光接收元件1。
进一步地，借助于在接触电极19E和22E之间的Cu-Cu接合将元件基板10和读出电路基板20彼此连接，从而可以使像素P微型化。下面对此进行说明。
已经提出了使用焊料凸块、铟珠等将包含化合物半导体的元件基板和包含读出电路的读出电路基板彼此连接的方法。在使用这些连接手段的情况下，在半导体装置的组装步骤中形成的凸块或珠的直径和使这些部分接触的电极焊盘的一边的长度例如为几十μm或100μm以上。另一方面，当使用Cu-Cu接合时，在半导体装置的晶片步骤中形成的Cu焊盘的一边的长度为几μm。因此，在光接收元件1中，针对每个像素P设置的各接触电极19E和22E的尺寸减小到焊料凸块等的大约1/10。这样可以减小像素P的尺寸。
以下，对前述实施方案的变形例及其他实施方案进行说明；然而，在下面的说明中，与前述实施方案的构成部分相同的构成部分由相同的附图标记表示，并且适当宜地省略其说明。
<变形例1>
图16示出了根据前述第一实施方案的变形例1的光接收元件(光接收元件1A)的主要部分的断面构成。光接收元件1A包括覆盖第一电极11和半导体层10S的钝化膜(钝化膜17A)。换句话说，第一电极11设置在半导体层10S和钝化膜17A之间。除此之外，光接收元件1A具有与光接收元件1类似的构成和效果。
光接收元件1A包括绝缘膜117来代替光接收元件1的钝化膜17。绝缘膜117与半导体层10S接触，并且覆盖半导体层10S的接合面S2侧的表面以及半导体层10S的各层的端面。绝缘膜117可以不具有钝化功能。
例如，钝化膜17A被设置为与第一电极11和绝缘膜117接触。钝化膜17A在元件区域R1中配置在第一电极11或绝缘膜117与配线层10W之间，并且配置在周边区域R2的埋入层18与绝缘膜117之间。即，钝化膜17A隔着第一电极11和绝缘膜117覆盖半导体层10S的与配线层10W相对的表面以及半导体层10S的各层的端面。钝化膜17A连续地覆盖例如半导体层10S的与配线层10W相对的表面以及半导体层10S的各层的端面。半导体层10S的各层的端面在整个周边上被钝化膜17A覆盖。钝化膜17A跨越元件区域R1和周边区域R2设置，并且在周边区域R2中与钝化膜16接触。这里，钝化膜17A对应于本公开的“第一钝化膜”和“第三钝化膜”中的每一个的具体例。
钝化膜17A在面对第一电极11的区域中具有开口，并且用于将接触电极19E和第一电极11彼此连接的配线埋设在钝化膜17A的开口中。配线例如由导电金属材料构成。在钝化膜17A的开口中，该配线抑制水分浸入到半导体层10S中。
钝化膜17A具有钝化功能，并且例如由与上述钝化膜17中说明的材料类似的材料构成。钝化膜17A具有例如约100nm至约200nm的厚度。
这样的钝化膜17A例如如下地形成。首先，按与前述第一实施方案中所述的相同的方式，形成半导体层10S、绝缘膜117和第一电极11(图15B)。此时，绝缘膜117用作硬掩模以形成扩散区域12A。
接下来，如图17所示，钝化膜17A形成为隔着第一电极11和绝缘膜117覆盖半导体层10S的上面和侧面。其后，使用与前述第一实施方案中所述的方法类似的方法来形成埋入层18、配线层10W等，从而使得能够形成光接收元件1A。
这里，当执行平坦化处理时，钝化膜17A设置在埋入层18和第一电极11之间，因此钝化膜17A用作用于埋入层18的平坦化处理的阻挡件，从而能够防止过度抛光。另外，当将接触电极19E连接到第一电极11时，钝化膜17A还在通孔加工中用作阻挡件。
如同在本变形例中那样，设置在半导体层10S的接合面S2侧的钝化膜17A可以覆盖第一电极11和半导体层10S。同样在这种情况下，可以获得与前述第一实施方案类似的效果。
<变形例2>
图18、图19和图20分别示出了根据前述第一实施方案的变形例2的光接收元件(光接收元件1B)的主要部分的断面构成。在光接收元件1B中，埋入层18包括层叠的第一埋入层18A和第二埋入层18B。除此之外，光接收元件1B具有与光接收元件1类似的构成和效果。
第一埋入层18A设置在周边区域R2中，并且被设置成比第二埋入层18B更靠近光入射面S1侧。具体地，第一埋入层18A设置在第二埋入层18B与钝化膜16之间，并且覆盖半导体层10S的端面。
第二埋入层18B跨越元件区域R1和周边区域R2设置。元件区域R1的第二埋入层18B配置在配线层10W与半导体层10S之间，并且覆盖第一电极11的下面和侧面以及半导体层10S的下面(接合面S2侧的表面)。周边区域R2的第二埋入层18B配置在配线层10W与第一埋入层18A之间。第一埋入层18A的构成材料和第二埋入层18B的构成材料可以相同或不同。第一埋入层18A的厚度和第二埋入层18B的厚度可以相同或不同。
如图18所示，例如，在第一埋入层18A与第二埋入层18B之间设置有钝化膜(钝化膜17B)。
钝化膜17B跨越元件区域R1和周边区域R2在基本上相同的平面上设置。钝化膜17B在元件区域R1中配置在半导体层10S与第二埋入层18B之间，并且配置在周边区域R2的第一埋入层18A与第二埋入层18B之间。钝化膜17B与第一接触层12接触，并且覆盖半导体层10S的与配线层10W相对的表面。钝化膜17B在面对第一接触层12的区域中具有多个开口，第一电极11埋设在多个开口的每一个中。
钝化膜17B具有钝化功能，并且例如由与上述钝化膜17中说明的材料类似的材料构成。钝化膜17B具有例如约100nm至约200nm的厚度。
半导体层10S的接合面S2侧的表面被这种钝化膜17B覆盖，并且半导体层10S的各层的端面被钝化膜17覆盖。类似于光接收元件1，钝化膜17例如设置成与半导体层10S接触，并且在周边区域R2中与钝化膜16接触。钝化膜17B和钝化膜17彼此接触，并且半导体层10S的接合面S2侧的表面以及半导体层10S的各层的端面没有间隙地被钝化膜17和17B覆盖。这里，钝化膜17B对应于本公开的“第一钝化膜”的具体例，并且钝化膜17对应于本公开的“第三钝化膜”的具体例。
如图19所示，半导体层10S的接合面S2侧的表面以及半导体层10S的各层的端面可以被钝化膜17覆盖。类似于光接收元件1，钝化膜17连续地覆盖半导体层10S的接合面S2侧的表面以及半导体层10S的各层的端面。
如图20所示，半导体层10S的接合面S2侧的表面可以被钝化膜17A连同第一电极11一起覆盖。类似于光接收元件1B，钝化膜17A被设置为例如与第一电极11和绝缘膜117接触。钝化膜17A例如连同绝缘膜117一起设置在第一埋入层18A和第二埋入层18B之间，并且从元件区域R1延伸到周边区域R2。半导体层10S的各层的端面例如被钝化膜17覆盖。
这种光接收元件1B例如可以如下地制造。
首先，按与前述第一实施方案中所述的相同的方式，将临时基板33上的半导体层10S成型为具有多个芯片的形状(图9B)。
接下来，如图21所示，在临时基板33的整个表面上顺次形成钝化膜17和第一埋入层18A。钝化膜17形成在临时基板33的整个表面上，以覆盖半导体层10S的上面和侧面。例如，在临时基板33的整个表面上形成绝缘材料作为膜以埋入半导体层10S，其后通过CMP将绝缘材料平坦化以形成第一埋入层18A。可以执行平坦化以允许第一埋入层18A残留在半导体层10S的正上方，或者可以执行平坦化直到露出半导体层10S上的钝化膜17。这样允许形成覆盖半导体层10S的上面和侧面的钝化膜17以及隔着钝化膜17覆盖半导体层10S的周围的第一埋入层18A。
这里，例如，当执行平坦化处理时，钝化膜17设置在第一埋入层18A和半导体层10S之间，因此钝化膜17用作用于第一埋入层18A的平坦化处理的阻挡件，因此能够防止过度抛光。
在形成第一埋入层18A之后，如图22和图23所示，形成扩散区域12A。例如，如图22所示，使用由钝化膜17B或绝缘膜117形成的掩模来形成扩散区域12A。去除在半导体层10S的正上方的第一埋入层18A，并且露出半导体层10S(第一接触层12)；其后，形成钝化膜17B或绝缘膜117以覆盖半导体层10S。可选择地，如图23所示，可以使用由钝化膜17形成的掩模来形成扩散区域12A。
在半导体层10S中形成扩散区域12A之后，如图24A所示，在钝化膜17B或绝缘膜117的开口中形成第一电极11。第一电极11可以形成在钝化膜17的开口(图23)中，尽管省略了图示。
在形成第一电极11之后，如图24B所示，在第一埋入层18A上形成第二埋入层18B以覆盖第一电极11。在临时基板33的整个表面上形成绝缘材料作为膜，其后通过CMP将绝缘材料平坦化，以形成第二埋入层18B。
钝化膜17A可以在形成第二埋入层18B之前形成(参照图17)。按与上述变形例1所述的相同的方式，钝化膜17A在第二埋入层18B的平坦化处理等时用作阻挡件。
在形成第二埋入层18B之后，可以通过与前述第一实施方案中所述的步骤类似的步骤(图15D～图15J)来完成光接收元件1B。
如同在本变形例中那样，埋入层18可以由第一埋入层18A和第二埋入层18B的层叠结构构成。同样在这种情况下，可以获得与前述第一实施方案类似的效果。
<变形例3>
图25示出了根据前述第一实施方案的变形例3的光接收元件(光接收元件1C)的主要部分的断面构成。光接收元件1C在元件基板10的光入射面S1(与读出电路基板20的对向面相对的表面)上包括滤色层41和片上透镜(会聚透镜)42。除此之外，光接收元件1C具有与光接收元件1类似的构成和效果。光接收元件1A和光接收元件1B可以各自包括滤色层41和片上透镜42。
例如，在光接收元件1C中，滤色层41和片上透镜42隔着平坦化膜16A顺次设置在元件基板10的钝化膜16上。滤色层41可以包括IR(红外)滤色器。通过设置滤色层41，可以针对每个像素P获得对应波长的光接收有关的数据。
片上透镜42用于将已经进入光接收元件1C的光会聚到光电转换层13。片上透镜42例如由有机材料、氧化硅(SiO2)等构成。在光接收元件1C中，埋入层18设置在周边区域R2中，因此减小或消除了元件基板10的元件区域R1和周边区域R2之间的台阶差，从而允许形成平坦的光入射面S1。例如，这样使得能够通过使用光刻步骤来高精度地形成片上透镜42。例如，滤色层41和片上透镜42在元件区域R1内终止。配置在钝化膜16和滤色层41之间的平坦化膜16A例如从元件区域R1设置到周边区域R2，并且在周边区域R2内终止。滤色层41、片上透镜42和平坦化膜16A可以各自在元件区域R1内或周边区域R2内的任何位置终止。
如同在本变形例中那样，可以在元件基板10的光入射面S1上设置滤色层41和片上透镜42。同样在这种情况下，也可以获得类似于前述第一实施方案的效果。另外，可以在由埋入层18平坦化的光入射面S1上以高精度容易地形成片上透镜42。
<第二实施方案>
图26示意性地示出了根据第二实施方案的光接收元件(光接收元件2)的断面构成。光接收元件2具有包含化合物半导体材料的元件基板10和包含硅(Si)的半导体层(半导体层51S，第二半导体层)的层叠结构。除此之外，光接收元件2具有与光接收元件1类似的构成，其作用和效果也类似。光接收元件1A和1B可以各自包括半导体层51S。
光接收元件2在元件基板10的光入射面S1上顺次包括与半导体层51S电气连接的配线层51W、半导体层51S、滤色层41和片上透镜。
半导体层51S针对每个像素P设有具有p-n结的光电二极管PD。配线层51W包括多个配线；配线层51W允许例如在光电二极管PD中产生的信号电荷移动到针对每个像素P的读出电路基板20。
光接收元件2例如对在可见光区域和红外区域中的波长的光执行光电转换。例如，可见光区域中的波长的光经由片上透镜42和滤色层41进入半导体层51S，并且在光电二极管PD中被光电转换。另一方面，红外区域中的波长的光透过半导体层51S，并且在元件基板10的光电转换层13中被光电转换。在光电二极管PD中产生的信号电荷和在光电转换层13中产生的信号电荷在读出电路基板20中被读出。
按与上述光接收元件1的相同的方式，本实施方案的光接收元件2也形成埋入层18，因此可以抑制由于半导体层10S和临时基板33之间的台阶差而导致的制造步骤中的缺陷的发生。另外，半导体层51S层叠在元件基板10上，从而可以在一个像素P中执行可见光区域和红外区域中的波长的光的光电转换。这样可以增加从一个像素P可获得的信息量。
<适用例1>
前述实施方案中说明的光接收元件1(或光接收元件1A、1B、1C或2；以下统称为光接收元件1)等例如适用于成像元件。成像元件例如是红外线图像传感器。
<适用例2>
上述成像元件可适用于各种类型的电子设备，例如能够捕获红外区域的图像的相机。图27示出了作为示例的电子设备5(相机)的示意性构成。电子设备5是例如能够拍摄静止图像或拍摄运动图像的相机。电子设备5包括由光接收元件1构成的成像元件4、光学系统(光学透镜)310、快门装置311、驱动成像元件4和快门装置311的驱动部313和信号处理部312。
光学系统310将来自被摄体的图像光(入射光)引导到成像元件4。光学系统310可以由多个光学透镜构成。快门装置311控制相对于成像元件4的光照射时段和遮光时段。驱动部313控制成像元件4的传输操作和快门装置311的快门操作。信号处理部312对从成像元件4输出的信号执行各种类型的信号处理。信号处理之后的图像信号Dout被存储在诸如存储器等存储介质中或者被输出到监视器等。
<体内信息获取系统的应用例>
此外，根据本公开实施方案的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开实施方案的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图28是示出使用可以应用根据本公开实施方案的技术(本技术)的使用胶囊型内窥镜的患者的体内信息获取系统的示意性构成的示例的框图。
体内信息获取系统10001包括胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200。
在检查时，患者吞咽胶囊型内窥镜10100。胶囊型内窥镜10100具有成像功能和无线通信功能，由于蠕动运动等而移动到胃和肠等器官的内部，直到其从患者自然排出，以预定间隔顺次地拍摄器官内的图像(在下文中，也称为体内图像)，并且将关于体内图像的信息无线地顺次地传输到身体外部的外部控制装置10200。
外部控制装置10200综合地控制体内信息获取系统10001的操作。另外，外部控制装置10200接收关于从胶囊型内窥镜10100传输的体内图像的信息，并且基于所接收的关于体内图像的信息，生成用于在显示装置(未示出)上显示体内图像的图像数据。
以这种方式，体内信息获取系统10001可以在从吞咽胶囊型内窥镜10100直到其被排出的任何时间获取通过拍摄患者体内状态而获得的体内图像。
对胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200的构成和功能进行更详细地说明。
胶囊型内窥镜10100包括胶囊状壳体10101，在壳体10101中，收容光源部10111、成像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114、供电部10115、电源部10116和控制部10117。
光源部10111包括光源，例如发光二极管(LED)。光被发射到成像部10112的成像视野中。
成像部10112包括成像元件和光学系统，该光学系统包括设置在成像元件前面的多个透镜。发射到作为观察对象的身体组织的光的反射光(在下文中称为“观察光”)由光学系统收集并入射到成像元件上。在成像部10112中，成像元件对入射在其上的观察光执行光电转换，并且生成与观察光相对应的图像信号。将由成像部10112生成的图像信号提供给图像处理部10113。
图像处理部10113包括诸如中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)等处理器，并且对由成像部10112生成的图像信号执行各种类型的信号处理。图像处理部10113将被执行信号处理的图像信号作为RAW数据提供给无线通信部10114。
无线通信部10114对经过图像处理部10113的信号处理的图像信号执行诸如调制处理等预定处理，并且经由天线10114A将图像信号传输到外部控制装置10200。此外，无线通信部10114经由天线10114A接收来自外部控制装置10200的与胶囊型内窥镜10100的驱动控制有关的控制信号。无线通信部10114将从外部控制装置10200接收到的控制信号提供给控制部10117。
供电部10115包括用于电力接收的天线线圈、用于从天线线圈中产生的电流再生电力的电力再生电路以及升压电路等。在供电部10115中，使用所谓的非接触充电的原理来生成电力。
电源部10116包括二次电池，并存储由供电部10115生成的电力。在图28中，为了避免图的复杂化，省略了指示来自电源部10116的电力的供电目的地的箭头等的图示；然而，存储在电源部10116中的电力被供给到光源部10111、成像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114和控制部10117，并且可以用于驱动这些部件。
控制部10117包括诸如CPU等处理器，并且根据从外部控制装置10200传输的控制信号适宜地控制光源部10111、成像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114和供电部10115。
外部控制装置10200包括诸如CPU或GPU等处理器，或者其上混合安装有处理器和诸如存储器等存储元件的微处理器、控制板等。外部控制装置10200通过天线10400A将控制信号传输到胶囊型内窥镜10100的控制部10117，由此控制胶囊型内窥镜10100的操作。在胶囊型内窥镜10100中，例如，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变用于向光源部10111中的观察对象发光的条件。另外，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变成像条件(例如，成像部10112中的帧速率、曝光值等)。另外，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变图像处理部10113中的处理细节以及无线通信部10114传输图像信号的条件(例如，传输间隔、传输图像的数量等)。
此外，外部控制装置10200对从胶囊型内窥镜10100传输的图像信号执行各种类型的图像处理，并生成用于在显示装置上显示拍摄的体内图像的图像数据。作为图像处理，可以执行各种类型的已知信号处理，例如，显像处理(去马赛克处理)、高图像质量处理(频带增强处理、超分辨率处理、降噪(NR)处理和/或图像稳定处理等)和/或放大处理(电子变焦处理)等。外部控制装置10200控制显示装置的驱动，以基于所生成的图像数据显示拍摄的体内图像。可选择地，外部控制装置10200可以使记录装置(未示出)记录所生成的图像数据，或者使打印装置(未示出)打印出所生成的图像数据。
以上已经说明了可以应用根据本公开实施方案的技术的体内信息获取系统的示例。在上述构成中，根据本公开实施方案的技术可以应用于成像部10112。这样可以提高检测精度。
<内窥镜手术系统的应用例>
根据本公开实施方案的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开实施方案的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图29是示出根据本公开实施方案的技术(本技术)可以应用的内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
图29示出手术者(医生)11131正在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11111和能量处置器械11112等其他手术器械11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括其中距远端预定长度的区域被插入患者11132的体腔内的透镜筒11101和摄像头11102，该摄像头与透镜筒11101的近端连接。在附图所示的示例中，示出了形成为包括硬性透镜筒11101的所谓硬镜的内窥镜11100，但是内窥镜11100可以形成为包括软性透镜筒的所谓的软镜。
透镜筒11101在其远端处设有物镜装配到其中的开口部。光源装置11203与内窥镜11100连接，并且将由光源装置11203生成的光通过延伸到透镜筒11101内部的光导引导到透镜筒的远端，并经由物镜将光朝向在患者11132的体腔内的观察对象发射。此外，内窥镜11100可以是直视镜、斜视镜或侧视镜。
在摄像头11102的内部设有光学系统和成像元件，并且来自观察对象的反射光(观察光)通过光学系统会聚在成像元件上。观察光由成像元件执行光电转换，并且生成与观察光相对应的电气信号，即，与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为RAW数据被传输到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且综合控制内窥镜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，并且执行诸如对图像信号的显像处理(去马赛克处理)等各种类型的图像处理以基于该图像信号显示图像。
显示装置11202通过CCU 11201的控制显示基于已经由CCU 11201对其进行了图像处理的图像信号的图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源并且将用于拍摄手术部位等的照射光供给到内窥镜11100。
输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。使用者可以经由输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种类型的信息和指令。例如，使用者输入用于改变内窥镜11100的成像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)的指令等。
处置器械控制装置11205控制能量处置器械11112的驱动，用于组织的烧灼、切开、血管的密封等。气腹装置11206经由气腹管11111向体腔内注入气体以使患者11132的体腔膨胀，以确保内窥镜11100的视野并确保手术者的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像、图形等各种形式打印与手术有关的各种类型的信息的装置。
此外，将用于拍摄手术部位的照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203可以包括例如LED、激光光源或它们组合的白色光源。在白色光源包括红、绿和蓝(RGB)激光光源的组合的情况下，可以高精度地控制各种颜色(波长)的输出强度和输出定时，从而可以在光源装置11203中进行所拍摄的图像的白平衡的调整。此外，在这种情况下，通过将来自各个RGB激光光源的激光按时间分割地发射到观察对象上并且与发射定时同步地控制摄像头11102的成像元件的驱动，也可以按时间分割地拍摄对应于RGB的图像。根据该方法，在成像元件中未设置滤色器的情况下，也可以获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203的驱动，使得在预定时间间隔改变要输出的光的强度。通过与光强度的改变的定时同步地控制摄像头11102的成像元件的驱动以按时间分割地获取图像并合成图像，可以生成没有曝光不足的遮挡阴影和曝光过度的高亮的高动态范围的图像。
此外，光源装置11203可以供给与特殊光观察相对应的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过使用身体组织中的光吸收的波长依赖性，通过发射与普通观察时的照射光(即，白光)相比具有窄带域的光，进行以高对比度对诸如粘膜表层的血管等预定组织进行拍摄的所谓的窄带域成像。另外，在特殊光观察中，可以进行通过发射激发光产生的荧光获得图像的荧光成像。在荧光成像中，例如，可以向身体组织照射激发光来观察来自身体组织的荧光(自体荧光成像)，或者可以将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部注射到身体组织中并发射与试剂的荧光波长相对应的激发光来获得荧光图像。光源装置11203可以供给与这种特殊光观察相对应的窄带域光和/或激发光。
图30是示出图29所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构成的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、成像部11402、驱动部11403、通信部11404和摄像头控制部11405。CCU 11201包括通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输线缆11400连接，从而可以在它们之间进行通信。
透镜单元11401是设置在与透镜筒11101的连接部分处的光学系统。从透镜筒11101的远端接收的观察光被引导到摄像头11102并入射到透镜单元11401上。透镜单元11401包括具有变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
成像部11402由成像元件组成。构成成像部11402的成像元件可以是一个元件(所谓的单板型)或者可以是多个元件(所谓的多板型)。当成像部11402是多板型时，例如，通过各个成像元件生成与RGB相对应的图像信号，并且可以通过对图像信号进行合成来获得彩色图像。另外，成像部11402可以包括一对成像元件，用于获取与三维(3D)显示相对应的右眼和左眼用的图像信号。通过进行3D显示，手术者11131可以更加准确地把握手术部位中的身体组织的深度。此外，当成像部11402是多板型时，可以设置与各个成像元件相对应的多个透镜单元11401。
此外，成像部11402不必须设置在摄像头11102中。例如，成像部11402可以设置在透镜筒11101内部的物镜的正后方。
驱动部11403包括致动器，并且通过摄像头控制部11405的控制使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。结果，可以适宜地调整由成像部11402拍摄的图像的放大率和焦点。
通信部11404包括用于向/从CCU 11201传输/接收各种类型的信息的通信装置。通信部11404将从成像部11402获取的图像信号作为RAW数据经由传输线缆11400传输到CCU11201。
此外，通信部11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号供给到摄像头控制部11405。控制信号包括与成像条件有关的信息，例如，指定所拍摄的图像的帧速率的信息、指定在成像时的曝光值的信息和/或指定所拍摄的图像的放大率和焦点的信息等。
此外，诸如帧速率、曝光值、放大率和焦点等成像条件可以由使用者适宜地指定，或者可以由CCU 11201的控制部11413基于获取的图像信号来自动设定。在后一种情况下，所谓的自动曝光(AE)功能、自动对焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能结合在内窥镜11100中。
摄像头控制部11405基于经由通信部11404接收的来自CCU 11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信部11411包括用于向/从摄像头11102传输/接收各种类型的信息的通信装置。通信部11411经由传输线缆11400接收从摄像头11102传输的图像信号。
此外，通信部11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。图像信号和控制信号可以通过电气通信、光通信等来传输。
图像处理部11412对作为从摄像头11102传输的RAW数据的图像信号进行各种类型的图像处理。
控制部11413进行与通过内窥镜11100进行的手术部位等的成像以及通过对手术部位等的成像获得的所拍摄的图像的显示有关的各种类型的控制。例如，控制部11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，控制部11413基于已经由图像处理部11412进行了图像处理的图像信号来使显示装置11202显示手术部位等的所拍摄的图像。在这种情况下，控制部11413可以通过使用各种图像识别技术来识别所拍摄的图像内的各种物体。例如，控制部11413检测包含在所拍摄的图像中的物体的边缘形状和/或颜色等，由此能够识别诸如钳子等手术器械、特定活体部位、出血、当使用能量处置器械11112时的雾等等。当使显示装置11202显示所拍摄的图像时，通过使用识别结果，控制部11413可以使显示装置11202重叠显示与手术部位的图像有关的各种类型的手术支持信息。手术支持信息被重叠显示，并呈现给手术者11131，由此可以减轻手术者11131的负担，并且手术者11131可以可靠地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201连接在一起的传输线缆11400是支持电气信号的通信的电气信号线缆、支持光通信的光纤或其复合线缆。
这里，在附图所示的示例中，通过使用传输线缆11400来执行有线通信，但是可以在摄像头11102和CCU 11201之间执行无线通信。
以上已经说明了可以应用根据本公开实施方案的技术的内窥镜手术系统的示例。在上述构成中，根据本公开实施方案的技术可以应用于成像部11402。将根据本公开实施方案的技术应用于成像部11402使得可以提高检测精度。
此外，尽管这里以内窥镜手术系统为例进行说明，但是根据本公开实施方案的技术可以适用于诸如显微镜手术系统等。
<移动体的应用例>
根据本公开实施方案的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，根据本公开实施方案的技术被实现为待安装在诸如汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人飞行器(无人机)、船舶、机器人、建筑机械和农业机械(拖拉机)等任何类型的移动体上的装置。
图31是作为根据本公开实施方案的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接在一起的多个电子控制单元。在图31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和综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、音频图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。
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有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作诸如用于产生如内燃机或驱动电机等车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、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的控制装置。
主体系统控制单元12020根据各种程序来控制安装到车体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，用于代替按键的从便携式装置传递的无线电波或各种开关的信号可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测安装车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与成像部12031连接。车外信息检测单元12030使成像部12031拍摄车辆外部的图像并接收所拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像进行诸如人、汽车、障碍物、标志、道路上的文字等物体检测处理或距离检测处理。
成像部12031是接收光并输出对应于光接收量的电气信号的光学传感器。成像部12031可以输出电气信号作为图像或输出电气信号作为测距信息。此外，由成像部12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车内的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041连接。例如，驾驶员状态检测单元12041包括拍摄驾驶员的图像的相机，并且基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者可以判断驾驶员是否在坐姿中入睡。
例如，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获得的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行协调控制，以实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于车辆之间的距离的追踪行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能。
另外，微型计算机12051可以通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来进行协调控制，以实现其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来控制头灯，以进行协调控制，以实现诸如将远光灯切换为近光灯等防止眩光。
音频图像输出单元12052将声音和图像输出信号中的至少一种传递到能够在视觉上或听觉上通知车辆乘员或车辆外部的信息的输出装置。在图31的示例中，作为输出装置，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示出。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。
图32是成像部12031的安装位置的示例的图。
在图32中，车辆12100包括成像部12101，12102，12103，12104和12105作为成像部12031。
成像部12101，12102，12103，12104和12105中的每一个设置在例如车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后门、车内的挡风玻璃的上侧等位置。设置在车头中的成像部12101和设置在车内的挡风玻璃上侧的成像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜中的成像部12102和12103主要获得车辆12100的侧方的图像。设置在后保险杠或后门中的成像部12104主要获得车辆12100的后方的图像。设置在车内的挡风玻璃上侧的成像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。
此外，图32示出了成像部12101～12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在车头中的成像部12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜中的成像部12102和12103的成像范围，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门中的成像部12104的成像范围。例如，由成像部12101～12104拍摄的图像数据被彼此叠加，从而获得车辆12100的从上方看到的鸟瞰图像。
成像部12101～12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像部12101～12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用的像素的成像元件。
例如，基于从成像部12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051求出距各成像范围12111～12114内的各立体物的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而能够提取位于车辆12100的行驶路线上的特别是最靠近的立体物且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的立体物作为前方车辆。另外，微型计算机12051可以设定在前方车辆的前方预先确保的车辆之间的距离，并且可以进行自动制动控制(包括追踪行驶停止控制)、自动加速控制(包括追踪行驶开始控制)等。以这种方式，可以进行其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等的协调控制。
例如，基于从成像部12101～12104获得的距离信息，通过将立体物分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和电线杆等其他立体物，微型计算机12051可以提取关于立体物的立体物数据，并利用提取的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可以由车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断指示与各障碍物碰撞的危险度的碰撞风险，并且当碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，微型计算机12051可以通过经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶者输出警告或者经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向，从而能够进行碰撞避免的驾驶辅助。
成像部12101～12104中的至少一个可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断行人是否存在于成像部12101～12104的拍摄图像中来识别行人。例如，通过提取作为红外相机的成像部12101～12104的拍摄图像中的特征点的过程以及对指示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判断该物体是否为行人的过程来进行行人的识别。当微型计算机12051判断行人存在于成像部12101～12104的拍摄图像中并且识别出行人时，音频图像输出单元12052控制显示单元12062，使其显示叠加的四边形轮廓线以强调所识别的行人。此外，音频图像输出单元12052可以控制显示单元12062，使其在期望的位置显示指示行人的图标等。
以上已经说明了可以应用根据本公开实施方案的技术的车辆控制系统的示例。在上述构成中，根据本公开实施方案的技术可以应用于成像部12031。具体地，图32中的固态成像装置可以应用于成像部12031。将根据本公开实施方案的技术应用于成像部12031使得可以获得更容易看到的拍摄图像。这样可以减轻驾驶员的疲劳。
进一步地，在本实施方案等中说明的光接收元件1适用于诸如监视相机、生物体认证系统、热成像仪等电子设备。监视相机的示例包括夜视系统(夜视镜)。光接收元件1适用于监视相机使得可以从远处识别夜间的行人、动物等。另外，通过将光接收元件1适用于车载相机，减少了前灯和天气的影响。例如，可以通过拍摄来捕获图像，而不受例如烟和雾的影响。此外，还可以识别物体的形状。此外，热成像仪还可以进行非接触式温度测量。热成像仪还允许检测温度分布和热量产生。另外，光接收元件1还可以适用于检测火、水分、气体等的电子设备。
尽管已经通过参照实施方案和适用例进行了说明，但是本公开的内容不限于前述实施方案等，并且可以以各种方式进行变形。例如，在前述实施方案中说明的光接收元件的层构成是示例性的，并且可以进一步包括任何其他层。另外，各层的材料和厚度也是示例性的，并且不限于上述那些。例如，在前述实施方案等中，已经说明了由第一接触层12、光电转换层13和第二接触层14构成半导体层10S的情况。然而，半导体层10S包括光电转换层13就足够了。例如，可以不设置第一接触层12和第二接触层14，或者可以包括任何其他层。
此外，在前述实施方案等中，尽管为了方便起见已经说明了信号电荷是空穴的情况，但是信号电荷可以是电子。例如，扩散区域可以包含n型杂质。
另外，尽管在前述实施方案等中说明了本技术的半导体元件的具体例的光接收元件，但是本技术的半导体元件可以是光接收元件以外的。例如，本技术的半导体元件可以是发光元件。
另外，在前述实施方案等中记载的效果仅是示例性的，并且可以是其他效果，或者可以进一步包括其他效果。
请注意，本公开可以具有以下构成。根据具有以下构成的本公开的半导体元件及其制造方法，设置隔着(第一)半导体层而彼此相对的第一钝化膜和第二钝化膜，从而使得可以有效地保护半导体层。这样可以保护化合物半导体材料，从而抑制可靠性降低。
(1)一种半导体元件，包括：
设有在中央部的元件区域和在所述元件区域的外侧的周边区域的元件基板；和
面对所述元件基板的读出电路基板，
所述元件基板包括
设置在所述元件区域中并且包含化合物半导体材料的第一半导体层，
设置在第一半导体层和所述读出电路基板之间的配线层，所述配线层将第一半导体层和所述读出电路基板彼此电气连接，
设置在所述配线层和第一半导体层之间的第一钝化膜，和
隔着第一半导体层与第一钝化膜相对的第二钝化膜，
所述元件基板的周边区域包括相对于所述读出电路基板的接合面。
(2)根据(1)所述的半导体元件，其中
所述元件基板还包括
至少在所述周边区域中设置并且围绕第一半导体层的埋入层，和
设置在所述埋入层和第一半导体层之间的第三钝化膜。
(3)根据(2)所述的半导体元件，其中第三钝化膜和第一钝化膜连续地设置。
(4)根据(2)所述的半导体元件，其中第三钝化膜与第一钝化膜接触。
(5)根据(2)～(4)中任一项所述的半导体元件，其中
所述埋入层包括
第一埋入层，和
设置在第一埋入层和所述读出电路基板之间以及第一半导体层和所述配线层之间的第二埋入层。
(6)根据(5)所述的半导体元件，其中第一钝化膜跨越所述元件区域和所述周边区域延伸，并且设置在第一埋入层和第二埋入层之间。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的半导体元件，其中
所述元件基板还包括
设置在第一半导体层和所述配线层之间并且与第一半导体层电气连接的第一电极，和
隔着第一半导体层与第一电极相对的第二电极。
(8)根据(7)所述的半导体元件，其中第一电极设置在第一钝化膜和第一半导体层之间。
(9)根据(7)所述的半导体元件，其中第一钝化膜具有在其中埋设第一电极的开口。
(10)根据(2)所述的半导体元件，其中所述元件基板在所述周边区域中还包括将第二电极和所述读出电路基板彼此电气连接的连接部。
(11)根据(10)所述的半导体元件，其中
所述连接部由设置在所述埋入层中的凹槽构成，和
所述凹槽被设置为围绕所述元件区域。
(12)根据(1)～(11)中任一项所述的半导体元件，其中所述元件基板的元件区域在与所述周边区域的接合面相同的平面上接合到所述读出电路基板。
(13)根据(1)～(12)中任一项所述的半导体元件，其中所述配线层还设置在所述周边区域中。
(14)根据(1)～(13)中任一项所述的半导体元件，其中所述化合物半导体材料吸收红外区域中的波长的光。
(15)根据(1)～(14)中任一项所述的半导体元件，其中所述化合物半导体材料包括InGaAs、InAsSb、InAs、InSb和HgCdTe中的一种。
(16)根据(1)～(15)中任一项所述的半导体元件，还包括在第一半导体层的与所述读出电路基板的对向面的相对面侧上的片上透镜。
(17)根据(1)～(16)中的任一项所述的半导体元件，还包括被设置为层叠在所述元件基板上并包括光电二极管的第二半导体层。
(18)一种制造半导体元件的方法，所述方法包括：
形成包含化合物半导体材料的半导体层；
将所述半导体层接合到临时基板上；
在将所述半导体层接合到所述临时基板上之后，形成覆盖所述半导体层的第一钝化膜；
形成填充所述半导体层和所述临时基板之间的台阶差的埋入层；
在所述半导体层的与相对于所述临时基板的接合面相对的表面上形成配线层；
使读出电路基板隔着所述配线层与所述半导体层相对，从而经由所述配线层将所述半导体层和所述读出电路基板彼此电气连接；和
在去除接合到所述半导体层的所述临时基板之后，形成隔着所述半导体层与第一钝化膜相对的第二钝化膜。
(19)根据(18)所述的制造半导体元件的方法，所述方法还包括：
在第一钝化膜中形成多个开口；和
在所述多个开口的每一个中埋设第一电极。
(20)根据(18)所述的制造半导体元件的方法，所述方法还包括形成与所述半导体层电气连接的第一电极，其中第一钝化膜在形成第一电极之后形成。
本申请要求于2018年10月16日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2018-195110的权益，其全部内容通过引用合并于此。
本领域技术人员应该理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (20)

1.一种半导体元件，包括：
设有在中央部的元件区域和在所述元件区域的外侧的周边区域的元件基板；和
面对所述元件基板的读出电路基板，
所述元件基板包括
设置在所述元件区域中并且包含化合物半导体材料的第一半导体层，
设置在第一半导体层和所述读出电路基板之间的配线层，所述配线层将第一半导体层和所述读出电路基板彼此电气连接，
设置在所述配线层和第一半导体层之间的第一钝化膜，和
隔着第一半导体层与第一钝化膜相对的第二钝化膜，
所述元件基板的周边区域包括相对于所述读出电路基板的接合面。
2.根据权利要求1所述的半导体元件，其中
所述元件基板还包括
至少在所述周边区域中设置并且围绕第一半导体层的埋入层，和
设置在所述埋入层和第一半导体层之间的第三钝化膜。
3.根据权利要求2所述的半导体元件，其中第三钝化膜和第一钝化膜连续地设置。
4.根据权利要求2所述的半导体元件，其中第三钝化膜与第一钝化膜接触。
5.根据权利要求2所述的半导体元件，其中
所述埋入层包括
第一埋入层，和
设置在第一埋入层和所述读出电路基板之间以及第一半导体层和所述配线层之间的第二埋入层。
6.根据权利要求5所述的半导体元件，其中第一钝化膜跨越所述元件区域和所述周边区域延伸，并且设置在第一埋入层和第二埋入层之间。
7.根据权利要求1所述的半导体元件，其中
所述元件基板还包括
设置在第一半导体层和所述配线层之间并且与第一半导体层电气连接的第一电极，和
隔着第一半导体层与第一电极相对的第二电极。
8.根据权利要求7所述的半导体元件，其中第一电极设置在第一钝化膜和第一半导体层之间。
9.根据权利要求7所述的半导体元件，其中第一钝化膜具有在其中埋设第一电极的开口。
10.根据权利要求2所述的半导体元件，其中所述元件基板在所述周边区域中还包括将第二电极和所述读出电路基板彼此电气连接的连接部。
11.根据权利要求10所述的半导体元件，其中
所述连接部由设置在所述埋入层中的凹槽构成，和
所述凹槽被设置为围绕所述元件区域。
12.根据权利要求1所述的半导体元件，其中所述元件基板的元件区域在与所述周边区域的接合面相同的平面上接合到所述读出电路基板。
13.根据权利要求1所述的半导体元件，其中所述配线层还设置在所述周边区域中。
14.根据权利要求1所述的半导体元件，其中所述化合物半导体材料吸收红外区域中的波长的光。
15.根据权利要求1所述的半导体元件，其中所述化合物半导体材料包括InGaAs、InAsSb、InAs、InSb和HgCdTe中的一种。
16.根据权利要求1所述的半导体元件，还包括在第一半导体层的与所述读出电路基板的对向面的相对面侧上的片上透镜。
17.根据权利要求1所述的半导体元件，还包括被设置为层叠在所述元件基板上并包括光电二极管的第二半导体层。
18.一种制造半导体元件的方法，所述方法包括：
形成包含化合物半导体材料的半导体层；
将所述半导体层接合到临时基板上；
在将所述半导体层接合到所述临时基板上之后，形成覆盖所述半导体层的第一钝化膜；
形成填充所述半导体层和所述临时基板之间的台阶差的埋入层；
在所述半导体层的与相对于所述临时基板的接合面相对的表面上形成配线层；
使读出电路基板隔着所述配线层与所述半导体层相对，从而经由所述配线层将所述半导体层和所述读出电路基板彼此电气连接；和
在去除接合到所述半导体层的所述临时基板之后，形成隔着所述半导体层与第一钝化膜相对的第二钝化膜。
19.根据权利要求18所述的制造半导体元件的方法，所述方法还包括：
在第一钝化膜中形成多个开口；和
在所述多个开口的每一个中埋设第一电极。
20.根据权利要求18所述的制造半导体元件的方法，所述方法还包括形成与所述半导体层电气连接的第一电极，其中第一钝化膜在形成第一电极之后形成。
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