DE112021005742T5 - Lichtempfangsvorrichtung und Abstandsmessvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Lichtempfangsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine gestapelte Chipstruktur, in der ein Pixelchip und ein Schaltungschip gestapelt sind. In dem Pixelchip ist ein Lichtempfangselement zum Erzeugen eines Signals gemäß dem Empfang von Photonen vorgesehen. In dem Schaltungschip ist eine eine Ausleseschaltung zum Auslesen des in dem Lichtempfangselement erzeugten Signals bildende Schaltungseinheit entlang einer senkrecht zu einer Substratebene des Schaltungschips bezüglich einem elektrischen Verbindungsteil zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip verlaufenden Richtung angeordnet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lichtempfangsvorrichtung und ein Abstandsmessgerät.
  • Stand der Technik
  • Es gibt eine Lichtempfangsvorrichtung (eine Fotodetektionsvorrichtung), die als Lichtempfangselement (Fotodetektionselement) ein Element verwendet, das ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons erzeugt. Zum Beispiel ist ein SPAD-Element (SPAD, Single Photon Avalanche Diode - Einzelphoton-Avalanche-Diode) als das Lichtempfangselement bekannt, das ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons erzeugt.
  • Bei einer Lichtempfangsvorrichtung, die das SPAD-Element als das Lichtempfangselement verwendet, gibt es Bedenken, dass eine Öffnungsrate von Pixeln abnimmt, weil eine Ausleseschaltung wie beispielsweise eine Löschschaltung, eine Impulsformungsschaltung oder eine Zählerschaltung für jedes Pixel erforderlich ist. Zur Abhilfe solcher Bedenken gibt es eine Technik, die eine Zunahme der Öffnungsrate der Pixel durch Schaffen eines Cu-Cu-Übergangs zwischen der Ausleseschaltung wie beispielsweise der Löschschaltung, der Impulsformungsschaltung oder der Zählerschaltung und dem SPAD-Element für jedes Pixel erreicht (siehe zum Beispiel PTL 1).
  • Liste der Anführungen
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Ungeprüfte US-Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2018/0308881
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Nebenbei sei angemerkt, dass im Falle der Verwendung einer Technik zum Stapeln eines Transistorschaltungsabschnitts unmittelbar über einem Pixel unter Verwendung eines SOI-(Silizium-auf-Isolator-)Wafers zum Reduzieren der Fläche einer Ausleseschaltung wie beispielsweise einer Löschschaltung, einer Impulsformungsschaltung oder einer Zählerschaltung ein Via mit großem Aspektverhältnis (VIA) zum Miteinanderverbinden des SOIs und des Pixels erforderlich ist. Die Verwendung des Vias mit großem Aspektverhältnis erhöht jedoch die Kapazität eines Übergangsabschnitts zwischen Halbleiterchips, was insofern zu einem Problem führt, als der elektrische Energieverbrauch zunimmt.
  • Daher ist es wünschenswert, eine Lichtempfangsvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, den elektrischen Energieverbrauch durch Reduzieren der Leistung eines Übergangsabschnitts zwischen Halbleiterchips in einer gestapelten Chipstruktur, die gestapelte Halbleiterchips (Halbleitersubstrate) beinhaltet, zu reduzieren und einen Abstandsmessgerät bereitzustellen, dass die Lichtempfangsvorrichtung beinhaltet.
  • Eine Lichtempfangsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine gestapelte Chipstruktur, die einen Pixelchip und einen Schaltungschip, die gestapelt sind, beinhaltet. In dem Pixelchip ist ein Lichtempfangselement vorgesehen. Das Lichtempfangselement erzeugt ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons. In dem Schaltungschip ist ein in einer Ausleseschaltung enthaltener Schaltungsabschnitt entlang einer senkrecht zu einer Substratoberfläche des Schaltungschips bezüglich eines elektrischen Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip verlaufenden Richtung angeordnet. Die Ausleseschaltung liest das durch das Lichtempfangselement erzeugte Signal aus.
  • Ein Abstandsmessgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Lichtquelleneinheit und eine Lichtempfangsvorrichtung. Die Lichtquelleneinheit beaufschlagt ein Abstandsmessziel mit Licht. Die Lichtempfangsvorrichtung empfängt reflektiertes Licht von dem Abstandsmessziel. Das reflektierte Licht basiert auf dem von der Lichtquelleneinheit zugeführten Licht. Die Lichtempfangsvorrichtung beinhaltet eine gestapelte Chipstruktur, die einen Pixelchip und einen Schaltungschip, die gestapelt sind, beinhaltet. In dem Pixelchip ist ein Lichtempfangselement vorgesehen. Das Lichtempfangselement erzeugt ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons. In dem Schaltungschip ist ein in einer Ausleseschaltung enthaltener Schaltungsabschnitt entlang einer senkrecht zu einer Substratoberfläche des Schaltungschips bezüglich eines elektrischen Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip verlaufenden Richtung angeordnet. Die Ausleseschaltung liest das durch das Lichtempfangselement erzeugte Signal aus.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel für ein Abstandsmessgerät, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, darstellt.
    • [2] 2A und 2B sind Blockdiagramme, die jeweils ein Beispiel für eine bestimmte Konfiguration eines Abstandsmessgeräts gemäß dem vorliegenden Anwendungsbeispiel darstellen.
    • [3] 3 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für eine Konfiguration einer Pixelgrundschaltung, die ein SPAD-Element als Lichtempfangselement verwendet, darstellt.
    • [4] 4A ist ein Kennfeld, das eine Strom-Spannungs-Kennlinie eines pn-Übergangs des SPAD-Elements darstellt, und 4B ist ein Wellenformdiagramm zum Beschreiben eines Schaltungsbetriebs der Pixelschaltung.
    • [5] 5 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß einem Referenzbeispiel.
    • [6] 6 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 1.
    • [7] 7 ist ein Ersatzschaltbild eines Pixels mit der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 1.
    • [8] 8 ist ein Ersatzschaltbild eines Pixels mit einer Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 2.
    • [9] 9 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 3.
    • [10] 10 ist ein Ersatzschaltbild eines Pixels mit der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 3.
    • [11] 11 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 4.
    • [12] 12 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 5.
    • [13] 13 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 6.
    • [14] 14 ist ein Ersatzschaltbild eines Pixels mit der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 6.
    • [15] 15 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Beispiels für eine gestapelte Chipstruktur gemäß Ausführungsform 7.
    • [16] 16 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für Pixelteilung gemäß Ausführungsform 7 darstellt.
    • [17] 17 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems zeigt.
    • [18] 18 ist ein Diagramm, das bei der Erläuterung eines Beispiels für Installationspositionen eines Informationsdetektionsabschnitts außerhalb des Fahrzeugs und eines Bildgebungsabschnitts helfen soll.
  • Durchführungsweisen der Erfindung
  • Nachfolgend werden Durchführungsweisen der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (im Folgenden als „Ausführungsformen“ bezeichnet) unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, und beispielsweise sind verschiedene numerische Werte, Materialen und dergleichen in den Ausführungsformen Beispiele. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Komponenten oder Komponenten, die die gleiche Funktion haben, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung wird weggelassen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    1. 1. Allgemeine Beschreibung der Lichtempfangsvorrichtung und des Abstandsmessgeräts der vorliegenden Offenbarung
    2. 2. Abstandsmessgerät, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird
      • 2-1. Spezielles Konfigurationsbeispiel für das Abstandsmessgerät
      • 2-2. Das SPAD-Element als Lichtempfangselement verwendendes Pixelgrundschaltungsbeispiel
      • 2-3. Schaltungsbetriebsbeispiel der das SPAD-Element als Lichtempfangselement verwendenden Pixelschaltung
      • 2-4. Pixelstrukturbeispiel gemäß dem Referenzbeispiel
    3. 3. Lichtempfangsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung
      • 3-1. Ausführungsform 1 (Ein Beispiel, in dem eine Impulsformungsschaltung und eine Logikschaltung zum Stapeln in einem Schaltungschip bereitgestellt werden)
      • 3-2. Ausführungsform 2 (Eine Modifikation von Ausführungsform 1: Ein Beispiel, in dem die Impulsformungsschaltung zusammen mit dem SPAD-Element und einer Löschschaltung auf einer Pixelchipseite vorgesehen ist)
      • 3-3. Ausführungsform 3 (Eine Modifikation von Ausführungsform 2: Ein Beispiel, in dem ein Widerstandselement zwischen dem SPAD-Element und der Löschschaltung und der Impulsformungsschaltung, die in dem Pixelchip gestapelt sind, vorgesehen ist)
      • 3-4. Ausführungsform 4 (Eine Modifikation von Ausführungsform 3: Ein Beispiel, in dem ein Kontaktabschnitt zusätzlich zu dem Widerstandselement vorgesehen ist)
      • 3-5. Ausführungsform 5 (Eine Modifikation von Ausführungsform 1: Ein Beispiel, in dem der zu einem Pixel gehörende Kontaktabschnitt mit einer Transistorbildungsrückflächenseite direkt elektrisch gekoppelt ist)
      • 3-6. Ausführungsform 6 (Ein Beispiel für eine dreilagige gestapelte Struktur, in der der Schaltungschip zwei Halbleiterchips beinhaltet)
      • 3-7. Ausführungsform 7 (Ein Beispiel, in dem eine Logikschaltung auf dem Schaltungschip von mehreren Pixeln auf dem Pixelchip in einer gestapelten Chipstruktur geteilt wird)
    4. 4. Modifikationen
    5. 5. Anwendungsbeispiele der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (Ein Beispiel für einen mobilen Körper)
    6. 6. Mögliche Konfigurationen der vorliegenden Offenbarung
  • <Allgemeine Beschreibung der Lichtempfangsvorrichtung und des Abstandsmessgeräts der vorliegenden Offenbarung>
  • Bei einer Lichtempfangsvorrichtung und einem Abstandsmessgerät der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der ein Lichtempfangselement eine Lawinenfotodiode beinhaltet, die in einem Geiger-Modus betrieben wird, vorzugsweise eine Einzelphoton-Avalanche-Diode (SPAD).
  • Bei der Lichtempfangsvorrichtung und einem Abstandsmessgerät der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebene bevorzugte Konfiguration beinhalten, ist es in einem Fall, in dem einer Ausleseschaltung mehrere Transistorschaltungsabschnitte beinhaltet, möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der die Transistorschaltungsabschnitte zum Aufeinanderstapeln in dem Schaltungschip vorgesehen sind. In einem Fall, in dem die mehreren Transistorschaltungsabschnitte eine Impulsformungsschaltung, die ein von dem Lichtempfangselement ausgegebenes Impulssignal formt, und eine Logikschaltung, die das durch die Impulsformungsschaltung geformte Impulssignal verarbeitet, beinhalten, ist es möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der die Impulsformungsschaltung und die Logikschaltung zum Aufeinanderstapeln in dem Schaltungschip vorgesehen sind. Darüber hinaus ist es in einem Fall, in dem eine eine Lawinenmultiplikation des Lichtempfangselements unterdrückende Löschschaltung in dem Pixelchip vorgesehen ist, möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der die Löschschaltung zum Stapeln bezüglich des Lichtempfangselements in dem Pixelchip vorgesehen ist.
  • Darüber hinaus ist es bei der Lichtempfangsvorrichtung und dem Abstandsmessgerät der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebene bevorzugte Konfiguration beinhalten, in einem Fall, in dem die mehreren Transistorschaltungsabschnitte eine Impulsformungsschaltung, die ein von dem Lichtempfangselement ausgegebenes Impulssignal formt, und eine Logikschaltung, die das durch die Impulsformungsschaltung geformte Impulssignal verarbeitet, beinhalten, möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der eine eine Lawinenmultiplikation des Lichtempfangselements unterdrückende Löschschaltung und die Impulsformungsschaltung zum Stapeln bezüglich des Lichtempfangselements in dem Pixelchip vorgesehen sind und die Logikschaltung in dem Schaltungschip vorgesehen ist.
  • Darüber hinaus ist es bei der Lichtempfangsvorrichtung und dem Abstandsmessgerät der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebene bevorzugte Konfiguration beinhalten, möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der der elektrische Kopplungsabschnitt zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip einen Übergangsabschnitt eines eine Cu-Elektrode verwendenden direkten Übergangs beinhaltet. In einem Fall, in dem der Schaltungschip zwei gestapelte Halbleiterchips beinhaltet, ist es darüber hinaus möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der die Impulsformungsschaltung in einem der beiden Halbleiterchips vorgesehen ist und die Logikschaltung in einem anderen der beiden Halbleiterchips vorgesehen ist.
  • Darüber hinaus ist es bei der Lichtempfangsvorrichtung und dem Abstandsmessgerät der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebene bevorzugte Konfiguration aufweisen, in einem Fall, in dem ein analoger Schaltungsabschnitt, der die Löschschaltung beinhaltet, zusammen mit dem Lichtempfangselement in dem Pixelchip in Pixeleinheiten vorgesehen ist und ein digitaler Schaltungsabschnitt, der die Logikschaltung beinhaltet, in dem Schaltungschip vorgesehen ist, möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der ein digitaler Schaltungsabschnitt auf dem Schaltungschip von dem analogen Schaltungsabschnitt für mehrere Pixel auf dem Pixelchip geteilt wird.
  • Ferner ist es bei der Lichtempfangsvorrichtung und dem Abstandsmessgerät der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebene bevorzugte Konfiguration aufweisen, in einem Fall, in dem eine Seite des Pixelchips, auf der eine Verdrahtungsschicht vorgesehen ist, als eine Substratvorderflächenseite betrachtet wird, möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der ein das Lichtempfangselement enthaltendes Pixel eine von hinten beleuchtete Pixelstruktur aufweist, die Licht von einer Substratrückflächenseite aufnimmt.
  • <Abstandsmessgerät, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird>
  • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel für ein Abstandsmessgerät, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, (d. h. das Abstandsmessgerät der vorliegenden Offenbarung) darstellt.
  • Ein Abstandsmessgerät 1 gemäß dem vorliegenden Anwendungsbeispiel verwendet ein ToF-Verfahren (ToF, Time of Flight) als ein Messverfahren zum Messen eines Abstands zu einem Objekt 10, das ein Abstandsmessziel ist. Das ToF-Verfahren ist ein Verfahren zum Messen einer Laufzeit, die eine Zeit ist, bis Licht (z. B. Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Infrarotwellenlängenbereich), mit dem das Objekt 10 beaufschlagt wird, von dem Objekt 10 reflektiert wird und zurückkehrt. Um eine Abstandsmessung durch das ToF-Verfahren zu erreichen, beinhaltet das Abstandsmessgerät 1 gemäß dem vorliegenden Anwendungsbeispiel eine Lichtquelleneinheit 20 und eine Lichtempfangsvorrichtung 30. Als Lichtempfangsvorrichtung 30 kann eine Lichtempfangsvorrichtung gemäß einer später zu beschreibenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
  • [Spezielles Konfigurationsbeispiel für das Abstandsmessgerät]
  • 2A und 2B stellen jeweils ein Beispiel für eine spezielle Konfiguration des Abstandsmessgeräts 1 gemäß dem vorliegenden Anwendungsbeispiel dar. Die Lichtquelleneinheit 20 beinhaltet zum Beispiel einen Lasertreiber 21, eine Laserlichtquelle 22 und eine Streulinse 23 und beaufschlagt das Objekt 10 mit Laserlicht. Der Lasertreiber 21 treibt die Laserlichtquelle 22 unter einer durch eine Steuerung 40 durchgeführten Steuerung an. Die Laserlichtquelle 22 beinhaltet zum Beispiel eine Laserdiode und emittiert Laserlicht, indem sie durch den Lasertreiber 21 angetrieben wird. Die Streulinse 23 streut das von der Laserlichtquelle 22 emittiert Laserlicht und beaufschlagt das Objekt 10 mit dem gestreuten Laserlicht.
  • Die Lichtempfangsvorrichtung 30 beinhaltet eine Lichtempfangslinse 31, einen optischen Sensor 32, der ein Lichtempfangsabschnitt ist, und einen Signalprozessor 33. Die Lichtempfangsvorrichtung 30 empfängt reflektiertes Laserlicht, das das Laserlicht ist, das von der Lichtquelleneinheit 20 zugeführt wird, von dem Objekt 10 reflektiert wird und zurückkehrt. Die Lichtempfangslinse 31 kondensiert das reflektierte Laserlicht von dem Objekt 10 auf eine Lichtempfangsfläche des optischen Sensors 32. Der optische Sensor 32 empfängt in Pixeleinheiten das reflektierte Laserlicht von dem Objekt 10, das die Lichtempfangslinse 31 durchlaufen hat, und führt an dem empfangenen reflektierte Laserlicht eine fotoelektrische Umwandlung durch. Als optischer Sensor 32 kann ein zweidimensionaler Array-Sensor verwendet werden. Der zweidimensionale Array-Sensor beinhaltet Pixel, die Lichtempfangselemente beinhalten und zweidimensional in einer Matrix (in einem Array) angeordnet sind.
  • Ein Ausgangssignal des optischen Sensors 32 wird der Steuerung 40 über den Signalprozessor 3 30 zugeführt. Die Steuerung 40 beinhaltet zum Beispiel eine CPU (Central Processing Unit) oder dergleichen. Die Steuerung 40 steuert die Laserquelleneinheit 20 und die Lichtempfangsvorrichtung 30 und misst eine Zeit, bis das dem Objekt 10 von der Lichtquelleneinheit 20 zugeführte Laserlicht von dem Objekt 10 reflektiert wird und zurückkehrt. Es möglich, den Abstand zu dem Objekt 10 basierend auf dieser gemessenen Zeit zu bestimmen.
  • Als ein Verfahren zur Zeitmessung wird zu einem Zeitpunkt, zu dem die Laserquelleneinheit 20 Impulslicht zuführt, ein Zeitglied gestartet und das Zeitglied wird zu einem Zeitpunkt angehalten, zu dem die Lichtempfangsvorrichtung 30 das Impulslicht empfängt, um dadurch die Zeit zu messen. Als ein anderes Verfahren zur Zeitmessung kann Impulslicht von der Lichtquelleneinheit 20 in einem vorbestimmten Zyklus zugeführt werden, der Zyklus, in dem die Lichtempfangsvorrichtung 30 das Impulslicht empfängt, kann detektiert werden, und anhand einer Phasendifferenz zwischen dem Lichtemissionszustandszyklus und dem Lichtempfangszyklus kann die Zeit gemessen werden. Die Zeitmessung wird mehrmals ausgeführt, und die Zeit wird durch Detektieren einer Position einer Spitze eines TOF-Histogramms, in dem die mehrmals gemessenen Zeiten akkumuliert sind, gemessen.
  • Darüber hinaus wird in dem Abstandsmessgerät 1 gemäß dem vorliegenden Anwendungsbeispiel ein Sensor, in dem das Lichtempfangselement des Pixels ein Element beinhaltet, das ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons erzeugt, wie zum Beispiel ein SPAD-Element (SPAD, Single Photon Avalanche Diode), als der optische Sensor 32 verwendet. Mit anderen Worten weist die Lichtempfangsvorrichtung 30 in dem Abstandsmessgerät 1 gemäß dem vorliegenden Anwendungsbeispiel eine Konfiguration auf, bei der das SPAD-Element als das Lichtempfangselement des Pixels verwendet wird. Das SPAD-Element ist eine Art von Lawinenfotodiode mit einer Lichtempfangsempfindlichkeit, die bei Verwendung eines als Lawinenmultiplikation bezeichneten Phänomens erhöht ist. Das SPAD-Element wird in einem Geiger-Modus betrieben, in dem bewirkt wird, dass das Element mit einer Rückwärtsspannung betrieben wird, die hinter einer Durchbruchspannung liegt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass hier zwar das SPAD-Element als ein Beispiel für das Lichtempfangselement (ein Fotodetektionselement) des Pixels beschrieben wurde, das Lichtempfangselement aber nicht auf das SPAD-Element beschränkt ist. Das heißt, als das Lichtempfangselement des Pixels können beliebige verschiedene Elemente verwendet werden, die im Geiger-Modus betrieben werden, wie zum Beispiel außerdem SPAD-Element eine APD (Lawinenfotodiode) oder ein SiPm (Silicium Photomultiplier).
  • [Das SPAD-Element als Lichtempfangselement verwendendes Pixelgrundschaltungsbeispiel]
  • 3 stellt ein Beispiel für eine Konfiguration einer Pixelgrundschaltung in der Lichtempfangsvorrichtung 30, die das SPAD-Element als Lichtempfangselement verwendet, dar. Es wird hier ein Pixelgrundschaltungsbeispiel für ein Pixel dargestellt.
  • Ein Pixel 50 der Lichtempfangsvorrichtung 30 weist eine Konfiguration auf, die ein SPAD-Element 51 und eine Ausleseschaltung 52 beinhaltet. Der SPAD-Element 51 ist das Lichtempfangselement. Die Ausleseschaltung 52 ist mit einer Kathodenelektrode des SPAD-Elements 51 gekoppelt und liest ein durch das SPAD-Element 51 erzeugtes Signal aus. Das heißt, das durch das SPAD-Element 51 gemäß dem Empfang eines Photons erzeugte Signal wird durch die Ausleseschaltung 52 als ein Kathodenpotenzial VCA ausgelesen.
  • Eine Anodenspannung Vano wird an eine Anodenelektrode des SPAD-Elements 51 angelegt. Als Anodenspannung Vano wird eine große negative Spannung, die eine Lawinenmultiplikation verursacht, das heißt eine Spannung (z. B. etwa -20 V), die größer als die oder gleich der Durchbruchspannung ist, angelegt ( 4B) .
  • Die Ausleseschaltung 52 beinhaltet zum Beispiel mehrere Transistorschaltungsabschnitte, die eine Löschschaltung 53, eine Impulsformungsschaltung 54, eine Logikschaltung 55 und dergleichen beinhalten.
  • Die Löschschaltung 53 ist eine Schaltung, die Lawinenmultiplikation des SPAD-Elements 51 unterdrückt. Die Löschschaltung 53 beinhaltet zum Beispiel einen Transistorschaltungsabschnitt, der einen Löschtransistor 531 beinhaltet, welcher ein p-MOS-Transistor ist. Der Löschtransistor 531 weist eine Gate-Elektrode auf, an die eine Löschsteuerspannung VQ angelegt wird. Der Löschtransistor 531 wird durch die an die Gate-Elektrode angelegte Löschsteuerspannung VQ dahingehend gesteuert, dass er einen konstanten Stromwert hat, und unterdrückt die Lawinenmultiplikation des SPAD-Elements 51 durch Steuern eines durch das SPAD-Element 51 fließenden Stroms.
  • Die Impulsformungsschaltung 54 beinhaltet zum Beispiel einen Transistorschaltungsabschnitt, der eine CMOS-Inverterschaltung beinhaltet, die einen p-MOS-Transistor 541 und einen n-MOS-Transistor 542 beinhaltet. Die Impulsformungsschaltung 54 detektiert eine Reaktionskante des SPAD-Elements 51. Ein durch die Impulsformungsschaltung 54 geformtes Impulssignal wird der Logikschaltung 55 in einer anschließenden Stufe zugeführt.
  • Die Logikschaltung 55 beinhaltet zum Beispiel eine Zählerschaltung, die mit der Verwendung eines Transistors, eines TDC (Time-to-Digital Converter, Zeitmessschaltung oder dergleichen) konfiguriert ist. Die TDC-Schaltung misst eine Zeit, bis einem Messziel zugeführtes Licht von dem Messziel reflektiert wird und zurückkehrt, basierend auf einer SPAD-Ausgabe, das heißt, einem Ausgabeimpuls der Impulsformungsschaltung 54. Es sei darauf hingewiesen, dass die Logikschaltung 55 in einigen Fällen die TDC-Schaltung beinhaltet und in anderen Fällen die Zählerschaltung beinhaltet.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird eine Spannung (z. B. etwa -20 V), die größer als eine oder gleich einer Durchbruchspannung VBD ist, an das SPAD-Element 51 angelegt. Eine Überspannung, die größer als die oder gleich der Durchbruchspannung VBD ist, wird als Übervorspannung VEX bezeichnet. Eigenschaften des SPAD-Elements 51 ändern sich in Abhängigkeit davon, wie hoch der Spannungswert der angelegten Übervorspannung VEX bezüglich des Spannungswerts der Durchbruchspannung VBD ist.
  • 4A stellt ein I(Strom)-V(Spannung)-Kennfeld eines pn-Übergangs des SPAD-Elements 51, das im Geiger-Modus betrieben wird, dar. 4A stellt eine Beziehung zwischen der Durchbruchspannung VBD, der Übervorspannung VEX und einem Betriebspunkt des SPAD-Elements 51 dar
  • [Schaltungsbetriebsbeispiel der das SPAD-Element als Lichtempfangselement verwendenden Pixelschaltung]
  • Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Beispiels für einen Schaltungsbetrieb der Pixelschaltung, die die oben beschriebene Konfiguration aufweist, unter Bezugnahme auf ein Wellenformdiagramm in 4B.
  • In einem Zustand, in dem kein Strom durch das SPAD-Element 51 fließt, wird eine Spannung mit einem Wert von (VDD - Vano) an das SPAD-Element 51 angelegt. Dieser Spannungswert (VDD - Vano) beträgt (VBD + VEX). Ferner bewirken aufgrund einer Dunkelelektronenerzeugungsrate DCR (Dark Count Rate) oder von Lichtbeaufschlagung an einem pn-Übergangsabschnitt des SPAD-Elements 51 erzeugte Elektronen das Auftreten einer Lawinenmultiplikation. Infolgedessen wird ein Lawinenstrom erzeugt. Solch ein Phänomen tritt selbst in einem lichtblockierten Zustand (d. h. einem Zustand ohne Lichteinfall) stochastisch auf. Dies ist die Dunkelelektronenerzeugungsrate, das heißt die Dunkelzählrate DCR (Dark Count Rate).
  • In einem Fall, in dem das Kathodenpotenzial VCA abfällt und eine Spannung zwischen Anschlüssen des SPAD-Elements 51 die Durchbruchspannung VBD einer pn-Diode wird, hört der Lawinenstrom auf. Ferner führen während der Lawinenmultiplikation erzeugte und akkumulierte Elektronen eine Entladung durch eine Last 54 (z. B. einen p-MOS-Transistor QL) durch, und das Kathodenpotenzial VCA nimmt zu. Ferner wird das Kathodenpotenzial VCA wieder auf eine Leistungsversorgungsspannung VDD hergestellt und kehrt wieder zu einem Ausgangszustand zurück.
  • In einem Fall, in dem Licht in das SPAD-Element 51 eintritt und sogar ein einziges Elektronen-Loch-Paar erzeugt wird, wird das Paar zu einer Quelle zur Erzeugung eines Lawinenstroms. Somit ist es möglich, den Eintritt sogar eines einzigen Photons bei einer bestimmten Detektionseffizienz PDE (Photonendetektionseffizienz) zu detektieren.
  • Die oben beschriebenen Operationen werden wiederholt. Darüber hinaus wird bei dieser Reihe von Operationen eine Wellenform des Kathodenpotenzials VCA durch einen CMOS-Inverter 55 geformt, und ein Impulssignal mit einer Impulsbreite T mit der Ankunftszeit eines Photons als Startpunkt wird die SPAD-Ausgabe (eine Pixelausgabe).
  • [Pixelstrukturbeispiel gemäß dem Referenzbeispiel unter Verwendung des SPAD-Elements als Lichtempfangselement]
  • Hier erfolgt eine Beschreibung einer Pixelstruktur gemäß einem Referenzbeispiel unter Verwendung des SPAD-Elements 51 als das Lichtempfangselement. 5 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für die Pixelstruktur gemäß dem Referenzbeispiel.
  • Das Pixel 50 der Lichtempfangsvorrichtung 30 weist eine gestapelte Chipstruktur auf, bei der ein Halbleiterchip (nachfolgend als „Pixelchip“ bezeichnet) 56, in dem das SPAD-Element 51 vorgesehen ist, und ein Halbleiterchip (nachfolgend als „Schaltungschip“) 57 bezeichnet, in dem die Ausleseschaltung 52 vorgesehen ist, gestapelt sind. Der Pixelchip 56 und der Schaltungschip 57 sind über einen elektrischen Kopplungsabschnitt, z. B. einen Cu-Cu-Übergangsabschnitt 58 mit direktem Übergang unter Verwendung von Cu-Elektroden 58_1 und 58_2 miteinander gekoppelt.
  • Hier wird eine Pixelstruktur, bei der die Löschschaltung 53 auf dem Pixelchip 56 vorgesehen ist, als ein Beispiel für die Pixelstruktur gemäß dem Referenzbeispiel beschrieben. In dem Pixelchip 56 sind das SPAD-Element 51 und die Löschschaltung 53 gestapelt und sind über einen Kontaktabschnitt 62 elektrisch miteinander gekoppelt. Die Löschschaltung 53 ist mit der Cu-Elektrode 58_1 des Cu-Cu-Übergangsabschnitts 58 über einen Kontaktabschnitt 63 elektrisch gekoppelt. Ein Farbfilter 64 ist auf dem SPAD-Element 51 vorgesehen, und eine Mikrolinse 65 ist auf dem Farbfilter 64 vorgesehen.
  • Hier ist bei dem Pixelchip 56, in einem Fall, in dem eine Seite, auf der eine Verdrahtungsschicht 61, die Löschschaltung 53 und dergleichen vorgesehen sind, als eine Substratvorderflächenseite betrachtet wird, eine Seite, auf der der Farbfilter 64 und die Mikrolinse 65 vorgesehen sind, eine Substratrückflächenseite. Die Pixelstruktur gemäß dem Referenzbeispiel weist somit eine von hinten beleuchtete Pixelstruktur auf, die von der Substratrückflächenseite zugeführtes Licht aufnimmt. Dieser Punkt gilt gleichermaßen für jede der später beschriebenen Ausführungsformen.
  • Bei dem Schaltungschip 57 sind die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 in einer parallel zu einer Substratoberfläche verlaufenden Richtung nebeneinander angeordnet (mit anderen Worten flach angeordnet), und ein Eingangsende der Logikschaltung 55 und ein Ausgangsende der Impulsformungsschaltung 54 sind elektrisch miteinander gekoppelt. Darüber hinaus ist das Eingangsende der Impulsformungsschaltung 54 über die Verdrahtungsschicht 66 und einen Kontaktabschnitt 67 mit der Cu-Elektrode 58_2 des Cu-Cu-Übergangsabschnitts 58 elektrisch gekoppelt.
  • Wie oben beschrieben wurde, weist die Pixelstruktur gemäß dem Referenzbeispiel eine Konfiguration auf, bei der die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 in der parallel zu der Substratoberfläche im Schaltungschip 57 verlaufenden Richtung nebeneinander angeordnet sind. Wenn die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 wie bei der Pixelstruktur gemäß dem Referenzbeispiel in der parallel zu der Substratoberfläche verlaufenden Richtung nebeneinander angeordnet sind, muss eine Verdrahtungsstruktur der Verdrahtungsschicht 66, die den Schaltungschip 57 mit dem Pixelchip 56 elektrisch koppelt, kompliziert sein. Dies erhöht die Kapazität des Kopplungsabschnitts (eines in der Zeichnung durch eine dicke Strichlinie umgebenen Gebiets W), der den Cu-Cu-Übergangsabschnitt 58 beinhaltet, was zu einer Zunahme des elektrischen Energieverbrauchs der Lichtempfangsvorrichtung 30 führt.
  • <Lichtempfangsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung>
  • Die Lichtempfangsvorrichtung 30 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine Pixelstruktur mit einer gestapelten Chipstruktur auf, die den Pixelchip 56 und den Schaltungschip 57, die gestapelt sind, beinhaltet. Bei solch einer Pixelstruktur weist die Lichtempfangsvorrichtung 30 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Konfiguration auf, bei der ein Transistorschaltungsabschnitt in dem Schaltungschip entlang einer senkrecht zu einer Substratoberfläche des Schaltungschips 57 bezüglich eines elektrischen Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip 56 und dem Schaltungschip 57 verlaufenden Richtung in dem Schaltungschip 57 angeordnet ist. Der Transistorschaltungsabschnitt ist in der Ausleseschaltung 52 enthalten. In einem Fall, in dem mehrere Transistorschaltungsabschnitte, die in der Ausleseschaltung 22 enthalten sind, vorhanden sind, wird eine Struktur, bei der die mehreren Transistorschaltungsabschnitte aufeinandergestapelt sind, durch Anordnen der mehreren Transistorschaltungsabschnitte entlang der senkrecht zu der Substratoberfläche des Schaltungschips 57 verlaufenden Richtung erreicht. Es sei darauf hingewiesen, dass der Transistorschaltungsabschnitt, der entlang der senkrecht zu der Substratoberfläche des Schaltungschips 57 verlaufenden Richtung angeordnet werden soll, nicht auf die mehreren Transistorschaltungsabschnitte beschränkt ist und der Transistorschaltungsabschnitt ein einziger sein kann. Hier umfasst die Bedeutung von „senkrecht zu verlaufende Richtung“ zusätzlich zu einem Fall, in dem eine Richtung genau senkrecht verläuft, einen Fall, in dem eine Richtung im Wesentlichen senkrecht verläuft, und das Vorhandensein verschiedener Variationsarten, die aufgrund von Konstruktion oder Herstellung auftreten, sind gestattet.
  • Durch Bereitstellen der Konfiguration, bei der der in der Ausleseschaltung 52 enthaltene Transistorschaltungsabschnitt entlang der senkrecht zu der Substratoberfläche des Schaltungschips 57 bezüglich des elektrischen Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip 56 und dem Schaltungschip 57, wie oben beschrieben, verlaufenden Richtung in dem Schaltungschip 57 angeordnet ist, ist es möglich, die Verdrahtungsstruktur der Verdrahtungsschicht 66, die in 5 gezeigt ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem die mehreren Transistorschaltungsabschnitte in der parallel zu der Substratoberfläche verlaufenden Richtung nebeneinander angeordnet sind (flach angeordnet sind, zu vereinfachen. Dadurch wird es möglich, die Kapazität des Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip 56 und dem Schaltungschip 57 zu reduzieren und die Signalamplitude am oder hinter dem Kopplungsabschnitt zu reduzieren. Daher ist es möglich, den elektrischen Energieverbrauchs Lichtempfangsvorrichtung 30 zu reduzieren. Bei der Lichtempfangsvorrichtung 30 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind Beispiele für die in der Ausleseschaltung 52 enthaltenen mehreren Transistorschaltungsabschnitte beispielsweise die Löschschaltung 53, die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55.
  • Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung spezieller Ausführungsformen der vorliegenden Ausführungsform zum Reduzieren der Kapazität des Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip 56 und dem Schaltungschip 57 und Reduzieren des elektrischen Energieverbrauchs.
  • [Ausführungsform 1]
  • Ausführungsform 1 ist ein Beispiel, in dem die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 zum Stapeln im Schaltungschip 57 vorgesehen sind. 6 stellt eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 1 dar. 7 stellt ein Ersatzschaltbild eines Pixels mit der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 1 dar.
  • Die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 1 weist eine zweischichtige gestapelte Chipstruktur auf, die den Pixelchip 56 und den Schaltungschip 57 beinhaltet, die gestapelt sind. Bei solch einer zweischichtigen gestapelten Chipstruktur sind das SPAD-Element 51 und die Löschschaltung 53 entlang einer senkrecht zu einer Substratoberfläche des Pixelchips 56 verlaufenden Richtung (einer in der Zeichnung von oben nach unten verlaufenden Richtung) angeordnet. Das heißt, es wird eine Struktur bereitgestellt, bei der das SPAD-Element 51 und die Löschschaltung 53 mit dazwischen angeordneter Verdrahtungsschicht 61 in der senkrecht zu der Substratoberfläche des Pixelchips 56 verlaufenden Richtung gestapelt sind. Das SPAD-Element 51 und die Löschschaltung 53 sind über den Kontaktabschnitt 62 elektrisch miteinander gekoppelt. Die Löschschaltung 53 ist mit der Cu-Elektrode 58_1 des Cu-Cu-Übergangsabschnitts 58 über den Kontaktabschnitt 63 elektrisch gekoppelt. Der Farbfilter 64 ist auf dem SPAD-Element 51 vorgesehen, und die Mikrolinse 65 ist auf dem Farbfilter 64 vorgesehen.
  • Unterdessen sind in dem Schaltungschip 57 die Impulsformungsschaltung 54, die eine CMOS Inverterschaltung beinhaltet, und die Logikschaltung 55, die eine Zählerschaltung oder eine TDC-Schaltung beinhaltet, entlang der senkrecht zu der Substratoberfläche des Schaltungschips 57 verlaufenden Richtung (in der Zeichnung der von oben nach unten verlaufenden Richtung) angeordnet. Das heißt, es wird eine Struktur bereitgestellt, bei der die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 in der senkrecht zu der Substratoberfläche des Schaltungschips 57 verlaufenden Richtung gestapelt sind. Die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 sind über eine Verdrahtungsschicht 68 und einen Kontaktabschnitt 69 elektrisch miteinander gekoppelt. Die Impulsformungsschaltung 54 ist über die Verdrahtungsschicht 66 und den Kontaktabschnitt 67 mit der Cu-Elektrode 58_2 des Cu-Cu-Übergangsabschnitts 58 elektrisch gekoppelt.
  • Darüber hinaus sind der Pixelchip 56 und der Schaltungschip 57 über den Cu-Cu-Übergangsabschnitt 58, der der elektrische Kopplungsabschnitt ist, elektrisch miteinander gekoppelt. Insbesondere wird eine Struktur bereitgestellt, bei der eine Vorderflächenseite (eine Vorderflächenseite des SPAD-Elements 51) des Pixelchips 56 und eine Transistorbildungsrückflächenseite des Schaltungschips 57 einander gegenüberliegen und miteinander verbunden sind (als Vorderseite-an-Rückseite bezeichnet).
  • Wie oben beschrieben wurde, weist die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 1 die zweischichtige gestapelte Chipstruktur auf, die den Pixelchip 56 und den Schaltungschip 57 beinhaltet, die gestapelt sind. Bei solch einer zweischichtigen gestapelten Chipstruktur wird eine dreidimensionale gestapelte Struktur bereitgestellt, bei der das SPAD-Element 51 und die Löschschaltung 53 in dem Pixelchip 56 gestapelt sind und die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 in dem Schaltungschip 57 gestapelt sind. Die Verwendung der dreidimensionalen gestapelten Struktur wie oben beschrieben ermöglicht es, den Footprint der Ausleseschaltung 52 zu reduzieren. Darüber hinaus gestattet das Stapeln der in der Löschschaltung 53, der Impulsformungsschaltung 54 und dergleichen zwischen jeder Verdrahtungsschicht und einer Chipübergangsfläche enthaltenen Transistoren eine Verdrahtung über und unter den gestapelten Transistoren. Dadurch kann die Verdrahtungseffizienz verbessert und die Schaltungsfläche reduziert werden.
  • Darüber hinaus weist der Schaltungschip 57 insbesondere die Struktur auf, bei der die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 entlang der senkrecht zu der Substratoberfläche des Schaltungschips 57 verlaufenden Richtung angeordnet sind und gestapelt sind. Dadurch kann die Verdrahtungsstruktur der Verdrahtungsschicht 66, die den Schaltungschip 57 mit dem Pixelchip 56 elektrisch gekoppelt, vereinfacht werden. Dadurch kann die Kapazität des Kopplungsabschnitts (ein Gebiet X, das in der Zeichnung von einer dicken Strichlinie umgeben ist), der den Cu-Cu-Übergangsabschnitt 58 enthält, reduziert werden und die Signalamplitude an und hinter dem Kopplungsabschnitt reduziert werden. Daher kann der elektrische Energieverbrauch der Lichtempfangsvorrichtung 30 reduziert werden.
  • Die Verwendung der dreidimensionalen gestapelten Struktur für den Pixelchip 56 ermöglicht es, die Löschschaltung 53 in dem Pixelchip 56 zu montieren, ohne die Öffnungsrate des das SPAD-Element enthaltenden Pixels 50 zu ändern. Dadurch können die in dem Schaltungschip 57 zu integrierenden Schaltungskomponenten reduziert werden. Durch Verwendung der dreidimensionalen gestapelten Struktur für den Schaltungschip wird darüber hinaus ermöglicht, einen Teil einer Komponente, wie zum Beispiel einen digitalen Zähler, der in der Logikschaltung 55 enthalten ist, zu stapeln und dadurch den Gesamt-Footprint zu reduzieren.
  • [Ausführungsform 2]
  • Ausführungsform 2 ist eine Modifikation von Ausführungsform 1. Ausführungsform 2 ist ein Beispiel, in dem die Impulsformungsschaltung 54 zusammen mit dem SPAD-Element 51 und der Löschschaltung 53 auf der Seite des Pixelchips 56 vorgesehen ist. 8 stellt ein Ersatzschaltbild eines Pixels mit einer Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 2 dar.
  • Die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 1 weist die Konfiguration auf, bei der das SPAD-Element 51 und die Löschschaltung 53 auf der Seite des Pixelchips 56 vorgesehen sind. Unterdessen weist die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 2 eine Konfiguration auf, bei der die Impulsformungsschaltung 54 zusammen mit dem SPAD-Element 51 und der Löschschaltung 53 auf der Seite des Pixelchips 56 vorgesehen ist. Dementsprechend ist bei der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 2 der in der Ausleseschaltung 52, die auf der Seite des Schaltungschips 57 vorgesehen ist, enthaltene Transistorschaltungsabschnitt nur die Logikschaltung 55 (nur eine).
  • Auch bei der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 2 ist die eine Logikschaltung 55 entlang der senkrecht zu der Substratoberfläche des Schaltungschips 57 verlaufenden Richtung angeordnet. Wie im Fall von Ausführungsform 1 ermöglicht dies die Vereinfachung der Verdrahtungsstruktur (siehe 6) der Verdrahtungsschicht 66, die den Schaltungschip 57 mit dem Pixelchip 46 elektrisch gekoppelt. Infolgedessen ist es möglich, die Kapazität des den Cu-Cu-Übergangsabschnitt 58 enthaltenden Kopplungsabschnitt zu reduzieren und die Signalamplitude an und hinter dem Kopplungsabschnitt zu reduzieren. Daher kann der elektrische Energieverbrauch der Lichtempfangsvorrichtung als reduziert werden.
  • Darüber hinaus weist bei der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 2 der Pixelchip 56 eine dreidimensionale gestapelte Struktur auf, bei der das SPAD-Element 51, die Löschschaltung 53 und Impulsformungsschaltung 54 gestapelt sind. Durch Verwendung der oben beschriebenen dreidimensionalen gestapelten Struktur wird ermöglicht, eine Wirkung des Reduzierens des Footprints der Ausleseschaltung 52 zu erreichen. Durch Verwendung der dreidimensionalen gestapelten Struktur wird ermöglicht, die Löschschaltung 53 und die Impulsformungsschaltung 54 im Pixelchip 56 zu montieren, ohne die Öffnungsrate des das SPAD-Element 51 enthaltenden Pixels 50 zu ändern. Dadurch können in dem Schaltungschip 57 zu integrierenden Schaltungskomponenten reduziert werden.
  • [Ausführungsform 3]
  • Ausführungsform 3 ist eine Modifikation von Ausführungsform 2. Ausführungsform 3 ist ein Beispiel, in dem in dem Pixelchip 56 ein Widerstandselement zwischen dem SPAD-Element 51 und der Löschschaltung 53 und der Impulsformungsschaltung 54, die gestapelt sind, vorgesehen ist. 9 stellt eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 3 dar. 10 stellt ein Ersatzschaltbild eines Pixels mit der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 3 dar.
  • Die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 3 weist auf der Seite des Pixelchips 56 eine dreidimensionale gestapelte Struktur auf, bei der das SPAD-Element 51, die Löschschaltung 53 und die Impulsformungsschaltung 54 gestapelt sind. Bei solch einer dreidimensionalen gestapelten Struktur wird eine Konfiguration bereitgestellt, bei der ein Widerstandselement 81 zwischen dem SPAD-Element 51 und der Löschschaltung 53 und der Impulsformungsschaltung 54 elektrisch gekoppelt ist. Als das Widerstandselement 81 kann ein diffusionsresistentes Polysiliciumelement, ein hochohmiges Metallelement oder dergleichen verwendet werden.
  • Durch das Bereitstellen des Widerstandselements 81 zwischen dem SPAD-Element 51 und der Löschschaltung 53 und der Impulsformungsschaltung 24 in der 3-dimensionalen gestapelten Struktur auf der Seite des Pixelchips 56, wie oben beschrieben, wird ermöglicht, die Kapazität eines Pixelabschnitts (eines Gebiets Y, das in der Zeichnung von einer dicken Strichlinie umgeben ist) zwischen der Seite des SPAD-Elements und der Seite der Löschschaltung 53 und der Impulsformungsschaltung 54 aufgrund des Betriebs des Widerstandselements 81 vollständig zu trennen. Daher ist es möglich, den elektrischen Energieverbrauch der Lichtempfangsvorrichtung 30 im Vergleich zu dem Fall von Ausführungsform 2 weiter zu reduzieren.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass 9 zwar als ein Beispiel eine Struktur (eine so genannte Vorderseite-an-Rückseite) darstellt, bei der die Vorderflächenseite des SPAD-Elements 51 und eine Rückflächenseite des in der Löschschaltung 53 und der Impulsformungsschaltung 54 vorgesehenen Transistors zum Stapeln in der dreidimensionalen Struktur auf der Seite des Pixelchips 56 einander gegenüber liegen, es aber möglich ist, das Widerstandselement 81 auch in einem Fall vorzusehen, in dem die Vorderflächenseite des SPAD-Elements 51 und die Transistorbildungsrückflächenseite zum Stapeln einander gegenüberliegen (eine so genannte Vorderseite-an-Vorderseite).
  • In dem Fall (Vorderseite-an-Rückseite), in dem die Vorderflächenseite des SPAD-Elements 51 und die Transistorbildungsrückflächenseite zum Stapeln einander gegenüberliegen, wird der Transistor im Allgemeinen nach dem Stapeln eines Siliciumwafers auf dem Pixel 50 gebildet. Dementsprechend beeinflusst Wärme zum Bilden des Transistors das Pixel 50, das Widerstandselement 81 unter dem Pixel 50 und dergleichen. Daher ist es erforderlich, dass bei dem Widerstandselement 81 solch eine Wärme berücksichtigt wird.
  • In dem Fall (Vorderseite-an-Vorderseite), in dem die Vorderflächenseite des SPAD-Elements 51 und die Transistorbildungsvorderflächenseite zum Stapeln einander gegenüberliegen, werden hingegen Wafer oftmals nach Beendigung des Bildens des Transistors aneinander gebondet. Daher ist es möglich, einen Einfluss der an das Widerstandselement 31 angelegten übermäßigen Wärme zu unterdrücken. Dies gestattet eine leichtere Vorrichtungskonstruktion für das Widerstandselement 81.
  • [Ausführungsform 4]
  • Ausführungsform 4 ist eine Modifikation von Ausführungsform 3. Ausführungsform 4 ist ein Beispiel, in dem in dem Pixelchip 56 zusätzlich zu dem Widerstandselement zwischen dem SPAD-Element und der Löschschaltung 53 und der Impulsformungsschaltung 54, die gestapelt sind, ein Kontaktabschnitt vorgesehen ist. 11 stellt eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 4 dar.
  • Die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 4 weist auf der Seite des Pixelchips 56 eine dreidimensionale gestapelte Struktur auf, bei der das SPAD-Element 51, die Löschschaltung 53 und die Impulsformungsschaltung 54 gestapelt sind. Bei solch einer dreidimensionalen gestapelten Struktur wird eine Konfiguration bereitgestellt, bei der das Widerstandselement 81 und ein Kontaktabschnitt 82 zwischen dem SPAD-Element 51 und der Löschschaltung 53 und der Impulsformungsschaltung 54 vorgesehen sind. Insbesondere sind das SPAD-Element 51 und die Löschschaltung 53 und die Impulsformungsschaltung 54 über das Widerstandselement 81 und den Kontaktabschnitt 82 elektrisch miteinander gekoppelt.
  • Auch in einem Fall der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 4 ist es möglich, einen ähnlichen Betrieb und ähnliche Wirkungen wie jene in dem Fall der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 3 zu erreichen. Das heißt, es möglich, die Kapazität des Pixelabschnitts zwischen der Seite des SPAD-Elements 51 und der Seite der Löschschaltung 53 und der Impulsformungsschaltung 54 vollständig zu trennen. Daher kann der elektrische Energieverbrauch der Lichtempfangsvorrichtung 30 im Vergleich zu dem Fall von Ausführungsform 2 weiter reduziert werden.
  • [Ausführungsform 5]
  • Ausführungsform 5 ist eine Modifikation von Ausführungsform 1.Ausführungsform fünftes ein Beispiel, in dem ein mit dem Pixel in Beziehung stehender Kontaktabschnitt mit der Transistorbildungsrückflächenseite elektrisch gekoppelt ist. 12 stellt eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 5 dar.
  • Die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 5 weist eine Struktur (Vorderseite-an-Rückseite) auf, bei der die Vorderflächenseite des Pixelchips 56 (die Vorderflächenseite des SPAD-Elements 51) und die Transistorbildungsrückflächenseite des Schaltungschips 57 einander gegenüberliegen und aneinander gebondet sind. Bei solch einer Struktur wird eine Konfiguration bereitgestellt, bei der ein mit dem SPAD-Element 51 in Beziehung stehender Kontaktabschnitt 83 mit der Transistorbildungsrückflächenseite direkt gekoppelt ist.
  • In einem Fall der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 5 wird anders als beim Kontaktabschnitt 62 (siehe 6) der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 1 eine Transistorbildungsschicht nicht durchdrungen. Daher ist es möglich, sowohl eine Reduzierung des elektrisch Energieverbrauchs als auch eine Reduzierung der Schaltungsfläche zu erreichen.
  • [Ausführungsform 6]
  • Ausführungsform 6 ist ein Beispiel für eine dreilagige gestapelte Struktur, bei der der Schaltungschip 57 zwei Halbleiterchips (Schaltungschips) beinhaltet. 13 stellt eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 6 dar. 14 stellt ein Ersatzschaltbild eines Pixels mit der Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 6 dar.
  • Die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 6 beinhaltet den Schaltungschip 57, der zwei Halbleiterchips, das heißt einen ersten Schaltungschip 57_1 und einen zweiten Schaltungschip 57_2, beinhaltet, und die Löschschaltung 53 und weist daher die dreilagige gestapelte Chipstruktur auf. Bei dieser dreilagigen gestapelten Chipstruktur ist das SPAD-Element 51 in dem Pixelchip 56 vorgesehen, sind die Löschschaltung 53 und die Impulsformungsschaltung 54 im ersten Schaltungschip 57_1 vorgesehen und ist die Logikschaltung 55 im zweiten Schaltungschip 57_2 vorgesehen.
  • Das heißt, die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 6 weist eine Struktur auf, bei der in dem Schaltungschip 57, der den ersten Schaltungschip 57_1 und den zweiten Schaltungschip 57_2 beinhaltet, die Löschschaltung 53 und die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 quer über den ersten Schaltungschip 57_1 und den zweiten Schaltungschip 57_2 in der senkrecht zu der Substratoberfläche verlaufenden Richtung gestapelt sind.
  • Der Pixelchip 56 und der erste Schaltungschip 57_1 sind so angeordnet, dass ihre Flächen einander zugekehrt sind und über den Cu-Cu-Übergangsabschnitt 58 des direkten Übergangs der Cu-Elektrode 58_1 und der Cu-Elektrode 58_2 elektrisch miteinander gekoppelt sind. Der erste Schaltungschip 57_1 und der zweite Schaltungschip 57_2 sind über einen Cu-Cu-Übergangsabschnitt 71 des direkten Übergangs einer Cu-Elektrode 71_1 und einer Cu-Elektrode 71_2 elektrisch miteinander gekoppelt.
  • Wie oben beschrieben, weist die Pixelstruktur gemäß Ausführungsform 6 die dreilagige Chipstruktur auf, bei der der Pixelchip 56, der erste Schaltungschip 57_1 und der zweite Schaltungschip 27_2 gestapelt sind. Bei solch einer 3-lagigen gestapelten Chipstruktur wird eine Struktur bereitgestellt, bei der die Löschschaltung 53 und die Impulsformungsschaltung 54 und die Logikschaltung 55 quer über den ersten Schaltungschip 57_1 und den zweiten Schaltungschip 57_2 auf der Seite des Schaltungschips 57 gestapelt sind. Dadurch kann die Verdrahtungsstruktur der Verdrahtungsschicht 66, die den ersten Schaltungschip 57_1 mit dem Pixelchip 56 elektrisch gekoppelt, vereinfacht werden. Infolgedessen ist es möglich, die Kapazität des Kopplungsabschnitts (eines in der Zeichnung durch eine dicke Strichlinie umgebenen Gebiets Z), der den Cu-Cu-Übergangsabschnitt 58 beinhaltet, zu reduzieren und die Signalamplitude an oder hinter dem Kopplungsabschnitt zu reduzieren. Es daher möglich, den elektrischen Energieverbrauch der Lichtempfangsvorrichtung 30 zu reduzieren.
  • [Ausführungsform 7]
  • Ausführungsform 7 ist ein Beispiel für eine gestapelte Chipstruktur, bei der die eine Logikschaltung 55 auf dem Schaltungschip 57 von mehreren Pixeln 50 auf dem Pixelchip 56 geteilt wird. 15 stellt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Beispiels für eine gestapelte Chipstruktur gemäß Ausführungsform 7 dar. 16 stellt ein Schaltbild eines Beispiels für Pixelteilung gemäß Ausführungsform 7 dar.
  • In dem Pixelchip 56 ist ein analoger Schaltungsabschnitt, der die Löschschaltung 53 und die Impulsformungsschaltung 54 beinhaltet, zusammen mit dem SPAD-Element 51, das das Lichtempfangselement ist, vorgesehen. In dem Schaltungschip 57 ist ein digitaler Schaltungsabschnitt vorgesehen, der die Logikschaltung 55 beinhaltet. Wie in 15 dargestellt ist, wird die eine Konfiguration bereitgestellt, bei der ein digitaler Schaltungsabschnitt auf dem Schaltungschip 57, insbesondere die Logikschaltung 55, von einem analogen Schaltungsabschnitt, der vier Pixel 50 auf dem Pixelchip 56 beinhaltet, geteilt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Pixel 50, die eine Logikschaltung 55 auf dem Schaltungschip 57 Teilen, nicht auf vier beschränkt ist und zwei Pixel, drei Pixel oder fünf oder mehr Pixel sein können. Um die Pixelteilung zu erreichen, ist eine Logikschaltung 59 an einer Eingangsstufe der Logikschaltung 55 vorgesehen. Die Logikschaltung 59 beinhaltet eine UND-Schaltung, eine ODER-Schaltung, eine XOR-Schaltung, eine Schalter-Schaltung und dergleichen.
  • <Modifikationen>
  • Obgleich die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung oben auf Grundlage der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt. Die Konfiguration und die Struktur der Lichtempfangsvorrichtung und des Abstandsmessgeräts, die oben bei den Ausführungsformen beschrieben werden, sind Beispiele und gegebenenfalls modifizierbar
  • <Anwendungsbeispiele der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Nachfolgend werden speziellere Anwendungsbeispiele beschrieben. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung in Form eines Abstandsmessgeräts erreicht werden, das an einem mobilen Körper einer beliebigen Art, wie beispielsweise einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybridelektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer persönlichen Mobilitätsvorrichtung, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff, einem Roboter, einer Baumaschine und einer landwirtschaftlichen Maschine (Traktor), montiert werden soll.
  • [Beweglicher Körper]
  • 17 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems 7000 als ein Beispiel für ein Steuersystem eines mobilen Körpers zeigt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann. Das Fahrzeugsteuersystem 7000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 7010 miteinander verbunden sind. In dem in 17 dargestellten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 7000 eine Antriebssystemsteuereinheit 7100, eine Karosseriesystemsteuereinheit 7200, eine Batteriesteuereinheit 7300, eine Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400, eine Fahrzeuginnenbereichinformationsdetektionseinheit 7500 und eine integrierte Steuereinheit 7600. Das Kommunikationsnetzwerk 7010, das die mehreren Steuereinheiten miteinander verbindet, kann zum Beispiel ein fahrzeugmontiertes Kommunikationsnetzwerk sein, das mit einem beliebigen Standard übereinstimmt, wie etwa Controller Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN), Local Area Network (LAN), FlexRay (eingetragene Marke) oder dergleichen.
  • Jede der Steuereinheiten beinhaltet: einen Mikrocomputer, der eine arithmetische Verarbeitung gemäß verschiedenen Arten von Programmen durchführt; einen Speicherungsabschnitt, der die durch den Mikrocomputer ausgeführten Programme, für verschiedene Arten von Operationen verwendete Parameter oder dergleichen speichert; und eine Ansteuerungsschaltung, die verschiedene Arten von Steuerzielvorrichtungen ansteuert. Jede der Steuereinheiten beinhaltet ferner: eine Netzwerkschnittstelle (I/F) zum Durchführen von Kommunikation mit anderen Steuereinheiten über das Kommunikationsnetzwerk 7010; und eine Kommunikations-I/F zum Durchführen von Kommunikation mit einer Vorrichtung, einem Sensor oder dergleichen innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs mittels Drahtkommunikation oder Funkkommunikation. Eine Funktionskonfigurationen der in 17 dargestellten integrierten Steuereinheit 7600 beinhaltet einen Mikrocomputer 7610, eine Allzweck-Kommunikations-I/F 7620, eine dedizierte Kommunikations-I/F 7630, einen Positionierungsabschnitt 7640, einen Beacon-Empfangsabschnitt 7650, eine Fahrzeuginnenbereichsvorrichtung-I/F 7660, einen Ton-/Bildausgabeabschnitt 7670, eine Fahrzeugmontiertes-Netzwerk-I/F 7680 und einen Speicherabschnitt 7690. Die anderen Steuereinheiten beinhalten gleichermaßen einen Mikrocomputer, eine Kommunikations-I/F, einen Speicherabschnitt und dergleichen.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 steuert den Betrieb von Vorrichtungen, die mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs in Beziehung stehen, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 7100 als eine Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, ein Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf Räder, ein Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen. Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 kann eine Funktion als eine Steuervorrichtung eines Antiblockiersystems (ABS), einer elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC) oder dergleichen aufweisen.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 ist mit einem Fahrzeugzustandsdetektionsabschnitt 7110 verbunden. Der Fahrzeugzustandsdetektionsabschnitt 7110 beinhaltet zum Beispiel mindestens eines von einem Gyrosensor, der die Winkelgeschwindigkeit einer axialen Rotationsbewegung einer Fahrzeugkarosserie detektiert, einem Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung des Fahrzeugs detektiert, und Sensoren zum Detektieren eines Betätigungsausmaßes eines Fahrpedals, eines Betätigungsausmaßes eines Bremspedals, des Lenkwinkels eines Lenkrads, einer Motordrehzahl oder der Drehgeschwindigkeit von Rädern und dergleichen. Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 führt eine arithmetische Verarbeitung unter Verwendung eines Signaleingangs von dem Fahrzeugzustandsdetektionsabschnitt 7110 durch und steuert den Verbrennungsmotor, den Antriebsmotor, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die Bremsvorrichtung und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 steuert den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die für die Fahrzeugkarosserie bereitgestellt sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 als eine Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zutrittssystem, ein Smart-Key-System, eine Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa ein Scheinwerfer, eine Rückfahrleuchte, eine Bremsleuchte, ein Blinker, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als eine Alternative zu einem Schlüssel übertragen werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 empfängt diese eingegebenen Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die Fensterhebervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Batteriesteuereinheit 7300 steuert eine Sekundärbatterie 7310, die eine Leistungsversorgungsquelle für den Antriebsmotor ist, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise wird die Batteriesteuereinheit 7300 von einer Batterievorrichtung, die in der Sekundärbatterie 7310 enthalten ist, mit Informationen über eine Batterietemperatur, eine Batterieausgangsspannung, eine Ladungsmenge, die in der Batterie verbleibt, oder dergleichen versorgt. Die Batteriesteuereinheit 7300 führt eine arithmetische Verarbeitung unter Verwendung dieser Signale durch und führt eine Steuerung zum Regeln der Temperatur der Sekundärbatterie 7310 durch und steuert eine Kühlvorrichtung, die der Batterievorrichtung bereitgestellt ist, oder dergleichen.
  • Die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 detektiert Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs, das das Fahrzeugsteuersystem 7000 beinhaltet. Beispielsweise ist die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 mit mindestens einem von einem Bildgebungsabschnitt 7410 und einem Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitt 7420 verbunden. Der Bildgebungsabschnitt 7410 beinhaltet mindestens eines von einer Laufzeit(ToF)-Kamera, einer Stereokamera, einer Monokularkamera, einer Infrarotkamera und anderen Kameras. Der Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitt 7420 beinhaltet zum Beispiel mindestens eines von einem Umgebungssensor zum Detektieren von aktuellen atmosphärischen Bedingungen oder Wetterverhältnissen und einem Peripherieinformationendetektionssensor zum Detektieren eines anderen Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Fußgängers oder dergleichen in der Peripherie des Fahrzeugs, das das Fahrzeugsteuersystem 7000 beinhaltet.
  • Der Umgebungssensor kann zum Beispiel mindestens eines von einem Regentropfensensor, der Regen detektiert, einem Nebelsensor, der Nebel detektiert, einem Sonnenscheinsensor, der einen Grad der Sonneneinstrahlung detektiert, und einem Schneesensor, der Schneefall detektiert, sein. Der Peripherieinformationendetektionssensor kann mindestens eines von einem Ultraschallsensor, einer Radarvorrichtung und einer LIDAR-Vorrichtung (Lichtdetektions- und -entfernungsmessungsvorrichtung oder Laserbildgebungsdetektions- und -entfernungsmessungsvorrichtung) sein. Sowohl der Bildgebungsabschnitt 7410 als auch der Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitt 7420 kann als ein unabhängiger Sensor oder eine unabhängige Vorrichtung bereitgestellt sein oder kann als eine Vorrichtung bereitgestellt sein, in der mehrere Sensoren oder Vorrichtungen integriert ist.
  • 18 ist ein Beispiel für Installationspositionen des Bildgebungsabschnitts 7410 und des Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitts 7420. Die Bildgebungsabschnitte 7910, 7912, 7914, 7916 und 7918 sind zum Beispiel an mindestens einer von Positionen an einem Vorderende, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange, einer Hecktür des Fahrzeugs 7900 und einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet. Der Bildgebungsabschnitt 7910, der am Vorderende vorgesehen ist, und der Bildgebungsabschnitt 7918, der am oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs vorgesehen ist, erhalten hauptsächlich ein Bild des Frontbereichs des Fahrzeugs 7900. Die Bildgebungsabschnitte 7912 und 7914, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind, erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 7900. Der Bildgebungsabschnitt 7916, der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehen ist, erhält hauptsächlich ein Bild des hinteren Bereichs des Fahrzeugs 7900. Der Bildgebungsabschnitt 7918, der am oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs vorgesehen ist, wird hauptsächlich dazu verwendet, ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, ein Signal, ein Verkehrsschild, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • Im Übrigen stellt 18 ein Beispiel für Aufnahmebereiche der jeweiligen Bildgebungsabschnitte 7910, 7912, 7914 und 7916 dar. Ein Bildgebungsbereich a repräsentiert den Bildgebungsbereich des Bildgebungsabschnitts 7910, der am Vorderende vorgesehen ist. Bildgebungsbereiche b und c repräsentieren die Bildgebungsbereiche der Bildgebungsabschnitte 7912 bzw. 7914, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind. Ein Bildgebungsbereich d repräsentiert den Bildgebungsbereich des Bildgebungsabschnitts 7916, der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktüre vorgesehen ist. Ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 7900, wie von oben aus betrachtet, kann durch Überlagern von Bilddaten erhalten werden, die zum Beispiel durch die Bildgebungsabschnitte 7910, 7912, 7914 und 7916 bildlich erfasst werden.
  • Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabsch nitte 7920, 7922, 7924 7926, 7928 und 7930, die an der Vorderseite, der Hinterseite, den Seiten und den Ecken des Fahrzeugs 7900 und dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen sind, können zum Beispiel ein Ultraschallsensor oder eine Radarvorrichtung sein. Die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitte 7920, 7926 und 7930, die an dem Vorderende des Fahrzeugs 7900, der hinteren Stoßstange, der Hecktüre des Fahrzeugs 7900 und dem oberen Abschnitt der Windschutzscheibe im Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen sind, können zum Beispiel eine LIDAR-Vorrichtung sein. Diese Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitte 7920 bis 7930 werden hauptsächlich zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses oder dergleichen verwendet.
  • Erneut auf 17 Bezug nehmend, wird die Beschreibung fortgesetzt. Die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 veranlasst, dass der Bildgebungsabschnitt 7410 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs bildlich erfasst, und empfängt bildlich erfasste Bilddaten. Zusätzlich empfängt die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 Detektionsinformationen von dem Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitt 7420, der mit der Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 verbunden ist. In einem Fall, in dem der Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitt 7420 ein Ultraschallsensor, eine Radarvorrichtung oder eine LIDAR-Vorrichtung ist, überträgt die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 eine Ultraschallwelle, eine elektromagnetische Welle oder dergleichen und empfängt Informationen einer empfangenen reflektierten Welle. Auf Basis der empfangenen Informationen kann die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands zu diesen durchführen. Die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 kann eine Umgebungserkennungsverarbeitung zum Erkennen von Regen, Nebel, Straßenoberflächenbedingungen oder dergleichen auf Basis der empfangenen Informationen durchführen. Die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 kann einen Abstand zu einem Objekt außerhalb des Fahrzeugs auf Basis der empfangenen Informationen berechnen.
  • Zusätzlich kann die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 auf Basis der empfangenen Bilddaten eine Bilderkennungsverarbeitung zum Erkennen eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands zu diesen durchführen. Die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 kann die empfangenen Bilddaten einer Verarbeitung unterziehen, wie etwa Verzerrungskorrektur, Abgleich oder dergleichen, und die durch mehrere unterschiedliche Bildgebungsabschnitte 7410 bildlich erfassten Bilddaten kombinieren, um ein Vogelperspektivenbild oder ein Panoramabild zu erzeugen. Die Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionseinheit 7400 kann eine Blickpunktumwandlungsverarbeitung unter Verwendung der Bilddaten durchführen, die durch den Bildgebungsabschnitt 7410, einschließlich der unterschiedlichen Bildgebungsteile, bildlich erfasst werden.
  • Die Fahrzeuginnenbereichinformationsdetektionseinheit 7500 detektiert Informationen über den Innenraum des Fahrzeugs. Die Fahrzeuginnenbereichinformationsdetektionseinheit 7500 ist zum Beispiel mit einem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 7510 verbunden, der den Zustand eines Fahrers detektiert. Der Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 7510 kann eine Kamera, die den Fahrer bildlich erfasst, einen Biosensor, der biologische Informationen des Fahrers detektiert, ein Mikrofon, das Ton im Innenraum des Fahrzeugs sammelt, oder dergleichen beinhalten. Der Biosensor ist zum Beispiel in einer Sitzoberfläche, im Lenkrad oder dergleichen angeordnet und detektiert biologische Informationen eines Insassen, der auf einem Sitz sitzt, oder des Fahrers, der das Lenkrad hält. Auf Basis von Detektionsinformationen, die vom Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 7510 eingegeben werden, kann die Fahrzeuginnenbereichinformationsdetektionseinheit 7500 eine Ermüdung des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst. Die Fahrzeuginnenbereichinformationsdetektionseinheit 7500 kann ein Audiosignal, das durch die Sammlung von Ton erhalten wird, einer Verarbeitung wie etwa einer Geräuschunterdrückungsverarbeitung oder dergleichen unterziehen.
  • Die integrierte Steuereinheit 7600 steuert den allgemeinen Betrieb im Fahrzeugsteuersystem 7000 gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Die integrierte Steuereinheit 7600 ist mit einem Eingabeabschnitt 7800 verbunden. Der Eingabeabschnitt 7800 wird durch eine Vorrichtung implementiert, die zur Eingabebedienung durch einen Insassen fähig ist, wie zum Beispiel ein Touchpanel, eine Taste, ein Mikrofon, ein Schalter, ein Hebel oder dergleichen. Die integrierte Steuereinheit 7600 kann mit Daten versorgt werden, die durch eine Spracherkennung von mittels des Mikrofons eingegebener Sprache erhalten werden. Der Eingabeabschnitt 7800 kann zum Beispiel eine Fernsteuervorrichtung sein, die Infrarotstrahlen oder andere Funkwellen verwendet, oder kann eine externe Verbindungsvorrichtung sein, wie etwa ein Mobiltelefon, ein Personal Digital Assistant (PDA) oder dergleichen, die den Betrieb des Fahrzeugsteuersystems 7000 unterstützt. Der Eingabeabschnitt 7800 kann zum Beispiel eine Kamera sein. In diesem Fall kann ein Insasse Informationen durch eine Geste eingeben. Alternativ können Daten eingegeben werden, die durch die Detektion der Bewegung einer tragbaren Vorrichtung erhalten werden, die ein Insasse trägt. Ferner kann der Eingabeabschnitt 7800 zum Beispiel eine Eingabesteuerschaltung oder dergleichen beinhalten, die ein Eingabesignal auf Basis von Informationen erzeugt, die durch einen Insassen oder dergleichen unter Verwendung des oben beschriebenen Eingabeabschnitts 7800 eingegeben werden, und die das erzeugte Eingabesignal an die integrierte Steuereinheit 7600 ausgibt. Ein Insasse oder dergleichen gibt verschiedene Arten von Daten ein oder erstellt eine Anweisung für eine Verarbeitungsoperation an das Fahrzeugsteuersystem 7000 durch Bedienen des Eingabeabschnitts 7800
  • Der Speicherabschnitt 7690 kann einen Nurlesespeicher (ROM), der verschiedene Arten von Programmen speichert, die durch den Mikrocomputer ausgeführt werden, und einen Direktzugriffsspeicher (RAM), der verschiedene Arten von Parametern, Operationsergebnissen, Sensorwerten oder dergleichen speichert, beinhalten. Zusätzlich kann der Speicherabschnitt 7690 durch eine magnetische Speichervorrichtung, wie etwa eine Festplatte (HDD) oder dergleichen, eine Halbleiterspeichervorrichtung, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetooptische Speichervorrichtung oder dergleichen implementiert werden.
  • Die Allzweck-Kommunikations-I/F 7620 ist eine Kommunikations-I/F, die weitläufig verwendet wird, wobei die Kommunikations-I/F eine Kommunikation mit verschiedenen Einrichtungen vermittelt, die in einer äußeren Umgebung 7750 vorhanden sind. Die Allzweck-Kommunikations-I/F 7620 kann ein Zellularkommunikationsprotokoll, wie etwa GSM (Global System for Mobile Communications (eingetragene Marke)), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access (eingetragene Marke)), LTE (Long Term Evolution (eingetragene Marke)), LTE-Advanced (LTE-A) oder dergleichen, oder ein anderes Drahtloskommunikationsprotokoll wie etwa Wireless-LAN (auch als Wireless Fidelity (WiFi (eingetragene Marke)) bezeichnet), Bluetooth (eingetragene Marke) oder dergleichen implementieren. Die Allzweck-Kommunikations-I/F 7620 kann sich zum Beispiel über eine Basisstation oder einen Zugangspunkt mit einer Vorrichtung (zum Beispiel einem Anwendungsserver oder einem Steuerserver) verbinden, die auf einem externen Netzwerk (zum Beispiel dem Internet, einem Cloud-Netzwerk oder einem unternehmensspezifischen Netzwerk) vorhanden ist. Zusätzlich kann sich die Allzweck-Kommunikations-I/F 7620 mit einem Endgerät, das in der Nähe des Fahrzeugs vorhanden ist (wobei das Endgerät zum Beispiel ein Endgerät des Fahrers, eines Fußgängers oder eines Geschäfts oder ein Maschinentypkommunikation(MTC)-Endgerät ist), unter Verwendung zum Beispiel einer Peer-zu-Peer(P2P)-Technologie verbinden.
  • Die dedizierte Kommunikations-I/F 7630 ist eine Kommunikations-I/F, die ein Kommunikationsprotokoll unterstützt, das zur Verwendung in Fahrzeugen entwickelt wurde. Die dedizierte Kommunikations-I/F 7630 kann ein Standardprotokoll implementieren, wie zum Beispiel WAVE (Wireless Access in Vehicle Environment), was eine Kombination des Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.11p als eine untere Schicht und des IEEE 1609 als eine höhere Schicht ist, dedizierte Kurzstreckenkommunikationen (DSRC) oder ein Zellularkommunikationsprotokoll. Die dedizierte Kommunikations-I/F 7630 führt typischerweise eine V2X-Kommunikation als ein Konzept aus, einschließlich eines oder mehrerer von einer Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeug (Fahrzeug-zu-Fahrzeug), einer Kommunikation zwischen einer Straße und einem Fahrzeug (Fahrzeug-zu-Infrastruktur), einer Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem Haus (Fahrzeug-zu-Haus) und einer Kommunikation zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug (Fahrzeug-zu-Fußgänger).
  • Der Positionierungsabschnitt 7640 führt zum Beispiel eine Positionierung durch Empfangen eines GNSS-Signals (GNSS: Global Navigation Satellite System - globales Satellitennavigationssystem) von einem GNSS-Satelliten (zum Beispiel ein GPS-Signal von einem GPS-Satelliten (GPS: Global Positioning System - globales Positionierungssystem)) durch und erzeugt Positionsinformationen einschließlich des Breitengrads, des Längengrads und der Höhenlage des Fahrzeugs. Im Übrigen kann der Positionierungsabschnitt 7640 eine aktuelle Position durch Austauschen von Signalen mit einem drahtlosen Zugangspunkt identifizieren oder kann die Positionsinformationen von einem Endgerät wie etwa einem Mobiltelefon, einem Personal Handyphone System (PHS) oder einem Smartphone erhalten, das eine Positionierungsfunktion aufweist.
  • Der Beacon-Empfangsabschnitt 7650 empfängt zum Beispiel eine Funkwelle oder eine elektromagnetische Welle, die von einer an einer Straße installierten Funkstation oder dergleichen übertragen wird, und erhält dadurch Informationen über die aktuelle Position, einen Stau, eine geschlossene Straße, eine notwendige Zeit oder dergleichen. Im Übrigen kann die Funktion des Beacon-Empfangsabschnitts 7650 in der oben beschriebenen dedizierten Kommunikations-I/F 7630 enthaltenen sein.
  • Die Fahrzeuginnenbereichsvorrichtungs-I/F 7660 ist eine Kommunikationsschnittstelle, die eine Verbindung zwischen dem Mikrocomputer 7610 und verschiedenen Fahrzeuginnenbereichsvorrichtungen 7760, die im Fahrzeug vorhanden sind, vermittelt. Die Fahrzeuginnenbereichsvorrichtungs-I/F 7660 kann eine drahtlose Verbindung unter Verwendung eines Drahtloskommunikationsprotokolls wie etwa Wireless-LAN, Bluetooth (eingetragene Marke), Nahfeldkommunikation (NFC) oder WUSB (Wireless Universal Serial Bus) aufbauen. Zusätzlich kann die Fahrzeuginnenbereichsvorrichtungs-I/F 7660 eine drahtgebundene Verbindung mittels USB (Universal Serial Bus), HDMI (High-Definition Multimedia Interface (eingetragene Marke)), MHL (Mobile High-Definition Link) oder dergleichen über ein Verbindungsterminal (und ein Kabel, falls notwendig), das in den Figuren nicht dargestellt ist, aufbauen. Die Fahrzeuginnenbereichsvorrichtungen 7760 können zum Beispiel mindestens eines von einer mobilen Vorrichtung und einer tragbaren Vorrichtung, die ein Insasse besitzt, und einer Informationsvorrichtung, die in dem Fahrzeug mitgeführt wird oder an dem Fahrzeug angebracht ist, beinhalten. Die Fahrzeuginnenbereichsvorrichtungen 7760 können auch eine Navigationsvorrichtung beinhalten, die nach einem Pfad zu einem beliebigen Bestimmungsort sucht. Die Fahrzeuginnenbereichsvorrichtung-I/F 7660 tauscht Steuersignale oder Datensignale mit diesen Fahrzeuginnenbereichsvorrichtungen 7760 aus.
  • Die Fahrzeugmontiertes-Netzwerk-I/F 7680 ist eine Schnittstelle, die eine Kommunikation zwischen dem Mikrocomputer 7610 und dem Kommunikationsnetzwerk 7010 vermittelt. Die Fahrzeugmontiertes-Netzwerk-I/F 7680 überträgt und empfängt Signale oder dergleichen in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Protokoll, das durch das Kommunikationsnetzwerk 7010 unterstützt wird.
  • Der Mikrocomputer 7610 der integrierten Steuereinheit 7600 steuert das Fahrzeugsteuersystem 7000 gemäß verschiedenen Arten von Programmen auf Basis von Informationen, die über mindestens eines der Allzweck-Kommunikations-I/F 7620, der dedizierten Kommunikations-I/F 7630, des Positionierungsabschnitts 7640, des Beacon-Empfangsabschnitts 7650, der Fahrzeuginnenbereichsvorrichtung-I/F 7660 und der Fahrzeugmontiertes-Netzwerk-I/F 7680 erhalten werden. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 7610 einen Steuerzielwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf Basis der erhaltenen Informationen über den Innenbereich oder den Außenbereich des Fahrzeugs berechnen und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 7100 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 7610 eine kooperative Steuerung durchführen, die Funktionen eines fortschrittlichen Fahrerassistenzsystems (ADAS) implementieren soll, dessen Funktionen Kollisionsvermeidung oder Aufprallminderung für das Fahrzeug, Folgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt mit Geschwindigkeitsbeibehaltung, eine Kollisionswarnung des Fahrzeugs, eine Spurabweichungswarnung des Fahrzeugs oder dergleichen beinhalten. Zusätzlich kann der Mikrocomputer 7610 eine kooperative Steuerung durchführen, die für automatisches Fahren bestimmt ist, was veranlasst, dass das Fahrzeug autonom ohne Abhängigkeit von der Bedienung durch den Fahrer fährt oder dergleichen, durch Steuern der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung oder dergleichen auf Basis der erhaltenen Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs.
  • Der Mikrocomputer 7610 kann dreidimensionale Abstandsinformationen zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt, wie etwa einer umliegenden Struktur, einer Person oder dergleichen, erzeugen und lokale Karteninformationen einschließlich Informationen über die Umgebung der aktuellen Position des Fahrzeugs auf Basis von Informationen erzeugen, die über mindestens eines der Allzweck-Kommunikations-I/F 7620, der dedizierten Kommunikations-I/F 7630, des Positionierungsabschnitts 7640, des Beacon-Empfangsabschnitts 7650, der Fahrzeuginnenbereichsvorrichtung-I/F 7660 und der Fahrzeugmontiertes-Netzwerk-I/F 7680 erhalten werden. Zusätzlich kann der Mikrocomputer 7610 eine Gefahr wie etwa eine Kollision des Fahrzeugs, einen sich nähernden Fußgänger oder dergleichen, eine Einfahrt in eine geschlossene Straße oder dergleichen auf Basis der erhaltenen Informationen vorhersagen und ein Warnsignal erzeugen. Das Warnsignal kann zum Beispiel ein Signal zum Erzeugen eines Warntons oder Aufleuchten einer Warnlampe sein.
  • Der Ton-/Bildausgabeabschnitt 7670 überträgt ein Ausgabesignal eines Tons und/oder eines Bilds zu einer Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, einem Insassen des Fahrzeugs oder dem Außenbereich des Fahrzeugs visuell oder akustisch Informationen zu melden. In dem Beispiel von 17 sind ein Audiolautsprecher 7710, ein Anzeigeabschnitt 7720 und eine Instrumententafel 7730 als die Ausgabevorrichtung dargestellt. Der Anzeigeabschnitt 7720 kann zum Beispiel eine Bord-Anzeige und/oder ein Head-Up-Display beinhalten. Der Anzeigeabschnitt 7720 kann eine AR(Augmented Reality)-Anzeigefunktion aufweisen. Die Ausgabevorrichtung kann anders als diese Vorrichtungen sein und kann eine andere Vorrichtung wie etwa Kopfhörer, eine Wearable-Vorrichtung wie etwa eine Brillen-Anzeige, die von einem Insassen getragen wird, oder dergleichen, ein Projektor, eine Lampe oder dergleichen sein. In einem Fall, in dem die Ausgabevorrichtung eine Anzeigevorrichtung ist, zeigt die Anzeigevorrichtung visuell Ergebnisse, die durch verschiedene Arten von Verarbeitung, die durch den Mikrocomputer 7610 durchgeführt wird, erhalten werden, oder Informationen, die von einer anderen Steuereinheit empfangen werden, in verschiedenen Formen wie etwa Text, ein Bild, eine Tabelle, ein Diagramm oder dergleichen an. In einem Fall, in dem die Ausgabevorrichtung eine Audioausgabevorrichtung ist, wandelt darüber hinaus die Audioausgabevorrichtung ein Audiosignal, das aus reproduzierten Audiodaten oder Tondaten oder dergleichen besteht, in ein analoges Signal um und gibt das analoge Signal akustisch aus.
  • Im Übrigen können mindestens zwei Steuereinheiten, die in dem in 17 dargestellten Beispiel über das Kommunikationsnetzwerk 7010 miteinander verbunden sind, in eine Steuereinheit integriert werden. Alternativ kann jede individuelle Steuereinheit mehrere Steuereinheiten beinhalten. Ferner kann das Fahrzeugsteuersystem 7000 eine andere Steuereinheit beinhalten, die nicht in den Figuren dargestellt ist. Zusätzlich kann ein Teil oder die Gesamtheit der Funktionen, die durch eine der Steuereinheiten in der obigen Beschreibung durchgeführt werden, einer anderen Steuereinheit zugewiesen werden. Das heißt, eine vorbestimmte arithmetische Verarbeitung kann durch beliebige der Steuereinheiten durchgeführt werden, solange Informationen über das Kommunikationsnetzwerk 7010 übertragen und empfangen werden. Gleichermaßen kann ein Sensor oder eine Vorrichtung, der/die mit einer der Steuereinheiten verbunden ist, mit einer anderen Steuereinheit verbunden sein, und mehrere Steuereinheiten können Detektionsinformationen über das Kommunikationsnetzwerk 7010 gegenseitig übertragen und empfangen.
  • Vorstehend ist ein Beispiel für das Fahrzeugsteuersystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, beschrieben worden. Zum Beispiel ist es in einem Fall, in dem der Bildgebungsabschnitt 7410 oder der Fahrzeugaußenbereichinformationsdetektionsabschnitt 7420 unter den oben beschriebenen Komponenten eine ToF-Kamera (einen ToF-Sensor) beinhaltet, mit der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich, als die ToF-Kamera die Lichtempfangsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform zu verwenden, die ermöglicht, den elektrischen Energieverbrauch zu reduzieren. Dementsprechend ermöglicht das Montieren der Lichtempfangsvorrichtung als die ToF-Kamera des Abstandsmessgeräts, ein Fahrzeugsteuersystem mit geringem elektrischen Energieverbrauch zu konstruieren.
  • <Mögliche Konfigurationen der vorliegenden Offenbarung>
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung auch die folgenden Konfigurationen aufweisen kann.
  • «A. Lichtempfangsvorrichtung»
  • [A-01]
  • Eine Lichtempfangsvorrichtung, beinhaltend:
    • eine gestapelte Chipstruktur, die einen Pixelchip und einen Schaltungschip, die gestapelt sind, wobei
    • in dem Pixelchip ein Lichtempfangselement vorgesehen ist, wobei das Lichtempfangselement ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons erzeugt, und
    • in dem Schaltungschip ein in einer Ausleseschaltung enthaltener Transistorschaltungsabschnitt entlang einer senkrecht zu einer Substratoberfläche des Schaltungschips bezüglich eines elektrischen Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip verlaufenden Richtung angeordnet ist, wobei die Ausleseschaltung das durch das Lichtempfangselement erzeugte Signal ausliest.
  • [A-02]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-01], wobei das Lichtempfangselement eine Lawinenfotodiode beinhaltet, die in einem Geiger-Modus betrieben wird.
  • [A-03]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-02], wobei das Lichtempfangselement eine Einzelphoton-Avalanche-Diode beinhaltet.
  • [A-04]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem der oben beschriebenen Punkte [A-01] bis [A-03], wobei
    • die Ausleseschaltung mehrere Transistorschaltungsabschnitte beinhaltet und
    • die mehreren Transistorschaltungsabschnitte zum Aufeinanderstapeln in dem Schaltungschip vorgesehen sind.
  • [A-05]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-04], wobei
    die mehreren Transistorschaltungsabschnitte eine Impulsformungsschaltung und eine Logikschaltung beinhalten, wobei die Impulsformungsschaltung ein von dem Lichtempfangselement ausgegebenes Impulssignal formt, wobei die Logikschaltung das durch die Impulsformungsschaltung geformte Impulssignal verarbeitet, und
    die Impulsformungsschaltung und die Logikschaltung zum Aufeinanderstapeln in dem Schaltungschip vorgesehen sind.
  • [A-06]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-05], wobei
    in dem Pixelchip eine Löschschaltung vorgesehen ist, wobei die Löschschaltung Lawinenmultiplikation des Lichtempfangselements unterdrückt, und
    die Löschschaltung zum Stapeln bezüglich des Lichtempfangselements in dem Pixelchip vorgesehen ist.
  • [A-07]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung einem der oben beschriebenen Punkte [A-01] bis [A-03], wobei
    die mehreren Transistorschaltungsabschnitte eine Impulsformungsschaltung und eine Logikschaltung beinhalten, wobei die Impulsformungsschaltung ein von dem Lichtempfangselement ausgegebenes Impulssignal formt, wobei die Logikschaltung das durch die Impulsformungsschaltung geformte Impulssignal verarbeitet, und
    in dem Pixelchip eine Löschschaltung und eine Impulsformungsschaltung zum Stapeln bezüglich des Lichtempfangselements vorgesehen sind, wobei die Löschschaltung Lawinenmultiplikation des Lichtempfangselements unterdrückt, und
    in dem Schaltungschip die Logikschaltung vorgesehen ist.
  • [A-08]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-07], wobei in dem Pixelchip das Lichtempfangselement und die Löschschaltung und die Impulsformungsschaltung über ein Widerstandselement elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  • [A-09]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-08], wobei in dem Pixelchip das Widerstandselement über einen Kontaktabschnitt mit der Löschschaltung und der Impulsformungsschaltung elektrisch gekoppelt ist.
  • [A-10]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem der Punkte [A-01] bis [A-09], wobei der elektrische Kopplungsabschnitt zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip einen Übergangsabschnitt eines eine Cu-Elektrode verwendenden direkten Übergangs beinhaltet.
  • [A-11]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-05], wobei
    der Schaltungschip zwei Halbleiterchips beinhaltet, die gestapelt sind,
    die Impulsformungsschaltung in einem der beiden Halbleiterchips vorgesehen ist, und
    die Logikschaltung in einem anderen der beiden Halbleiterchips vorgesehen ist.
  • [A-12]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-11], wobei die beiden Halbleiterchips über einen eine Cu-Elektrode verwendenden Übergangsabschnitt elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  • [A-13]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Punkt [A-07], wobei
    in dem Pixelchip ein analoger Schaltungsabschnitt in Pixeleinheiten zusammen mit dem Lichtempfangselement vorgesehen ist, wobei der analoge Schaltungsabschnitt die Löschschaltung beinhaltet,
    in dem Schaltungschip ein digitaler Schaltungsabschnitt vorgesehen ist, wobei der digitale Schaltungsabschnitt die Logikschaltung beinhaltet, und
    der eine digitale Schaltungsabschnitt auf dem Schaltungschip von dem mehrere Pixel auf dem Pixelchip enthaltenden analogen Schaltungschip geteilt wird.
  • [A-14]
  • Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem der oben beschriebenen Punkte [A-01] bis [A-13], wobei ein das Lichtempfangselement enthaltendes Pixel eine von hinten beleuchtete Pixelstruktur aufweist, die in einem Fall, in dem eine Seite des Pixelchips, auf der eine Verdrahtungsschicht vorgesehen ist, als eine Substratvorderflächenseite betrachtet wird, von einer Substratrückflächenseite zugeführtes Licht aufnimmt.
  • «B. Abstandsmessgerät»
  • [B-01]
  • Ein Abstandsmessgerät, beinhaltend:
    • eine Lichtquelleneinheit, die ein Abstandsmessziel mit Licht beaufschlagt; und
    • eine Lichtempfangsvorrichtung, die reflektiertes Licht von dem Abstandsmessziel empfängt, wobei das reflektierte Licht auf dem von der Lichtquelleneinheit zugeführten Licht basiert, wobei
    • die Lichtempfangsvorrichtung Folgendes beinhaltet:
      • eine gestapelte Chipstruktur, die einen Pixelchip und einen Schaltungschip, die gestapelt sind, beinhaltet,
      • in dem Pixelchip ein Lichtempfangselement vorgesehen ist, wobei das Lichtempfangselement ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons erzeugt, und
      • in dem Schaltungschip ein in einer Ausleseschaltung enthaltener Schaltungsabschnitt entlang einer senkrecht zu einer Substratoberfläche des Schaltungschips bezüglich eines elektrischen Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip verlaufenden Richtung angeordnet ist, wobei die Ausleseschaltung das durch das Lichtempfangselement erzeugte Signal ausliest.
  • [B-02]
  • Das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-01], wobei das Lichtempfangselement eine Lawinenfotodiode beinhaltet, die in einem Geiger-Modus betrieben wird.
  • [B-03]
  • Das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-02], wobei das Lichtempfangselement eine Einzelphoton-Avalanche-Diode beinhaltet.
  • [B-04]
  • Das Abstandsmessgerät nach einem der obigen Punkte [B-01] bis [B-03], wobei
    die Ausleseschaltung mehrere Transistorschaltungsabschnitte beinhaltet und
    die mehreren Transistorschaltungsabschnitte zum Aufeinanderstapeln in dem Schaltungschip vorgesehen sind.
  • [B-05]
  • Das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-04], wobei
    die mehreren Transistorschaltungsabschnitte eine Impulsformungsschaltung und eine Logikschaltung beinhalten, wobei die Impulsformungsschaltung ein von dem Lichtempfangselement ausgegebenes Impulssignal formt, wobei die Logikschaltung das durch die Impulsformungsschaltung geformte Impulssignal verarbeitet, und
    die Impulsformungsschaltung und die Logikschaltung zum Aufeinanderstapeln in dem Schaltungschip vorgesehen sind.
  • [B-06]
  • Das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-05], wobei
    in dem Pixelchip eine Löschschaltung vorgesehen ist, wobei die Löschschaltung Lawinenmultiplikation des Lichtempfangselements unterdrückt, und
    die Löschschaltung zum Stapeln bezüglich des Lichtempfangselements in dem Pixelchip vorgesehen ist.
  • [B-07]
  • Das Abstandsmessgerät einem der oben beschriebenen Punkte [B-01] bis [B-03], wobei
    die mehreren Transistorschaltungsabschnitte eine Impulsformungsschaltung und eine Logikschaltung beinhalten, wobei die Impulsformungsschaltung ein von dem Lichtempfangselement ausgegebenes Impulssignal formt, wobei die Logikschaltung das durch die Impulsformungsschaltung geformte Impulssignal verarbeitet, und
    in dem Pixelchip eine Löschschaltung und eine Impulsformungsschaltung zum Stapeln bezüglich des Lichtempfangselements vorgesehen sind, wobei die Löschschaltung Lawinenmultiplikation des Lichtempfangselements unterdrückt, und
    in dem Schaltungschip die Logikschaltung vorgesehen ist.
  • [B-08]
  • Das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-07], wobei in dem Pixelchip das Lichtempfangselement und die Löschschaltung und die Impulsformungsschaltung über ein Widerstandselement elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  • [B-09]
  • das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-08], wobei in dem Pixelchip das Widerstandselement über einen Kontaktabschnitt mit der Löschschaltung und der Impulsformungsschaltung elektrisch gekoppelt ist.
  • [B-10]
  • Das Abstandsmessgerät nach einem der oben beschriebenen Punkte [B-01] bis [B-09], wobei der elektrische Kopplungsabschnitt zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip einen Übergangsabschnitt eines eine Cu-Elektrode verwendenden direkten Übergangs beinhaltet.
  • [B-11]
  • Das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-05], wobei
    der Schaltungschip zwei Halbleiterchips beinhaltet, die gestapelt sind,
    die Impulsformungsschaltung in einem der beiden Halbleiterchips vorgesehen ist, und
    die Logikschaltung in einem anderen der beiden Halbleiterchips vorgesehen ist.
  • [B-12]
  • Das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-11], wobei die beiden Halbleiterchips über einen eine Cu-Elektrode verwendenden Übergangsabschnitt elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  • [B-13]
  • Das Abstandsmessgerät nach dem oben beschriebenen Punkt [B-07], wobei
    in dem Pixelchip ein analoger Schaltungsabschnitt in Pixeleinheiten zusammen mit dem Lichtempfangselement vorgesehen ist, wobei der analoge Schaltungsabschnitt die Löschschaltung beinhaltet,
    in dem Schaltungschip ein digitaler Schaltungsabschnitt vorgesehen ist, wobei der digitale Schaltungsabschnitt die Logikschaltung beinhaltet, und
    der eine digitale Schaltungsabschnitt auf dem Schaltungschip von dem mehrere Pixel auf dem Pixelchip enthaltenden analogen Schaltungschip geteilt wird.
  • [B-14]
  • Das Abstandsmessgerät nach einem der oben beschriebenen Punkte [B-01] bis [B-13], wobei ein das Lichtempfangselement enthaltendes Pixel eine von hinten beleuchtete Pixelstruktur aufweist, die in einem Fall, in dem eine Seite des Pixelchips, auf der eine Verdrahtungsschicht vorgesehen ist, als eine Substratvorderflächenseite betrachtet wird, von einer Substratrückflächenseite zugeführtes Licht aufnimmt.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 27. Oktober 2020 im japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung 2020-179608 , deren gesamter Inhalt in dieser Anmeldung durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
  • Es versteht sich, dass für den Fachmann verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen in Abhängigkeit von Designanforderungen und anderen Faktoren, insoweit sie in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen, ersichtlich sein können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2020179608 [0136]

Claims (15)

  1. Lichtempfangsvorrichtung, umfassend: eine gestapelte Chipstruktur, die einen Pixelchip und einen Schaltungschip, die gestapelt sind, wobei in dem Pixelchip ein Lichtempfangselement vorgesehen ist, wobei das Lichtempfangselement ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons erzeugt, und in dem Schaltungschip ein in einer Ausleseschaltung enthaltener Transistorschaltungsabschnitt entlang einer senkrecht zu einer Substratoberfläche des Schaltungschips bezüglich eines elektrischen Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip verlaufenden Richtung angeordnet ist, wobei die Ausleseschaltung das durch das Lichtempfangselement erzeugte Signal ausliest.
  2. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lichtempfangselement eine Lawinenfotodiode beinhaltet, die in einem Geiger-Modus betrieben wird.
  3. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Lichtempfangselement eine Einzelphoton-Avalanche-Diode beinhaltet.
  4. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ausleseschaltung mehrere Transistorschaltungsabschnitte beinhaltet und die mehreren Transistorschaltungsabschnitte zum Aufeinanderstapeln in dem Schaltungschip vorgesehen sind.
  5. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die mehreren Transistorschaltungsabschnitte eine Impulsformungsschaltung und eine Logikschaltung beinhalten, wobei die Impulsformungsschaltung ein von dem Lichtempfangselement ausgegebenes Impulssignal formt, wobei die Logikschaltung das durch die Impulsformungsschaltung geformte Impulssignal verarbeitet, und die Impulsformungsschaltung und die Logikschaltung zum Aufeinanderstapeln in dem Schaltungschip vorgesehen sind.
  6. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei in dem Pixelchip eine Löschschaltung vorgesehen ist, wobei die Löschschaltung Lawinenmultiplikation des Lichtempfangselements unterdrückt, und die Löschschaltung zum Stapeln bezüglich des Lichtempfangselements in dem Pixelchip vorgesehen ist.
  7. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Transistorschaltungsabschnitte eine Impulsformungsschaltung und eine Logikschaltung beinhalten, wobei die Impulsformungsschaltung ein von dem Lichtempfangselement ausgegebenes Impulssignal formt, wobei die Logikschaltung das durch die Impulsformungsschaltung geformte Impulssignal verarbeitet, und in dem Pixelchip eine Löschschaltung und eine Impulsformungsschaltung zum Stapeln bezüglich des Lichtempfangselements vorgesehen sind, wobei die Löschschaltung Lawinenmultiplikation des Lichtempfangselements unterdrückt, und in dem Schaltungschip die Logikschaltung vorgesehen ist.
  8. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei in dem Pixelchip das Lichtempfangselement und die Löschschaltung und die Impulsformungsschaltung über ein Widerstandselement elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  9. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei in dem Pixelchip das Widerstandselement über einen Kontaktabschnitt mit der Löschschaltung und der Impulsformungsschaltung elektrisch gekoppelt ist.
  10. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der elektrische Kopplungsabschnitt zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip einen Übergangsabschnitt eines eine Cu-Elektrode verwendenden direkten Übergangs beinhaltet.
  11. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schaltungschip zwei Halbleiterchips beinhaltet, die gestapelt sind, die Impulsformungsschaltung in einem der beiden Halbleiterchips vorgesehen ist, und die Logikschaltung in einem anderen der beiden Halbleiterchips vorgesehen ist.
  12. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die beiden Halbleiterchips über einen eine Cu-Elektrode verwendenden Übergangsabschnitt elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  13. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei in dem Pixelchip ein analoger Schaltungsabschnitt in Pixeleinheiten zusammen mit dem Lichtempfangselement vorgesehen ist, wobei der analoge Schaltungsabschnitt die Löschschaltung beinhaltet, in dem Schaltungschip ein digitaler Schaltungsabschnitt vorgesehen ist, wobei der digitale Schaltungsabschnitt die Logikschaltung beinhaltet, und der eine digitale Schaltungsabschnitt auf dem Schaltungschip von dem mehrere Pixel auf dem Pixelchip enthaltenden analogen Schaltungschip geteilt wird.
  14. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein das Lichtempfangselement enthaltendes Pixel eine von hinten beleuchtete Pixelstruktur aufweist, die in einem Fall, in dem eine Seite des Pixelchips, auf der eine Verdrahtungsschicht vorgesehen ist, als eine Substratvorderflächenseite betrachtet wird, von einer Substratrückflächenseite zugeführtes Licht aufnimmt.
  15. Abstandsmessgerät, umfassend: eine Lichtquelleneinheit, die ein Abstandsmessziel mit Licht beaufschlagt; und eine Lichtempfangsvorrichtung, die reflektiertes Licht von dem Abstandsmessziel empfängt, wobei das reflektierte Licht auf dem von der Lichtquelleneinheit zugeführten Licht basiert, wobei die Lichtempfangsvorrichtung Folgendes beinhaltet: eine gestapelte Chipstruktur, die einen Pixelchip und einen Schaltungschip, die gestapelt sind, beinhaltet, in dem Pixelchip ein Lichtempfangselement vorgesehen ist, wobei das Lichtempfangselement ein Signal gemäß dem Empfang eines Photons erzeugt, und in dem Schaltungschip ein in einer Ausleseschaltung enthaltener Schaltungsabschnitt entlang einer senkrecht zu einer Substratoberfläche des Schaltungschips bezüglich eines elektrischen Kopplungsabschnitts zwischen dem Pixelchip und dem Schaltungschip verlaufenden Richtung angeordnet ist, wobei die Ausleseschaltung das durch das Lichtempfangselement erzeugte Signal ausliest.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4276905A4 (de) * 2021-01-06 2024-05-29 Sony Semiconductor Solutions Corp Lichtempfangselement und entfernungsmesssystem

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024024515A1 (ja) * 2022-07-29 2024-02-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出素子および測距システム
WO2024084792A1 (ja) * 2022-10-17 2024-04-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置、測距装置、および、光検出装置の制御方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020179608A (ja) 2019-04-26 2020-11-05 グンゼ株式会社 ポリプロピレン系延伸フィルムおよび包装用袋

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102553553B1 (ko) * 2015-06-12 2023-07-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 촬상 장치, 및 그 동작 방법 및 전자 기기
CN117558737A (zh) * 2017-04-04 2024-02-13 索尼半导体解决方案公司 固态摄像装置和电子设备
JP6626603B2 (ja) * 2017-10-31 2019-12-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP2019158806A (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光装置及び測距装置
EP3951893A4 (de) * 2019-03-29 2022-06-01 Sony Semiconductor Solutions Corporation Festkörperbildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020179608A (ja) 2019-04-26 2020-11-05 グンゼ株式会社 ポリプロピレン系延伸フィルムおよび包装用袋

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4276905A4 (de) * 2021-01-06 2024-05-29 Sony Semiconductor Solutions Corp Lichtempfangselement und entfernungsmesssystem

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JPWO2022091607A1 (de) 2022-05-05

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