CN118176584A

CN118176584A - 光接收装置

Info

Publication number: CN118176584A
Application number: CN202280071800.5A
Authority: CN
Inventors: 羽根田雅希; 上林拓海
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2024-06-11

Abstract

根据本公开一个实施方案的光接收装置包括：第一基板，其包括对光执行光电转换的多个光电转换部和累积由所述光电转换部执行光电转换而产生的电荷的累积部；层叠在第一基板上的第二基板，其包括读出电路，所述读出电路输出基于累积在所述累积部中的电荷的第一信号；和配线层，其包括将所述累积部和所述读出电路彼此电气连接的通孔，其中第一基板和第二基板层叠以使得第一基板的形成有元件的第一面和第二基板的形成有元件的第二面彼此相对，和所述通孔贯通所述配线层中的多个层。

Description

光接收装置

技术领域

本公开涉及一种光接收装置。

背景技术

已经提出了一种通过将包括传感器像素的基板、包括读出电路的基板和包括逻辑电路的基板贴合在一起而构成的具有三维结构的成像装置(专利文献1)。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开第2020-88380号

发明内容

期望成像装置在将电荷转换为电压时具有改进的转换效率。

期望提供一种能够提高转换效率的成像装置。

附图说明

图1是示出根据本公开实施方案的成像装置的总体构成的示例的框图。

图2是示出根据本公开实施方案的成像装置的像素共享单元的构成例的图。

图3是根据本公开实施方案的成像装置的截面构成的示例的示意图。

图4是示出根据本公开实施方案的成像装置的截面构成的示例的图。

图5A是示出根据本公开实施方案的成像装置的制造方法的示例的图。

图5B是示出根据本公开实施方案的成像装置的制造方法的示例的图。

图5C是示出根据本公开实施方案的成像装置的制造方法的示例的图。

图5D是示出根据本公开实施方案的成像装置的制造方法的示例的图。

图5E是示出根据本公开实施方案的成像装置的制造方法的示例的图。

图5F是示出根据本公开实施方案的成像装置的制造方法的示例的图。

图5G是示出根据本公开实施方案的成像装置的制造方法的示例的图。

图6是示出根据本公开变形例1的成像装置的截面构成的示例的图。

图7是示出根据本公开变形例2的成像装置的截面构成的示例的图。

图8是示出根据本公开变形例2的成像装置的截面构成的另一示例的图。

图9是示出根据本公开变形例3的成像装置的截面构成的示例的图。

图10A是根据本公开变形例3的成像装置的制造方法的示例的说明图。

图10B是根据本公开变形例3的成像装置的制造方法的示例的说明图。

图10C是根据本公开变形例3的成像装置的制造方法的示例的说明图。

图10D是根据本公开变形例3的成像装置的制造方法的示例的说明图。

图10E是根据本公开变形例3的成像装置的制造方法的示例的说明图。

图10F是根据本公开变形例3的成像装置的制造方法的示例的说明图。

图11是示出根据本公开变形例3的成像装置的截面构成的另一示例的图。

图12是示出根据本公开变形例3的成像装置的截面构成的另一示例的图。

图13是示出根据本公开变形例3的成像装置的截面构成的另一示例的图。

图14是示出根据本公开变形例4的成像装置的截面构成的示例的图。

图15是示出根据本公开变形例4的成像装置的截面构成的另一示例的图。

图16是示出包括成像装置的电子设备的构成例的框图。

图17是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

图18是辅助说明车外信息检测单元和成像单元的安装位置的示例的图。

图19是示出内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。

图20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。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本公开的实施方案。注意，按照以下顺序给出说明。

1.实施方案

2.变形例

3.适用例

4.应用例

<1.实施方案>

图1是示出作为根据本公开实施方案的光接收装置的示例的成像装置的总体构成的示例的框图。作为光接收装置的成像装置1是接收入射光以执行光电转换的装置。成像装置(光接收装置)1对接收到的光执行光电转换以生成信号。成像装置1经由光学透镜系统(未示出)接收来自被摄体的入射光(图像光)。成像装置1例如是CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，并且捕获被摄体的图像。

成像装置1包括其中每个具有光电转换部(光电转换元件)的像素P以矩阵状配置的像素阵列部240。在像素阵列部240中，每个具有光电转换部的像素P以矩阵状配置。像素阵列部240是其中像素P以阵列状重复配置的区域。成像装置1在像素阵列部240的周边区域中包括例如输入部210、行驱动部220、时序控制部230、列信号处理部250、图像信号处理部260和输出部270。

在本实施方案中，每个包括多个像素P的像素共享单元40以阵列状配置。在图1所示的示例中，像素共享单元40包括四个像素(像素Pa、像素Pb、像素Pc和像素Pd)。像素Pa～Pd例如被配置为两行×两列。像素Pa～Pd中的每一个具有作为光电转换部的例如光电二极管PD。

成像装置1具有针对每个像素共享单元40的后述的读出电路(参照图2)。读出电路包括放大晶体管、复位晶体管等，并且输出基于由光电转换部执行光电转换而产生的电荷的像素信号。像素共享单元40是共享一个读出电路的单位，并且像素共享单元40的多个像素(图1中的像素Pa～Pd)共享一个读出电路。在像素阵列部240中，针对每四个像素(像素Pa～Pd)设置一个读出电路。时间分割地操作读出电路允许读出像素Pa～Pd的各自的像素信号。

如图1所示，成像装置1具有多条行驱动信号线Lread(行选择线、复位控制线等)和多条垂直信号线(列读出线)Lsig。例如，在像素阵列部240中，行驱动信号线Lread针对由在水平方向(行方向)上配置的多个像素P构成的每个像素行配线。此外，在像素阵列部240中，垂直信号线Lsig针对由在垂直方向(列方向)上配置的多个像素P构成的每个像素列配线。行驱动信号线Lread传输例如驱动像素共享单元40的各晶体管的信号。像素信号可以从包括在像素共享单元40中的各像素Pa～Pd读出到垂直信号线Lsig。

行驱动部220由每个包括移位寄存器、地址解码器等的多个电路构成。行驱动部220(驱动电路)生成信号以驱动像素P，并且经由行驱动信号线Lread将信号输出到像素阵列部240的各像素共享单元40。行驱动部220生成例如控制传输晶体管的信号TRG、控制选择晶体管的信号SEL、控制复位晶体管的信号RST等，并且通过行驱动信号线Lread将信号输出到各像素共享单元40。

如上所述，行驱动信号线Lread传输驱动信号(信号TRG、信号SEL等)以读出来自像素P的信号。行驱动部220是行地址控制部，选择性地扫描像素阵列部240的各像素P，并且例如以行为单位驱动配置在像素阵列部240中的多个像素P。由行驱动部220选择性地扫描的各像素P的像素信号经由连接到该像素P的垂直信号线Lsig输出到列信号处理部件250。

列信号处理部250(信号处理电路)包括例如连接到垂直信号线Lsig的负荷电路部。负荷电路部与读出电路的放大晶体管一起构成源极跟随器电路。注意，列信号处理部250可以包括放大电路部，其放大经由垂直信号线Lsig从像素共享单元40读出的像素信号。此外，列信号处理部250可以包括从像素信号中去除噪声成分的噪声处理部。

此外，列信号处理部250包括模数转换器(ADC)。ADC包括例如比较器部和计数器部。比较器部把将要转换的模拟信号与将要比较的参照信号进行比较。计数器部测量直到比较器部的比较结果反转的时间。

列信号处理部250的ADC把作为将要从像素共享单元40输出的模拟信号的像素信号转换为数字信号。ADC可以对由噪声处理部进行噪声处理之前的像素信号执行AD转换，或者可以对由噪声处理部进行噪声处理之后的像素信号执行AD转换。注意，列信号处理部250还可以包括水平扫描电路部，其执行控制以扫描读出的列。

时序控制部230基于例如从外部输入到成像装置1的基准时钟信号和时序控制信号，向行驱动部220和列信号处理部250供给控制时序的信号。时序控制信号例如是垂直同步信号、水平同步信号等。时序控制部230(控制电路)包括例如产生各种时序信号的时序发生器，并且基于所生成的各种时序信号来控制行驱动部220、列信号处理部250等的驱动。

图像信号处理部260是对像素信号执行各种类型的信号处理的电路。图像信号处理部260可以包括处理器和存储器。图像信号处理部260(信号处理电路)对经过AD转换的像素信号执行诸如黑电平调整和用于灰度调整的色调曲线校正处理等信号处理。注意，指示灰度的校正量的色调曲线的特性数据可以预先存储在图像信号处理部260内部的存储器中。

输入部210和输出部270与外部交换信号。例如，上述基准时钟信号、时序控制信号和特性数据从成像装置1的外部输入到输入部210(输入电路)。输出部270(输出电路)可以向外部输出例如图像信号处理部260的信号处理之后的像素信号或者图像信号处理部260的信号处理之前的像素信号。

图2是示出根据本公开实施方案的成像装置的像素共享单元的构成例的图。下面给出如图1所示的四个像素P共享一个读出电路45的情况的示例的说明。四个像素Pa～Pd中的每一个包括作为光电转换部(光电转换元件)的光电二极管PD、传输晶体管Tr1和浮动扩散部FD。

作为光电转换部的光电二极管PD将入射光转换为电荷。光电二极管PD执行光电转换以产生与接收光量相对应的电荷。传输晶体管Tr1电气连接到光电二极管PD。传输晶体管Tr1由信号TRG控制，并且由光电二极管PD执行光电转换，以将累积的电荷传输到浮动扩散部FD。

浮动扩散部FD是累积部并且累积传输的电荷。浮动扩散部FD也可以被称为保持从光电二极管PD传输的电荷的保持部。浮动扩散部FD累积传输的电荷，并且将电荷转换为与浮动扩散部FD的容量相对应的电压。由光电二极管PD转换的电荷通过传输晶体管Tr1传输到浮动扩散部FD，并且被转换为与浮动扩散部FD的容量相对应的电压。

在图2所示的示例中，通过彼此不同的信号来控制像素Pa～像素Pd的各自传输晶体管Tr1的导通/截止。像素Pa的传输晶体管Tr1由信号TRG1控制，像素Pb的传输晶体管Tr1由信号TRG2控制。此外，像素Pc的传输晶体管Tr1由信号TRG3控制，像素Pd的传输晶体管Tr1由信号TRG4控制。

作为示例，读出电路45包括放大晶体管Tr2、选择晶体管Tr3和复位晶体管Tr4。放大晶体管Tr2的栅极连接到浮动扩散部FD，并且接收由浮动扩散部FD转换的电压的输入。放大晶体管Tr2基于浮动扩散部FD的电压生成像素信号。像素信号是基于光电转换的电荷的模拟信号。

选择晶体管Tr3由信号SEL控制，并且将来自放大晶体管Tr2的像素信号输出到垂直信号线Lsig。选择晶体管Tr3也可以说是控制像素信号的输出时序。复位晶体管Tr4可以由信号RST控制，以复位在浮动扩散部FD中累积的电荷并复位浮动扩散部FD的电压。从读出电路45输出的像素信号经由垂直信号线Lsig输入到上述列信号处理部250(参照图1)。注意，选择晶体管Tr3可以设置在将要被供给电源电压VDD的电源线和放大晶体管Tr2之间。此外，可以根据需要省略选择晶体管Tr3。

读出电路45可以包括用于改变浮动扩散部FD中的电荷-电压转换的增益的晶体管(增益切换晶体管)。增益切换晶体管例如设置在复位晶体管Tr4和浮动扩散部FD之间。使增益切换晶体管进入导通状态增加了将要添加到浮动扩散部FD的容量，从而使得可以在电荷转换为电压时改变增益。

图3是根据本公开实施方案的成像装置的截面构成的示例的示意图。成像装置1具有第一基板101、第二基板102和第三基板103在Z轴方向上层叠的构成。第一基板101、第二基板102和第三基板103各自由半导体基板(例如，硅基板)构成。注意，如图3所示，来自被摄体的光的入射方向被定义为Z轴方向，与Z轴方向直交的纸面的左右方向被定义为X轴方向，并且与Z轴方向和X轴方向直交的方向被定义为Y轴方向。在下面的图中，在一些情况下，可以用图3中的箭头作为基准来表示方向。

如图3所示，第一基板101、第二基板102和第三基板103分别具有将要设有晶体管的第一面11S1、12S1和13S1以及第二面11S2、12S2和13S2。第一面11S1、12S1和13S1中的每一个都是在其上形成诸如晶体管等元件的元件形成面。第一面11S1、12S1和13S1中的每一个都设有栅电极、栅极氧化物膜等。

如图3所示，第一基板101的第一面11S1设有配线层111。第二基板102的第一面12S1设有配线层121，第二基板的第二面12S2设有配线层122。此外，第三基板103的第一面13S1设有配线层131。配线层111、121、122和131包括例如导体膜和绝缘膜，并且包括多个配线、通孔等。配线层111、121、122和131中的每一个都包括例如两层以上的配线。配线层111、121、122和131中的每一个可以包括三层或四层以上的配线。

配线层111、121、122和131具有其中例如多个配线隔着层间绝缘层(层间绝缘膜)层叠的构成。配线层使用例如铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、多晶硅(Poly-Si)等形成。层间绝缘层例如由包含氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)或氧氮化硅(SiON)之中的一种的单层膜或包含之中的两种以上的层叠膜形成。

注意，第一基板101和配线层111也可以统称为第一基板101(或第一电路层)。此外，第二基板102以及配线层121和122也可以统称为第二基板102(或第二电路层)。此外，第三基板103和配线层131也可以统称为第三基板103(或第三电路层)。

第一基板101和第二基板102通过电极之间的接合而层叠以使得其上形成有诸如晶体管等元件的第一面11S1和第一面12S1彼此相对。即，第一基板101和第二基板102彼此接合，以使得它们各自的前面彼此相对。这种接合方式被称为面对面接合。

第二基板102和第三基板103通过电极之间的接合而层叠以使得其上形成有诸如晶体管等元件的第二面12S2和第一面13S1彼此相对。即，第二基板102和第三基板103彼此接合，以使得第二基板的背面和第三基板103的前面彼此相对。这种接合方式被称为面对背接合。

作为示例，第一基板101的第一面11S1和第二基板102的第一面12S1通过包含铜(Cu)的金属电极之间的接合(即，Cu-Cu接合)而彼此贴合。此外，第二基板102的第二面12S2和第三基板103的第一面13S1也例如通过Cu-Cu接合而彼此贴合。注意，接合用电极可以由铜(Cu)以外的金属材料构成，例如，镍(Ni)、钴(Co)、锡(Sn)等，或者可以由其他材料构成。

在图3所示的示例中，由配线层111中的第四层配线M4构成的多个电极15和由配线层121中的第四层配线M4构成的多个电极25彼此接合，从而允许第一基板101和第二基板102彼此连接。此外，由配线层122中的最上层的配线构成的多个电极26和由配线层131中最上层的配线构成的多个电极35彼此接合，从而允许第二基板102和第三基板103彼此连接。电极15、25、26和35中的每一个都是接合用电极。

在根据本实施方案的成像装置1中，上述光电二极管PD、传输晶体管Tr1和浮动扩散部FD配置在第一基板101中，读出电路45配置在第二基板102中。光电二极管PD和读出电路45配置在单独的基板中，因此与光电二极管PD和读出电路45配置在同一基板中的情况相比，可以使得光电二极管PD具有足够的尺寸。这使得可以获取具有宽的动态范围的图像。注意，在第三基板103中，例如，配置有上述的行驱动部220、时序控制部230、列信号处理部250、图像信号处理部260等。此外，上述的输入部210和输出部270可以配置在第三基板103中。

如图3示意性所示，第一基板101的像素P的浮动扩散部FD经由配线层111的配线和配线层121的配线电气连接到第二基板102的读出电路45的放大晶体管Tr2等。由第一基板101的光电二极管PD执行光电转换而产生的电荷经由传输晶体管Tr1输出到浮动扩散部FD和第二基板102的读出电路45。

根据本实施方案的成像装置1设置有贯通多个层的贯通孔17。贯通孔17是贯通配线层内的一些或全部层的通孔。例如，贯通孔17贯通配线层中的一些配线和层间绝缘膜，以将上层配线和下层配线彼此连接。贯通孔17是连接部，并且例如可以将彼此相距两层以上的配线彼此连接。成像装置1针对每个像素P或每多个像素P设置有贯通孔17。

贯通孔17例如由钨(W)、铝(Al)、钴(Co)、钼(Mo)、钌(Ru)等构成。注意，贯通孔17可以由其他金属材料形成。图3例示了作为贯通孔17的第一贯通孔17a和第二贯通孔17b。在一些情况下，第一贯通孔17a和第二贯通孔17b在本文中可以被统称为贯通孔17。

如图3示意性地所示的，配线层111和121分别包括第一贯通孔17a和第二贯通孔17b。多个第一贯通孔17a被设置在配线层111中，并且多个第二贯通孔17b被设置在配线层121中。例如，第一贯通孔17a和第二贯通孔17b针对每个读出电路45设置。

第一贯通孔17a是贯通配线层111中的多个层的通孔。在图3所示的示例中，第一贯通孔17a被设置为贯通配线层111的第一至第四配线的层之中的第二层配线和第三层配线的层。连接到配线层111的第一层配线M1的第一贯通孔17a被形成为在Z轴方向上延伸以到达第四层配线M4。即，第一贯通孔17a将配线层111中的第一层配线M1和第四层配线M4彼此连接，而无需经过第二层配线M2和第三层配线M3。

第二贯通孔17b是贯通配线层121中的多个层的通孔。在图3所示的示例中，第二贯通孔17b被设置为贯通配线层121的第一至第四配线的层之中的第二层配线和第三层配线的层。第二贯通孔17b将配线层121中的第一层配线M1和第四层配线M4彼此连接，而无需经过第二层配线M2和第三层配线M3。注意，第一贯通孔17a和第二贯通孔17b可以分别被设置为贯通三层以上的配线的层。

在本实施方案中，设置在第一基板101中的浮动扩散部FD经由第一贯通孔17a、接合用电极15和25以及第二贯通孔17b电气连接到第二基板102的读出电路45。第一贯通孔17a连接到电极15，而无需经过配线层111内的多个层(图3中的第二和第三层配线的层)中的一些。因此，如图3中的虚线箭头所指示的，在配线层111中，可以加宽(延长)第一贯通孔17a和第二层配线M2之间的间隔(距离)以及第一贯通孔17a和第三层配线M3之间的间隔中的每一个。因此，这可以减小将要添加到电气连接到第一贯通孔17a的浮动扩散部FD的配线容量。

此外，第二贯通孔17b连接到电极25，而无需经过配线层121内的多个层(图3中的第二和第三层配线的层)中的一些。因此，如图3中的虚线箭头所指示的，在配线层121中，可以加宽第二贯通孔17b和第二层配线M2之间的间隔以及第二贯通孔17b和第三层配线M3之间的间隔中的每一个。因此，这可以减小将要添加到电气连接到第二贯通孔17b的浮动扩散部FD的配线容量。

如上所述，在本实施方案中，确保了将浮动扩散部FD和读出电路45彼此连接的配线与周围的金属配线之间的间隔。这可以减小将要添加到浮动扩散部FD的容量。因此，这可以提高在浮动扩散部FD中将电荷转换为电压时的转换效率(转换增益)。

与浮动扩散部FD和读出电路45通过大量配线(例如，八层配线)连接的情况相比，可以抑制将要添加到浮动扩散部FD的配线容量的分散。这使得可以减少转换效率的分散，从而抑制像素信号的质量的下降。

注意，成像装置1可以包括电气连接到第一基板101的其他电路元件(例如传输晶体管Tr1的栅极，以传输信号TRG)的贯通孔17。此外，成像装置1可以包括电气连接到第二基板102的其他电路元件(例如，选择晶体管Tr3的栅极或复位晶体管Tr4的栅极)的贯通孔17。

图4是示出根据本公开实施方案的成像装置的截面构成的示例的图。成像装置1包括会聚光的透镜部31和滤色器32。滤色器32和透镜部31顺次地层叠在第一基板101上。滤色器32和透镜部31例如针对每个像素P设置。

透镜部31将从图4中的上方入射的光引导到光电二极管PD侧。透镜部31是也被称为片上透镜的光学构件。滤色器32选择性地透过入射光之中的特定波长域的光。透过透镜部31和滤色器32的光入射到光电二极管PD。光电二极管PD对入射光执行光电转换而产生电荷。

在图4所示的示例中，在第一基板101的第二面11S2侧设置有焊盘80。在第一基板101中，在焊盘80上形成开口，并且焊盘80露出于外部。焊盘80例如是使用铝(Al)形成的电极。注意，焊盘80可以使用其他金属材料构成。多个焊盘80设置在成像装置1中。焊盘80可以将例如从外部输入的电源电压VDD(或接地电压VSS)供给到第一基板101至第三基板103的各电路。

此外，成像装置1设置有贯通电极28，如图4所示。贯通电极28是贯通第二基板102的电极。贯通电极28在Z轴方向上延伸，并且形成为到达第二基板102的配线层122。贯通电极28能够将设置在第二基板102的第一面12S1侧的电路和设置在第二基板102的第二面12S2侧的电路彼此连接。贯通电极28将设置在不同层中的电路彼此连接。贯通电极28例如由钨(W)、铝(Al)、钴(Co)、钼(Mo)、钌(Ru)等构成。注意，贯通电极28可以由其他金属材料形成。

例如，多个贯通电极28配置在像素阵列部240的周边区域中。设置在第二基板102中的读出电路45经由配线层121、贯通电极28和配线层122电气连接到第三基板103的电路和配线层131。例如，读出电路45通过多个贯通电极28电气连接到控制读出电路45的电路和处理从读出电路45输出的像素信号的电路。例如，读出电路45经由彼此不同的贯通电极28连接到上述行驱动部220和列信号处理部250。

例如，设置在成像装置1中的多个贯通电极28包括传输像素信号和控制读出电路45的各晶体管的信号(上述信号SEL、信号RST等)的贯通电极等。此外，可以配置连接到电源线以供给电源电压VDD的贯通电极28、连接到接地线以供给接地电压VSS的贯通电极28等。

如图4所示，浮动扩散部FD和读出电路45的放大晶体管Tr2等经由第一贯通孔17a和第二贯通孔17b彼此电气连接。在光电二极管PD中执行光电转换而产生的电荷通过传输晶体管Tr1传输到浮动扩散部FD、第一贯通孔17a和第二贯通孔17b。放大晶体管Tr2生成与已经在浮动扩散部FD中进行了电荷-电压转换的电压相对应的像素信号。例如，由读出电路45的放大晶体管Tr2和选择晶体管Tr3输出的像素信号被传输到第三基板103的列信号处理部250。

在图4所示的示例中，在像素共享单元40内的左右像素P之中，透过绿色(G)光的滤色器32被设置在左侧的像素P的光电二极管PD上。左侧的像素P的光电二极管PD接收绿色波长域的光以执行光电转换。在像素共享单元40内的左右像素P之中，透过红色(R)光的滤色器32被设置在右侧的像素P的光电二极管PD上。右侧的像素P的光电二极管PD接收红色波长域的光以执行光电转换。注意，配置在透过蓝色(B)光的滤色器32下方的光电二极管PD接收蓝色波长域的光以执行光电转换。因此，成像装置1的各像素P能够生成R成分的像素信号、G成分的像素信号和B成分的像素信号。成像装置1能够获得RGB的像素信号。

注意，滤色器32不限于原色系(RGB)的滤色器，而可以是诸如Cy(青色)、Mg(品红色)或Ye(黄色)等补色系的滤色器。此外，可以配置与W(白色)相对应的滤色器，即，透过入射光的全波长域的光的滤波器。

图5A～图5G是示出根据本公开实施方案的成像装置的制造方法的示例的图。首先，如图5A所示，在第一基板101中形成诸如光电二极管PD和传输晶体管Tr1等各种元件。在第一基板101的第一面11S1侧设置传输晶体管Tr1、浮动扩散部FD等。此外，配线层111形成在第一基板101的第一面11S1上。

在这种情况下，例如，诸如氧化硅膜(SiO₂)等绝缘膜作为层间绝缘层(层间绝缘膜)形成在配线层111的下层部分51和上层部分53中的每一个中。在配线层111的中央层部分52中，例如，形成介电常数低于氧化硅膜的介电常数的绝缘膜作为层间绝缘层，以减小配线容量。中央层部分52的层间绝缘层可以由作为低介电常数材料(Low-k材料)的SiOC、SiOCH等构成。中央层部分52的层间绝缘层可以由氧化硅膜构成。中央层部分52设置有由导体构成的配线，例如，由铜(Cu)和作为阻挡金属的钽(Ta)构成的配线。注意，其他配线层(配线层121、122、131等)也可以以与配线层111的情况相同的方式通过层叠包括作为层间绝缘层的氧化硅膜的层(例如，上层部分和下层部分)和包括作为层间绝缘层的低介电常数材料的层(例如，中央层部分)来形成。

包括读出电路45的各晶体管的各种元件形成在图5B所示的第二基板102中。放大晶体管Tr2、选择晶体管Tr3、复位晶体管Tr4等设置在第二基板102的第一面12S1侧。此外，配线层121形成在第二基板102的第一面12S1上。

构成上述行驱动部220、列信号处理部250、图像信号处理部260等的各种元件形成在图5C所示的第三基板103中。例如，行驱动部220的晶体管、列信号处理部250的晶体管、图像信号处理部260的晶体管等设置在第三基板103的第一面13S1侧。此外，包括用作Cu-Cu连接用端子的电极35的配线层131形成在第三基板103的第一面13S1上。

如图5D所示，在配线层111中形成多个第一贯通孔17a、用作Cu-Cu连接用端子的电极15等。电极15配置在配线层111的表面上。此外，如图5E所示，在配线层121中形成多个第二贯通孔17b、用作Cu-Cu连接用端子的电极25等。电极25配置在配线层121的表面上。

接下来，如图5F所示，通过多个电极15和多个电极25将第一基板101和第二基板102进行Cu-Cu接合，以使得第一面11S1和第一面12S1彼此相对。即，第一基板101和第二基板102的各自表面彼此接合。其后，减小第二基板102的厚度。作为示例，第二基板102的厚度被设定为3μm以下，例如，0.5μm。

接下来，首先，在第二基板102的第二面12S2上形成绝缘膜(例如，氧化硅膜)，然后对绝缘膜和第二基板102进行部分蚀刻(例如，反应性离子蚀刻)，以形成贯通电极用的孔。注意，在将第一基板101和第二基板102彼此接合之前，可以在第二基板101和配线层121中预先形成贯通电极用的孔。然后，在贯通电极用的孔的内壁上形成绝缘膜(例如，氧化硅膜)。此外，执行蚀刻以使得贯通电极用的孔的底面到达配线层121，并且配线层121的第一层配线M1通过贯通电极用的孔露出。

其后，使用包含Cu或Al的低电阻的导电材料来填充贯通电极用的孔，从而形成贯通电极28。然后，通过CMP或蚀刻去除在贯通电极28的上部的额外的金属膜。此外，在第二基板102的第二面12S2侧形成包括将要连接到贯通电极28的配线和用作Cu-Cu连接用端子的电极26的配线层122；在图5F中示出了该状态。

接下来，如图5G所示，然后通过多个电极26和多个电极35将第二基板102和第三基板103进行Cu-Cu接合，以使得第二面12S2和第一面13S1彼此相对。其后，减小第一基板101的厚度。作为示例，第一基板101的厚度被设定为4μm。其后，在第一基板101的第二面11S2侧顺次形成滤色器32和透镜部31。此外，在第一基板101的第二面11S2侧的区域之中，通过干法蚀刻在像素阵列部240的周边区域中形成开口，并且设置焊盘80。上述制造方法可以制造图4所示的成像装置1。此外，注意，上述制造方法仅仅是示例性的，并且可以采用其他制造方法。

[作用和效果]

根据本实施方案的光接收装置(成像装置1)包括：第一基板101，其包括对光执行光电转换的多个光电转换部(光电二极管PD)和累积由所述光电转换部执行光电转换而产生的电荷的累积部(浮动扩散部FD)；层叠在第一基板上的第二基板102，其包括读出电路45，所述读出电路输出基于累积在所述累积部中的电荷的第一信号(像素信号)；和配线层(配线层111和121)，其包括将所述累积部和所述读出电路彼此电气连接的通孔(贯通孔17)。第一基板和第二基板层叠以使得第一基板的形成有元件的第一面(第一基板101的第一面11S1)和第二基板的形成有元件的第二面(第二基板102的第一面12S1)彼此相对。所述通孔(贯通孔17)贯通所述配线层中的多个层。

在根据本实施方案的成像装置1中，浮动扩散部FD和读出电路45通过贯通配线层111和121内的多个层的贯通孔17彼此电气连接。因此，这可以减小将要添加到浮动扩散部FD的容量。这可以提高在浮动扩散部FD中将电荷转换为电压时的转换效率(转换增益)。

接下来，给出本公开的变形例的说明。在下文中，与上述实施方案类似的构成要素由相同的附图标记来表示，并且适当地省略其说明。

<2.变形例>

(2-1.变形例1)

在上述实施方案中，已经给出了其中设置贯通孔17以将配线层内不同层的配线连接的示例的说明。然而，贯通孔17可以直接连接到半导体基板(例如，第一基板101或第二基板102)。可以设置有将要直接连接到第一基板101的电路元件(例如，浮动扩散部FD、传输晶体管Tr1等)的第一贯通孔17a。此外，可以设置有将要直接连接到第二基板102的电路元件(例如，读出电路45的晶体管)的第二贯通孔17b。

图6是示出根据变形例1的成像装置的截面构成的示例的图。第一贯通孔17a被配置为将接合用电极15和浮动扩散部FD彼此连接。在图6所示的示例中，第一贯通孔17a直接连接到作为累积部的浮动扩散部FD，而无需经过配线层111中的第一层配线至第四层配线。此外，第二贯通孔17b被配置为将连接电极25和读出电路45的放大晶体管Tr2彼此连接。在图6所示的示例中，第二贯通孔17b直接连接到放大晶体管Tr2，而无需经过配线层121中的第一层配线至第四层配线。在本变形例的情况下，这也可以减小将要添加到浮动扩散部FD的容量，从而提高转换效率。

(2-2.变形例2)

成像装置1可以包括贯通孔17周围的保护膜。保护膜可以被形成为在配线层中覆盖贯通孔17。图7是示出根据变形例2的成像装置的截面构成的示例的图。在图7所示的示例中，在配线层111中，保护膜29被设置为覆盖第一贯通孔17a的周围。此外，在配线层121中，保护膜29被设置为覆盖第二贯通孔17b的周围。保护膜29包含硅与氧、氮及碳中的至少一种。例如，保护膜29可以由氧化硅膜构成。

在本变形例中，在贯通孔17和配线层的绝缘膜(例如，由低介电常数材料构成的绝缘膜)之间设置保护膜29可以抑制用于贯通孔17的金属材料进入配线层内。这可以防止将要添加到连接到贯通孔17的电路部分(例如，浮动扩散部FD)的容量增加以及防止贯通孔17与其他配线等短路(short-circuited)。注意，同样在本变形例的情况下，如图8所示，第一贯通孔17a可以直接连接到第一基板101的电路元件，并且第二贯通孔17b可以直接连接到第二基板102的电路元件。

(2-3.变形例3)

在上述实施方案中，已经说明了成像装置1的构成例，但仅仅是示例性的；成像装置1的构成不限于上述示例。贯通孔和接合用电极之间的接合可以被用于将多个基板彼此连接。例如，多个贯通孔和多个接合用电极之间的接合允许第一基板101和第二基板102彼此连接。

图9是示出根据变形例3的成像装置的截面构成的示例的图。图9示意性地示出了成像装置1的一部分的截面构成例。如图9所示，第二贯通孔17b可以连接到作为接合用电极的电极15。第一基板101和第二基板102通过第二贯通孔17b和电极15之间的接合而层叠。成像装置1的第一基板101和第二基板102具有第二贯通孔17b和电极15之间的接合面。

在图9所示的示例中，第二贯通孔17b连接到配线层111的电极15，而无需经过配线层121中的第二层配线至第四层配线。在与第一基板101和第二基板102的层叠方向(图9中的Z轴方向)直交的方向上，第二贯通孔17b的宽度(面积)小于作为接合用电极的电极15的宽度。

在成像装置1中，设置在第一基板101中的浮动扩散部FD经由第一基板101侧的接合用电极15和第二贯通孔17b电气连接到第二基板102的读出电路45。与使用第一基板101侧和第二基板102侧的两个接合用电极将浮动扩散部FD和读出电路45彼此连接的情况相比，这可以减小将要添加到浮动扩散部FD的容量。因此，这可以提高转换效率。此外，可以抑制成像装置1的配线之间的耐受电压的降低和成像装置1的特性劣化的发生。

图10A～图10F是根据变形例3的成像装置的制造方法的示例的说明图。如图10A所示，在第一基板101的第一面11S1上形成配线层111。此外，如图10B所示，在配线层111中形成第一贯通孔17a。然后，如图10C所示，在配线层111中形成作为接合用电极的电极15。

如图10D所示，在第二基板102的第一面12S1上形成配线层121。此外，如图10E所示，在配线层121中形成第二贯通孔17b。然后，如图10F所示，通过多个电极15和多个第二贯通孔17b将第一基板101和第二基板102彼此接合，以使得第一面11S1和第一面12S1彼此相对。上述制造方法可以制造具有图9所示的结构的成像装置1。注意，上述制造方法仅仅是示例性的，并且可以采用其他制造方法。

图11～图13是示出根据变形例3的成像装置的截面构成的另一示例的图。如图11示意性地所示的，第一贯通孔17a可以直接连接到第一基板101的电路元件，并且第二贯通孔17b可以直接连接到第二基板102的电路元件。在图11所示的示例中，第二贯通孔17b连接到配线层111的电极15，而无需经过配线层121中的第一层配线至第四层配线。

如图12所示的示例中，第一贯通孔17a可以连接到作为接合用电极的电极25。第一基板101和第二基板102通过第一贯通孔17a和电极25之间的接合而层叠。成像装置1的第一基板101和第二基板102具有第一贯通孔17a和电极25之间的接合面。

在图12所示的示例中，第一贯通孔17a连接到配线层121的电极25，而无需经过配线层111中的第二层配线至第四层配线。在与第一基板101和第二基板102的层叠方向(图9中的Z轴方向)直交的方向上，第一贯通孔17a的宽度(面积)小于作为接合用电极的电极25的宽度。

注意，如图13所示，第一贯通孔17a可以直接连接到第一基板101的电路元件，并且第二贯通孔17b可以直接连接到第二基板102的电路元件。在图13所示的示例中，第一贯通孔17a连接到配线层121的电极25，而无需经过配线层111中的第一层配线至第四层配线。

(2-4.变形例4)

图14是示出根据变形例4的成像装置的截面构成的示例的图。贯通孔之间的接合可以被用于将多个基板彼此连接。例如，第一贯通孔17a可以直接连接到第二贯通孔17b。第一基板101的多个第一贯通孔17a和第二基板102的多个第二贯通孔17b之间的接合允许第一基板101和第二基板102彼此连接。

如图14所示，通过第一贯通孔17a和第二贯通孔17b之间的接合来层叠第一基板101和第二基板102。成像装置1的第一基板101和第二基板102具有在第一贯通孔17a和第二贯通孔17b之间的接合面。

在图14所示的示例中，第一贯通孔17a连接到配线层121的第二贯通孔17b，而无需经过配线层111中的第二层配线至第四层配线。第二贯通孔17b连接到配线层111的第一贯通孔17a，而无需经过配线层121中的第二层配线至第四层配线。

在成像装置1中，设置在第一基板101中的浮动扩散部FD通过第一贯通孔17a和第二贯通孔17b电气连接到第二基板102的读出电路45。因此，这可以减小将要添加到浮动扩散部FD的容量。

在根据本变形例的成像装置1中，与使用多个配线和多个接合用电极来将浮动扩散部FD和读出电路45彼此连接的情况相比，可以确保配线之间的空间。因此，这可以有效地减小将要添加到浮动扩散部FD的容量，从而提高转换效率。此外，可以抑制成像装置1的配线之间的耐受电压的降低和成像装置1的特性劣化的发生。

图15是示出根据变形例4的成像装置的截面构成的另一示例的图。如图15示意性地所示的，第一贯通孔17a可以直接连接到第一基板101的电路元件，并且第二贯通孔17b可以直接连接到第二基板102的电路元件。在图15所示的示例中，第一贯通孔17a和第二贯通孔17b彼此连接，而无需经过配线层111和配线层121中的第一层配线至第四层配线。

(2-5.变形例5)

在上述实施方案中，已经给出了其中通过电极之间的接合(例如，Cu-Cu接合)实现三维连接的示例的说明。然而，作为基板之间连接的形式，可以采用晶圆对晶圆(wafer-on-wafer)、裸片对晶圆(die-to-wafer)和裸片对裸片(die-to-die)中的任一种。

上面已经给出了其中第二基板102的背面和第三基板103的前面彼此接合的示例的说明；然而，第二基板102的背面和第三基板103的背面可以彼此接合。注意，包括行驱动部220、列信号处理部250、图像信号处理部260等的第三基板103可以三维地接合或连接到不同于第二基板102的基板。

<3.适用例>

上述成像装置1等可适用于具有成像功能的任意类型的电子设备，其示例包括诸如数码相机和摄像机等相机系统以及具有成像功能的移动电话等。图9示出了电子设备1000的示意性构成。

电子设备1000包括例如透镜组1001、成像装置1、DSP(数字信号处理器)电路1002、帧存储器1003、显示部1004、记录部1005、操作部1006和电源部1007，并且它们经由总线1008彼此连接。

透镜组1001捕获来自被摄体的入射光(图像光)，并在成像装置1的成像面上形成图像。成像装置1将已经由透镜组1001在成像面上形成图像的入射光量以像素为单位转换为电气信号，并将该电气信号作为像素信号供给到DSP电路1002。

DSP电路1002是处理从成像装置1供给的信号的信号处理电路。DSP电路1002输出通过处理从成像装置1供给的信号而获得的图像数据。帧存储器1003以帧为单位临时保持由DSP电路1002处理的图像数据。

例如，显示部1004包括诸如液晶面板或有机EL(电致发光)面板等面板型显示装置，并且将由成像装置1捕获的运动图像或静止图像的图像数据记录在诸如半导体存储器或硬盘等记录介质上。

操作部1006根据用户执行的操作输出用于电子设备1000所拥有的各种功能的操作信号。电源部1007将用作DSP电路1002、帧存储器1003、显示部1004、记录部1005和操作部1006的操作电源的各种类型的电源适当地供应给这些供应目标。

<4.应用例>

(移动体的应用例)

根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。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、船舶或机器人等任何类型的移动体上的装置。

图10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彼此连接的多个电子控制单元。在图10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。另外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、声音/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用作诸如内燃机、驱动电机等用于产生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、用于调整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的控制装置。

主体系统控制单元12020根据各种程序来控制设置于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、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接收这些输入的无线电波或信号，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检测包括车辆控制系统12000的车辆的外部有关的信息。例如，车外信息检测单元12030与成像单元12031连接。车外信息检测单元12030使成像单元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检测诸如人、汽车、障碍物、标志、道路上的文字等物体的处理或检测距其距离的处理。

成像单元12031是接收光的光学传感器，其输出对应于光的受光量的电气信号。成像单元12031可以输出电气信号作为图像，或者可以输出电气信号作为与测距有关的信息。另外，由成像单元12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测与车辆的内部有关的信息。例如，车内信息检测单元12040与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。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驾驶员的集中度，或者可以判断驾驶员是否入睡。

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获得的车辆内部或外部有关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，旨在实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于跟随距离的追踪行驶、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，旨在实现使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获得的车辆外部有关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可以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进行协调控制，旨在通过控制头灯以实现将远光灯切换为近光灯的防止眩光。

声音/图像输出单元12052将声音和图像中的至少一种的输出信号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10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11是成像单元12031的设置位置的示例的图。

在图11中，成像单元12031包括成像单元12101、12102、12103、12104和12105。

成像单元12101、12102、12103、12104和12105例如配置在车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠和后门的位置以及车内的挡风玻璃的上侧的位置处。设置在车头中的成像单元12101和设置在车内的挡风玻璃上侧的成像单元12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜中的成像单元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单元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。

顺便提及的是，图11示出了成像单元12101～12104的拍摄范围的示例。成像范围12111表示设置在车头中的成像单元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单元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单元12104的成像范围。例如，通过叠加由成像单元12101～12104拍摄的图像数据获得车辆12100的从上方看到的鸟瞰图像。

成像单元12101～12104中的至少一个可以具有获得距离信息的功能。例如，成像单元12101～12104中的至少一个可以是由多个成像元件构成的立体相机，或者可以是具有相位差检测用的像素的成像元件。

例如，基于从成像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以确定距成像范围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。此外，微型计算机12051可以设定在前方车辆的跟前预先确保的跟随距离，并且进行自动制动控制(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。由此可以进行旨在使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，基于从成像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将关于立体物的立体物数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆等其他立体物的立体物数据，提取所分类的立体物数据，并将所提取的立体物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的驾驶员可以在视觉上识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。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。在碰撞风险等于或高于设定值并由此存在碰撞的可能性的情况下，微型计算机12051可以通过经由音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶者输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向。微型计算机12051可以进行驾驶辅助，以避免碰撞。

成像单元12101～12104中的至少一个可以是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单元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单元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这种识别。当微型计算机12051判断行人存在于成像单元12101～12104的拍摄图像中并由此识别出行人时，声音/图像输出单元12052控制显示单元12062，从而显示用于强调的四边形轮廓线以叠加在所识别的行人上。声音/图像输出单元12052也可以控制显示单元12062，使得在期望的位置处显示指示行人的图标等。

上面已经说明了根据本公开实施方案的技术适用的移动体控制系统的示例。例如，根据本公开实施方案的技术可以适用于上述构成之中的成像单元12031。具体地，例如，成像装置1可以适用于成像单元12031。根据本公开实施方案的技术适用于成像单元12031使得能够获得高清晰度的拍摄图像，从而使得可以在移动体控制系统中利用拍摄图像执行高精度的控制。

(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)可以适用于各种产品。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12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。

在图12中，示出了其中手术者(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和能量装置11112等其他手术器械11110、支撑其上的内窥镜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包括距其远端预定长度的区域被插入患者11132的体腔内的镜筒11101和连接到镜筒11101的近端的摄像头11102。在所示的示例中，示出了包括具有硬性镜筒11101的硬镜的内窥镜11100。然而，内窥镜11100还可以包括具有软性镜筒11101的软镜。

镜筒11101在其远端处具有其中装配有物镜的开口部。光源装置11203连接到内窥镜11100，从而将由光源装置11203生成的光通过延伸到镜筒11101内部的光导引导到镜筒11101的远端，并且通过物镜朝向在患者11132的体腔内的观察对象发射。注意，内窥镜11100可以是直视镜，或者可以是斜视镜或侧视镜。

光学系统和摄像元件被设置在摄像头11102的内部，使得来自观察对象的反射光(观察光)通过光学系统会聚在摄像元件上。观察光由摄像元件执行光电转换，以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，并且对图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等各种图像处理，以显示基于该图像信号的图像。

显示装置11202在CCU 11201的控制下在其上显示基于已经由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。使用者可以通过输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种类型的信息或指令。例如，使用者输入指令等，以改变内窥镜11100的成像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)。

处置器械控制装置11205控制能量装置11112的驱动，用于组织的烧灼或切开、血管的密封等。气腹装置11206通过气腹管11111向患者11132的体腔内注入气体以体腔膨胀，以便确保内窥镜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、图像或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。

注意，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，由于可以高精度地控制针对各种颜色(波长)的输出强度和输出定时，因此可以由光源装置11203进行所拍摄图像的白平衡的调整。此外，在这种情况下，如果将来自各个RGB激光光源的激光光束按时间分割地发射到观察对象上并且与照射定时同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动。则可以按时间分割地拍摄分别对应于R、G和B的图像。根据该方法，即使针对摄像元件未设置滤色器，也可以获得彩色图像。

此外，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的摄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可以被构造供给用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性，以发射与普通观察时的照射光(即，白光)相比具有窄带域的光，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窄带域观察(窄带域成像)。可选择地，在特殊光观察中，可以进行由通过发射激发光产生的荧光获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过向身体组织照射激发光来进行来自身体组织的荧光的观察(自体荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部注射到身体组织中并向身体组织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可以被构造为供给如上所述的适于特殊光观察的窄带域光和/或激发光。

图13是示出图12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用于通信的彼此连接。

透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接部处的光学系统。从镜筒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焦点透镜的多个透镜的组合。

成像单元11402包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或者多个(多板型)。在成像单元11402被构造为多板型的情况下，例如，通过摄像元件生成与各个R、G和B相对应的图像信号，并且可以合成图像信号以获得彩色图像。成像单元11402还可以被构造为具有一对摄像元件，用于获取与用于三维(3D)显示的右眼和左眼用的各个图像信号。如果进行3D显示，则手术者11131可以更加准确地把握手术部位中的活体组织的深度。注意，在成像单元11402被构造为多板型的情况下，透镜单元11401的多个系统被设置为对应于各个摄像元件。

此外，成像单元11402不必须设置在摄像头11102中。例如，成像单元11402可以设置在镜筒11101内部的物镜的正后方。

驱动单元11403包括致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和焦点透镜沿着光轴移动预定距离。结果，可以适当地调整由成像单元11402的拍摄图像的放大率和焦点。

通信单元11404包括用于向和从CCU 11201传输和接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11404将从成像单元11402获取的图像信号作为RAW数据通过传输线缆11400传输到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，并将该控制信号供给到摄像头控制单元11405。例如，控制信号包括与成像条件有关的信息，诸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。

注意，诸如帧速率、曝光值、放大率或焦点等成像条件可以由使用者适当地指定，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设定。在后一种情况下，自动曝光(AE)功能、自动对焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能被结合在内窥镜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包括用于向和从摄像头11102传输和接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11411通过传输线缆11400接收从摄像头11102传输的图像信号。

此外，通信单元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。

图像处理单元11412对从摄像头11102传输的RAW数据形式的图像信号进行各种图像处理。

控制单元11413进行与由内窥镜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，控制单元11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。

此外，控制单元11413基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号来控制显示装置11202显示其中对手术部位等成像的所拍摄的图像。于是，控制单元11413可以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，控制单元11413可以通过检测包含在所拍摄的图像中的物体的边缘形状、颜色等识别诸如钳子等手术器械、特定活体部位、出血、当使用能量装置11112时的雾等等。当控制显示装置11202显示所拍摄的图像时，控制单元11413可以使用识别结果以重叠的方式显示与手术部位的图像有关的各种类型的手术支持信息。在手术支持信息以重叠的方式显示并呈现给手术者11131的情况下，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彼此连接的传输线缆11400是用于电气信号的通信的电气信号线缆、用于光通信的光纤或用于电气和光通信两者的复合线缆。

这里，尽管在所示的示例中，通过使用传输线缆11400的有线通信来执行通信，但是可以通过无线通信来执行摄像头11102和CCU 11201之间的通信。

上面已经说明了根据本公开实施方案的技术适用的内窥镜手术系统的示例。根据本公开实施方案的技术可以适当地适用于上述构成之中的例如设置在内窥镜11100的摄像头11102中的成像单元11402。根据本公开实施方案的技术适用于成像单元11402使得成像单元11402能够具有具有高感度，从而使得可以提供具有高清晰度的内窥镜11100。

尽管以上已经参照实施方案、变形例、适用例和应用例对本公开进行了说明，但是本技术不限于上述实施方案等，并且可以以多种方式进行变形。例如，尽管上面的变形例已经被说明为上述实施方案的变形例；但是可以适当地组合各变形例的构成。

此外，本公开的光接收装置可以是将成像部和信号处理部或者光学系统封装为整体的模块的形式。

此外，在上述实施方案等中，通过例示将经由光学透镜系统在成像面上形成为图像的入射光量以像素为单位地转换为电气信号并作为像素信号输出的成像装置给出了说明。然而，本公开的光接收装置不限于这样的成像装置。例如，本公开的光接收装置是接收入射光并将光转换为电荷的装置就足够了。将要输出的信号可以是图像信息的信号或者距离测量信息的信号。

在本公开实施方案的光接收装置中，包括光电转换部和累积部的第一基板和包括读出电路的第二基板层叠，以使得第一基板的形成有元件的面和第二基板的形成有元件的面彼此相对。光接收装置设置有贯通配线层中的多个层以将累积部和读出电路彼此电气连接的通孔。因此，可以减少将要添加到累积部的容量，从而提高转换效率。

注意，本说明书中记载的效果仅仅是示例而不是限于该记载，并且还可以包括其他效果。此外，本公开还可以具有以下构成。

(1)一种光接收装置，包括：

第一基板，其包括对光执行光电转换的多个光电转换部和累积由所述光电转换部执行光电转换而产生的电荷的累积部；

层叠在第一基板上的第二基板，其包括读出电路，所述读出电路输出基于累积在所述累积部中的电荷的第一信号；和

配线层，其包括将所述累积部和所述读出电路彼此电气连接的通孔，其中

第一基板和第二基板层叠以使得第一基板的形成有元件的第一面和第二基板的形成有元件的第二面彼此相对，和

所述通孔贯通所述配线层中的多个层。

(2)根据(1)所述的光接收装置，其中

第一基板和第二基板通过电极之间的接合而层叠，和

所述通孔直接连接到接合的电极。

(3)根据(1)或(2)所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到第一基板。

(4)根据(3)所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到第一基板的累积部。

(5)根据(1)或(2)所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到第二基板。

(6)根据(5)所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到设置在第二基板中的晶体管的栅极。

(7)根据(6)所述的光接收装置，其中所述晶体管包括所述读出电路的晶体管。

(8)根据(1)所述的光接收装置，其中

所述读出电路包括生成第一信号的放大晶体管，和

所述通孔电气连接到所述放大晶体管的栅极。

(9)根据(8)所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到所述放大晶体管的栅极。

(10)根据(1)～(9)中任一项所述的光接收装置，其中所述通孔包含钨、钴、钌、铜、钼或铝。

(11)根据(1)～(10)中任一项所述的光接收装置，其中

所述配线层包括介电常数低于氧化硅膜的介电常数的绝缘膜，和

所述通孔贯通所述绝缘膜。

(12)根据(11)所述的光接收装置，包括设置在所述通孔和所述绝缘膜之间的保护膜。

(13)根据(12)所述的光接收装置，其中所述保护膜包含硅与氧、氮及碳中的至少一种。

(14)根据(1)～(13)中任一项所述的光接收装置，其中第一基板和第二基板通过所述通孔和电极之间的接合而层叠。

(15)根据(14)所述的光接收装置，其中在与第一基板和第二基板的层叠方向直交的方向上，所述通孔的宽度小于所述电极的宽度。

(16)根据(1)～(15)中任一项所述的光接收装置，其中

所述配线层包括设置在第一基板的第一面侧的第一配线层和设置在第二基板的第二面侧的第二配线层，和

所述通孔包括设置在第一配线层中并电气连接到所述累积部的第一通孔和设置在第二配线层中并将第一通孔与所述读出电路彼此电气连接的第二通孔。

(17)根据(16)所述的光接收装置，其中

第一通孔贯通第一配线层中的多个层，和

第二通孔贯通第二配线层中的多个层。

(18)根据(16)或(17)所述的光接收装置，其中第二通孔直接连接到第一通孔。

(19)根据(16)～(18)中任一项所述的光接收装置，其中第一基板和第二基板通过第一通孔和第二通孔之间的接合而层叠。

本申请要求于2021年12月10日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2021-201271的权益，其全部内容通过引用结合于此。

本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、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。

Claims

1.一种光接收装置，包括：

所述通孔贯通所述配线层中的多个层。

2.根据权利要求1所述的光接收装置，其中

第一基板和第二基板通过电极之间的接合而层叠，和

所述通孔直接连接到接合的电极。

3.根据权利要求1所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到第一基板。

4.根据权利要求3所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到第一基板的累积部。

5.根据权利要求1所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到第二基板。

6.根据权利要求1所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到设置在第二基板中的晶体管的栅极。

7.根据权利要求6所述的光接收装置，其中所述晶体管包括所述读出电路的晶体管。

8.根据权利要求1所述的光接收装置，其中

所述读出电路包括生成第一信号的放大晶体管，和

所述通孔电气连接到所述放大晶体管的栅极。

9.根据权利要求8所述的光接收装置，其中所述通孔直接连接到所述放大晶体管的栅极。

10.根据权利要求1所述的光接收装置，其中所述通孔包含钨、钴、钌、铜、钼或铝。

11.根据权利要求1所述的光接收装置，其中

所述通孔贯通所述绝缘膜。

12.根据权利要求11所述的光接收装置，包括设置在所述通孔和所述绝缘膜之间的保护膜。

13.根据权利要求12所述的光接收装置，其中所述保护膜包含硅与氧、氮及碳中的至少一种。

14.根据权利要求1所述的光接收装置，其中第一基板和第二基板通过所述通孔和电极之间的接合而层叠。

15.根据权利要求14所述的光接收装置，其中在与第一基板和第二基板的层叠方向直交的方向上，所述通孔的宽度小于所述电极的宽度。

16.根据权利要求1所述的光接收装置，其中

17.根据权利要求16所述的光接收装置，其中

第一通孔贯通第一配线层中的多个层，和

第二通孔贯通第二配线层中的多个层。

18.根据权利要求16所述的光接收装置，其中第二通孔直接连接到第一通孔。

19.根据权利要求16所述的光接收装置，其中第一基板和第二基板通过第一通孔和第二通孔之间的接合而层叠。