TWI641120B - Imaging element, electronic device and information processing device - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H—ELECTRICITY
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-
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Abstract
本揭示係關於一種可更容易地獲得更多種光電轉換輸出的攝像元件、電子機器及資訊處理裝置。
本揭示之攝像元件包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述光電轉換元件讀出電荷的配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件。本揭示可應用於攝像元件、電子機器及資訊處理裝置。
Description
本揭示係關於一種攝像元件、電子機器及資訊處理裝置，特別是關於一種可更容易地獲得更多樣的光電轉換輸出的攝像元件、電子機器及資訊處理裝置。
紅外線係由於對矽(Si)之侵入長度較長，故而於製作利用近紅外之光之高感度感測器之情形時，必需使矽中之光程長度較長。又，由於在距離光入射之矽表面較深之位置發生光電轉換，故而用以貯存經光電轉換之電子的電位亦必需形成至較深之位置為止。
先前，為了於較深之位置形成電位，需要超高能量之離子植入(離子注入)，從而有開發或製造之成本增加之虞。又，亦需要與該情況相應的光阻之開發，從而有開發之難度進一步增加之虞。
因此，考慮到藉由自矽基板表面之正面側與背面側進行離子注入，而形成可充分地貯存紅外光經過光電轉換而成之電子的較深之光電二極體之方法((無需超高能量之離子注入的方法)(例如參照專利文獻1)。
就該方法而言，首先，藉由自矽基板之正面側進行離子注入，而於矽基板正面以與對應於可見光之影像感測器相同程度的深度形成光電二極體。其後，將矽基板翻轉並進行矽基板背面之研磨。繼而，藉由自其背面側進行離子注入，而於矽基板背面以與對應於可見光之影像感測器相同程度的深度形成光電二極體。藉由如此進行製造，不
進行超高能量之離子注入便可形成相對於深度方向具有最大2倍之深度的光電轉換區域。
再者，被翻轉之矽基板係被研磨至所需之膜厚為止，且於進行離子注入後與用以支承研磨後之矽之厚度的支承基板接合。繼而，藉由高溫之活化處理使自矽基板之背面側經離子注入之雜質活化。
[專利文獻1]日本專利特開2010-192483號公報
然而，專利文獻1中所記載之方法係僅用於使長波長區域之光電轉換效率提高者，而無法於1像素中獲得複數種光電轉換輸出，難以利用於多種用途。又，就專利文獻1中所記載之方法而言，於其製造中，為了不使矽基板與支承基板之接合被破壞，必需進行使自矽基板之背面側經離子注入之雜質活化的活化處理。因此，需要可於短時間內進行熱處理且進行不會對接合界面造成熱影響之雷射退火等處理的特殊設備。因此，有製造成本增加之虞。
本揭示係鑒於此種狀況而完成者，其目的在於可在1像素中獲得入射光之互不相同之複數種波長區域成分之光電轉換結果，且可更容易地獲得更多樣的光電轉換輸出。
本揭示之一態樣係一種攝像元件，其包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面相反之側，且形成用以自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件。
上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件可將入射光之互不相同之波長區域成分進行光電轉換。
上述光電轉換元件層之光電轉換元件可將可見光之波長區域成分進行光電轉換，上述支承基板之光電轉換元件可將近紅外光之波長區域成分進行光電轉換。
可使上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件之厚度互不相同。
上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件能以互為相同之時序輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷。
上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件能以互不相同之時序輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷。
上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件係藉由輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷，而輸出於上述光電轉換元件層中獲得之圖像與於上述支承基板中獲得之圖像經合成而成之合成圖像。
上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件之、將入射光進行光電轉換並儲存電荷之電荷儲存時間可互不相同。
上述配線層之上述配線能以確保自上述配線層之一側穿透至另一側之入射光之光程的方式配置。
於上述配線層之上述光程中可形成包含光之折射率大於周圍之原材料而構成之波導。
於上述配線層之上述光程中可形成有光吸收體。
上述支承基板可進而包括配線，該配線係形成於上述支承基板
之光電轉換元件之與上述入射光之入射面相反之側且用以自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷，且可藉由貫通孔而使上述配線層之配線之外部端子與上述支承基板之配線之外部端子相互連接。
可自上述光電轉換元件層之光電轉換元件讀出電荷，於上述光電轉換元件之光電轉換元件之電荷超過特定之閾值之情形時，可自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷。
上述光電轉換元件可包括有機光電轉換膜。
可進而包括白色濾光片，於上述光電轉換元件層之光電轉換元件中，將已穿透上述白色濾光片之上述入射光之白色成分進行光電轉換，於上述支承基板之光電轉換元件中，將上述入射光之其他顏色成分進行光電轉換。
可使用在上述光電轉換元件中經光電轉換之紅外光，獲得至對象物為止之深度資訊。
可控制是否將於上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件中經光電轉換之上述入射光之資料個別地輸出或是累加輸出。
上述支承基板可包括：光電轉換元件層，其形成上述支承基板之光電轉換元件；配線層，其形成於上述支承基板之光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述支承基板之光電轉換元件層及上述支承基板之配線層，且進而包括其他光電轉換元件。
本揭示之另一態樣係一種電子機器，其包括攝像元件及資訊處理部，上述攝像元件係將被攝體進行攝像且包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以
自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件；上述資訊處理部係使用上述攝像元件之光電轉換元件中所獲得之信號進行資訊處理。
本揭示之又一態樣係一種資訊處理裝置，其包括攝像元件及信號處理部，上述攝像元件包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件；且，上述信號處理部係使用上述攝像元件之光電轉換元件中所獲得之複數個波長帶之信號進行解析。
於本揭示之一態樣中，包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於光電轉換元件層之與入射光之入射面為相反之側，且形成用以自光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於光電轉換元件層及配線層，且包括其他光電轉換元件。
於本揭示之另一態樣中包括攝像元件及資訊處理部，上述攝像元件係將被攝體進行攝像，且包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於光電轉換元件層之與入射光之入射面為相反之側，且形成用以自光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於光電轉換元件層及配線層，且包括其他光電轉換元件；上述資訊處理部係使用攝像元件之光電轉換元件中所獲得之信號進行資訊處理。
於本揭示之又一態樣係一種資訊處理裝置，其包括攝像元件及信號處理部，上述攝像元件包括：光電轉換元件層，其形成將入射光
進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於光電轉換元件層之與入射光之入射面為相反之側，且形成用以自光電轉換元件讀出電荷的配線；及支承基板，其積層於光電轉換元件層及配線層，且包括其他光電轉換元件；上述信號處理部係使用攝像元件之光電轉換元件中所獲得之複數個波長帶之信號進行解析。
根據本揭示，可對入射光進行光電轉換。特別是可更容易地獲得更多樣的光電轉換輸出。
10‧‧‧CMOS影像感測器
11‧‧‧聚光透鏡
11-1‧‧‧聚光透鏡
11-2‧‧‧聚光透鏡
11-3‧‧‧聚光透鏡
11-4‧‧‧聚光透鏡
12‧‧‧彩色濾光片
12-1‧‧‧彩色濾光片
12-2‧‧‧彩色濾光片
12-3‧‧‧彩色濾光片
12-4‧‧‧彩色濾光片
13‧‧‧絕緣膜
14‧‧‧半導體基板
15‧‧‧光電二極體
15-1‧‧‧光電二極體
15-2‧‧‧光電二極體
15-3‧‧‧光電二極體
15-4‧‧‧光電二極體
16‧‧‧配線層
17‧‧‧配線
18‧‧‧配線層間膜
19‧‧‧鈍化膜
20‧‧‧支承基板
21‧‧‧焊墊
31‧‧‧可見光
32‧‧‧近紅外光
100‧‧‧CMOS影像感測器
111‧‧‧聚光透鏡
111-1‧‧‧聚光透鏡
111-2‧‧‧聚光透鏡
111-3‧‧‧聚光透鏡
111-4‧‧‧聚光透鏡
112‧‧‧彩色濾光片
112-1‧‧‧彩色濾光片
112-2‧‧‧彩色濾光片
112-3‧‧‧彩色濾光片
112-4‧‧‧彩色濾光片
113‧‧‧絕緣膜
114‧‧‧半導體基板
115‧‧‧光電二極體
115-1‧‧‧光電二極體
115-2‧‧‧光電二極體
115-3‧‧‧光電二極體
115-4‧‧‧光電二極體
116‧‧‧配線層
117‧‧‧配線
118‧‧‧配線層間膜
119‧‧‧鈍化膜
120‧‧‧配線層
121‧‧‧配線
122‧‧‧配線層間膜
123‧‧‧半導體基板
124‧‧‧光電二極體
124-1‧‧‧光電二極體
124-2‧‧‧光電二極體
124-3‧‧‧光電二極體
124-4‧‧‧光電二極體
125‧‧‧支承基板
131‧‧‧TSV
132‧‧‧焊墊
133‧‧‧焊墊
141‧‧‧可見光
141-1‧‧‧可見光
141-2‧‧‧可見光
142‧‧‧近紅外光
142-1‧‧‧近紅外光
142-2‧‧‧近紅外光
200‧‧‧製造裝置
201‧‧‧控制部
202‧‧‧背面照射型影像感測器製造部
203‧‧‧正面照射型影像感測器製造部
204‧‧‧組裝部
211‧‧‧輸入部
212‧‧‧輸出部
213‧‧‧記憶部
214‧‧‧通訊部
215‧‧‧驅動器
221‧‧‧可移動媒體
251‧‧‧波導
251-1‧‧‧波導
251-2‧‧‧波導
251-3‧‧‧波導
251-4‧‧‧波導
310‧‧‧像素
310A‧‧‧感測器受光部
320‧‧‧透鏡
351‧‧‧光電二極體
351-1‧‧‧光電二極體
351-2‧‧‧光電二極體
360‧‧‧半導體基板
361‧‧‧光電二極體
361-1‧‧‧光電二極體
361-2‧‧‧光電二極體
361-3‧‧‧光電二極體
361-4‧‧‧光電二極體
381‧‧‧可見光
382‧‧‧可見光
400‧‧‧CMOS影像感測器
411‧‧‧半導體基板
412‧‧‧光電二極體
412-1‧‧‧光電二極體
412-2‧‧‧光電二極體
412-3‧‧‧光電二極體
412-4‧‧‧光電二極體
413‧‧‧配線層
414‧‧‧配線
415‧‧‧配線層間膜
421‧‧‧TSV
423‧‧‧焊墊
600‧‧‧攝像裝置
611‧‧‧透鏡部
612‧‧‧CMOS感測器
613‧‧‧A/D轉換器
614‧‧‧操作部
615‧‧‧控制部
616‧‧‧圖像處理部
617‧‧‧顯示部
618‧‧‧編解碼器處理部
619‧‧‧記錄部
1000‧‧‧CMOS影像感測器
1001‧‧‧具有攝像功能之構成
1002‧‧‧支承基板
1011‧‧‧具有攝像功能之構成
1012‧‧‧支承基板
1021‧‧‧光電二極體
1022‧‧‧配線層
1023‧‧‧電極
1024‧‧‧鈍化膜
1025‧‧‧絕緣膜
1026‧‧‧彩色濾光片
1027‧‧‧片上透鏡
1028‧‧‧貫通電極
1031‧‧‧光電二極體
1032‧‧‧配線層
1033‧‧‧電極
1034‧‧‧鈍化膜
1035‧‧‧貫通電極
1200‧‧‧製造裝置
1201‧‧‧控制部
1202‧‧‧製造部
1211‧‧‧輸入部
1212‧‧‧輸出部
1213‧‧‧記憶部
1214‧‧‧通訊部
1215‧‧‧驅動器
1221‧‧‧可移動媒體
1231‧‧‧支承基板製造部
1232‧‧‧具有攝像功能之構成製造部
1233‧‧‧表面處理部
1234‧‧‧接合部
1235‧‧‧姿勢反轉部
1236‧‧‧研磨部
1237‧‧‧上層形成部
1238‧‧‧電極形成部
1300‧‧‧製造裝置
1301‧‧‧控制部
1302‧‧‧製造部
1311‧‧‧輸入部
1312‧‧‧輸出部
1313‧‧‧記憶部
1314‧‧‧通訊部
1315‧‧‧驅動器
1321‧‧‧可移動媒體
1331‧‧‧支承基板製造部
1332‧‧‧具有攝像功能之構成製造部
1333‧‧‧光程形成部
1334‧‧‧表面處理部
1335‧‧‧接合部
1336‧‧‧姿勢反轉部
1337‧‧‧研磨部
1338‧‧‧上層形成部
1339‧‧‧電極形成部
1341‧‧‧蝕刻部
1342‧‧‧埋入材
1343‧‧‧蝕刻部
1351‧‧‧具有攝像功能之構成
1400‧‧‧CMOS影像感測器
1401‧‧‧上層
1402‧‧‧中層
1403‧‧‧下層
1501‧‧‧上面光電二極體
1502‧‧‧下面光電二極體
1511‧‧‧遮光膜
1531‧‧‧上面光電二極體
1532‧‧‧下面光電二極體
1533‧‧‧上面光電二極體
1534‧‧‧下面光電二極體
1600‧‧‧攝像裝置
1601‧‧‧透鏡系統
1602‧‧‧攝像元件
1603‧‧‧A/D轉換部
1604‧‧‧鉗位部
1605‧‧‧解馬賽克部
1606‧‧‧線性矩陣部
1607‧‧‧伽馬修正部
1608‧‧‧亮度色度信號生成部
1609‧‧‧視訊介面/IF等
1620‧‧‧健康照護裝置
1621‧‧‧攝像裝置
1622‧‧‧解析裝置
1631‧‧‧人體
1640‧‧‧膠囊內視鏡
1641‧‧‧攝像裝置
1650‧‧‧電子機器
1651‧‧‧紅外光照射部
1652‧‧‧紅外光照射部
1653‧‧‧攝像元件
1661‧‧‧測量對象物
1662‧‧‧雜訊源
1671‧‧‧上面光電二極體
1672‧‧‧下面光電二極體
1680‧‧‧攝像模組
1681‧‧‧聚光透鏡
1683‧‧‧紅外線截止濾光鏡
1692‧‧‧下面光電二極體
1700‧‧‧攝像裝置
1701‧‧‧透鏡系統
1702‧‧‧攝像元件
1703‧‧‧A/D轉換部
1704‧‧‧鉗位部
1705‧‧‧記憶體部
1706‧‧‧倍率運算部(HDR運算部)
1707‧‧‧上面/下面合成部
1708‧‧‧解馬賽克部
1709‧‧‧線性矩陣部
1710‧‧‧伽馬修正部
1711‧‧‧亮度色度信號生成部
1712‧‧‧視訊/IF等
1731‧‧‧上面光電二極體
1732‧‧‧中面光電二極體
1733‧‧‧下面光電二極體
1800‧‧‧移動通訊終端
1801‧‧‧攝像元件
1810‧‧‧人體
1820‧‧‧白手杖
1821‧‧‧攝像裝置
1830‧‧‧相機
1831‧‧‧攝像部
1832‧‧‧正面顯示器
1840‧‧‧設置台
1841‧‧‧攝像元件
1851‧‧‧攝像元件
1852‧‧‧攝像元件
1853‧‧‧攝像元件
1860‧‧‧系統單元
1861‧‧‧相機
1862‧‧‧電視接收機
1901‧‧‧Cell處理器
1902‧‧‧XDRAM
1903‧‧‧RSX
1904‧‧‧I/O橋接器
1905‧‧‧硬碟驅動器
1906‧‧‧記憶卡讀取器
1907‧‧‧藍光光碟BD-ROM讀取器
1908‧‧‧VRAM
1909‧‧‧藍牙
1910‧‧‧WI-FI
1911‧‧‧乙太網路
1912‧‧‧USB2.0
1921‧‧‧顯示器
1931‧‧‧舊式記憶卡讀取器
1941‧‧‧光碟
1951‧‧‧遊戲控制器
1952‧‧‧遙控器
1953‧‧‧鍵盤
1954‧‧‧滑鼠
1955‧‧‧掌上型娛樂裝置
1956‧‧‧視訊相機
1957‧‧‧麥克風耳機
S101~S103‧‧‧步驟
S1201~S1205‧‧‧步驟
S1221~S1227‧‧‧步驟
S1301~S1310‧‧‧步驟
S1601~S1606‧‧‧步驟
S1701~S1709‧‧‧步驟
S1801~S1809‧‧‧步驟
圖1係表示先前之CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)影像感測器之主要構成例的圖。
圖2係表示本技術之CMOS影像感測器之主要構成例之圖。
圖3係表示本技術之製造裝置之主要構成例之方塊圖。
圖4係說明製造處理之流程之例之流程圖。
圖5係表示本技術之CMOS影像感測器之另一構成例之圖。
圖6係說明光瞳修正之例之圖。
圖7係表示本技術之CMOS影像感測器之又一構成例的圖。
圖8係表示本技術之CMOS影像感測器之又一構成例的圖。
圖9係表示本技術之CMOS影像感測器之又一構成例的圖。
圖10係表示本技術之CMOS影像感測器之又一構成例的圖。
圖11係表示攝像裝置之主要構成例之方塊圖。
圖12係表示本技術之CMOS影像感測器之又一構成例的圖。
圖13係表示本技術之製造裝置之另一構成例之方塊圖。
圖14係說明支承基板製造處理之流程之例的流程圖。
圖15A-E係說明支承基板製造處理之情況之圖。
圖16係說明製造處理之流程之另一例的流程圖。
圖17A-G係說明製造處理之情況之圖。
圖18係表示本技術之製造裝置之又一構成例的方塊圖。
圖19係說明製造處理之流程之又一例之流程圖。
圖20A-J係說明製造處理之情況之圖。
圖21係表示本技術之CMOS影像感測器之又一構成例的圖。
圖22係表示信號讀出之情況之例的圖。
圖23A、B係表示像素配置之例的圖。
圖24A-C係表示下層之構成例之圖。
圖25A、B係表示像素配置之另一例之圖。
圖26A、B係表示光電二極體形成位置之例的圖。
圖27係表示本技術之攝像裝置之主要構成例之方塊圖。
圖28A、B係表示對醫療機器之應用例之圖。
圖29係表示對ToF(Time of Flight，飛行時間)之應用例的圖。
圖30A、B係表示對攝像模組之應用例之圖。
圖31係說明攝像處理之流程之例的流程圖。
圖32係表示像素配置之又一例之圖。
圖33係表示本技術之攝像裝置之另一構成例之方塊圖。
圖34係說明取樣間隔之例之圖。
圖35A-D係表示電極連接之構成例之圖。
圖36係表示像素配置之又一例之圖。
圖37係說明控制處理之流程之例的流程圖。
圖38係表示對移動通訊終端之應用例的圖。
圖39係表示對電子機器之應用例之圖。
圖40A-C係表示對攝像裝置之應用例之圖。
圖41A-C係表示對電子機器之應用例之圖。
圖42係說明控制處理之流程之例的流程圖。
圖43係表示對攝像裝置之應用例之圖。
圖44係表示對輸入介面之應用例之圖。
圖45係表示對電子機器之應用例之方塊圖。
圖46A、B係說明入射光之反射之情況之例的圖。
以下，對用以實施本技術之形態(以下稱為實施形態)進行說明。再者，說明係按以下之順序進行。
1.第1實施形態(攝像元件：背面型+正面型)
2.第2實施形態(製造裝置及方法)
3.第3實施形態(應用例1：波導)
4.第4實施形態(應用例2：光瞳修正)
5.第5實施形態(應用例3：PD(Photo Diode，光電二極體)間距變更)
6.第6實施形態(應用例4：可見光+可見光)
7.第7實施形態(應用例5：背面型+背面型)
8.第8實施形態(攝像裝置)
9.第9實施形態(各種應用例)
首先，對先前之攝像元件之構成例進行說明。圖1係表示先前之CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)影像感測器之主要構成例之圖。圖1所示之CMOS影像感測器10係使用有CMOS且每一單位單元均具有放大器之背面照射型影像感測器。
於圖1中表示CMOS影像感測器10之縱方向(積層方向)之構造的概略(剖面之概略圖)。如圖1所示，CMOS影像感測器10係針對每一像素
而包括聚光透鏡11、彩色濾光片12、及光電二極體(Photo Diode)15。
於圖1中表示有4像素作為CMOS影像感測器10之有效像素區域。作為該4像素之構成，於半導體基板14中形成有光電二極體15-1至光電二極體15-4。於無需相互區分地說明各光電二極體之情形時，簡稱為光電二極體15。
對於光電二極體15-1設置有聚光透鏡11-1及彩色濾光片12-1。對於光電二極體15-2設置有聚光透鏡11-2及彩色濾光片12-2。對於光電二極體15-3設置有聚光透鏡11-3及彩色濾光片12-3。對於光電二極體15-4設置有聚光透鏡11-4及彩色濾光片12-4。於無需相互區分地說明各聚光透鏡之情形時，簡稱為聚光透鏡11。又，於無需相互區分地說明各彩色濾光片之情形時，簡稱為彩色濾光片12。
如圖1所示，於半導體基板14之光入射面即背面側形成有絕緣膜13，於其上形成有彩色濾光片12及聚光透鏡11。
又，於半導體基板14之與光入射面相對向之正面側形成有配線層16、鈍化膜19、及支承基板20。於配線層16中形成有配線17及配線層間膜18。
再者，於並非CMOS影像感測器10之有效像素區域的區域之配線層中，形成有用以與CMOS影像感測器10之外部之電路連接的焊墊21。
對於此種構成之CMOS影像感測器10，例如若可見光31入射至聚光透鏡11-2，則該可見光31穿透聚光透鏡11-2、彩色濾光片12-2及絕緣膜13，於光電二極體15-2中效率良好地得到光電轉換。
相對於此，近紅外光32與可見光31相比波長較長，故而對矽(半導體基板14)之侵入長度長於可見光31，需要於較可見光31更深之位置有將經光電轉換而成之電子彙集的電位分佈。
然而，如圖1所示之CMOS影像感測器10般，於背面照射型之情
形時，一般而言，為了抑制混色之發生，必需使半導體基板14之膜厚薄膜化至2 μm~3 μm左右。因此，有如下之虞：光電二極體15-4無法對穿透聚光透鏡11-4、彩色濾光片12-4及絕緣膜13而入射之近紅外光32效率良好地進行光電轉換。即，於背面照射型CMOS影像感測器10中，難以獲得對於近紅外光32之充分之感度。
因此，尤其為了提高長波長區域之感度，考慮到專利文獻1中所記載之方法。然而，於該方法中，無法於1像素中獲得複數種光電轉換輸出，難以利用於多種用途。又，就專利文獻1中所記載之方法而言，雖係自半導體基板之兩面進行離子植入(離子注入)，但需要進行於短時間內進行熱處理之雷射退火等處理的特殊設備。而且，有發生混色之虞。
再者，於正面照射型影像感測器之情形時，可使矽基板較厚，但為了於如使近紅外光效率良好地得到光電轉換之程度般較深之位置形成電位，需要超高能量之離子注入。
因此，於本揭示中，對可於1像素內對例如上述可見光與近紅外光般入射光之互不相同之複數種波長區域成分進行光電轉換之攝像元件。
圖2係表示應用有本技術之CMOS影像感測器之構成例的圖。圖2所示之CMOS影像感測器100係與圖1之CMOS影像感測器10相同之使用有CMOS之影像感測器。
於圖2中表示CMOS影像感測器100之縱方向(積層方向)之構造之概略(剖面之概略圖)。如圖2所示，於CMOS影像感測器100中，光係於圖中之大致自上方朝下方入射。CMOS影像感測器100係相對於該入射光之前進方向具有多層構造。即，入射至CMOS影像感測器100之光係以穿透各層之方式前進。
於圖2中表示有4像素作為CMOS影像感測器100之有效像素區域。即，作為該4像素之構成，於半導體基板114中形成有光電二極體115-1至光電二極體115-4。又，作為光電二極體115-1之像素之構成，形成有聚光透鏡111-1及彩色濾光片112-1。進而，作為光電二極體115-2之像素之構成，形成有聚光透鏡111-2及彩色濾光片112-2。又，作為光電二極體115-3之像素之構成，形成有聚光透鏡111-3及彩色濾光片112-3。進而，作為光電二極體115-4之像素之構成，形成有聚光透鏡111-4及彩色濾光片112-4。
於無需相互區分地說明各光電二極體之情形時，簡稱為光電二極體115。又，於無需相互區分地說明各聚光透鏡之情形時，簡稱為聚光透鏡111。進而，於無需相互區分地說明各彩色濾光片之情形時，簡稱為彩色濾光片112。
CMOS影像感測器100之、圖中之較鈍化膜119更上側之層具有與圖1之CMOS影像感測器10相同之構成。即，自圖中上方起形成有聚光透鏡111、彩色濾光片112、絕緣膜113、半導體基板114(包含光電二極體115)、配線層116(包含配線117及配線層間膜118)、及鈍化膜119。
聚光透鏡111係藉由使入射至攝像面之光彙集於對應之光電二極體115，而使光電二極體115之量子效率提高。
彩色濾光片112係藉由使經由對應之聚光透鏡111而入射之入射光穿透，而使入射光之特定之波長(顏色)區域之成分入射至對應之光電二極體115。穿透各彩色濾光片112之波長(顏色)區域為任意，可為可見光，亦可為紅外線或紫外線。又，彩色濾光片112可為使所有相同之波長(顏色)區域穿透之濾光片，亦可為例如使RGB(Red Green Blue，紅色綠色藍色)或可見光與紅外光等般互不相同之波長(顏色)區域穿透之複數種濾光片。
於彩色濾光片112包括複數種濾光片之情形時，可使各波長(顏色)區域之濾光片例如以拜耳排列等特定之順序排列。例如亦可使於圖2中彩色濾光片112-1及彩色濾光片112-3為使紅色(R)穿透之濾光片，彩色濾光片112-2及彩色濾光片112-4為使綠色(G(Gr))穿透之濾光片。又，例如亦可使圖2中之彩色濾光片112-1及彩色濾光片112-3為使綠色(G(Gb))穿透之濾光片，使彩色濾光片112-2及彩色濾光片112-4為使藍色(B)穿透之濾光片。
形成於半導體基板114之光電二極體115係與圖1之情形同樣地，主要對可見光之波長區域成分效率良好地進行光電轉換。即，光電二極體115係在適宜入射光中所含之可見光之波長區域成分的深度，形成有用以貯存經光電轉換而成之電子的電位分佈。例如可見光141係穿透聚光透鏡111-2、彩色濾光片112-2、及絕緣膜113，於光電二極體115-2中效率良好地得到光電轉換。
再者，半導體基板114之膜厚為任意。例如亦可使其形成為2 μm~3 μm左右以抑制混色之發生。
配線層116之配線117係例如由鋁(Al)或銅(Cu)形成。再者，於圖2中，作為配線117僅表示出1個，但圖2之配線層116內之灰色之四角形全部為配線117。於圖2之例之配線層116中，配線117成為4層構造，但配線之層數為任意。
另外，CMOS影像感測器100係與圖1之CMOS影像感測器10之情形不同，如圖2所示，於鈍化膜119之圖中下側進而包括配線層120、半導體基板123、及支承基板125。
配線層120係基本上與配線層116相同之層。於配線層120中形成有配線121及配線層間膜122。再者，於圖2中，作為配線121僅表示出1個，但圖2之配線層120內之灰色之四角形全部為配線121。於圖2之例之配線層120中，配線121成為2層構造，但配線之層數為任意。
於配線層116之、並非CMOS影像感測器100之有效像素區域的區域中，形成有焊墊132作為配線層116之電路之外部電極。於配線層120之、並非CMOS影像感測器100之有效像素區域的區域中形成有焊墊133作為配線層120之電路之外部電極。又，焊墊132與焊墊133係藉由TSV(Through-Silicon Via，矽通孔)131(所謂貫通孔)而連接。即，使配線層116之電路與配線層120之電路連接。再者，該TSV131之數量為任意。又，雖然省略圖示，但於配線層116及配線層120之、並非CMOS影像感測器100之有效像素區域的區域中，形成有除如焊墊132及焊墊133般藉由TSV131而相互連接之電極以外之、用以與CMOS影像感測器100之外部之電路連接的焊墊(外部電極)。
半導體基板123係基本上與半導體基板114相同之層。於半導體基板123中，形成有光電二極體124-1作為光電二極體115-1之像素之構成。又，於半導體基板123中，形成有光電二極體124-2作為光電二極體115-2之像素之構成。進而，於半導體基板123中形成有光電二極體124-3作為光電二極體115-3之像素之構成。又，於半導體基板123中，形成有光電二極體124-4作為光電二極體115-4之像素之構成。於無需相互區分地說明光電二極體124-1至光電二極體124-4之情形時，簡稱為光電二極體124。
已穿透光電二極體115之入射光(於光電二極體115中未經光電轉換之入射光)係經由配線層116、鈍化膜119、及配線層120而入射至半導體基板123(光電二極體124)。於配線層116及配線層120中，配線117及配線121係為了確保該入射光之光程而配置。亦可例如圖2所示，僅於半導體基板114之斜線部分所示之部分(未形成有光電二極體115之部分)之下方的部分(換言之，半導體基板123之斜線部分所示之部分(未形成有光電二極體124之部分)之上方的部分)配置配線117及配線121。換言之，藉由此種配置，可將配線117及配線121用作光程周
圍之遮光壁。即，由於容易藉由配線117及配線121反射入射光，故而可抑制入射光洩漏至光程之外部。因此，可提高光電轉換之效率，並且可抑制混色之發生。
光電二極體124係設置於適宜對近紅外光之波長區域成分進行光電轉換之位置(深度)，且對在光電二極體115中未經光電轉換而入射至光電二極體124之入射光中所含的近紅外光之波長區域成分效率良好地進行光電轉換。例如近紅外光142係穿透聚光透鏡111-4、彩色濾光片112-4、絕緣膜113、光電二極體115-4、配線層116、鈍化膜119、及配線層120，於光電二極體124-4中效率良好地得到光電轉換。
如上所述，CMOS影像感測器100係相對於入射光之前進方向具有多層構造，且包括夾持配線層(配線層116及配線層120)之2層光電二極體(光電轉換元件)之層(半導體基板114及半導體基板123)。
藉由設為此種構成，CMOS影像感測器100可於1像素中藉由光電二極體115及光電二極體124，例如對可見光與近紅外光該兩者之波長區域成分(即，互不相同之複數種波長區域成分)效率良好地進行光電轉換。換言之，藉由在光電二極體115與光電二極體124之間夾持配線層(配線層116及配線層120)，可根據易於設定之該等配線層之厚度來容易地設定光電二極體124之深度。即，可更容易地使任意之複數種波長區域之光電轉換之效率提高。
CMOS影像感測器100中之一部分或全部像素係如此構成。因此，CMOS影像感測器100可不使像素數及像素尺寸減少，即，可一面抑制圖像品質之降低一面獲得(高畫質之)可見光之圖像，並且可獲得(高畫質之)近紅外光之圖像。CMOS影像感測器100至少可獲得與圖1之CMOS影像感測器10相同程度之圖像品質的可見光之圖像，進而，亦可獲得近紅外光之圖像。
再者，CMOS影像感測器100係使用2段之光電二極體(光電二極
體115及光電二極體124)，獲得可見光之圖像與近紅外光之圖像。因此，CMOS影像感測器100可同時獲得可見光之圖像與近紅外光之圖像(可獲得時序彼此相同之圖像)。例如，亦考慮到如使用紅外光之圖像決定圖像修正方法，並使用該圖像修正方法來修正可見光之圖像等使用兩者之圖像進行處理之情形般，較理想的是該紅外光之圖像與可見光之圖像為同時序之圖像之情形。當然，亦考慮到較理想的是兩者之圖像之時序為互不相同之情形，但亦可使CMOS影像感測器100於互不相同之時序獲取可見光之圖像與近紅外光之圖像。
又，CMOS影像感測器100可藉由將於光電二極體115中所獲得之圖像與於光電二極體124中所獲得之圖像合成，而獲得高畫質之紅外光圖像。即，可實現延伸出有效之光程長度之近紅外感測器。
再者，亦可使配線117及配線121之至少一部分為用以自光電二極體115及光電二極體124中之至少任一者讀出電荷之電路的配線。例如配線層116之配線117之至少一部分係用以自光電二極體115讀出電荷之電路的配線，配線層120之配線121之至少一部分係用以自光電二極體124讀出電荷之電路的配線，亦可使該等電路相互獨立。
此情形時，於圖2中，聚光透鏡111至鈍化膜119之各層係形成背面照射型CMOS影像感測器，配線層120至支承基板125之各層係形成正面照射型CMOS影像感測器。該背面照射型CMOS影像感測器與正面照射型CMOS影像感測器係相互獨立。即，此情形時，CMOS影像感測器100係使相互獨立之2個CMOS影像感測器重疊並連接。
此情形時之CMOS影像感測器100可藉由背面照射型CMOS影像感測器對入射光之可見光之波長區域成分進行光電轉換而獲得高畫質之可見光之圖像。又，CMOS影像感測器100可藉由正面照射型CMOS影像感測器對入射光之近紅外光之波長區域成分進行光電轉換而獲得高畫質之近紅外光之圖像。
又，作為CMOS影像感測器100之構成而重疊之該等CMOS影像感測器係可相互獨立地動作。因此，CMOS影像感測器100例如既可容易地同時獲得可見光之圖像與近紅外光之圖像(獲得時序彼此相同之圖像)，亦可容易地於互不相同之時序獲取可見光之圖像與近紅外光之圖像。又，亦可容易地進行該切換控制。
例如，於同時獲得可見光之圖像與近紅外光之圖像之情形時，只要使光電二極體115對入射光進行光電轉換而儲存的電荷之輸出與光電二極體124對入射光進行光電轉換而儲存的電荷之輸出以彼此相同之時序進行便可。又，例如於在互不相同之時序獲取可見光之圖像與近紅外光之圖像之情形時，只要使光電二極體115中所儲存之電荷之輸出與光電二極體124中所儲存之電荷之輸出以互不相同之時序進行便可。
即，CMOS影像感測器10可更容易地獲得更多種光電轉換輸出。
如上所述，圖2之CMOS影像感測器100中，可使聚光透鏡111至鈍化膜119之各層形成背面照射型CMOS影像感測器，且可使配線層120至支承基板125之各層形成正面照射型CMOS影像感測器。
若該等CMOS影像感測器相互獨立，則CMOS影像感測器100可藉由如下方法生成：分別生成背面照射型CMOS影像感測器與正面照射型CMOS影像感測器，且於所生成之背面照射型CMOS影像感測器之正面側重疊正面照射型CMOS影像感測器，藉由TSV131將兩者連接。
圖3係表示應用本技術之製造裝置之主要構成例之方塊圖。圖3所示之製造裝置200係製造CMOS影像感測器100之裝置。
如圖3所示，製造裝置200包括控制部201、背面照射型影像感測器製造部202、正面照射型影像感測器製造部203及組裝部204。又，
製造裝置200包括輸入部211、輸出部212、記憶部213、通訊部214及驅動器215。
控制部201例如包括CPU(Central rocessing Unit，中央處理單元)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、及RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等，控制其他各部分，進行與CMOS影像感測器100之製造有關之處理。例如控制部201之CPU係依據ROM中記憶之程式而執行各種處理。又，CPU係依據自記憶部213載入至RAM中之程式而執行各種處理。又，於RAM中亦適當地記憶有CPU執行各種處理時所需之資料等。
於控制部201連接有包括鍵盤、滑鼠、觸控面板等之輸入部211。又，於控制部201亦連接有包括CRT(Cathode Ray Tube，陰極射線管)顯示器或LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)等顯示器、及揚聲器等之輸出部212。進而，於控制部201亦連接有包括快閃記憶體等SSD(Solid State Drive，固態驅動器)或硬碟等之記憶部213。又，於控制部201亦連接有包括有線LAN(Local Area Network，區域網路)或無線LAN之介面或數據機等之通訊部214。通訊部214係進行經由包含網際網路之網路之通訊處理。
於控制部201進而視需要連接有驅動器215，且於該驅動器215適當安裝有磁碟、光碟、磁光碟、或半導體記憶體等可移動媒體221。而且，視需要，將經由該驅動器215將自可移動媒體221讀出之電腦程式安裝於記憶部213。
背面照射型影像感測器製造部202係依據控制部201之控制而製造背面照射型CMOS影像感測器。即，背面照射型影像感測器製造部202係生成CMOS影像感測器100之聚光透鏡111至鈍化膜119。該製造方法為任意。例如背面照射型影像感測器製造部202係以與先前相同之方法製造背面照射型CMOS影像感測器。
正面照射型影像感測器製造部203係依據控制部201之控制而製造正面照射型CMOS影像感測器。即，正面照射型影像感測器製造部203係生成CMOS影像感測器100之配線層120至支承基板125。該製造方法為任意。例如正面照射型影像感測器製造部203係以與先前相同之方法製造正面照射型CMOS影像感測器。
組裝部204係依據控制部201之控制而組裝CMOS影像感測器100。即，組裝部204係將藉由背面照射型影像感測器製造部202而製造之背面照射型CMOS影像感測器與藉由正面照射型影像感測器製造部203而製造之正面照射型CMOS影像感測器連接。更具體而言，組裝部204係於背面照射型CMOS影像感測器之正面側重疊正面照射型CMOS影像感測器，藉由TSV131將彼此之焊墊連接。
參照圖4之流程圖對製造處理之流程之例進行說明。
於製造裝置200製造CMOS影像感測器100時，控制部201係執行製造處理。
當開始製造處理時，於步驟S101中，控制部201係控制背面照射型影像感測器製造部202，使其製造背面照射型CMOS影像感測器。
於步驟S102中，控制部201係控制正面照射型影像感測器製造部203，使其製造正面照射型CMOS影像感測器。
於步驟S103中，控制部201係控制組裝部204，而組裝CMOS影像感測器100。更具體而言，組裝部204係依據控制部201之控制，於藉由步驟S101之處理而製造之背面照射型CMOS影像感測器之正面側重疊藉由步驟S102之處理而製造之正面照射型CMOS影像感測器。進而，組裝部204係依據控制部201之控制，藉由貫通孔(TSV)將其等之焊墊連接。
當結束步驟S103之處理時，控制部201係結束製造處理。
藉由以如上之方式進行製造，製造裝置200無需超高能量之離子注入或雷射退火等特殊之處理或設備，便可更容易地製造CMOS影像感測器100。即，可更容易地實現更容易獲得更多種光電轉換輸出之攝像元件。
再者，CMOS影像感測器100只要使已穿透光電二極體115之光之大部分穿透配線層116及配線層120(之各配線間)到達光電二極體124便可。即，配線層116之各配線117、及配線層120之各配線121之位置只要可確保自光電二極體115至光電二極體124之入射光之光程，則可為任意。例如亦可將配線117或配線121配置於光電二極體115之下方或光電二極體124之上方。
又，例如亦可於配線層116設置波導。圖5係表示此情形之CMOS影像感測器100之主要構成例之圖。於圖5所示之例之情形時，於CMOS影像感測器100之配線層116之、光電二極體115-1之大致下方之部分，形成有波導251-1。又，於配線層116之、光電二極體115-2之大致下方之部分，形成有波導251-2。進而，於配線層116之、光電二極體115-3之大致下方之部分，形成有波導251-3。又，於配線層116之、光電二極體115-4之下方之部分，形成有波導251-4。於無需相互區分地說明波導251-1至波導251-4之情形時，簡稱為波導251。
波導251例如由含有光之折射率大於周圍之原材料的特定之波導材料構成。再者，其他構成係與圖2之情形相同。
波導251之生成係於背面照射型CMOS影像感測器之生成時進行。例如，首先於配線層116之、光電二極體115之大致下方之部分(配線117之間)自圖中之下方朝上方形成孔。其次，自包含該孔之背面照射型CMOS影像感測器之正面側(圖中下側之面)起形成鈍化膜
119。繼而，於配線層116之各孔中形成波導251。
如圖5所示，已穿透光電二極體115之入射光係經由該波導251而到達光電二極體124。因此，此情形時，CMOS影像感測器100可藉由波導251之波導效果，而將入射光中所含之近紅外光之波長區域成分即近紅外光142更效率良好地供給至光電二極體124。即，可提高光電二極體124之感度。
再者，波導亦可形成於配線層120。又，亦可於配線層116及配線層120該兩者形成波導。任一種情形均如上所述，可提高光電二極體124之感度。又，波導原材料為任意。
本實施形態中所說明之CMOS影像感測器100亦可藉由與於第2實施形態中說明者相同之方法進行製造。即，只要於控制部201控制背面照射型影像感測器製造部202，製造背面照射型CMOS影像感測器時(步驟S101)，於配線層116中形成如上所述之波導便可。波導可藉由與先前相同之方法形成。
再者，於將波導設置於配線層120中之情形時，只要於控制部201控制正面照射型影像感測器製造部203而製造正面照射型CMOS影像感測器時(步驟S102)，使如上所述之波導形成於配線層120中便可。此情形時，波導亦可藉由與先前相同之方法形成。
再者，於將波導設置於配線層116及配線層120該兩者中之情形時，只要使控制部201控制背面照射型影像感測器製造部202及正面照射型影像感測器製造部203該兩者，於各個配線層中形成波導便可。
即，於本實施形態之情形時，製造裝置200可更容易地製造CMOS影像感測器100。
又，各像素之構成之位置並不限定於上述例。例如亦可進行相
應於入射光之入射角等之位置修正(光瞳修正)。
一般而言，入射至攝像元件之入射光例如受到透鏡等之影響，相對於中央附近之像素係呈大致直角入射，但相對於周邊部之像素係朝中心方向以特定之角度(入射角θ)入射。
於圖2或圖5之CMOS影像感測器100之情形時，入射光之光程係形成於圖中之縱方向。即，該光程係對於呈大致直角入射之入射光為最佳化，但對於以特定之角度入射之光並不一定為最佳，考慮到向光電二極體115或光電二極體124之聚光率有降低之可能性。
因此，如圖6所示，亦可相應於此種入射光之入射角θ對各像素之各構成之位置進行修正(配置於適當之位置)。
圖6係表示自光入射之側觀察考慮到入射光之入射角θ而配置有各像素之構成的CMOS影像感測器時之情況之概略圖。
如圖6所示，於CMOS影像感測器100之各像素310中，各像素之微透鏡即透鏡320係對應於入射光之入射角θ，而相對於感測器受光部310A靠中央而設置。
於圖7中表示此情形之CMOS影像感測器100之、與圖2或圖5相同之剖面。如圖7所示，於各像素中，聚光透鏡111及彩色濾光片112係相對於光電二極體115，對應於入射角θ而靠中央地配置。實際上，如圖6所示，配置於2維排列中之中央附近。
藉由如上所述進行配置，自聚光透鏡111至光電二極體115之光程係相對於垂直方向，以對應於入射角θ之角度傾斜。因此，此情形時，由於相對於入射光而適當地設定光程，故而可抑制光電二極體115之聚光率之降低。
再者，亦可使配線117之各層係如圖7所示之例般，以對應於近紅外光之入射角θ而傾斜之方式配置。即，亦可使配線117對應於入射角θ，而配置於較光電二極體115更靠外側(中央之相反側附近)的位置。
進而，亦可使配線121之各層均如圖7所示之例般，以對應於近紅外光之入射角θ傾斜之方式配置。即，亦可使配線121對應於入射角θ而配置於較配線117更靠外側(中央之相反側附近)的位置。
進而，亦可使光電二極體124均如圖7所示之例般，對應於近紅外光之入射角θ，而配置於較配線121更靠外側(中央之相反側附近)的位置。
藉由如上所述進行配置，而使自光電二極體115至光電二極體124之光程相對於垂直方向而以對應於入射角θ之角度傾斜。因此，此情形時，相對於入射光適當地設定光程，故而可抑制光電二極體124之聚光率之降低。
本實施形態中所說明之CMOS影像感測器100亦可藉由與於第2實施形態中說明者相同之方法製造。即，只要於控制部201控制背面照射型影像感測器製造部202及正面照射型影像感測器製造部203該兩者，製造各CMOS影像感測器時(步驟S101及步驟S102)，使各層為進行如上所述之光瞳修正般之配置即可。
即，於本實施形態之情形時，製造裝置200亦可更容易地製造CMOS影像感測器100。
光電二極體之大小、形狀、及間隔為任意，例如圖8所示之例般，於光電二極體115與光電二極體124中，亦可使其等中之至少1者互不相同。
於圖8之例之情形時，於半導體基板123中形成有相當於2個光電二極體115之大小的光電二極體351-1及光電二極體351-2。即，光電二極體351-1係形成於半導體基板1之光電二極體115-1及光電二極體115-2之下側，且對應於光電二極體115-1及光電二極體115-2。即，光
電二極體351-1係對已穿透光電二極體115-1或光電二極體115-2之入射光之近紅外光之波長區域成分進行光電轉換。
相對於此，光電二極體351-2係形成於半導體基板1之光電二極體115-3及光電二極體115-4之下側，且對應於光電二極體115-3及光電二極體115-4。即，光電二極體351-2係對已穿透光電二極體115-3或光電二極體115-4之入射光之近紅外光之波長區域成分進行光電轉換。再者，於無需相互區分地說明光電二極體351-1及光電二極體351-2之情形時，簡稱為光電二極體351。
再者，於此種情形時，配線層116中之配線117之配置間隔與配線層120中之配線121之配線間隔亦可互不相同。於圖8之例之情形時，配線117係對應於光電二極體115之配置間隔，而形成於半導體基板114之非光電二極體115之部分之下側。相對於此，配線121係對應於光電二極體351之配置間隔，而形成於半導體基板123之非光電二極體351之部分之上側。
再者，配線117及配線121之配置位置並不限定於圖8之例，可為任意。例如亦可使配線117之配置位置與配線121一致，而形成於半導體基板123之非光電二極體351之部分之上側。又，亦可使配線121之配置位置與配線117一致，而形成於半導體基板114之非光電二極體115之部分之下側。
藉由如此，CMOS影像感測器100可於可見光之圖像與近紅外光之圖像間相互獨立地設定解析度。例如，CMOS影像感測器100可獲得解析度互不相同之可見光之圖像與近紅外光之圖像。
再者，於圖8之例中，表示光電二極體之圖中橫方向之大小於每層均不同之情況，但並不限定於此，各層之光電二極體之大小、形狀、及間隔中之至少1者亦可於每層均不同。
本實施形態中所說明之CMOS影像感測器100亦可藉由與於第2實
施形態中說明者相同之方法製造。即，背面照射型影像感測器製造部202及正面照射型影像感測器製造部203係相互獨立地製造CMOS影像感測器，故而光電二極體之大小、形狀、及間隔可相互獨立地進行設定。
即，於本實施形態之情形下，製造裝置200亦可更容易地製造CMOS影像感測器100。
以上係以可獲得可見光與近紅外光之圖像之方式進行說明，但各光電二極體之厚度為任意。即，可藉由各光電二極體進行光電轉換之波長區域為任意，CMOS影像感測器100根據入射光對矽之侵入長度而設定各光電二極體之電位分佈之深度，藉此，可獲得任意之波長區域之圖像。
例如圖9所示之例般，亦可使CMOS影像感測器100獲得波長區域互不相同之2種可見光之圖像。於圖9之例之情形時，代替圖2之半導體基板114而形成半導體基板360。於半導體基板360中形成有光電二極體361-1至光電二極體361-4。即，光電二極體361-1至光電二極體361-4係分別對應於光電二極體115-1至光電二極體115-4。於無需相互區分地說明光電二極體361-1至光電二極體361-4之情形時，簡稱為光電二極體361。除此以外之構成係與圖2相同。
半導體基板360之厚度係形成為較圖2之半導體基板114薄(例如1 μm等)。藉由如此，光電二極體361可對入射光中所含之可見光之短波長區域成分(可見光381)進行光電轉換。又，藉由較薄地形成光電二極體361，光電二極體124之深度亦變淺。因此，此情形時，光電二極體124可對入射光中所含之可見光之長波長區域成分(可見光382)而非近紅外光進行光電轉換。例如，CMOS影像感測器100中，亦可於
針對每種顏色有所不同之層的光電二極體中進行圖像化。
如此，CMOS影像感測器100包括複數層光電二極體，於各光電二極體中進行光電轉換。因此，只要分別設定各光電二極體之層中可進行光電轉換之波長區域成分便可。如上所述，各光電二極體之厚度為任意，故而可針對每層相互獨立地進行設定。例如可針對每層使光電二極體之厚度不同，亦可使整層之光電二極體之厚度統一。即，各光電二極體中可進行光電轉換之波長區域成分之設定可更容易且更自由地進行。
再者，如上所述，CMOS影像感測器100係根據光電二極體361之厚度，不僅可控制光電二極體361進行光電轉換之波長區域成分，亦可控制光電二極體124進行光電轉換之波長區域成分。
本實施形態中所說明之CMOS影像感測器100亦可藉由與於第2實施形態中進行說明者相同之方法製造。即，背面照射型影像感測器製造部202及正面照射型影像感測器製造部203可相互獨立地製造CMOS影像感測器，故而光電二極體之層之厚度可相互獨立地進行設定。
即，於本實施形態之情形時，製造裝置200亦可更容易地製造CMOS影像感測器100。
以上，以於背面照射型CMOS影像感測器之正面側重疊正面照射型CMOS影像感測器之方式進行說明，但並不限定於此，例如圖10所示，亦可代替正面照射型CMOS影像感測器而重疊背面照射型CMOS影像感測器。
圖10所示之CMOS影像感測器400包括與上述CMOS影像感測器100相同的聚光透鏡111至鈍化膜119。CMOS影像感測器400中，代替配線層120至支承基板125而包括半導體基板411及配線層413。
於半導體基板411中，對應於光電二極體115-1至光電二極體115-4之各像素，而形成有光電二極體412-1至光電二極體412-4。於無需相互區分地說明光電二極體412-1至光電二極體412-4之情形時，簡稱為光電二極體412。
光電二極體412係與光電二極體124同樣地，對與光電二極體115不同之波長區域成分進行光電轉換。更具體而言，光電二極體412係對較光電二極體115更長之波長區域進行光電轉換。例如，光電二極體115對可見光之波長區域成分進行光電轉換，相對於此，光電二極體412係對近紅外光之波長區域成分進行光電轉換。又，例如，光電二極體115對可見光之短波長區域成分進行光電轉換，相對於此，光電二極體412係對可見光之長波長區域成分進行光電轉換。
於CMOS影像感測器400之情形時，在半導體基板411之圖中下側形成有配線層413。即，CMOS影像感測器400係於背面照射型CMOS影像感測器之正面側形成有背面照射型CMOS影像感測器。
配線層413係基本上與上述配線層116或配線層120相同，包括任意之層數之配線414及配線層間膜415。然而，由於配線層413位於光電二極體412之下側，故而無需設置光程。因此，配線414可配置於任意之位置。即，配線414可更容易地進行佈局。
與配線層116或配線層120之情形同樣地，於配線層413之非有效像素區域之區域中設置有作為外部端子之焊墊423。該焊墊423係藉由TSV421而連接於配線層116之焊墊132。
如此，CMOS影像感測器400係與CMOS影像感測器100之情形同樣地，可更容易地獲得更多樣的光電轉換輸出。
再者，於CMOS影像感測器400之情形時，入射光可不經由配線層413而到達裏側之光電二極體(光電二極體412)。因此，與如CMOS影像感測器100般使正面照射型CMOS影像感測器重疊之情形相比，
CMOS影像感測器400可進一步提高光電二極體412之感度。
本實施形態中所說明之CMOS影像感測器100亦可藉由與於第2實施形態中進行說明者基本上相同之方法進行製造。然而，此情形時，控制部201係於步驟S102之處理中，代替控制正面照射型影像感測器製造部203，而控制背面照射型影像感測器製造部202，製造背面照射型CMOS影像感測器。該背面照射型CMOS影像感測器亦可與步驟S101之情形同樣地，藉由與先前相同之方法進行製造。除此以外之處理可與第2實施形態中所說明者同樣地進行。
即，於本實施形態之情形時，製造裝置200亦可更容易地製造CMOS影像感測器100。
再者，各實施形態中所說明之CMOS影像感測器之製造方法係如上所述，均無較大之差異。因此，就製造裝置200而言，只要處於上述各種製造方法中，則無需重新準備特殊之裝置或重新設置特殊之步驟，便可容易地進行製造方法之切換。即，製造裝置200可更容易地製造更多樣的CMOS影像感測器。
以上，係對將本技術應用於CMOS影像感測器之情形進行說明，但本技術並不限定於CMOS影像感測器，只要為使用光電二極體等光電轉換元件之影像感測器，則可應用於任一種影像感測器中。例如，亦可應用於CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)影像感測器中。
又，以上，係對包括夾持配線層之2層光電二極體之層之情形進行說明，但光電二極體亦可為3層以上。即，亦可使3層以上之光電二極體之層於各自之間夾隔配線層而形成。換言之，亦可重疊3個以上背面照射型或正面照射型CMOS影像感測器，藉由貫通孔將彼此之焊墊連接。
於如此形成3層以上之光電二極體之層之情形時，光電二極體之
各層可獲得互不相同之波長區域之圖像。即，此情形時之CMOS影像感測器可獲得3個以上互不相同之波長區域之圖像。即，CMOS影像感測器可更容易地獲得更多樣的光電轉換輸出。
再者，各層之光電二極體之電荷儲存時間可相互獨立地進行設定。即，各層之光電二極體可容易地以電荷儲存時間互不相同之方式驅動。因此，例如亦能夠以使光電二極體之一層之電荷儲存時間長於另一層之電荷儲存時間之方式進行設定。如此，獲得電荷儲存時間互不相同之複數種圖像，並將其等合成，藉此，CMOS影像感測器可獲得較藉由1層光電二極體而獲得之圖像之動態範圍更高的圖像。
如上所述，CMOS影像感測器100可於各光電二極體之層中對入射光之互不相同之波長區域成分進行光電轉換。
圖11係表示應用本技術之攝像裝置之構成例之圖。圖11所示之攝像裝置600係對被攝體進行攝像，將該被攝體之圖像輸出作為電信號之裝置。
如圖11所示，攝像裝置600包括透鏡部611、CMOS感測器612、A/D(Analog to Digital，類比/數位)轉換部613、A/D轉換器613、操作部614、控制部615、圖像處理部616、顯示部617、編解碼器處理部618、及記錄部619。
透鏡部611係調整到達被攝體之焦點，將來自焦點所對準之位置之光彙聚，供給至CMOS感測器612。
CMOS感測器612係包括上述已說明之構造的固體攝像元件，且於有效像素區域內設置有混色檢測像素。
A/D轉換器613係將自CMOS感測器612以特定之時序所供給之每一像素之電壓信號轉換為數位之圖像信號(以下亦適當稱為像素信
號)，並以特定之時序依序供給至圖像處理部616。
操作部614例如包括JOG DIAL(商標)、按鍵、按鈕、或觸控面板等，接收使用者之操作輸入，將與該操作輸入對應之信號供給至控制部615。
控制部615係基於與藉由操作部614而輸入之使用者之操作輸入對應的信號，對透鏡部611、CMOS感測器612、A/D轉換器613、圖像處理部616、顯示部617、編解碼器處理部618、及記錄部619之驅動進行控制，使各部分進行與攝像有關之處理。
圖像處理部616係對自A/D轉換器613供給之圖像信號，例如實施上述混色修正、或黑位準修正、白平衡調整、解馬賽克處理、矩陣處理、伽馬修正、及YC轉換等各種圖像處理。圖像處理部616係將已實施圖像處理之圖像信號供給至顯示部617及編解碼器處理部618。
顯示部617係例如構成為液晶顯示器等，基於來自圖像處理部616之圖像信號而顯示被攝體之圖像。
編解碼器處理部618係對來自圖像處理部616之圖像信號實施特定之方式之符號化處理，將經符號化處理所獲得之圖像資料供給至記錄部619。
記錄部619係記錄來自編解碼器處理部618之圖像資料。已記錄至記錄部619中之圖像資料係視需要被圖像處理部616讀出，藉此，供給至顯示部617，而顯示對應之圖像。
再者，包括應用本技術之固體攝像元件或圖像處理部的攝像裝置並不限定於上述構成，亦可為其他構成。
於通常之影像感測器(例如日本專利特開2010-232595號公報、日本專利特開2010-41034號公報、及日本專利特開2008-103368號公報
等)中，矽(Si)基板中可形成之光電二極體深度有限。此係根據光電二極體形成製程中之植入之制約、或光電轉換後之電荷之轉移性能、或與鄰接像素之電性混色等要素決定，多數情況下為3 μm左右之深度。然而，近年來，紅外感度之需求提高。矽(Si)可吸收之光係依賴於波長，即便有3 μm之深度亦僅可吸收光之一半左右，有無法使紅外充分地高感度化之虞。
因此，提出有使2個攝像元件重疊之方法(例如參照日本專利特開2008-227250號公報)。然而，若僅使2個攝像元件貼合，則有於攝像元件間產生距離(間隔件等)，且因距離或間隔件等插入物而使感度損失之虞。為了使上面與下面之光電二極體該兩者為高感度，較理想的是上面之光電二極體與下面之光電二極體該兩者儘可能地位於接近片上透鏡(OCL)之位置。
更具體地進行說明，日本專利特開2008-227250號公報中所記載之複合型固體攝像元件係將已完成之固體攝像元件彼此接合。由於各固體攝像元件非常薄，故而形成有各固體攝像元件之晶圓容易碎裂。因此，為了不使晶圓碎裂地將該等接合，需要專用之特別之裝置，故而有其製造變得困難且成本增加之虞。又，有難以獲得充分之良率之虞。
因此，較理想的是使用通常之方法進行接合，但於該接合中，為了不使各晶圓碎裂，必需使各晶圓之厚度為數百μm以上之厚度。因此，必需於進行接合之各固體攝像元件設置支承基板。例如於圖2之例之情形時，於圖中下側之攝像元件之構成中設置有支承基板，但於上側之攝像元件之構成中未設置支承基板。
對於此種上側之攝像元件之構成，於日本專利特開2008-227250號公報中所記載之方法之情形時，代替支承基板而設置有間隔件。如此，必需將支承基板、或取代其之構成設置於接合之攝像元件間。
然而，此情形時，有因該支承基板(或代替其之構成)，而使1像素中重疊之光電二極體間之距離過長之虞。因此，有如下之虞：自光入射側來看於較遠之光電二極體(圖2之例之情形時為光電二極體124)難以對所期望之波長區域進行光電轉換。又，有如下之虞：入射光難以傳達至該光電二極體，且感度無謂地降低。
作為另一例，有US2009/0294813 A1或US2009/0200589 A1等。於前者之文獻中，提出有使包括光電二極體之其他基板接合於正面照射型影像感測器之方法。然而，如上所述，為了使上面與下面之光電二極體該兩者為高感度，較理想的是上面之光電二極體與下面之光電二極體該兩者儘可能位於接近片上透鏡(OCL)之位置。即，上面光電二極體較理想的是藉由背面照射型影像感測器(例如日本專利特開2008-103368號公報)而形成。又，於該文獻中，成為將臨時之支承基板接合於正面照射(例如圖3)、進而於其他步驟中將其去除(例如圖6)之複雜步驟，作為步驟亦較繁雜且浪費較多。
其次，於後者之文獻所記載之技術中，於同一矽(Si)基板上形成有2個受光部，上面與下面之個別之讀出較困難，除此以外，下面僅可對應於IR(Infrared radiation，紅外線輻射)光，制約較多。
近年來，上述紅外光亦被利用於稱為TOF之距離測量方法等中(例如參照日本專利特開2012-49547號公報)。又，亦有藉由美國專利US2010/0118123 A1等中所記載之投影法進行距離測量之方法等。於此種技術中要求距離測量精度的進一步提高、或對由外部光而造成之影響之耐性的提高等。
又，近紅外波長等亦開始利用於醫療領域中，亦為可期待解析精度之提高等的波長區域。然而，如上所述，紅外感度之降低等成為弊病。進而，由於先前為於1像素中進行1波長之解析，故而，於如根據複數種波長之資訊進行血紅素之解析般的方法(例如專利2932644號
等)中，必需照射複數種波長之光、或使用複數個近紅外像素，從而成為攝像元件、裝置之微細化之弊病。
又，今後，若考慮到對膠囊內視鏡等之應用，則期待更進一步之小型化、高精度化。又，於對微小分子或DNA(Deoxyribonucleic acid，去氧核糖核酸)之光學特性進行解析之情形時，由於分子尺寸處於1像素內，故而於如拜耳排列般使用複數個像素時，針對每一像素而配置之分子之數量或構造不同，有阻礙準確之解析之虞。
又，亦考慮到除紅外以外之光，而亦提出有於1像素中獲得RGB等顏色之垂直型分光構造。例如於日本專利特開2011-29453號公報等中提出。此係於單一矽(Si)基板內設置複數個光電二極體之方法。因此，必需由矽(Si)正面側之光電二極體、矽(Si)裏側之光電二極體個別地進行讀出並設置閘極電極。並且，為了自矽(Si)裏側之光電二極體進行讀出，必需於將矽(Si)蝕刻至與光電二極體為相同程度之深度為止後配置閘極電極(例如日本專利特開2011-29453號公報之圖16)。因此，對應於閘極面積而使光電轉換之光電二極體面積縮小，對飽和電子數或感度帶來不良影響，進而擔心因於配置閘極電極時對矽進行雕刻之蝕刻而使矽(Si)基板受損，由此導致暗電流、白點等之產生。
又，於該垂直型分光中，會影響複數個光電二極體之波長成分的因素僅為光電二極體之深度或由植入而導致之電位形成，分光之控制性不高。
因此，如圖12所示，設為於背面照射型CMOS影像感測器中在支承基板層上亦設置光電二極體之構造。
圖12所示之CMOS影像感測器1000為攝像元件之一態樣，具有與圖10所示之CMOS影像感測器400基本上相同之構成。即，如圖12所示，CMOS影像感測器1000具有作為上層之具有攝像功能之構成
1001、及作為下層之支承基板1002之2層構造。
具有攝像功能之構成1001具有與通常之背面照射型CMOS影像感測器相同之構成。即，積層有光電二極體1021、配線層1022、電極1023、及鈍化膜1024等。又，於該具有攝像功能之構成1001之圖中的上表面側積層有絕緣膜1025、彩色濾光片1026、及片上透鏡1027等。進而，於具有攝像功能之構成1001中，形成有自圖中之上表面側連接至電極1023之貫通電極1028。
就通常之CMOS影像感測器而言，作為下層之支承基板1002係僅藉由矽(Si)基板而形成，但就該CMOS影像感測器1000而言，於支承基板1002中亦形成有光電二極體1031。即，該支承基板1002係由具有攝像功能之構成1011及支承基板1012而形成。
具有攝像功能之構成1011包括積層之光電二極體1031、配線層1032、電極1033、及鈍化膜1034。於鈍化膜1034之圖中之下表面側，積層有包括矽(Si)基板之支承基板1012。進而，形成有自圖中之上表面側連接至支承基板1002之電極1033之貫通電極1035。
即，CMOS影像感測器1000包括2層之背面照射CMOS影像感測器(具有攝像功能之構成)。因此，CMOS影像感測器1000不僅於上層之光電二極體1021中對入射光進行光電轉換，亦於下層之光電二極體1031中對入射光進行光電轉換。藉此，CMOS影像感測器100可進行更多種光電轉換，且可擴大其應用範圍(適用範圍)。
例如藉由使用該構造，對於受光面，於上層之光電二極體1021中如先前所述，可有效利用背面照射型之高感度特性，進而於追加配置之下層之光電二極體1031中，可獲得與上層不同的光學特性之輸出。支承基板1002與光電二極體1021之距離僅為相當於配線層之厚度，故而光學損失亦較少，於兩光電二極體中可獲得高感度之特性。進而，於先前之背面照射型影像感測器中，已穿透光電二極體之光照
射至其下之配線層之配線，且該光反射，藉此，有於鄰接之光電二極體中混色之情況，但於CMOS影像感測器1000中，可將入射光導入至更下層，故而可抑制上層之光電二極體1021中之混色之發生。
CMOS影像感測器1000係如圖12所示，於同一像素(表示佈局上之座標相同)中具有2個光電二極體。CMOS影像感測器1000可於該等光電二極體之各者中具有相互獨立之配線層。即，CMOS影像感測器1000可對各層之光電二極體相互獨立地驅動或讀出。
又，CMOS影像感測器1000例如與日本專利特開2011-29453號公報中所記載之垂直型分光構造之影像感測器不同，可根據用途而使各層之光電二極體分別最佳化。因此，例如無需使對矽(Si)進行蝕刻而於光電二極體正旁側設置轉移閘極等之構成增大，便可較大地形成光電二極體。因此，CMOS影像感測器1000可較上述垂直型分光構造之影像感測器進一步增加飽和電子數，又，可提高感度。進而，由於無需藉由蝕刻等對光電二極體旁側進行雕刻，故而可抑制因電漿損壞或缺陷而引起之暗電流、白點之發生。
而且，其結果，具有可自同一像素獲得複數種分光而不會使解析度降低、且可獲得更高之紅外感度等效果，可抑制如上所述相對於上面光電二極體之混色(來自配線之反射)之發生。
再者，如上所述，不僅將已完成之固體攝像元件接合，亦於通常之背面照射型CMOS影像感測器1000之支承基板1002設置與光電二極體1021不同之光電二極體1031，藉此，如下所述，可利用通常之背面照射型CMOS影像感測器之製造方法，容易地實現(製造)圖12之例所示之構成。
換言之，如圖12所示，CMOS影像感測器1000具有上側與下側之2個攝像元件之構成，但無需於其間設置支承基板或間隔件等構成，可縮短光電二極體1021與光電二極體1031之距離。即，可根據配線層
1022等之厚度而容易地進行光電二極體1031之感度或受光帶域之設計。
又，CMOS影像感測器1000中之一部分或全部之像素係如此構成，故而一方面不會使像素數及像素尺寸減少，即，抑制圖像品質之降低，一方面可於1像素中對入射光之互不相同之複數種波長區域進行光電轉換。即，CMOS影像感測器1000可更容易地獲得更多樣的光電轉換輸出。
再者，光電二極體1021與光電二極體1031之入射光前進方向(圖中縱方向)之厚度為任意。例如，光電二極體1021與光電二極體1031之厚度可相同，亦可使其厚度互不相同。亦可相應於進行光電轉換之帶域而設計各光電二極體之厚度。
其次，對製造如上所述之CMOS影像感測器1000之製造裝置進行說明。
圖13係表示CMOS影像感測器1000之製造裝置之主要構成例之方塊圖。圖13所示之製造裝置1200包括控制部1201及製造部1202。
控制部1201例如包括CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及RAM(Random Access Memory)等，對製造部1202之各部分進行控制，進行與CMOS影像感測器1000之製造有關之控制處理。例如控制部1201之CPU係依據記憶於ROM中之程式來執行各種處理。又，該CPU係依據自記憶部1213載入至RAM中之程式來執行各種處理。又，於RAM中亦適當記憶有於CPU執行各種處理時所需之資料等。
製造部1202係受控制部1201控制，而進行與CMOS影像感測器1000之製造有關之處理。製造部1202包括支承基板製造部1231、具有攝像功能之構成製造部1232、表面處理部1233、接合部1234、姿勢反
轉部1235、研磨部1236、上層形成部1237、及電極形成部1238。
該等支承基板製造部1231至電極形成部1238係受控制部1201控制，如下所述，進行製造CMOS影像感測器1000之各步驟之處理。
製造裝置1200包括輸入部1211、輸出部1212、記憶部1213、通訊部1214、及驅動器1215。
輸入部1211包括鍵盤、滑鼠、觸控面板、及外部輸入端子等，且接收使用者指示或來自外部之資訊之輸入並供給至控制部1201。輸出部1212包括CRT(Cathode Ray Tube)顯示器或LCD(Liquid Crystal Display)等顯示器、揚聲器、及外部輸出端子等，將自控制部1201供給之各種資訊輸出作為圖像、聲音、或者類比信號或數位資料。
記憶部1213包括快閃記憶體等SSD(Solid State Drive)或硬碟等，記憶自控制部1201供給之資訊，或根據來自控制部1201之要求讀出並供給記憶之資訊。
通訊部1214例如包括有線LAN(Local Area Network)或無線LAN之介面或數據機等，經由包含網際網路之網路而與外部之裝置進行通訊處理。例如通訊部1214係將自控制部1201供給之資訊傳送至通訊對象，或將自通訊對象接收之資訊供給至控制部1201。
驅動器1215係視需要而連接於控制部1201。而且，磁碟、光碟、磁光碟、或半導體記憶體等可移動媒體1221係適當安裝於該驅動器1215。而且，經由該驅動器1215自可移動媒體1221讀出之電腦程式係視需要被安裝於記憶部1213。
支承基板製造部1231係執行支承基板製造處理，製造支承基板1002。參照圖14之流程圖，對藉由支承基板製造部1231而執行之支承基板製造處理之流程之例進行說明。再者，適當參照圖15進行說明。圖15係對支承基板製造處理之各步驟之情況進行說明之圖。
當開始支承基板製造處理時，支承基板製造部1231於步驟S1201中，受控制部1201控制，而形成自外部供給之矽基板光電二極體1031、電晶體(未圖示)、配線層1032、及電極1033(圖15之A)。再者，此處，以形成背面照射型之構造之方式進行說明，但支承基板側可選擇「正面照射」、「背面照射」中之任一者。例如若為正面照射型影像感測器，則有日本專利特開2010-41034號公報中登載者。又，例如若為背面照射型影像感測器，則有日本專利特開2008-103368號公報中登載者。
於步驟S1202中，支承基板製造部1231係受控制部1201控制，而形成保護正面之鈍化膜1034(例如SiN或SiO2等)，藉由CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)等進行平坦化(圖15之B)。
於步驟S1203中，支承基板製造部1231受控制部1201控制，而使用電漿接合或接著劑等將支承基板1012接合於以如上之方式製造之具有攝像功能之構成1011(圖15之C)。
於步驟S1204中，支承基板製造部1231受控制部1201控制，而將以如上之方式製造之支承基板1002翻轉(圖15之D)。
於步驟S1205中，支承基板製造部1231係受控制部1201控制，而藉由CMP或背面研磨、蝕刻等中之任一種方法、或者其組合而對翻轉之支承基板1002之圖中之上表面進行研磨直至光電二極體1031附近為止(圖15之E)。即，該支承基板1002係相當於在通常之背面照射型影像感測器中不具有彩色濾光片或片上透鏡(OCL)者。即，支承基板1002可藉由與通常之背面照射型影像感測器相同之方法容易地製造。
製造部1202之具有攝像功能之構成製造部1232至電極形成部1238係執行製造處理，且使用以如上方式生成之支承基板1002製造CMOS影像感測器1000。參照圖16之流程圖，對藉由具有攝像功能之
構成製造部1232至電極形成部1238所執行之製造處理之流程之例進行說明。再者，適當參照圖17進行說明。圖17係說明製造處理之各步驟之情況之圖。
當開始製造處理時，具有攝像功能之構成製造部1232係於步驟S1221中，受控制部1201控制，而於通常之矽基板上形成光電二極體1021、電晶體(未圖示)、配線層1022、及電極1023(圖17之A)。
於步驟S1222中，表面處理部1233係受控制部1201控制，而形成保護如此形成之具有攝像功能之構成1001的圖17之A中上側之表面的鈍化膜1024(例如SiN或SiO2等)，且藉由CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)等進行平坦化(圖17之B)。
於步驟S1223中，接合部1234係受控制部1201控制，而使用電漿接合或接著劑等將支承基板1002接合於形成有鈍化膜1024且具有攝像功能之構成1001(圖17之C)。如圖17之C所示，於該時間點，在具有攝像功能之構成1001中未設置有支承基板，但形成有該光電二極體1021之矽基板尚未被研磨，為較厚之狀態。因此，形成有具有攝像功能之構成1001之晶圓可充分地確保厚度，故而於接合時碎裂之虞非常少。因此，接合部1234可容易地將具有攝像功能之構成1001與支承基板1002接合。
於步驟S1224中，姿勢反轉部1235係受控制部1201控制，而將以如上方式接合之具有攝像功能之構成1001及支承基板1002翻轉(圖17之D)。
於步驟S1225中，研磨部1236係受控制部1201控制，而藉由CMP或背面研磨、蝕刻等中之任一種方法、或者其組合對已翻轉之具有攝像功能之構成1001的圖中之上表面進行研磨直至光電二極體1021附近為止(圖17之E)。
於步驟S1226中，上層形成部1237係受控制部1201控制，而於被
研磨之上表面形成絕緣膜1025、彩色濾光片1026、及片上透鏡(OCL)1027(圖17之F)。
於步驟S1227中，電極形成部1238係受控制部1201控制，而形成將電極1023引出至圖中之上表面側之貫通電極1028、及將電極1033引出至圖中之上表面側之貫通電極1035(圖17之G)。
藉由以上之處理來製造CMOS影像感測器1000。再者，具有配線之支承基板的接合方法等製程流程係例如於日本專利特開2011-204915號公報中所揭示。
如上所述，製造裝置1200可利用通常之1層之CMOS影像感測器之製造行程，容易地製造複數層CMOS影像感測器1000。
作為本技術之特徵，於光電二極體間可存在其他膜(氧化膜或其他配線層等)。其特徵在於：於控制自上層之光電二極體1021流入至下層之光電二極體1031之光時，亦可活用。若欲使儘可能多的光流入至光電二極體1031中，則較佳為於配線層1022中設置光傳播路徑(例如波導)而使光學損失減少。相反，若欲使流入至光電二極體1031中之光減少，則亦可藉由配線層1022之配線(例如Cu或Al、W)等對一部分進行遮光。又，於控制流入至光電二極體1031中之波長之情形時，亦可配置大量地吸收特定波長之構造物(例如Poly-Si可吸收短波長側，或亦可為如彩色濾光片等光吸收體)。
其次，對製造此種情形之CMOS影像感測器1000之製造裝置進行說明。
圖18係表示此種情形之CMOS影像感測器1000之製造裝置之主要構成例之方塊圖。圖18所示之製造裝置1300與圖13之製造裝置1200基本上為相同之裝置，包括控制部1301及製造部1302。
控制部1301係與控制部1201相同之處理部，對製造部1302之動作進行控制。製造部1302係與製造部1202之情形同樣地，受控制部1301控制，而進行與CMOS影像感測器1000之製造有關之處理。
製造部1302包括支承基板製造部1331、具有攝像功能之構成製造部1332、光程形成部1333、表面處理部1334、接合部1335、姿勢反轉部1336、研磨部1337、上層形成部1338、及電極形成部1339。
支承基板製造部1331係與支承基板製造部1231相同之處理部。具有攝像功能之構成製造部1332係與具有攝像功能之構成製造部1232相同之處理部。表面處理部1334係與表面處理部1233相同之處理部。接合部1335係與接合部1234相同之處理部。姿勢反轉部1336係與姿勢反轉部1235相同之處理部。研磨部1337係與研磨部1236相同之處理部。上層形成部1338係與上層形成部1237相同之處理部。電極形成部1339係與電極形成部1238相同之處理部。
又，製造裝置1300包括輸入部1311、輸出部1312、記憶部1313、通訊部1314、及驅動器1315。其等係與輸入部1211至驅動器1215相同之處理部。於驅動器1315適當地安裝有與可移動媒體1221相同之可移動媒體1321。
支承基板製造部1331係受控制部1301控制，而執行與支承基板製造部1231相同之支承基板製造處理(圖14)，製造支承基板1002。
製造部1302之具有攝像功能之構成製造部1332至電極形成部1339係執行製造處理，使用以如上方式生成之支承基板1002製造CMOS影像感測器1000。參照圖19之流程圖，對藉由具有攝像功能之構成製造部1332至電極形成部1339而執行之製造處理之流程之例進行說明。再者，適當參照圖20進行說明。圖20係說明製造處理之各步驟之情況之圖。
當開始製造處理時，具有攝像功能之構成製造部1332係於步驟S1301中受控制部1301控制，而與步驟S1221之情形同樣地，於通常之矽基板上形成光電二極體1021、電晶體(未圖示)、配線層1022、及電極1023(圖20之A)。
於步驟S1302中，光程形成部1333係受控制部1301控制，而對配線層1022之相當於欲插入波導、或光吸收體之部位(光程)的部分(例如圖20之B之蝕刻部1341)進行蝕刻(圖20之B)。
於步驟S1303中，光程形成部1333係受控制部1301控制，藉由ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沈積法)或CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積法)、PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沈積法)、塗佈等方法將波導(高折射率材料)、或光吸收體(彩色濾光片或Poly-Si等吸收率存在依賴於波長者)(圖20之C之埋入材1342)埋入至蝕刻部1341(圖20之C)。作為此處之例，設為藉由ALD而成膜之氮化矽SiN(折射率1.8~2左右)。SiN係折射率高於周邊之配線層(若為氧化膜則折射率為1.5以下)，且聚光特性良好。又，由於為無機膜，故而其特徵在於即便在其後之製造步驟中施加熱或壓力，亦具有耐性。然而，埋入膜亦可為有機膜。
於步驟S1304中，光程形成部1333係受控制部1301控制，而藉由蝕刻將埋入材1342(波導材或光吸收體)之像素間等之多餘之部分(圖20之D之蝕刻部1343)去除(圖20之D)。
例如由於SiN之折射率較高，故而若與鄰接像素連接則有導致混色之可能性。因此，光程形成部1333係如上所述將像素間之蝕刻部1343去除。藉此，可抑制光經由該埋入材1342(例如SiN)而傳播至鄰接像素。再者，於非必需之情形時，該處理可省略。
步驟S1305至步驟S1310之各處理係藉由受控制部1301控制之表面處理部1334至電極形成部1339，而與圖16之步驟S1222至步驟S1227
之各處理同樣地執行(圖20之E至圖20之J)。
藉由如此執行製造處理，製造裝置1300可製造於配線層1022設置有波導(或光吸收體)之具有攝像功能的構成1351。即，製造裝置1300可製造包括具有攝像功能之構成1351的CMOS影像感測器1000。
再者，亦可同樣地使光電二極體為3層以上。於圖21中表示光電二極體為3層構造之情形時之CMOS影像感測器的構成例示。圖21所示之CMOS影像感測器1400包括上層1401、中層1402、及下層1403。上層1401至下層1403分別包括光電二極體。即，於1像素內最多形成有3個光電二極體。
與上述CMOS影像感測器1000相比，該CMOS影像感測器1400中具有攝像功能之構成僅增加1層，故而可利用上述CMOS影像感測器1000之製造方法進行製造。
即，於參照圖14之流程圖所說明之支承基板製造處理之步驟S1203中，將包括矽基板之支承基板1012接合於具有攝像功能之構成1011，但於該處理中，與圖16之步驟S1223之處理之情形同樣地，只要將包含具有攝像功能之構成的支承基板接合於具有攝像功能之構成1011便可。
如此，藉由反覆地重新進行處理，可獲得形成於3層以上互不相同之矽層中之光電二極體。藉由控制包含光電二極體之矽(Si)之各膜厚，可控制各層之光電二極體接收(光電轉換)之波長。例如亦可使各光電二極體自上方起依序接收藍色、綠色、紅色(由於各顏色之Si吸收率有所不同)。又，對紅外區域之受光而言非常有用，且可實現高感度化。
再者，各層之像素尺寸亦可不相同。
以下，對作為驅動/信號處理之實施例進行說明。
再者，亦可對如上所述積層有複數層之各光電二極體設置相互獨立之配線層。藉由如此，可提高各光電二極體之驅動之自由度。例如於圖22之A所示之2層之CMOS影像感測器1000之情形時，光電二極體1021中所獲得之信號值、及光電二極體1031中所獲得之信號值係如圖22之B所示分別可個別地輸出，亦如圖22之C所示可將兩者合成並輸出。
如圖22之C所示，於將上下之光電二極體之信號值合成並輸出之情形時，由於可提高受光感度故而可用作高感度模式。例如對於如紅外光般僅於1個光電二極體中無法充分地進行光電轉換般之光，亦可獲得高輸出。
又，例如矽(Si)之光吸收係數係短波長側較高，相對於光之入射面，上表面更多地吸收短波長之光。即，上層之光電二極體1021與下層之光電二極體1031中之分光特性不同。更具體而言，下層之光電二極體1031係如圖22之B所示，具備與上層之光電二極體1021相比於長波長側具有峰值之分光特性(由於短波長側容易被上層之光電二極體1021吸收)。
於圖22之B之例中，在片上透鏡下設置有綠色濾光片。因此，入射至上層之光電二極體1021之光為綠色。隨著於光電二極體1021中傳播，尤其是短波長側被吸收，故而入射至下層之光電二極體1031的光係較上層而移向長波長。
因此，藉由不將上層之光電二極體1021之信號值與下層之光電二極體1031之信號值合成而輸出，可於1像素中獲得複數種波長之光之信號值。
再者，於實施例2中如上所述，當於光電二極體間插入依賴於波長之光吸收體時，亦可進而進行波長控制。
於信號處理中，自1像素獲得具有複數種分光之資料的優點較大。例如亦可於上面光電二極體中對可見光進行光電轉換，於下面光電二極體中對近紅外光進行光電轉換。於圖23中表示顏色配置之一例示。首先，於圖23之A中，作為彩色濾光片，設置有紅色(R)、綠色(G)、及藍色(B)。上面光電二極體(PD)1501係對已穿透彩色濾光片之波長區域(顏色)成分進行光電轉換。下面光電二極體1502係僅入射有未被上面光電二極體1501吸收之成分，故而對較上面光電二極體1501更長波長區域成分進行光電轉換。於圖23之A之例中，於與紅色(R)濾光片對應之像素之上面光電二極體1501中，紅色(R)成分受到光電轉換，於該像素之下面光電二極體1502中，紅外(包含近紅外)(IR)成分受到光電轉換。又，於與綠色(G)濾光片對應之像素之上面光電二極體1501中，綠色(G)成分受到光電轉換，於該像素之下面光電二極體1502中，紅色(R')成分受到光電轉換。
再者，於與藍色(B)濾光片對應之像素之上面光電二極體1501中，藍色(B)成分受到光電轉換，於該像素之下未設置光電二極體。其原因在於：於僅對上面光電二極體1501入射作為短波長之藍色成分之情形時，幾乎無入射至下面光電二極體1502之光之成分。
亦可代替設置下面光電二極體1502，而例如圖24之B所示，於光電二極體間設置更多的配線。又，亦可例如圖23之B所示，將下面光電二極體1502(之一部分之像素)用作OPB(Optical Black，光學黑色)。此情形時，如圖24之C所示，例如藉由使用包含光無法穿透之原材料之遮光膜1511等而有意地完全遮光，從而將光電二極體1031用作OPB。由於OPB位於像素區域內，故而可用於每一位置上之黑位準或混色量之推斷。
進而，於圖25中表示另一佈局例。於圖25之A中，作為彩色濾光片，設置有紅色(R)、綠色(G)、及白色(W)。於與紅色(R)濾光片對應
之像素之上面光電二極體1531中，紅色(R)成分受到光電轉換，於該像素之下面之光電二極體1532中，紅外(包含近紅外)(IR)成分受到光電轉換。又，於與白色(全色透過)(W)濾光片對應之像素之上面光電二極體1531中，白色(W)成分(即全部成分)受到光電轉換，且於該像素之下面光電二極體1532中，於上面光電二極體1531中未進行完光電轉換之入射光中之、到達下面光電二極體1532之長波長之紅外光(IR')成分或紅色(R')成分受到光電轉換。再者，於與綠色(G)濾光片對應之像素之上面光電二極體1531中，綠色(G)成分受到光電轉換，於該像素之下面光電二極體1532中，紅色(R")成分受到光電轉換。
作為該例之特徵，即便上面為相同顏色之光電二極體(於圖25之A之例中為白色)，亦可改變下面光電二極體中接收之顏色(於圖25之A之例中，為紅色與紅外)。該情況係藉由實施例2中敍述之光吸收體等而控制波長，或如圖26之例之般，藉由改變光電二極體之形成位置而進行控制(越遠離片上透鏡而矽(Si)位置變深，則波長成分越具支配性)。
再者，包含白色(W)之彩色濾光片之彩色濾光片中之顏色之配置圖案為任意，不限於圖25之A之例。又，彩色濾光片之顏色數為任意，例如可為4色以上。例如圖25之B所示，作為彩色濾光片，亦可設置紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、及白色(W)。此情形時，於上面光電二極體1533中，紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、及白色(W)成分於各個像素中受到光電轉換。
相對於此，於下面光電二極體1534中受到光電轉換之成分只要為較於上面光電二極體1533中受到光電轉換之成分更長波長區域便可。例如圖25之B所示，亦可不論彩色濾光片之顏色如何，而於所有像素中，在下面光電二極體1534中紅外(IR)成分均受到光電轉換。如上所述之下面光電二極體進行光電轉換之帶域之控制可根據該下面光
電二極體所形成之深度方向之位置或厚度等而進行，亦可藉由設置於與上面光電二極體之間(例如配線層)之光吸收體而進行。
自該等光電二極體獲得之信號可如上所述個別地讀出並累加，亦可不累加而直接使用於信號處理。又，可使光電二極體1021之電荷讀出時序與光電二極體1031之電荷讀出時序相同，亦可使其等互不相同。
再者，於圖27中表示可實施本技術之攝像元件之方塊圖之例。圖27所示之攝像裝置1600係對被攝體進行攝像，將被攝體之圖像以電信號(圖像資料)之形式輸出。如圖27所示，攝像裝置1600包括透鏡系統1601、攝像元件1602、A/D轉換部1603、鉗位部1604、解馬賽克部1605、線性矩陣部1606、伽馬修正部1607、亮度色度信號生成部1608、及視訊介面(IF)1609。
藉由在此種攝像元件1602中應用採用本技術之CMOS影像感測器(例如CMOS影像感測器1000或1400等)，而能夠以高感度獲得於1像素中在縱方向具有複數種分光的特性。
A/D轉換部1603係將於攝像元件1602中經光電轉換之被攝體之圖像的類比信號轉換為數位值。鉗位部1604係減去自A/D轉換部1603供給之被攝體之圖像之數位資料(圖像資料)的黑位準。解馬賽克部1605係對自鉗位部1604供給之圖像資料，視需要插補顏色信號。線性矩陣部1606係對自解馬賽克部1605供給之圖像資料，視需要施加線性矩陣而使顏色再現性等提高。伽馬修正部1607係對自線性矩陣部1606供給之圖像資料，進行使亮度表現自然之伽馬修正處理。亮度色度信號生成部1608係根據自伽馬修正部1607供給之圖像資料，生成亮度信號及色度信號。視訊介面1609係輸出自亮度色度信號生成部1608供給之亮度信號及色度信號。
其次，記載如於實施例4中所述般個別地提取信號之情形時的提取後之信號處理中之活用、應用例。
1.顏色再現性之提高
例如，於上面光電二極體提取RGB，於下面進而提取其他波長帶之顏色。此情形時，可用於信號處理之分光(顏色)之種類增加。例如藉由除RGB以外使用翡翠綠(emerald)等、增加可用於繪圖之分光(顏色)，從而提高顏色再現性。由於在同一像素中具有複數種顏色，故而可不使解析度降低地提高顏色再現性。
即，所謂可使用之像素增加係指於圖27之攝像裝置1600中，來自攝像元件1602之輸入增加。因此，於線性矩陣部1606中可使用之係數增加，故而可提高顏色再現性。
例如，於接收(光電轉換)之波長成分僅為R、G、B之情形時，線性矩陣部1606僅可施加如以下之式(1)般之ModeA之線性矩陣(左邊為經線性矩陣後之值，右邊為公式)。
相對於此，例如若不僅接收(光電轉換)R、G、B，亦接收(光電轉換)翡翠綠色(E)，則線性矩陣部1606可施加如以下之式(2)所示般之ModeB之線性矩陣。
[數2]
即，可使用之係數增加。藉此，可獲得自由度更高之線性矩陣後輸出，藉此，可期待顏色再現性之提高。
2.光源推斷精度之提高(攝像裝置)
於相機等攝像機器中，廣泛地使用有如下方法：對攝影時周邊之照明(螢光燈或白熾燈泡、白色LED(Light Emitting Diode，發光二極體)等)進行推斷，實施對應於照明之繪圖(例如改變色靶等)。但是，由於增加如白色LED(Light Emitting Diode)等新的光源，而變得難以推斷該光源為何種光源。
因此，於上述CMOS影像感測器1000中，於上面光電二極體1021對RGB進行光電轉換並提取，於下面之光電二極體1031進而對另一波長帶之顏色成分進行光電轉換並提取。此情形時，於僅利用上面之光電二極體1021中所獲得之信號值無法推斷光源之情形時，可亦使用下面之光電二極體1031中所獲得之信號值推斷光源。藉此，可提高光源推斷之精度。
例如，先前，利用R/G、B/G之輸出比實施光源推斷。即便有光源輸出分光不同之光源1與光源2，R/G、B/G亦未必成為不同之值。輸出並非針對每種光之波長進行，而為由感測器之分光特性與光源之乘法等決定之積分式要素，故而若積分值變為相同，則即便各波長中之輸出不同亦無法進行判斷。然而，於本技術中，於下面光電二極體中亦可獲得新的分光特性，故而例如即便於上面R/G、B/G為相同之值，下面之R/IR特性亦可能不同，可提高光源推斷之精度。由於在同一像素中具有複數種顏色，故而可不使解析度降低地實現上述內容。
3.對醫療機器等之應用
近紅外波長等亦開始使用於醫療領域中，亦為可期待解析精度之提高等之波長區域。相對於此，如上所述，紅外感度之降低等成為弊病。
例如有根據複數種波長之資訊進行血紅素之解析等方法。例如於專利編號2932644號中，提出有如下方法：於伴隨血紅素之氧化-脫氧化之吸光度變化與伴隨細胞色素氧化酶之氧化還原狀態變化之吸光度變化一併產生之近紅外區域中，對生物組織照射2組不同之波長群之光並測定各波長下之吸光度變化，假定各波長群之吸光度變化完全依賴於血紅素之氧化-脫氧化，則僅使用各波長下之氧化型血紅素之吸光係數及脫氧化型血紅素之吸光係數作為吸光係數，而算出血紅素量變動，根據該等2組之波長群之血紅素量變動算出值之差而算出細胞色素氧化酶之變動量。
於此種方法中，由於先前為於1像素中進行1波長之解析，故而必需照射複數種波長之光或使用複數種近紅外像素，而成為攝像元件、裝置之微細化之弊病。
藉由應用本技術，於如圖28般之醫療機器(健康照護裝置、膠囊內視鏡、DNA晶片等)中，可利用單一光於單一像素中獲得複數種波長成分之輸出。
圖28之A所示之健康照護裝置1620包括攝像裝置1621及解析裝置1622。攝像裝置1621係對作為檢體之人體1631(例如手指等)進行攝像，如上所述對複數種波長光之信號進行檢測，解析裝置1622係根據該信號進行例如血紅素之解析等與醫療有關之特定之解析。
又，圖28之B所示之膠囊內視鏡1640係由被檢者等吞入，於體內對人體之情況進行攝像的小型裝置。膠囊內視鏡1640中內置攝像裝置1641。
作為該等裝置之攝像裝置，使用應用有本技術之攝像裝置1600(圖27)。藉此，可於維持高解析度之情況下同時獲得波長依賴性。藉由獲得波長依賴性而可使用於如上所述之血紅素之解析等健康照護、病理解析中。
又，於如分子尺寸被控制在單一像素內之分子或DNA之光學特性解析中亦可於1像素中獲得複數種光學特性之本技術，可更準確地獲取光學特性(於同一像素中將同一分子分光為複數種)。
4.對ToF之應用
有使用紅外光等獲得深度資訊之ToF(Time of Flight，飛行時間)之方法(例如參照日本專利特開2012-49547號公報)。藉由將本技術應用於此種方法中，能提高精度。
圖29所示之電子機器1650包括照射波長互不相同之紅外光之紅外光照射部1651及紅外光照射部1652。藉由如此將互不相同之複數種波長之紅外光照射至測量對象物1661，即便於因外部光(雜訊源1662)之影響而於一波長帶中附有大量雜訊，從而無法進行測量之情形時，亦可藉由獲得其他波長帶之輸出，而更確實地進行距離測量。
作為此種電子機器1650之攝像元件1653，藉由應用本技術，可於1像素中對複數種紅外光進行取樣，故而可不使解析度降低而可期待精度提高。
5.無IR截止濾光鏡化
亦考慮到為了紅外(IR)光之受光、成本優勢、低背化等而去除紅外線截止濾光鏡之案例。又，亦可藉由模組內之機械來切換紅外線截止濾光鏡(IRCF，Infrared Radiation Cut Filter)之插入的ON/OFF。於圖30之A所示之佈局中，於上面PD1671獲得包含IR之RGB輸出，於下面PD1672輸出殘留之IR成分。即，藉由自上面PD1671之輸出減去下面PD1672之輸出，可減少或去除IR成分。於去除時，可對個別之輸
出加上修正係數而進行運算，亦可亦使用其他顏色之紅外資訊等而進行如線性矩陣般之運算。
又，如圖30之B所示，應用CMOS影像感測器1000作為攝像元件之攝像模組1680具有可藉由機械控制紅外線截止濾光鏡(IRCF)1683之插入的構成。於該攝像模組1680，經由聚光透鏡1681而入射有光。
於插入紅外線截止濾光鏡1683時，該入射光之紅外成分被截止。因此，於下面光電二極體中對在上面之RGB中未吸收完之光成分進行光電轉換。此時，亦可將上面PD之輸出與下面PD之輸出合成並使用。
相對於此，於無紅外線截止濾光鏡之情形時，紅外成分入射至上面PD與下面PD該兩者，並且於下面光電二極體中紅外之比率更多。因此，亦可如上所述自上面PD之信號減去下面PD之輸出而使用。如此，可根據紅外線截止濾光鏡1683之狀態而改變控制方法。
於上面PD與下面PD中，不僅波長峰值不同，輸出亦不同。於相同之電荷儲存時間、相同之光電二極體設計之情形時，下面光電二極體較上面光電二極體的輸出更低。其原因在於：僅將上面光電二極體中未被吸收完之光入射至下面光電二極體。亦可利用這一點，於上面光電二極體飽和時，使用下面光電二極體之值進行繪圖。即，首先，自上面光電二極體讀出電荷，於上面光電二極體飽和(例如超過特定之閾值)時，亦可自下面光電二極體讀出電荷。此時，如圖22之B之例所示般分光之波長峰值不同，故而較理想的是於使用上面PD時及使用下面PD時，分別改變線性矩陣之係數。
於圖31中表示線性矩陣選擇時之流程例。
於步驟S1601中，線性矩陣部1606係獲取上面PD輸出，根據該值，對上面PD輸出是否飽和進行判定，基於該判定結果而判斷是使
用上面PD亦或是使用下面PD。
於判定為上面PD輸出飽和之情形時，處理進入至步驟S1602。
於步驟S1602中，線性矩陣部1606係讀出下面PD輸出，自解馬賽克部1605獲取根據該輸出而生成之圖像資料。若步驟S1602之處理結束，則處理進入至步驟S1604。
又，步驟S1601中，於判定為上面PD輸出未飽和之情形時，處理進入至步驟S1603。於步驟S1603中，線性矩陣部1606係讀出上面PD輸出，自解馬賽克部1605獲取根據該輸出而生成之圖像資料。當步驟S1603之處理結束時，處理進入至步驟S1604。
於步驟S1604中，線性矩陣部1606係對其他顏色使用上面或下面中之哪一者進行判斷。
於步驟S1605中，線性矩陣部1606係根據該判斷結果而選擇線性矩陣。其原因在於：線性矩陣之最佳值係根據作為前提之像素之分光特性之組合而有所不同。
線性矩陣部1606係於對圖像資料施加所選擇之線性矩陣而使顏色再現性等提高，且進行伽馬修正後，生成亮度信號與色差信號，於步驟S1606中，自視訊介面(IF)1609輸出。
又，於欲自由地控制上面與下面之感度差之情形時，如實施例2中所記載般，亦可藉由利用光吸收體或配線層之遮光等而控制入射光，亦可個別控制電荷儲存時間並控制受光電轉換之量。或，亦可於儲存時間內進行顏色不同之感度差之修正(入射至上面PD之光越為短波長，下面PD之輸出越減少，故而能夠以不依賴於波長之方式於儲存時間中對此進行調整)。
於圖32中表示該例。於圖32之例之情形時，在上面PD1671，RGB之各色之儲存時間彼此相同(儲存時間R'=G'=B')，但於下面PD1692中，將R'、G'、B'之各者之儲存時間設定為互不相同之(儲存
時間R'<G'<B')時間。
藉此，例如，相對於上面光電二極體1671，可使下面之光電二極體1692之感度(光量差/儲存時間差)例如成為1/16。如此一來，即便於上面達到飽和，下面亦可接收其16倍之光(入射至片上透鏡(On Chip Lens)之光)。即，動態範圍擴大至16倍。
於信號處理中，若於讀出時上面光電二極體1671達到飽和，則選擇使用下面光電二極體1672。亦可改變增益或線性矩陣而調整光量差、感度差，以使即便將上面光電二極體1671之信號與下面光電二極體1672之信號組合亦不會改變顏色成分或亮度成分。
再者，光量差之倍率可藉由上述方法而任意地設定。再者，於圖33中表示實施HDR(High Dynamic Range，高動態範圍)時之攝像裝置之主要構成例。
圖33所示之攝像裝置1700係對被攝體進行攝像，並將被攝體之圖像以電信號(圖像資料)之形式輸出。如圖33所示，攝像裝置1700包括透鏡系統1701、攝像元件1702、A/D轉換部1703、鉗位部1704、記憶體部1705、倍率運算部(HDR運算部)1706、上面/下面合成部1707、解馬賽克部1708、線性矩陣部1709、伽馬修正部1710、亮度色度信號生成部1711、及視訊介面(IF)1712。
即，與攝像裝置1600(圖27)相比，攝像裝置1700除了包括與攝像裝置1600之透鏡系統1601至視訊介面(IF)1609之各者對應之透鏡系統1701至鉗位部1704、及解馬賽克部1708至視訊介面(IF)1712以外，亦包括記憶體部1705、倍率運算部1706、及上面/下面合成部1707。
記憶體部1705分別記憶上面PD輸出與下面PD輸出。倍率運算部1706係對下面PD之輸出資料乘以相當於下面PD與上面PD之間之感度差的增益。上面/下面合成部1707係將上面PD之輸出資料與乘以增益後之下面PD之輸出資料合成。此處之處理例如考慮到若於圖31中所
述之上面PD輸出飽和則使用下面PD輸出等選項。
即便未飽和，亦可對閾值或其他顏色像素設置基準(閾值)並進行選擇。其後，解馬賽克部1708視需要而插補顏色信號，線性矩陣部1709施加線性矩陣。此處施加之線性矩陣較理想的是根據如何對各顏色使用上面、下面中之哪一方之PD而變化(由於在上面與下面之分光特性不同)。即，以圖31中敍述之流程選擇線性矩陣。
若線性矩陣部1709全部使用上面PD(R、G、B)之像素，則應用上述式(1)之ModeA之線性矩陣，例如若僅G使用下面PD之像素(G')，則如以下之式(3)所示，使線性矩陣之值變化為ModeC。
藉由將上文亦已敍述之使用紅外光等獲得深度資訊之ToF(Time of Flight)之方法(例如參照日本專利特開2012-49547號公報)組合，亦可獲得提高精度之效果。
例如於圖29所示之例中，即便使發光波長為1波長亦可提高精度。將1波長之波長帶之LED朝向被攝體照射，捕獲此時反射之光之相位差並測量距離者為ToF，但於ToF中，依據時間序列而改變發光強度地進行照射，根據照射至被攝體之光入射至攝像元件時之相位狀態來判斷距離。如圖34所示，藉由於受光上下PD(PD1、PD2)改變快門時序，可增加根據時間序列之取樣次數，且可在維持解析度之情況下提高精度。又，若取樣次數增加，則對動態被攝體之判斷亦有用。
上述情況並不限定於ToF之方法，於其他深度判定方法中亦可使
精度提高，例如美國專利「US 2010/0118123 A1」般，於如投影紅外光之距離檢測系統中亦可應用。即，增加光源之波長種類，使其不易受到外部光之影響，並使用設置於同一像素中之複數種光電二極體，個別地接收其等。此時，即便於一波長帶中有由外部光帶來之雜訊源，亦可於另一波長帶中進行定位。又，由於在每一光電二極體中均具有轉移閘極或配線層之本技術中可個別地改變快門時序，故而錯開取樣時序而於1像素中獲得複數種時序之資訊，藉此，亦能較佳地應對動態被攝體，可於維持解析度之情況下實現上述內容。
上面光電二極體與下面光電二極體例如圖35之A所示，可包括不同之配線層，但亦可共有用於驅動之配線層。例如於上面光電二極體之驅動時，亦可使用支承基板側之配線層。此為日本專利特開2011-204915號公報等中所具有之方法。藉此，可使上面光電二極體與下面光電二極體間之配線層較薄，且可於光學損失較少之狀態下使光入射至下面光電二極體。
配線之連接方法係例如圖35之B所示，亦可使用日本專利特開2011-204915號公報之方式，藍色濾光片下之下面光電二極體係無法如上所述期待感度，故而亦可使用該顏色作為連接用電極提取部(例如圖35之C)。由於在像素區域內共有電極，故而可縮小晶片尺寸。進而，例如圖35之D般，亦可將元件分離區域用作電極提取部。此情形時，於像素之光程周邊配置有接點或電極，故而亦成為來自鄰接像素之混色的障壁，可有助於改善混色。
於圖12所示之CMOS影像感測器1000之構造中，亦可將彩色濾光片1026變更為例如有機光電轉換膜。例如藉由有機光電轉換膜對綠色之成分進行光電轉換並提取。已穿過有機光電轉換膜之光成為藍與紅
之成分。藍與紅係由於波長帶相分離，因此，易於在上面光電二極體與下面光電二極體個別地分離。由於分光易於根據每種顏色而分離，故而可實現高顏色再現性。又，如日本專利特開2011-29453號公報中之記載所述，於光電二極體旁側不配置讀出電極等，故而可使光電二極體面積較大，且可提高飽和電子數或感度。進而，於配置閘極電極時無需對矽進行雕刻，故而可防止由於因蝕刻使Si基板受損而造成之暗電流、白點等之發生。
以下對作為電子機器之實施例進行說明。
近紅外波長等亦開始使用於醫療領域中，且為可期待解析精度之提高等之波長區域。另一方面，如上所述，較低之紅外感度等成為弊病。進而，先前為於1像素中進行1波長之解析，故而於如根據複數種波長之資訊進行血紅素之解析的方法(例如專利編號2932644號中所記載之方法等)中，必需照射複數種波長之光，或使用複數種近紅外像素，而成為攝像元件、裝置之微細化之弊病。
藉由應用本技術，而可於如圖28所示之醫療機器(健康照護機器、膠囊內視鏡、DNA晶片等)中，藉由單一光於單一像素中獲得複數種波長成分之輸出。即，可於維持高解析度之情況下同時獲得波長依賴性。藉由獲取波長依賴性而可使用如上所述之血紅素之解析等、健康照護、病理解析。
又，作為於如分子尺寸處於單一像素般之分子或DNA之光學特性解析中，亦可於1像素中獲得複數種光學特性之本技術，可更準確地獲取光學特性(可將同一分子於同一像素中分光為複數種)。
於圖36中表示圖21所示之光電二極體為3層構造之CMOS影像感測器1400中之顏色配置例。該攝像元件亦可組裝於圖30之B所示之紅
外線截止濾光鏡插入/非插入可動的模組中。於圖36之排列例中，係設為於上面PD1731中如通常般接收RGB、於中面PD1732及下面PD1733中接收IR光之設計。可將此種構造之CMOS影像感測器1400應用於圖33之攝像裝置1700之攝像元件1702中。此情形時，記憶體部1705係記憶上面PD1731之輸出、中面PD1732之輸出、及下面PD1733之輸出之各資料。又，上面/下面合成部1707係進行該上面PD1731之輸出、中面PD1732之輸出、及下面PD1733之輸出之各資料的合成。又，上面/下面合成部1707亦進行該合成所必需之、由其他處理部所執行之處理之控制。於此種攝像裝置1700(圖33)中，例如於欲藉由紅外光獲得深度資訊之情形時，根據圖37之信號處理流程例進行處理。
若開始處理，則上面/下面合成部1707係於步驟S1701中獲得攝像元件1072(CMOS影像感測器1400)之上面PD1731之RGB之輸出，推斷被攝體(被檢測対象)被置於何種外部光下。
於步驟S1702中，上面/下面合成部1707係使用步驟S1701之推斷結果，決定自未圖示之IR光照射部向被攝體照射之IR光。此處照射之IR光係自如圖29般之電子機器1650向被攝體照射。例如可於外部光較強時提高其強度，或根據周邊光源之顏色溫度而改變圖29中之各紅外光之比率。
於步驟S1703中，攝像元件1702係藉由步驟S1703中所照射之最佳之IR光對被攝體進行攝影，於中面PD1732及下面PD1733接收IR。
於步驟S1704中，上面/下面合成部1707係個別地自記憶體部1705讀出中面PD1732與下面PD1733之各者中所接收之光之強度，並判斷各個值是否為可信賴之值(例如判定由外部光帶來之雜訊是否較多等)。其結果，於判定中面PD1732之輸出及下面PD1733之輸出該兩者可信賴之情形時，處理進入至步驟S1705。
於步驟S1705中，上面/下面合成部1707係將該可信賴之PD1732
之輸出及下面PD1733之輸出合成。
又，步驟S1704中，於判定為難以信賴中面PD1732之輸出及下面PD1733之輸出該兩者之情形時，處理進入至步驟S1706。
於步驟S1706中，上面/下面合成部1707係判定中面PD1732之值是否可信賴。於判定為可信賴之情形時，處理進入至步驟S1707。於步驟S1707中，上面/下面合成部1707係僅自記憶體部1705讀出中面PD1732之像素值，並輸出。
進而，步驟S1706中，於判定為難以信賴中面PD1732之輸出之情形時，處理進入至步驟S1708。
於步驟S1708中，上面/下面合成部1707係判定下面PD1733之值是否可信賴。於判定為可信賴之情形時，處理進入至步驟S1709。於步驟S1709中，上面/下面合成部1707係僅自記憶體部1705讀出下面PD1733之像素值，並輸出。
又，步驟S1708中，於判定為難以信賴下面PD1733之輸出之情形時，處理返回至步驟S1702。
當然，並不限定於上述手段，而可假想有累加讀出等大量之使用例。藉由將此種攝像元件埋入至電子機器中，可提高深度資訊獲取之精度。當然，並不限定於深度資訊，亦可為了獲得顏色再現性或動態範圍等上述效果的目的而使用。
作為可使用之電子機器之例，例如可考慮到上述醫療機器、或如圖38般之移動通訊終端(智慧型手機)1800、如圖39般之白手杖1820、如圖40般之相機1830、如圖41般之相機之設置台1840、及如圖28般之系統單元1860等較多之用途。
本技術之攝像元件係如上所述可組裝於圖38所示般之移動通訊終端1800中。例如使用圖36之構造，於上面RGB根據顏色或陰影等判
斷被攝體(例如是否為手)，於攝像元件1801之中面、下面之IR受光部獲得深度資訊。藉此，可對應於動作而組裝各操作內容，例如，於接近人體1810(例如手)時提高通話音量(使用電話時)，於離開人體1810(例如手)時降低通話音量，於晃動手時切斷通話等。如實施例11中所述，亦可對應於外部光而照射適當之IR光，故而可精度良好地進行判斷。
本技術之攝像元件係如日本專利特開2010-158472號公報中所記載般，亦可組裝於圖39般之白手杖(White cane)1820中(攝像裝置1821)。可根據攝像裝置1821中所獲得之攝像圖像，個別地判斷顏色與深度資訊，藉此，可瞬間判斷腳下之物體為何物，且可藉由手杖1820之振動(vibration)或聲音等來告知危險。如於實施例11中所述，亦可對應於外部光而照射適當之IR光，故而可精度良好地進行判斷。又，亦可使盲文塊自身以特定之紅外波長發光，且由本技術之攝像元件接收其光。此情形時，亦可去除先前之凹凸式之盲文塊。
本技術之攝像元件係如上所述亦可使用於如圖40所示般之相機1830(電子機器)中。該例之相機1830係相對於被攝體而於正面側包括攝像部1831與正面顯示器1832。再者，亦可於背面側設置顯示器。
於遠離相機1830之場所進行自拍時，可一面確認映於正面顯示器1832中之本人一面進行攝影。此時，藉由應用本技術之攝像元件，例如可藉由本人自身之動作來實施放大、縮小(亦可為除此以外之動作)。同樣，例如圖41之A所示，亦可將本技術之攝像元件組裝於與相機1830連接之設置台1840中。此情形時亦同樣地，藉由設置於設置台1840之攝像元件1841，來檢測被攝體之移動，對相機發出放大、縮小之命令。又，亦可不僅對相機1830進行指示，而且根據被攝體之動作
使設置台1840之可動部移動。例如亦可藉由設置台1840之可動部移動，而改變相機1830之水平方向或垂直方向之朝向。例如圖41之B所示，亦可藉由設置台1840之可動部移動，而使相機1830旋轉。又，例如圖41之C所示，亦可藉由設置台1840之可動部移動，而使相機1830朝上或朝下。
於圖42中表示實施該等操作之情形時之信號處理流程例。使用圖40之例進行說明。
當開始處理時，於步驟S1801中，攝像部1831獲取RGB資料。於步驟S1802中，攝像部1831判斷攝像區域內是否有人。於有人之情形時，處理進入至步驟S1803。
於步驟S1803中，攝像部1831發出命令(亦可同時使IR發光)以獲取IR資料。於步驟S1804中，攝像部1831算出深度資訊。
於步驟S1805中，攝像部1831判定人之手是否垂直地舉起。於判定為手垂直地舉起之情形時，處理進入至步驟S1806。
於步驟S1806中，相機1830執行作為與手垂直地舉起之情況對應之處理的操作1。
又，於判定為手未垂直地舉起之情形時，處理進入至步驟S1807。
於步驟S1807中，攝像部1831判定手是否較臉更位於前方。於判定手較臉更位於前方之情形時，處理進入至步驟S1808。
於步驟S1808中，相機1830執行作為與手較臉更位於前方之情況對應之處理的操作2。
進而，於判定為手並不較臉更靠前之情形時，處理進入至步驟S1809。
於步驟S1809中，相機1830執行作為與手並不較臉更靠前之情況對應之處理的操作3。
該操作1至操作3係例如為變焦動作或快門之驅動等。
而且，於圖30之例之情形時，當在上述操作中按下快門時，插入紅外線截止濾光鏡1683。而且，本技術之最上面之光電二極體可獲得與背面照射同樣之較高的感度特性，故而可獲得高畫質之靜態圖像、動態影像。當然，亦可如上所述使用於HDR或高顏色再現性、光源推斷精度提高等用途中。又，相機亦可為如圖43所示般之3板式相機等複數板之相機。即，圖43所示之攝像裝置包括應用有本技術之攝像元件1851至攝像元件1853。此情形時，於前段分光為R、G、B後入射至攝像元件，故而於攝像元件1851至攝像元件1853中亦可無彩色濾光片。與上述相同，可使用於HDR或高顏色再現性、光源推斷精度提高等用途中。
本技術之攝像元件亦可如上所述使用於如圖44般之日本專利特表2011-507129號公報中所記載的遊戲機即系統單元1860(或電視接收機1862)中。該系統單元1860例如係根據藉由相機1861所獲得之圖像，對被攝體之物體、形狀、動作進行判斷，藉此，接收特定之動作作為指示，且進行對應於該指示之處理，將相應於該處理結果之影像顯示於顯示器(電視接收機1862等)中。
藉由使用本技術之攝像元件，如上所述可進一步精度良好地獲得深度資訊，如使用圖34進行說明般，藉由在上下之PD中改變快門時序，可使資料獲取時序實質上為2倍，故而亦可較佳地對應於動態被攝體，且對如伴有激烈之動作的遊戲而言亦較佳。當然，亦能夠以相同之時序讀出，且將累加值用作輸出。又，如於圖37之流程中進行說明般，亦可於推斷被攝體所放置之光源環境後，決定IR光，進而根據已獲取之資料，決定使用上面(或中面)、下面之哪一個PD之值。藉此，可進行精度較高之檢測。
再者，於圖45中表示該電子機器之方塊圖例。
圖45係示意性地表示作為本技術之一實施形態之為了製成使用者定義控制器而可使用動態三維物件映射之電腦系統、即SONY(註冊商標)PlayStation(註冊商標)3娛樂裝置的整體性系統架構。系統單元1860例如為SONY(註冊商標)PlayStation(註冊商標)3娛樂裝置等之遊戲機主體。包括可連接於系統單元1860之各種周邊機器。系統單元1860包括Cell處理器1901、Rambus(註冊商標)動態隨機存取記憶體(XDRAM)單元1902、具有專用之視訊隨機存取記憶體(VRAM)單元1908之Reality Synthesizer(真實合成處理器)繪圖單元(RSX)1903、及I/O(Input/Output，輸入/輸出)橋接器1904。又，系統單元1860亦包括可經由I/O橋接器1904進行存取之光碟1941及用以自可裝卸之直插(slot-in)硬碟驅動器(HDD)1905讀出之Blu-ray(註冊商標)光碟BD-ROM(Blu-ray Disc Read Only Memory，藍光光碟唯讀記憶體)(註冊商標)光碟讀取器1907。於任意選擇下，系統單元1860均包括同樣地可經由I/O橋接器1904進行存取之、用以讀出Compact Flash(註冊商標)記憶卡、Memory Stick(註冊商標)記憶卡等的記憶卡讀取器1906。
又，I/O橋接器1904亦連接於6個通用串列匯流排(USB)2.0埠1912、Gigabit Ethernet(超高速乙太網路)(註冊商標)埠1911、IEEE 802.11b/g無線網路(Wi-Fi)埠1910、及最多可對應於7個藍牙連接之藍牙(註冊商標)無線連接埠1909。
於動作時，I/O橋接器1904係對包含來自1個以上之遊戲控制器1951之資料在內的所有無線、USB及Ethernet(乙太網路)(註冊商標)之資料進行處理。例如於使用者玩遊戲之過程中，I/O橋接器1904係經由藍牙連接而自遊戲控制器1951接收資料，並將該資料傳送至Cell處理器1901，且Cell處理器1901適當更新遊戲之當前之狀態。
又，可經由無線、USB、及Ethernet(註冊商標)之各埠，除遊戲
控制器1951以外，亦連接其他周邊機器1961。於此種周邊機器1961中例如有遙控器1952、鍵盤1953、滑鼠1954、SONY PlayStation Portable(註冊商標)娛樂裝置等掌上型娛樂裝置1955、EyeToy(註冊商標)視訊相機1956等視訊相機(本技術之攝像元件應用部)(例如圖44之相機1861)、及麥克風耳機1957等。因此，該等周邊機器原則上可以無線的形式連接於系統單元1860。例如掌上型娛樂裝置1955可經由Wi-Fi ad hoc(點對點)連接進行通訊，麥克風耳機1957可經由藍牙連接進行通訊。
藉由提供該等介面，PlayStation3裝置可根據情況而與數位錄影機(DVR)、機上盒、數位相機、可攜式媒體播放器、VoIP電話、行動電話、印表機、及掃描器等其他周邊機器相容。
進而，可經由USB埠1912將舊式記憶卡讀取器1931連接於系統單元，從而可讀出PlayStation(註冊商標)裝置或PlayStation2(註冊商標)中所使用之類型之記憶卡。
於本實施形態中，遊戲控制器1951能夠以經由藍牙連接與系統單元1860進行無線通訊之方式動作。但是，取而代之，亦可使遊戲控制器1951連接於USB埠，藉此，亦供給用以對遊戲控制器1951之電池進行充電的電力。遊戲控制器除了包括1個以上之類比操縱桿及先前之控制按鈕以外，亦感知與各軸之平移運動及旋轉對應之6個自由度之移動。因此，除先前之按鈕或操縱桿命令以外，或可代替其等而將遊戲控制器之使用者所進行手勢及移動轉換為對遊戲之輸入。能夠以任意選擇，將PlayStation掌上型裝置等其他與無線對應之周邊機器用作控制器。於PlayStation掌上型裝置之情形時，追加之遊戲資訊或控制資訊(例如控制命令或有效數量)可顯示於該裝置之畫面上。亦可使用其他代替性或輔助性之控制裝置，其中，有舞蹈墊(未圖示)、電光槍(未圖示)、手柄及踏板(未圖示)、或用於智力速答遊戲之1個或複數
個大型按鈕(此亦未圖示)等特訂物品之控制器等。
又，遙控器1952亦能夠以經由藍牙連接而與系統單元1860進行無線通訊之方式動作。遙控器1952具有適於藍光光碟BD-ROM讀取器1907之操作及光碟之內容之閱覽的控制。
藍光光碟BD-ROM讀取器1907能夠以如下方式進行動作，即：除讀出先前之記錄過之CD(Compact Disk，光碟)、可記錄之CD、及所謂超聲頻(Super Audio)CD以外，亦讀出與PlayStation裝置及PlayStation2裝置相容之CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory，唯讀光碟記憶體)。又，讀取器1907能夠以如下方式進行動作，即：除讀出先前之記錄過之DVD(Digital Versatile Disk，數位化多功能光碟)及可記錄之DVD以外，亦讀出與PlayStation2裝置及PlayStation3裝置相容之DVD-ROM。進而，讀取器1907能夠以如下方式進行動作，即：除讀出以前記錄過之藍光光碟及可記錄之藍光光碟以外，亦讀出與PlayStation3裝置相容之BD-ROM。
系統單元1860能夠以如下方式進行動作，即：經由Reality Synthesizer繪圖單元1903，將藉由PlayStation3裝置所生成或解碼之聲音及視訊經由聲音連接器及視訊連接器而提供至包括顯示器1921及1個以上之揚聲器1922的顯示及聲音輸出裝置1862(監視器或電視接收機等)。聲音連接器包括先前之類比輸出及數位輸出，另一方面視訊連接器可包括各種成分視訊、S-視訊、混合視訊、及1個以上之高品位多媒體介面(HDMI(註冊商標))之輸出等。因此，視訊輸出亦可為PAL(Phase Alternating Line，相交替線)或NTSC(National Television System Committee，國家電視系統委員會)、或720p、1080i或1080p之高解析度等之格式。
聲音處理(生成、解碼等)係藉由Cell處理器1901執行。PlayStation3裝置之作業系統係對應於DOLBY(註冊商標)5.1環繞聲
(Surround Sound)、DOLBY(註冊商標)劇院聲(DTS(Digital Theatre System，數位劇院系統))、及來自藍光光碟之7.1環繞聲之解碼。
於本實施形態中，視訊相機1956包括1個攝像元件(本技術)、LED指示器、及硬體資料庫之即時資料壓縮及編碼裝置，壓縮視訊資料係為了利用系統單元1860進行解碼，而以內部圖像資料庫之MPEG(Motion Picture Expert Group，動畫專家群)標準等適當之格式傳送。相機之LED指示器係例如以如下方式配置，即：若自系統單元1860接收表示不利之照明條件的適當之控制資料，則進行發光。視訊相機1956之實施形態可經由USB、藍牙或Wi-Fi之通訊埠，利用各種方法而連接於系統單元1860。
視訊相機之實施形態包括1個以上之相關之麥克風，且可傳送聲音資料。於視訊相機之實施形態中，攝像元件(本技術)可包括適於高解析度之視訊擷取之解析力。於使用時，可將藉由視訊相機而擷取之圖像例如引入至遊戲內，或可解釋為遊戲之控制輸入。
於該方塊圖中將顯示裝置1921與系統單元1860等標記為個別之裝置，亦可但其等之一部分、或全部功能組裝於顯示裝置內，此時，亦可為大小為可攜帶之尺寸的移動終端。
藉由使用如以上所作說明之本技術，可獲得於1像素中具有複數種分光之光電二極體，且可獲得具有複數種顏色成分之輸出作為輸出。又，由於不僅可使積層構造2層化亦可使其為3層以上，故而對於紅外光之接收的效果亦較大。進而，由於以背面照射型影像感測器之製程為基礎，故而片上透鏡側之光電二極體(上面)為高感度，並且光電二極體相隔相當於配線層之膜厚之程度，故而亦可使下面光電二極體為高感度。
又，亦容易於光電二極體間形成任意之物質，例如若形成折射率高於周邊配線部之物質，則可發揮作為波導之作用，且可實現下面
光電二極體之高感度化。另一方面，於欲限制波長成分或入射光量之情形時，只要形成吸收並反射特定波長或所有波長之膜便可。藉此，可控制下面光電二極體之分光特性。當然，亦可藉由調整光電二極體位置而控制分光形狀。如此之控制性之提高可活用於下述3中所述之個別讀出時。又，亦可將上面與下面相加而用作高感度模式，藉由該切換，可於1個電子機器中進行多樣的操作。
進而，上面與下面光電二極體、及該配線層或電晶體係可於該2者接合之前個別地製作，故而可應用對於各者最佳化之製程。又，個別驅動亦較容易，可自上面與下面之光電二極體個別地提取信號，且可個別地使快門時序或電荷儲存時間變化。藉此，顏色再現性之提高、HDR、光源推斷精度提高、深度資訊獲取精度提高、利用血紅素等之解析所進行之健康照護、病理診斷等可分別於高解析度之情況下實現。藉由將此種技術組裝於搭載相機模組、相機、適於智慧型手機之相機、內視鏡、膠囊內視鏡等攝像元件之電子機器及醫療機器中，可實現各機器之小型化或高精度化、或者該兩者。
又，除先前敍述之效果以外，於僅由之前的上面PD發出信號之情形時亦具有優點。如圖46之A所示，於先前之背面照射型影像感測器中，已穿透光電二極體之光照射至配線層，且對該光進行反射，藉此，有混色至鄰接之光電二極體之情況。藉由應用本技術，如圖46之B所示，可將光引導至更下層為止，且可減少反射至上面之光電二極體之光的入射。即，於不驅動下面光電二極體之情形時，可獲得此種二次之效果。
當然亦可使以上所說明之各裝置分別包含除上述以外之構成。又，不僅可構成作為一個裝置，亦可構成作為包含複數個裝置之系統。
於藉由軟體執行上述一系列之處理之情形時，自網路或記錄媒
體安裝構成該軟體之程式。
該記錄媒體例如與裝置主體不同，包括為了對使用者傳送程式而分配之記錄有程式之可移動媒體。該可移動媒體中包含磁碟(包含軟碟)或光碟(包含CD-ROM或DVD)。進而，亦包含磁光碟(包含MD(Mini Disc))或半導體記憶體等。又，上述記錄媒體不僅為此種可移動媒體，亦可包括於預先組裝於裝置主體中之狀態下傳送至使用者之記錄有程式的控制部之ROM、或記憶部中所包含之硬碟等。
再者，電腦所執行之程式可為按本說明書中說明之順序依據時間序列進行處理之程式，同時，或亦可為以進行調用時等之必需之時序進行處理之程式。
又，於本說明書中，記述記錄媒體中所記錄之程式的步驟中當然包含按照所記載之順序按時間序列進行之處理，而且亦包含即便未按時間序列進行處理亦並列地或個別地執行之處理。
又，於本說明書中，所謂系統係指表示包括複數個裝置(裝置)之裝置整體。
又，以上，亦可使設為1個裝置(或處理部)進行說明之構成構成為複數個裝置(或處理部)。相反，亦可使以上設為複數個裝置(或處理部)所說明之構成統一地構成為1個裝置(或處理部)。又，當然亦可對各裝置(或各處理部)之構成附加除上述以外之構成。進而，只要系統整體上的構成或動作實質上相同，則亦可使某個裝置(或處理部)之構成之一部分包含於其他裝置(或其他處理部)之構成中。即，本揭示之實施形態並不限定於上述實施形態，可於不脫離本揭示之要旨之範圍內進行各種變更。
再者，本技術亦可採用如下所述之構成。
(1)一種攝像元件，其包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元
件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件。
(2)如上述(1)之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件係將入射光之互不相同之波長區域成分進行光電轉換。
(3)如上述(2)之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件將可見光之波長區域成分進行光電轉換，上述支承基板之光電轉換元件將近紅外光之波長區域成分進行光電轉換。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件之厚度互不相同。
(5)如上述(1)至(4)中任一項之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件係以互為相同之時序輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷。
(6)如上述(1)至(5)中任一項之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件係以互不相同之時序輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷。
(7)如上述(1)至(6)中任一項之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件係藉由輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷，而輸出
於上述光電轉換元件層中獲得之圖像與於上述支承基板中獲得之圖像經合成而成之合成圖像。
(8)如上述(1)至(7)中任一項之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件、及上述支承基板之光電轉換元件之、將入射光進行光電轉換並儲存電荷之電荷儲存時間互不相同。
(9)如上述(1)至(8)中任一項之攝像元件，其中，上述配線層之上述配線係以確保自上述配線層之一側穿透至另一側之入射光之光程之方式配置。
(10)如上述(9)之攝像元件，其中，於上述配線層之上述光程中形成包含光之折射率大於周圍之原材料而構成之波導。
(11)如上述(9)或(10)之攝像元件，其中，於(入射有上述入射光之側之具有上述攝像功能之構成的)上述配線層之上述光程中形成光吸收體。
(12)如上述(1)至(11)中任一項之攝像元件，其中，上述支承基板進而包括形成於上述支承基板之光電轉換元件之與上述入射光之入射面為相反之側、且用以自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷之配線，藉由貫通孔而使上述配線層之配線之外部端子與上述支承基板之配線之外部端子相互連接。
(13)如上述(1)至(12)中任一項之攝像元件，其中，自上述光電轉換元件層之光電轉換元件讀出電荷，且於上述光電轉換元件之光電轉換元件之電荷超過特定之閾值之情形時，自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷。
(14)如上述(1)至(13)中任一項之攝像元件，其中，
上述光電轉換元件包括有機光電轉換膜。
(15)如上述(1)至(14)中任一項之攝像元件，其進而包括白色濾光片，且於上述光電轉換元件層之光電轉換元件中，將已穿透上述白色濾光片之上述入射光之白色成分進行光電轉換，於上述支承基板之光電轉換元件中，將上述入射光之其他顏色成分進行光電轉換。
(16)如上述(1)至(15)中任一項之攝像元件，其中，使用已在上述光電轉換元件中經光電轉換之紅外光，獲得至對象物為止之深度資訊。
(17)如上述(1)至(16)中任一項之攝像元件，其中，控制是否將於上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件中經光電轉換之上述入射光之資料個別地輸出或是累加輸出。
(18)如上述(1)至(17)中任一項之攝像元件，其中，上述支承基板包括：光電轉換元件層，其形成上述支承基板之光電轉換元件；配線層，其形成於上述支承基板之光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述支承基板之光電轉換元件層及上述支承基板之配線層，進而包括其他光電轉換元件。
(19)一種電子機器，其包括攝像元件及資訊處理部，上述攝像元件係將被攝體進行攝像，且包括：光電轉換元件層，其形成有將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射
面為相反之側，且形成有用以自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件；上述資訊處理部係使用上述攝像元件之光電轉換元件中所獲得之信號進行資訊處理。
(20)一種資訊處理裝置，其包括攝像元件及信號處理部，上述攝像元件包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件；且上述信號處理部係使用上述攝像元件之光電轉換元件中所獲得之複數個波長帶之信號進行解析。
Claims (20)
- 一種攝像元件，其包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件係將入射光之互不相同之波長區域成分進行光電轉換。
- 如請求項2之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件將可見光之波長區域成分進行光電轉換，上述支承基板之光電轉換元件將近紅外光之波長區域成分進行光電轉換。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件之厚度互不相同。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件係以互為相同之時序輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件係以互不相同之時序輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件係藉由輸出已將入射光進行光電轉換並儲存之電荷，而輸出於上述光電轉換元件層中獲得之圖像與於上述支承基板中獲得之圖像經合成而成之合成圖像。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件之、將入射光進行光電轉換並儲存電荷之電荷儲存時間互不相同。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述配線層之上述配線係以確保自上述配線層之一側穿透至另一側之入射光之光程的方式配置。
- 如請求項9之攝像元件，其中，於上述配線層之上述光程中形成包含光之折射率大於周圍之原材料而構成之波導。
- 如請求項9之攝像元件，其中，於上述配線層之上述光程中形成光吸收體。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述支承基板進而包括形成於上述支承基板之光電轉換元件之與上述入射光之入射面為相反之側、且用以自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷之配線，藉由貫通孔使上述配線層之配線之外部端子與上述支承基板之配線之外部端子相互連接。
- 如請求項1之攝像元件，其中，自上述光電轉換元件層之光電轉換元件讀出電荷，於上述光電轉換元件之光電轉換元件之電荷超過特定之閾值之情形時，自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述光電轉換元件包括有機光電轉換膜。
- 如請求項1之攝像元件，其進而包括白色濾光片，且於上述光電轉換元件層之光電轉換元件中，將已穿透上述白色濾光片之上述入射光之白色成分進行光電轉換，於上述支承基板之光電轉換元件中，將上述入射光之其他顏色成分進行光電轉換。
- 如請求項1之攝像元件，其中，使用在上述光電轉換元件中經光電轉換之紅外光，獲得至對象物為止之深度資訊。
- 如請求項1之攝像元件，其中，控制是否將於上述光電轉換元件層之光電轉換元件及上述支承基板之光電轉換元件中經光電轉換之上述入射光之資料個別地輸出或是累加輸出。
- 如請求項1之攝像元件，其中，上述支承基板包括：光電轉換元件層，其形成上述支承基板之光電轉換元件；配線層，其形成於上述支承基板之光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述支承基板之光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述支承基板之光電轉換元件層及上述支承基板之配線層，且進而包括其他光電轉換元件。
- 一種電子機器，其包括攝像元件及資訊處理部，上述攝像元件係將被攝體進行攝像，且包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件；上述資訊處理部係使用上述攝像元件之光電轉換元件中所獲得之信號進行資訊處理。
- 一種資訊處理裝置，其包括攝像元件及信號處理部，上述攝像元件包括：光電轉換元件層，其形成將入射光進行光電轉換之光電轉換元件；配線層，其形成於上述光電轉換元件層之與上述入射光之入射面為相反之側，且形成用以自上述光電轉換元件讀出電荷之配線；及支承基板，其積層於上述光電轉換元件層及上述配線層，且包括其他光電轉換元件；上述信號處理部係使用上述攝像元件之光電轉換元件中所獲得之複數個波長帶之信號進行解析。
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