JP7377334B2 - 光電変換装置及び光電変換システム - Google Patents

Description

本発明は、光電変換装置及び光電変換システムに関する。

フォトンを画素ごとに検出可能なアバランシェフォトダイオードを有する光電変換装置が提案されている。特許文献１には、アバランシェフォトダイオードを有するセンサ基板と、信号を処理するための回路基板とを結合することによって形成された光電変換装置が記載されている。

特開２０１８－２０１００５号公報

２枚の基板を結合することによって形成された光電変換装置では、回路基板で発生した熱がセンサ基板に伝わると、センサ基板の半導体層で余計な電荷が生じる。この電荷は、センサ基板で得られる信号のノイズとなりうる。そのため、回路基板からセンサ基板の半導体層に向かう熱を光電変換装置の外部に放熱することが望ましい。本発明の一部の側面は、光電変換装置の放熱性能を向上するための技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、光電変換装置であって、光電変換素子を有する第１半導体層と、前記光電変換素子で得られた電荷に基づく信号を処理するための回路を含む第２半導体層と、前記第１半導体層に電気的に接続し、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた第１配線構造と、前記第２半導体層に電気的に接続し、前記第１配線構造と前記第２半導体層との間に設けられた第２配線構造と、前記第１配線構造と前記第２配線構造とを結合する結合部と、を備え、前記光電変換装置は、前記第１半導体層と前記第１配線構造との境界に対する平面視において、前記光電変換素子を有する画素領域と、前記画素領域と前記光電変換装置の外縁との間に位置する周辺領域と、を含み、前記第１配線構造は、メッシュ状の部分を含む第１導電部を含み、前記第１導電部は、前記光電変換装置の外部に面するパッドに接続されており、前記平面視において、前記第１導電部は、前記画素領域と前記パッドとの間の前記周辺領域に設けられている、光電変換装置が提供される。

上記手段により、光電変換装置の放熱性能が向上する。

一部の実施形態にかかる光電変換装置の概略図。 一部の実施形態にかかる光電変換装置のＰＤ基板の概略図。 一部の実施形態にかかる光電変換装置の回路基板の概略図。 一部の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の構成例。 一部の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の駆動を示す模式図。 第１実施形態に係る光電変換装置の断面図。 第１実施形態に係る光電変換装置の平面図。 第１実施形態に係るメッシュ形状の変形例を示す模式図。 第２実施形態に係る光電変換装置の断面図。 第２実施形態に係る光電変換装置の平面図。 第２実施形態に係る導電部の変形例を示す模式図。 第３実施形態に係る光電変換装置の断面図。 第４実施形態に係る光電変換装置の断面図。 第４実施形態に係る光電変換装置の平面図。 第５実施形態に係る光電変換装置の断面図。 第６実施形態に係る光電変換装置の断面図。 一部の実施形態にかかる光電変換システムを説明する図。 一部の実施形態にかかる光電変換システムを説明する図。 一部の実施形態にかかる光電変換システムを説明する図。 一部の実施形態にかかる光電変換システムを説明する図。 一部の実施形態にかかる光電変換システムを説明する図。 一部の実施形態にかかる光電変換システムを説明する図。 第７実施形態に係る光電変換装置の断面図。 第７実施形態に係る光電変換装置の平面図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、及びそれらの用語を含む別の用語）が用いられる。それらの用語の使用は図面を参照した実施形態の理解を容易にするためである。それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲は限定されない。

以下の説明において、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤと表す）のアノードを固定電位とし、カソードから信号を取り出す。したがって、信号電荷と同じ極性の電荷を多数キャリアとする第１導電型の半導体領域とはＮ型半導体領域のことであり、信号電荷と異なる極性の電荷を多数キャリアとする第２導電型の半導体領域とはＰ型半導体領域のことである。以下に説明する実施形態は、ＡＰＤのカソードを固定電位とし、アノードから信号を取り出す場合にも適用可能である。この場合に、信号電荷と同じ極性の電荷を多数キャリアとする第１導電型の半導体領域とはＰ型半導体領域のことであり、信号電荷と異なる極性の電荷を多数キャリアとする第２導電型の半導体領域とはＮ型半導体領域のことである。以下では、ＡＰＤの一方のノードを固定電位とする場合について説明するが、両方のノードの電位が変動してもよい。

本明細書において、単に「不純物濃度」という用語が使われた場合、逆導電型の不純物によって補償された分を差し引いた正味の不純物濃度を意味する。つまり、「不純物濃度」とは、ＮＥＴドーピング濃度を指す。Ｐ型の添加不純物濃度がＮ型の添加不純物濃度よりも高い領域はＰ型半導体領域である。反対に、Ｎ型の添加不純物濃度がＰ型の添加不純物濃度よりも高い領域はＮ型半導体領域である。

一部の実施形態に係る光電変換装置及びその駆動方法の各実施形態に共通する構成について、図１から図５を用いて説明する。図１は、本開示の実施形態に係る積層型の光電変換装置１００の構成を示す図である。光電変換装置１００は、センサ基板１１と、回路基板２１の２つの基板が積層され、且つ電気的に接続されることにより構成される。センサ基板１１は、後述する光電変換素子１０２を有する第１半導体層と、第１配線構造と、を有する。回路基板２１は、後述する信号処理部１０３等の回路を有する第２半導体層と、第２配線構造と、を有する。光電変換装置１００は、光電変換素子１０２に対して信号処理回路とは反対側から入射した光を変換する裏面照射型の光電変換装置である。

以下の説明では、センサ基板１１と回路基板２１とのそれぞれは、ダイシングされたチップである。しかし、これらの基板はチップに限定されない。例えば、各基板はウエハであってもよい。また、各基板はウエハ状態で積層した後にダイシングされていてもよいし、チップ化された後のチップが積層されて接合されてもよい。センサ基板１１には、画素領域１２が配され、回路基板２１には、画素領域１２で検出された信号を処理する回路領域２２が配される。

図２は、センサ基板１１の配置例を示す図である。ＡＰＤを含む光電変換素子１０２を有する画素１０１が、センサ基板１１の表面に対する平面視で二次元アレイ状に配列される。これらの複数の画素１０１が配置された領域が画素領域１２である。画素１０１は、典型的には、画像を形成するための画素である。しかし、光電変換装置１００がＴＯＦ（Time of Flight）に用いられる場合には、画素１０１は必ずしも画像を形成しなくてもよい。すなわち、画素１０１は、光が到達した時刻と光量とを測定するための画素であってもよい。

図３は、回路基板２１の構成図である。回路基板２１は、信号処理部１０３、読み出し回路１１２、制御パルス生成部１１５、水平走査回路部１１１、垂直走査回路部１１０、及び出力回路１１４を有する。回路基板２１はさらに、信号線１１３及び駆動線１１６を有する。図２の光電変換素子１０２と、図３の信号処理部１０３とは、画素ごとに設けられた接続配線を介して電気的に接続される。

信号処理部１０３は、図２の光電変換素子１０２で光電変換により得られた電荷に基づく信号を処理する。垂直走査回路部１１０は、制御パルス生成部１１５から供給された制御パルスを受け、各画素１０１に駆動線１１６を通じて制御パルスを供給する。垂直走査回路部１１０は、シフトレジスタやアドレスデコーダのような論理回路で構成される。

画素１０１の光電変換素子１０２から出力された信号は、信号処理部１０３で処理される。信号処理部１０３は、カウンタやメモリなどを有する。メモリには光電変換素子１０２から出力された信号がデジタル形式で保持される。

水平走査回路部１１１は、デジタル信号が保持された各画素のメモリから信号を読み出すために、各列を順次選択する制御パルスを信号処理部１０３に入力する。信号線１１３には、選択されている列について、垂直走査回路部１１０により選択された画素の信号処理部１０３から読み出し回路１１２に信号が出力される。読み出し回路１１２に出力された信号は、出力回路１１４を介して、光電変換装置１００の外部の記録部又は信号処理部に出力される。

図２において、画素領域１２における光電変換素子１０２の配列は１次元状であってもよい。また、画素１０１が１つでもあっても本開示の効果を得ることは可能であり、画素１０１が１つの場合も本開示に含まれる。信号処理部１０３の機能は、必ずしも全ての光電変換素子１０２に１つずつ設けられる必要はなく、例えば、複数の光電変換素子１０２によって１つの信号処理部１０３が共有され、順次信号処理が行われてもよい。

図２及び図３に示すように、平面視で画素領域１２に重なる領域に、複数の信号処理部１０３が配される。そして、平面視で、センサ基板１１の外縁と画素領域１２の外縁との間の領域に重なるように、垂直走査回路部１１０、水平走査回路部１１１、読み出し回路１１２、出力回路１１４、制御パルス生成部１１５が配される。言い換えると、センサ基板１１は、画素領域１２と、画素領域１２の周りに配された非画素領域とを有する。平面視で非画素領域に重なる領域に、垂直走査回路部１１０、水平走査回路部１１１、読み出し回路１１２、出力回路１１４、制御パルス生成部１１５が配される。信号線１１３、読み出し回路１１２、出力回路１１４の配置は図３の例に限定されない。例えば、信号線１１３が行方向に延びて配され、読み出し回路１１２が信号線１１３の延びる先に配されていてもよい。

図４は、図２及び図３の等価回路を含むブロック図の一例である。図２を参照して説明したように、ＡＰＤ２０１を有する光電変換素子１０２はセンサ基板１１に設けられており、その他の回路素子は回路基板２１に設けられている。

ＡＰＤ２０１は、入射光に応じた電荷対を光電変換によって生成する。ＡＰＤ２０１のアノードには、電圧ＶＬが供給される。アノードに供給される電圧ＶＬをアノード電位と呼ぶこともある。また、ＡＰＤ２０１のカソードには、アノードに供給される電圧ＶＬよりも高い電圧ＶＨが供給される。カソードに供給される電圧をカソード電位と呼ぶこともある。アノード及びカソードには、ＡＰＤ２０１がアバランシェ増倍動作をするような逆バイアス電圧が供給される。このような電圧を供給した状態とすることによって、入射光によって生じた電荷がアバランシェ増倍を起こし、アバランシェ電流が発生する。

逆バイアスの電圧が供給される場合において、アノード及びカソードの電位差が降伏電圧より大きい電位差で動作させるガイガーモードと、アノード及びカソードの電位差が降伏電圧近傍、もしくはそれ以下の電圧差で動作させるリニアモードがある。ガイガーモードで動作させるＡＰＤをＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）と呼ぶ。例えば、電圧ＶＬは－３０Ｖであり、電圧ＶＨは１Ｖである。ＡＰＤ２０１は、リニアモードで動作されてもよいし、ガイガーモードで動作されてもよい。ＳＰＡＤの場合はリニアモードのＡＰＤに比べて電位差が大きくなり耐圧の効果が顕著となる。

クエンチ素子２０２は、電圧ＶＨを供給する電源ラインとＡＰＤ２０１との間に接続される。クエンチ素子２０２は、アバランシェ増倍による信号増倍時に負荷回路（クエンチ回路）として機能し、ＡＰＤ２０１に供給する電圧を抑制することによってアバランシェ増倍を抑制する（クエンチ動作）。また、クエンチ素子２０２は、クエンチ動作で電圧降下した分の電流を流すことによって、ＡＰＤ２０１に供給する電圧を電圧ＶＨへと戻す（リチャージ動作）。

信号処理部１０３は、波形整形部２１０、カウンタ回路２１１、選択回路２１２を有する。波形整形部２１０は、光子検出時に得られるＡＰＤ２０１のカソードの電位変化を整形することによって得られたパルス信号を出力する。波形整形部２１０として、例えば、インバータ回路が用いられる。図４では、波形整形部２１０として１つのインバータを用いた例を示したが、複数のインバータを直列接続した回路を用いてもよいし、波形整形効果があるその他の回路を用いてもよい。

カウンタ回路２１１は、波形整形部２１０から出力されたパルス信号をカウントし、カウント値を保持する。また、駆動線２１３を介して制御パルスが供給されたことに応じて、カウンタ回路２１１に保持された信号がリセットされる。

選択回路２１２は、図３の垂直走査回路部１１０から、図４の駆動線２１４を介して制御パルスが供給されたことに応じて、カウンタ回路２１１と信号線１１３との電気的な接続、非接続を切り替える。選択回路２１２には、例えば、信号を出力するためのバッファ回路などを含む。

クエンチ素子２０２とＡＰＤ２０１との間や、光電変換素子１０２と信号処理部１０３との間にトランジスタ等のスイッチを配し、このスイッチを用いて電気的な接続を切り替えてもよい。同様に、光電変換素子１０２に供給される電圧ＶＨ又は電圧ＶＬの供給をトランジスタ等のスイッチを用いて電気的に切り替えてもよい。

図４の例では、カウンタ回路２１１を用いる構成を示す。しかし、カウンタ回路２１１の代わりに、時間・デジタル変換回路（Time to Digital Converter：以下、ＴＤＣ）及びメモリを用いて、パルス検出タイミングを取得してもよい。この場合に、波形整形部２１０から出力されたパルス信号の発生タイミングは、ＴＤＣによってデジタル信号に変換される。ＴＤＣには、パルス信号のタイミングの測定に、図１の垂直走査回路部１１０から駆動線を介して、制御パルスが供給される。ＴＤＣは、この制御パルスを基準として、波形整形部２１０を介して各画素から出力された信号の入力タイミングを相対的な時間とした場合の信号をデジタル信号として取得する。

図５は、ＡＰＤの動作と出力信号との関係を模式的に示した図である。図５の説明において、波形整形部２１０の入力ノードをＮｏｄｅ Ａと表し、波形整形部２１０の出力ノードをＮｏｄｅ Ｂと表す。図５の上側のグラフ５０１は、Ｎｏｄｅ Ａの波形変化を示す。具体的に、グラフ５０１の横軸は時刻を表し、グラフ５０１の縦軸はＮｏｄｅ Ａの電圧を表す。図５の下側のグラフ５０２は、Ｎｏｄｅ Ｂの波形変化を示す。具体的に、グラフ５０２の横軸は時刻を表し、グラフ５０２の縦軸はＮｏｄｅ Ｂの電圧を表す。

時刻ｔ０から時刻ｔ１の間において、ＡＰＤ２０１には、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの電位差が印加されている。時刻ｔ１において光子がＡＰＤ２０１に入射すると、ＡＰＤ２０１でアバランシェ増倍が生じ、クエンチ素子２０２にアバランシェ増倍電流が流れ、Ｎｏｄｅ Ａの電圧は降下する。電圧降下量がさらに大きくなり、時刻ｔ２でＮｏｄｅ Ａの電圧が閾値を下回り、これに応じて波形整形部２１０の出力がローレベルからハイレベルに切り替わる。その後、ＡＰＤ２０１のアバランシェ増倍が停止し、Ｎｏｄｅ Ａの電圧降下が停止する。その後、Ｎｏｄｅ Ａには電圧ＶＬから電圧降下分を補う電流が流れ、時刻ｔ３においてＮｏｄｅ Ａの電圧が閾値を上回る。これに応じて、波形整形部２１０の出力がハイレベルからローレベルに切り替わる。このように、Ｎｏｄｅ Ａにおいて出力波形がある閾値を下回った部分は、波形整形部２１０で波形整形され、Ｎｏｄｅ Ｂで信号として出力される。

＜第１実施形態＞
図６～図８を参照して、第１実施形態に係る光電変換装置１００の具体的な構成例について説明する。図６（ａ）は、図７のＡ－Ａ’線における光電変換装置１００の断面図を示す。図６（ｂ）は、図７のＢ－Ｂ’線における光電変換装置１００の断面図を示す。図７（ａ）は、配線層６２１の平面図を示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の部分７００の拡大図を示す。図７（ｃ）は、配線層６２２の平面図を示す。図７（ｄ）は、図７（ｃ）の部分７０１の拡大図を示す。図７（ｅ）は、配線層６２３の平面図を示す。図７（ｆ）は、図７（ｅ）の部分７０２の拡大図を示す。図８は、導電部７１１の形状の変形例を示す。

図６を参照して、光電変換装置１００の断面構造について説明する。図１を参照して上述したように、光電変換装置１００は、センサ基板１１と、回路基板２１とを有する。センサ基板１１は、半導体層６１０と、配線構造６２０とを有する。配線構造６２０は半導体層６１０に電気的に接続されている。回路基板２１は、半導体層６４０と、配線構造６３０とを有する。配線構造６３０は半導体層６４０に電気的に接続されている。配線構造６２０と配線構造６３０とは、結合部６０５によって互いに結合され、電気的に接続されている。配線構造６２０及び配線構造６３０は、半導体層６１０と半導体層６４０との間に位置する。半導体層６１０の下面と配線構造６２０の上面とが互いに接している。ここで、半導体層６１０の下面とは、図６の断面図において下側に位置する面を指す。半導体層６１０のこの面が下側（重力方向）となるような光電変換装置１００の使用に限定することを意図しない。以下に説明する上面、下面についても同様である。配線構造６２０の下面と配線構造６３０の上面とが互いに結合している。配線構造６３０の下面と半導体層６４０の上面とが互いに接している。光電変換装置１００は、半導体層６１０の上面から入射した光を電気信号に変換する。

以下の説明において、半導体層６１０と配線構造６２０との境界に対する平面視を単に平面視と表す。微視的に見てこの境界が粗面である場合は、巨視的に見た場合の境界を基準として平面視を規定する。半導体層６１０の上面と下面とが平行である場合に、半導体層６１０と配線構造６２０との境界に対する平面視は、半導体層６１０の上面（すなわち、入射面）の平面視に等しい。これ以外にも、配線構造６２０の下面、配線構造６３０の上面及び下面、半導体層６４０の上面及び下面のそれぞれに対する平面視が、半導体層６１０と配線構造６２０との境界に対する平面視に等しくてもよい。

光電変換装置１００のうち、平面視において、複数の光電変換素子１０２が配置された領域を画素領域６０１と表す。画素領域６０１は、図１及び図２の画素領域１２に対応する。光電変換装置１００のうち、平面視において、画素領域６０１と、光電変換装置１００の外縁６０３との間に位置する領域を周辺領域６０２と表す。

画素領域６０１において、半導体層６１０に複数の光電変換素子１０２が配置されている。隣り合う２つの光電変換素子１０２は、半導体層６１０に形成された素子分離領域６１２によって分離されている。また、光電変換素子１０２と周辺領域６０２も素子分離領域６１２によって分離されている。素子分離領域６１２は、例えばＤＴＩ（Deep Trench Isolation）構造を有していてもよい。ＤＴＩ構造は、半導体層６１０に形成された溝に絶縁体を配した構造を有する。また、ＤＴＩ構造は、溝に配された導電体や遮光体と、導電体や遮光体と溝との間に配された絶縁体とで構成されていてもよい。

光電変換素子１０２は、半導体層６１０に形成された複数の不純物半導体領域によって構成される。具体的に、光電変換素子１０２は、半導体領域６１１及び６１３～６１７によって構成される。半導体領域６１７は、半導体層６１０の下面に面する。半導体領域６１７はＮ型である。半導体領域６１６は、半導体領域６１７の周囲を取り囲む。半導体領域６１６はＮ型である。半導体領域６１７の濃度は、半導体領域６１６の濃度よりも高くてもよい。半導体領域６１５は半導体領域６１６の上に位置する。半導体領域６１５はＰ型である。半導体領域６１４は半導体領域６１５の上に位置する。半導体領域６１４はＮ型である。半導体領域６１１は半導体領域６１３の上に位置する。半導体領域６１４はＰ型である。半導体領域６１３は、半導体領域６１５及び６１４の側方を取り囲む。半導体領域６１３はＰ型領域である。

半導体領域６１７にカソード電位が供給される。半導体領域６１３にアノード電位が供給される。半導体領域６１３に供給されたアノード電位は、半導体領域６１１及び６１５にも伝達される。半導体領域６１５と半導体領域６１７との間は、アバランシェ増倍が生じるアバランシェ領域ともいえる。

半導体層６１０は、周辺領域６０２に、電荷排出部６５０を有する。電荷排出部６５０は、半導体領域６５１及び６５２によって構成される。半導体領域６５１は、半導体層６１０の下面に面する。半導体領域６５１はＮ型である。半導体領域６５２は、半導体領域６５１の周囲を取り囲む。半導体領域６５２はＮ型である。半導体領域６５１の濃度は、半導体領域６５２の濃度よりも高くてもよい。半導体領域６５１は、半導体領域６１７と同じ構成（例えば、不純物濃度や大きさ）であってもよい。半導体領域６５２は、半導体領域６１６と同じ構成（例えば、不純物濃度や大きさ）であってもよい。画素領域６０１に形成されたＰ型の半導体領域６１１は、周辺領域６０２まで延在しており、平面視において電荷排出部６５０に重なる。

半導体領域６５１に、所定の電位が供給される。半導体領域６５１に供給される電位は、光電変換素子１０２のＡＰＤのカソード電位に等しくてもよいし、グランド電位に等しくてもよい。これに代えて、半導体領域６５１に、所定の電位が供給される。半導体領域６５１に供給される電位は、ＡＰＤのカソード電位を一端としグランド電位を中心とする範囲に含まれる他の電位であってもよい。例えば、ＡＰＤのカソード電位を１．１Ｖとし、グランド電位を０Ｖとした場合に、－１．１Ｖ以上１．１Ｖ以下の範囲に含まれる電位が半導体領域６５１に供給されてもよい。このような電位が供給されることによって、電荷排出部６５０は、周辺領域６０２において半導体層６１０に発生した電荷（例えば、電子）を収集し、半導体層６１０の外部に排出する。半導体層６１０は、遮光層６１８をさらに有する。遮光層６１８は、平面視において、平面視において電荷排出部６５０に重なる。

配線構造６２０は、層間絶縁層６２４に複数の配線層を有する。図６の例で、配線構造６２０は、３つの配線層６２１～６２３を有する。配線構造６２０に含まれる複数の配線層のうち、配線層６２１が半導体層６１０に最も近く、配線層６２２が半導体層６１０に２番目に近く、配線層６２３が半導体層６１０に３番目に近い。言い換えると、配線構造６２０は、配線層６２１と半導体層６１０との間に他の配線層を含まない。また、配線層６２２は、配線層６２１と配線層６２３との間に位置する。配線層６２１は、配線層６２２と半導体層６１０との間に位置する。

配線層６２３に含まれる導電部の一部分は、開口６０６によって光電変換装置１００の外部に露出している。この露出した部分は、パッド６０８となる。パッド６０８は、光電変換装置１００の外部に面する。パッド６０８は、ワイヤを接続するために使用されてもよい。配線層６２３に含まれる導電部の一部分は、開口６０７によって光電変換装置１００の外部に露出している。この露出した部分は、パッド６０９となる。パッド６０９は、光電変換装置１００の外部に面する。パッド６０９は、ワイヤを接続するために使用されてもよい。

配線構造６２０と配線構造６３０とは、複数の結合部６０５によって互いに結合されている。結合部６０５は、センサ基板１１に生成された結合部材と、回路基板２１に生成された結合部材とが互いに結合（接合）されたものであってもよい。結合部６０５は、配線構造６２０の導電部と配線構造６３０の導電部とを互いに電気的に接続してもよい。また、複数の結合部６０５の一部は、配線構造６２０の導電部と配線構造６３０の導電部とを互いに電気的に接続するために使用されず、配線構造６２０と配線構造６３０との結合強度を高めるために使用されてもよい。

図７を参照して、配線層６２１～６２３のそれぞれの構成例について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、配線層６２１の構成例について説明する。図７（ｂ）は、図７（ａ）の部分７００の拡大図である。

配線層６２１は、互いに異なる役割を有する導電部７１１～７１３を有する。導電部７１１は、周辺領域６０２に配置されている。導電部７１１は、電荷排出部６５０に供給される電位を伝達する役割を有する。導電部７１１は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。導電部７１１は、平面視において、画素領域６０１を取り囲む。具体的に、図７（ａ）に示すように、導電部７１１は、平面視において、画素領域６０１を全周的に取り囲んでもよい。導電部７１１は、メッシュ状の部分を含む。図７（ａ）の例では、導電部７１１の全体がメッシュ状となっている。メッシュ状の部分において、開口は矩形に限定されず、円や他の多角形であってもよい。また、これに代えて、導電部７１１の一部のみがメッシュ状となっていてもよい。図７（ａ）の例で、導電部７１１は単一の導電部材である。これに代えて、導電部７１１は、複数の導電部材に分割されていてもよい。

導電部７１２は、画素領域６０１に配置されている。導電部７１２の外側の部分は、画素領域６０１と周辺領域６０２との境界を越えて、周辺領域６０２に入り込んでいる。導電部７１２は、ＡＰＤのアノード電位を伝達する役割を有する。導電部７１２は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。導電部７１２は、メッシュ状の部分を含む。メッシュ状の部分において、開口は矩形に限定されず、円や他の多角形であってもよい。図７（ａ）の例では、導電部７１２の内側の部分がメッシュ状となっており、導電部７１２の外縁の付近に開口が形成されていない。これに代えて、導電部７１２の全体がメッシュ状となっていてもよい。図７（ａ）の例で、導電部７１２は単一の導電部材である。これに代えて、導電部７１２は、複数の導電部材に分割されていてもよい。

導電部７１３は、画素領域６０１に配置されている。導電部７１３は、ＡＰＤのカソード電位を伝達する役割を有する。導電部７１３は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２１は、複数の光電変換素子１０２に対応して複数の導電部７１３を有する。複数の光電変換素子１０２と複数の導電部７１３とは、１対１に対応してもよい。各導電部７１３は、導電部７１２に形成された開口７１５の内部に位置する。平面視において、導電部７１３の外縁は、円形であってもよいし、４角形であってもよいし、５角形以上の多角形（例えば、８角形）であってもよい。

上述のように、導電部７１１～７１３は、互いに異なる役割を有する。そのため、導電部７１１～７１３は、互いに電気的に分離される。また、導電部７１１～７１３は、互いに離れている。

続いて、導電部７１１及び７１２のメッシュのサイズについて説明する。導電部７１１には、複数の開口７１４が規則的に形成されることによってメッシュが構成されている。開口７１４の幅をＤ６とする。開口７１４が正方形である場合に、開口７１４の１辺の長さがＤ６となる。開口７１４が長方形である場合に、長辺と短辺との平均をＤ６としてもよいし、長辺又は短辺をＤ６としてもよい。開口７１４が長方形以外の形状である場合に、開口７１４の正射影の最小距離と最大距離との平均をＤ６としてもよいし、この最小距離又は最大距離をＤ６としてもよい。以下に説明する他の開口の幅についても同様である。複数の開口７１４のうち隣り合う２つの開口７１４の間の距離をＤ７とする。この場合に、Ｄ６＋Ｄ７が導電部７１１のメッシュのピッチを表す。導電部７１１の外縁と複数の開口７１４との間の距離をＤ５と表す。

導電部７１２には、複数の開口７１５が規則的に形成されることによってメッシュが構成されている。開口７１５の幅をＤ２とする。複数の開口７１５のうち隣り合う２つの開口７１５の間の距離をＤ１とする。この場合に、Ｄ１＋Ｄ２が導電部７１２のメッシュのピッチを表す。導電部７１２の外縁と複数の開口７１５との間の距離をＤ３と表す。さらに、導電部７１１と導電部７１２との間の距離をＤ４と表す。

導電部７１１のメッシュのピッチ（すなわち、Ｄ６＋Ｄ７）は、導電部７１２のメッシュのピッチ（すなわち、Ｄ１＋Ｄ２）よりも大きくてもよい。すなわち、導電部７１１のメッシュは、導電部７１２のメッシュよりも荒くてもよい。導電部７１２のメッシュのピッチは、光電変換素子１０２のピッチに一致してもよい。Ｄ１とＤ２とは、互いに等しくてもよい。すなわち、導電部７１２において、メッシュの幅と開口の幅とは等しくてもよい。Ｄ６は、Ｄ７よりも大きくてもよい。すなわち、導電部７１１において、メッシュの幅は、開口の幅よりも狭くてもよい。Ｄ３は、Ｄ２よりも大きくてもよい。すなわち、導電部７１２において、外周部の幅は、開口の幅よりも広くてもよい。このように外周部の幅を広くすることによって、アノード電位を安定して伝達することが可能となる。

以下、具体的なサイズの例を説明する。Ｄ１は、例えば１μｍ～５μｍであってもよい。Ｄ２は、例えば１μｍ～５μｍであってもよい。Ｄ３は、例えば１５μｍ～２５μｍであってもよい。Ｄ４は、例えば、３０μｍ～１００μｍであってもよい。Ｄ５は、例えば１５μｍ～２５μｍであってもよい。Ｄ６は、例えば４０μｍ～６０μｍであってもよい。Ｄ７は、例えば１５μｍ～２５μｍであってもよい。

続いて、図７（ｃ）及び図７（ｄ）を参照して、配線層６２２の構成例について説明する。図７（ｄ）は、図７（ｃ）の部分７０１の拡大図である。配線層６２２は、互いに異なる役割を有する導電部７２１～７２３を有する。導電部７２１は、周辺領域６０２に配置されている。導電部７２１は、電荷排出部６５０に供給される電位を伝達する役割を有する。導電部７２１は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２２は、光電変換装置１００の４辺の中央に１つずつ、計４つの導電部７２１を有する。しかし、導電部７２１の個数及び位置はこれに限られない。

導電部７２２は、画素領域６０１に配置されている。導電部７２２の外側の部分は、画素領域６０１と周辺領域６０２との境界を越えて、周辺領域６０２に入り込んでいる。導電部７２２は、ＡＰＤのアノード電位を伝達する役割を有する。導電部７２２は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。導電部７２２は、メッシュ状の部分を含む。メッシュ状の部分において、開口は矩形に限定されず、円や他の多角形であってもよい。また、図７（ｃ）の例では、導電部７２２の内側の部分がメッシュ状となっており、導電部７２２の外縁の付近に開口が形成されていない。これに代えて、導電部７２２の全体がメッシュ状となっていてもよい。図７（ｃ）の例で、導電部７２２は単一の導電部材である。これに代えて、導電部７２２は、複数の導電部材に分割されていてもよい。

導電部７２３は、画素領域６０１に配置されている。導電部７２３は、ＡＰＤのカソード電位を伝達する役割を有する。導電部７２３は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２２は、複数の光電変換素子１０２に対応して複数の導電部７２３を有する。複数の光電変換素子１０２と複数の導電部７２３とは、１対１に対応してもよい。各導電部７２３は、導電部７２２に形成された開口７２５の内部に位置する。平面視において、導電部７２３の外縁は、円形であってもよいし、４角形であってもよいし、５角形以上の多角形（例えば、８角形）であってもよい。

上述のように、導電部７２１～７２３は、互いに異なる役割を有する。そのため、導電部７２１～７２３は、互いに電気的に分離される。また、導電部７２１～７２３は、互いに離れている。

続いて、導電部７２２のメッシュのサイズについて説明する。導電部７２２には、複数の開口７２５が規則的に形成されることによってメッシュが構成されている。開口７２５の幅をＤ１２とする。複数の開口７２５のうち隣り合う２つの開口７２５の間の距離をＤ１１とする。この場合に、Ｄ１１＋Ｄ１２が導電部７２２のメッシュのピッチを表す。導電部７２２の外縁と複数の開口７２５との間の距離をＤ１３と表す。

導電部７２２のメッシュのピッチは、光電変換素子１０２のピッチに一致してもよい。Ｄ１１とＤ１２とは、互いに等しくてもよい。すなわち、導電部７２２において、メッシュの幅と開口の幅とは等しくてもよい。Ｄ１３は、Ｄ１２よりも大きくてもよい。すなわち、導電部７２２において、外周部の幅は、開口の幅よりも広くてもよい。

導電部７１２のメッシュと導電部７２２のメッシュとは同じサイズであってもよい。すなわち、Ｄ１＝Ｄ１１かつＤ２＝Ｄ１２を満たしてもよい。平面視において、開口７１５と開口７２５が完全に重なってもよい（すなわち、両者の外縁が一致してもよい）。さらに、平面視において、導電部７１２の外縁と導電部７２２の外縁とが一致してもよい。

以下、具体的なサイズの例を説明する。Ｄ１１は、例えば１μｍ～５μｍであってもよい。Ｄ１２は、例えば１μｍ～５μｍであってもよい。Ｄ１３は、例えば１５μｍ～２５μｍであってもよい。

続いて、図７（ｅ）及び図７（ｆ）を参照して、配線層６２３の構成例について説明する。図７（ｆ）は、図７（ｅ）の部分７０２の拡大図である。配線層６２３は、互いに異なる役割を有する導電部７３１～７３３を有する。導電部７３１は、周辺領域６０２に配置されている。導電部７３１は、電荷排出部６５０に供給される電位を伝達する役割を有する。導電部７３１は、光電変換素子１０２の外部に面するパッド６０９を含む。導電部７３１は、例えばアルミで形成される。配線層６２３は、光電変換素子１０２の４辺の中央に１つずつ、計４つの導電部７３１を有する。しかし、導電部７３１の個数及び位置はこれに限られない。

導電部７３２は、画素領域６０１及び周辺領域６０２に配置されている。導電部７３２は、ＡＰＤのアノード電位を伝達する役割を有する。導電部７３２は、例えばアルミで形成される。導電部７３２は、画素領域６０１において環状の形状を有しており、その一部が光電変換素子１０２の外縁６０３の近くまで延在している。導電部７３１は、光電変換素子１０２の外部に面するパッド６０８を含む。図７（ｅ）の例で、導電部７３２は単一の導電部材である。これに代えて、導電部７３２は、複数の導電部材に分割されていてもよい。

導電部７３３は、画素領域６０１に配置されている。導電部７３３は、ＡＰＤのカソード電位を伝達する役割を有する。カソード電位は、配線構造６２０よりも下に位置する配線層や、配線構造６３０の配線層を介して供給される。導電部７３３は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２３は、複数の光電変換素子１０２に対応して複数の導電部７３３を有する。複数の光電変換素子１０２と複数の導電部７３３とは、１対１に対応してもよい。各導電部７３３は、導電部７３２に形成された開口の内部に位置する。平面視において、導電部７３３の外縁は、円形であってもよいし、４角形であってもよいし、５角形以上の多角形（例えば、８角形）であってもよい。また、平面視において、導電部７３３は、導電部７１３よりも大きくてもよく、導電部７２３よりも大きくてもよい。

上述のように、導電部７３１～７３３は、互いに異なる役割を有する。そのため、導電部７３１～７３３は、互いに電気的に分離される。また、導電部７３１～７３３は、互いに離れている。

続いて、配線層６２１～６２３、半導体層６１０及び結合部６０５の相互の接続関係について説明する。導電部７１１、７２１及び７３１はいずれも、電荷排出部６５０に供給される電位を伝達する役割を有する。導電部７１１、７２１及び７３１は互いに電気的に接続されている。具体的に、導電部７１１と導電部７２１とは、平面視において重なっており、パッド６０９の付近で、プラグによって互いに接続されている。本明細書において「重なる」とは、部分的に重なる場合と完全に重なる場合との両方を含みうる。導電部７２１と導電部７３１とは、平面視において重なっており、パッド６０９の付近で、プラグによって互いに接続されている。導電部７１１は、プラグによって、複数の電荷排出部６５０（具体的に、その半導体領域６５１）のそれぞれに接続されている。

光電変換装置１００の使用時に、光電変換素子１０２の外部からパッド６０９に所定の電位が供給される。この電位は、導電部７１１、７２１及び７３１によって伝達され、半導体領域６５１に供給される。上述のように、この電位は、ＡＰＤのカソード電位を一端としグランド電位を中心とする範囲に含まれる電位であってもよい。

導電部７１２、７２２及び７３２はいずれも、ＡＰＤのアノード電位を伝達する役割を有する。導電部７１２、７２２及び７３２は互いに電気的に接続されている。具体的に、導電部７１２と導電部７２２とは、平面視において重なっており、画素領域６０１と周辺領域６０２との境界の付近と、画素領域６０１内の複数の位置で、プラグによって互いに接続されている。導電部７２２と導電部７３２とは、平面視において重なっており、画素領域６０１と周辺領域６０２との境界の付近で、プラグによって互いに接続されている。導電部７１２は、画素領域内の複数の位置で、プラグによって、半導体層６１０（具体的に、半導体領域６１３の付近）に接続されている。

光電変換装置１００の使用時に、光電変換素子１０２の外部からパッド６０８にアノード電位が供給される。アノード電位は、導電部７１２、７２２及び７３２によって伝達され、半導体層６１０に供給される。

導電部７１３、７２３及び７３３はいずれも、ＡＰＤのカソード電位を伝達する役割を有する。同一の光電変換素子１０２に対して配置された導電部７１３、７２３及び７３３は互いに電気的に接続されている。具体的に、導電部７１３と導電部７２３とは、平面視において重なっており、プラグによって互いに接続されている。導電部７２３と導電部７３３とは、平面視において重なっており、プラグによって互いに接続されている。導電部７３３と１つの結合部６０５とは、平面視において重なっており、プラグによって互いに接続されている。導電部７１３は、プラグによって、半導体層６１０（具体的に、半導体領域６１７）に接続されている。

光電変換装置１００の使用時に、回路基板２１からセンサ基板１１にカソード電位が供給される。カソード電位は、導電部７１３、７２３及び７３３によって伝達され、半導体層６１０の半導体領域６１７に供給される。

続いて、互いに異なる役割を有する導電部の重なり関係について説明する。以下に説明する重なり関係は、何れも平面視における重なり関係である。

導電部７１２、７１３、７２１、７２２、７２３、７３１及び７３３はいずれも、配線層６２１～６２３に含まれ自身とは異なる役割を有する導電部と重ならない。導電部７１１と導電部７３２とは、周辺領域６０２において互いに重なる。

続いて、本実施形態の技術的効果について説明する。上述のように、導電部７１１と導電部７３２とは、周辺領域６０２において互いに重なる。導電部７１１は、所定の電位を伝達するために使用され、導電部７３２は、アノード電位を伝達するために使用される。導電部７１１が伝達する所定の電位は、例えばＡＰＤのカソード電位を一端としグランド電位を中心とする範囲に含まれる他の電位である。カソード電位は、例えば１Ｖや１．１Ｖである。一方、カソード電位は、例えばー２０Ｖからー３５Ｖの範囲に含まれたり、その周囲の電位であったりしうる。そのため、アノード電位と所定の電位との電位差が１５Ｖ以上５０Ｖ以下の範囲のような値となりうる。

そのため、本実施形態では、導電部７１１と導電部７３２とが互いに重なる位置における耐圧性を向上する。具体的に、導電部７１１を含む配線層６２１と、導電部７３２を含む配線層６２３とが隣り合っておらず、これらの間に配線層６２３が位置している。また、配線層６２２は、導電部７１１と導電部７３２とが重なる位置に導電部を含まない。このように、導電部７１１と導電部７３２とを遠ざけることによって、高電圧を印加することによる影響を軽減できる。

本実施形態の技術的効果について説明する。回路基板２１で発生した熱は、半導体層６１０に向けて配線構造６２０及び配線構造６３０を伝わる。周辺領域６０２に形成されたメッシュ状の導電部７１１は、他の導電部及びプラグを通じて、パッド６０９に接続されている。これらの導電部及びプラグは金属で形成されているため、層間絶縁膜６４と比較して熱電度率も高い。そのため、半導体層６１０から光電変換装置１００の外部に熱を排出できる。配線構造６２０は、配線構造６３０と比較して、使用される配線の本数が少ない。そのため、導電部７１１を配線構造６２０に形成することによって、導電部７１１の面積を大きくできる。それによって、放熱性がいっそう向上する。さらに、導電部７１１がメッシュ状の部分を含むことによって、画素領域６０１と周辺領域６０２との間の配線層６２１における導電部の密度の差を軽減できる。このような密度の差の軽減は、配線層６２１の製造時の平坦化において有利となる。さらに、導電部７１１がメッシュ状の部分を含むことによって、１方向に延在する線状の形態に比べ、電気的な抵抗の低減において有利となる。

続いて、本実施形態の変形例について説明する。図６の例で、配線構造６２０は３つの配線層を含むが、配線層の個数はこれに限られない。配線構造６２０が４つ以上の配線層を含む場合に、導電部７１１を含む配線層と、導電部７３２を含む配線層との間に、２つ以上の配線層が位置してもよい。

上述の例で、配線層６２１が導電部７１１を含む。これに代えて、配線層６２２が導電部７１１を含んでもよい。この場合であっても、放熱性を向上する効果が得られる。

上述の例で、配線層６２１を通じて電荷排出部６５０に所定の電位が供給され、配線層６２３を通じて光電変換素子１０２にアノード電位が供給される。これに代えて、配線層６２３を通じて電荷排出部６５０に所定の電位が供給され、配線層６２１を通じて光電変換素子１０２にアノード電位が供給されてもよい。

上述の例で、導電部７１１は格子状のメッシュを有する。これに代えて、メッシュは他の形状であってもよい。図８を参照して、メッシュの形状の変形例について説明する。図８（ａ）の例では、１行ごとに開口７１４がずれて配置されている。図８（ｂ）の例では、開口７１４が複数の異なるサイズを有する。何れの形状であっても、複数の開口７１４を有していれば、導電部７１１はメッシュ状となりうる。また、導電部７１１以外の他の導電部７１２及び７２２も、図８に示すような形状やそれ以外の形状のメッシュを有していてもよい。

＜第２実施形態＞
図９～図１１を参照して、第２実施形態に係る光電変換装置１００の具体的な構成例について説明する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。説明を省略した部分については第１実施形態と同様であってもよい。図９及び図１０は、第１実施形態の図６及び図７にそれぞれ対応する。図１１は、導電部１００１の形状の変形例を示す。

第２実施形態は、配線層６２２が導電部１００１をさらに有する点で第１実施形態とは異なる。導電部１００１は、周辺領域６０２に配置されている。導電部１００１は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。導電部１００１は、平面視において、画素領域６０１を取り囲む。具体的に、図１０（ａ）に示すように、導電部１００１は、平面視において、画素領域６０１を全周的に取り囲んでもよい。導電部１００１は、メッシュ状の部分を含む。図１０（ａ）の例では、導電部１００１の全体がメッシュ状となっている。これに代えて、導電部１００１の一部のみがメッシュ状となっていてもよい。図１０（ａ）の例で、導電部１００１は単一の導電部材である。これに代えて、導電部１００１は、複数の導電部材に分割されていてもよい。

導電部１００１のメッシュのサイズについて説明する。導電部１００１には、複数の開口１００２が規則的に形成されることによってメッシュが構成されている。開口１００２の幅をＤ１６とする。複数の開口１００２のうち隣り合う２つの開口１００２の間の距離をＤ１７とする。この場合に、Ｄ１６＋Ｄ１７が導電部１００１のメッシュのピッチを表す。導電部１００１の外縁と複数の開口１００２との間の距離をＤ１５と表す。導電部１００１と導電部７２２との間の距離をＤ１４と表す。

導電部１００１のメッシュのピッチ（すなわち、Ｄ１６＋Ｄ１７）は、導電部７２２のメッシュのピッチ（すなわち、Ｄ１１＋Ｄ１２）よりも大きくてもよい。すなわち、導電部１００１のメッシュは、導電部７２２のメッシュよりも荒くてもよい。さらに、導電部１００１のメッシュのピッチ（すなわち、Ｄ１６＋Ｄ１７）は、導電部７１１のメッシュのピッチ（すなわち、Ｄ６＋Ｄ７）よりも小さくてもよい。すなわち、導電部１００１のメッシュは、導電部７１１のメッシュよりも細かくてもよい。Ｄ１６は、Ｄ１７よりも大きくてもよい。すなわち、導電部７１２において、メッシュの幅は、開口の幅よりも狭くてもよい。Ｄ１３は、Ｄ１２よりも大きくてもよい。すなわち、導電部７１２において、外周部の幅は、開口の幅よりも広くてもよい。このように外周部の幅を広くすることによって、アノード電位を安定して伝達することが可能となる。

以下、具体的なサイズの例を説明する。Ｄ１４は、例えば、２０μｍ～８０μｍであってもよい。Ｄ１５は、例えば１５μｍ～２５μｍであってもよい。Ｄ１６は、例えば３０μｍ～５０μｍであってもよい。Ｄ１７は、例えば１０μｍ～２０μｍであってもよい。

導電部１００１は、平面視において、導電部７１１と導電部７３２とに重なる。配線層６２２が導電部１００１を有することによって、画素領域６０１と周辺領域６０２との間の配線層６２２における導電部の密度の差を軽減できる。このような密度の差の軽減は、配線層６２２の製造時の平坦化において有利となる。

導電部１００１は、信号の伝達及び電力の供給に使用されなくてもよい。例えば、導電部１００１は、光電変換装置１００の他の導電部に電気的に接続されていなくてもよい。この場合に、光電変換装置１００の使用時に導電部１００１に電位が供給されず、導電部１００１はフローティング状態となる。これに代えて、導電部１００１に、所定の電位が供給されてもよい。光電変換装置１００の耐圧性を向上するという効果を得るために、導電部１００１に供給される電位は、導電部７１１が伝達する電位と、アノード電位との平均値に近い値を有してもよい。具体的に、導電部１００１に供給される電位は、アノード電位と、導電部７１１が伝達する電位との平均値を中心とし、アノード電位と、導電部７１１が伝達する電位との差の半分の幅を有する範囲に含まれてもよい。具体的に、アノード電位をー２０Ｖとし、導電部７１１が伝達する電位を１Ｖとした場合に、導電部１００１に供給される電位は、－１５．７５Ｖ以上、－５．２５Ｖ以下の範囲に含まれてもよい。

図１１を参照して、導電部１００１の変形例について説明する。図１１（ａ）は、配線層６２２の平面図を示す。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の部分７０１の拡大図を示す。この例で、配線層６２２は、島状に点在した複数の導電部１００１を有する。複数の導電部１００１は、周辺領域６０２に位置する。複数の導電部１００１は、画素領域６０１の四方に位置する。

１つの導電部１００１の幅をＤ１８と表す。隣り合う２つの導電部１００１の間の距離をＤ１９と表す。導電部１００１と導電部７２２との間の距離をＤ２０と表す。Ｄ１８は、例えば１０μｍ～５０μｍであってもよい。Ｄ１９は、例えば１０μｍ～５０μｍであってもよい。Ｄ２０は、例えば１５μｍ～２５μｍであってもよい。

＜第３実施形態＞
図１２を参照して、第３実施形態に係る光電変換装置１００の具体的な構成例について説明する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。説明を省略した部分については第１実施形態と同様であってもよいし、第２実施形態と同様であってもよい。図１２は、第１実施形態の図６（ａ）に対応する。

第３実施形態は、光電変換素子１０２の構成が第１実施形態とは異なる。光電変換素子１０２は、第１実施形態で説明した半導体領域６１１及び６１３に加えて、半導体領域１２０１～１２０５によって構成される。半導体領域１２０５は、半導体層６１０の下面に面する。半導体領域１２０５はＮ型である。半導体領域１２０４は、半導体領域１２０５の側面を取り囲む。半導体領域１２０４はＮ型である。半導体領域１２０４の濃度は、半導体領域１２０５の濃度よりも低くてもよい。半導体領域１２０２は半導体領域１２０５の上に位置する。半導体領域１２０２はＰ型である。半導体領域１２０３は、半導体領域１２０２、１２０４及び１２０５の側方を取り囲む。半導体領域１２０３は、Ｎ型であってもよいし、Ｐ型であってもよい。半導体領域１２０１は半導体領域１２０２及び１２０３の上に位置する。半導体領域１２０１はＰ型である。半導体領域１２０１の濃度は、半導体領域１２０２の濃度よりも低くてもよい。半導体領域１２０５にカソード電位が供給される。半導体領域６１３にアノード電位が供給される。半導体領域６１３に供給されたアノード電位は、半導体領域１２０１及び１２０２にも伝達される。

またパッド６０８が、２層の配線層にわたって形成されている。言い換えると、パッド６０８の厚みが同一の高さに位置する配線層に比べて十分厚い。このような構造によって、外部端子と接続する際の圧力に対する耐性を持たせつつ、配線層の微細化が可能となる。

＜第４実施形態＞
図１３及び図１４を参照して、第４実施形態に係る光電変換装置１００の具体的な構成例について説明する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。説明を省略した部分については第１実施形態～第３実施形態の何れと同様であってもよい。図１３及び図１４は、第１実施形態の図６及び図７にそれぞれ対応する。

第４実施形態は、配線層６２３ではなく配線層６２１がパッド６０８及び６０９を有する点で第１実施形態とは異なる。

配線層６２１は、導電部７１１～７１３及び１４１１を有する。導電部７１１は、パッド６０９を含み、アルミで形成される点を除いて、第１実施形態と同様である。導電部７１２及び７１３は、アルミで形成される点を除いて、第１実施形態と同様である。

導電部１４１１は、周辺領域６０２に配置されている。導電部１４１１は、ＡＰＤのアノード電位を伝達する役割を有する。導電部１４１１は、例えばアルミで形成される。導電部１４１１は、パッド６０８を含む。配線層６２１は、光電変換装置１００の２辺に２つずつ、計４つの導電部１４１１を有する。しかし、導電部１４１１の個数及び位置はこれに限られない。

配線層６２２は、導電部７２２、７２３及び１４２１を有する。導電部７２２及び７２３は、第１実施形態と同様である。導電部１４２１は、ＡＰＤのアノード電位を伝達する役割を有する。導電部１４２１は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２２は、光電変換装置１００の２辺に２つずつ、計４つの導電部１４２１を有する。しかし、導電部１４２１の個数及び位置はこれに限られない。

配線層６２３は、導電部７３２及び７３３を有する。導電部７３２は、パッド６０８を含まず、銅を主成分とした材料で形成される点を除いて、第１実施形態と同様である。導電部７３３は、第１実施形態と同様である。

導電部７３２、１４１１及び１４２１はいずれも、ＡＰＤのアノード電位を伝達する役割を有する。導電部７３２、１４１１及び１４２１は互いに電気的に接続されている。具体的に、導電部１４１１と導電部１４２１は、平面視において重なっており、パッド６０８に重なる位置で、プラグによって互いに接続されている。導電部１４２１と導電部７３２とは、平面視において重なっており、パッド６０８に重なる位置で、プラグによって互いに接続されている。

光電変換装置１００の使用時に、光電変換装置１００の外部からパッド６０８にアノード電位が供給される。アノード電位は、導電部７３２、１４１１及び１４２１によって伝達され、半導体層６１０に供給される。

＜第５実施形態＞
図１５を参照して、第５実施形態に係る光電変換装置１００の具体的な構成例について説明する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。説明を省略した部分については第１実施形態と同様であってもよい。図１５は、第１実施形態の図６に対応する。

本実施形態に係る光電変換装置１００は、電荷排出部６５０及びこれに電位を供給するためのプラグを有しない点で第１実施形態とは異なり、その他の部分は同様であってもよい。この場合に、光電変換装置１００の使用時に、導電部７１１に電位が供給されなくてもよいし、所定の電位、例えばＡＰＤのカソード電位を一端としグランド電位を中心とする範囲に含まれる電位が導電部７１１に供給されてもよい。本実施形態においても、導電部７１１を通じて熱を光電変換装置１００の外部に放熱できる。

＜第６実施形態＞
図１６を参照して、第６実施形態に係る光電変換装置１００の具体的な構成例について説明する。以下では、第２実施形態との相違点を中心に説明する。説明を省略した部分については第２実施形態と同様であってもよい。図１６は、第２実施形態の図９に対応する。

本実施形態に係る光電変換装置１００は、電荷排出部６５０及びこれに電位を供給するためのプラグを有しない点で第２実施形態とは異なり、その他の部分は同様であってもよい。この場合に、光電変換装置１００の使用時に、導電部７１１に電位が供給されなくてもよいし、所定の電位、例えばＡＰＤのカソード電位を一端としグランド電位を中心とする範囲に含まれる電位が導電部７１１に供給されてもよい。本実施形態においても、導電部７１１を通じて熱を光電変換装置１００の外部に放熱できる。

＜第７実施形態＞
図２３及び図２４を参照して、第７実施形態に係る光電変換装置１００の具体的な構成例について説明する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。説明を省略した部分については第１実施形態と同様であってもよい。第１実施形態と第７実施形態との相違点は、第２実施形態～第６実施形態の何れに適用されてもよい。図２３及び図２４は、第１実施形態の図６及び図７にそれぞれ対応する。

第７実施形態は、画素１０１が相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ構造を有する点で第１実施形態とは異なる。ＣＭＯＳセンサ構造を有する画素１０１は、例えば、光電変換素子と、光電変換素子で発生した電荷を転送する転送トランジスタと、電荷に基づく信号を出力するための増幅トランジスタとによって構成される。光電変換素子は、例えばフォトダイオードである。半導体領域２３０１内に形成された半導体領域２３０２によってフォトダイオードが構成される。半導体領域２３０１内に形成された半導体領域２３０３は、フローティングディフュージョンとして機能する。半導体領域２３０３にフォトダイオードの電荷が転送される。半導体領域２３０２と、半導体領域２３０３と、ゲート電極２３０４とによって転送トランジスタが構成される。例えば、半導体領域２３０１は例えばＰ型であり、半導体領域２３０２及び半導体領域２３０３はＮ型である。

半導体領域２３０１～２３０３は、素子分離領域６１２の間に位置する。半導体領域６１３は、素子分離領域６１２の周りに配される。半導体領域６１１は半導体層６１０の裏面側に配される。半導体領域６１３と半導体領域６１１は、第１実施形態と同様にＰ型である。半導体領域６１３と半導体領域６１１は、例えば、グランド電位が供給されうる。配線構造６２０と配線構造６３０は、第１実施形態と比較して、画素回路に応じて接続や供給電圧が異なる。しかし、配線構造６２０と配線構造６３０における開口６０７や結合部６０５等の構成は第１実施形態と同様であってもよい。

図２４を参照して、配線層６２１～６２３のそれぞれの構成例について説明する。図２４（ａ）及び図２４（ｂ）を参照して、配線層６２１の構成例について説明する。図２４（ｂ）は、図２４（ａ）の部分７００の拡大図である。

配線層６２１は、互いに異なる役割を有する導電部７１１、２４０１、２４０２を有する。導電部７１１は、第１実施形態のものと同様であってもよいため、重複する説明を省略する。

導電部２４０１は、画素領域６０１に配置されている。導電部２４０１は、光電変換素子１０２で発生した電荷に応じた画素信号を伝達する役割を有する。導電部２４０１は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２１は、複数の光電変換素子１０２に対応して複数の導電部２４０１を有する。複数の光電変換素子１０２と複数の導電部２４０１とは、１対１に対応してもよい。導電部２４０１は、円形であってもよいし、矩形であってもよいし、他の多角形であってもよい。導電部２４０１は、半導体領域２３０３に重なる位置に配置される。導電部２４０１と半導体領域２３０３とはコンタクトプラグ（不図示）によって電気的に接続される。

導電部２４０２は、画素領域６０１に配置されている。導電部２４０２は、ゲート電極２３０４に供給される制御信号を伝達する役割を有する。導電部２４０２は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２１は、複数の画素行に対応して複数の導電部２４０２を有する。複数の画素行と複数の導電部２４０２とは、１対１に対応してもよい。１つの画素行に対して１つの導電部２４０２が共通に配置される。各導電部２４０２は、行方向（図面の横方向）に延在した矩形であってもよい。導電部２４０２は、ゲート電極２３０４に重なる位置に配置される。導電部２４０２とゲート電極２３０４とはコンタクトプラグ（不図示）によって電気的に接続されている。

上述のように、導電部７１１、２４０１、２４０２は、互いに異なる役割を有する。そのため、導電部７１１、２４０１、２４０２は、互いに電気的に分離される。また、導電部７１１、２４０１、２４０２は、互いに離れている。

続いて、図２４（ｃ）及び図２４（ｄ）を参照して、配線層６２２の構成例について説明する。図２４（ｄ）は、図２４（ｃ）の部分７０１の拡大図である。配線層６２２は、互いに異なる役割を有する導電部２４０３、２４０４を有する。

導電部２４０３は、画素領域６０１に配置されている。導電部２４０３は、ゲート電極２３０４に供給される制御信号を伝達する役割を有する。導電部２４０３は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２２は、複数の導電部２４０２に対応して複数の導電部２４０３を有する。複数の導電部２４０２と複数の導電部２４０３とは、１対１に対応してもよい。導電部２４０３は、円形であってもよいし、矩形であってもよいし、他の多角形であってもよい。導電部２４０３は、導電部２４０２に重なる位置に配置される。導電部２４０２と導電部２４０３とはコンタクトプラグ（不図示）によって電気的に接続されている。

導電部２４０４は、画素領域６０１に配置されている。導電部２４０４は、光電変換素子１０２で発生した電荷に応じた画素信号を伝達する役割を有する。導電部２４０４は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２２は、複数の画素列に対応して複数の導電部２４０４を有する。複数の画素列と複数の導電部２４０４とは、１対１に対応してもよい。導電部２４０４は、列方向（図面の縦方向）に延在した矩形であってもよい。導電部２４０４は、列方向に並んだ複数の導電部２４０１に重なる位置に配置される。導電部２４０４と複数の導電部２４０１とは個別のコンタクトプラグ（不図示）によって電気的に接続されている。

上述のように、導電部２４０３、２４０４は、互いに異なる役割を有する。そのため、導電部２４０３、２４０４は、互いに電気的に分離される。また、導電部２４０３、２４０４は、互いに離れている。

続いて、図２４（ｅ）及び図２４（ｆ）を参照して、配線層６２３の構成例について説明する。図２４（ｆ）は、図２４（ｅ）の部分７０２の拡大図である。配線層６２３は、互いに異なる役割を有する導電部７３１、２４０５、２４０６を有する。導電部７３１は、第１実施形態のものと同様であってもよいため、重複する説明を省略する。

導電部２４０５は、画素領域６０１に配置されている。導電部２４０５は、光電変換素子１０２で発生した電荷に応じた画素信号を伝達する役割を有する。導電部２４０５は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２３は、複数の画素列に対応して複数の導電部２４０５を有する。複数の画素列と複数の導電部２４０５とは、１対１に対応してもよい。導電部２４０５は、円形であってもよいし、矩形であってもよいし、他の多角形であってもよい。導電部２４０５は、導電部２４０４に重なる位置に配置される。導電部２４０５と複数の導電部２４０４とは個別のコンタクトプラグ（不図示）によって電気的に接続されている。

導電部２４０６は、画素領域６０１に配置されている。導電部２４０６は、ゲート電極２３０４に供給される制御信号を伝達する役割を有する。導電部２４０６は、例えば銅を主成分とした材料で形成される。配線層６２３は、複数の画素行に対応して複数の導電部２４０６を有する。複数の画素行と複数の導電部２４０６とは、１対１に対応してもよい。導電部２４０６は、円形であってもよいし、矩形であってもよいし、他の多角形であってもよい。導電部２４０６は、導電部２４０３に重なる位置に配置される。導電部２４０６と導電部２４０３とは個別のコンタクトプラグ（不図示）によって電気的に接続されている。

上述のように、導電部２４０５、２４０６は、互いに異なる役割を有する。そのため、導電部２４０５、２４０６は、互いに電気的に分離される。また、導電部２４０５、２４０６は、互いに離れている。

上述の例において、光電変換装置１００は、ゲート電極２３０４に供給される制御信号を伝達する役割を有する導電部と、光電変換素子１０２で発生した電荷に応じた画素信号を伝達する役割を有する導電部とを有する。これに加えて、光電変換装置１００は、半導体領域２３０１（画素１０１のウェル領域）に電位を与えるための導電部、画素１０１の転送トランジスタ以外のトランジスタに電源電圧を与えるための導電部、を含んでもよい。これに加えて又はこれに代えて、光電変換装置１００は、画素１０１の転送トランジスタ以外のトランジスタ（例えば、リセットトランジスタ、選択トランジスタ）のゲート電極に制御信号を与えるための導電部を含んでもよい。

上述の例において、配線層６２１が行方向に延在した矩形である導電部２４０２を含み、配線層６２２が列方向に延在した矩形である導電部２４０４を含む。これに代えて、配線層６２２が行方向に延在した矩形である導電部２４０２を含み、配線層６２１が列方向に延在した矩形である導電部２４０４を含んでもよい。上述の例において、１つの導電部２４０２に対して１つの導電部２４０３が配置される。これに代えて、１つの導電部２４０２に対して、行方向に並んだ複数の導電部２４０３が配置されてもよい。上述の例において、１つの導電部２４０４に対して１つの導電部２４０５が配置される。これに代えて、１つの導電部２４０４に対して、列方向に並んだ複数の導電部２４０５が配置されてもよい。

＜その他の実施形態＞
以下、上述の実施形態を通して例示的に説明された光電変換装置が組み込まれた光電変換システムについて例示的に説明する。図１７には、光電変換システムの一例が示されている。上述の光電変換装置１００は、種々の光電変換システムに適用可能である。適用可能な光電変換システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、光電変換システムに含まれる。

光電変換システムは、例えば、撮像システムＳＹＳとして構成される。撮像システムＳＹＳは、カメラや撮影機能を有する情報端末である。撮像装置ＩＳは、撮像デバイスＩＣとして構成された光電変換装置１００を収容するパッケージＰＫＧをさらに備えることもできる。パッケージＰＫＧは、撮像デバイスＩＣが固定された基体と、撮像デバイスＩＣに対向する蓋体と、基体に設けられた端子と撮像デバイスＩＣに設けられた端子とを接続する接続部材と、を含みうる。撮像装置ＩＳは共通のパッケージＰＫＧに複数の撮像デバイスＩＣを並べて搭載することもできる。また、撮像装置ＩＳは共通のパッケージＰＫＧに撮像デバイスＩＣと他の半導体デバイスＩＣとを重ねて搭載することもできる。

撮像システムＳＹＳは、撮像装置ＩＳに結像する光学系ＯＵを備え得る。また、撮像システムＳＹＳは、撮像装置ＩＳを制御する制御装置ＣＵ、撮像装置ＩＳから得られた信号を処理する処理装置ＰＵ、撮像装置ＩＳから得られた画像を表示する表示装置ＤＵの少なくともいずれかを備え得る。また、撮像システムＳＹＳは、撮像装置ＩＳから得られた画像を記憶する記憶装置ＭＵを備えてもよい。

図１８（ａ）は、車載カメラに関する撮像システム１８１０の一例を示したものである。撮像システム１８１０は、光電変換装置１８１１を有する。光電変換装置１８１１は、上述の実施形態の何れの光電変換装置であってもよい。撮像システム１８１０は、光電変換装置１８１１により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である画像処理部１８１２を有する。また、撮像システム１８１０は、光電変換装置１８１１により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う処理装置である視差取得部１８１３を有する。さらに、撮像システム１８１０は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部１８１４と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部１８１５と、を有する。ここで、視差取得部１８１３や距離取得部１８１４は、対象物までの距離情報等の情報を取得する情報取得部の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部１８１５はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。上述した各種の処理装置は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールに基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

撮像システム１８１０は、車両情報取得装置１８１６と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム１８１０は、衝突判定部１８１５での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ１８１７に接続されている。すなわち、制御ＥＣＵ１８１７は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御部の一例である。また、撮像システム１８１０は、衝突判定部１８１５での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置１８１８にも接続されている。例えば、衝突判定部１８１５の判定結果として衝突可能性が高い場合に、制御ＥＣＵ１８１７はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置１８１８は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム１８１０で撮像する。図１８（ｂ）に、車両前方（撮像範囲１８１９）を撮像する場合の撮像システム１８１０を示した。車両情報取得装置１８１６は、撮像システム１８１０を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。

以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（輸送機器）に適用することができる。移動体（輸送機器）における移動装置はエンジン、モーター、車輪、プロペラなどの各種の移動部である。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

図１９には、距離画像センサとして構成された光電変換システムの構成が例示されている。距離画像センサ１９０１は、光学系１９０２、光電変換装置１９０３、画像処理回路１９０４、モニタ１９０５、及びメモリ１９０６を備える。そして、距離画像センサ１９０１は、光源装置１９１１から被写体に向かって投光され、被写体の表面で反射された光（変調光やパルス光）を受光することにより、被写体までの距離に応じた距離画像を取得することができる。

光学系１９０２は、１枚又は複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を光電変換装置１９０３に導き、光電変換装置１９０３の受光面（センサ部）に結像させる。光電変換装置１９０３としては、上述した各実施形態の光電変換装置が適用され、光電変換装置１９０３から出力される受光信号から求められる距離を示す距離信号が画像処理回路１９０４に供給される。

画像処理回路１９０４は、光電変換装置１９０３から供給された距離信号に基づいて距離画像を構築する画像処理を行う。そして、その画像処理により得られた距離画像（画像データ）は、モニタ１９０５に供給されて表示されたり、メモリ１９０６に供給されて記憶（記録）されたりする。このように構成されている距離画像センサ１９０１では、上述した光電変換装置を適用することで、画素の特性向上に伴って、例えば、より正確な距離画像を取得することができる。

図２０には、内視鏡手術システムとして構成された光電変換システムの構成が例示されている。図２０には、術者（医師）２０５０が、内視鏡手術システム２０００を用いて、患者ベッド２０５１上の患者２０５２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム２０００は、内視鏡２００１と、術具２００２と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート２０１０と、から構成される。

内視鏡２００１は、先端から所定の長さの領域が患者２０５２の体腔内に挿入される鏡筒２００３と、鏡筒２００３の基端に接続されるカメラヘッド２００４と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒２００３を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡２００１を図示しているが、内視鏡２００１は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒２００３の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡２００１には光源装置２０１２が接続されており、光源装置２０１２によって生成された光が、鏡筒２００３の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者２０５２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡２００１は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド２００４の内部には光学系及び光電変換装置が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該光電変換装置に集光される。当該光電変換装置によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該光電変換装置としては、前述の各実施形態に記載の光電変換装置を用いることができる。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）２０１１に送信される。

ＣＣＵ２０１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡２００１及び表示装置２０１５の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ２０１１は、カメラヘッド２００４から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。

表示装置２０１５は、ＣＣＵ２０１１からの制御により、当該ＣＣＵ２０１１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。光源装置２０１２は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡２００１に供給する。入力装置２０１３は、内視鏡手術システム２０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置２０１３を介して、内視鏡手術システム２０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。処置具制御装置２０１４は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のための術具２００２（例えば、エネルギー処置具）の駆動を制御する。

内視鏡２００１に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置２０１２は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置２０１２において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド２００４の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置２０１２は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド２００４の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置２０１２は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用する。具体的には、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置２０１２は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

図２１（ａ）には、眼鏡２１００（スマートグラス）として構成された構成された光電変換システムの構成が例示されている。眼鏡２１００は、光電変換装置１００が適用された光電変換装置２１０２を有する。光電変換装置２１０２は、上記の各実施形態に記載の光電変換装置である。また、レンズ２１０１の裏面側には、ＯＬＥＤやＬＥＤ等の発光装置を含む表示装置が設けられていてもよい。光電変換装置２１０２は１つでもよいし、複数でもよい。また、複数種類の光電変換装置を組み合わせて用いてもよい。光電変換装置２１０２の配置位置は、図２１（ａ）に限定されない。

眼鏡２１００は、制御装置２１０３をさらに備える。制御装置２１０３は、光電変換装置２１０２と上記の表示装置に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置２１０３は、光電変換装置２１０２と表示装置の動作を制御する。レンズ２１０１には、光電変換装置２１０２に光を集光するための光学系が形成されている。

図２１（ｂ）には、眼鏡２１１０（スマートグラス）構成された光電変換システムの構成が例示されている。眼鏡２１１０は、制御装置２１１２を有しており、制御装置２１１２に、光電変換装置２１０２に相当する光電変換装置と、表示装置が搭載される。レンズ２１１１には、制御装置２１１２内の光電変換装置と、表示装置からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ２１１１には画像が投影される。制御装置２１１２は、光電変換装置及び表示装置に電力を供給する電源として機能するとともに、光電変換装置及び表示装置の動作を制御する。制御装置は、装着者の視線を検知する視線検知部を有してもよい。視線の検知は赤外線を用いてよい。赤外発光部は、表示画像を注視しているユーザの眼球に対して、赤外光を発する。発せられた赤外光の眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。

赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から表示画像に対するユーザの視線を検出する。眼球の撮像画像を用いた視線検出には任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づく視線検出方法を用いることができる。より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き（回転角度）を表す視線ベクトルが算出されることにより、ユーザの視線が検出される。

本実施形態の表示装置は、受光素子を有する光電変換装置を有し、光電変換装置からのユーザの視線情報に基づいて表示装置の表示画像を制御してよい。

具体的には、表示装置は、視線情報に基づいて、ユーザが注視する第１の視界領域と、第１の視界領域以外の第２の視界領域とを決定される。第１の視界領域、第２の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。表示装置の表示領域において、第１の視界領域の表示解像度を第２の視界領域の表示解像度よりも高く制御してよい。つまり、第２の視界領域の解像度を第１の視界領域よりも低くしてよい。

また、表示領域は、第１の表示領域、第１の表示領域とは異なる第２の表示領域とを有し、視線情報に基づいて、第１の表示領域及び第２の表示領域から優先度が高い領域を決定されてよい。第１の視界領域、第２の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてよい。

なお、第１の視界領域や優先度が高い領域の決定には、ＡＩを用いてもよい。ＡＩは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルであってよい。ＡＩプログラムは、表示装置が有しても、光電変換装置が有しても、外部装置が有してもよい。外部装置が有する場合は、通信を介して、表示装置に伝えられる。

視認検知に基づいて表示制御する場合、外部を撮像する光電変換装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。

上記の実施形態の光電変換装置１００は、以下に例示されるようなスマートフォンやタブレットなどの電子機器に適用されてもよい。図２２には、固体撮像装置として構成された光電変換装置１００が搭載された電子機器２２００の外観の一例を示す図である。図２２（ａ）には、電子機器２２００の表面側が示されており、図２２（ｂ）には、電子機器２２００の背面側が示されている。

図２２（ａ）に示すように、電子機器２２００の表面の中央には、画像を表示するディスプレイ２２０１が配置されている。そして、電子機器２２００の表面の上辺に沿って、光電変換装置１００が用いられるフロントカメラ２２０２及び２２０５、赤外光を発光するＩＲ光源２２０３、並びに、可視光を発光する可視光源２２０４が配置されている。

また、図２２（ｂ）に示すように、電子機器２２００の背面の上辺に沿って、光電変換装置１００が用いられるリアカメラ２２０６及び２２０９、赤外光を発光するＩＲ光源２２０７、並びに、可視光を発光する可視光源２２０８が配置されている。

このように構成されている電子機器２２００では、上述した光電変換装置１００を適用することで、例えば、より高感度な画像を撮像することができる。なお、光電変換装置１００は、その他、赤外線センサや、アクティブ赤外線光源を用いた測距センサ、セキュリティカメラ、個人又は生体認証カメラなどの電子機器に適用することができ。これにより、それらの電子機器の感度や性能などの向上を図ることができる。また、光源電力の削減によるシステムの低消費電力化を実現することができる。

＜実施形態のまとめ＞
［項目１］
光電変換装置であって、
光電変換素子を有する第１半導体層と、
前記光電変換素子で得られた電荷に基づく信号を処理するための回路を含む第２半導体層と、
前記第１半導体層に電気的に接続された第１配線構造と、
前記第２半導体層に電気的に接続された第２配線構造と、
前記第１配線構造と前記第２配線構造とを結合する結合部と、を備え、
前記光電変換装置は、前記第１半導体層と前記第１配線構造との境界に対する平面視において、
前記光電変換素子を有する画素領域と、
前記画素領域と前記光電変換装置の外縁との間に位置する周辺領域と、を含み、
前記第１配線構造は、前記周辺領域に、メッシュ状の部分を含む第１導電部を含み、
前記第１導電部は、前記光電変換装置の外部に面するパッドに接続されている、光電変換装置。
［項目２］
前記第１配線構造は、前記画素領域に、メッシュ状の部分を含む第２導電部をさらに含む、項目１に記載の光電変換装置。
［項目３］
前記第１導電部のメッシュのピッチは、前記第２導電部のメッシュのピッチよりも大きい、項目２に記載の光電変換装置。
［項目４］
前記第１導電部と前記第２導電部とは、同一の配線層に含まれる、項目２又は３に記載の光電変換装置。
［項目５］
前記第１配線構造は、
前記第１導電部及び前記第２導電部を含む第１配線層と、
第２配線層と、を含み、
前記第２配線層は、前記画素領域に、メッシュ状の部分を含む第３導電部をさらに含む、項目２乃至４の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目６］
前記第３導電部のメッシュのピッチは、前記第２導電部のメッシュのピッチに等しい、項目５に記載の光電変換装置。
［項目７］
前記第１配線構造は、前記第１導電部及び前記第２導電部を含む配線層と前記第１半導体層との間に他の配線層を含まない、項目４乃至６の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目８］
前記第１導電部と前記第２導電部とは互いに離れている、項目２乃至７の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目９］
前記第１導電部に、メッシュを構成する複数の開口が形成されており、
前記第１導電部の外縁と前記複数の開口との間の距離は、前記複数の開口のうち隣り合う２つの開口の間の距離よりも大きい、項目１乃至８の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目１０］
前記第１半導体層は、前記周辺領域に、前記第１半導体層の電荷を収集する電荷排出部を有し、
前記第１導電部は、前記電荷排出部に接続される、項目１乃至９の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目１１］
前記第１導電部に電位が供給される、項目１乃至１０の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目１２］
前記第１導電部は、前記平面視において、前記画素領域を取り囲む、項目１乃至１１の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目１３］
前記光電変換素子は、アバランシェフォトダイオードを含む、項目１乃至１２の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目１４］
前記第１半導体層は、フォトダイオードを構成する第１半導体領域と、前記フォトダイオードで発生した電荷が転送される第２半導体領域とを含む、項目１乃至１２の何れか１項に記載の光電変換装置。
［項目１５］
項目１乃至１４の何れか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が出力する信号を処理する信号処理部と、を有する光電変換システム。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１１ センサ基板、１２ 回路基板、１００ 光電変換装置、６１０ 半導体層、６２０ 配線構造

Claims (15)

1. 光電変換装置であって、
   光電変換素子を有する第１半導体層と、
   前記光電変換素子で得られた電荷に基づく信号を処理するための回路を含む第２半導体層と、
   前記第１半導体層に電気的に接続し、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた第１配線構造と、
   前記第２半導体層に電気的に接続し、前記第１配線構造と前記第２半導体層との間に設けられた第２配線構造と、
   前記第１配線構造と前記第２配線構造とを結合する結合部と、を備え、
   前記光電変換装置は、前記第１半導体層と前記第１配線構造との境界に対する平面視において、
   前記光電変換素子を有する画素領域と、
   前記画素領域と前記光電変換装置の外縁との間に位置する周辺領域と、を含み、
   前記第１配線構造は、メッシュ状の部分を含む第１導電部を含み、
   前記第１導電部は、前記光電変換装置の外部に面するパッドに接続されており、
   前記平面視において、前記第１導電部は、前記画素領域と前記パッドとの間の前記周辺領域に設けられている、光電変換装置。
2. 前記第１配線構造は、前記画素領域に、メッシュ状の部分を含む第２導電部をさらに含む、請求項１に記載の光電変換装置。
3. 前記第１導電部のメッシュのピッチは、前記第２導電部のメッシュのピッチよりも大きい、請求項２に記載の光電変換装置。
4. 前記第１導電部と前記第２導電部とは、同一の配線層に含まれる、請求項２に記載の光電変換装置。
5. 前記第１配線構造は、
   前記第１導電部及び前記第２導電部を含む第１配線層と、
   第２配線層と、を含み、
   前記第２配線層は、前記画素領域に、メッシュ状の部分を含む第３導電部をさらに含む、請求項２に記載の光電変換装置。
6. 前記第３導電部のメッシュのピッチは、前記第２導電部のメッシュのピッチに等しい、請求項５に記載の光電変換装置。
7. 前記第１配線構造は、前記第１導電部及び前記第２導電部を含む配線層と前記第１半導体層との間に他の配線層を含まない、請求項４に記載の光電変換装置。
8. 前記第１導電部と前記第２導電部とは互いに離れている、請求項２に記載の光電変換装置。
9. 前記第１導電部に、メッシュを構成する複数の開口が形成されており、
   前記第１導電部の外縁と前記複数の開口との間の距離は、前記複数の開口のうち隣り合う２つの開口の間の距離よりも大きい、請求項１に記載の光電変換装置。
10. 前記第１半導体層は、前記周辺領域に、前記第１半導体層の電荷を収集する電荷排出部を有し、
    前記第１導電部は、前記電荷排出部に接続される、請求項１に記載の光電変換装置。
11. 前記第１導電部に電位が供給される、請求項１に記載の光電変換装置。
12. 前記第１導電部は、前記平面視において、前記画素領域を取り囲む、請求項１に記載の光電変換装置。
13. 前記光電変換素子は、アバランシェフォトダイオードを含む、請求項１に記載の光電変換装置。
14. 前記第１半導体層は、フォトダイオードを構成する第１半導体領域と、前記フォトダイオードで発生した電荷が転送される第２半導体領域とを含む、請求項１に記載の光電変換装置。
15. 請求項１乃至１４の何れか１項に記載の光電変換装置と、
    前記光電変換装置が出力する信号を処理する信号処理部と、を有する光電変換システム。