DE112017005719T5 - Festkörperbildgebungseinrichtung, Herstellungsverfahren für diese und elektronische Vorrichtung - Google Patents

Festkörperbildgebungseinrichtung, Herstellungsverfahren für diese und elektronische Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Technologie betrifft eine Festkörperbildgebungseinrichtung, die eine Empfindlichkeit in einem Nahinfrarotbereich durch einen einfachen Prozess verbessern kann, ein Verfahren zum Herstellen der Festkörperbildgebungseinrichtung und eine elektronische Vorrichtung. Diese Festkörperbildgebungseinrichtung ist mit Folgendem versehen: einer ersten Halbleiterschicht, auf der eine fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine erste Floating-Diffusion gebildet sind; eine zweite Halbleiterschicht, auf der eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite Floating-Diffusion gebildet sind; und eine Verdrahtungsschicht, die eine Verdrahtung beinhaltet, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion verbunden ist. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht sind laminiert und die Verdrahtungsschicht ist auf einer Seite gebildet, die der Seite der ersten oder zweiten Halbleiterschicht gegenüberliegt, wobei die erste und zweite Halbleiterschicht einander gegenüberliegen. Die vorliegende Technologie kann auf einen CMOS-Bildsensor angewandt werden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Technologie betrifft eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, ein Herstellungsverfahren für diese und eine elektronische Vorrichtung und insbesondere eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, ein Herstellungsverfahren für diese und eine elektronische Vorrichtung, die eine Verbesserung der Empfindlichkeit in einem Nahinfrarotgebiet ermöglicht.
  • STAND DER TECHNIK
  • Herkömmlicherweise ist ein Verfahren zum Bilden eines Pixels durch Laminieren einer Fotodiode und eines Leseschaltkreises im Gebiet der Festkörperbildgebungsvorrichtungen vom Komplementärer-Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor)-Typ bekannt.
  • Zum Beispiel offenbart das Patentdokument 1 einen Bildsensor, in dem eine zweite Sensorschicht auf eine erste Sensorschicht laminiert ist und eine Schaltkreisschicht unterhalb der ersten Sensorschicht gebildet ist. Zwischen Pixeln jeder Sensorschicht und zwischen einem Pixel der ersten Sensorschicht und einem Schaltkreis einer Schaltkreisschicht sind durch einen Zwischenschichtverbinder verbunden.
  • Das Laminieren einer Fotodiode und eines Leseschaltkreises auf diese Weise ermöglicht es, einen Lichtempfangsbereich eines Pixels zu vergrößern und die Empfindlichkeit zu verbessern.
  • Andererseits hat es in den letzten Jahren eine Festkörperbildgebungsvorrichtung gegeben, die eine Bildgebung unter Verwendung von Infrarotlicht zur Erfassung durchführt.
  • ZITATLISTE
  • PATENTDOKUMENT
  • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 2011-530165 .
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Jedoch ist allgemein die Empfindlichkeit in dem Nahinfrarotgebiet besonders niedrig, weil ein Halbleiter des indirekten Übergangstyps, wie etwa Si oder Ge, für ein Halbleitersubstrat verwendet wird, das in einer Festkörperbildgebungsvorrichtung enthalten ist.
  • Es gibt eine Grenze für eine weitere Vergrößerung des Lichtempfangsbereichs eines Pixels, um die Empfindlichkeit in dem Nahinfrarotgebiet zu verbessern. Obwohl es möglich ist, die Empfindlichkeit in dem Nahinfrarotgebiet durch Erhöhen der Dicke der Halbleiterschicht zu erhöhen, ist des Weiteren eine neue Ausrüstungsinvestition zum tiefen Implantieren von Fremdstoffen oder mehrmaligen Durchführen eines epitaktischen Wachstums notwendig und nehmen die Herstellungskosten zu.
  • Zudem ist es bei der im Patentdokument 1 offenbarten Konfiguration schwierig, die Verdrahtung durch einen Zwischenschichtverbinder zu bilden, falls die Halbleiterschicht dick gemacht wird. Da die Sensorschichten aneinander gebondet werden, nachdem die Fotodioden in jeder Sensorschicht gebildet wurden, ist des Weiteren die Genauigkeit des Bondens zum Anpassen der Positionen der Fotodioden jeder Sensorschicht mit Bezug zueinander notwendig.
  • Die vorliegende Technologie erfolgte hinsichtlich einer solchen Situation und soll die Empfindlichkeit in einem Nahinfrarotgebiet durch einen einfacheren Prozess verbessern.
  • LÖSUNG DER PROBLEME
  • Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie beinhaltet Folgendes: eine erste Halbleiterschicht, in der eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine erste Floating-Diffusion gebildet sind; eine zweite Halbleiterschicht, in der eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite Floating-Diffusion gebildet sind; und eine Verdrahtungsschicht einschließlich einer ersten Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion verbunden ist, wobei die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht miteinander laminiert sind, und wobei die Verdrahtungsschicht auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
  • Die zweite Halbleiterschicht kann auf die erste Halbleiterschicht laminiert sein und die Verdrahtungsschicht kann in einer höheren Schicht als die zweite Halbleiterschicht gebildet sein.
  • Eine isoelektronische Haftstelle kann in der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit gebildet sein.
  • Die zweite Halbleiterschicht kann auf die erste Halbleiterschicht laminiert sein und die Verdrahtungsschicht kann in einer niedrigeren Schicht als die erste Halbleiterschicht gebildet sein.
  • Ein Herstellungsverfahren für eine Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie beinhaltet die folgenden Schritte: Bilden einer ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und einer erster Floating-Diffusion in einer ersten Halbleiterschicht; Laminieren einer zweiten Halbleiterschicht auf die erste Halbleiterschicht; Bilden einer zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und einer zweiten Floating-Diffusion in der zweiten Halbleiterschicht; und Bilden einer Verdrahtungsschicht einschließlich einer Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
  • Eine elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie beinhaltet eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine erste Halbleiterschicht, in der eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine erste Floating-Diffusion gebildet sind; eine zweite Halbleiterschicht, in der eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite Floating-Diffusion gebildet sind; und eine Verdrahtungsschicht einschließlich einer Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion verbunden ist, wobei die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht miteinander laminiert sind, und wobei die Verdrahtungsschicht auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
  • In der vorliegenden Technologie sind die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht miteinander laminiert und ist die Verdrahtungsschicht auf der Seite der ersten oder zweiten Halbleiterschicht gebildet, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
  • EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Technologie kann eine Empfindlichkeit in einem Nahinfrarotgebiet durch einen einfacheren Prozess verbessert werden. Es wird angemerkt, dass die hier beschriebenen Effekte nicht notwendigerweise beschränkt sind und dass beliebige der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Effekte angewandt werden können.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt, auf welche die vorliegende Technologie angewandt wird.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Pixel einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 3 ist ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel für ein Pixel zeigt.
    • 4 ist ein Flussdiagramm zum Erklären einer Pixelbildungsverarbeitung.
    • 5 ist ein Diagramm zum Erklären von Prozessen zur Pixelbildung.
    • 6 ist ein Diagramm zum Erklären von Prozessen zur Pixelbildung.
    • 7 ist ein Diagramm zum Erklären von Prozessen zur Pixelbildung.
    • 8 ist ein Diagramm zum Erklären eines Prozesses zur Pixelbildung.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Fotodiode zeigt.
    • 10 ist ein Diagramm zum Erklären einer IET.
    • 11 ist ein Diagramm, das experimentelle Ergebnisse der Wellenlängenabhängigkeit der Fotostromzunahmerate aufgrund der IET zeigt.
    • 12 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Pixel gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
    • 13 ist ein Flussdiagramm zum Erklären einer Pixelbildungsverarbeitung.
    • 14 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Pixel einer dritten Ausführungsform zeigt.
    • 15 ist ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel für das Pixel zeigt.
    • 16 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel für eine Fotodiode zeigt.
    • 17 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel für eine Fotodiode in einer vierten Ausführungsform zeigt.
    • 18 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel für eine Fotodiode in der vierten Ausführungsform zeigt.
    • 19 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Pixel einer fünften Ausführungsform zeigt.
    • 20 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine elektronische Vorrichtung zeigt, auf welche die vorliegende Technologie angewandt wird.
    • 21 ist ein Diagramm, das Verwendungsbeispiele für einen Bildsensor veranschaulicht.
    • 22 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuersystems zeigt.
    • 23 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Beispiel von Installationspositionen einer Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit und einer Bildgebungseinheit zeigt.
  • AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden Modi (nachfolgend als Ausführungsformen bezeichnet) zum Implementieren der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
    1. 1. Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung
    2. 2. Erste Ausführungsform
    3. 3. Isoelektronische Haftstelle
    4. 4. Zweite Ausführungsform
    5. 5. Dritte Ausführungsform
    6. 6. Vierte Ausführungsform
    7. 7. Fünfte Ausführungsform
    8. 8. Konfigurationsbeispiel der elektronischen Vorrichtung
    9. 9. Verwendungsbeispiel eines Bildsensors
    10. 10. Anwendungsbeispiel für einen mobilen Körper
  • <Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung>
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt, auf welche die vorliegende Technologie angewandt wird. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung aus 1 ist zum Beispiel als ein Komplementärerer-Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS)-Bildsensor konfiguriert.
  • Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung 11 in 1 beinhaltet eine Pixelarrayeinheit 12, einen vertikalen Ansteuerungsschaltkreis 13, einen horizontalen Ansteuerungsschaltkreis 14 und einen Ausgabeschaltkreis 15.
  • Mehrere Pixel 21 sind in einer Matrix in der Pixelarrayeinheit 12 angeordnet. Jedes der Pixel 21 ist für jede Zeile durch eine horizontale Signalleitung 22 mit dem vertikalen Ansteuerungsschaltkreis 13 verbunden und ist für jede Spalte durch eine vertikale Signalleitung 23 mit dem horizontalen Ansteuerungsschaltkreis 14 verbunden.
  • Der vertikale Ansteuerungsschaltkreis 13 gibt ein Ansteuerungssignal über die horizontale Signalleitung 22 aus, um die Pixel 21, die in der Pixelarrayeinheit 12 angeordnet sind, für jede Zeile anzusteuern.
  • Der horizontale Ansteuerungsschaltkreis 14 führt eine Spaltenverarbeitung zum Detektieren eines Signalpegels aus einer Signalausgabe von jedem Pixel 21 der Pixelarrayeinheit 12 über die vertikale Signalleitung 23 durch einen Korrelierte-Doppelabtastung(CDS: Correlated Double Sampling)-Vorgang durch und gibt ein Ausgabesignal, das einer durch fotoelektrische Umwandlung in dem Pixel 21 erzeugten Ladung entspricht, an den Ausgabeschaltkreis 15 aus.
  • Der Ausgabeschaltkreis 15 verstärk das Ausgabesignal, das sequentiell von dem horizontalen Ansteuerungsschaltkreis 14 ausgegeben wird, auf einen Spannungswert eines vorbestimmten Pegels und gibt das verstärkte Signal in der anschließenden Phase an den Bildverarbeitungsschaltkreis oder dergleichen aus.
  • <Erste Ausführungsform>
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für das Pixel 21 einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • Das in 2 gezeigte Pixel 21 weist eine Struktur einer sogenannten rückseitig beleuchteten Festkörperbildgebungsvorrichtung auf. Es wird angemerkt, dass die Struktur der rückseitig beleuchteten Festkörperbildgebungsvorrichtung zum Beispiel ausführlich in dem japanischen Patent mit der Nr. 3759435 , eingereicht durch den vorliegenden Anmelder, offenbart ist.
  • Das in 2 gezeigte Pixel 21 ist durch Laminieren einer ersten Halbleiterschicht 31, einer zweiten Halbleiterschicht 32 und einer Verdrahtungsschicht 33 gebildet. Insbesondere ist die zweite Halbleiterschicht 32 auf die erste Halbleiterschicht 31 laminiert, und die Verdrahtungsschicht 33 ist in einer höheren Schicht als die zweite Halbleiterschicht 32 gebildet.
  • In der ersten Halbleiterschicht 31 ist zum Beispiel eine Fotodiode (PD) 42, die einen pn-Übergang beinhaltet, in einem p-Typ-Si-Substrat 41 gebildet. Die PD 42 ist eine fotoelektrische Umwandlungseinheit, die einfallendes Licht durch fotoelektrische Umwandlung in eine elektrische Ladung umwandelt und die elektrische Ladung akkumuliert. Die PD 42 ist über einen Transfertransistor 44 (TG1) mit einer Floating-Diffusion (FD) 43 verbunden, die als ein n+-Gebiet gebildet ist. Auf dem Si-Substrat 41 ist ein Zwischenschichtisolationsfilm 45, der zum Beispiel SiO2 und dergleichen beinhaltet, gebildet.
  • In der zweiten Halbleiterschicht 32 ist eine PD 47, die einen pn-Übergang beinhaltet, in einer Si-Schicht 46 gebildet. Die PD 47 ist auch eine fotoelektrische Umwandlungseinheit, die einfallendes Licht durch fotoelektrische Umwandlung in eine elektrische Ladung umwandelt und die elektrische Ladung akkumuliert. Die PD 47 ist über einen Transfertransistor 49 (TG2) mit einer FD 48 verbunden, die als ein n+-Gebiet gebildet ist. Auf der Si-Schicht 46 ist ein Zwischenschichtisolationsfilm 50, der zum Beispiel SiO2 und dergleichen beinhaltet, gebildet.
  • Es wird angemerkt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die erste Halbleiterschicht 31 und die zweite Halbleiterschicht 32 Si beinhalten, aber sie können Ge oder SiGe beinhalten oder eine III-V-Verbindung beinhalten.
  • Eine Metallverdrahtung 53 ist in der Verdrahtungsschicht 33 gebildet. Ein Ende der Metallverdrahtung 53 ist mit einem Verstärkungstransistor 63 oder einem Rücksetztransistor 65, wie später beschrieben, verbunden.
  • Des Weiteren ist die FD 43 der ersten Halbleiterschicht 31 durch einen Kontakt-Via 51 elektrisch mit der Metallverdrahtung 53 verbunden, und die FD 48 der zweiten Halbleiterschicht 32 ist durch einen Kontakt-Via 52 elektrisch mit der Metallverdrahtung 53 verbunden.
  • 3 ist ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel für das Pixel 21 zeigt.
  • Das in 3 gezeigte Pixel 21 beinhaltet die PD 42, den Transfertransistor 44 (TG1), die PD 47, den Transfertransistor 49 (TG2), den Verstärkungstransistor 63, einen Auswahltransistor 64 und den Rücksetztransistor 65. Der Verbindungspunkt zwischen dem Transfertransistor 44 und dem Transfertransistor 49 und dem Verstärkungstransistor 63 stellt die FD 61 dar. Eine Kapazität 62 (CFD) der FD 61 ist die Summe der Kapazität der FD 43 und der Kapazität der FD 48 aus 2.
  • Der Transfertransistor 44 wird gemäß dem Transfersignal angesteuert, das von dem vertikalen Ansteuerungsschaltkreis 13 (1) über eine horizontale Signalleitung 22T1 bereitgestellt wird, und wird bei dem Timing eingeschaltet, wenn das Transfersignal einen High-Pegel in einer Pulsform annimmt. Wenn der Transfertransistor 44 eingeschaltet wird, wird die in der PD 42 erzeugte elektrische Ladung durch den Transfertransistor 44 an die FD 61 (FD 43) transferiert.
  • Der Transfertransistor 49 wird gemäß dem Transfersignal angesteuert, das von dem vertikalen Ansteuerungsschaltkreis 13 über eine horizontale Signalleitung 22T2 bereitgestellt wird, und wird bei dem Timing eingeschaltet, wenn das Transfersignal einen High-Pegel in einer Pulsform annimmt. Wenn der Transfertransistor 49 eingeschaltet wird, wird die in der PD 47 erzeugte elektrische Ladung durch den Transfertransistor 49 an die FD 61 (FD 48) transferiert.
  • Die FD 61 (FD 43 und FD 48) ist mit der Gate-Elektrode des Verstärkungstransistors 63 verbunden. Der Verstärkungstransistor 63 gibt eine Spannung bei einem Pegel aus, der der in der FD 61 akkumulierten elektrischen Ladung entspricht, mit anderen Worten eine Spannung bei einem Pegel, der der in der PD 42 und der PD 47 durch fotoelektrische Umwandlung erzeugten und an die FD 61 transferierten Ladung entspricht.
  • Der Auswahltransistor 64 wird gemäß dem Auswahlsignal angesteuert, das von dem vertikalen Ansteuerungsschaltkreis 13 über eine horizontale Signalleitung 22S bereitgestellt wird, und wird bei dem Timing eingeschaltet, wenn das Auswahlsignal einen High-Pegel in einer Pulsform annimmt. Wenn der Auswahltransistor 64 eingeschaltet wird, kann die Spannungsausgabe von dem Verstärkungstransistor 63 über den Auswahltransistor 64 an die vertikale Signalleitung 23 ausgegeben werden.
  • Zum Beispiel sind mehrere Pixel 21 mit der vertikalen Signalleitung 23 verbunden und werden Signale von der gewünschten PD 42, PD 47 ausgegeben, wenn der Auswahltransistor 64 in einer speziellen Leitung (Zeile) eingeschaltet wird. Es wird angemerkt, dass die vertikale Signalleitung 23 mit einer Konstantstromquelle 66 des horizontalen Ansteuerungsschaltkreises 14 aus 1 verbunden ist und ein Signal, das den Pegel angibt, der der in der FD 61 akkumulierten elektrischen Ladung entspricht, durch einen Source-Folger-Schaltkreis einschließlich des Verstärkungstransistors 63 und der Konstantstromquelle 66 ausgegeben wird.
  • Der Rücksetztransistor 65 wird gemäß dem Rücksetzsignal angesteuert, das von dem vertikalen Ansteuerungsschaltkreis 13 über eine horizontale Signalleitung 22R bereitgestellt wird, und wird bei dem Timing eingeschaltet, wenn das Rücksetzsignal einen High-Pegel in einer Pulsform annimmt. Wenn der Rücksetztransistor 65 eingeschaltet wird, wird die in der FD 61 akkumulierte elektrische Ladung über den Rücksetztransistor 65 an die Konstantspannungsquelle VDD entladen und wird die FD 61 zurückgesetzt.
  • Es wird angemerkt, dass der Pixeltransistor, wie etwa der Verstärkungstransistor 63, der Auswahltransistor 64 oder der Rücksetztransistor 65, die in 3 gezeigt sind, in der ersten Halbleiterschicht 31 in 2 gebildet sein kann oder in der zweiten Halbleiterschicht 32 gebildet sein kann.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 bis 8 eine Pixelbildung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm zum Erklären des Pixelbildungsprozesses und 5 bis 8 sind Querschnittsansichten, die Prozesse einer Pixelbildung zeigen.
  • In Schritt S11 werden, wie in dem Prozess A aus 5 gezeigt, die PD 42, die FD 43 und der Transfertransistor 44 (TG1) auf dem Si-Substrat 41 gebildet.
  • Zuerst wird eine epitaktische p-Typ-Si-Schicht vorbereitet. Die Konzentration der epitaktischen Si-Schicht wird auf etwa 1E16 bis 1E18 cm-3 festgelegt. Hier wird angenommen, dass die Separation der PD unter Verwendung einer epitaktischen p-Typ-Si-Schicht durchgeführt wird. Die Separation der PD kann durch eine p-Typ-Fremdstoffimplantation unter Verwendung einer dünnen epitaktischen p-Typ-Schicht durchgeführt werden oder kann durch eine p-Typ-Fremdstoffimplantation unter Verwendung einer epitaktischen n-Typ-Schicht durchgeführt werden.
  • Als Nächstes wird ein Oxidfilm von etwa 3 bis 10 nm durch einen thermischen Oxidationsprozess auf der Si-Oberfläche gebildet. Zudem wird, nachdem Polysilicium, das eine Gate-Elektrode sein soll, gebildet wurde, der TG1 durch einen lithografischen Prozess und einen Ätzprozess gebildet, so dass er eine gewünschte Form aufweist.
  • Danach werden ein n-Typ-Gebiet und ein p-Typ-Gebiet, die eine PD sein sollen, durch Fremdstoffimplantation gebildet. Das n-Typ-Gebiet wird so gebildet, dass es eine Fremdstoffkonzentration von 1E15 bis 1E18 cm-3 und eine Tiefe von etwa 1 bis 5 µm aufweist. Das p-Typ-Gebiet wird so gebildet, dass es eine Fremdstoffkonzentration von 1E18 bis 1E19 cm-3 und eine Tiefe von etwa 30 bis 200 nm aufweist.
  • Zudem werden n-Typ-Fremdstoffe so in das Gebiet, dass die FD sein soll, implantiert, dass die Konzentration etwa 1E19 bis 1E20 cm-3 beträgt. Dann wird das Aktivierungstempern für etwa 1 bis 10 Sekunden bei etwa 1000 bis 1100 °C durchgeführt.
  • In Schritt S12 wird, wie in dem Prozess B aus 5 gezeigt, der Zwischenschichtisolationsfilm 45, der SiO2 oder dergleichen beinhaltet, auf dem Si-Substrat 41 gebildet. Die Oberfläche (obere Oberfläche) des Zwischenschichtisolationsfilms 45 wird durch das Chemisch-mechanisches-Polieren(CMP)-Verfahren oder dergleichen planarisiert.
  • In Schritt S13, wie in dem Prozess C aus 5 gezeigt, wird ein Silicium-auf-Isolator(SOI: Silicon On Insulator)-Substrat 46A auf das Si-Substrat 41 gebondet (Zwischenschichtisolationsfilm 45). Das SOI-Substrat weist eine Struktur auf, in der eine Vergrabenes-Oxid(BOX: Burried Oxide)-Schicht 46-2, die ein SiO2-Film ist, sandwichartig zwischen einem Si-Substrat 46-1 und einer Si-Schicht 46-3 dazwischenliegt.
  • Hier kann zum Erhöhen der Bondfestigkeit im Voraus eine Plasmabehandlung auf die Bondoberfläche angewandt werden. Es wird angemerkt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform ein SOI-Substrat als ein an das Si-Substrat 41 zu bondendes Substrat verwendet wird, aber ein Volumensubstrat (Si-Substrat) verwendet werden kann.
  • In Schritt S14 werden das Si-Substrat 46-1 und die BOX-Schicht 46-2 des SOI-Substrats 46A durch das CMP-Verfahren oder dergleichen entfernt. Infolgedessen wird, wie in dem Prozess D aus 6 gezeigt, die Si-Schicht 46 auf dem Si-Substrat 41 (Zwischenschichtisolationsfilm 45) gebildet. Es wird angemerkt, dass, falls ein Volumensubstrat als das auf das Si-Substrat 41 zu bondende Substrat verwendet wird, die Si-Schicht durch das CMP-Verfahren oder dergleichen entfernt wird, so dass die Dicke davon die gewünschte Dicke ist.
  • In Schritt S15 werden, wie in dem Prozess E aus 6 gezeigt, die PD 47, die FD 48 und der Transfertransistor 49 (TG2) in der Si-Schicht 46 gebildet. Obwohl im Grunde der gleiche Prozess zu Schritt S11 durchgeführt wird, ist es hier wünschenswert, dass der Temperaturprozess, wie ein Aktivierungstempern, bei 600 bis 700 °C durchgeführt wird, um die Charakteristiken der PD 42 der ersten Halbleiterschicht oder der Gate-Elektrode (TG1) nicht zu ändern.
  • In Schritt S16 wird, wie in dem Prozess F aus 7 gezeigt, der Zwischenschichtisolationsfilm 50, der SiO2 oder dergleichen beinhaltet, auf der Si-Schicht 46 gebildet. Die Oberfläche (obere Oberfläche) des Zwischenschichtisolationsfilms 50 wird durch das CMP-Verfahren oder dergleichen planarisiert.
  • In Schritt S17 werden, wie in dem Prozess G aus 7 gezeigt, die Kontakt-Vias 51, 52 gebildet. Insbesondere wird ein Kontakt-Via-Loch, das durch den Zwischenschichtisolationsfilm 50, die Si-Schicht 46 und den Zwischenschichtisolationsfilm 45 hindurchgeht, mit Bezug auf die FD 43 geöffnet und wird ein Kontakt-Via-Loch, das durch den Zwischenschichtisolationsfilm 50 hindurchgeht, mit Bezug auf die FD 48 geöffnet. Danach werden die Kontakt-Vias 51, 52 durch Metalle, wie etwa TaN, W, Cu, Mo oder Ni, in jedem Kontakt-Via-Loch gebildet.
  • In Schritt S18 wird, wie in dem Prozess H aus 8 gezeigt, eine Verdrahtungsschicht auf der Si-Schicht 46 (Zwischenschichtisolationsfilm 50) gebildet. In der Verdrahtungsschicht wird die Metallverdrahtung 53 so gebildet, dass sie mit jedem der Kontakt-Vias 51, 52 verbunden ist. Infolgedessen ist die FD 43 durch den Kontakt-Via 51 elektrisch mit der Metallverdrahtung 53 verbunden, und die FD 48 ist durch den Kontakt-Via 52 elektrisch mit der Metallverdrahtung 53 verbunden. Des Weiteren ist ein Ende der Metallverdrahtung 53 mit dem Verstärkungstransistor 63 und dem Rücksetztransistor 65 verbunden.
  • Es wird angemerkt, dass der Pixeltransistor, wie etwa der Verstärkungstransistor 63, der Rücksetztransistor 65 oder der Auswahltransistor 64, in dem unteren Si-Substrat 1 (erste Halbleiterschicht) oder in der oberen Si-Schicht (der zweiten Halbleiterschicht) in den oben beschriebenen Prozessen gebildet werden kann. In dem ersten Fall kann der Einfluss von Wärme, die durch den Pixeltransistor in dem Temperaturprozess empfangen wird, unterdrückt werden. In dem letzteren Fall kann der elektrische Widerstand reduziert werden, wenn der Abstand von der Metallverdrahtung 53 verkürzt wird.
  • Wie in 2 gezeigt, wird in dem auf diese Weise gebildeten Pixel 21, wenn Licht von der unteren Seite (Rückseite) in der Zeichnung emittiert wird, sichtbares Licht hauptsächlich fotoelektrisch in der PD42 der unteren Schicht (der ersten Halbleiterschicht 31) umgewandelt und wird Infrarotlicht in der PD 42 der unteren Schicht und der PD 47 der oberen Schicht (der zweiten Halbleiterschicht 32) fotoelektrisch umgewandelt.
  • Gemäß der obigen Konfiguration und Verarbeitung ist es möglich, eine Halbleiterschicht dicker zu machen, so dass eine Empfindlichkeit in dem Nahinfrarotgebiet lediglich mit Prozessen, die herkömmlichen ähnlich sind, und ohne Notwendigkeit einer neuen Investition für eine Fremdstoffimplantation in eine tiefe Position oder für mehrmaliges epitaktisches Wachstum, wie in einem Fall des einfachen tiefen Bildens der PD, verbessert werden kann.
  • Weil die PD der oberen Schicht (der zweiten Halbleiterschicht) gebildet wird, nachdem die obere Schicht an die untere Schicht (die erste Halbleiterschicht) gebondet wurde, ist des Weiteren eine hohe Genauigkeit beim Anpassen der Position der PD jeder Schicht nicht notwendig.
  • Weil die Verdrahtungsschicht auf eine ähnliche Weise wie der normale Verdrahtungsprozess gebildet wird, nachdem die obere Schicht ohne Bilden eines Zwischenschichtverbinders, der die Si-Schicht durchdringt, durch einen Spezialprozess an die untere Schicht gebondet wurde, kann zudem eine Zunahme der Verdrahtungsbildungsprozesse auf das Minimum reduziert werden.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Empfindlichkeit in dem Nahinfrarotgebiet durch einen einfacheren Prozess verbessert werden.
  • Im Übrigen ermöglicht bei einem Halbleiter des indirekten Übergangstyps, wie etwa Si oder Ge, eine Bildung einer isoelektronischen Haftstelle es, die fotoelektrische Umwandlungseffizienz zu erhöhen und ferner die Empfindlichkeit zu verbessern.
  • <Isoelektronische Haftstelle>
  • 9 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für eine Fotodiode (PD) zeigt.
  • Die PD 101 in 9 beinhaltet ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet 110D, in dem ein Verarmungsgebiet 110C durch Anlegen einer Spannung an die Halbleiterschicht 110 gebildet ist, in der Halbleiterschicht 110. Das Verarmungsgebiet 110C ist ein Gebiet, in dem Elektronen oder Löcher als Ladungsträger kaum existieren, und wandelt Licht, das von der Seite der Lichtempfangsoberfläche 110A einfällt, in Fotoelektronen um. Das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 110D erzeugt das Verarmungsgebiet 110C durch Anlegen einer Spannung und wandelt in dem Verarmungsgebiet 110C erzeugte Fotoelektronen in Fotostrom um, wenn Licht in das erzeugte Verarmungsgebiet 110C eintritt.
  • In der Halbleiterschicht 110 ist die Lichtempfangsoberfläche 110A mit einem Zwischenschichtisolationsfilm bedeckt, der zum Beispiel eine Verdrahtung und dergleichen beinhaltet. Die Lichtempfangsoberfläche 110A beinhaltet eine Epitaxiewachstumsschicht 112. Des Weiteren beinhaltet die untere Oberfläche 110B ein Substrat 111.
  • Das Substrat 111 ist ein Wachstumssubstrat, wenn die Epitaxiewachstumsschicht 112 in dem Herstellungsprozess durch das epitaktische Kristallwachstumsverfahren gebildet wird. Das Substrat 111 und die Epitaxiewachstumsschicht 112 beinhalten einen Halbleiter des indirekten Übergangstyps und beinhalten zum Beispiel Si, Ge oder einen Mischkristall daraus (SiGe). Es wird angemerkt, dass das Substrat 111 durch Polieren in dem Herstellungsprozess entfernt werden kann.
  • Nachfolgend wird eine in der Epitaxiewachstumsschicht 112 gebildete Konfiguration unter der Annahme beschrieben, dass das Substrat 111 und die Epitaxiewachstumsschicht 112 einen p-Typ-Halbleiter beinhalten.
  • Die Epitaxiewachstumsschicht 112 weist ein N-Gebiet 112B auf der Lichtempfangsoberfläche 110A auf und befindet sich in Kontakt mit einem p-Gebiet 112A in der Epitaxiewachstumsschicht 112.
  • Das p-Gebiet 112A beinhaltet einen p-Typ-Halbleiter und weist zum Beispiel eine p-Typ-Fremdstoffkonzentration niedriger als die p-Typ-Fremdstoffkonzentration des Substrats 111 (zum Beispiel etwa 1E16 bis 1E18 cm-3) auf.
  • Das n-Gebiet 112B beinhaltet einen n-Typ-Halbleiter und ist zum Beispiel durch Ionenimplantation von As in die Epitaxiewachstumsschicht 112 bei 5 bis 100 keV und 1E14 bis 5E15 cm-3 gebildet. Ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet 110D mit einer pn-Struktur ist in der Laminierungsrichtung der Halbleiterschicht 110 durch das Substrat 111, das p-Gebiet 112A und das n-Gebiet 112B gebildet. Mit anderen Worten stellt das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 110D eine pn-Typ-Fotodiode dar. In diesem Fall dient das Substrat 111 oder das p-Gebiet 112A als ein Anodengebiet und dient das n-Gebiet 112B als ein Kathodengebiet.
  • Die Epitaxiewachstumsschicht 112 weist ein Elementseparationsgebiet 112D in einem Gebaut außer dem n-Gebiet 112B der Lichtempfangsoberfläche 110A auf. Das Elementseparationsgebiet 112D beinhaltet eine flache Grabenisolation (STI: Shallow Trench Isolation), die zum Beispiel Siliciumoxid oder dergleichen beinhaltet.
  • Die PD 101 beinhaltet eine Anodenelektrode 113, die elektrisch mit dem Substrat 111 verbunden ist, und eine Kathodenelektrode 114, die elektrisch mit dem n-Gebiet 112B verbunden ist. Die Anodenelektrode 113 und die Kathodenelektrode 114 sind Anschlüsse zum externen Anlegen einer Vorspannung in Sperrrichtung an das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 110D.
  • Die Epitaxiewachstumsschicht 112 weist ferner ein Isoelektronische-Haftstelle(IET: Isoelectronic Trap)-Gebiet 112C in einem Gebiet auf, wo das Verarmungsgebiet 110C gebildet ist, insbesondere ein Gebiet einschließlich des pn-Übergang-Gebiets des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets 110D. Das IET-Gebiet 112C enthält Al und N als Fremdstoffe. Zum Beispiel wird das IET-Gebiet 112C durch Ionenimplantation von Al und N in die Epitaxiewachstumsschicht 112 bei etwa 5 bis 50 keV und etwa 1E16 bis 1E19 cm-3 und dann Tempern bei einer Temperatur von 450 °C für etwa 20 bis 200 Stunden gebildet wird. Infolge dieses Langzeittemperns bildet ein Al-N-Paar ein lokalisiertes Niveau.
  • 10 ist ein Diagramm, das Energieniveaus in einem Wellenzahlraum in einem Fall, in dem eine IET in einem Halbleiter des indirekten Übergangstyps gebildet ist, unter Verwendung von Si als ein Beispiel zeigt.
  • Die Bildung der IET mit Si ist ausführlich in den Nichtpatentdokumenten 1 und 2 unten offenbart.
    • Nichtpatentdokument 1: R.A. Modavis und D.G. Hall, „Aluminum-nitrogen isoelectronic trap in silicon“, J. Appl. Phys. 67, S.545 (1990)
    • Nichtpatentdokument 2: T. Mori et al., „Band-to-Band Tunneling Current Enhancement Utilizing Isoelectronic Trap and its Application to TFETs“, VLSI Tech. Dig. 2014, S.86, (2014)
  • Gemäß dem Nichtpatentdokument 2 versteht es sich aus dem Ergebnis der Fotolumineszenz, dass das Energieniveau dieser IET 1,126 eV und 1,122 eV bei 10 K ist und sich gerade unterhalb des Leitungsbandes befindet. Zu dieser Zeit kann sich die IET, weil die IET lokal existiert, in dem Wellenzahlraum ausbreiten, wie in 10 gezeigt ist.
  • Normalerweise ist aufgrund des Impulserhaltungsgesetzes ein Phononeneingriff notwendig, damit in einem Halbleiter des indirekten Übergangstyps ein Elektron in dem Leitungsband mit einem Loch rekombiniert. Falls jedoch die IET existiert, wird das Impulserhaltungsgesetz gelockert, weil die IET in dem Wellenzahlraum ausgebreitet ist. Nachdem die Elektronen bei dem X-Punkt auf dem IET-Niveau eingefangen wurden, kann ein Übergang zu dem Γ-Punkt erfolgen, ohne dass ein Phononeneingriff notwendig ist. Falls Elektronen und Löcher erzeugt werden, findet des Weiteren ein Übergang entgegengesetzt zu dem oben beschriebenen Übergang statt und ist ein Phononeneingriff ebenfalls nicht notwendig.
  • Hier wird angenommen, dass das IET-Gebiet 112C in einem Gebiet gebildet wird, wo das Verarmungsgebiet 110C gebildet ist, insbesondere in einem Gebiet einschließlich des pn-Übergang-Gebiets des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets 110D, und eine Vorspannung in Sperrrichtung wird an das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 110D angelegt. Zu dieser Zeit nimmt die fotoelektrische Umwandlungseffizienz (Empfindlichkeit) stark zu, wenn die Lichtempfangsoberfläche 110A der PD 101 mit Licht bestrahlt wird und der fotoelektrischen Umwandlung unterzogen wird.
  • Zuerst wurde As in ein p-Typ-Si-Substrat mit einer p-Typ-Fremdstoffkonzentration von etwa 5E16 cm-3 implantiert und wurde eine n+-Schicht auf der Oberfläche gebildet. Danach wurde Kurzzeittempern bei 1000 °C durchgeführt, um den p-Typ-Fremdstoff zu aktivieren, und dann wurden Al und N implantiert.
  • Als Nächstes wurde Tempern bei 450 °C für 24 Stunden durchgeführt, um das IET-Gebiet 112C einschließlich Al-N nahe dem pn-Übergang zu bilden. LED-Licht mit verschiedenen Wellenlänge wurde auf dieses emittiert und die Fotostromzunahmerate der Probe, in der das IET-Gebiet 112C gebildet wurde, wurde mit Bezug auf eine, in der das IET-Gebiet 112C nicht gebildet wurde, zusammengefasst.
  • 11 ist ein Diagramm, das die Wellenlängenabhängigkeit der Fotostromzunahmerate aufgrund der IET zeigt.
  • Wie in 11 gezeigt, beträgt die Stromzunahmerate aufgrund des IET-Gebiets 112C mit dem Licht in dem sichtbaren (grünen) Gebiet mit einer Wellenlänge von 520 nm etwa 1,2-mal. Des Weiteren wird ein Fotostrom von etwa 1,7-mal für Licht mit einer Wellenlänge von 850 nm, was ein Nahinfrarotgebiet ist, erhalten und wird ein Fotostrom von etwa 2,4-mal für Licht mit einer Wellenlänge von 950 nm erhalten. Dies gibt an, dass die Empfindlichkeit insbesondere in dem Nahinfrarotgebiet stark verbessert wurde. Auf diese Weise kann, wenn das IET-Gebiet 112C in dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 110D gebildet ist, die Empfindlichkeit von dem sichtbaren Licht des indirekten Halbleiters, wie etwa Si oder Ge, insbesondere zu dem Infrarotgebiet verbessert werden.
  • Daher wird die Konfiguration, in der das IET-Gebiet in der PD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie gebildet wird, unten beschrieben.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 12 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Pixel 21A einer zweiten Ausführungsform zeigt.
  • Es wird angemerkt, dass in dem in 12 gezeigten Pixel 21A der gleiche Name und die gleiche Bezugsziffer an einer Komponente ähnlich dem in 2 gezeigten Pixel 21 angehängt sind und eine Beschreibung davon ausgelassen wird.
  • In der zweiten Halbleiterschicht 32 des Pixels 21A ist eine PD 131 in der Si-Schicht 46 gebildet. In der PD 131 ist das oben beschriebene IET-Gebiet gebildet.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm aus 13 der Fluss einer Pixelbildung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Es wird angemerkt, dass, weil Prozesse, die jenen in Schritten S11 bis S18 der Pixelbildungsverarbeitung in 4 ähnlich sind, in Schritten S31 bis S35 und S37 bis S39 der Pixelbildungsverarbeitung in 13 durchgeführt werden, eine Beschreibung davon ausgelassen wird.
  • Mit anderen Worten wird ein IET-Gebiet in dem PD-Gebiet (PD 48) in Schritt S36 gebildet, nachdem die PD 47, die FD 48 und der Transfertransistor 49 (TG2) in der zweiten Halbleiterschicht 32 (der Si-Schicht 46) in Schritt S35 gebildet wurden.
  • Insbesondere wird nach einer Ionenimplantation von Al und N in die PD 48 bei zum Beispiel etwa 5 bis 200 keV und etwa 1E16 bis 1E19 cm-3 ein Tempern bei einer Temperatur von 400 bis 500 °C für etwa 20 bis 200 Stunden durchgeführt. Infolgedessen wird ein IET-Gebiet gebildet.
  • Nachdem das IET-Gebiet auf diese Weise gebildet wurde, werden die Prozesse nach Schritt S37 durchgeführt.
  • Gemäß der obigen Konfiguration und Verarbeitung ist es nicht nur möglich, die Dicke der Halbleiterschicht zu erhöhen, sondern auch die fotoelektrische Umwandlungseffizienz des Infrarotlichts in der PD, in der das IET-Gebiet gebildet ist, zu erhöhen und die Empfindlichkeit weiter in dem Nahinfrarotgebiet zu verbessern.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • 14 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Pixel 21B einer dritten Ausführungsform zeigt.
  • Es wird angemerkt, dass in dem in 14 gezeigten Pixel 21B der gleiche Name und die gleiche Bezugsziffer an einer Komponente ähnlich dem in 2 gezeigten Pixel 21 angehängt sind und eine Beschreibung davon ausgelassen wird.
  • Metallverdrahtungen 141, 142 sind in der Verdrahtungsschicht 33 des Pixels 21B gebildet.
  • Ein Ende der Metallverdrahtung 141 ist mit einem Verstärkungstransistor 152 oder einem Rücksetztransistor 154, wie später beschrieben, verbunden. Des Weiteren ist die FD 43 der ersten Halbleiterschicht 31 durch den Kontakt-Via 51 elektrisch mit der Metallverdrahtung 141 verbunden.
  • Ein Ende der Metallverdrahtung 142 ist mit einem Verstärkungstransistor 162 oder einem Rücksetztransistor 164, wie später beschrieben, verbunden. Des Weiteren ist die FD 48 der zweiten Halbleiterschicht 32 durch den Kontakt-Via 52 elektrisch mit der Metallverdrahtung 142 verbunden.
  • 15 ist ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel für das Pixel 21B zeigt.
  • Das in 15 gezeigte Pixel 21B beinhaltet die PD 42, den Transfertransistor 44 (TG1), die PD 47, den Transfertransistor 49 (TG2), den Verstärkungstransistor 152, einen Auswahltransistor 153, den Rücksetztransistor 154, den Verstärkungstransistor 162, einen Auswahltransistor 163 und den Rücksetztransistor 164.
  • Ein Verbindungspunkt zwischen dem Transfertransistor 44 und dem Verstärkungstransistor 152 stellt die FD 43 dar. Die FD 43 weist eine Kapazität 151 (CFD1 ) auf. Des Weiteren stellt ein Verbindungspunkt zwischen dem Transfertransistor 49 und dem Verstärkungstransistor 162 die FD 48 dar. Die FD 48 weist eine Kapazität 161 (CFD2 ) auf.
  • Mit anderen Worten sind in dem Pixel 21B die FD 43, die in der unteren Schicht (der ersten Halbleiterschicht 31) gebildet ist, und die FD 48, die in der oberen Schicht (der zweiten Halbleiterschicht 32) gebildet ist, mit unterschiedlichen Verstärkungstransistoren und Rücksetztransistoren verbunden.
  • Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, ein Signal, das sichtbarem Licht entspricht, und ein Signal, das Infrarotlicht entspricht, separat auszugeben.
  • Es wird angemerkt, dass der Pixeltransistor, wie etwa der Verstärkungstransistor 152, der Auswahltransistor 153, der Rücksetztransistor 154, der Verstärkungstransistor 162, der Auswahltransistor 163 oder der Rücksetztransistor 164, die in 15 gezeigt sind, in der ersten Halbleiterschicht 31 gebildet sein kann oder in der zweiten Halbleiterschicht 32 in 14 gebildet sein kann.
  • Des Weiteren kann in dem in 14 gezeigten Pixel 21B die PD 131 anstelle der PD 47 gebildet werden.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • Bei der obigen Beschreibung ist in jedem Pixel die PD 42 in der unteren Schicht (der ersten Halbleiterschicht 31) gebildet und die PD 47 (die PD 131) ist in der oberen Schicht (der zweiten Halbleiterschicht 32) gebildet.
  • Mit anderen Worten ist, wie in 16 gezeigt, die PD 47 (PD 131) für jedes Pixel 21 gebildet. In 16 ist, obwohl dies nicht gezeigt ist, die PD 42 auch für jedes Pixel 21 gebildet. Mit anderen Worten ist eine PD 47 für ein Pixel 21 (PD 42) gebildet. Hier kann die PD 47 so gebildet sein, dass sie mit einem Teil der PD 42 überlappt, oder kann so gebildet sein, dass sie mit der Gesamtheit der PD 42 überlappt.
  • Die Bildung ist nicht auf obiges beschränkt und als eine vierte Ausführungsform kann, wie in 17 gezeigt, die PD 47 (PD 131) für jedes der vier Pixel 21 von R, G, B, G gebildet werden, die zum Beispiel in einem Bayer-Array angeordnet sind. Hier kann die PD 47 so gebildet sein, dass sie mit einem Teil der PD 42 der vier Pixel 21 überlappt, oder kann so gebildet sein, dass sie mit der Gesamtheit der PD 42 der vier Pixel 21 überlappt.
  • Zudem kann, wie in 18 gezeigt, die PD 47 (PD 131) in einem der vier Pixel 21 von R, G, B, G gebildet sein, die in der Bayer-Anordnung angeordnet sind.
  • Es wird angemerkt, dass in dem Beispiel aus 17 und 18 eine PD 47 für vier Pixel 21 (PD 42) gebildet ist. Jedoch kann eine PD 47 für mehrere Pixel 21 (PD 42) außer den vier gebildet werden.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • 19 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Pixel 21C einer fünften Ausführungsform zeigt.
  • Es wird angemerkt, dass in dem in 19 gezeigten Pixel 21C der gleiche Name und die gleiche Bezugsziffer an einer Komponente ähnlich dem in 2 gezeigten Pixel 21 angehängt sind und eine Beschreibung davon ausgelassen wird.
  • In dem Pixel 21C aus 19 ist die Verdrahtungsschicht 33 nicht in der höheren Schicht als die zweite Halbleiterschicht gebildet, sondern ist in der niedrigeren Schicht als die erste Halbleiterschicht 31 gebildet.
  • Wie oben beschrieben, reicht es aus, dass die Verdrahtungsschicht 33 in der Seite der ersten Halbleiterschicht 31 oder der zweiten Halbleiterschicht 32 gebildet ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht 31 und die zweite Halbleiterschicht 32 einander zugewandt sind (Bondoberfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 31 und der zweiten Halbleiterschicht 32) .
  • Die wie oben beschriebene Festkörperbildgebungsvorrichtung 11 kann zum Beispiel auf verschiedene elektronische Vorrichtungen, wie etwa ein Bildgebungssystem, wie etwa eine digitale Fotokamera oder eine digitale Videokamera, ein Mobiltelefon mit einer Bildgebungsfunktion oder eine andere Vorrichtung mit einer Bildgebungsfunktion, angewandt werden.
  • <Konfigurationsbeispiel der elektronischen Vorrichtung>
  • 20 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Bildgebungsvorrichtung einer elektronischen Vorrichtung zeigt, auf welche die vorliegende Technologie angewandt wird.
  • Wie in 20 gezeigt, beinhaltet eine Bildgebungsvorrichtung 301 ein optisches System 302, eine Festkörperbildgebungsvorrichtung 303 und einen digitalen Signalprozessor (DSP) 304, ist über einen Bus 307 mit dem DSP 304, einer Anzeigevorrichtung 305, einem Betriebssystem 306, einem Speicher 308, einer Aufzeichnungsvorrichtung 309 und einem Leistungsversorgungssystem 310 verbunden und kann Standbilder und Bewegtbilder erfassen.
  • Das optische System 302 beinhaltet eine oder mehrere Linsen, leitet Bildlicht (einfallendes Licht) von einem Motiv zu der Festkörperbildgebungsvorrichtung 303 und bildet ein Bild auf einer Lichtempfangsoberfläche (Sensoreinheit) der Festkörperbildgebungsvorrichtung 303.
  • Als die Festkörperbildgebungsvorrichtung 303 wird die Festkörperbildgebungsvorrichtung 11 mit dem Pixel 21 eines beliebigen der oben beschriebenen Konfigurationsbeispiele angewandt. Bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 303 werden Elektronen für eine gewisse Periode gemäß einem Bild akkumuliert, das über das optische System 302 auf der Lichtempfangsoberfläche gebildet wird. Dann wird ein Signal, das den in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 303 akkumulierten Elektronen entspricht, an den DSP 304 geliefert.
  • Der DSP 304 führt verschiedene Arten einer Signalverarbeitung an dem Signal von der Festkörperbildgebungsvorrichtung 303 durch, um ein Bild zu erfassen, und speichert die Daten des Bildes temporär in dem Speicher 308. Die in dem Speicher 308 gespeicherten Daten des Bildes werden in der Aufzeichnungsvorrichtung 309 aufgezeichnet oder werden an die Anzeigevorrichtung 305 zum Anzeigen eines Bildes geliefert. Des Weiteren empfängt das Betriebssystem 306 verschiedene Betriebstypen durch den Benutzer und liefert Betriebssignale an jeden Block der Bildgebungsvorrichtung 301, und das Leistungsversorgungssystem 310 stellt elektrische Leistung bereit, die zum Ansteuern jedes Blocks der Bildgebungsvorrichtung 301 notwendig ist.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 301, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, ermöglicht das Anwenden der oben beschriebenen Festkörperbildgebungsvorrichtung 11 als die Festkörperbildgebungsvorrichtung 303 es, die Genauigkeit einer Erfassung mit Infrarotlicht zu verbessern.
  • Des Weiteren kann die Konfiguration der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie für einen rückseitig beleuchteten CMOS-Bildsensor und einen vorderseitig beleuchteten CMOS-Bildsensor genutzt werden.
  • <Verwendungsbeispiele eines Bildsensors>
  • Als Nächstes werden Verwendungsbeispiele eines Bildsensors beschrieben, auf den die vorliegende Technologie angewandt wird.
  • 21 ist ein Diagramm, das Verwendungsbeispiele für einen Bildsensor veranschaulicht, auf den die vorliegende Technologie angewandt wird.
  • Der oben beschriebene Bildsensor kann zum Beispiel in verschiedenen Fällen zum Erfassen von Licht, wie etwa sichtbarem Licht, Infrarotlicht, ultraviolettem Licht oder Röntgenstrahlen, wie unten beschrieben, verwendet werden.
    • - Eine Vorrichtung zum Fotografieren eines Bildes, das zur Betrachtung zu verwenden ist, wie etwa eine digitale Kamera, eine portable Vorrichtung mit einer Kamerafunktion
    • - Eine Vorrichtung, die zu Verkehrszwecken genutzt wird, wie etwa: ein fahrzeuginterner Sensor zum Fotografieren der Vorderseite, Rückseite, Umgebung, des Innenbereichs eines Autos oder dergleichen eines Kraftfahrzeugs zum sicheren Fahren, wie etwa automatischen Stoppen oder Erkennung eines Zustands des Fahrers oder dergleichen; eine Überwachungskamera zum Beobachten von fahrenden Fahrzeugen und Straßen; und ein Abstandsmesssensor, der den Abstand zwischen Fahrzeugen oder dergleichen misst
    • - Eine Vorrichtung, die für elektrische Haushaltsgeräte, wie etwa einen Fernseher, einen Kühlschrank und eine Klimaanlage, zum Fotografieren einer Geste eines Benutzers und zum Durchführen eines Gerätebetriebs gemäß der Geste verwendet wird
    • - Eine Vorrichtung, die zur medizinischen Pflege und Gesundheitspflege verwendet wird, wie etwa ein Endoskop oder eine Vorrichtung zum Durchführen einer Angiografie durch Empfangen von Infrarotlicht
    • - Eine Vorrichtung, die zur Sicherheit verwendet wird, wie etwa eine Überwachungskamera und eine Kamera zur Personenauthentifizierung
    • - Eine Vorrichtung, die zur Schönheitspflege verwendet wird, wie etwa ein Hautmessinstrument zum Fotografieren von Haut und ein Mikroskop zum Fotografieren der Kopfhaut
    • - Eine Vorrichtung, die für Sport verwendet wird, wie etwa eine Action-Kamera oder eine Wearable-Kamera für Sportanwendungen oder dergleichen
    • - Eine Vorrichtung, die für Landwirtschaft verwendet wird, wie etwa eine Kamera zum Überwachen des Zustandes von Feldern und Nutzpflanzen
  • <Anwendungsbeispiel für einen mobilen Körper>
  • Wie oben beschrieben, kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung realisiert werden, die auf einem beliebigen Typ eines mobilen Körpers, wie etwa einem Auto, einem Elektrofahrzeug, einem Hybridelektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einem „Personal Mobility“, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff oder einem Roboter, montiert ist.
  • 22 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel für ein Fahrzeugsteuersystem zeigt, das ein Beispiel für ein Mobilkörpersteuersystem ist, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 verbunden sind. Bei dem in 22 gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Fahrtsystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Des Weiteren sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine fahrzeuginterne Netzschnittstelle (I/F) 12053 veranschaulicht.
  • Die Fahrtsystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb der Vorrichtungen mit Bezug auf das Fahrtsystem des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Programmen. Zum Beispiel fungiert die Fahrtsystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft eines Fahrzeugs, wie etwa eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, eines Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft an die Räder, eines Lenkmechanismus, der das Lenken des Fahrzeugs anpasst, einer Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb verschiedener Vorrichtungen, mit denen eine Fahrzeugkarosserie ausgestattet ist, gemäß verschiedenen Programmen. Zum Beispiel fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein Smart-Schlüssel-System, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Lampen, wie etwa einen Scheinwerfer, eine Rückleuchte, ein Bremslicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger und ein Nebellicht. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer portablen Vorrichtung übertragen werden, die einen Schlüssel ersetzt, oder Signale verschiedener Schalter in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt die Eingabe dieser Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine elektrische Fensterhebervorrichtung, eine Lampe oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert Informationen des Außenbereichs des Fahrzeugs, auf dem das Fahrzeugsteuersystem 12000 montiert ist. Zum Beispiel ist eine Bildgebungseinheit 12031 mit der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 verbunden. Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 bewirkt, dass die Bildgebungseinheit 12031 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs erfasst, und empfängt das erfasste Bild. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 kann eine Objektdetektionsverarbeitung oder eine Abstandsdetektionsverarbeitung, wie etwa eine Person, ein Auto, ein Hindernis, ein Schild oder ein Symbol auf einer Straßenoberfläche, basierend auf dem empfangenen Bild durchführen.
  • Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal ausgibt, das der Menge an empfangenem Licht entspricht. Die Bildgebungseinheit 12031 kann ein elektrisches Signal als ein Bild ausgeben oder das elektrische Signal als Abstandsmessungsinformationen ausgeben. Des Weiteren kann das Licht, das durch die Bildgebungseinheit 12031 empfangen wird, sichtbares Licht oder nichtsichtbares Licht, wie etwa Infrarotstrahlen, sein.
  • Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Informationen des Innenbereichs des Fahrzeugs. Zum Beispiel ist eine Fahrerzustandsdetektionseinheit 12041, die den Zustand des Fahrers detektiert, mit der Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 verbunden. Die Fahrerzustandsdetektionseinheit 12041 beinhaltet zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer bildlich erfasst, und die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 kann den Ermüdungsgrad oder Konzentrationsgrad des Fahrers basierend auf den Detektionsinformationen, die von der Fahrerzustandsdetektionseinheit 12041 eingegeben werden, berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst oder nicht.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuersollwert der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung basierend auf den Informationen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs berechnen, die durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erfasst werden, und kann einen Steuerbefehl an die Fahrtsystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, um die Funktion eines Fahrassistenzsystems (FAS) einschließlich einer Kollisionsvermeidung oder Aufprallabschwächung des Fahrzeugs, einer Folgefahrt basierend auf der Entfernung zwischen Fahrzeugen, einer Fahrt mit Geschwindigkeitsbeibehaltung, einer Fahrzeugkollisionswarnung, einer Fahrzeugspurverlassenswarnung oder dergleichen zu realisieren.
  • Des Weiteren steuert der Mikrocomputer 12051 die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen basierend auf den Informationen bezüglich der Umgebung des Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erfasst werden, so dass der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Beispiel zum Zweck des automatischen Fahrens, bei dem ein Fahrzeug autonom ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers fährt, durchführen kann.
  • Des Weiteren kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 basierend auf Fahrzeugaußenbereichsinformationen ausgeben, die durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erfasst werden. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 den Scheinwerfer gemäß der Position des vorausfahrenden Fahrzeugs oder des entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird, steuern und kann eine kooperative Steuerung zum Zweck des Blendschutzes, wie etwa Wechseln des Fernlichts zu dem Abblendlicht, durchführen.
  • Die Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt Ton- und/oder Bildausgabesignale an eine Ausgabevorrichtung, die dazu in der Lage ist, den Insassen des Fahrzeuges oder den Außenbereich des Fahrzeuges visuell oder akustisch über Informationen zu benachrichtigen. Bei dem Beispiel aus 22 sind ein Audiolautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Instrumentenfeld 12063 als eine Ausgabevorrichtung veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann zum Beispiel eine On-Board-Anzeige und/oder eine Head-Up-Anzeige beinhalten.
  • 23 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungseinheit 12031 zeigt.
  • In 23 sind Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 als die Bildgebungseinheit 12031 enthalten.
  • Zum Beispiel sind die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 bei Positionen, wie etwa der Front, dem Seitenspiegel, der hinteren Stoßstange, der Hecktür, dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 12100, bereitgestellt. Die Bildgebungseinheit 12101, die in der Front enthalten ist, und die Bildgebungseinheit 12105, die in dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrzeuginnenraum enthalten ist, erfassen hauptsächlich ein Bild des Bereichs vor dem Fahrzeug 12100. Die Bildgebungseinheiten 12102 und 12103, die in den Seitenspiegeln enthalten sind, erfassen hauptsächlich Bilder der Seiten des Fahrzeugs 12100. Die Bildgebungseinheit 12104, die in der hinteren Stoßstange oder der Hecktür enthalten ist, erfasst hauptsächlich ein Bild des Bereichs hinter dem Fahrzeug 12100. Die Bildgebungseinheit 12105, die auf dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrzeuginnenraum enthalten ist, wird hauptsächlich zur Detektion eines vor dem Fahrzeug vorausfahrendes Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, eines Verkehrssignals, eines Verkehrszeichens, einer Fahrbahn oder dergleichen verwendet.
  • Es wird angemerkt, dass 23 ein Beispiel für den Bildgebungsbereich der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 zeigt. Ein Bildgebungsbereich 12111 gibt einen Bildgebungsbereich der Bildgebungseinheit 12101 an, die in der Front bereitgestellt ist, die Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 geben die Bildgebungsbereiche der Bildgebungseinheiten 12102 bzw. 12103 an, die in den Seitenspiegeln bereitgestellt sind, und der Bildgebungsbereich 12114 gibt den Bildgebungsbereich der Bildgebungseinheit 12104 an, die in der hinteren Stoßstange oder der Hecktür bereitgestellt ist. Zum Beispiel kann durch Überlappen der Bilddaten, die durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 bildlich erfasst werden, ein Overhead-Ansicht-Bild des Fahrzeugs 12100 erhalten werden, das von oberhalb des Fahrzeugs gesehen wird.
  • Wenigstens eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion des Erfassens von Abstandsinformationen aufweisen. Zum Beispiel kann wenigstens eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera einschließlich mehrerer Bildgebungselemente sein oder kann ein Bildgebungselement mit einem Pixel zur Phasendifferenzdetektion sein.
  • Zum Beispiel erhält der Mikrocomputer 12051 den Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb des Bildgebungsbereichs 12111 bis 12114 und die zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit mit Bezug auf das Fahrzeug 12100) basierend auf den Abstandsinformationen, die von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhalten werden, so dass der Mikrocomputer 12051 ein dreidimensionales Objekt, das das Nächste auf dem Fahrtpfad des Fahrzeugs 12100 ist und sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 0 km/h oder mehr) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie jene des Fahrzeugs 12100 bewegt, als ein vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren kann. Zudem kann der Mikrocomputer 12051 einen sicherzustellenden Zwischenfahrzeugabstand vorneweg zu dem vorausfahrenden Fahrzeug einstellen und kann eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Folgestoppsteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Folgestartsteuerung) oder dergleichen durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung für den Zweck des automatischen Fahrens oder dergleichen, das ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers ausgeführt wird, durchzuführen.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 basierend auf den Abstandsinformationen, die von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhalten werden, Daten für ein dreidimensionales Objekt hinsichtlich des dreidimensionalen Objekts in dreidimensionale Objekte, wie etwa ein zweiradriges Fahrzeug, ein reguläres Fahrzeug, ein großes Fahrzeug, einen Fußgänger, einen Telefonmast und andere dreidimensionale Objekte, klassifizieren und das Ergebnis zur Verwendung des Ergebnisses für eine automatische Vermeidung von Hindernissen verwenden. Zum Beispiel identifiziert der Mikrocomputer 12051 ein Hindernis in der Nähe des Fahrzeugs 12100 als ein Hindernis, das der Fahrer des Fahrzeugs 12100 sehen kann, und ein Hindernis, das schwierig zu sehen ist. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 das Kollisionsrisiko, das jeweils das Risiko einer Kollision mit dem Hindernis angibt, und, wenn das Kollisionsrisiko gleich oder größer als ein eingestellter Wert ist und es eine Möglichkeit einer Kollision gibt, kann der Mikrocomputer 12051 einen Alarm mittels des Audiolautsprechers 12061 und der Anzeigeeinheit 12062 an den Fahrer ausgeben oder eine erzwungene Verlangsamung oder Vermeidungssteuerung über die Fahrtsystemsteuereinheit 12010 durchführen, sodass eine Fahrerassistenz zur Kollisionsvermeidung durchgeführt wird.
  • Wenigstens eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera zum Detektieren von Infrarotstrahlen sein. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob ein Fußgänger in den erfassten Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 zu 12104 existiert oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird zum Beispiel durch eine Prozedur des Extrahierens von Merkmalspunkten in dem erfassten Bild der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 als eine Infrarotkamera und eine Prozedur des Durchführens einer Musterabgleichverarbeitung an einer Reihe von Merkmalspunkten, die eine Kontur des Objekts angeben und unterscheiden, ob das Objekt der Fußgänger ist oder nicht, durchgeführt. Falls der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in den erfassten Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 existiert, und den Fußgänger erkennt, steuert die Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 dazu, eine rechteckige Konturlinie zur Hervorhebung des erkannten Fußgängers zu überlagern und anzuzeigen. Des Weiteren kann die Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 dazu steuern, Symbole oder dergleichen, die Fußgänger angeben, bei gewünschten Positionen anzuzeigen.
  • Ein Beispiel für das Fahrzeugsteuersystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf die Bildgebungseinheit 12031 in der oben beschriebenen Konfigurationen angewandt werden. Insbesondere kann die Festkörperbildgebungsvorrichtung 11 aus 1 auf die Bildgebungseinheit 12031 angewandt werden. Das Anwenden der Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildgebungseinheit 12031 ermöglicht es, die Genauigkeit einer Erfassung mit Infrarotlicht zu verbessern, was wiederum ermöglicht, die Genauigkeit einer Objektdetektionsverarbeitung und Abstandsdetektionsverarbeitung zu verbessern.
  • Es sei angemerkt, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Technologie nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind und verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne von dem Kern der vorliegenden Technologie abzuweichen.
  • Zudem kann die vorliegende Technologie die folgende Konfiguration annehmen.
    1. (1) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • eine erste Halbleiterschicht, in der eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine erste Floating-Diffusion gebildet sind;
      • eine zweite Halbleiterschicht, in der eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite Floating-Diffusion gebildet sind; und
      • eine Verdrahtungsschicht einschließlich einer Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion verbunden ist,
      • wobei die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht miteinander laminiert sind, und
      • wobei die Verdrahtungsschicht auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
    2. (2) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in (1) beschrieben ist, wobei die zweite Halbleiterschicht auf die erste Halbleiterschicht laminiert ist, und wobei die Verdrahtungsschicht in einer höheren Schicht als die zweite Halbleiterschicht gebildet ist.
    3. (3) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in (1) oder (2) beschrieben ist, wobei eine isoelektronische Haftstelle in der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit gebildet ist.
    4. (4) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in (3) beschrieben ist, wobei die zweite Halbleiterschicht Si, Ge oder SiGe beinhaltet.
    5. (5) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in (3) beschrieben ist, wobei die zweite Halbleiterschicht eine III-V-Verbindung beinhaltet.
    6. (6) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in einem von (1) bis (5) beschrieben ist, wobei die erste und zweite Floating-Diffusion durch einen ersten und zweiten Kontakt-Via, die separat gebildet sind, elektrisch mit der Verdrahtung verbunden sind.
    7. (7) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in (6) beschrieben ist, wobei die erste Floating-Diffusion durch den ersten Kontakt-Via elektrisch mit einer ersten Verdrahtung verbunden ist, und die zweite Floating-Diffusion durch den zweiten Kontakt-Via elektrisch mit einer zweiten Verdrahtung, die von der ersten Verdrahtung verschieden ist, verbunden ist.
    8. (8) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in einem von (1) bis (7) beschrieben ist, wobei die erste und zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit für jedes Pixel gebildet sind.
    9. (9) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in (8) beschrieben ist, wobei die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit so gebildet ist, dass sie mit einem Teil oder der Gesamtheit der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit überlappt.
    10. (10) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in einem von (1) bis (7) beschrieben ist, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit für jedes Pixel gebildet ist, und die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit für jeden Satz mehrerer Pixel gebildet ist.
    11. (11) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in (10) beschrieben ist, wobei die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit so gebildet ist, dass sie mit einem Teil oder der Gesamtheit der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit der mehreren Pixel überlappt.
    12. (12) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die in (1) beschrieben ist, wobei die zweite Halbleiterschicht auf die erste Halbleiterschicht laminiert ist, und wobei die Verdrahtungsschicht in einer niedrigeren Schicht als die erste Halbleiterschicht gebildet ist.
    13. (13) Ein Herstellungsverfahren für eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, das die folgenden Schritte beinhaltet:
      • Bilden einer ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und einer ersten Floating-Diffusion in einer ersten Halbleiterschicht;
      • Laminieren einer zweiten Halbleiterschicht auf die erste Halbleiterschicht;
      • Bilden einer zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und einer zweiten Floating-Diffusion in der zweiten Halbleiterschicht; und
      • Bilden einer Verdrahtungsschicht einschließlich einer Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
    14. (14) Eine elektronische Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
        • eine erste Halbleiterschicht, in der eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine erste Floating-Diffusion gebildet sind;
        • eine zweite Halbleiterschicht, in der eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite Floating-Diffusion gebildet sind; und
        • eine Verdrahtungsschicht einschließlich einer Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion verbunden ist,
        • wobei die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht miteinander laminiert sind, und
        • wobei die Verdrahtungsschicht auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Festkörperbildgebungsvorrichtung
    21, 21A, 21B, 21C
    Pixel
    31
    Erste Halbleiterschicht
    32
    Zweite Halbleiterschicht
    33
    Verdrahtungsschicht
    41
    Si-Substrat
    42
    PD
    43
    FD
    44
    Transfertransistor
    45
    Zwischenschichtisolationsfilm
    46
    Si-Schicht
    47
    PD
    48
    FD
    49
    Transfertransistor
    50
    Zwischenschichtisolationsfilm
    51, 52
    Kontakt-Via
    53
    Metallverdrahtung
    131
    PD
    141, 142
    Metallverdrahtung
    301
    Elektronische Vorrichtung
    303
    Festkörperbildgebungsvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011530165 [0006]
    • JP 3759435 [0027]

Claims (14)

  1. Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Halbleiterschicht, in der eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine erste Floating-Diffusion gebildet sind; eine zweite Halbleiterschicht, in der eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite Floating-Diffusion gebildet sind; und eine Verdrahtungsschicht einschließlich einer ersten Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion verbunden ist, wobei die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht miteinander laminiert sind, und wobei die Verdrahtungsschicht auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
  2. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Halbleiterschicht auf die erste Halbleiterschicht laminiert ist, und wobei die Verdrahtungsschicht in einer höheren Schicht als die zweite Halbleiterschicht gebildet ist.
  3. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine isoelektronische Haftstelle in der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit gebildet ist.
  4. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite Halbleiterschicht Si, Ge oder SiGe beinhaltet.
  5. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite Halbleiterschicht eine III-V-Verbindung beinhaltet.
  6. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Floating-Diffusion durch einen ersten und zweiten K-Via, die separat gebildet sind, elektrisch mit der Verdrahtung verbunden sind.
  7. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Floating-Diffusion durch den ersten Kontakt-Via elektrisch mit einer ersten Verdrahtung verbunden ist, und die zweite Floating-Diffusion durch den zweiten Kontakt-Via elektrisch mit einer zweiten Verdrahtung, die von der ersten Verdrahtung verschieden ist, verbunden ist.
  8. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit für jedes Pixel gebildet sind.
  9. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit so gebildet ist, dass sie mit einem Teil oder einer Gesamtheit der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit überlappt.
  10. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit für jedes Pixel gebildet ist, und die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit für jeden Satz mehrerer Pixel gebildet ist.
  11. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit so gebildet ist, dass sie mit einem Teil oder einer Gesamtheit der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit der mehreren Pixel überlappt.
  12. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Halbleiterschicht auf die erste Halbleiterschicht laminiert ist, und wobei die Verdrahtungsschicht in einer niedrigeren Schicht als die erste Halbleiterschicht gebildet ist.
  13. Herstellungsverfahren für eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, das die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und einer ersten Floating-Diffusion in einer ersten Halbleiterschicht; Laminieren einer zweiten Halbleiterschicht auf die erste Halbleiterschicht; Bilden einer zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und einer zweiten Floating-Diffusion in der zweiten Halbleiterschicht; und Bilden einer Verdrahtungsschicht einschließlich einer Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
  14. Elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine erste Halbleiterschicht, in der eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine erste Floating-Diffusion gebildet sind; eine zweite Halbleiterschicht, in der eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite Floating-Diffusion gebildet sind; und eine Verdrahtungsschicht einschließlich einer ersten Verdrahtung, die elektrisch mit der ersten und zweiten Floating-Diffusion verbunden ist, wobei die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht miteinander laminiert sind, und wobei die Verdrahtungsschicht auf einer Seite der ersten oder der zweiten Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die Seite einer Seite gegenüberliegt, auf der die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht einander zugewandt sind.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12009379B2 (en) * 2017-05-01 2024-06-11 Visera Technologies Company Limited Image sensor
TWI832908B (zh) * 2018-10-17 2024-02-21 日商索尼半導體解決方案公司 固態攝像裝置及固態攝像裝置之製造方法、以及電子機器
JP2022073575A (ja) * 2020-11-02 2022-05-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び情報処理装置
CN115332274A (zh) * 2021-05-10 2022-11-11 联华电子股份有限公司 影像传感器

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5459891A (en) 1977-10-20 1979-05-14 Sharp Corp Photo detector
US7436038B2 (en) * 2002-02-05 2008-10-14 E-Phocus, Inc Visible/near infrared image sensor array
US8471939B2 (en) 2008-08-01 2013-06-25 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor having multiple sensing layers
JP5552768B2 (ja) * 2009-07-27 2014-07-16 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5537905B2 (ja) 2009-11-10 2014-07-02 富士フイルム株式会社 撮像素子及び撮像装置
JP2012015417A (ja) 2010-07-02 2012-01-19 Toshiba Corp 固体撮像装置
KR20120047368A (ko) * 2010-11-02 2012-05-14 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR101890748B1 (ko) * 2011-02-01 2018-08-23 삼성전자주식회사 멀티 스택 씨모스(ｃｍｏｓ) 이미지 센서의 화소 및 그 제조방법
US9294691B2 (en) 2011-09-06 2016-03-22 Sony Corporation Imaging device, imaging apparatus, manufacturing apparatus and manufacturing method
JP2013070030A (ja) 2011-09-06 2013-04-18 Sony Corp 撮像素子、電子機器、並びに、情報処理装置
JP2013084785A (ja) * 2011-10-11 2013-05-09 Sony Corp 固体撮像装置、撮像装置
US8569700B2 (en) * 2012-03-06 2013-10-29 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor for two-dimensional and three-dimensional image capture
JP2015032687A (ja) * 2013-08-02 2015-02-16 ソニー株式会社 撮像素子、電子機器、および撮像素子の製造方法
US9749553B2 (en) 2013-08-23 2017-08-29 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with stacked image sensors
JP2015162604A (ja) 2014-02-27 2015-09-07 株式会社東芝 Ｃｍｏｓイメージセンサ
US9508681B2 (en) * 2014-12-22 2016-11-29 Google Inc. Stacked semiconductor chip RGBZ sensor
KR102500813B1 (ko) * 2015-09-24 2023-02-17 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 이의 제조 방법
JP6572075B2 (ja) * 2015-09-24 2019-09-04 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
KR102423813B1 (ko) * 2015-11-27 2022-07-22 삼성전자주식회사 반도체 소자
JP2017117828A (ja) * 2015-12-21 2017-06-29 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子装置
US10566375B2 (en) * 2016-01-29 2020-02-18 Semiconductor Components Industries, Llc Stacked-die image sensors with shielding
KR102582122B1 (ko) * 2016-07-11 2023-09-21 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102549621B1 (ko) * 2016-09-02 2023-06-28 삼성전자주식회사 반도체 장치
US10199409B2 (en) * 2016-09-26 2019-02-05 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Trench between stacked semiconductor substrates making contact with source-drain region
KR102643521B1 (ko) * 2016-09-29 2024-03-06 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서 및 그 제조방법
KR102664314B1 (ko) * 2016-12-29 2024-05-14 삼성전자주식회사 이미지 센서

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