TW202137532A - 半導體元件和電子設備 - Google Patents

半導體元件和電子設備 Download PDF

Info

Publication number
TW202137532A
TW202137532A TW109141795A TW109141795A TW202137532A TW 202137532 A TW202137532 A TW 202137532A TW 109141795 A TW109141795 A TW 109141795A TW 109141795 A TW109141795 A TW 109141795A TW 202137532 A TW202137532 A TW 202137532A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
substrate
semiconductor layer
layer
light
Prior art date
Application number
TW109141795A
Other languages
English (en)
Inventor
松本良輔
萬田周治
丸山俊介
Original Assignee
日商索尼半導體解決方案公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商索尼半導體解決方案公司 filed Critical 日商索尼半導體解決方案公司
Publication of TW202137532A publication Critical patent/TW202137532A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/07—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process
    • H01L24/08—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process of an individual bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/1469—Assemblies, i.e. hybrid integration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14694—The active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/07—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process
    • H01L2224/08—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/081—Disposition
    • H01L2224/0812—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/08135—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/08145—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/808—Bonding techniques
    • H01L2224/80894—Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces
    • H01L2224/80895—Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces between electrically conductive surfaces, e.g. copper-copper direct bonding, surface activated bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/808—Bonding techniques
    • H01L2224/80894—Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces
    • H01L2224/80896—Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces between electrically insulating surfaces, e.g. oxide or nitride layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

本發明提供一種光偵測裝置。一光偵測裝置包含：一第一基板，其包含一第一電極、一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔；及一第二基板，其面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層。該半導體層包含一化合物半導體材料。該第一電極包含一第一部分及一第二部分。該第一電極之該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。

Description

半導體元件和電子設備
本發明係關於一種半導體元件及一種包含該半導體元件之電子設備。舉例而言，在一紅外線感測器中使用該半導體元件。
具有在一紅外線區域內之靈敏度之影像感測器或紅外線感測器已可商購。舉例而言，PTL 1揭示一種半導體元件。在該半導體元件中，一元件基板及一電路基板透過Cu-Cu接合來接合至彼此。在該元件基板中，一化合物半導體層及一佈線層彼此層疊。 [引用清單] [專利文獻]
[PTL 1]第WO2018/194030號國際公開案
[技術問題]
在諸如上文所闡述之一半導體元件中，現在已要求經改良電特性。
期望提供使得可能改良電特性之一半導體元件及一電子設備。 [問題之解決方案]
根據本發明之一實施例，提供一種光偵測裝置。該光偵測裝置包含：一第一基板，其包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔；一第二基板，其面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層。該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且該第一電極之該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。
根據本發明之一實施例，提供一種製造一光偵測裝置之方法。該方法包含：形成一第一基板，該第一基板包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔；及形成一第二基板，該第二基板面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層。該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。
根據本發明之一實施例，提供一種電子設備。該電子設備包含一光偵測裝置。該光偵測裝置包含：一第一基板，其包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔；一第二基板，其面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層。該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。根據本發明技術，可改良該第一電極與包含一穿矽導通孔或一貫穿佈線線路之該導通孔之間的接觸。應理解，不必限制本文中所闡述之效應，且效應可係說明中所闡述之效應中之任一者或不同於該等效應之一效應。
[相關申請案之交叉參考] 本申請案主張於2019年12月4日提出申請之日本優先權專利申請案JP 2019-219712之優先權，該日本優先權專利申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
在下文中，參考附圖詳細地闡述本發明之某些實施例。下文所闡述之實施例係本發明之特定但非限制性實例，且本發明不限於下文所闡述之態樣。本發明亦不限於圖式中所圖解說明之組件之配置、大小、維度比率及其他因素。應注意，按以下次序給出說明。 1. 實施例：其中導通孔耦合至第一電極之擴展部分之實質上平坦面之光接收元件之實例 1-1. 光接收元件之組態 1-2. 光接收元件之製造方法 1-3. 光接收元件之操作 1-4. 工作方式及效應 2. 修改實例 2-1. 修改實例1：一製造方法之另一實例 2-2. 修改實例2：該製造方法之又一實例 2-3. 修改實例3：在毗鄰於光入射面之一側上包含一彩色濾光器及一晶片上透鏡之一光接收元件之一實例 3. 應用實例 4. 所應用實例 (1. 實施例)
圖1示意性地圖解說明根據本發明之一實施例之一半導體元件(一光接收元件1)之一剖面組態實例。圖2示意性地圖解說明圖1中所圖解說明之光接收元件1之一平面組態。應注意，圖1圖解說明沿著圖2中所圖解說明之一線I-I’截取之一剖面組態。舉例而言，光接收元件1應用於包含諸如一III-V族半導體之一化合物半導體材料之一紅外線感測器。光接收元件1以光電方式將光轉換成處於在自一可見光區域(舉例而言，自380 nm或高於380 nm至低於780 nm)至一短紅外線區域(舉例而言，自780 nm或高於780 nm至低於2400 nm)之一區域內之一波長之光。光接收元件1具有用作二維地配置之像素P之複數個光接收單元區域，舉例而言。
(1-1. 光接收元件之組態)
光接收元件1具有一元件基板10及一讀出電路基板20之一層壓結構，如圖1中所圖解說明。元件基板10具有用作一光入射面S1之一個表面，及與光入射面S1相對且用作與讀出電路基板20之一接合面S2之另一面。
元件基板10自毗鄰於讀出電路基板20之一位置依序包含一佈線層10W、第一電極11、一半導體層10S、一第二電極15以及鈍化膜16A及16B。半導體層10S具有面對佈線層10W之一對立表面及端面(側表面)。對立面及端面覆蓋有絕緣膜17A及17B。讀出電路基板20係一所謂的讀出積體電路(ROIC)。讀出電路基板20包含與元件基板10之接合面S2接觸之一佈線層20W、一多層佈線層22C及一半導體基板21。半導體基板21跨越佈線層20W及多層佈線層22C面對元件基板10。
元件基板10在其中央部分中具有一元件區域R1。元件區域R1用作一光接收區域。半導體層10S安置於元件區域R1中。換言之，元件區域R1表示其中設置有半導體層10S之一區域。元件區域R1包含位於毗鄰於一周邊區域R2處且覆蓋有一導電膜15B之一光學黑色(OPB)區域R1B。OPB區域R1B經設置以環繞該光接收區域。OPB區域R1B用於獲取處於一黑階之一像素信號。
周邊區域R2設置在元件區域R1外側且環繞元件區域R1。在元件基板10之周邊區域R2中，設置一埋入層18以及絕緣膜17A及17B。在周邊區域R2中，進一步設置貫穿孔H1及H2。貫穿孔H1及H2穿過元件基板10且到達讀出電路基板20。在光接收元件1中，光經由鈍化膜16A及16B、第二電極15及一第二接觸層14自元件基板10之光入射面S1輸出至半導體層10S。已在半導體層10S中經歷光電轉換之信號電荷經由佈線層10W移動至讀出電路基板20。讀出電路基板20然後讀取該等信號電荷。現在將在本文中闡述此等組件之組態。
佈線層10W跨越元件區域R1及周邊區域R2而設置。佈線層10W包含與讀出電路基板20之接合面S2。在其中元件基板10之接合面S2跨越元件區域R1及周邊區域R2而設置之光接收元件1中，接合面S2跨越元件區域R1及周邊區域R2係齊平的，舉例而言。
舉例而言，佈線層10W在層間絕緣膜19A及19B中包含接觸電極19E及虛設電極19ED。在佈線層10W中，舉例而言，層間絕緣膜19B毗鄰於讀出電路基板20而安置，且層間絕緣膜19A毗鄰於一第一接觸層12而安置。層間絕緣膜19A及19B層壓至彼此。舉例而言，層間絕緣膜19A及19B各自包含一無機絕緣材料。舉例而言，無機絕緣材料之非限制性實例包含氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )及氧化鉿(HfO2 )。層間絕緣膜19A及19B可包含一相同無機絕緣材料。
接觸電極19E設置於元件區域R1中，舉例而言。接觸電極19E使第一電極11與讀出電路基板20電耦合至彼此。接觸電極19E設置於元件區域R1中之各別像素P中。彼此毗鄰之接觸電極19E藉由埋入層18以及層間絕緣膜19A及19B電分開。接觸電極19E包含銅(Cu)墊，舉例而言。接觸電極19E暴露於接合面S2。虛設電極19ED設置於周邊區域R2中，舉例而言。虛設電極19ED耦合至稍後闡述之佈線層20W中之各別虛設電極22ED。如上文所闡述而設置之虛設電極19ED及虛設電極22ED使得可能改良周邊區域R2之強度。舉例而言，在一單個步驟中形成虛設電極19ED及接觸電極19E。虛設電極19ED包含銅(Cu)墊，舉例而言。虛設電極19ED暴露於接合面S2。
設置於接觸電極19E與半導體層10S之間的第一電極11用作接收用於讀取在一光電轉換層13中產生之信號電荷之一電壓的電極或陽極。該等信號電荷可係電洞或電子。在下文中，出於方便目的而將該等信號電荷闡述為係電洞。第一電極11設置於元件區域R1中之各別像素P中。第一電極11經設置以便填充絕緣膜17A之各別開口17H。第一電極11與半導體層10S (更具體而言，稍後闡述之各別擴散區域12A)接觸。
圖3A示意性地圖解說明根據本發明實施例之光接收元件1之一主要部分。亦即，圖3A示意性地圖解說明第一電極11與接觸電極19E之間的一耦合部分及其周邊部分之一剖面結構(A)及一平面結構(B)。在平面圖中，第一電極11具有大小大於絕緣膜17A之開口17H之一形狀。第一電極11部分地設置於埋入層18中。換言之，第一電極11包含一耦合部分11X及一擴展部分11Y。耦合部分11X在開口17H中與半導體層10S接觸。絕緣膜17A位於半導體層10S與擴展部分11Y之間。
擴展部分11Y經形成以在耦合部分11X周圍延伸。在圖3A之部分(B)中所圖解說明之一項實例中，第一電極11在一平面圖中具有一實質上矩形形狀。第一電極11圍繞耦合部分11X及開口17H不對稱地形成，舉例而言。亦即，第一電極11位於在一X軸方向上相對於耦合部分11X及開口17H移位之一位置處，舉例而言。相對於耦合部分11X不對稱地形成之擴展部分11Y使得可能改良面積效率。第一電極11具有面對接合面S2且係不包含在實質上圓形開口17H上面之一部分之一實質上平面的一表面，舉例而言。在開口17H上面，形成用作一凹形部分11C之一實質上圓形凹部。亦即，擴展部分11Y形成於絕緣膜17A上，使得在X軸方向上自凹形部分11C之一個周邊部分至擴展部分11Y之成對相對側中之一者之一個端之一寬度W1不同於自凹形部分11C之另一周邊部分至擴展部分11Y之該等成對相對側中之另一者之一個端之一寬度W2。舉例而言，寬度W1大於寬度W2 (W1 ＞ W2)。
在本發明實施例中，如圖3A中所圖解說明，自接觸電極19E延伸之一導通孔19V耦合至第一電極11之擴展部分11Y。第一電極11及接觸電極19E因此電耦合至彼此。特定而言，在其中擴展部分11Y圍繞耦合部分11X不對稱地形成之一情形中，如圖1及圖3A中所圖解說明，舉例而言，導通孔19V耦合至沿著擴展部分11Y之相對較寬寬度W1之一區域。第一電極11及接觸電極19E經由該較寬區域電耦合至彼此。在本發明之一實施例中，導通孔19V對應於一「貫穿佈線線路」及/或一「穿矽導通孔」之一特定但非限制性實例。
耦合至第一電極11之擴展部分11Y之導通孔19V將第一電極11及接觸電極19E耦合至彼此，如上文所闡述。該組態改良第一電極11與導通孔19V之間的接觸容易性。在具有擴展部分11Y (第一電極11及導通孔19V在此處耦合至彼此)之情況下，亦可能減小開口17H (第一電極11及半導體層10S透過其電耦合至彼此)之面積。此有助於阻止產生一暗電流。此外，擴展部分11Y不對稱地形成於絕緣膜17A上，其中較寬區域耦合至導通孔19V。該組態增加導通孔19V之直徑且因此減小第一電極11與接觸電極19E之間的接觸電阻。
應注意，本發明不限於諸如圖3A中所圖解說明之一實例。在實例中，第一電極11具有各別耦合部分11X且耦合至各別導通孔19V。另一選擇係，第一電極11中之每一者可具有兩個或多於兩個耦合部分11X及/或可耦合至兩個或多於兩個導通孔19V。在其中第一電極11中之每一者具有兩個或多於兩個耦合部分11X且耦合至兩個或多於兩個導通孔19V之此一實例中，即使在耦合部分11X及導通孔19V中之一者中發生一斷開連接亦可能確保電耦合。在一實施例中，可減小第一電極11之電極面積以最小化第一電極11之電容。舉例而言，可改變第一電極11之大小及/或形狀。第一電極11可具有至少覆蓋導通孔19V及開口17H/耦合部分11X之一正方形形狀、一矩形形狀或一圓形形狀。
舉例而言，第一電極11係鈦(Ti)、鎢(W)、氮化鈦(TiN)、鉑(Pt)、金(Au)、鍺(Ge)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)或鋁(Al)之一金屬或者包含其等各項中之至少一者之一金屬合金。第一電極11可係包含諸如上文所闡述之一構成材料之一單層膜。否則，第一電極11可係包含諸如上文所闡述之兩種或多於兩種構成材料之一多層膜。舉例而言，第一電極11係包含鈦及鎢之一多層膜。第一電極11之厚度之範圍係自數十nm至數百nm，舉例而言。
半導體層10S自毗鄰於佈線層10W之一位置包含第一接觸層12、光電轉換層13及第二接觸層14，舉例而言。第一接觸層12、光電轉換層13及第二接觸層14具有彼此相同之各別平面形狀及在平面圖中安置於相同位置處之各別端面。
第一接觸層12通常跨越所有像素P而設置，舉例而言。第一接觸層12安置於絕緣膜17A與光電轉換層13之間。第一接觸層12將彼此毗鄰之像素P電分開。在第一接觸層12中，設置該複數個擴散區域12A，舉例而言。在第一接觸層12中使用帶隙比包含於光電轉換層13中之一化合物半導體材料大之一化合物半導體材料使得可能抑制一暗電流。舉例而言，第一接觸層12可包含n型磷化銦(InP)。
設置且安置於第一接觸層12中之擴散區域12A遠離彼此而分開。擴散區域12A設置於各別像素P中。第一電極11耦合至擴散區域12A。OPB區域R1B亦包含擴散區域12A。擴散區域12A用於自各別像素P讀取在光電轉換層13中產生之信號電荷。擴散區域12A包含一p型雜質，舉例而言。該p型雜質之非限制性實例包含鋅(Zn)。如上文所闡述，pn接合界面分別形成於擴散區域12A與不包含擴散區域12A之第一接觸層12之間以將彼此毗鄰之像素P電分開。擴散區域12A設置於第一接觸層12之一厚度方向上，舉例而言。擴散區域12A亦部分地設置於光電轉換層13之厚度方向上。
第一電極11與第二電極15之間(更具體而言，第一接觸層12與第二接觸層14之間)的光電轉換層13通常跨越所有像素P而設置，舉例而言。光電轉換層13吸收處於一預定波長之光以產生信號電荷。舉例而言，光電轉換層13包含一化合物半導體材料，諸如一i型III-V族半導體。舉例而言，包含於光電轉換層13中之該化合物半導體材料之非限制性實例包含砷化銦鎵(InGaAs)、銦砷銻(InAsSb)、砷化銦(InAs)、銦銻(InSb)及碲鎘汞(HgCdTe)。光電轉換層13可包含鍺(Ge)。在光電轉換層13中，舉例而言，處於在自可見光區域至短紅外線區域之一區域內之一波長之光經歷光電轉換。
第二接觸層14通常跨越所有像素P而設置，舉例而言。第二接觸層14設置於光電轉換層13與第二電極15之間且與光電轉換層13及第二電極15接觸。自第二電極15放電之電荷移動至第二接觸層14。舉例而言，第二接觸層14包含含有一n型雜質之一化合物半導體。舉例而言，第二接觸層14可包含n型磷化銦(InP)。
應注意，包含於第二接觸層14中之化合物半導體之一光吸收速率根據一波長而改變。調整第二接觸層14之一膜厚度因此使得可能允許處於在一所要波長頻帶內之一波長之光到達光電轉換層13。舉例而言，圖4係圖解說明InP膜之厚度與在每一波長下之光吸收速率之間的一模擬關係之一特性圖。期望為了允許處於在可見光區域內之一波長之光到達光電轉換層13，第二接觸層14具有在自5 nm至300 nm之一範圍中之一厚度，舉例而言。具有在此範圍內之一厚度之第二接觸層(InP膜) 14允許處於600 nm之一波長之可見光以範圍係自0%至90% (包含0%及90%)之一光吸收速率通過。為了僅允許處於在短紅外線區域內之一波長之光到達光電轉換層13，第二接觸層14具有在自5 nm至750 μm之一範圍中之一厚度係充足的，舉例而言。調整如上文所闡述之第二接觸層14之厚度使得可能允許處於在可見光區域內之一波長之光以及處於在短紅外線區域內之一波長之光在光電轉換層13中經歷光電轉換。
類似於第二接觸層14，包含一化合物半導體之光電轉換層13之光吸收速率亦根據一波長而改變。因此期望為了允許處於400 nm之一波長之藍光(用作在可見光區域內之光)在光電轉換層13中經歷光電轉換，舉例而言，光電轉換層13具有100 nm或更大之一厚度，舉例而言。亦期望為了允許處於在短紅外線區域內之一波長之光經歷光電轉換，光電轉換層13具有3 μm或更大之一厚度，舉例而言。此外，期望為了允許處於在自可見光區域至短紅外線區域之一區域內之一波長之光經歷光電轉換，光電轉換層13具有在自500 nm至6 μm之一範圍中之一厚度，舉例而言。
第二電極15用作像素P當中之一共同電極，舉例而言。第二電極15設置於第二接觸層14上且與第二接觸層14之一光入射側接觸。第二電極15用作一陰極以將在於光電轉換層13中產生之電荷當中未用作信號電荷之電荷放電。舉例而言，在其中電洞自第一電極11經讀取為信號電荷之一情形中，第二電極15將電子放電。第二電極15包含允許諸如紅外線光之入射光通過之一導電膜，舉例而言。舉例而言，第二電極15可包含氧化銦錫(ITO)或ITiO (In2 O3 -TiO2 )。
鈍化膜16A及16B自光入射面S1之一側覆蓋第二電極15。期望鈍化膜16A及16B各自包含不吸收處於在自可見光區域(自380 nm或更大至小於780 nm，舉例而言)至短紅外線區域(自780 nm或更大至小於2400 nm，舉例而言)之一區域內之一波長之光的一材料。鈍化膜16A及16B可包含一相同材料。另一選擇係，鈍化膜16A及16B可分別包含彼此不同之材料。此外，鈍化膜16A及16B可具有抗反射性質。鈍化膜16A及16B可透過一原子層沈積(ALD)方法、一化學汽相沈積(CVD)方法、一物理汽相沈積(PVD)方法或一敷塗方法來形成，舉例而言。
鈍化膜16A設置於第二電極15上，如上文所闡述。鈍化膜16A延伸至在周邊區域R2中之晶片端E，舉例而言。鈍化膜16A在OPB區域R1B中具有一開口16H。開口16H具有一框架形狀以便環繞光接收區域，如圖2中所圖解說明，舉例而言。另一選擇係，開口16H在平面圖中可係一正方形或圓形洞，舉例而言。經由鈍化膜16A之開口16H，稍後闡述之導電膜15B電耦合至第二電極15。
期望鈍化膜16A包含具有非還原性質之一材料。舉例而言，具有非還原性質之材料之非限制性實例包含氧化物(Mx Oy )、氮化物(Mx Ny )及氮氧化物(Mx Oy Nz )。舉例而言，M表示矽(Si)、鈦(Ti)、鉿(Hf)、鎬(Zr)或釔(Y)，舉例而言。字母x、y及z各自表示1或更大之一整數。期望在不對氮化矽(SiN)使用一還原氣體之情況下應用一膜形成方法。舉例而言，此一膜形成方法之非限制性實例包含一濺鍍方法及一敷塗方法。鈍化膜16A可形成為包含諸如上文所闡述之一材料之一單層膜，舉例而言。期望為了提供鈍化膜16A作為一單層膜，該單層膜具有2.0 g/cm3 或更高之一膜密度。不為該膜密度規定任一特定上限。該膜密度可係8.0 g/cm3 或更低，舉例而言。應注意，用一表達式來定義該膜密度：薄膜質量/體積(g/cm3 )。舉例而言，透過一x射線反射率(XRR)量測方法獲取該膜密度。鈍化膜16A因此具有密封性質。另一選擇係，鈍化膜16A可形成為一多層膜。此外，鈍化膜16A可係層壓於第二電極15上之包含三個或多於三個層(亦即，膜16A1、16A2、16A3、16A4至16AX)之一多層膜，如圖5中所圖解說明。
鈍化膜16B經設置以覆蓋鈍化膜16A及導電膜15B。類似於鈍化膜16A，鈍化膜16B延伸至在周邊區域R2中之晶片端E，舉例而言。舉例而言，鈍化膜16B可包含氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )或氧化鉭(Ta2 O3 )。應注意，在形成鈍化膜16B時未指定形成一個氮化矽(SiN)膜之任一特定方法。鈍化膜16B可係透過使用一還原氣體之一電漿CVD方法而非濺鍍方法及敷塗方法形成之一個氮化矽(SiN)膜。
絕緣膜17A及17B設置於第一接觸層12與埋入層18之間。具體而言，絕緣膜17A覆蓋第一接觸層12之面對佈線層10W之一對立表面。絕緣膜17A進一步覆蓋第一接觸層12之端面、光電轉換層13之端面、第二接觸層14之端面及第二電極15之端面。在周邊區域R2中，絕緣膜17A與鈍化膜16A及16B接觸。絕緣膜17B沿著第一電極11及絕緣膜17A設置且與第一電極11及絕緣膜17A接觸。換言之，絕緣膜17B在插置有第一電極11及絕緣膜17A之情況下覆蓋第一接觸層12之一接合面。絕緣膜17B亦在插置有絕緣膜17A之情況下覆蓋第一接觸層12之端面、光電轉換層13之端面、第二接觸層14之端面及第二電極15之端面。在周邊區域R2中，絕緣膜17B與絕緣膜17A一起延伸至晶片端E，舉例而言。更詳細地，絕緣膜17B在插置有絕緣膜17A及保留在半導體層10S之側表面上之一稍後所闡述金屬膜11A之情況下覆蓋第一接觸層12之端面、光電轉換層13之端面及第二接觸層14之端面。
舉例而言，絕緣膜17A包含諸如氧化矽(SiOX )或氧化鋁(Al2 O3 )之氧化物。絕緣膜17A可具有包含複數個膜之一層狀結構。舉例而言，絕緣膜17A可包含一基於矽(Si)之絕緣材料，諸如氮氧化矽(SiON)、含碳氧化矽(SiOC)、氮化矽(SiN)或碳化矽(SiC)。絕緣膜17A具有在自數十nm至數百nm之一範圍中之一厚度，舉例而言。期望絕緣膜17B包含在諸如絕緣膜17A之一材料之上文所闡述絕緣材料當中之具有高鈍化性質之一材料。期望使用氮化矽(SiN)，舉例而言。因此可能改良半導體層10S之保護性質。絕緣膜17B具有在自100 nm至200 nm之一範圍中之一厚度，舉例而言。
導電膜15B自OPB區域R1B延伸至在周邊區域R2中之貫穿孔H1。導電膜15B經由鈍化膜16A之設置於OPB區域R1B中之開口16H與第二電極15接觸。導電膜15B亦經由貫穿孔H1與讀出電路基板20之佈線線路(稍後闡述之佈線線路22CB)接觸。一電壓因此經由導電膜15B自讀出電路基板20供應至第二電極15。導電膜15B用作該電壓沿著其供應至第二電極15之一路徑，如上文所闡述。導電膜15B亦用作一光屏蔽膜。導電膜15B形成OPB區域R1B。舉例而言，導電膜15B包含一金屬材料，諸如鎢(W)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鉭(Ta)或銅(Cu)。鈍化膜16B可設置於導電膜15B上。
一黏合層B可設置於第二接觸層14之端部分與第二電極15之端部分之間。黏合層B用於形成光接收元件1，如稍後將闡述。如稍後闡述且於圖6C中圖解說明，黏合層B將半導體層10S接合至一臨時基板33。舉例而言，黏合層B包含四乙氧矽烷(tetraethoxysilane；TEOS)或氧化矽(SiO)。黏合層B具有比(舉例而言)半導體層10S之端面之彼等寬度大之一寬度。黏合層B及半導體層10S覆蓋有埋入層18。絕緣膜17A及17B設置於黏合層B與埋入層18之間。
黏合層B可延伸跨越周邊區域R2之一大部分。舉例而言，黏合層B可自毗鄰於半導體層10S之邊緣之位置(亦即，元件區域R1)延伸至貫穿孔H1與貫穿孔H2之間的各別位置。黏合層B可以其他方式自毗鄰於半導體層10S之邊緣之位置(亦即，元件區域R1)延伸至晶片端，亦即，晶片端E。
在光接收元件1之製造步驟中，用埋入層18填充稍後闡述且圖6C中所圖解說明之半導體層10S與臨時基板33之間的高差。如稍後將詳細闡述，如上文所闡述而形成之埋入層18抑制在製造步驟中由於半導體層10S與臨時基板33之間的高差而出現不便。
在周邊區域R2中，埋入層18設置於佈線層10W與絕緣膜17B之間，及佈線層10W與鈍化膜16A之間。舉例而言，埋入層18之厚度大於半導體層10S。在本發明實施例中，埋入層18經設置以環繞半導體層10S，從而在半導體層10S周圍形成周邊區域R2。因此可能在周邊區域R2中提供與讀出電路基板20之接合面S2。在其中接合面S2形成於周邊區域R2中之一情形中，可減小埋入層18之厚度。然而期望埋入層18在厚度方向上覆蓋半導體層10S。進一步期望埋入層18完全地覆蓋半導體層10S之端面。埋入層18經由絕緣膜17A及17B完全地覆蓋半導體層10S之端面使得可能有效地抑制濕氣進入半導體層10S。在元件區域R1中，埋入層18設置於半導體層10S與佈線層10W之間以覆蓋第一電極11。
埋入層18具有面對接合面S2之一平坦化表面。在周邊區域R2中，佈線層10W沿著埋入層18之平坦化面而設置。埋入層18可包含一無機絕緣材料，諸如氧化矽(SiOX )、氮化矽(SiN)、氮氧化矽(SiON)、含碳氧化矽(SiOC)或碳化矽(SiC)。
在光接收元件1之製造步驟中，首先形成埋入層18，且然後在埋入層18上面形成包含層間絕緣膜19A及19B以及接觸電極19E之佈線層10W，如稍後闡述之圖16E中所圖解說明。將包含佈線層20W之讀出電路基板20接合至包含佈線層10W之元件基板10以形成光接收元件1，如稍後闡述之圖16F中所圖解說明。佈線層10W中之接觸電極19E及佈線層20W中之接觸電極22E耦合至彼此。接觸電極19E及22E包含各別Cu墊，舉例而言。當Cu墊直接接合至彼此時，接觸電極19E及接觸電極22E耦合至彼此。為了使用一化學機器拋光(CMP)方法來形成接觸電極19E，安置於待拋光之一銅膜下面之埋入層18應係足夠硬的以在拋光期間耐受應力。為了將接觸電極19E及22E之Cu墊直接接合至彼此，元件基板10及讀出電路基板20應係高度平坦化的。因此期望安置於銅膜下面之埋入層18足夠硬以在拋光期間耐受應力。具體而言，期望埋入層18之一構成材料係硬度比安置在一普通半導體封裝中之晶粒周圍之一密封劑或一有機材料高之一材料。具有高硬度之此一材料之非限制性實例包含無機絕緣材料。舉例而言，透過一化學汽相沈積(CVD)方法、一濺鍍方法或另外一塗佈方法形成此一無機絕緣材料之一膜使得可能形成埋入層18。然而，在另一實施例中，元件基板10及讀出電路基板20透過一凸塊電極電連接。因此，自光電轉換層13產生之電荷信號透過凸塊電極傳送至讀出電路基板20。凸塊電極可設置於元件基板10之一表面上，根據不同實施例而在元件基板10中或在讀出電路基板20中。
埋入層18包含延伸穿過埋入層18之貫穿孔H1及H2。貫穿孔H1及H2延伸穿過佈線層10W及埋入層18到達讀出電路基板20。貫穿孔H1及H2具有一正方形平面形狀，舉例而言。貫穿孔H1及H2經設置以環繞元件區域R1，如圖2中所圖解說明。貫穿孔H1經設置為在位置上比貫穿孔H2更靠近於元件區域R1。導電膜15B覆蓋貫穿孔H1之側壁及底部表面。經由貫穿孔H1，第二電極15之導電膜15B及讀出電路基板20之稍後闡述之佈線線路22CB耦合至彼此。貫穿孔H1延伸穿過鈍化膜16A、埋入層18及佈線層10W。
貫穿孔H2經設置為在位置上比貫穿孔H1更靠近於晶片端E，舉例而言。貫穿孔H2延伸穿過鈍化膜16A及16B、埋入層18及佈線層10W到達讀出電路基板20之稍後闡述之墊電極22P。經由貫穿孔H2，光接收元件1達成外部電耦合。另一選擇係，貫穿孔H1及H2可不延伸至讀出電路基板20。舉例而言，貫穿孔H1及H2可延伸至佈線層10W中之佈線線路。該等佈線線路可耦合至讀出電路基板20中之佈線線路22CB及墊電極22P。在其中黏合層B自毗鄰於半導體層10S之邊緣之位置(亦即，元件區域R1)延伸至貫穿孔H1與貫穿孔H2之間的位置或另外延伸至晶片端(亦即，晶片端E)之一情形中，如上文所闡述，貫穿孔H1及H2可穿過黏合層B。
應自第一電極11及第二電極15讀取在光電轉換層13中產生之電洞及電子。為了迅速地執行此讀取，期望第一電極11及第二電極15設置於足夠用於光電轉換之一距離處且以便不過度地遠離彼此而分開。亦即，期望減小元件基板10之厚度。舉例而言，第一電極11與第二電極15之間的距離或元件基板10之厚度係較佳地10 μm或更小，更佳地7 μm或更小，或特佳地 5 μm或更小。
讀出電路基板20之半導體基板21跨越佈線層20W及多層佈線層22C面對元件基板10。半導體基板21包含矽(Si)，舉例而言。複數個電晶體毗鄰於半導體基板21之面對佈線層20W之一表面而設置。舉例而言，該複數個電晶體用於在各別像素P中組態讀出電路。舉例而言，佈線層20W包含自毗鄰於元件基板10之一側依序層壓之一層間絕緣膜22A及一層間絕緣膜22B。舉例而言，接觸電極22E及虛設電極22ED設置於層間絕緣膜22A中。多層佈線層22C經設置以跨越佈線層20W面對元件基板10。舉例而言，墊電極22P及該複數個佈線線路22CB設置於多層佈線層22C中。舉例而言，層間絕緣膜22A及22B各自包含一無機絕緣材料。舉例而言，該無機絕緣材料之非限制性實例包含氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )及氧化鉿(HfO2 )。
接觸電極22E使第一電極11與佈線線路22CB彼此電耦合。接觸電極22E設置於元件區域R1中之各別像素P中。接觸電極22E在元件基板10之接合面S2處與各別接觸電極19E接觸。層間絕緣膜22A將彼此毗鄰之接觸電極22E電分開。
設置於周邊區域R2中之虛設電極22ED在元件基板10之接合面S2處與各別虛設電極19ED接觸。在一單個步驟中形成虛設電極22ED及接觸電極22E，舉例而言。接觸電極22E及虛設電極22ED包含各別銅(Cu)墊，舉例而言。接觸電極22E及虛設電極22ED暴露於讀出電路基板20之一對立表面。該對立表面面對元件基板10。亦即，接觸電極19E與接觸電極22E以及虛設電極19ED與虛設電極22ED分別透過Cu-Cu接合來接合至彼此，舉例而言。如稍後將詳細地闡述，此接合因此使得可能使像素P更精細。
與各別接觸電極19E耦合之佈線線路22CB耦合至毗鄰於半導體基板21之表面而設置之各別電晶體。第一電極11及讀出電路在各別像素P中耦合至彼此。經由貫穿孔H1耦合至導電膜15B之佈線線路22CB各自具有一預定電位，舉例而言。如上文所闡述，讀出電路經由接觸電極19E及22E自第一電極11讀取(舉例而言)出自在光電轉換層13中產生之電荷的電洞。在預定電位下經由導電膜15B將在光電轉換層13中產生之剩餘電荷(亦即，電子)自第二電極15放電。
設置於周邊區域R2中之墊電極22P允許外部電耦合。延伸穿過元件基板10到達墊電極22P之貫穿孔H2毗鄰於光接收元件1之晶片端E而設置。因此應經由貫穿孔H2達成外部電耦合。舉例而言，透過一線接合方法或一凸塊連接方法達成此耦合。舉例而言，預定電位可經由貫穿孔H2、讀出電路基板20之佈線線路22CB及導電膜15B自安置於各別貫穿孔H2中之外部端子供應至第二電極15。半導體基板21中之讀出電路可經由接觸電極19E及22E讀取由於光電轉換層13中之光電轉換而自各別第一電極11讀取之信號電壓。該等信號電壓可經由讀出電路輸出至安置於各別貫穿孔H2中之外部端子。信號電壓可經由讀出電路及包含於讀出電路基板20中之其他電路(舉例而言)輸出至該等外部端子。該等其他電路之非限制性實例包含一信號處理電路及一輸出電路。
較佳的，讀出電路基板20之厚度大於元件基板10。舉例而言，讀出電路基板20之厚度係元件基板10之較佳地兩倍或多於兩倍、更佳地五倍或多於五倍或特佳地十倍或多於十倍。否則，讀出電路基板20之厚度係(舉例而言) 100 μm或更大、150 μm或更大或者200 μm或更大。如上文所闡述之具有一較大厚度之讀出電路基板20確保光接收元件1之機械強度。應注意，讀出電路基板20可僅包含其中形成有電路之半導體基板21。另一選擇係，除其中形成有電路之半導體基板21之外，讀出電路基板20亦可進一步包含諸如一支撐基板之另一基板。 (1-2. 光接收元件之製造方法)
光接收元件1可透過下文所闡述之步驟來製造。圖6A至圖16K以順序次序圖解說明光接收元件1之製造步驟。
如圖6A中所圖解說明，舉例而言，首先在包含InP之一生長基板31上磊晶生長半導體層10S。舉例而言，生長基板31之厚度係數百μm。舉例而言，半導體層10S之厚度係數μm。在彼操作之後，在半導體層10S上形成黏合層B，如圖6B中所圖解說明。舉例而言，生長基板31之直徑係6英吋或更小。為了形成半導體層10S，舉例而言，依序磊晶生長用於形成第一接觸層12之n型InP、用於形成光電轉換層13之i型InGaAs及用於形成第二接觸層14之n型InP。舉例而言，在於生長基板31上形成一緩衝層及一停止層之後，可形成半導體層10S。
接下來，在插置有黏合層B之情況下將上面形成有半導體層10S之生長基板31接合至臨時基板33，如圖6C中所圖解說明。舉例而言，臨時基板33包含一絕緣層33IA及一基板33S。舉例而言，絕緣層33IA安置於黏合層B與基板33S之間。臨時基板33之直徑大於生長基板31。基板33S係一矽(Si)基板，舉例而言。臨時基板33具有在自8英吋至12英吋之一範圍中之一直徑，舉例而言。將具有小直徑之生長基板31接合至具有大直徑之臨時基板33允許一大直徑基板之各種種類之設備用於形成元件基板10。舉例而言，讀出電路基板20可透過Cu-Cu接合來接合至元件基板10以製成更精細像素P。生長基板31可透過電漿活化接合、常溫接合或使用一黏合劑之接合(黏合劑接合)來接合至臨時基板33，舉例而言。如上文所闡述，舉例而言，呈一晶圓之形式之半導體層10S接合至臨時基板33。舉例而言，臨時基板33之厚度係數百μm。
圖7及圖8圖解說明臨時基板33及半導體層10S或生長基板31之平面組態實例。如圖7中所圖解說明，呈晶圓之形式且其大小小於臨時基板33之半導體層10S可接合至呈一晶圓之形式之臨時基板33。另一選擇係，如圖8中所圖解說明，呈晶片之形式之複數個半導體層10S可接合至呈晶圓之形式之臨時基板33。在此狀態中，該複數個晶片遠離彼此而分開。
另一選擇係，如圖9A及圖9B中所圖解說明，呈晶圓之形式之半導體層10S及呈晶圓之形式之臨時基板33 (其大小彼此相同)可接合至彼此。圖9A圖解說明臨時基板33及半導體層10S或生長基板31之一平面組態。圖9B圖解說明沿著圖9A中之一線II-II’截取之一剖面組態。
在將上面形成有半導體層10S之生長基板31接合至臨時基板33之後，移除生長基板31，如圖10A中所圖解說明。可透過機械研磨、化學機器拋光(CMP)、濕式蝕刻或乾式蝕刻移除生長基板31，舉例而言。生長基板31可在移除之後部分地保留。可部分地蝕刻半導體層10S。
接下來，如圖10B中所圖解說明，舉例而言，根據臨時基板33上之一標記將半導體層10S蝕刻成一預定大小。半導體層10S因此形成為複數個晶片。
圖11A圖解說明在經塑形之前的半導體層10S之一平面組態實例。圖11B圖解說明在圖11A中所圖解說明之半導體層10S之塑形之後半導體層10S之一平面組態實例。圖12A圖解說明在經塑形之前的半導體層10S之另一平面組態實例。圖12B圖解說明在圖12A中所圖解說明之半導體層10S之塑形之後半導體層10S之另一平面組態實例。如上文所闡述，呈晶圓之形式之半導體層10S經塑形成複數個晶片。半導體層10S之大小小於臨時基板33，如圖11A中所圖解說明。另一選擇係，半導體層10S之大小相同於臨時基板33，如圖12A中所圖解說明。
另一選擇係，如圖13A及圖13B中所圖解說明，半導體層10S可塑形成額外較小晶片。
當正在蝕刻半導體層10S時，黏合層B亦與半導體層10S一起正在被蝕刻，舉例而言。黏合層B可經蝕刻成比半導體層10S大之一區。黏合層B可在半導體層10S周圍延伸，如圖10B中所圖解說明。
另一選擇係，如圖14中所圖解說明，黏合層B可經蝕刻成比半導體層10S之每一晶片小之一區，從而在半導體層10S之每一晶片與臨時基板33之間形成一間隙。又另一選擇係，黏合層B可經蝕刻成與半導體層10S相同之一大小。
如圖15中所圖解說明，在正在蝕刻半導體層10S時可不蝕刻黏合層B。
圖16E之後續圖式圖解說明在半導體層10S之該複數個晶片當中的半導體層10S之一單個晶片。類似於圖14及圖15，舉例而言，圖16F及稍後圖式圖解說明在半導體層10S之該複數個晶片當中的半導體層10S之兩個晶片。
在將半導體層10S塑形之後，在半導體層10S中之各別像素P中形成擴散區域12A，如圖16A中所圖解說明。因此發生元件隔離。為了形成擴散區域12A，絕緣膜17A用作一硬遮罩，舉例而言。具體而言，絕緣膜17A經形成以覆蓋一上表面(亦即，和與臨時基板33之一接合面相對之一表面)及半導體層10S之側表面，且此後透過蝕刻在覆蓋半導體層10S之上表面之絕緣膜17A上形成開口17H。在彼操作之後，使用絕緣膜17A作為硬遮罩來執行一p型雜質之汽相擴散以在選擇性區域中形成擴散區域12A。實質上同位素地執行擴散達到(舉例而言)數百nm之一深度。可使用一光阻劑掩模透過固相擴散或離子植入形成擴散區域12A，舉例而言。在本發明實施例中，在設置於具有大直徑之臨時基板33上之半導體層10S中形成擴散區域12A。此使得可能使像素P更精細。
在將擴散區域12A設置於半導體層10S中之後，在半導體層10S上形成可係包含鈦(Ti)及鎢(W)之一多層膜之金屬膜11A，如圖16B中所圖解說明。金屬膜11A將形成為第一電極11。金屬膜11A透過(舉例而言)一CVD方法、一PVD方法、一ALD方法或一蒸鍍方法來形成。接下來，如圖16C中所圖解說明，金屬膜11A透過光微影及蝕刻圖案化成第一電極11，舉例而言。此時，如圖16C中所圖解說明，金屬膜11A至少部分地保留在半導體層10S之側表面上。具體而言，金屬膜11A至少部分地保留在覆蓋半導體層10S之側表面之絕緣膜17A上。此改良半導體層10S之側表面之鈍化性質。
在形成第一電極11之後，在臨時基板33之一整個表面上形成絕緣膜17B。然後形成埋入層18，如圖16D中所圖解說明。舉例而言，一絕緣材料形成為一膜以將半導體層10S完全地埋入於臨時基板33中。然後透過化學機器拋光(CMP)將該膜平坦化以形成埋入層18。此時，絕緣膜17B在膜經歷平坦化時用作一停止層，從而使得可能阻止過度拋光。絕緣膜17B亦出於將接觸電極19E耦合至各別第一電極11之目的而在導通孔處理期間用作另一停止層。因此形成埋入層18以覆蓋在半導體層10S周圍之周邊區域R2及半導體層10S之上表面(在臨時基板33最遠端之表面)。埋入層18填充半導體層10S與臨時基板33之間的高差，從而抑制在製造步驟中由於半導體層10S與臨時基板33之間的高差而出現不便。
在形成埋入層18之後，形成佈線層10W以跨越埋入層18面對半導體層10S，如圖16E中所圖解說明。舉例而言，在於埋入層18上依序形成層間絕緣膜19A及層間絕緣膜19B之後，在層間絕緣膜19A及19B上之面對第一電極11之擴展部分11Y之區域中形成延伸穿過埋入層18及絕緣膜17B之開口19H1及19H2。在透過一蒸鍍方法、一PVD方法或一電鍍方法(舉例而言)在層間絕緣膜19A及19B之開口19H1及19H2中形成一銅(Cu)膜之後，使用一CMP方法(舉例而言)來拋光銅膜之一表面以形成接觸電極19E。在接觸電極19E之形成步驟中同時地在周邊區域R2中形成虛設電極19ED，舉例而言。在本發明實施例中，在具有大直徑之臨時基板33上形成佈線層10W。此使得可能針對各自具有一大直徑之基板使用各種種類之設備。
在形成佈線層10W之後，在插置有佈線層10W之情況下將讀出電路基板20接合至臨時基板33，如圖16F中所圖解說明。此時，在讀出電路基板20中預先形成佈線層20W。讀出電路基板20中之佈線層20W包含接觸電極22E及虛設電極22ED。為了將讀出電路基板20接合至臨時基板33，佈線層20W中之接觸電極22E及虛設電極22ED與佈線層10W中之接觸電極19E及虛設電極19ED透過Cu-Cu接合來接合至彼此，舉例而言。更具體而言，在元件區域R1中形成接合面S2，接觸電極19E及接觸電極22E在接合面S2處分別接合至彼此。在周邊區域R2中形成接合面S2，虛設電極19ED及虛設電極22ED在接合面S2處接合至彼此。在本發明實施例中，元件基板10上之周邊區域R2亦接合至讀出電路基板20。應注意，圖1、圖16F及其他圖式圖解說明其中接觸電極19E面對各別接觸電極22E且透過Cu-CU接合來接合至各別接觸電極22E而且虛設電極19ED面對各別虛設電極22ED且透過Cu-Cu接合來接合至各別虛設電極22ED之實例。然而，可以一部分地經移位方式接合此等電極，只要確保其之間的接合。
在將讀出電路基板20接合至臨時基板33之後，移除基板33S，如圖16G中所圖解說明。可透過機械研磨、濕式蝕刻或乾式蝕刻移除基板33S，舉例而言。
在移除基板33S之後，亦移除絕緣層33IA及黏合層B (舉例而言)以允許半導體層10S之表面經暴露，如圖16H中所圖解說明。此時，可移除半導體層10S中之一不必要層。亦可完全地或部分地允許不包含半導體層10S之開口部分的絕緣層33IA或絕緣膜17A及17B保留下來。可以其他方式部分地刮掉埋入層18。
接下來，如圖16I中所圖解說明，在移除臨時基板33之後在半導體層10S之經暴露表面(與上面形成有佈線層10W之表面相對之表面)上依序形成第二電極15及鈍化膜16A。在彼操作之後，依序形成貫穿孔H1、導電膜15B及鈍化膜16B，如圖16J中所圖解說明。第二電極15及讀出電路基板20因此電耦合至彼此。
最後，形成延伸穿過元件基板10到達讀出電路基板20中之墊電極22P之貫穿孔H2，如圖16K中所圖解說明。因此完成圖1中所圖解說明之光接收元件1。 (1-3. 光接收元件之操作)
在光接收元件1中，當處於在自可見光區域至紅外線區域(舉例而言)之一區域內之一波長之光經由鈍化膜16A及16B、第二電極15以及第二接觸層14入射於光電轉換層13上時，光電轉換層13吸收光。此致使在光電轉換層13中產生若干對電洞及電子。亦即，光經歷光電轉換。由於一預定電壓在此時施加至第一電極11，舉例而言，因此在光電轉換層13中出現一電位梯度。所產生電荷中之若干電荷(例如，電洞)移動至擴散區域12A以用作信號電荷，且自擴散區域12A收集至第一電極11。該等信號電荷經由接觸電極19E及22E移動至半導體基板21。然後自各別像素P讀取該等信號電荷。 (1-4. 工作方式及效應)
在根據本發明實施例之光接收元件1中，沿著絕緣膜17A在第一電極11之耦合部分11X周圍形成擴展部分11Y。亦即，在絕緣膜17A之開口17H中形成擴展部分11Y。耦合部分11X電耦合至半導體層10S。導通孔19V耦合至各別擴展部分11Y。上文所闡述之組態因此改良第一電極11與導通孔19V之間的接觸容易性。現在將在本文中闡述改良之原因。
如上文所闡述，具有在一紅外線區域內之靈敏度之影像感測器或紅外線感測器已可商購。舉例而言，已知曉包含透過Cu-Cu接合來接合至彼此之一元件基板及一電路基板之一半導體元件。該元件基板係一化合物半導體層及一佈線層之一層壓製件。
在上文所闡述之半導體元件中，貫穿佈線線路/穿矽導通孔透過一絕緣膜之開口部分來耦合。該等貫穿佈線線路用於電耦合電極與電路基板。在該絕緣膜中，化合物半導體層上之擴散區域與電極彼此接觸。在具有諸如上文所闡述之一結構之半導體元件中，開口部分以及電極與貫穿佈線線路之間的耦合可影響化合物半導體層且降低電特性。在開口部分上面在電極處或周圍形成之高差可導致電極與貫穿佈線線路之間的接觸失敗。
為了抑制發生此一接觸故障，在本發明實施例中，沿著絕緣膜17A在第一電極11之耦合部分11X周圍設置自各別耦合部分11X延伸之擴展部分11Y。耦合部分11X與半導體層10S接觸。導通孔19V耦合至各別擴展部分11Y。導通孔19V亦耦合至各別接觸電極19E。上文所闡述之組態因此使得可能改良第一電極11與導通孔19V之間的接觸容易性。
在根據本發明實施例之光接收元件1中，如上文所闡述，導通孔19V耦合至第一電極11之各別擴展部分11Y。導通孔19V亦耦合至各別接觸電極19E。擴展部分11Y沿著絕緣膜17A而設置。本發明實施例因此改良第一電極11與導通孔19V之間的接觸容易性。亦可能減小開口17H之面積，第一電極11及半導體層10S透過開口17H電耦合至彼此。因此抑制出現一暗電流。亦即，可能改良電特性。
此外，擴展部分11Y經不對稱地形成以允許導通孔19V耦合至在絕緣膜17A上延伸之較寬部分。此允許導通孔19V具有一經增加直徑。因此可能減小第一電極11與接觸電極19E之間的接觸電阻。仍可能進一步改良電特性。
現在將闡述上文所闡述之本發明實施例之某些修改實例(亦即，修改實例1至3)。注意，用相同元件符號來表示相似元件，且將不詳細地闡述對其之任何冗餘說明。 (2. 修改實例) (2-1. 修改實例1)
在上文所闡述之實施例中，兩個絕緣膜17A及17B覆蓋面對佈線層10W之對立表面及半導體層10S之端面。然而，僅絕緣膜17A可覆蓋面對佈線層10W之對立表面及半導體層10S之端面。根據上文所闡述之實施例之一修改實例1，圖17A及圖17B以順序次序圖解說明光接收元件1之製造步驟。
如圖17A中所圖解說明，首先形成絕緣膜17A以覆蓋半導體層10S之上表面及側表面，如在上文所闡述之實施例中。此後，透過蝕刻在覆蓋半導體層10S之上表面之絕緣膜17A上形成開口17H。接下來，使用絕緣膜17A作為一硬遮罩來執行一p型雜質之汽相擴散以形成擴散區域12A。在形成擴散區域12A之後，在半導體層10S上形成金屬膜11A，如在上文所闡述之實施例中。金屬膜11A將形成為第一電極11。然後透過光微影及蝕刻形成第一電極11，舉例而言。此時，金屬膜11A至少部分地保留在覆蓋半導體層10S之側表面之絕緣膜17A上。在彼操作之後，完全地在臨時基板33上形成埋入層18，如圖17B中所圖解說明。 (2-2. 修改實例2)
根據上文所闡述之實施例之一修改實例2，圖18A至圖18F以順序次序圖解說明光接收元件1之製造步驟。
如圖18A中所圖解說明，首先在臨時基板33上以複數個晶片之形式形成半導體層10S，如在上文所闡述之實施例中。接下來，形成絕緣膜17A以覆蓋半導體層10S之上表面(和與臨時基板33之接合面相對之表面)及側表面，如圖18B中所圖解說明。接下來，在臨時基板33之一整個表面上形成構成埋入層18之絕緣膜18A，如圖18C中所圖解說明。在彼操作之後，允許絕緣膜18A及絕緣膜17A經歷CMP以暴露半導體層10S之表面。因此填充半導體層10S與臨時基板33之間的高差。
接下來，如圖18D中所圖解說明，在半導體層10S及層間絕緣膜18A之整個表面上形成絕緣膜18B，且透過蝕刻形成開口18H。在彼操作之後，使用絕緣膜18B作為一硬遮罩來在半導體層10S中之第一接觸層12中執行一p型雜質之汽相擴散，以在選擇性區域中形成擴散區域12A。
在於半導體層10S上形成擴散區域12A之後，如圖18E中所圖解說明，在絕緣膜18B上形成一金屬膜以填充開口18H。舉例而言，該金屬膜係包含鈦(Ti)及鎢(W)之一多層膜。透過光微影及蝕刻將該金屬膜圖案化成第一電極11，舉例而言。
在形成第一電極11之後，如圖18F中所圖解說明，形成絕緣膜17B以覆蓋絕緣膜18B及第一電極11。在彼操作之後，在絕緣膜17B上形成與絕緣膜18A及18B一起構成埋入層18之一絕緣膜，如在上文所闡述之實施例中，且透過CMP將該絕緣膜之表面平坦化，舉例而言。此後，依次執行形成佈線層10W、接合讀出電路基板20及移除臨時基板33，舉例而言。可透過諸如上文所闡述之步驟製造光接收元件1。
應注意，可省略覆蓋絕緣膜18B及第一電極11之絕緣膜17B，如在上文所闡述之修改實例1中。亦即，可直接在絕緣膜18B及第一電極11上形成與絕緣膜18A及18B一起構成埋入層18之一絕緣膜。 (2-3. 修改實例3)
圖19圖解說明根據上文所闡述之實施例之一修改實例3之一光接收元件1A之一剖面組態。光接收元件1A在元件基板10之光入射面S1 (與面對讀出電路基板20之對立表面相對之表面)上包含一彩色濾光器層41及晶片上透鏡(聚光透鏡) 42。除了此組態，光接收元件1A亦具有與光接收元件1之組態類似之一組態且呈現與光接收元件1之效應類似之效應。根據一實施例，彩色濾光器層41可包含一RGB (紅色、綠色及藍色)彩色濾光器、一IR彩色濾光器、一CMYG (靛青色、洋紅色、黃色及綠色)彩色濾光器、透射寬波長之一透明濾光器及其他適合彩色濾光器中之至少一者。在另一實施例中，光接收元件1A包含在光入射面S1上之晶片上透鏡(聚光透鏡) 42而其之間未插置有一彩色濾光器層。
在光接收元件1A中，舉例而言，對應於RGB之彩色濾光器層41及晶片上透鏡42在插置有一平坦化膜16C之情況下依此次序設置於元件基板10之鈍化膜16A及16B上。彩色濾光器層41可包含一紅外線(IR)濾光器。設置彩色濾光器層41使得可能獲取在對應波長下經接收於各別像素P中之光之光接收資料。
晶片上透鏡42致使入射至光接收元件1A上之光會聚至光電轉換層13上。舉例而言，晶片上透鏡42包含一有機材料或氧化矽(SiO2 )。在光接收元件1A中，埋入層18設置於周邊區域R2中。高差變得更小或另外在元件基板10上之元件區域R1與周邊區域R2之間未形成高差，從而形成平面光入射面S1。舉例而言，因此使用一光微影步驟，從而使得可能高度準確地形成晶片上透鏡42。舉例而言，彩色濾光器層41及晶片上透鏡42在元件區域R1中終止。舉例而言，安置於鈍化膜16A及16B與彩色濾光器層41之間的平坦化膜16C係自元件區域R1至周邊區域R2而設置。平坦化膜16C在周邊區域R2中終止。彩色濾光器層41、晶片上透鏡42及平坦化膜16C可在元件區域R1或周邊區域R2中之任何位置處終止。
在修改實例中，彩色濾光器層41及晶片上透鏡42可設置於元件基板10之光入射面S1上。甚至在修改實例中，可能達成與上文所闡述之實施例之效應等效之效應。舉例而言，在根據修改實例之組態中，亦可能藉由將第二接觸層14設定為具有在自5 nm至300 nm之範圍中之一膜厚度而在一色彩基礎上讀取像素信號。此外，可能在埋入層18經平坦化之光入射面S1上以高準確度容易地形成晶片上透鏡42。 (3. 應用實例) (應用實例1)
圖20圖解說明使用上文所闡述之實施例中所圖解說明之光接收元件1之裝置結構之一成像裝置2之一操作組態。成像裝置2係一紅外線光影像感測器，舉例而言。成像裝置2具有設置於光接收元件1上之元件區域R1及驅動元件區域R1之一電路部分130，舉例而言。舉例而言，電路部分130包含一列掃描器131、一水平選擇器133、一行掃描器134及一系統控制器132。
元件區域R1安置於一個二維矩陣中，舉例而言。在元件區域R1中，設置構成光接收元件1之該複數個像素P。一像素驅動線Lread設置於像素P之每一像素列上，舉例而言。像素驅動線Lread係列選擇線或重設控制線，舉例而言。另外，一垂直信號線Lsig設置於像素P之每一像素行上。像素驅動線Lread傳輸用於自像素P讀取信號之驅動信號。每一像素驅動線Lread之一個端耦合至列掃描器131之一對應輸出端。
列掃描器131包含一移位暫存器及一位址解碼器，舉例而言。列掃描器131用作在一列基礎上驅動元件區域R1中之像素P之一像素驅動器，舉例而言。自由列掃描器131選擇性地掃描之像素列上之像素P輸出之信號經由對應垂直信號線Lsig供應至水平選擇器133。舉例而言，水平選擇器133包含設置於每一垂直信號線Lsig上之一放大器及一水平選擇開關。
行掃描器134包含一移位暫存器及一位址解碼器，舉例而言。行掃描器134掃描且順序地驅動水平選擇器133之水平選擇開關。當行掃描器134選擇且掃描該等開關時，經由垂直信號線Lsig自像素傳輸之信號順序地輸出至水平信號線135。該等信號然後經由水平信號線135進入一未圖解說明之信號處理器，舉例而言。
在如圖21中所圖解說明之成像裝置2中，舉例而言，具有元件區域R1之元件基板10與包含電路部分130之讀出電路基板20彼此層壓。然而，本發明不限於諸如上文所闡述之一組態。電路部分130及元件區域R1可形成於一單個基板上。電路部分130可以其他方式安置於一外部控制積體電路(IC)上。另一選擇係，電路部分130可形成於藉助電纜耦合之另一基板上，舉例而言。
系統控制器132接收外部資料，諸如時脈資料或指示一操作模式之資料，舉例而言。系統控制器132亦輸出包含(舉例而言)關於成像裝置2之內部資訊之資料。系統控制器132進一步包含產生各種種類之定時信號之一定時產生器。在於定時產生器中產生之各種種類之定時信號之基礎上，系統控制器132驅動且控制列掃描器131、水平選擇器133及行掃描器134，舉例而言。 (應用實例2)
可能將上文所闡述之成像裝置2應用於各種類型之電子設備，包含(舉例而言)擷取在紅外線區域內之影像之一相機。作為一項實例，圖22圖解說明表示一電子設備3之一相機之一概括組態。電子設備3係能夠擷取靜態影像或視訊之一相機，舉例而言。電子設備3包含成像裝置2、一光學系統或光學透鏡210、一快門211、一驅動器213及一信號處理器212。驅動器213驅動成像裝置2及快門211。
光學系統210將影像光或入射光自一物件導引至成像裝置2。光學系統210可包含複數個光學透鏡。快門211控制光輻照至成像裝置2上之一時間。快門211亦控制一光屏蔽時間。驅動器213控制向裝置2之一傳送操作及快門211之一快門操作。信號處理器212對自成像裝置2輸出之信號執行各種種類之信號處理。已經歷信號處理之一影像信號Dout儲存於諸如記憶體之一儲存媒體中，或輸出至一監視器，舉例而言。
此外，亦可能將本發明實施例及其他實例中所圖解說明之光接收元件1應用於下文所闡述之電子設備。 (4. 所應用實例) (內視鏡手術系統之所應用實例)
根據本發明之技術(本發明技術)可應用於各種產品。舉例而言，根據本發明之技術可應用於一內視鏡手術系統。
圖23係繪示可應用根據本發明之一實施例之技術(本發明技術)之一內視鏡手術系統之一示意性組態之一實例之一視圖。
在圖23中，圖解說明其中一外科醫師(醫學醫生) 11131正在使用一內視鏡手術系統11000對一病床11133上之一患者11132執行手術之一狀態。如所繪示，內視鏡手術系統11000包含一內視鏡11100、其他手術工具11110 (諸如一氣腹管11111及一能量裝置11112)、將內視鏡11100支撐於其上之一支撐臂設備11120及上面安裝有用於內視鏡手術之各種設備之一手推車11200。
內視鏡11100包含使距其一遠端為一預定長度之一區域插入至患者11132之一體腔中之一透鏡鏡筒11101及連接至透鏡鏡筒11101之一近端之一相機鏡頭11102。在所繪示之實例中，繪示內視鏡11100，包含內視鏡11100作為具有硬型之透鏡鏡筒11101之一剛性內視鏡。然而，可以其他方式包含內視鏡11100作為具有撓性型之透鏡鏡筒11101之一撓性內視鏡。
透鏡鏡筒11101在其一遠端處具有其中裝配有一物鏡之一開口。一光源設備11203連接至內視鏡11100，使得由光源設備11203產生之光藉由在透鏡鏡筒11101之內側中延伸之一光導經引入至透鏡鏡筒11101之一遠端且透過物鏡經輻照朝向在患者11132之一體腔中之一觀察目標。應注意，內視鏡11100可係一前視內視鏡或可係一斜視內視鏡或一側視內視鏡。
一光學系統及一攝像元件設置於相機鏡頭11102之內側中使得自觀察目標之所反射光(觀察光)藉由光學系統會聚於攝像元件上。該觀察光由攝像元件光電地轉換以產生對應於觀察光之一電信號，亦即，對應於一觀察影像之一影像信號。該影像信號作為原始資料傳輸至一CCU 11201。
CCU 11201包含一中央處理單元(CPU)、一圖形處理單元(GPU)或諸如此類且完整地控制內視鏡11100及一顯示設備11202之操作。此外，CCU 11201自相機鏡頭11102接收一影像信號且針對該影像信號執行各種影像程序以基於該影像信號而顯示一影像，諸如(舉例而言)一顯影程序(去馬賽克程序)。
顯示設備11202基於一影像信號而在其上顯示一影像，其中已由CCU 11201在CCU 11201之控制下執行影像程序。
光源設備11203包含一光源，諸如(舉例而言)一發光二極體(LED)，且將在使一手術區域成像時之輻照光供應至內視鏡11100。
一輸入設備11204係內視鏡手術系統11000之一輸入介面。一使用者可執行透過輸入設備11204將各種種類之資訊或指令輸入至內視鏡手術系統11000。舉例而言，使用者將輸入一指令或一類似者以改變內視鏡11100之一攝像條件(輻照光類型、放大率、焦距或諸如此類)。
一治療工具控制設備11205控制能量裝置11112之驅動以用於一組織之燒灼或切開、一血管之密封或諸如此類。一氣腹設備11206透過氣腹管11111將氣體饋送至患者11132之一體腔中以使該體腔充氣以便確保內視鏡11100之視野且確保外科醫師之工作空間。一記錄器11207係能夠記錄與手術有關之各種種類之資訊之一設備。一印表機11208係能夠以諸如一文本、一影像或一圖形之各種形式列印與手術有關之各種種類之資訊的一設備。
應注意，在一手術區域將成像至內視鏡11100時供應輻照光之光源設備11203可包含一白光源，該白光源包含(舉例而言)一LED、一雷射光源或其等各項之一組合。在一白光源包含紅色、綠色及藍色(RGB)雷射光源之一組合之情況下，由於可針對每一色彩(每一波長)以一高準確度控制輸出強度及輸出定時，因此可由光源設備11203執行一所攝取影像之白平衡之調整。此外，在此情形中，若使來自各別RGB雷射光源之雷射光束以分時方式輻照於一觀察目標上，且與輻照定時同步地控制相機鏡頭11102之攝像元件之驅動。則亦可以分時方式攝取個別地對應於R、G及B色彩之影像。根據此方法，即使未針對攝像元件設置彩色濾光器亦可獲得一色彩影像。
此外，光源設備11203可經控制使得針對每一預定時間改變待輸出之光之強度。藉由控制與光強度之改變之定時同步的相機鏡頭11102之攝像元件之驅動從而以分時方式獲取影像且合成影像，可形成沒有曝光不足受阻擋陰影及曝光過度高亮區的一高動態範圍之一影像。
此外，光源設備11203可經組態以供應準備用於特殊光觀察之一預定波長頻帶之光。在特殊光觀察中，舉例而言，藉由利用一身體組織中之光吸收之波長相依性來使與普通觀察時之輻照光(亦即，白光)相比較之一窄頻帶之光進行輻照，執行以一高反差比使一預定組織(諸如黏膜或諸如此類之一淺表部分之一血管)成像之窄頻帶觀察(窄頻帶成像)。另一選擇係，在特殊光觀察中，可執行用於自藉由激發光輻照而產生之螢光獲得一影像之螢光觀察。在螢光觀察中，可能藉由使激發光輻照在一身體組織上而執行對來自該身體組織之螢光之觀察(自動螢光觀察)或藉由將諸如靛青綠(ICG)之一試劑區域地注入至一身體組織中且使與該試劑之一螢光波長對應之激發光輻照在該身體組織上而獲得一螢光影像。光源設備11203可經組態以供應適合用於如上文所闡述之特殊光觀察之此窄頻帶光及/或激發光。
圖24係繪示圖23中所繪示之相機鏡頭11102及CCU 11201之一功能組態之一實例之一方塊圖。
相機鏡頭11102包含一透鏡單元11401、一攝像單元11402、一驅動單元11403、一通信單元11404及一相機鏡頭控制單元11405。CCU 11201包含一通信單元11411、一影像處理單元11412及一控制單元11413。相機鏡頭11102及CCU 11201藉由一傳輸電纜11400來連接以彼此通信。
透鏡單元11401係設置於與透鏡鏡筒11101之一連接位置處之一光學系統。自透鏡鏡筒11101之一遠端進入之觀察光經導引至相機鏡頭11102且經引入至透鏡單元11401中。透鏡單元11401包含含有一變焦透鏡及一聚焦透鏡之複數個透鏡之一組合。
攝像單元11402所包含之攝像元件數目可係一(單片類型)或一複數(多片類型)。在攝像單元11402組態為多片類型之攝像單元之情況下，舉例而言，對應於各別R、G及B之影像信號由攝像元件產生，且該等影像信號可經合成以獲得一色彩影像。攝像單元11402亦可經組態以便具有一對攝像元件以獲取準備用於三維(3D)顯示的右眼及左眼之各別影像信號。若執行3D顯示，則外科醫師11131可更準確地理解一手術區域中之一活體組織之深度。應注意，在攝像單元11402組態為立體類型之攝像單元之情況下，透鏡單元11401之複數個系統對應於個別攝像元件而設置。
此外，攝像單元11402可不必設置於相機鏡頭11102上。舉例而言，攝像單元11402可緊接地設置在透鏡鏡筒11101之內側中之物鏡後面。
驅動單元11403包含一致動器且使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡在相機鏡頭控制單元11405之控制下沿著一光軸移動一預定距離。因此，可以適合方式調整由攝像單元11402攝取之一影像之放大率及焦點。
通信單元11404包含用於將各種種類之資訊傳輸至CCU 11201且自CCU 11201接收各種種類之資訊之一通信設備。通信單元11404透過傳輸電纜11400將自攝像單元11402獲取之一影像信號作為原始資料傳輸至CCU 11201。
另外，通信單元11404自CCU 11201接收用於控制相機鏡頭11102之驅動之一控制信號且將該控制信號供應至相機鏡頭控制單元11405。該控制信號包含與攝像條件有關之資訊，諸如(舉例而言)指定一所攝取影像之一圖框率之資訊、指定在攝像時之一曝光值之資訊及/或指定一所攝取影像之一放大率及一焦點之資訊。
應注意，諸如圖框率、曝光值、放大率或焦點之攝像條件可由使用者指定或可由CCU 11201之控制單元11413在一所獲取影像信號之基礎上自動設定。在後一情形中，一自動曝光(AE)功能、一自動聚焦(AF)功能及一自動白平衡(AWB)功能併入於內視鏡11100中。
相機鏡頭控制單元11405在透過通信單元11404自CCU 11201接收之一控制信號之基礎上控制相機鏡頭11102之驅動。
通信單元11411包含用於將各種類型之資訊傳輸至相機鏡頭11102且自相機鏡頭11102接收各種種類之資訊之一通信設備。通信單元11411接收透過傳輸電纜11400自相機鏡頭11102傳輸至其之一影像信號。
此外，通信單元11411將用於控制相機鏡頭11102之驅動之一控制信號傳輸至相機鏡頭11102。該影像信號及該控制信號可藉由電通信、光學通信或諸如此類來傳輸。
影像處理單元11412針對自相機鏡頭11102傳輸至其之呈原始資料之形式之一影像信號執行各種影像程序。
控制單元11413執行與藉由內視鏡11100對一手術區域或諸如此類進行攝像且顯示藉由對該手術區域或諸如此類之攝像而獲得一所攝取影像有關的各種種類之控制。舉例而言，控制單元11413產生用於控制相機鏡頭11102之驅動之一控制信號。
此外，控制單元11413在已被影像處理單元11412執行影像程序之一影像信號之基礎上控制顯示設備11202顯示其中使該手術區域或諸如此類成像之一所攝取影像。隨即，控制單元11413可使用各種影像辨識技術辨識該所攝取影像中之各種物件。舉例而言，控制單元11413可藉由偵測包含於一所攝取影像中之物件之邊緣之形狀、色彩等等而辨識一手術工具(諸如鉗子)、一特定活體區域、出血、在使用能量裝置11112時的模糊之物等等。控制單元11413可在其控制顯示設備11202顯示一所攝取影像時致使使用辨識之一結果以與手術區域之一影像重疊之一方式顯示各種種類之手術支援資訊。在手術支援資訊以一重疊方式來顯示且呈現給外科醫師11131之情況下，可減輕外科醫師11131之負擔且外科醫師11131可確定地進行手術。
將相機鏡頭11102及CCU 11201連接至彼此之傳輸電纜11400係準備用於一電信號之通信之一電信號電纜、準備用於光學通信之一光纖或準備用於電通信及光學通信兩者之一複合電纜。
在此處，雖然在所繪示實例中使用傳輸電纜11400藉由有線通信執行通信，但可藉由無線通信執行相機鏡頭11102與CCU 11201之間的通信。
已在上文闡述可應用根據本發明之技術之內視鏡手術系統之一實例。在上文所闡述之組態中，根據本發明之技術應用於(舉例而言)攝像單元11402。將根據本發明之技術應用於攝像單元11402會改良偵測準確度。
應注意，內視鏡手術系統在以上說明中經闡述為一實例，根據本發明之技術可應用於(舉例而言)顯微手術系統。 (移動主體之所應用實例)
根據本發明之技術(本發明技術)可應用於各種產品。舉例而言，可以待安裝於任一種類之一移動主體上之一設備的形式達成根據本發明之技術。該移動主體之非限制性實例可包含一汽車、一電動車輛、一混合電動車輛、一機車、一自行車、任何個人行動裝置、一飛機、一無人駕駛飛行器(無人機)、一船舶及一機器人。
圖25係將一車輛控制系統之示意性組態之一實例繪示為可應用根據本發明之一實施例之技術之一移動主體控制系統之一實例的一方塊圖。
車輛控制系統12000包含經由一通信網路12001連接至彼此之複數個電子控制單元。在圖25中所繪示之實例中，車輛控制系統12000包含一驅動系統控制單元12010、一主體系統控制單元12020、一車輛外側資訊偵測單元12030、一車輛內資訊偵測單元12040及一整合式控制單元12050。另外，一微電腦12051、一聲音/影像輸出區段12052及一車載式網路介面(I/F) 12053經圖解說明為整合式控制單元12050之一功能組態。
驅動系統控制單元12010根據各種種類之程式控制與車輛之驅動系統有關的裝置之操作。舉例而言，驅動系統控制單元12010用作用於產生車輛之驅動力之一驅動力產生裝置(諸如一內燃機、一驅動馬達或諸如此類)、用於將驅動力傳輸至輪之一驅動力傳輸機構、用於調整車輛之轉向角度之一轉向機構、用於產生車輛之制動力之一制動裝置及諸如此類的一控制裝置。
主體系統控制單元12020根據各種種類之程式控制設置至一車輛主體之各種種類之裝置之操作。舉例而言，主體系統控制單元12020用作一免鑰匙進入系統、一智慧鑰匙系統、一電動窗裝置或各種種類之燈(諸如一前照燈、一倒車燈、一刹車燈、一轉向信號、一霧燈或諸如此類)之一控制裝置。在此情形中，作為一鑰匙之一替代方案自一行動裝置傳輸之無線電波或各種種類之開關之信號可輸入至主體系統控制單元12020。主體系統控制單元12020接收此等輸入無線電波或信號，且控制車輛之一門鎖裝置、電動窗裝置、燈或諸如此類。
車輛外側資訊偵測單元12030偵測關於包含車輛控制系統12000之車輛之外側之資訊。舉例而言，車輛外側資訊偵測單元12030與一成像區段12031連接。車輛外側資訊偵測單元12030使成像區段12031將車輛之外側之一影像成像，且接收該經成像影像。在所接收影像之基礎上，車輛外側資訊偵測單元12030可執行偵測諸如一人類、一車輛、一障礙物、一標誌、一路面上之一特性或諸如此類之一物件之處理或者偵測距其之一距離之處理。
成像區段12031係接收光且輸出與該光之一所接收光量對應之一電信號的一光學感測器。成像區段12031可輸出該電信號作為一影像，或可輸出該電信號作為關於一所量測距離之資訊。另外，由成像區段12031接收之光可係可見光，或可係諸如紅外線或諸如此類之不可見光。
車輛內資訊偵測單元12040偵測關於車輛之內側之資訊。舉例而言，車輛內資訊偵測單元12040與偵測一駕駛員之狀態之一駕駛員狀態偵測區段12041連接。舉例而言，駕駛員狀態偵測區段12041包含使駕駛員成像之一相機。在自駕駛員狀態偵測區段12041輸入之偵測資訊之基礎上，車輛內資訊偵測單元12040可計算駕駛員之一疲勞程度或駕駛員之一注意力集中程度，或可判定駕駛員是否睡著。
微電腦12051可在關於車輛之內側或外側之資訊(該資訊係由車輛外側資訊偵測單元12030或車輛內資訊偵測單元12040獲得)之基礎上計算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之一控制目標值，且將一控制命令輸出至驅動系統控制單元12010。舉例而言，微電腦12051可執行意欲實施一先進駕駛員輔助系統(ADAS)之功能之協作控制，該等功能包含車輛之碰撞避免或衝擊緩解、基於一跟車距離進行跟車駕駛、車輛速度維持駕駛、車輛之一碰撞警告、車輛偏離一車道之一警告或諸如此類。
另外，微電腦12051可藉由在關於車輛之外側或內側之資訊(該資訊由車輛外側資訊偵測單元12030或車輛內資訊偵測單元12040獲得)之基礎上控制驅動力產生裝置、轉向機構、制動裝置或諸如此類而執行意欲進行自動駕駛之協作控制，此使車輛在不取決於駕駛員之操作或諸如此類之情況下自主行駛。
另外，微電腦12051可在關於車輛之外側之資訊(該資訊由車輛外側資訊偵測單元12030獲得)之基礎上將一控制命令輸出至主體系統控制單元12020。舉例而言，微電腦12051可藉由根據由車輛外側資訊偵測單元12030偵測到的一前行車輛或一即將到來車輛之位置控制前照燈以便自一遠光改變至一近光而執行意欲預防一眩光之協作控制，舉例而言。
聲音/影像輸出區段12052將一聲音及一影像中之至少一者之一輸出信號傳輸至能夠以視覺方式或以聽覺方式將資訊通知給車輛之一佔有人或車輛之外側的一輸出裝置。在圖25之實例中，一音訊揚聲器12061、一顯示區段12062及一儀錶板12063經圖解說明為輸出裝置。舉例而言，顯示區段12062可包含一車載顯示器及一抬頭顯示器中之至少一者。
圖26係繪示成像區段12031之裝設位置之一實例之一圖式。
在圖26中，成像區段12031包含成像區段12101、12102、12103、12104及12105。
舉例而言，成像區段12101、12102、12103、12104及12105安置於車輛12100之一前鼻、後視鏡、一後保險桿及一後門上之位置以及在車輛之內部內之一擋風玻璃之一上部分上之一位置處。設置至前鼻之成像區段12101及設置至在車輛之內部內之擋風玻璃之上部分之成像區段12105主要獲得車輛12100之前部之一影像。設置至後視鏡之成像區段12102及12103主要獲得車輛12100之側面之一影像。設置至後保險桿或後門之成像區段12104主要獲得車輛12100之後部之一影像。設置至在車輛之內部內之擋風玻璃之上部分之成像區段12105主要用於偵測一前行車輛、一行人、一障礙物、一信號、一交通號誌燈、一車道或諸如此類。
附帶地，圖26繪示成像區段12101至12104之拍攝範圍之一實例。一成像範圍12111表示設置至前鼻之成像區段12101之成像範圍。成像範圍12112及12113分別表示設置至後視鏡之成像區段12102及12103之成像範圍。一成像範圍12114表示設置至後保險桿或後門之成像區段12104之成像範圍。藉由疊加由成像區段12101至12104成像之影像資料而獲得如自上方觀看的車輛12100之一鳥瞰影像，舉例而言。
成像區段12101至12104中之至少一者可具有獲得距離資訊之一功能。舉例而言，成像區段12101至12104中之至少一者可係由複數個成像元件構成之一立體攝影機，或可係具有用於相差偵測之像素之一成像元件。
舉例而言，微電腦12051可在自成像區段12101至12104獲得之距離資訊之基礎上判定距在成像範圍12111至12114內之每一三維物件之一距離及該距離之一時間改變(關於車輛12100之相對速度)，且藉此提取尤其存在於車輛12100之一行進路徑上且在與車輛12100實質上相同之方向上以一預定速度(舉例而言，等於或多於0 km/小時)行進之一最近三維物件作為一前行車輛。此外，微電腦12051可設定待在一前行車輛前面提前維持之一跟車距離，且執行自動制動控制(包含跟車停止控制)、自動加速度控制(包含跟車開始控制)或諸如此類。因此可能執行意欲用於自動駕駛之協作控制，此使得車輛在不取決於駕駛員之操作或諸如此類之情況下自主行駛。
舉例而言，微電腦12051可在自成像區段12101至12104獲得之距離資訊之基礎上將關於三維物件之三維物件資料分類成一兩輪車輛、一標準大小車輛、一大大小車輛、一行人、一電線桿及其他三維物件之三維物件資料，提取該經分類三維物件資料，且使用該所提取三維物件資料來自動回避一障礙物。舉例而言，微電腦12051將車輛12100周圍之障礙物識別為車輛12100之駕駛員可在視覺上辨識之障礙物及車輛12100之駕駛員難以在視覺上辨識之障礙物。然後，微電腦12051判定指示與每一障礙物碰撞之一風險之一碰撞風險。在其中碰撞風險等於或高於一設定值且因此存在一碰撞可能性之一情景中，微電腦12051經由音訊揚聲器12061或顯示區段12062向駕駛員輸出一警告，且經由驅動系統控制單元12010執行強制減速度或避免轉向。微電腦12051可藉此輔助駕駛以避免碰撞。
成像區段12101至12104中之至少一者可係偵測紅外線之一紅外線相機。微電腦12051可(舉例而言)藉由判定成像區段12101至12104之經成像影像中是否存在一行人而辨識一行人。舉例而言，由提取作為紅外線相機之成像區段12101至12104之經成像影像中之特性點之一程序及藉由對表示物件之輪廓之一系列特性點執行圖案匹配處理而判定其是否係行人之一程序執行對一行人之此辨識。當微電腦12051判定成像區段12101至12104之經成像影像中存在一行人且因此辨識該行人時，聲音/影像輸出區段12052控制顯示區段12062，使得顯示用於強調之一正方形輪廓線以便疊加於該經辨識行人上。聲音/影像輸出區段12052亦可控制顯示區段12062，使得在一所要位置處顯示表示該行人之一圖符或諸如此類。
已在上文闡述可應用根據本發明之技術之車輛控制系統之一實例。根據本發明之技術可在上文所闡述之組態中應用於(舉例而言)成像區段12031。將根據本發明之技術應用於成像區段12031允許可更容易地觀看到一攝取影像，從而幫助減輕一駕駛員之疲勞。
儘管已參考本發明實施例闡述本發明，但修改實例1至3、應用實例、所應用實例及其他實例、本發明之內容不限於此，而是可以各種方式來修改。舉例而言，根據上文所闡述之本發明實施例之光接收元件之層組態僅僅係一實例，且可進一步包含其他層。另外，層之材料及厚度僅僅圖解說明實例，且不限於上文所闡述之值。在上文所闡述之實施例中，半導體層10S包含第一接觸層12、光電轉換層13及第二接觸層14。舉例而言，然而，半導體層10S可至少包含光電轉換層13。舉例而言，可未設置第一接觸層12及第二接觸層14。可以其他方式包含其他層。
此外，為了方便，電洞在上文所闡述之實施例中用作信號電荷。然而，電子可用作信號電荷。舉例而言，一n型雜質可包含於擴散區域中。
另外，在上文所闡述之實施例中，光接收元件表示根據本發明技術之一實施例之一半導體元件之一特定但非限制性實例。然而，除光接收元件以外之另一元件可表示根據本發明技術之一實施例之一半導體元件。舉例而言，一發光元件可表示根據本發明技術之一實施例之一半導體元件。
應瞭解，本文中所闡述之效應僅僅係實例。本發明實施例及本發明之其他實例之效應不限於本文中所闡述之彼等效應。本發明可進一步包含除本文中所闡述之彼等效應以外之任何效應。
此外，舉例而言，本發明可具有以下組態。根據具有下文所闡述之組態之本發明技術，貫穿佈線線路耦合至第一電極之擴展部分。該擴展部分沿著絕緣層設置在開口周圍。經由該開口，擴展部分電耦合至半導體層。該組態因此改良第一電極與貫穿佈線線路之間的接觸容易性。因此可能改良電特性。 本發明可具有以下組態。 (1) 一種半導體元件，其包括： 一元件基板，其包含一佈線層及一半導體層之一層壓製件，該半導體層包含一化合物半導體材料； 一讀出電路基板，其跨越該佈線層面對該半導體層，該讀出電路基板經由該佈線層電耦合至該半導體層； 一絕緣膜，其覆蓋該半導體層之至少一個表面，該一個表面面對該佈線層，該絕緣膜具有該半導體層在其中經部分地暴露之一開口； 一第一電極，其具有一耦合部分及一擴展部分，該耦合部分在該開口內電耦合至該半導體層，該擴展部分在該絕緣膜上延伸；及 一貫穿佈線線路，其具有一個端及另一端，該一個端耦合至該第一電極之該擴展部分，該另一端電耦合至該佈線層中之一佈線線路。 (2) 如(1)之半導體元件，其中 該擴展部分在平面圖中具有在該開口周圍在該絕緣膜上不對稱地延伸之一實質上平坦面，該擴展部分之該實質上平坦面具有一第一區域及一第二區域，該第一區域具有比該第二區域寬之一面積，且 該貫穿佈線線路耦合至該擴展部分之該實質上平坦面之該第一區域。 (3) 如(1)或(2)之半導體元件，其中 該佈線層包含暴露於面對該讀出電路基板之一對立表面之一或多個第一接觸電極，且 該貫穿佈線線路電耦合至該一或多個第一接觸電極。 (4) 如(3)之半導體元件，其中 該讀出電路基板包含暴露於面對該元件基板之一對立表面之一或多個第二接觸電極，且 該元件基板及該讀出電路基板經由該一或多個第一接觸電極及該一或多個第二接觸電極接合至彼此。 (5) 如(1)至(4)中任一者之半導體元件，其中該絕緣膜自該半導體層之該一個表面延伸至該半導體層之側表面。 (6) 如(5)之半導體元件，其中一金屬膜經設置以跨越該絕緣膜面對該半導體層之該等側表面之至少一部分。 (7) 如(1)至(6)中任一者之半導體元件，其中該元件基板具有一元件區域及一周邊區域，該佈線層及該半導體層在該元件區域中彼此層壓，該周邊區域位於該元件區域外側且具有延伸至該讀出電路基板之一貫穿孔。 (8) 如(7)之半導體元件，其中該元件基板進一步包含跨越該半導體層面對該第一電極之一第二電極，該第二電極經由該貫穿孔電耦合至該讀出電路基板。 (9) 如(1)至(8)中任一者之半導體元件，其中該化合物半導體材料吸收處於在一紅外線區域內之一波長之光。 (10) 如(1)至(9)中任一者之半導體元件，其中該半導體層包含一III-V族半導體材料。 (11) 如(1)至(10)中任一者之半導體元件，其中該化合物半導體材料係InGaAs、InAsSb、InAs、InSb及HgCdTe中之任一者。 (12) 一種電子設備，其包括一半導體元件，該半導體元件包含： 一元件基板，其包含一佈線層及一半導體層之一層壓製件，該半導體層包含一化合物半導體材料； 一讀出電路基板，其跨越該佈線層面對該半導體層，該讀出電路基板經由該佈線層電耦合至該半導體層； 一絕緣膜，其覆蓋該半導體層之至少一個表面，該一個表面面對該佈線層，該絕緣膜具有該半導體層在其中經部分地暴露之一開口； 一第一電極，其具有一耦合部分及一擴展部分，該耦合部分在該開口內電耦合至該半導體層，該擴展部分在該絕緣膜上延伸；及 一貫穿佈線線路，其具有一個端及另一端，該一個端耦合至該第一電極之該擴展部分，該另一端電耦合至該佈線層中之一佈線線路。 (13) 一種光偵測裝置，其包括： 一第一基板，其包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔； 一第二基板，其面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層； 其中該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且 其中該第一電極之該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。 (14) 如(13)之光偵測裝置，其中該第一電極具有一階梯形狀。 (15) 如(13)或(14)之光偵測裝置，其中該第一電極之該第二部分在一平面圖中與該導通孔重疊。 (16) 如(13)至(15)中任一者之光偵測裝置，其中該第一電極之該第一部分在該平面圖中不與該導通孔重疊。 (17) 如(13)至(16)中任一者之光偵測裝置，其中該半導體層包含一光電轉換層，且該光電轉換層包含該化合物半導體材料。 (18) 如(13)至(17)中任一者之光偵測裝置，其中該半導體層包含一擴散區域，且該第一部分與該擴散區域接觸。 (19) 如(13)至(18)中任一者之光偵測裝置，其中該擴散區域經組態以讀取自該光電轉換層產生之電荷。 (20) 如(13)至(19)中任一者之光偵測裝置，其中該光電轉換層經組態以吸收自一可見光區域至一短紅外線區域之光。 (21) 如(13)至(20)中任一者之光偵測裝置，其中該化合物半導體材料包含砷化銦鎵、銦砷銻、砷化銦、銦銻及碲鎘汞中之至少一者。 (22) 如(13)至(21)中任一者之光偵測裝置，其進一步包括面對該第一電極之一第二電極，其中該半導體層設置於該第一電極與該第二電極之間。 (23) 如(13)至(22)中任一者之光偵測裝置，其進一步包括一第二絕緣膜，其中該第一電極之該第二部分夾持在該第一絕緣膜與該第二絕緣膜之間。 (24) 如(13)至(23)中之任一者之光偵測裝置，其進一步包括在該第一基板之一光入射表面上之晶片上透鏡。 (25) 如(13)至(24)中之任一者之光偵測裝置，其中該第一基板包含一第三電極且該第二基板包含一第四電極，且其中該第一基板及該第二基板透過該第三電極及該第四電極電連接。 (26) 如(13)至(25)中任一者之光偵測裝置，其中該第三電極及該第四電極各自包含一銅墊。 (27) 如(13)至(26)中任一者之光偵測裝置，其中該第三電極在一平面圖中與該第一電極重疊，且該第三電極與該導通孔接觸。 (28) 如(13)至(27)中任一者之光偵測裝置，其中該第一基板及該第二基板彼此堆疊，且該第三電極與該第四電極接觸。 (29) 如(13)至(28)中任一者之光偵測裝置，其中該導通孔包含一穿矽導通孔及一貫穿佈線線路中之至少一者。 (30) 如(13)至(29)中任一者之光偵測裝置，其中該第二基板包含經組態以自該第一基板讀出電荷信號之一讀出電路。 (31) 一種製造一光偵測裝置之方法，其包括： 形成一第一基板，該第一基板包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔； 形成一第二基板，該第二基板面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層； 其中該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且 其中該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。 (32) 一種包含一光偵測裝置之電子設備，該光偵測裝置包括： 一第一基板，其包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔； 一第二基板，其面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層； 其中該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且 其中該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。
熟習此項技術者應理解，可取決於設計要求及其他因素做出各種修改、組合、子組合及變更，因為其屬於隨附申請專利範圍或其等效內容之範疇內。
1:光接收元件 1A:光接收元件 2:修改實例/成像裝置 3:修改實例/電子設備 10:元件基板 10S:半導體層 10W:佈線層 11:第一電極 11A:金屬膜 11C:凹形部分 11X:耦合部分 11Y:擴展部分 12:第一接觸層 12A:擴散區域 13:光電轉換層 14:第二接觸層 15:第二電極 15B:導電膜 16A:鈍化膜 16A1:膜 16A2:膜 16A3:膜 16A4:膜 16AX:膜 16B:鈍化膜 16C:平坦化膜 16H:開口 17A:絕緣膜 17B:絕緣膜 17H:開口 18:埋入層 18A:絕緣膜/層間絕緣膜 18B:絕緣膜 18V:貫穿電極 19A:層間絕緣膜 19B:層間絕緣膜 19E:接觸電極 19ED:虛設電極 19H1:開口 19H2:開口 19V:導通孔 20:讀出電路基板 20W:佈線層 21:半導體基板 22A:層間絕緣膜 22B:層間絕緣膜 22C:多層佈線層 22CB:佈線線路 22E:接觸電極 22ED:虛設電極 22P:墊電極 22V:貫穿電極 31:生長基板 33:臨時基板 33IA:絕緣層 33S:基板 41:彩色濾光器層 42:晶片上透鏡 130:電路部分 131:列掃描器 132:系統控制器 133:水平選擇器 134:行掃描器 135:水平信號線 210:光學系統/光學透鏡 211:快門 212:信號處理器 213:驅動器 11000:內視鏡手術系統 11100:內視鏡 11101:透鏡鏡筒 11102:相機鏡頭 11110:手術工具 11111:氣腹管 11112:能量裝置 11120:支撐臂設備 11131:外科醫師 11132:患者 11133:病床 11200:手推車 11201:相機控制單元 11202:顯示設備 11203:光源設備 11204:輸入設備 11205:治療工具控制設備 11206:氣腹設備 11207:記錄器 11208:印表機 11400:傳輸電纜 11401:透鏡單元 11402:攝像單元 11403:驅動單元 11404:通信單元 11405:相機鏡頭控制單元 11411:通信單元 11412:影像處理單元 11413:控制單元 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:主體系統控制單元 12030:車輛外側資訊偵測單元 12031:成像區段 12040:車輛內資訊偵測單元 12041:駕駛員狀態偵測區段 12050:整合式控制單元 12051:微電腦 12052:聲音/影像輸出區段 12053:車載式網路介面 12061:音訊揚聲器 12062:顯示區段 12063:儀錶板 12101:成像區段 12102:成像區段 12103:成像區段 12104:成像區段 12105:成像區段 12100:車輛 12111:成像範圍 12112:成像範圍 12113:成像範圍 12114:成像範圍 B:黏合層 Dout:影像信號 E:晶片端 H1:貫穿孔 H2:貫穿孔 I-I’:線 II-II:線 Lread:像素驅動線 Lsig:垂直信號線 P:像素 R1:元件區域 R1B:光學黑色區域 R2:周邊區域 S1:光入射面 S2:接合面 W1:寬度 W2:寬度
包含隨附圖式以提供對本發明技術之一進一步理解，且該等隨附圖式併入於本說明書中並構成本說明書之一部分。該等圖式展示說明性實施例且與說明書一起用於闡釋本發明技術之各種原理。 [圖1] 圖1係圖解說明根據本發明之一實施例之一光接收元件之一組態實例之一示意性剖面圖。 [圖2] 圖2係圖解說明圖1中所圖解說明之光接收元件之一概括組態之一示意性平面圖。 [圖3A] 圖3A圖解說明圖1中所圖解說明之光接收元件之一主要部分之一示意性剖面圖(A)及一示意性平面圖(B)。 [圖3B] 圖3B係圖解說明如圖3A中所圖解說明之一耦合部分及若干導通孔之另一配置實例之一示意性平面圖。 [圖3C] 圖3C係圖解說明如圖3A中所圖解說明之一耦合部分及若干導通孔之又一配置實例之一示意性平面圖。 [圖3D] 圖3D係圖解說明如圖3A中所圖解說明之若干耦合部分及一導通孔之又一配置實例之一示意性平面圖。 [圖3E] 圖3E係圖解說明如圖3A中所圖解說明之若干耦合部分及若干導通孔之又一配置實例之一示意性平面圖。 [圖4] 圖4係圖解說明透過模擬獲取之InP之膜厚度與在若干波長下之光吸收速率之間的一關係之一特性圖。 [圖5] 圖5係圖解說明圖1中所圖解說明之光接收元件中之一鈍化膜之一組態實例之一示意圖。 [圖6A] 圖6A係圖解說明圖1中所圖解說明之光接收元件之一製造方法之一步驟之一示意性剖面圖。 [圖6B] 圖6B係圖解說明繼圖6A之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖6C] 圖6C係圖解說明繼圖6B之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖7] 圖7係圖解說明圖6C中之步驟之一實例之一示意性平面圖。 [圖8] 圖8係圖解說明圖7中所圖解說明之一半導體層之另一組態實例1之一示意性平面圖。 [圖9A] 圖9A係圖解說明圖7中所圖解說明之半導體層之又一組態實例2之一示意性平面圖。 [圖9B] 圖9B係圖解說明沿著圖9A中所圖解說明之一線II-II’截取之一剖面組態之一示意圖。 [圖10A] 圖10A係圖解說明繼圖6C之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖10B] 圖10B係圖解說明繼圖10A之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖11A] 圖11A係圖解說明圖10A中所圖解說明之步驟之平面組態之一實例之一示意圖。 [圖11B] 圖11B係圖解說明圖10B中所圖解說明之步驟之平面組態之一實例之一示意圖。 [圖12A] 圖12A係圖解說明圖10A中所圖解說明之步驟之平面組態之另一實例1之一示意圖。 [圖12B] 圖12B係圖解說明圖10B中所圖解說明之步驟之平面組態之另一實例1之一示意圖。 [圖13A] 圖13A係圖解說明圖10A中所圖解說明之步驟之平面組態之又一實例2之一示意圖。 [圖13B] 圖13B係圖解說明圖10B中所圖解說明之步驟之平面組態之又一實例2之一示意圖。 [圖14] 圖14係圖解說明圖10B中所圖解說明之步驟之又一實例1之一示意性剖面圖。 [圖15] 圖15係圖解說明圖10B中所圖解說明之步驟之又一實例2之一示意性剖面圖。 [圖16A] 圖16A係圖解說明繼圖10B中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16B] 圖16B係圖解說明繼圖16A中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16C] 圖16C係圖解說明繼圖16B中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16D] 圖16D係圖解說明圖16C中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16E] 圖16E係圖解說明繼圖16D中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16F] 圖16F係圖解說明繼圖16E中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16G] 圖16G係圖解說明繼圖16F中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16H] 圖16H係圖解說明繼圖16G中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16I] 圖16I係圖解說明繼圖16H中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16J] 圖16J係圖解說明繼圖16I中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖16K] 圖16K係圖解說明繼圖16J中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖17A] 圖17A係本發明之一修改實例1之一示意性剖面圖，其圖解說明圖1中所圖解說明之光接收元件之製造方法之另一實例。 [圖17B] 圖17B係圖解說明繼圖17A中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖18A] 圖18A係本發明之一修改實例2之一示意性剖面圖，其圖解說明圖1中所圖解說明之光接收元件之製造方法之又一實例。 [圖18B] 圖18B係圖解說明繼圖18A中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖18C] 圖18C係圖解說明繼圖18B中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖18D] 圖18D係圖解說明繼圖18C中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖18E] 圖18E係圖解說明繼圖18D中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖18F] 圖18F係圖解說明繼圖18E中所圖解說明之步驟之後的一步驟之一示意性剖面圖。 [圖19] 圖19係圖解說明根據本發明之一修改實例3之一光接收元件之一組態實例之一示意性剖面圖。 [圖20] 圖20係圖解說明一成像裝置之一組態之一方塊圖。 [圖21] 圖21係圖解說明一層壓型成像裝置之一組態實例之一示意圖。 [圖22] 圖22係圖解說明包含圖20中所圖解說明之成像裝置之一實例性電子設備(例如，一相機)之一操作方塊圖。 [圖23] 圖23係繪示一內視鏡手術系統之一示意性組態之一實例之一視圖。 [圖24] 圖24係繪示一相機鏡頭及一相機控制單元(CCU)之一功能組態之一實例之一方塊圖。 [圖25] 圖25係繪示一車輛控制系統之示意性組態之一實例之一方塊圖。 [圖26] 圖26係輔助闡釋一車輛外側資訊偵測區段及一成像區段之裝設位置之一實例之一圖式。
1:光接收元件
10:元件基板
10S:半導體層
10W:佈線層
11:第一電極
11A:金屬膜
12:第一接觸層
12A:擴散區域
13:光電轉換層
14:第二接觸層
15:第二電極
15B:導電膜
16A:鈍化膜
16B:鈍化膜
16H:開口
17A:絕緣膜
17B:絕緣膜
17H:開口
18:埋入層
19A:層間絕緣膜
19B:層間絕緣膜
19E:接觸電極
19ED:虛設電極
19V:導通孔
20:讀出電路基板
20W:佈線層
21:半導體基板
22A:層間絕緣膜
22B:層間絕緣膜
22C:多層佈線層
22CB:佈線線路
22E:接觸電極
22ED:虛設電極
22P:墊電極
B:黏合層
E:晶片端
H1:貫穿孔
H2:貫穿孔
I-I’:線
P:像素
R1:元件區域
R1B:光學黑色區域
R2:周邊區域
S1:光入射面
S2:接合面

Claims (20)

  1. 一種光偵測裝置，其包括： 一第一基板，其包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔； 一第二基板，其面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層； 其中該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且 其中該第一電極之該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。
  2. 如請求項1之光偵測裝置，其中該第一電極具有一階梯形狀。
  3. 如請求項1之光偵測裝置，其中該第一電極之該第二部分在一平面圖中與該導通孔重疊。
  4. 如請求項3之光偵測裝置，其中該第一電極之該第一部分在該平面圖中不與該導通孔重疊。
  5. 如請求項1之光偵測裝置，其中該半導體層包含一光電轉換層，且該光電轉換層包含該化合物半導體材料。
  6. 如請求項5之光偵測裝置，其中該半導體層包含一擴散區域，且該第一部分與該擴散區域接觸。
  7. 如請求項6之光偵測裝置，其中該擴散區域經組態以讀取自該光電轉換層產生之電荷。
  8. 如請求項5之光偵測裝置，其中該光電轉換層經組態以吸收自一可見光區域至一短紅外線區域之光。
  9. 如請求項1之光偵測裝置，其中該化合物半導體材料包含砷化銦鎵、銦砷銻、砷化銦、銦銻及碲鎘汞中之至少一者。
  10. 如請求項1之光偵測裝置，其進一步包括面對該第一電極之一第二電極，其中該半導體層設置於該第一電極與該第二電極之間。
  11. 如請求項1之光偵測裝置，其進一步包括一第二絕緣膜，其中該第一電極之該第二部分夾持在該第一絕緣膜與該第二絕緣膜之間。
  12. 如請求項1之光偵測裝置，其進一步包括在該第一基板之一光入射表面上之晶片上透鏡。
  13. 如請求項1之光偵測裝置，其中該第一基板包含一第三電極且該第二基板包含一第四電極，且其中該第一基板及該第二基板透過該第三電極及該第四電極電連接。
  14. 如請求項13之光偵測裝置，其中該第三電極及該第四電極各自包含一銅墊。
  15. 如請求項13之光偵測裝置，其中該第三電極在一平面圖中與該第一電極重疊，且該第三電極與該導通孔接觸。
  16. 如請求項13之光偵測裝置，其中該第一基板及該第二基板彼此堆疊，且第三電極與第四電極接觸。
  17. 如請求項1之光偵測裝置，其中該導通孔包含一穿矽導通孔及一貫穿佈線線路中之至少一者。
  18. 如請求項1之光偵測裝置，其中該第二基板包含經組態以自該第一基板讀出電荷信號之一讀出電路。
  19. 一種製造一光偵測裝置之方法，其包括： 形成一第一基板，該第一基板包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔； 形成一第二基板，該第二基板面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層； 其中該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且 其中該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。
  20. 一種包含一光偵測裝置之電子設備，該光偵測裝置包括： 一第一基板，其包含一第一電極、含有一化合物半導體材料之一半導體層、一第一絕緣膜及一導通孔； 一第二基板，其面對該第一基板且透過該導通孔電連接至該半導體層； 其中該第一電極包含一第一部分及一第二部分，且 其中該第一部分與該半導體層接觸，且該第二部分與該第一絕緣膜及該導通孔兩者接觸。
TW109141795A 2019-12-04 2020-11-27 半導體元件和電子設備 TW202137532A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019219712A JP2021089978A (ja) 2019-12-04 2019-12-04 半導体素子および電子機器
JP2019-219712 2019-12-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202137532A true TW202137532A (zh) 2021-10-01

Family

ID=73835675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109141795A TW202137532A (zh) 2019-12-04 2020-11-27 半導體元件和電子設備

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230022127A1 (zh)
EP (1) EP4070379A1 (zh)
JP (1) JP2021089978A (zh)
KR (1) KR20220109380A (zh)
CN (1) CN114467177A (zh)
TW (1) TW202137532A (zh)
WO (1) WO2021112013A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024064783A (ja) 2022-10-28 2024-05-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013001809A1 (ja) * 2011-06-30 2015-02-23 パナソニック株式会社 固体撮像装置
TWI700824B (zh) * 2015-02-09 2020-08-01 日商索尼半導體解決方案公司 攝像元件及電子裝置
JP6868780B2 (ja) * 2016-01-13 2021-05-12 ソニーグループ株式会社 光電変換素子および撮像素子ならびに電子機器
JP2018078245A (ja) * 2016-11-11 2018-05-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子、受光素子の製造方法および電子機器
WO2018193747A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Sony Semiconductor Solutions Corporation Semiconductor device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
EP3985730A1 (en) * 2017-12-28 2022-04-20 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light receiving element and electronic apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021112013A1 (en) 2021-06-10
US20230022127A1 (en) 2023-01-26
EP4070379A1 (en) 2022-10-12
JP2021089978A (ja) 2021-06-10
CN114467177A (zh) 2022-05-10
KR20220109380A (ko) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI758434B (zh) 半導體裝置、其製造方法及電子設備
US11476285B2 (en) Light-receiving device, imaging device, and electronic apparatus
US20240006355A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
CN113039652A (zh) 半导体元件
WO2020137285A1 (ja) 撮像素子および撮像素子の製造方法
JP7419476B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法、並びに電子機器
TW201841354A (zh) 受光元件、受光元件之製造方法、攝像元件及電子機器
JP2024012345A (ja) 半導体素子およびその製造方法
US20230261016A1 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method therefor
WO2021112013A1 (en) Semiconductor element and electronic apparatus
WO2021111893A1 (en) Semiconductor element and electronic apparatus
TW202036881A (zh) 攝像元件及電子機器
WO2024024573A1 (ja) 撮像装置及び電子機器
WO2023171008A1 (ja) 光検出装置および電子機器ならびに光検出システム
CN118120055A (zh) 半导体器件、半导体器件设备及半导体器件的制造方法