WO2022224567A1 - 光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体 - Google Patents

光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体 Download PDF

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Definitions

  • the present disclosure relates to a photodetection device, a photodetection system, an electronic device, and a mobile body that include a photoelectric conversion element that performs photoelectric conversion.
  • a photodetection device includes an effective region extending along a first surface and having a first photoelectric conversion unit that detects light in a first wavelength band and performs photoelectric conversion; along the plane of the active area and an adjacent peripheral area.
  • the peripheral region includes a structure adjacent to and spaced from the first photoelectric conversion unit and having substantially the same configuration as the entire first photoelectric conversion unit or part of the first photoelectric conversion unit.
  • the structure is provided in the peripheral area adjacent to the effective area having the first photoelectric conversion unit.
  • the structure adjoins the first photoelectric conversion unit with a gap therebetween and has substantially the same configuration as the entire first photoelectric conversion unit or part of the first photoelectric conversion unit. Therefore, when patterning the first photoelectric conversion part by dry etching, for example, the generation of residue in the vicinity of the end surface of the effective region is suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1B is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion shown in FIG. 1A
  • FIG. 1B is a vertical cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of an imaging element applied to the pixel portion shown in FIG. 1A
  • FIG. 1B is a horizontal cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of an imaging element applied to the pixel portion shown in FIG. 1A
  • FIG. 1B is another horizontal cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of an imaging device applied to the pixel portion shown in FIG. 1A.
  • FIG. 1B is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion shown in FIG. 1A
  • FIG. 1B is a vertical cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of an imaging element applied to the pixel portion shown in FIG. 1A
  • FIG. 2 is a vertically enlarged cross-sectional view showing an enlarged vicinity of a boundary between a pixel portion and a peripheral portion of the solid-state imaging device shown in FIG. 1;
  • FIG. 2B is a circuit diagram showing an example of a readout circuit of the iTOF sensor section shown in FIG. 2A;
  • FIG. 2B is a circuit diagram showing an example of a readout circuit of the organic photoelectric conversion unit shown in FIG. 2A;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing one step of a method for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. 1;
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 6;
  • FIG. 7 is a plan view showing a step following FIG. 6;
  • FIG. 7C is a cross-sectional view showing a step following FIGS. 7A and 7B;
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 8;
  • 3 is a vertically enlarged cross-sectional view showing an enlarged vicinity of a boundary between a pixel portion and a peripheral portion in a solid-state imaging device as a reference example;
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing one step of a method for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. 10;
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 11;
  • 1B is a vertical cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of an imaging element as a first modified example applicable to the solid-state imaging device shown in FIG. 1A;
  • FIG. 13B is a horizontal cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of an imaging element as a first modified example shown in FIG. 13A; 1B is a vertical cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of an imaging element as a second modification applicable to the solid-state imaging device shown in FIG. 1A; FIG. FIG. 14B is a horizontal cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of an imaging device as a second modified example shown in FIG. 14A; 1B is a vertical sectional view showing an example of a schematic configuration of a pixel portion as a third modification applicable to the solid-state imaging device shown in FIG. 1A; FIG. FIG.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a photodetection system according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 16B is a schematic diagram showing an example of the circuit configuration of the photodetection system shown in FIG. 16A
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of an electronic device
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of an in-vivo information acquisition system
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit
  • FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion in a solid-state imaging device as a third modified example of the present disclosure
  • FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion in a solid-state imaging device as a fourth modified example of the present disclosure
  • FIG. 20 is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion in a solid-state imaging device as a fifth modified example of the present disclosure
  • FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion in a solid-state imaging device as a third modified example of the present disclosure
  • FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion in a solid-state imaging device as a fourth modified example of the present disclosure
  • FIG. 20 is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion in a solid-state imaging device as a sixth modified example of the present disclosure
  • FIG. 20 is an explanatory diagram schematically showing one configuration example of a pixel portion and its peripheral portion in a solid-state imaging device as a seventh modified example of the present disclosure
  • First Embodiment A solid-state imaging device in which structures are arranged in a peripheral region surrounding an effective region in which a longitudinal spectral type imaging device having a first photoelectric conversion portion and a second photoelectric conversion portion is provided. example. 2. First Modification 3. Second modification 4. Third modification 5. Second Embodiment An example of a photodetection system including a light emitting device and a photodetector. 6. Example of application to electronic equipment7. 8. Example of application to in-vivo information acquisition system. Example of application to endoscopic surgery system9. Example of application to moving body 10. Other variations
  • FIG. 1A shows an overall configuration example of a solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1B is a schematic diagram showing an enlarged view of the pixel section 100 and its surroundings.
  • the solid-state imaging device 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • the solid-state imaging device 1 takes in incident light (image light) from a subject, for example, via an optical lens system, converts the incident light imaged on the imaging surface into an electric signal for each pixel, and outputs the electric signal as a pixel signal.
  • the solid-state imaging device 1 includes, for example, a pixel portion 100 and a peripheral portion 101 as a peripheral region adjacent to the pixel portion 100 on a semiconductor substrate 11 .
  • the pixel section 100 is provided with an effective area 110A and an optical black (OB) area 110B surrounding the effective area 110A.
  • the peripheral portion 101 is provided, for example, so as to surround the pixel portion 100 .
  • the peripheral portion 101 includes, for example, a vertical driving circuit 111, a column signal processing circuit 112, a horizontal driving circuit 113, an output circuit 114, a control circuit 115, an input/output terminal 116, and the like.
  • the solid-state imaging device 1 is a specific example corresponding to the “photodetector” of the present disclosure.
  • a plurality of pixels P are two-dimensionally arranged, for example, in a matrix.
  • the effective area 110A for example, there are pixel rows composed of a plurality of pixels P arranged in the horizontal direction (horizontal direction of the paper surface) and pixel columns composed of a plurality of pixels P arranged in the vertical direction (vertical direction of the paper surface). Multiple are provided.
  • one pixel drive line Lread (row selection line and reset control line) is wired for each pixel row, and one vertical signal line Lsig is wired for each pixel column.
  • the pixel drive line Lread transmits a drive signal for signal readout from each pixel P.
  • FIG. The ends of the plurality of pixel drive lines Lread are connected to the plurality of output terminals corresponding to the pixel rows of the vertical drive circuit 111, respectively.
  • the OB area 110B is a portion that outputs optical black that serves as a reference for the black level.
  • a structure 200 is provided in the peripheral portion 101 .
  • a contact region 102 (FIG. 1B) is provided in a part of the peripheral portion 101 to connect the contact layer 57 (described later) and the lead wiring 58 (described later).
  • the vertical drive circuit 111 is composed of a shift register, an address decoder, and the like, and is a pixel drive section that drives each pixel P in the pixel section 100, for example, in units of pixel rows.
  • a signal output from each pixel P in a pixel row selectively scanned by the vertical driving circuit 111 is supplied to the column signal processing circuit 112 through each vertical signal line Lsig.
  • the column signal processing circuit 112 is composed of amplifiers, horizontal selection switches, etc. provided for each vertical signal line Lsig.
  • the horizontal drive circuit 113 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and sequentially drives the horizontal selection switches of the column signal processing circuit 112 while scanning them.
  • the signals of the pixels P transmitted through each of the plurality of vertical signal lines Lsig are sequentially output to the horizontal signal line 121, and are output to the outside of the semiconductor substrate 11 through the horizontal signal line 121. It is designed to be transmitted.
  • the output circuit 114 performs signal processing on signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 112 via the horizontal signal line 121 and outputs the processed signals.
  • the output circuit 114 may perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • a circuit portion consisting of the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, the horizontal signal line 121 and the output circuit 114 may be formed directly on the semiconductor substrate 11, or may be formed on the external control IC. It may be arranged. Moreover, those circuit portions may be formed on another substrate connected by a cable or the like.
  • the control circuit 115 receives a clock given from the outside of the semiconductor substrate 11, data instructing an operation mode, etc., and outputs data such as internal information of the pixel P which is an imaging device.
  • the control circuit 115 further has a timing generator that generates various timing signals, and controls the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, etc. based on the various timing signals generated by the timing generator. It controls driving of peripheral circuits.
  • the input/output terminal 116 exchanges signals with the outside.
  • FIG. 2A schematically shows an example of a vertical cross-sectional configuration along the thickness direction of one pixel P1 among a plurality of pixels P arranged in a matrix in the effective region 110A of the pixel section 100.
  • FIG. 2B schematically shows an example of a horizontal cross-sectional configuration along the lamination plane direction orthogonal to the thickness direction at the height position in the Z-axis direction indicated by the arrow IIB in FIG. 2A.
  • FIG. 2C schematically shows an example of a horizontal cross-sectional configuration along the lamination plane direction orthogonal to the thickness direction at the height position in the Z-axis direction indicated by the arrow IIC in FIG. 2A. Note that FIG.
  • FIG. 2A corresponds to a cross-section in the direction of arrows along line IIA-IIA shown in FIGS. 2B and 2C.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged vertical cross-sectional configuration near the boundary K between the pixel portion 100 and the peripheral portion 101 in the solid-state imaging device 1.
  • the thickness direction (stacking direction) of the pixel P1 is the Z-axis direction
  • the plane directions parallel to the stacking surface orthogonal to the Z-axis direction are the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are orthogonal to each other.
  • the pixel P1 has a structure in which, for example, one second photoelectric conversion unit 10 and one first photoelectric conversion unit 20 are stacked in the Z-axis direction, which is the thickness direction. It is a longitudinal spectral type image sensor.
  • the pixel P1 which is an imaging device, is a specific example corresponding to the “photodetector” of the present disclosure.
  • the pixel P1 is provided on the side opposite to the first photoelectric conversion unit 20 when viewed from the intermediate layer 40 provided between the second photoelectric conversion unit 10 and the first photoelectric conversion unit 20, and the second photoelectric conversion unit 10. It further has a multi-layered wiring layer 30 .
  • a sealing film 51 On the light incident side opposite to the second photoelectric conversion unit 10 when viewed from the first photoelectric conversion unit 20, for example, a sealing film 51, a low refractive index layer 52, a plurality of color filters 53, a plurality of A lens layer 54 including an on-chip lens (OCL) provided corresponding to each of the color filters 53 is sequentially stacked along the Z-axis direction from a position closer to the first photoelectric conversion unit 20 .
  • OCL on-chip lens
  • the sealing film 51 and the low refractive index layer 52 may be provided in common for the plurality of pixels P, respectively.
  • the sealing film 51 has a structure in which transparent insulating films 51-1 to 51-3 such as AlOx are laminated.
  • an antireflection film 55 (described in FIG.
  • the plurality of color filters 53 includes, for example, a color filter that mainly transmits red, a color filter that mainly transmits green, and a color filter that mainly transmits blue.
  • the pixel P1 of the present embodiment includes red, green, and blue color filters 53, respectively, and the first photoelectric conversion unit 20 receives red, green, and blue light, respectively, to produce a color visible light image. I am trying to get it.
  • the second photoelectric conversion unit 10 is an indirect TOF (hereinafter referred to as iTOF) sensor that acquires a distance image (distance information) by, for example, time-of-flight (TOF).
  • the second photoelectric conversion unit 10 includes, for example, a semiconductor substrate 11, a photoelectric conversion region 12, a fixed charge layer 13, a pair of transfer transistors (TG) 14A and 14B, and a charge-voltage conversion unit (FD) which is a floating diffusion region. ) 15A and 15B, an inter-pixel region light shielding wall 16, and a through electrode 17. As shown in FIG.
  • the semiconductor substrate 11 is, for example, an n-type silicon (Si) substrate including a front surface 11A and a back surface 11B, and has a p-well in a predetermined region.
  • the surface 11A faces the multilayer wiring layer 30 .
  • the back surface 11B is a surface facing the intermediate layer 40, and preferably has a fine uneven structure (RIG structure). This is because it is effective for confining inside the semiconductor substrate 11 light having a wavelength in the infrared region (for example, a wavelength of 880 nm or more and 1040 nm or less) as the second wavelength region, which is incident on the semiconductor substrate 11 . Note that a similar fine uneven structure may be formed on the surface 11A.
  • the photoelectric conversion region 12 is a photoelectric conversion element composed of, for example, a PIN (Positive Intrinsic Negative) type photodiode (PD), and includes a pn junction formed in a predetermined region of the semiconductor substrate 11 .
  • the photoelectric conversion area 12 detects and receives light having a wavelength in the infrared region, among the light from the subject, and generates and accumulates charges corresponding to the amount of light received by photoelectric conversion. .
  • the fixed charge layer 13 is provided so as to cover the back surface 11B of the semiconductor substrate 11 and the like.
  • the fixed charge layer 13 has negative fixed charges, for example, in order to suppress the generation of dark current due to the interface states of the back surface 11B that is the light receiving surface of the semiconductor substrate 11 .
  • a hole accumulation layer is formed in the vicinity of the back surface 11B of the semiconductor substrate 11 by the electric field induced by the fixed charge layer 13 . This hole accumulation layer suppresses the generation of electrons from the back surface 11B.
  • the fixed charge layer 13 also includes a portion extending in the Z-axis direction between the inter-pixel region light shielding wall 16 and the photoelectric conversion region 12 .
  • the fixed charge layer 13 is preferably formed using an insulating material.
  • the constituent materials of the fixed charge layer 13 include, for example, hafnium oxide (HfOx), aluminum oxide (AlOx), zirconium oxide (ZrOx), tantalum oxide (TaOx), titanium oxide (TiOx), lanthanum oxide ( LaOx), praseodymium oxide (PrOx), cerium oxide (CeOx), neodymium oxide (NdOx), promethium oxide (PmOx), samarium oxide (SmOx), europium oxide (EuOx), gadolinium oxide (GdOx), terbium oxide (TbOx) , dysprosium oxide (DyOx), holmium oxide (HoOx), thulium oxide (TmOx), ytterbium oxide (YbOx), lutetium oxide (LuOx), yttrium oxide (YOx), hafnium nitride (HfNx), aluminum nitride (H
  • a pair of TGs 14A and 14B each extend in the Z-axis direction from the surface 11A to the photoelectric conversion region 12, for example.
  • the TG 14A and TG 14B transfer charges accumulated in the photoelectric conversion region 12 to the pair of FDs 15A and 15B according to the applied drive signal.
  • a pair of FDs 15A and 15B are floating diffusion regions that convert charges transferred from the photoelectric conversion region 12 via TGs 14A and 14B into electric signals (for example, voltage signals) and output them.
  • Reset transistors (RST) 143A, 143B are connected to the FDs 15A, 15B, as shown in FIG. 4, which will be described later.
  • a signal line Lsig (FIG. 1A) is connected.
  • the inter-pixel area light shielding wall 16 includes, for example, a portion extending along the XZ plane and a portion extending along the YZ plane, and is provided so as to surround the photoelectric conversion area 12 of each pixel P. Further, the inter-pixel area light shielding wall 16 may be provided so as to surround the through electrode 17 . As a result, unnecessary light obliquely entering the photoelectric conversion region 12 between adjacent pixels P can be suppressed, and color mixture can be prevented.
  • the inter-pixel area light shielding wall 16 is made of a material containing at least one of, for example, light shielding single metals, metal alloys, metal nitrides, and metal silicides. More specifically, the constituent materials of the inter-pixel area light shielding wall 16 include Al (aluminum), Cu (copper), Co (cobalt), W (tungsten), Ti (titanium), Ta (tantalum), Ni ( nickel), Mo (molybdenum), Cr (chromium), Ir (iridium), platinum iridium, TiN (titanium nitride), tungsten silicon compounds, and the like.
  • the constituent material of the inter-pixel area light shielding wall 16 is not limited to a metal material, and graphite may be used.
  • the inter-pixel region light shielding wall 16 is not limited to a conductive material, and may be made of a non-conductive material having a light shielding property such as an organic material.
  • An insulating layer made of an insulating material such as SiOx (silicon oxide) or aluminum oxide may be provided between the inter-pixel region light shielding wall 16 and the through electrode 17 .
  • the inter-pixel area light shielding wall 16 and the through electrode 17 may be insulated by providing a gap between the inter-pixel area light shielding wall 16 and the through electrode 17 .
  • the insulating layer may not be provided when the inter-pixel area light shielding wall 16 is made of a non-conductive material.
  • an insulating layer made of an insulating material such as SiOx (silicon oxide) or aluminum oxide is provided outside the inter-pixel region light-shielding wall 16, that is, between the inter-pixel region light-shielding wall 16 and the fixed charge layer 13.
  • the inter-pixel area light shielding wall 16 and the fixed charge layer 13 may be insulated by providing a space between the inter-pixel area light shielding wall 16 and the fixed charge layer 13 .
  • the through electrode 17 includes, for example, the readout electrode 26 of the first photoelectric conversion section 20 provided on the back surface 11B side of the semiconductor substrate 11, and the FD 131 and AMP 133 (see FIG. 5 described later) provided on the front surface 11A of the semiconductor substrate 11. ) are electrically connected to each other.
  • the through electrode 17 serves as a transmission path for transmitting, for example, signal charges generated in the first photoelectric conversion unit 20 and voltage for driving the charge storage electrode 25 .
  • the through electrode 17 can be provided, for example, so as to extend in the Z-axis direction from the readout electrode 26 of the first photoelectric conversion section 20 through the semiconductor substrate 11 to the multilayer wiring layer 30 .
  • the through electrodes 17 are capable of satisfactorily transferring signal charges generated in the first photoelectric conversion units 20 provided on the back surface 11B side of the semiconductor substrate 11 to the front surface 11A side of the semiconductor substrate 11 . As shown in FIGS. 2B and 3B, the through electrode 17 penetrates the inside of the inter-pixel area light shielding wall 44 in the Z-axis direction. That is, the through electrode 17 is surrounded by the fixed charge layer 13 and an electrically insulating inter-pixel region light shielding wall 44 (described later).
  • the through-electrode 17 has a first through-electrode portion 17-1 penetrating through the inter-pixel area light shielding wall 44 in the Z-axis direction, and a second through-electrode portion 17-1 penetrating through the inter-pixel area light shielding wall 16 in the Z-axis direction. electrode portion 17-2.
  • the first through electrode portion 17-1 and the second through electrode portion 17-2 are connected via, for example, a connection electrode portion 17-3.
  • the maximum dimension in the XY plane direction of the connection electrode portion 17-3 is, for example, the maximum dimension in the XY plane direction of the first through electrode portion 17-1 and the maximum dimension of the second through electrode portion 17-2 in the in-plane direction. Greater than both of the largest dimensions.
  • the through electrode 17 is made of, for example, a silicon material doped with an impurity such as PDAS (Phosphorus Doped Amorphous Silicon), aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), cobalt (Co), platinum (Pt). , palladium (Pd), copper (Cu), hafnium (Hf), and tantalum (Ta).
  • PDAS Phosphorus Doped Amorphous Silicon
  • Al aluminum
  • Ti titanium
  • Co cobalt
  • platinum Pt
  • palladium (Pd) copper
  • Cu hafnium
  • Ta tantalum
  • the multilayer wiring layer 30 shown in FIG. 2A has, for example, RSTs 143A, 143B, AMPs 144A, 144B, SELs 145A, 145B, etc., which form a read circuit together with TGs 14A, 14B.
  • the intermediate layer 40 may have, for example, an insulating layer 41 and an optical filter 42 embedded in the insulating layer 41 .
  • the intermediate layer 40 further has an inter-pixel area light shielding wall 44 as a first light shielding member that shields at least light having a wavelength in the infrared light range (for example, a wavelength of 880 nm or more and 1040 nm or less) as a second wavelength range.
  • the insulating layer 41 is, for example, a single layer film made of one of inorganic insulating materials such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), and silicon oxynitride (SiON), or two or more of these.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PVP polyvinylphenol
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PC polyethylene terephthalate
  • N-2 amino Organic insulating materials such as ethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS), tetra
  • the interpixel region light shielding wall 44 is made of a material that mainly shields light in the infrared region, such as one of inorganic insulating materials such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), and silicon oxynitride (SiON). It is composed of a single layer film composed of the above or a laminated film composed of two or more of these.
  • the inter-pixel area light shielding wall 44 may be formed integrally with the insulating layer 41 .
  • the inter-pixel region light shielding wall 44 surrounds the optical filter 42 along the XY plane so that at least a portion thereof overlaps with the optical filter 42 on the XY plane perpendicular to the thickness direction (Z-axis direction).
  • the inter-pixel region light-shielding wall 44 like the inter-pixel region light-shielding wall 16, suppresses oblique incidence of unnecessary light to the photoelectric conversion region 12 between the adjacent pixels P1, thereby preventing color mixture.
  • the optical filter 42 has a transmission band in the infrared region where photoelectric conversion is performed in the photoelectric conversion region 12 . That is, the optical filter 42 uses light having a wavelength in the visible light range (for example, a wavelength of 400 nm or more and 700 nm or less) as the first wavelength range, that is, light having a wavelength in the infrared light range rather than visible light, that is, infrared light. is easier to penetrate.
  • the optical filter 42 can be made of, for example, an organic material, and selectively transmits light in the infrared light range while absorbing at least part of light in the visible light range. It is designed to The optical filter 42 is made of an organic material such as a phthalocyanine derivative.
  • the plurality of optical filters 42 provided in the pixel section 100 may have substantially the same shape and substantially the same size.
  • a SiN layer 45 may be provided on the rear surface of the optical filter 42 , that is, the surface facing the first photoelectric conversion section 20 .
  • a SiN layer 46 may be provided on the surface of the optical filter 42 , that is, the surface facing the second photoelectric conversion section 10 .
  • an insulating layer 47 made of, for example, SiOx may be provided between the semiconductor substrate 11 and the SiN layer 46 .
  • the intermediate layer 40 preferably spreads along the XY plane not only to the pixel section 100 but also to the peripheral section 101 .
  • the contact layer 57 embedded in the intermediate layer 40 and the lead wire 58 are connected.
  • the first photoelectric conversion section 20 includes, for example, a readout electrode 26, a semiconductor layer 21, a photoelectric conversion layer 22, and an upper electrode 23, which are stacked in order from a position closer to the second photoelectric conversion section 10. and
  • the first photoelectric conversion unit 20 further includes an insulating layer 24 provided below the semiconductor layer 21 and a charge storage electrode 25 provided to face the semiconductor layer 21 with the insulating layer 24 interposed therebetween. ing.
  • the charge storage electrode 25 and the readout electrode 26 are separated from each other, and are provided on the same layer, for example.
  • the readout electrode 26 is in contact with the upper end of the through electrode 17 .
  • the first photoelectric conversion section 20 is connected to the lead wiring 58 via the contact layer 57 in the peripheral section 101 as shown in FIG. 3, for example.
  • the upper electrode 23, the photoelectric conversion layer 22, and the semiconductor layer 21 are provided in common in some of the plurality of pixels P1 in the pixel section 100, or in a plurality of pixels P1 in the pixel section 100, respectively. may be provided in common in all of the pixels P. The same applies to modifications described below.
  • Another organic layer may be provided between the photoelectric conversion layer 22 and the semiconductor layer 21 and between the photoelectric conversion layer 22 and the upper electrode 23 .
  • the readout electrode 26, the upper electrode 23, and the charge storage electrode 25 are made of a conductive film having optical transparency.
  • the material constituting the conductive film having light transmittance include ITO (indium tin oxide), a tin oxide (SnOx)-based material to which a dopant is added, or an oxide obtained by adding a dopant to zinc oxide (ZnO).
  • a zinc-based material can be used.
  • zinc oxide-based materials include aluminum zinc oxide (AZO) with aluminum (Al) added as a dopant, gallium zinc oxide (GZO) with gallium (Ga) added, and indium zinc oxide with indium (In) added. (IZO).
  • CuI, InSbO 4 , ZnMgO, CuInO 2 , MgIN 2 O 4 , CdO, ZnSnO 3 , TiO 2 or the like may be used as the constituent material of the readout electrode 26 , upper electrode 23 and charge storage electrode 25 .
  • a spinel oxide or an oxide having a YbFe 2 O 4 structure may be used.
  • the photoelectric conversion layer 22 converts light energy into electrical energy, and is formed by containing two or more kinds of organic materials that function as p-type semiconductors and n-type semiconductors, for example.
  • a p-type semiconductor relatively functions as an electron donor (donor)
  • an n-type semiconductor relatively functions as an electron acceptor (acceptor) as an n-type semiconductor.
  • the photoelectric conversion layer 22 has a bulk heterojunction structure within the layer.
  • a bulk heterojunction structure is a p/n junction surface formed by mixing a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. and separate. Note that the photoelectric conversion layer 22 is not limited to containing an organic material, and may not contain an organic material.
  • the photoelectric conversion layer 22 contains three kinds of so-called dye materials, in addition to p-type semiconductors and n-type semiconductors, which photoelectrically convert light in a predetermined wavelength band and transmit light in other wavelength bands. may be configured.
  • the p-type semiconductor, n-type semiconductor, and dye material preferably have different maximum absorption wavelengths. This makes it possible to absorb a wide range of wavelengths in the visible light region.
  • the photoelectric conversion layer 22 can be formed, for example, by mixing the various organic semiconductor materials described above and using a spin coating technique.
  • the photoelectric conversion layer 22 may be formed using a vacuum deposition method, a printing technique, or the like.
  • a material having a large bandgap value for example, a bandgap value of 3.0 eV or more
  • a higher mobility than the material forming the photoelectric conversion layer 22 can be used.
  • oxide semiconductor materials such as IGZO; transition metal dichalcogenides; silicon carbide; diamond; graphene; carbon nanotubes;
  • the charge storage electrode 25 forms a kind of capacitor together with the insulating layer 24 and the semiconductor layer 21, and stores the charge generated in the photoelectric conversion layer 22 through a part of the semiconductor layer 21, for example, the insulating layer 24 of the semiconductor layer 21. It is designed to accumulate in a region corresponding to the storage electrode 25 .
  • one charge storage electrode 25 is provided corresponding to each of one color filter 53 and one on-chip lens.
  • the charge storage electrode 25 is connected to the vertical drive circuit 111, for example.
  • the insulating layer 24 can be made of the same inorganic insulating material and organic insulating material as the insulating layer 41, for example.
  • the first photoelectric conversion unit 20 detects part or all of the wavelengths in the visible light range. Moreover, it is desirable that the first photoelectric conversion unit 20 has no sensitivity to the infrared region.
  • the first photoelectric conversion section 20 In the first photoelectric conversion section 20 , light incident from the upper electrode 23 side is absorbed by the photoelectric conversion layer 22 .
  • the excitons (electron-hole pairs) generated thereby move to the interface between the electron donor and the electron acceptor that constitute the photoelectric conversion layer 22, and are exciton separated, that is, dissociated into electrons and holes. .
  • the charges generated here, that is, electrons and holes, move to the upper electrode 23 or the semiconductor layer 21 due to the diffusion due to the difference in carrier concentration and the internal electric field due to the potential difference between the upper electrode 23 and the charge storage electrode 25, and are converted into photocurrent. detected.
  • the readout electrode 26 is set at a positive potential and the upper electrode 23 is set at a negative potential.
  • Electrons generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 22 move to the upper electrode 23 . Electrons generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 22 are attracted to the charge storage electrode 25 and are transferred to a portion of the semiconductor layer 21, for example, a region of the semiconductor layer 21 corresponding to the charge storage electrode 25 via the insulating layer 24. accumulated.
  • Charges (for example, electrons) accumulated in the region of the semiconductor layer 21 corresponding to the charge storage electrode 25 through the insulating layer 24 are read out as follows. Specifically, the potential V26 is applied to the readout electrode 26 and the potential V25 is applied to the charge storage electrode 25 . Here, the potential V26 is set higher than the potential V25 (V25 ⁇ V26). By doing so, the electrons accumulated in the region corresponding to the charge accumulation electrode 25 in the semiconductor layer 21 are transferred to the readout electrode 26 .
  • the first photoelectric conversion section 20 extending from the effective region 110A, the sealing film 51, and the black filter 56 are provided in this order on the intermediate layer 40. It is The contact layer 57 embedded in the sealing film 51 may be electrically connected to the upper electrode 23 of the first photoelectric conversion body 20 in the OB region 110B. Further, the first photoelectric conversion body 20 has an end face 20T in the OB region 110B.
  • a structure 200 adjacent to and spaced from the first photoelectric conversion unit 20 is provided in the peripheral portion 101 .
  • the structure 200 is provided so as to face the end face 20T of the first photoelectric conversion body 20, for example, in the direction along the XY plane. That is, the first photoelectric conversion unit 20 and the structural body 200 are provided on the same layer.
  • the structure 200 has substantially the same configuration as, for example, all of the first photoelectric conversion units 20 or part of the first photoelectric conversion units 20 . Having substantially the same configuration here means that, for example, when the structure 200 has a single-layer structure, a layer having substantially the same material and thickness as those of the structure 200 is used.
  • the first photoelectric conversion unit 20 includes the first photoelectric conversion unit 20 .
  • the structure 200 has a multilayer structure, layers having substantially the same material and substantially the same thickness as the constituent materials and thicknesses of the layers constituting the multilayer structure of the structure 200 are stacked in the same stacking order.
  • the first photoelectric conversion section 20 includes a multi-layered structure. Note that “substantially the same” means that slight differences that may occur unintentionally, such as measurement errors and manufacturing errors, are not distinguished and are regarded as the same.
  • the structure 200 is formed by laminating, for example, a semiconductor layer 21, a photoelectric conversion layer 22, and an upper electrode 23, which constitute a part of the first photoelectric conversion section 20, in the Z-axis direction.
  • the structure 200 is arranged on the intermediate layer 40 via the insulating layer 24 extending from the effective region 110A.
  • the structure 200 is formed at the same time as the first photoelectric conversion section 20, for example.
  • a slit S is formed at the boundary K between the pixel section 100 and the peripheral section 101.
  • the ratio of the width W of the slit S along the XY plane to the depth H of the slit S in the Z-axis direction is preferably 1 or less, for example.
  • the width W means the width of the slit S at the lowermost portion in the depth direction (Z-axis direction) of the slit S.
  • the depth H of the slit S is, in other words, the thickness of the structure 200 .
  • the slit S may be filled with an insulating material such as the sealing film 51, for example.
  • the width W of the slit S is preferably 100 nm or more, for example. This is because if the width W of the slit S is 100 nm or more, the slit S can be filled with the sealing film 51 made of AlO by sputtering. If the width W of the slit S is less than 100 nm, voids may be formed inside the sealing film 51 when the sealing film 51 made of AlO is formed by sputtering.
  • the slits S are not densely filled with an insulating material, that is, if the sealing film 51 includes voids, the gas existing in the voids escapes to the outside of the sealing film 51, thereby affecting the film quality of the photoelectric conversion layer 22. May affect optical properties.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a readout circuit of the second photoelectric conversion section 10 forming the pixel P shown in FIG. 2A.
  • the readout circuit of the second photoelectric conversion unit 10 has, for example, TG 14A, 14B, OFG 146, FD 15A, 15B, RST 143A, 143B, AMP 144A, 144B, and SEL 145A, 145B.
  • the TGs 14A, 14B are connected between the photoelectric conversion region 12 and the FDs 15A, 15B.
  • a driving signal is applied to the gate electrodes of the TGs 14A and 14B and the TGs 14A and 14B become active, the transfer gates of the TGs 14A and 14B become conductive. As a result, signal charges converted in the photoelectric conversion region 12 are transferred to the FDs 15A, 15B via the TGs 14A, 14B.
  • the OFG 146 is connected between the photoelectric conversion region 12 and the power supply.
  • a drive signal is applied to the gate electrode of OFG 146 and OFG 146 becomes active, OFG 146 becomes conductive. As a result, signal charges converted in the photoelectric conversion region 12 are discharged to the power supply via the OFG 146 .
  • the FDs 15A, 15B are connected between the TGs 14A, 14B and the AMPs 144A, 144B.
  • the FDs 15A and 15B convert the signal charges transferred by the TGs 14A and 14B into voltage signals and output the voltage signals to the AMPs 144A and 144B.
  • the RSTs 143A, 143B are connected between the FDs 15A, 15B and the power supply.
  • drive signals are applied to the gate electrodes of the RSTs 143A and 143B and the RSTs 143A and 143B are activated, the reset gates of the RSTs 143A and 143B are rendered conductive. As a result, the potentials of the FDs 15A and 15B are reset to the level of the power supply.
  • AMPs 144A and 144B each have a gate electrode connected to FDs 15A and 15B and a drain electrode connected to a power supply.
  • the AMPs 144A and 144B serve as input sections of readout circuits for voltage signals held by the FDs 15A and 15B, ie, so-called source follower circuits. That is, the AMPs 144A and 144B have their source electrodes connected to the vertical signal line Lsig via the SELs 145A and 145B, respectively, thereby forming a constant current source and a source follower circuit connected to one end of the vertical signal line Lsig.
  • the SELs 145A, 145B are connected between the source electrodes of the AMPs 144A, 144B and the vertical signal line Lsig, respectively.
  • drive signals are applied to the gate electrodes of the SELs 145A and 145B to activate the SELs 145A and 145B, the SELs 145A and 145B are rendered conductive and the pixel P is selected.
  • readout signals (pixel signals) output from the AMPs 144A and 144B are output to the vertical signal line Lsig via the SELs 145A and 145B.
  • a subject is irradiated with light pulses in the infrared region, and the light pulses reflected from the subject are received by the photoelectric conversion area 12 of the second photoelectric conversion section 10 .
  • a plurality of electric charges are generated in the photoelectric conversion region 12 by incidence of light pulses in the infrared region.
  • a plurality of electric charges generated in the photoelectric conversion region 12 are alternately distributed to the FD 15A and the FD 15B by supplying drive signals to the pair of TGs 14A and 14B alternately at equal times.
  • the charge accumulation amount in the FD 15A and the charge accumulation amount in the FD 15B become phase-modulated values.
  • the round-trip time of the light pulse can be estimated, so the distance between the solid-state imaging device 1 and the object can be obtained.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a readout circuit of the first photoelectric conversion unit 20 forming the pixel P1 shown in FIG. 2A.
  • the readout circuit of the first photoelectric conversion unit 20 has, for example, an FD 131, an RST 132, an AMP 133, and a SEL 134.
  • the FD 131 is connected between the readout electrode 26 and the AMP 133.
  • the FD 131 converts the signal charge transferred by the readout electrode 26 into a voltage signal and outputs the voltage signal to the AMP 133 .
  • the RST 132 is connected between the FD 131 and the power supply.
  • a drive signal is applied to the gate electrode of the RST 132 and the RST 132 becomes active, the reset gate of the RST 132 becomes conductive.
  • the potential of the FD 131 is reset to the level of the power supply.
  • the AMP 133 has a gate electrode connected to the FD 131 and a drain electrode connected to a power supply. A source electrode of the AMP 133 is connected to the vertical signal line Lsig via the SEL 134 .
  • the SEL 134 is connected between the source electrode of the AMP 133 and the vertical signal line Lsig.
  • a drive signal is applied to the gate electrode of the SEL 134 and the SEL 134 becomes active, the SEL 134 becomes conductive and the pixel P1 becomes selected.
  • the readout signal (pixel signal) output from the AMP 133 is output to the vertical signal line Lsig via the SEL 134 .
  • FIG. 6 to 9 are vertical cross-sectional views and plan views respectively showing one process in the method of manufacturing the solid-state imaging device 1 of the present embodiment.
  • a method for manufacturing the first photoelectric conversion body 20 and the structure 200 will be mainly described.
  • the insulating layer 47 for embedding the connection electrode portion 17-3, the SiN layer 46, the inter-pixel region light shielding wall 44 and the optical filter 42, and the SiN layer are formed. 45 and an insulating layer 41 that embeds the wiring layer M are formed in this order to form the intermediate layer 40 .
  • through electrodes 17 extending in the Z-axis direction are formed in the inter-pixel regions.
  • a multilayer film 20Z is formed on the intermediate layer 40 over the entire surface.
  • the charge storage electrode 25 connected to the wiring layer M, the insulating layer 24, the semiconductor layer 21, the photoelectric conversion layer 22, and the upper electrode 23 are sequentially formed.
  • the insulating layer 24 , the semiconductor layer 21 , the photoelectric conversion layer 22 and the upper electrode 23 are formed so as to extend from the pixel portion 100 to the peripheral portion 101 .
  • FIGS. 7A and 7B for example, resist films R1 and R2 are selectively formed on the multilayer film 20Z.
  • 7A is a vertical cross-sectional view showing an intermediate product in the process following FIG. 6, and FIG. 7B is a plan view of the intermediate product of FIG. 7A viewed from above.
  • the resist film R1 is formed so as to cover the region where the first photoelectric conversion unit 20 is to be formed.
  • the resist film R2 is formed so as to surround the resist film R1 in the XY plane so as to cover the region where the structure 200 is to be formed. Therefore, the slit SS is formed directly above the position where the slit S is to be formed between the resist film R1 and the resist film R2.
  • a sealing film 51 is formed so as to cover the first photoelectric conversion section 20 and the structure 200 and fill the slit S between them.
  • the sealing film 51 may be formed by sputtering, for example. However, depending on the width W and depth H of the slit S and the constituent material of the sealing film 51, for example, the ALD method may be used.
  • a contact layer 57 is formed in the process of forming the sealing film 51 .
  • the solid-state imaging device 1 is completed by forming a low refractive index layer 52, a color filter 53, a lens layer 54, an antireflection film 55, a black filter 56, and the like.
  • the first photoelectric conversion unit 20 provided in the pixel unit 100 and the peripheral unit 101 adjacent to the pixel unit 100 are provided. and adjacent structures 200 spaced apart from each other. Therefore, the exposed portion of the insulating layer 24 or the insulating layer 41, which is the underlying insulating film, formed in the peripheral portion 101 can be covered with the structure 200, which is a dummy pattern. Also, the first photoelectric conversion unit 20 and the structure 200 are separated from each other. Therefore, when patterning the first photoelectric conversion unit 20 by dry etching, for example, generation of residue on the end surface 20T of the first photoelectric conversion unit 20 and its vicinity is suppressed.
  • the structure 200 is provided apart from the first photoelectric conversion unit 20, even if the structure 200 arranged in the peripheral portion 101, which is a region other than the pixel portion 100, receives the light, the first The operation of the photoelectric conversion section 20 is not affected.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing an enlarged part of a solid-state imaging device 9 as a reference example, which corresponds to FIG.
  • the configuration of the solid-state imaging device 9 is substantially the same as the configuration of the solid-state imaging device 1 except that the structure 200 is not provided in the peripheral portion 101 .
  • the first photoelectric conversion section 20 is obtained by selectively removing the portion of the multilayer film 20Z that is not covered with the resist film R, for example, by dry etching.
  • part of the multilayer film 20Z to be removed often becomes a residue RS1 and redeposits in the vicinity of the end face 20T of the first photoelectric conversion section 20.
  • the residue RS1 is formed, for example, in the shape of a wall above the end surface 20T of the first photoelectric conversion unit 20 .
  • holes RH are likely to be formed behind the wall-like residue RS1, that is, in the first photoelectric conversion unit 20 on the side opposite to the end surface 20T when viewed from the residue RS1.
  • the hole RH is generated by partially etching the first photoelectric conversion unit 20 due to the generation of the residue RS1. Therefore, if the hole RH is formed to a certain depth, there is a risk that a short circuit will occur between the upper electrode 23 and the semiconductor layer 21 .
  • the residue RS1 is likely to adhere to the end surface 20T, it can be said that a short circuit is likely to occur between the upper electrode 23 and the semiconductor layer 21 as well. Such a phenomenon is caused by removing a portion of the multilayer film 20Z covering the peripheral portion 101 .
  • residue RS1 is likely to occur. This is because it is a material species that is difficult to remove by dry etching.
  • the inclination angle of the end face RT see FIG. 11
  • the residue RS1 tends to be reduced.
  • acicular residue RS2 tends to remain on the upper surface of the insulating layer 24 as shown in FIG. If the needle-like residue RS2 remains, there is concern about an influence such as an increase in variations in film quality and thickness of the sealing film 51 formed in a later step.
  • the structure 200 is provided in the peripheral portion 101 adjacent to the pixel portion 100 . That is, the multilayer film 20Z can be patterned so as to leave the structure 200, which is a dummy pattern. Therefore, compared to the solid-state imaging device 9 as the reference example shown in FIG. 10, the total amount of the removed portion of the multilayer film 20Z can be reduced. Therefore, the amount of residue generated can be reduced. In addition, since the structure 200 is arranged so as to be adjacent to the first photoelectric conversion section 20 via the slit S positioned at the boundary K, the residue on the end surface 20T of the first photoelectric conversion section 20 and its vicinity adhesion can be suppressed.
  • the ratio of the width W of the slit S to the depth of the slit S is set to 1 or less, it is possible to more effectively suppress the adhesion of residues to the end surface 20T of the first photoelectric conversion unit 20 and its vicinity.
  • the solid-state imaging device 1 of the present embodiment includes the first photoelectric conversion unit 20 that detects and photoelectrically converts light having a wavelength in the visible light range and is stacked in order from the incident side, and It has an optical filter 42 having a band, and a second photoelectric conversion unit 10 that detects light having a wavelength in the infrared region and performs photoelectric conversion.
  • An infrared light image using the optical signal can be acquired at the same position in the XY plane direction at the same time. Therefore, high integration in the XY plane direction can be realized.
  • the second photoelectric conversion unit 10 has a pair of TGs 14A and 14B and FDs 15A and 15B, it is possible to obtain an infrared light image as a distance image including information on the distance to the subject. . Therefore, according to the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, it is possible to obtain both a high-resolution visible light image and an infrared light image having depth information.
  • an inter-pixel region light shielding wall 44 surrounding the optical filter 42 is provided. Therefore, it is possible to suppress the leakage light from other adjacent pixels P ⁇ b>1 and unnecessary light from the surroundings from entering the second photoelectric conversion unit 10 directly or via the optical filter 42 . Therefore, noise received by the second photoelectric conversion unit 10 can be reduced, and improvements in the S/N ratio, resolution, distance measurement accuracy, etc. of the solid-state imaging device 1 can be expected.
  • the first photoelectric conversion section 20 has a structure in which the readout electrode 26, the semiconductor layer 21, the photoelectric conversion layer 22, and the upper electrode 23 are stacked in this order. and a charge storage electrode 25 provided so as to face the semiconductor layer 21 with the insulating layer 24 interposed therebetween. Therefore, charges generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 22 can be accumulated in a part of the semiconductor layer 21 , for example, in a region of the semiconductor layer 21 corresponding to the charge accumulation electrode 25 via the insulating layer 24 . Therefore, for example, the removal of electric charges in the semiconductor layer 21 at the start of exposure, that is, the complete depletion of the semiconductor layer 21 can be realized.
  • FIG. 13A schematically illustrates an example of a vertical cross-sectional configuration of a pixel P2 as a first modified example (modified example 1) applicable to the pixel unit 100 of the solid-state imaging device 1 of the above embodiment.
  • FIG. 13B schematically shows an example of the planar configuration of the pixel P2 shown in FIG. 13A. It should be noted that FIG. 13A represents a cross section along line XIII-XIII shown in FIG. 13B.
  • the pixel P2 is, for example, a stacked imaging device in which the second photoelectric conversion unit 232 and the first photoelectric conversion unit 260 are stacked.
  • a sub-pixel unit composed of four sub-pixels arranged in 2 rows ⁇ 2 columns is a repeating unit, and is repeatedly arranged in an array in the row direction and the column direction.
  • color filters 53 that selectively transmit red light (R), green light (G), and blue light (B) are provided above the first photoelectric conversion unit 260 (light incident side S1). , are provided for each unit pixel P2. Specifically, in a sub-pixel unit consisting of four sub-pixels arranged in two rows and two columns, two color filters that selectively transmit green light (G) are arranged diagonally, and red light ( Color filters selectively transmitting R) and blue light (B) are arranged one by one on orthogonal diagonal lines. In the unit pixel (Pr, Pg, Pb) provided with each color filter, for example, the corresponding color light is detected in the first photoelectric conversion section 260 . That is, in the pixel section 100, pixels (Pr, Pg, Pb) for detecting red light (R), green light (G), and blue light (B) are arranged in a Bayer pattern.
  • the first photoelectric conversion section 260 is composed of, for example, a lower electrode 261, an interlayer insulating layer 262, a semiconductor layer 263, a photoelectric conversion layer 264 and an upper electrode 265.
  • the first photoelectric conversion section 260 has the same configuration as the first photoelectric conversion section 20 in the above embodiment.
  • the second photoelectric conversion section 232 detects light in a wavelength range different from that of the first photoelectric conversion section 260 .
  • the light in the visible light region (red light (R), green light (G), and blue light (B)) is sent to sub-pixels provided with respective color filters.
  • Other light absorbed by the first photoelectric conversion unit 260 of the pixel for example, light in the infrared region (for example, 700 nm or more and 1000 nm or less) (infrared light (IR)) It passes through the first photoelectric conversion unit 260 .
  • the infrared light (IR) transmitted through the first photoelectric converter 260 is detected by the second photoelectric converter 232 of each of the sub-pixels Pr, Pg, and Pb, and the infrared light (IR) is detected by each of the sub-pixels Pr, Pg, and Pb.
  • IR is generated. That is, the solid-state imaging device 1 having the pixels P2 can generate both a visible light image and an infrared light image at the same time.
  • FIG. 14A schematically illustrates an example of a vertical cross-sectional configuration of a pixel P3 as a second modification (modification 2) applicable to the pixel unit 100 of the solid-state imaging device 1 of the above embodiment.
  • FIG. 14B schematically shows an example of the planar configuration of the pixel P3 shown in FIG. 14A. Note that FIG. 14A represents a cross section along the XIV-XIV line shown in FIG. 14B.
  • the color filter 53 that selectively transmits red light (R), green light (G), and blue light (B) is provided above the first photoelectric conversion unit 260 (light incident side S1). example.
  • a color filter 253 may be provided between the second photoelectric conversion unit 232 and the first photoelectric conversion unit 260 as shown in FIG. 14A.
  • the color filter 253 includes a color filter (color filter 253R) that selectively transmits at least red light (R) and a color filter (color filter 253R) that selectively transmits at least blue light (B) in the sub-pixel unit. It has a configuration in which filters (color filters 253B) are arranged diagonally to each other.
  • the first photoelectric conversion section 260 (photoelectric conversion layer 264) is configured to selectively absorb, for example, a wavelength corresponding to green light.
  • signals corresponding to RGB can be obtained in the second photoelectric conversion units (second photoelectric conversion units 232R and 232G) arranged below the first photoelectric conversion unit 260 and the color filters 253R and 253B, respectively.
  • the area of each of the first photoelectric conversion units 260 for RGB can be increased as compared with an imaging device having a general Bayer array, so the S/N ratio can be improved.
  • FIG. 15 is a vertical sectional view showing an example of a schematic configuration of a pixel section 100A as a third modification applicable to the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1A.
  • the pixel section 100A is illustrated such that the light incident surface of each pixel faces upward.
  • the semiconductor substrate 300 located below the pixel unit 100A, the PD 500 (second photoelectric conversion unit) provided above the semiconductor substrate 300, and the PD 600 (first photoelectric conversion unit) provided above the PD 500 are described.
  • the layered structure of the pixel section 100A will be described in order toward the conversion section).
  • a semiconductor region 410 having N-type) is provided.
  • a PD 400 that converts light into electric charge is formed in the semiconductor substrate 300 by the PN junction of such a semiconductor region 410 .
  • the PD 400 is, for example, a photoelectric conversion element that absorbs red light (for example, light having a wavelength of 600 nm to 700 nm) to generate charges.
  • a semiconductor layer 501 and a photoelectric conversion film 504 are provided on the wiring layer 520 .
  • the semiconductor layer 501 and the photoelectric conversion film 504 are provided so as to be sandwiched between a common electrode (upper electrode) 502 shared by adjacent pixels and a readout electrode 508 for reading out charges generated in the photoelectric conversion film 504.
  • the common electrode 502, the photoelectric conversion film 504, the semiconductor layer 501, and the readout electrode 508 form part of the layered structure of the PD 500 (second photoelectric conversion unit) that converts light into charge.
  • the PD 500 is, for example, a photoelectric conversion element that absorbs green light (for example, light having a wavelength of 500 nm to 600 nm) and generates charges (photoelectric conversion).
  • a PD 600 (second photoelectric conversion unit) that converts light into electric charge is provided on the wiring layer 620 .
  • the PD 600 is, for example, a photoelectric conversion element that absorbs blue light (for example, light having a wavelength of 400 nm to 500 nm) and generates charges (photoelectric conversion).
  • a common electrode (upper electrode) 602 a photoelectric conversion film 604, a semiconductor layer 601, an insulating film 606, a readout electrode (lower electrode) 608, and a storage electrode 610 are sequentially stacked.
  • the layers of the PD 500 and the PD 600 may be stacked in an order other than the order described above, and may be stacked in a symmetrical order in the stacking direction.
  • the readout electrodes 508 and 608, storage electrodes 510 and 610, etc. of the PD500 and PD600 do not have to overlap each other completely. That is, in this embodiment, the layout of each layer of the PDs 500 and 600 is not particularly limited when the pixel section 100A is viewed from above the incident surface.
  • the pixel section 100A of this modified example has a layered structure in which PD400, PD500, and PD600 that detect three colors of light are layered. That is, the above-described pixel unit 100A, for example, photoelectrically converts blue light with a photoelectric conversion film 604 (PD 600) formed above the semiconductor substrate 300, and photoelectrically converts green light with a photoelectric conversion film provided below the PD 600.
  • the film 504 (PD 500 ) performs photoelectric conversion, and red light is photoelectrically converted by the PD 400 provided in the semiconductor substrate 300 .
  • the above-described pixel section 100A is not limited to the above-described vertical direction spectral layered structure. For example, green light is photoelectrically converted by the photoelectric conversion film 604 (PD600) formed above the semiconductor substrate 300, and blue light is photoelectrically converted by the photoelectric conversion film 504 (PD500) provided below the PD600. may
  • FIG. 16A is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a photodetection system 1301 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16B is a schematic diagram showing an example of the circuit configuration of the photodetection system 1301.
  • the light detection system 1301 includes a light emitting device 1310 as a light source section that emits light L2, and a light detection device 1320 as a light receiving section having a photoelectric conversion element.
  • the photodetector 1320 the solid-state imaging device 1 described above can be used.
  • the light detection system 1301 may further include a system controller 1330 , a light source driver 1340 , a sensor controller 1350 , a light source side optical system 1360 and a camera side optical system 1370 .
  • the photodetector 1320 can detect the light L1 and the light L2.
  • the light L1 is ambient light from the outside and is reflected from a subject (object to be measured) 1300 (FIG. 16A).
  • the light L2 is light emitted by the light emitting device 1310 and then reflected by the subject 1300 .
  • the light L1 is, for example, visible light, and the light L2 is, for example, infrared light.
  • the light L1 is detectable at the organic photoelectric converter in the photodetector 1320 and the light L2 is detectable at the photoelectric converter in the photodetector 1320 .
  • Image information of the object 1300 can be obtained from the light L1, and distance information between the object 1300 and the light detection system 1301 can be obtained from the light L2.
  • the light detection system 1301 can be installed in electronic devices such as smartphones and mobile objects such as cars, for example.
  • the light emitting device 1310 can be composed of, for example, a semiconductor laser, a surface emitting semiconductor laser, or a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the iTOF method can be adopted, but the method is not limited to this.
  • the photoelectric conversion unit can measure the distance to the subject 1300 by, for example, time-of-flight (TOF).
  • a structured light method or a stereo vision method can be adopted.
  • the distance between the photodetection system 1301 and the subject 1300 can be measured by projecting a predetermined pattern of light onto the subject 1300 and analyzing the degree of distortion of the pattern.
  • the stereo vision method for example, two or more cameras are used to acquire two or more images of the subject 1300 viewed from two or more different viewpoints, thereby measuring the distance between the photodetection system 1301 and the subject. can.
  • the light emitting device 1310 and the light detecting device 1320 can be synchronously controlled by the system controller 1330 .
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of an electronic device 2000 to which the present technology is applied.
  • Electronic device 2000 has a function as a camera, for example.
  • An electronic device 2000 includes an optical unit 2001 including a group of lenses, a photodetector 2002 to which the above-described solid-state imaging device 1 or the like (hereinafter referred to as the solid-state imaging device 1 or the like) is applied, and a DSP (which is a camera signal processing circuit). Digital Signal Processor) circuit 2003 is provided. Electronic device 2000 also includes frame memory 2004 , display unit 2005 , recording unit 2006 , operation unit 2007 , and power supply unit 2008 . DSP circuit 2003 , frame memory 2004 , display unit 2005 , recording unit 2006 , operation unit 2007 and power supply unit 2008 are interconnected via bus line 2009 .
  • the optical unit 2001 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the photodetector 2002 .
  • the photodetector 2002 converts the amount of incident light imaged on the imaging surface by the optical unit 2001 into an electric signal for each pixel, and outputs the electric signal as a pixel signal.
  • the display unit 2005 is composed of, for example, a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL panel, and displays moving images or still images captured by the photodetector 2002 .
  • a recording unit 2006 records a moving image or still image captured by the photodetector 2002 in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the operation unit 2007 issues operation commands for various functions of the electronic device 2000 under the user's operation.
  • a power supply unit 2008 appropriately supplies various power supplies as operating power supplies for the DSP circuit 2003, the frame memory 2004, the display unit 2005, the recording unit 2006, and the operation unit 2007 to these supply targets.
  • Example of application to in-vivo information acquisition system> The technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a system for acquiring in-vivo information of a patient using a capsule endoscope, to which the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 is composed of a capsule endoscope 10100 and an external control device 10200.
  • the capsule endoscope 10100 is swallowed by the patient during examination.
  • the capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside organs such as the stomach and intestines by peristaltic motion or the like until it is naturally expelled from the patient.
  • Images (hereinafter also referred to as in-vivo images) are sequentially captured at predetermined intervals, and information about the in-vivo images is sequentially wirelessly transmitted to the external control device 10200 outside the body.
  • the external control device 10200 comprehensively controls the operation of the in-vivo information acquisition system 10001 .
  • the external control device 10200 receives information about the in-vivo image transmitted from the capsule endoscope 10100, and displays the in-vivo image on a display device (not shown) based on the received information about the in-vivo image.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 can obtain in-vivo images of the patient's insides at any time during the period from when the capsule endoscope 10100 is swallowed to when the capsule endoscope 10100 is expelled.
  • a capsule endoscope 10100 has a capsule-shaped housing 10101, and the housing 10101 contains a light source unit 10111, an imaging unit 10112, an image processing unit 10113, a wireless communication unit 10114, a power supply unit 10115, and a power supply unit. 10116 and a control unit 10117 are housed.
  • the light source unit 10111 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), for example, and irradiates the imaging field of the imaging unit 10112 with light.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the imaging unit 10112 is composed of an imaging element and an optical system including a plurality of lenses provided in front of the imaging element. Reflected light (hereinafter referred to as observation light) of the light applied to the body tissue to be observed is condensed by the optical system and enters the imaging device. In the imaging unit 10112, the imaging element photoelectrically converts the observation light incident thereon to generate an image signal corresponding to the observation light. An image signal generated by the imaging unit 10112 is provided to the image processing unit 10113 .
  • the image processing unit 10113 is composed of a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112.
  • the image processing unit 10113 provides the signal-processed image signal to the wireless communication unit 10114 as RAW data.
  • the wireless communication unit 10114 performs predetermined processing such as modulation processing on the image signal processed by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control device 10200 via the antenna 10114A. Also, the wireless communication unit 10114 receives a control signal regarding drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A. Wireless communication section 10114 provides control signal received from external control device 10200 to control section 10117 .
  • the power supply unit 10115 is composed of an antenna coil for power reception, a power regeneration circuit that regenerates power from the current generated in the antenna coil, a booster circuit, and the like. Power supply unit 10115 generates electric power using the principle of so-called contactless charging.
  • the power supply unit 10116 is composed of a secondary battery and stores the power generated by the power supply unit 10115 .
  • FIG. 22 to avoid complication of the drawing, illustration of arrows and the like indicating the destination of power supply from the power supply unit 10116 is omitted.
  • the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the control unit 10117 can be used to drive these units.
  • the control unit 10117 is configured by a processor such as a CPU, and controls the driving of the light source unit 10111, the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the power supply unit 10115 in response to control signals transmitted from the external control device 10200. Control accordingly.
  • a processor such as a CPU
  • the external control device 10200 is composed of a processor such as a CPU or GPU, or a microcomputer or control board in which a processor and storage elements such as memory are mounted together.
  • the external control device 10200 controls the operation of the capsule endoscope 10100 by transmitting a control signal to the controller 10117 of the capsule endoscope 10100 via the antenna 10200A.
  • a control signal from the external control device 10200 can change the irradiation condition of the light source unit 10111 for the observation target.
  • the control signal from the external control device 10200 can change the imaging conditions (for example, frame rate, exposure value, etc. in the imaging unit 10112).
  • the content of processing in the image processing unit 10113 and the conditions for transmitting image signals by the wireless communication unit 10114 may be changed by a control signal from the external control device 10200. .
  • the external control device 10200 performs various image processing on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10100, and generates image data for displaying the captured in-vivo image on the display device.
  • the image processing includes, for example, development processing (demosaicing processing), image quality improvement processing (band enhancement processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and/or camera shake correction processing, etc.), and/or enlargement processing ( Various signal processing such as electronic zoom processing) can be performed.
  • the external control device 10200 controls driving of the display device to display an in-vivo image captured based on the generated image data.
  • the external control device 10200 may cause the generated image data to be recorded in a recording device (not shown) or printed out by a printing device (not shown).
  • Example of application to an endoscopic surgery system The technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (this technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 19 shows an operator (physician) 11131 performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic surgery system 11000 .
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 for supporting the endoscope 11100. , and a cart 11200 loaded with various devices for endoscopic surgery.
  • An endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 whose distal end is inserted into the body cavity of a patient 11132 and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101 .
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel. good.
  • the tip of the lens barrel 11101 is provided with an opening into which the objective lens is fitted.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel 11101 by a light guide extending inside the lens barrel 11101, where it reaches the objective. Through the lens, the light is irradiated toward the observation object inside the body cavity of the patient 11132 .
  • the endoscope 11100 may be a straight scope, a perspective scope, or a side scope.
  • An optical system and an imaging element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the imaging element by the optical system.
  • the imaging device photoelectrically converts the observation light to generate an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202 in an integrated manner. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various image processing such as development processing (demosaicing) for displaying an image based on the image signal.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201 .
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for imaging a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • LED light emitting diode
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204 .
  • the user inputs an instruction or the like to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100 .
  • the treatment instrument control device 11205 controls driving of the energy treatment instrument 11112 for tissue cauterization, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 inflates the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field of the endoscope 11100 and securing the operator's working space, and injects gas into the body cavity through the pneumoperitoneum tube 11111. send in.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing the surgical site can be composed of, for example, a white light source composed of an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. It can be carried out.
  • the observation target is irradiated with laser light from each of the RGB laser light sources in a time-division manner, and by controlling the drive of the imaging element of the camera head 11102 in synchronization with the irradiation timing, each of RGB can be handled. It is also possible to pick up images by time division. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the imaging device.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time.
  • the drive of the imaging device of the camera head 11102 in synchronism with the timing of the change in the intensity of the light to obtain an image in a time-division manner and synthesizing the images, a high dynamic A range of images can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, the wavelength dependence of light absorption in body tissues is used to irradiate a narrower band of light than the irradiation light (i.e., white light) used during normal observation, thereby observing the mucosal surface layer.
  • irradiation light i.e., white light
  • Narrow Band Imaging in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained from fluorescence generated by irradiation with excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light and the fluorescence from the body tissue is observed (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is examined.
  • a fluorescence image can be obtained by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 20 is a block diagram showing an example of functional configurations of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging section 11402, a drive section 11403, a communication section 11404, and a camera head control section 11405.
  • the CCU 11201 has a communication section 11411 , an image processing section 11412 and a control section 11413 .
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other via a transmission cable 11400 .
  • a lens unit 11401 is an optical system provided at a connection with the lens barrel 11101 . Observation light captured from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401 .
  • a lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the number of imaging elements constituting the imaging unit 11402 may be one (so-called single-plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each image pickup element, and a color image may be obtained by synthesizing the image signals.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for respectively acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (dimensional) display.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • a plurality of systems of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102 .
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under control from the camera head control unit 11405 . Thereby, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be appropriately adjusted.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it to the camera head control unit 11405 .
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and/or information to specify the magnification and focus of the captured image. Contains information about conditions.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately designated by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. good.
  • the endoscope 11100 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102 .
  • the communication unit 11411 receives image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102 .
  • Image signals and control signals can be transmitted by electric communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102 .
  • the control unit 11413 performs various controls related to imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and display of the captured image obtained by imaging the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates control signals for controlling driving of the camera head 11102 .
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image showing the surgical site and the like based on the image signal that has undergone image processing by the image processing unit 11412 .
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edges of objects included in the captured image, thereby detecting surgical instruments such as forceps, specific body parts, bleeding, mist during use of the energy treatment instrument 11112, and the like. can recognize.
  • the control unit 11413 may use the recognition result to display various types of surgical assistance information superimposed on the image of the surgical site. By superimposing and presenting the surgery support information to the operator 11131, the burden on the operator 11131 can be reduced and the operator 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • a transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable compatible with electrical signal communication, an optical fiber compatible with optical communication, or a composite cable of these.
  • wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be applied, for example, to the imaging unit 11402 of the camera head 11102 among the configurations described above.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 10402, it is possible to obtain a clearer image of the surgical site, thereby improving the visibility of the surgical site for the operator.
  • the technology according to the present disclosure may also be applied to, for example, a microsurgery system.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be realized as a device mounted on any type of moving body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
  • FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an inside information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 is connected with an imaging section 12031 .
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image, and can also output it as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010 .
  • the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12030 based on the information outside the vehicle acquired by the information detection unit 12030 outside the vehicle.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 12100, for example.
  • An image pickup unit 12101 provided in the front nose and an image pickup unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment mainly acquire images in front of the vehicle 12100 .
  • Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 12100 .
  • An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100 .
  • the imaging unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment is mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 22 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of an imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity with respect to the vehicle 12100). , it is possible to extract, as the preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100. can. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
  • automatic brake control including following stop control
  • automatic acceleration control including following start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to three-dimensional objects to other three-dimensional objects such as motorcycles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed. By outputting an alarm to the driver via the drive system control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not the pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 .
  • recognition of a pedestrian is performed by, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian.
  • the audio image output unit 12052 outputs a rectangular outline for emphasis to the recognized pedestrian. is superimposed on the display unit 12062 . Also, the audio/image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the imaging device of the present disclosure may be in the form of a module in which the imaging unit and the signal processing unit or optical system are packaged together.
  • the solid-state imaging device that converts the amount of incident light that forms an image on the imaging surface through the optical lens system into an electric signal for each pixel and outputs it as a pixel signal
  • the solid-state imaging device that is mounted thereon.
  • the photoelectric conversion device of the present disclosure is not limited to such an image pickup device.
  • any device may be used as long as it detects and receives light from an object, generates charges according to the amount of light received by photoelectric conversion, and accumulates them.
  • the output signal may be a signal of image information or a signal of distance measurement information.
  • the second photoelectric conversion unit 10 is the iTOF sensor, but the present disclosure is not limited to this. That is, the second photoelectric conversion unit is not limited to detecting light having a wavelength in the infrared region, and may detect light having a wavelength in another wavelength region. Also, if the second photoelectric conversion unit 10 is not an iTOF sensor, only one transfer transistor (TG) may be provided.
  • TG transfer transistor
  • the photoelectric conversion element of the present disclosure may have a structure in which two organic photoelectric conversion regions are stacked, or may have a structure in which two inorganic photoelectric conversion regions are stacked.
  • the second photoelectric conversion unit 10 mainly detects and photoelectrically converts light of wavelengths in the infrared region
  • the first photoelectric conversion unit 20 mainly detects light of wavelengths in the visible light region.
  • the photoelectric conversion element of the present disclosure is not limited to this.
  • constituent material of each constituent element of the photoelectric conversion element of the present disclosure is not limited to the materials listed in the above embodiments and the like.
  • the first photoelectric conversion unit or the second photoelectric conversion unit may include quantum dots.
  • one annular structure 200 surrounding the pixel portion 100 in plan view is provided in the peripheral portion 101, but the present disclosure is not limited to this.
  • a solid-state imaging device 1A as a third modified example shown in FIG. It may be provided in the peripheral portion 101 . That is, a plurality of structures may be arranged in multiples in the peripheral area so as to surround the effective area.
  • the total amount of the multilayer film 20Z removed during patterning of the first photoelectric conversion section 20 can be further reduced. Therefore, the generated residue can be further reduced.
  • a contact region 102 can be provided between the structure 200A and the structure 200B.
  • a solid-state imaging device 1B as a fourth modification shown in FIG. good.
  • the contact region 102 can be provided in the opening 200K.
  • an annular structure 200D may be further provided inside the opening 200K.
  • the total amount of the multilayer film 20Z removed during patterning of the first photoelectric conversion section 20 is further reduced. can be reduced. Therefore, the generated residue can be further reduced.
  • the photodetector of the present disclosure is not limited to this.
  • a solid-state imaging device 1C as a fifth modified example shown in FIG.
  • the first photoelectric conversion unit 20 includes the semiconductor layer 21 as shown in FIG. 3 was exemplified, but the present disclosure is not limited to this.
  • the first photoelectric conversion section 20 may not include the semiconductor layer 21, as in a solid-state imaging device 1D as a sixth modification shown in FIG. 27, the first photoelectric conversion section 20 does not include the semiconductor layer 21 and the insulating layer 24, and the upper electrode 23 and the lower electrode 28 A mode in which the photoelectric conversion layer 22 is sandwiched between them may also be used.
  • An upper end of a through electrode 29 extending in the thickness direction is connected to the lower electrode 28 .
  • a lower end of the through electrode 29 is connected to, for example, a charge holding portion provided in the second photoelectric conversion portion 10 .
  • the peripheral area portion is provided in the peripheral area.
  • the effective area portion and the peripheral area portion are spaced apart. Therefore, when patterning the first photoelectric conversion section by dry etching, for example, the generation of residue in the vicinity of the end surface of the effective area portion is suppressed. As a result, a short circuit in the first photoelectric conversion section can be avoided, and high performance can be obtained.
  • the effects described in this specification are merely examples and are not limited to the descriptions, and other effects may be provided.
  • the present technology can take the following configurations.
  • the first photoelectric conversion part and the structure each have a multilayer structure in which a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are laminated in order in a first direction orthogonal to the first surface.
  • the photodetector is an effective region extending along the first surface and having a first photoelectric conversion unit that detects light in a first wavelength band and performs photoelectric conversion; a peripheral region adjacent to the effective region along the first surface; The peripheral region includes a structure adjacent to and spaced from the first photoelectric conversion unit and having substantially the same configuration as the entire first photoelectric conversion unit or a portion of the first photoelectric conversion unit. machine.
  • a light detection system having a light emitting device that emits irradiation light and a light detection device,
  • the photodetector is an effective region extending along the first surface and having a first photoelectric conversion unit that detects light in a first wavelength region of the irradiation light and performs photoelectric conversion; a peripheral region adjacent to the effective region along the first surface;
  • the peripheral region includes a structure adjacent to and spaced from the first photoelectric conversion unit and having substantially the same configuration as the entire first photoelectric conversion unit or a portion of the first photoelectric conversion unit. body.
  • the photodetector is An effective area extending along a first surface and having a first photoelectric conversion unit that detects visible light from the outside and performs photoelectric conversion, and a second photoelectric conversion unit that detects the infrared light and performs photoelectric conversion.
  • the peripheral region includes a structure that is adjacent to the first photoelectric conversion unit while being spaced apart from the first photoelectric conversion unit and has substantially the same configuration as the entire first photoelectric conversion unit or a part of the first photoelectric conversion unit;
  • the light detection system wherein the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are provided so as to overlap each other in a first direction orthogonal to the first surface.

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Abstract

高い機能を有する光検出装置を提供する。この光検出装置は、第１の面に沿って広がり、第１の波長域の光を検出して光電変換を行う第１光電変換部を有する有効領域と、第１の面に沿って有効領域と隣接する周辺領域とを備える。周辺領域は、第１光電変換部と離間して隣り合うと共に第１光電変換部の全部または第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含む。

Description

光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体
　本開示は、光電変換を行う光電変換素子を備えた光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体に関する。
　これまでに、本出願人は、光学特性を向上させ得る撮像素子およびそれを備えた撮像装置を提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－１６６６７号公報
　ところで、撮像装置に用いられる光検出装置に対し、さらなる性能向上が求められている。
　したがって、高い性能を有する光検出装置を提供することが望まれる。
　本開示の一実施形態としての光検出装置は、第１の面に沿って広がり、第１の波長域の光を検出して光電変換を行う第１光電変換部を有する有効領域と、第１の面に沿って有効領域と隣接する周辺領域とを備える。周辺領域は、第１光電変換部と離間して隣り合うと共に第１光電変換部の全部または第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含む。
　本開示の一実施形態としての光検出装置では、第１光電変換部を有する有効領域に隣接する周辺領域に構造体を設けるようにした。その構造体は、第１光電変換部と離間して隣り合うと共に第１光電変換部の全部または第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する。よって、例えばドライエッチングにより第１光電変換部をパターニングする際に、有効領域の端面近傍での残渣の発生が抑制される。
本開示の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の一例を示す概略構成図である。 図１Ａに示した画素部およびその周辺部の一構成例を模式的に表す説明図である。 図１Ａに示した画素部に適用される撮像素子の概略構成の一例を表す垂直断面図である。 図１Ａに示した画素部に適用される撮像素子の概略構成の一例を表す水平断面図である。 図１Ａに示した画素部に適用される撮像素子の概略構成の一例を表す他の水平断面図である。 図１に示した固体撮像装置のうちの、画素部と周辺部との境界の近傍を拡大して表す垂直拡大断面図である。 図２Ａに示したｉＴＯＦセンサ部の読み出し回路の一例を表す回路図である。 図２Ａに示した有機光電変換部の読み出し回路の一例を表す回路図である。 図１に示した固体撮像装置の製造方法の一工程を表す断面図である。 図６に続く一工程を表す断面図である。 図６に続く一工程を表す平面図である。 図７Ａおよび図７Ｂに続く一工程を表す断面図である。 図８に続く一工程を表す断面図である。 参考例としての固体撮像装置のうちの、画素部と周辺部との境界の近傍を拡大して表す垂直拡大断面図である。 図１０に示した固体撮像装置の製造方法の一工程を表す断面図である。 図１１に続く一工程を表す断面図である。 図１Ａに示した固体撮像装置に適用可能な第１の変形例としての撮像素子の概略構成の一例を表す垂直断面図である。 図１３Ａに示した第１の変形例としての撮像素子の概略構成の一例を表す水平断面図である。 図１Ａに示した固体撮像装置に適用可能な第２の変形例としての撮像素子の概略構成の一例を表す垂直断面図である。 図１４Ａに示した第２の変形例としての撮像素子の概略構成の一例を表す水平断面図である。 図１Ａに示した固体撮像装置に適用可能な第３の変形例としての画素部の概略構成の一例を表す垂直断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係る光検出システムの全体構成の一例を表す模式図である。 図１６Ａに示した光検出システムの回路構成の一例を表す模式図である。 電子機器の全体構成例を表す概略図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 本開示の第３の変形例としての固体撮像装置における画素部およびその周辺部の一構成例を模式的に表す説明図である。 本開示の第４の変形例としての固体撮像装置における画素部およびその周辺部の一構成例を模式的に表す説明図である。 本開示の第５の変形例としての固体撮像装置における画素部およびその周辺部の一構成例を模式的に表す説明図である。 本開示の第６の変形例としての固体撮像装置における画素部およびその周辺部の一構成例を模式的に表す説明図である。 本開示の第７の変形例としての固体撮像装置における画素部およびその周辺部の一構成例を模式的に表す説明図である。
　以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
　第１光電変換部および第２光電変換部を有する縦方向分光型の撮像素子が設けられた有効領域を取り囲む周辺領域に、構造体を配置するようにした固体撮像装置の例。
２．第１の変形例
３．第２の変形例
４．第３の変形例
５．第２の実施の形態
　発光装置と光検出装置とを備えた光検出システムの例。
６．電子機器への適用例
７．体内情報取得システムへの応用例
８．内視鏡手術システムへの応用例
９．移動体への適用例
１０．その他の変形例
＜１．第１の実施の形態＞
［固体撮像装置１の構成］
（全体構成例）
　図１Ａは、本開示の第１の実施の形態に係る固体撮像装置１の全体構成例を表している。図１Ｂは、画素部１００およびその周辺を拡大して表した模式図である。固体撮像装置１は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。固体撮像装置１は、例えば光学レンズ系を介して被写体からの入射光（像光）を取り込み、撮像面上に結像された入射光を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力するようになっている。固体撮像装置１は、例えば半導体基板１１上に、画素部１００と、画素部１００と隣接する周辺領域としての周辺部１０１とを備えている。画素部１００には、有効領域１１０Ａと、有効領域１１０Ａを囲むオプティカルブラック（ＯＢ）領域１１０Ｂとが設けられている。周辺部１０１は、例えば画素部１００の周囲を取り囲むように設けられている。周辺部１０１には、図１Ａに示したように、例えば垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５および入出力端子１１６などが設けられている。
　なお、固体撮像装置１は、本開示の「光検出装置」に対応する一具体例である。
　図１Ａに示したように、画素部１００の有効領域１１０Ａには、複数の画素Ｐが例えば行列状に２次元配置されている。有効領域１１０Ａには、例えば水平方向（紙面横方向）に並ぶ複数の画素Ｐにより構成される画素行と、垂直方向（紙面縦方向）に並ぶ複数の画素Ｐにより構成される画素列とがそれぞれ複数設けられている。画素部１００には、例えば、画素行ごとに１つの画素駆動線Ｌread（行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに１つの垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、各画素Ｐからの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。複数の画素駆動線Ｌreadの端部は、垂直駆動回路１１１の各画素行に対応した複数の出力端子にそれぞれ接続されている。
　ＯＢ領域１１０Ｂは、黒レベルの基準になる光学的黒を出力する部分である。
　周辺部１０１には、構造体２００が設けられている。また、周辺部１０１の一部には、コンタクト層５７（後出）と引き出し配線５８（後出）とが接続されるコンタクト領域１０２（図１Ｂ）が設けられている。
　垂直駆動回路１１１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成されており、画素部１００における各画素Ｐを、例えば、画素行単位で駆動する画素駆動部である。垂直駆動回路１１１によって選択走査された画素行の各画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通してカラム信号処理回路１１２に供給される。
　カラム信号処理回路１１２は、垂直信号線Ｌsig毎に設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
　水平駆動回路１１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、カラム信号処理回路１１２の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この水平駆動回路１１３による選択走査により、複数の垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素Ｐの信号が順番に水平信号線１２１に出力され、その水平信号線１２１を通じて半導体基板１１の外部へ伝送されるようになっている。
　出力回路１１４は、カラム信号処理回路１１２の各々から水平信号線１２１を介して順次供給される信号に対し、信号処理を行って出力するものである。出力回路１１４は、例えば、バッファリングのみを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正および各種デジタル信号処理等が行われる場合もある。
　垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、水平信号線１２１および出力回路１１４からなる回路部分は、半導体基板１１上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
　制御回路１１５は、半導体基板１１の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、撮像素子である画素Ｐの内部情報等のデータを出力するものである。制御回路１１５はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２および水平駆動回路１１３等の周辺回路の駆動制御を行う。
　入出力端子１１６は、外部との信号のやり取りを行うものである。
（画素Ｐの断面構成例）
　図２Ａは、画素部１００の有効領域１１０Ａにおいて行列状に配列された複数の画素Ｐのうちの一の画素Ｐ１における厚さ方向に沿った垂直断面構成の一例を模式的に表している。図２Ｂは、図２Ａにおいて矢印ＩＩＢで示したＺ軸方向の高さ位置における、厚さ方向と直交する積層面方向に沿った水平断面構成の一例を模式的に表している。さらに、図２Ｃは、図２Ａにおいて矢印ＩＩＣで示したＺ軸方向の高さ位置における、厚さ方向と直交する積層面方向に沿った水平断面構成の一例を模式的に表している。なお、図２Ａは、図２Ｂおよび図２Ｃにそれぞれ示したＩＩＡ－ＩＩＡ線に沿った矢視方向の断面に相当する。さらに、図３は、固体撮像装置１のうちの、画素部１００と周辺部１０１との境界Ｋの近傍の垂直断面構成を拡大して表す拡大断面図である。図２Ａ～２Ｃおよび図３では、画素Ｐ１の厚さ方向（積層方向）をＺ軸方向とし、そのＺ軸方向と直交する積層面に平行な面方向をＸ軸方向およびＹ軸方向としている。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は、互いに直交している。
　図２Ａに示したように、画素Ｐ１は、例えば一の第２光電変換部１０と、一の第１光電変換部２０とが厚さ方向であるＺ軸方向において積層された構造を有する、いわゆる縦方向分光型の撮像素子である。撮像素子である画素Ｐ１は、本開示の「光検出素子」に対応する一具体例である。画素Ｐ１は、第２光電変換部１０と第１光電変換部２０との間に設けられた中間層４０と、第２光電変換部１０から見て第１光電変換部２０と反対側に設けられた多層配線層３０とをさらに有している。さらに、第１光電変換部２０から見て第２光電変換部１０と反対側の光入射側には、例えば、封止膜５１と、低屈折率層５２と、複数のカラーフィルタ５３と、複数のカラーフィルタ５３の各々に対応して設けられたオンチップレンズ（ＯＣＬ）を含むレンズ層５４とが第１光電変換部２０に近い位置から順にＺ軸方向に沿って積層されている。なお、封止膜５１および低屈折率層５２は、それぞれ、複数の画素Ｐにおいて共通に設けられていてもよい。封止膜５１は、例えばＡｌＯｘなどの透明な絶縁膜５１－１～５１－３が積層された構成を有する。また、レンズ層５４を覆うように反射防止膜５５（後出の図３Ａなどに記載）が設けられていてもよい。周辺部１０１には、黒色フィルタ５６が設けられていてもよい。複数のカラーフィルタ５３には、例えば赤色を主に透過するカラーフィルタ、緑色を主に透過するカラーフィルタ、および青色を主に透過するカラーフィルタをそれぞれ備えている。なお、本実施の形態の画素Ｐ１では、赤色、緑色および青色のカラーフィルタ５３をそれぞれ備え、第１光電変換部２０において赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光してカラーの可視光画像を取得するようにしている。
（第２光電変換部１０）
　第２光電変換部１０は、例えば光飛行時間（Time-of-Flight ;TOF）により、距離画像（距離情報）を獲得する間接ＴＯＦ（以下、ｉＴＯＦという）センサである。第２光電変換部１０は、例えば、半導体基板１１と、光電変換領域１２と、固定電荷層１３と、一対の転送トランジスタ（ＴＧ）１４Ａ，１４Ｂと、浮遊拡散領域である電荷電圧変換部（ＦＤ）１５Ａ，１５Ｂと、画素間領域遮光壁１６と、貫通電極１７とを有している。
　半導体基板１１は、表面１１Ａおよび裏面１１Ｂを含む、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板であり、所定領域にｐウェルを有している。表面１１Ａは、多層配線層３０と対向している。裏面１１Ｂは、中間層４０と対向する面であり、微細な凹凸構造（ＲＩＧ構造）が形成されているとよい。半導体基板１１に入射した、第２の波長域としての赤外光域（例えば波長８８０ｎｍ以上１０４０ｎｍ以下）の波長を有する光を半導体基板１１の内部に閉じ込めるのに効果的であるからである。なお、表面１１Ａにも同様の微細な凹凸構造が形成されていてもよい。
　光電変換領域１２は、例えばＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative）型のフォトダイオード（ＰＤ）によって構成される光電変換素子であり、半導体基板１１の所定領域において形成されたｐｎ接合を含んでいる。光電変換領域１２は、被写体からの光のうち、特に赤外光域の波長を有する光を検出して受光し、受光量に応じた電荷を光電変換により生成し、蓄積するようになっている。
　固定電荷層１３は、半導体基板１１の裏面１１Ｂなどを覆うように設けられている。固定電荷層１３は、半導体基板１１の受光面である裏面１１Ｂの界面準位に起因する暗電流の発生を抑制するため、例えば負の固定電荷を有している。固定電荷層１３が誘起する電界により、半導体基板１１の裏面１１Ｂの近傍にホール蓄積層が形成される。このホール蓄積層によって裏面１１Ｂからの電子の発生が抑制される。なお、固定電荷層１３には、画素間領域遮光壁１６と光電変換領域１２との間においてＺ軸方向に延在する部分も含まれている。固定電荷層１３は、絶縁材料を用いて形成することが好ましい。具体的には、固定電荷層１３の構成材料としては、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯx）、酸化アルミニウム（ＡｌＯx）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯx）、酸化タンタル（ＴａＯx）、酸化チタン（ＴｉＯx）、酸化ランタン（ＬａＯx）、酸化プラセオジム（ＰｒＯx）、酸化セリウム（ＣｅＯx）、酸化ネオジム（ＮｄＯx）、酸化プロメチウム（ＰｍＯx）、酸化サマリウム（ＳｍＯx）、酸化ユウロピウム（ＥｕＯx）、酸化ガドリニウム（ＧｄＯx）、酸化テルビウム（ＴｂＯx）、酸化ジスプロシウム（ＤｙＯx）、酸化ホルミウム（ＨｏＯx）、酸化ツリウム（ＴｍＯx）、酸化イッテルビウム（ＹｂＯx）、酸化ルテチウム（ＬｕＯx）、酸化イットリウム（ＹＯx）、窒化ハフニウム（ＨｆＮx）、窒化アルミニウム（ＡｌＮx）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯxＮy）および酸窒化アルミニウム（ＡｌＯxＮy）等が挙げられる。
　一対のＴＧ１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ、例えば表面１１Ａから光電変換領域１２に至るまでＺ軸方向に延在している。ＴＧ１４Ａ，ＴＧ１４Ｂは、印加される駆動信号に応じて光電変換領域１２に蓄積されている電荷を一対のＦＤ１５Ａ，１５Ｂに転送するものである。
　一対のＦＤ１５Ａ，１５Ｂは、それぞれ、ＴＧ１４Ａ，１４Ｂを介して光電変換領域１２から転送されてきた電荷を電気信号（例えば、電圧信号）に変換して出力する浮遊拡散領域である。ＦＤ１５Ａ，１５Ｂには、後述の図４に示すように、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）１４３Ａ，１４３Ｂが接続されるとともに、増幅トランジスタ（ＡＭＰ）１４４Ａ，１４４Ｂおよび選択トランジスタ（ＳＥＬ）１４５Ａ，１４５Ｂを介して垂直信号線Ｌsig（図１Ａ）が接続されている。
　画素間領域遮光壁１６は、例えばＸＺ面に沿って広がる部分とＹＺ面に沿って広がる部分とを含んでおり、各画素Ｐの光電変換領域１２を取り囲むように設けられている。また、画素間領域遮光壁１６は、貫通電極１７を取り囲むように設けられていてもよい。これにより、隣接する画素Ｐ同士の間における光電変換領域１２への不要光の斜入射を抑制し、混色を防ぐことができる。
　画素間領域遮光壁１６は、例えば遮光性を有する単体金属、金属合金、金属窒化物、および金属シリサイドのうちの少なくとも１種を含む材料からなる。より具体的には、画素間領域遮光壁１６の構成材料としては、Ａｌ（アルミニウム），Ｃｕ（銅），Ｃｏ（コバルト），Ｗ（タングステン），Ｔｉ（チタン），Ｔａ（タンタル），Ｎｉ（ニッケル），Ｍｏ（モリブデン），Ｃｒ（クロム），Ｉｒ（イリジウム），白金イリジウム，ＴｉＮ（窒化チタン）またはタングステンシリコン化合物などが挙げられる。なお、画素間領域遮光壁１６の構成材料は金属材料に限定されず、グラファイトを用いて構成してもよい。また、画素間領域遮光壁１６は、導電性材料に限定されず、有機材料などの遮光性を有する非導電性材料により構成されていてもよい。また、画素間領域遮光壁１６と貫通電極１７との間には、例えばＳｉＯｘ（シリコン酸化物）や酸化アルミニウムなどの絶縁材料からなる絶縁層が設けられていてもよい。あるいは、画素間領域遮光壁１６と貫通電極１７との間に空隙を設けることで、画素間領域遮光壁１６と貫通電極１７との絶縁を行うようにしてもよい。なお、画素間領域遮光壁１６が非導電性材料により構成されている場合には絶縁層を設けなくともよい。さらに、画素間領域遮光壁１６の外側、すなわち、画素間領域遮光壁１６と固定電荷層１３との間に、例えばＳｉＯｘ（シリコン酸化物）や酸化アルミニウムなどの絶縁材料からなる絶縁層が設けられていてもよい。あるいは、画素間領域遮光壁１６と固定電荷層１３との間に空隙を設けることで、画素間領域遮光壁１６と固定電荷層１３との絶縁を行うようにしてもよい。
　貫通電極１７は、例えば、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側に設けられた第１光電変換部２０の読出電極２６と、半導体基板１１の表面１１Ａに設けられたＦＤ１３１およびＡＭＰ１３３（後出の図５参照）とを電気的に接続する接続部材である。貫通電極１７は、例えば、第１光電変換部２０において生じた信号電荷の伝送や、電荷蓄積電極２５を駆動させる電圧の伝送を行う伝送経路となっている。貫通電極１７は、例えば第１光電変換部２０の読出電極２６から半導体基板１１を貫いて多層配線層３０に至るまでＺ軸方向に延在するように設けることができる。貫通電極１７は、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側に設けられた第１光電変換部２０で生じた信号電荷を、半導体基板１１の表面１１Ａ側に良好に転送することが可能となっている。貫通電極１７は、図２Ｂおよび図３Ｂに示したように、画素間領域遮光壁４４の内部をＺ軸方向に貫いている。すなわち、貫通電極１７の周囲には、固定電荷層１３および電気絶縁性を有する画素間領域遮光壁４４（後出）が設けられており、これにより、貫通電極１７と半導体基板１１のｐウェル領域とは電気的に絶縁されている。さらに、貫通電極１７は、画素間領域遮光壁４４の内部をＺ軸方向に貫く第１の貫通電極部分１７－１と、画素間領域遮光壁１６の内部をＺ軸方向に貫く第２の貫通電極部分１７－２とを含んでいる。第１の貫通電極部分１７－１と、第２の貫通電極部分１７－２とは、例えば接続電極部分１７－３を介して連結されている。接続電極部分１７－３におけるＸＹ面内方向の最大寸法は、例えば、第１の貫通電極部分１７－１におけるＸＹ面内方向の最大寸法および第２の貫通電極部分１７－２における面内方向の最大寸法の双方よりも大きい。
　貫通電極１７は、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等の不純物がドープされたシリコン材料の他、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）およびタンタル（Ｔａ）等の金属材料のうちの１種または２種以上を用いて形成することができる。
（多層配線層３０）
　図２Ａに示した多層配線層３０は、例えば、ＴＧ１４Ａ，１４Ｂと共に読み出し回路を構成するＲＳＴ１４３Ａ，１４３Ｂ、ＡＭＰ１４４Ａ，１４４ＢおよびＳＥＬ１４５Ａ，１４５Ｂ等を有する。
（中間層４０）
　中間層４０は、例えば絶縁層４１と、その絶縁層４１に埋設された光学フィルタ４２を有していてもよい。中間層４０は、さらに、少なくとも第２の波長域としての赤外光域（例えば波長８８０ｎｍ以上１０４０ｎｍ以下）の波長を有する光を遮光する第１の遮光部材としての画素間領域遮光壁４４を有していてもよい。絶縁層４１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯx）、窒化シリコン（ＳｉＮx）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等の無機絶縁材料のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。さらに、絶縁層４１を構成する材料として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、Ｎ－２（アミノエチル）３－アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＥＡＰＴＭＳ）、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等の有機絶縁材料を用いてもよい。また、絶縁層４１には、後出の電荷蓄積電極２５などと接続される、透明導電材料からなる各種配線を含む配線層Ｍが埋設されている。画素間領域遮光壁４４は、主に赤外光域の光を遮る材料、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯx）、窒化シリコン（ＳｉＮx）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等の無機絶縁材料のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。画素間領域遮光壁４４は、絶縁層４１と一体に形成されていてもよい。画素間領域遮光壁４４は、厚さ方向（Ｚ軸方向）と直交するＸＹ面において光学フィルタ４２と少なくとも一部が重なり合うようにＸＹ面に沿って光学フィルタ４２を取り囲んでいる。画素間領域遮光壁４４は、画素間領域遮光壁１６と同様、隣接する画素Ｐ１同士の間における光電変換領域１２への不要光の斜入射を抑制し、混色を防ぐものである。
　光学フィルタ４２は、光電変換領域１２において光電変換が行われる赤外光域に透過バンドを有する。すなわち、光学フィルタ４２は、第１の波長域としての可視光域（例えば波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下）の波長を有する光、すなわち可視光よりも赤外光域の波長を有する光、すなわち赤外光のほうが透過しやすいものである。具体的には、光学フィルタ４２は、例えば有機材料により構成することができるものであり、赤外光域の光を選択的に透過させつつ、可視光域の波長の光の少なくとも一部を吸収するようになっている。光学フィルタ４２は、例えばフタロシアニン誘導体などの有機材料により構成される。また、画素部１００に設けられた複数の光学フィルタ４２は、互いに、実質的に同じ形状であって実質的に同じ大きさを有するようにしてもよい。
　図３に示したように、光学フィルタ４２の裏面、すなわち、第１光電変換部２０と対向する面にはＳｉＮ層４５が設けられていてもよい。また、光学フィルタ４２の表面、すなわち、第２光電変換部１０と対向する面にはＳｉＮ層４６が設けられていてもよい。さらに、半導体基板１１とＳｉＮ層４６との間には、例えばＳｉＯｘからなる絶縁層４７が設けられていてもよい。
　図３に示したように、中間層４０は、画素部１００のみならず周辺部１０１に至るまでＸＹ面に沿って広がっているとよい。図３に示したように、周辺部１０１のうち、コンタクト領域１０２（図１Ｂ）では、中間層４０にそれぞれ埋設されたコンタクト層５７と引き出し配線５８とが接続されている。
（第１光電変換部２０）
　図３に示したように、第１光電変換部２０は、例えば第２光電変換部１０に近い位置から順に積層された読出電極２６と、半導体層２１と、光電変換層２２と、上部電極２３とを有している。第１光電変換部２０は、さらに、半導体層２１の下方に設けられた絶縁層２４と、その絶縁層２４を介して半導体層２１と対向するように設けられた電荷蓄積電極２５とを有している。電荷蓄積電極２５および読出電極２６は、互いに離間されており、例えば同一の階層に設けられている。読出電極２６は、貫通電極１７の上端と接している。また、第１光電変換部２０は、例えば図３に示したように、周辺部１０１においてコンタクト層５７を介して引き出し配線５８と接続されている。なお、上部電極２３、光電変換層２２、および半導体層２１は、それぞれ、画素部１００における複数の画素Ｐ１のうちの一部のいくつかの画素Ｐ１において共通に設けられ、または画素部１００における複数の画素Ｐの全てにおいて共通に設けられていてもよい。以下に説明する変形例においても同様である。
　なお、光電変換層２２と半導体層２１との間および光電変換層２２と上部電極２３との間には、他の有機層が設けられていてもよい。
　読出電極２６、上部電極２３および電荷蓄積電極２５は、光透過性を有する導電膜により構成されている。光透過性を有する導電膜の構成材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯx）系材料、または亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いることができる。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、読出電極２６、上部電極２３および電荷蓄積電極２５の構成材料としては、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ4、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ2、ＭｇＩＮ2Ｏ4、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ3またはＴｉＯ2等を用いてもよい。さらに、スピネル形酸化物やＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物を用いてもよい。
　光電変換層２２は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、例えば、ｐ型半導体およびｎ型半導体として機能する有機材料を２種以上含んで形成されている。ｐ型半導体は、相対的に電子供与体（ドナー）として機能するものであり、ｎ型半導体は、相対的に電子受容体（アクセプタ）として機能するｎ型半導体として機能するものである。光電変換層２２は、層内に、バルクヘテロ接合構造を有している。バルクヘテロ接合構造は、ｐ型半導体およびｎ型半導体が混ざり合うことで形成されたｐ／ｎ接合面であり、光を吸収した際に生じる励起子は、このｐ／ｎ接合界面において電子と正孔とに分離する。なお、光電変換層２２は、有機材料を含む場合に限定されるものではなく、有機材料を含まないものであってもよい。
　光電変換層２２は、ｐ型半導体およびｎ型半導体の他に、さらに、所定の波長帯域の光を光電変換する一方、他の波長帯域の光を透過させる、いわゆる色素材料の３種類を含んで構成されていてもよい。ｐ型半導体、ｎ型半導体および色素材料は、互いに異なる吸収極大波長を有していることが好ましい。これにより、可視光領域の波長を広い範囲で吸収することが可能となる。
　光電変換層２２は、例えば、上記各種有機半導体材料を混合し、スピンコート技術を用いることで形成することができる。この他、例えば、真空蒸着法やプリント技術等を用いて光電変換層２２を形成するようにしてもよい。
　半導体層２１を構成する材料としては、バンドギャップの値が大きく（例えば、３．０ｅＶ以上のバンドギャップの値）、光電変換層２２を構成する材料よりも高い移動度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体材料；遷移金属ダイカルコゲナイド；シリコンカーバイド；ダイヤモンド；グラフェン；カーボンナノチューブ；縮合多環炭化水素化合物や縮合複素環化合物等の有機半導体材料を挙げることができる。
　電荷蓄積電極２５は、絶縁層２４および半導体層２１と共に一種のキャパシタを形成し、光電変換層２２において発生する電荷を半導体層２１の一部、例えば半導体層２１のうち絶縁層２４を介して電荷蓄積電極２５に対応した領域部分に蓄積するようになっている。本実施の形態では、例えば、一のカラーフィルタ５３および一のオンチップレンズのそれぞれに対応して、一の電荷蓄積電極２５が設けられている。電荷蓄積電極２５は、例えば垂直駆動回路１１１と接続されている。
　絶縁層２４は、例えば絶縁層４１と同様の無機絶縁材料および有機絶縁材料により形成可能である。
　第１光電変換部２０は、可視光域の波長の一部または全部を検出するものである。また、第１光電変換部２０は、赤外光域に対する感度を有さないものであることが望ましい。
　第１光電変換部２０では、上部電極２３側から入射した光は、光電変換層２２で吸収される。これによって生じた励起子（電子－正孔対）は、光電変換層２２を構成する電子供与体と電子受容体との界面に移動し、励起子分離、すなわち、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷、すなわち電子および正孔は、キャリアの濃度差による拡散や、上部電極２３と電荷蓄積電極２５との電位差による内部電界によって上部電極２３または半導体層２１に移動し、光電流として検出される。例えば、読出電極２６を正の電位とし、上部電極２３を負の電位とする。その場合、光電変換層２２における光電変換により発生した正孔は、上部電極２３に移動する。光電変換層２２における光電変換により発生した電子は、電荷蓄積電極２５に引き付けられ、半導体層２１の一部、例えば半導体層２１のうち絶縁層２４を介して電荷蓄積電極２５に対応した領域部分に蓄積される。
　半導体層２１のうち絶縁層２４を介して電荷蓄積電極２５に対応した領域部分に蓄積された電荷（例えば電子）は、次のようにして読み出される。具体的には、読出電極２６に電位Ｖ２６を印加し、電荷蓄積電極２５に電位Ｖ２５を印加する。ここで、電位Ｖ２５よりも電位Ｖ２６を高くする（Ｖ２５＜Ｖ２６）。こうすることで、半導体層２１のうち電荷蓄積電極２５に対応した領域部分に蓄積されていた電子は、読出電極２６へ転送される。
　このように光電変換層２２の下層に半導体層２１を設け、半導体層２１のうちの絶縁層２４を介して電荷蓄積電極２５に対応した領域部分に電荷（例えば電子）を蓄積することにより、以下のような効果が得られる。すなわち、半導体層２１を設けずに光電変換層２２に電荷（例えば電子）を蓄積する場合と比較して、電荷蓄積時の正孔と電子との再結合が防止され、蓄積した電荷（例えば電子）の読出電極２６への転送効率を増加させることができるうえ、暗電流の生成を抑制することができる。上記説明では電子の読み出しを行う場合を例示したが、正孔の読み出しを行うようにしてもよい。正孔の読み出しを行う場合は、上記説明での電位は正孔が感じる電位として説明される。
（ＯＢ領域１１０Ｂの断面構成例）
　図３に示したように、ＯＢ領域１１０Ｂには、中間層４０の上に、例えば有効領域１１０Ａから延在する第１光電変換部２０と、封止膜５１と、黒色フィルタ５６とが順に設けられている。ＯＢ領域１１０Ｂにおいて、封止膜５１に埋設されたコンタクト層５７が第１光電変換部２０の上部電極２３と電気的に接続されていてもよい。また、第１光電変換部２０は、ＯＢ領域１１０Ｂに端面２０Ｔを有している。
（周辺部１０１の断面構成例）
　周辺部１０１には、第１光電変換部２０と離間して隣り合う、構造体２００が設けられている。構造体２００は、例えばＸＹ面に沿った方向において、第１光電変換部２０の端面２０Ｔと対向するように設けられている。すなわち、第１光電変換部２０と構造体２００とは、互いに同じ階層に設けられている。構造体２００は、例えば第１光電変換部２０の全部または第１光電変換部２０の一部と実質的に同じ構成を有する。ここでいう実質的に同じ構成を有するとは、例えば構造体２００が単層構造である場合、構造体２００の構成材料および厚さと実質的に同じ構成材料および実質的に同じ厚さの層を第１光電変換部２０が含んでいるということである。また、構造体２００が多層構造である場合、構造体２００の多層構造を構成する各層の構成材料および厚さと実質的に同じ構成材料および実質的に同じ厚さの各層が同じ積層順序で積層されてなる多層構造を第１光電変換部２０が含んでいるということである。なお、実質的に同じとは、測定誤差や製造誤差など意図せずに生じ得る僅かな違いを区別せず、同一とみなすということである。
　具体的には、構造体２００は、例えば第１光電変換部２０の一部を構成する半導体層２１と光電変換層２２と上部電極２３とがＺ軸方向に順に積層されてなるものである。なお、本実施の形態では、構造体２００は、中間層４０の上に、有効領域１１０Ａから延在する絶縁層２４を介して配置されている。構造体２００は、例えば、第１光電変換部２０と同時に形成されるものである。
　第１光電変換部２０と構造体２００との間には、画素部１００と周辺部１０１との境界Ｋに位置するスリットＳが形成されている。ここで、スリットＳのＺ軸方向の深さＨに対するスリットＳのＸＹ面に沿った幅Ｗの比は、例えば１以下であるとよい。例えば第１光電変換部２０と構造体２００とを分離するようにスリットＳをドライエッチングにより形成する際、再付着物や残渣が第１光電変換部２０の端面２０Ｔおよびその近傍に付着するのを回避しやすいからである。なお、幅Ｗとは、スリットＳの深さ方向（Ｚ軸方向）の最下部でのスリットＳの幅を意味する。また、スリットＳの深さＨは、換言すれば構造体２００の厚さである。
　また、スリットＳは、例えば封止膜５１などの絶縁材料により埋められているとよい。スリットＳを埋める封止膜５１の構成材料としてＡｌＯを用いる場合、スリットＳの幅Ｗは、例えば１００ｎｍ以上であるとよい。スリットＳの幅Ｗが１００ｎｍ以上であれば、スパッタリング法によりＡｌＯからなる封止膜５１をスリットＳに充填させることができるからである。スリットＳの幅Ｗが１００ｎｍ未満であると、スパッタリング法によりＡｌＯからなる封止膜５１を形成した際に、封止膜５１の内部に空隙が形成される可能性がある。スリットＳが絶縁材料によって密に充填されていない場合、すなわち、封止膜５１に空隙が含まれる場合、空隙に存在するガスが封止膜５１の外部へ抜けることによって光電変換層２２の膜質や光学特性に影響を与える可能性がある。
（第２光電変換部１０の読み出し回路）
　図４は、図２Ａに示した画素Ｐを構成する第２光電変換部１０の読み出し回路の一例を表す回路図である。
　第２光電変換部１０の読み出し回路は、例えば、ＴＧ１４Ａ，１４Ｂと、ＯＦＧ１４６と、ＦＤ１５Ａ，１５Ｂと、ＲＳＴ１４３Ａ，１４３Ｂと、ＡＭＰ１４４Ａ，１４４Ｂと、ＳＥＬ１４５Ａ，１４５Ｂとを有している。
　ＴＧ１４Ａ，１４Ｂは、光電変換領域１２とＦＤ１５Ａ，１５Ｂとの間に接続されている。ＴＧ１４Ａ，１４Ｂのゲート電極に駆動信号が印加され、ＴＧ１４Ａ，１４Ｂがアクティブ状態となると、ＴＧ１４Ａ，１４Ｂの転送ゲートが導通状態となる。その結果、光電変換領域１２で変換された信号電荷が、ＴＧ１４Ａ，１４Ｂを介してＦＤ１５Ａ，１５Ｂに転送される。
　ＯＦＧ１４６は、光電変換領域１２と電源との間に接続されている。ＯＦＧ１４６のゲート電極に駆動信号が印加され、ＯＦＧ１４６がアクティブ状態になると、ＯＦＧ１４６が導通状態になる。その結果、光電変換領域１２で変換された信号電荷がＯＦＧ１４６を介して電源に排出される。
　ＦＤ１５Ａ，１５Ｂは、ＴＧ１４Ａ，１４Ｂと、ＡＭＰ１４４Ａ，１４４Ｂとの間に接続されている。ＦＤ１５Ａ，１５Ｂは、ＴＧ１４Ａ，１４Ｂにより転送される信号電荷を電圧信号に電荷電圧変換して、ＡＭＰ１４４Ａ，１４４Ｂに出力する。
　ＲＳＴ１４３Ａ，１４３Ｂは、ＦＤ１５Ａ，１５Ｂと電源との間に接続されている。ＲＳＴ１４３Ａ，１４３Ｂのゲート電極に駆動信号が印加され、ＲＳＴ１４３Ａ，１４３Ｂがアクティブ状態になると、ＲＳＴ１４３Ａ，１４３Ｂのリセットゲートが導通状態となる。その結果、ＦＤ１５Ａ，１５Ｂの電位が電源のレベルにリセットされる。
　ＡＭＰ１４４Ａ，１４４Ｂは、ＦＤ１５Ａ，１５Ｂに接続されるゲート電極と、電源に接続されるドレイン電極とをそれぞれ有している。ＡＭＰ１４４Ａ，１４４Ｂは、ＦＤ１５Ａ，１５Ｂが保持している電圧信号の読み出し回路、いわゆるソースフォロア回路の入力部となる。すなわち、ＡＭＰ１４４Ａ，１４４Ｂは、そのソース電極がＳＥＬ１４５Ａ，１４５Ｂを介してそれぞれ垂直信号線Ｌｓｉｇに接続されることで、垂直信号線Ｌｓｉｇの一端に接続される定電流源とソースフォロア回路を構成する。
　ＳＥＬ１４５Ａ，１４５Ｂは、それぞれ、ＡＭＰ１４４Ａ，１４４Ｂのソース電極と、垂直信号線Ｌｓｉｇとの間に接続される。ＳＥＬ１４５Ａ，１４５Ｂの各ゲート電極に駆動信号が印加され、ＳＥＬ１４５Ａ，１４５Ｂがアクティブ状態になると、ＳＥＬ１４５Ａ，１４５Ｂが導通状態となり、画素Ｐが選択状態となる。これにより、ＡＭＰ１４４Ａ，１４４Ｂから出力される読み出し信号（画素信号）が、ＳＥＬ１４５Ａ，１４５Ｂを介して、垂直信号線Ｌｓｉｇに出力される。
　固体撮像装置１では、赤外域の光パルスを被写体に照射し、その被写体から反射した光パルスを第２光電変換部１０の光電変換領域１２で受光する。光電変換領域１２では、赤外域の光パルスの入射により複数の電荷が発生する。光電変換領域１２において発生した複数の電荷は、一対のＴＧ１４Ａ，１４Ｂに対して交互に等時間に亘って駆動信号を供給することで、ＦＤ１５ＡとＦＤ１５Ｂとに交互に振り分けられるようになっている。ＴＧ１４Ａ，１４Ｂに印加する駆動信号のシャッタ位相を照射する光パルスに対して変えることで、ＦＤ１５Ａにおける電荷の蓄積量およびＦＤ１５Ｂにおける電荷の蓄積量は、位相変調された値となる。これらを復調することによって光パルスの往復時間が推定されることから、固体撮像装置１と被写体との距離が求められる。
（第１光電変換部２０の読み出し回路）
　図５は、図２Ａに示した画素Ｐ１を構成する第１光電変換部２０の読み出し回路の一例を表す回路図である。
　第１光電変換部２０の読み出し回路は、例えば、ＦＤ１３１と、ＲＳＴ１３２と、ＡＭＰ１３３と、ＳＥＬ１３４とを有している。
　ＦＤ１３１は、読出電極２６とＡＭＰ１３３との間に接続されている。ＦＤ１３１は、読出電極２６により転送される信号電荷を電圧信号に電荷電圧変換して、ＡＭＰ１３３に出力する。
　ＲＳＴ１３２は、ＦＤ１３１と電源との間に接続されている。ＲＳＴ１３２のゲート電極に駆動信号が印加され、ＲＳＴ１３２がアクティブ状態になると、ＲＳＴ１３２のリセットゲートが導通状態となる。その結果、ＦＤ１３１の電位が電源のレベルにリセットされる。
　ＡＭＰ１３３は、ＦＤ１３１に接続されるゲート電極と、電源に接続されるドレイン電極とを有している。ＡＭＰ１３３のソース電極は、ＳＥＬ１３４を介して垂直信号線Ｌｓｉｇに接続されている。
　ＳＥＬ１３４は、ＡＭＰ１３３のソース電極と、垂直信号線Ｌｓｉｇとの間に接続される。ＳＥＬ１３４のゲート電極に駆動信号が印加され、ＳＥＬ１３４がアクティブ状態になると、ＳＥＬ１３４が導通状態となり、画素Ｐ１が選択状態となる。これにより、ＡＭＰ１３３から出力される読み出し信号（画素信号）が、ＳＥＬ１３４を介して、垂直信号線Ｌｓｉｇに出力される。
［固体撮像装置１の製造方法］
　図６～９は、本実施の形態の固体撮像装置１の製造方法のうちの一工程をそれぞれ表す垂直断面図または平面図である。ここでは、主に、第１光電変換部２０および構造体２００を製造する方法について説明する。
　まず、第２光電変換部１０を含む半導体基板１１の上に、接続電極部分１７－３を埋設する絶縁層４７と、ＳｉＮ層４６と、画素間領域遮光壁４４および光学フィルタ４２と、ＳｉＮ層４５と、配線層Ｍを埋設する絶縁層４１とを順に形成することにより、中間層４０を形成する。次に、画素間領域に、Ｚ軸方向に延びる貫通電極１７を形成する。
　そののち、例えば図６に示したように、中間層４０の上に、多層膜２０Ｚを全面的に形成する。具体的には、配線層Ｍと接続される電荷蓄積電極２５と、絶縁層２４と、半導体層２１と、光電変換層２２と、上部電極２３とを順に形成する。絶縁層２４、半導体層２１、光電変換層２２、上部電極２３は、画素部１００から周辺部１０１に至るまで延在するように形成する。
　次に、例えば図７Ａおよび７Ｂに示したように、多層膜２０Ｚの上に、レジスト膜Ｒ１，Ｒ２を選択的に形成する。なお、図７Ａは、図６に続く工程での中間生成物を表す垂直断面図であり、図７Ｂは、図７Ａの中間生成物を上方から眺めた平面図である。レジスト膜Ｒ１は、第１光電変換部２０を形成すべき領域を覆うように形成する。レジスト膜Ｒ２は、構造体２００を形成すべき領域を覆うように、ＸＹ面内においてレジスト膜Ｒ１を取り囲むように形成する。したがって、レジスト膜Ｒ１とレジスト膜Ｒ２との間には、スリットＳが形成されることとなる位置の直上にスリットＳＳが形成される。
　続いて、多層膜２０Ｚに対し、レジスト膜Ｒ１，Ｒ２をマスクとして用いたドライエッチングを行う。ここでは、例えば絶縁層２４が露出するまで、多層膜２０Ｚのうちレジスト膜Ｒ１，Ｒ２により覆われていない部分を除去する。これにより、図８に示したように、スリットＳにより互いに分離された第１光電変換部２０と構造体２００とが形成される。
　次に、例えば図９に示したように、第１光電変換部２０および構造体２００を覆うと共に、それらの間のスリットＳを埋めるように、封止膜５１を形成する。封止膜５１は、例えばスパッタリング法により形成するとよい。但し、スリットＳの幅Ｗおよび深さＨや封止膜５１の構成材料によっては例えばＡＬＤ法などを用いてもよい。封止膜５１を形成する過程でコンタクト層５７を形成する。
　こののち、低屈折率層５２、カラーフィルタ５３、レンズ層５４、反射防止膜５５、黒色フィルタ５６などを形成することにより、固体撮像装置１が完成する。
［固体撮像装置１の作用効果］
　本実施の形態の固体撮像装置１は、画素部１００に設けられた第１光電変換部２０と、画素部１００と隣接する周辺部１０１に設けられ、ＸＹ面に沿って第１光電変換部２０と離間して隣り合う構造体２００とを備えるようにしている。このため、周辺部１０１に形成される下地絶縁膜である絶縁層２４もしくは絶縁層４１の露出部分を、ダミーパターンである構造体２００により覆うことができる。また、第１光電変換部２０と構造体２００とが互いに分離されている。よって、例えばドライエッチングにより第１光電変換部２０をパターニングする際に、第１光電変換部２０の端面２０Ｔおよびその近傍での残渣の発生が抑制される。なお、構造体２００は、第１光電変換部２０と離間して設けられていることから、画素部１００以外の領域である周辺部１０１に配置された構造体２００が受光しても、第１光電変換部２０の動作に影響を与えることはない。
　以下、図１０に示した参考例としての固体撮像装置９を参照して、固体撮像装置１の作用効果について詳細に説明する。図１０は、参考例としての固体撮像装置９の一部を拡大して表す垂直断面図であり、固体撮像装置１の図３に相当する。固体撮像装置９の構成は、周辺部１０１に構造体２００が設けられていないことを除き、他は固体撮像装置１の構成と実質的に同じである。
　図１０の固体撮像装置９を作製する場合、例えば図１１に示したように、多層膜２０Ｚを形成したのち、第１光電変換部２０を形成すべき領域に対応した領域のみにレジスト膜Ｒを形成する。そののち、図１２に示したように、例えばドライエッチングにより、多層膜２０Ｚのうちレジスト膜Ｒに覆われていない部分を選択的に除去することで第１光電変換部２０を得る。しかしながら、この場合、除去されるべき多層膜２０Ｚの一部が残渣ＲＳ１となって第１光電変換部２０の端面２０Ｔの近傍に再付着することが多い。残渣ＲＳ１は、例えば第１光電変換部２０の端面２０Ｔの近傍の上部に壁状に形成される。さらに、その壁状の残渣ＲＳ１の背後、すなわち、残渣ＲＳ１から見て端面２０Ｔと反対側の第１光電変換部２０には、穴ＲＨが形成されやすい。穴ＲＨは、残渣ＲＳ１の発生によって第１光電変換部２０の一部が局所的にエッチングされることにより発生する。このため、穴ＲＨがある程度深く形成されると、上部電極２３と半導体層２１との間で短絡が生じてしまうおそれがある。また、残渣ＲＳ１は端面２０Ｔにも付着しやすいので、やはり、上部電極２３と半導体層２１との間で短絡が生じやすいといえる。このような現象は、多層膜２０Ｚのうち、周辺部１０１を覆っていた部分を除去することに起因している。さらに、多層膜２０Ｚに、有機膜と共にＩｎ（インジウム），Ｚｎ（亜鉛），およびＧａ（ガリウム）などを含む金属酸化物が用いられている場合には、残渣ＲＳ１が生じやすい。ドライエッチングにより除去しにくい材料種だからである。例えばレジスト膜Ｒの端面ＲＴ（図１１参照）の傾斜角度を調整することにより、残渣ＲＳ１の発生を抑制することができる場合もある。例えば端面ＲＴの傾斜角度を緩やかにする、すなわち、ＸＹ面に沿った絶縁層２４の上面に対してなす角度を小さくすると、残渣ＲＳ１を低減できる傾向がある。しかしながら、この場合、図１２に示したように、針状の残渣ＲＳ２が絶縁層２４の上面に残存しやすくなってしまう。針状の残渣ＲＳ２が残存すると、後工程で形成する封止膜５１などの膜質や厚さのばらつきが増大するなどの影響が懸念される。
　この点、本実施の形態の固体撮像装置１では、画素部１００と隣接する周辺部１０１に構造体２００を設けるようにしている。すなわち、ダミーパターンである構造体２００を残すように多層膜２０Ｚをパターニングすることができる。このため、図１０に示した参考例としての固体撮像装置９と比較して、多層膜２０Ｚのうちの除去される部分の総量を削減することができる。よって、残渣の発生量を低減させることができる。また、構造体２００を、境界Ｋに位置するスリットＳを介して第１光電変換部２０と隣り合うように配置するようにしたので、第１光電変換部２０の端面２０Ｔおよびその近傍への残渣の付着を抑制することができる。特に、スリットＳの深さに対するスリットＳの幅Ｗの比を１以下とすることで、より効果的に第１光電変換部２０の端面２０Ｔおよびその近傍への残渣の付着を抑制することができる。
　また、本実施の形態の固体撮像装置１は、入射側から順に積層された可視光域の波長を有する光を検出して光電変換を行う第１光電変換部２０と、赤外光域に透過バンドを有する光学フィルタ４２と、赤外光域の波長を有する光を検出して光電変換を行う第２光電変換部１０とを有する。このため、赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧ、および青色画素ＰＢからそれぞれ得られる赤色光信号、緑色光信号および青色光信号により構成される可視光画像と、複数の画素Ｐの全てから得られる赤外光信号を用いた赤外光画像とを同時に、ＸＹ面内方向において同じ位置で取得することができる。よって、ＸＹ面内方向における高集積化が実現できる。
　さらに、第２光電変換部１０は、一対のＴＧ１４Ａ，１４Ｂと、ＦＤ１５Ａ，１５Ｂとを有するようにしたので、被写体との距離の情報を含む距離画像としての赤外光画像を取得することができる。したがって、本実施の形態の固体撮像装置１によれば、高解像度の可視光画像の取得と、奥行き情報を有する赤外光画像の取得とを両立することができる。
　また、本実施の形態の画素Ｐ１では、光学フィルタ４２を取り囲む画素間領域遮光壁４４を設けるようにしている。このため、隣り合う他の画素Ｐ１からの漏れ光や周囲からの不要光が第２光電変換部１０へ直接または光学フィルタ４２を介して進入するのを抑制することができる。したがって、第２光電変換部１０が受けるノイズを低減することができ、固体撮像装置１として、Ｓ／Ｎ比、解像度、および測距精度などの向上が期待できる。
　また、本実施の形態の画素Ｐ１では、第１光電変換部２０が、読出電極２６と半導体層２１と光電変換層２２と上部電極２３とが順に積層された構造に加え、半導体層２１の下方に設けられた絶縁層２４と、その絶縁層２４を介して半導体層２１と対向するように設けられた電荷蓄積電極２５とを有するようにしている。したがって、光電変換層２２において光電変換により生じる電荷を半導体層２１の一部、例えば半導体層２１のうち絶縁層２４を介して電荷蓄積電極２５に対応した領域部分に蓄積することができる。このため、例えば露光開始時に半導体層２１における電荷の除去、すなわち半導体層２１の完全空乏化を実現できる。その結果、ｋＴＣノイズを減少させることができるので、ランダムノイズによる画質の低下を抑制することができる。さらに、半導体層２１を設けずに光電変換層２２に電荷（例えば電子）を蓄積する場合と比較して、電荷蓄積時の正孔と電子との再結合が防止され、蓄積した電荷（例えば電子）の読出電極２６への転送効率を増加させることができるうえ、暗電流の生成を抑制することができる。
＜２．第１の変形例＞
　図１３Ａは、上記実施の形態の固体撮像装置１の画素部１００に適用可能な第１変形例（変形例１）としての画素Ｐ２の垂直断面構成の一例を模式的に表している。図１３Ｂは、図１３Ａに示した画素Ｐ２の平面構成の一例を模式的に表したものである。なお、図１３Ａは、図１３Ｂに示したＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線における断面を表している。画素Ｐ２は、例えば、第２光電変換部２３２と、第１光電変換部２６０とが積層された積層型の撮像素子であり、この画素Ｐ２を備えた固体撮像装置１の画素部１００では、例えば図１３Ｂに示したように、例えば２行×２列で配置された４つのサブ画素からなるサブ画素ユニットが繰り返し単位となり、行方向と列方向とからなるアレイ状に繰り返し配置されている。
　画素Ｐ２では、第１光電変換部２６０の上方（光入射側Ｓ１）には、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を選択的に透過させるカラーフィルタ５３が、それぞれ、単位画素Ｐ２毎に設けられている。具体的には、２行×２列で配置された４つのサブ画素からなるサブ画素ユニットにおいて、緑色光（Ｇ）を選択的に透過させるカラーフィルタが対角線上に２つ配置され、赤色光（Ｒ）および青色光（Ｂ）を選択的に透過させるカラーフィルタが、直交する対角線上に１つずつ配置されている。各カラーフィルタが設けられた単位画素（Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ）では、例えば、第１光電変換部２６０において、それぞれ、対応する色光が検出されるようになっている。すなわち、画素部１００では、それぞれ、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を検出する画素（Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ）が、ベイヤー状に配列されている。
　第１光電変換部２６０は、例えば、下部電極２６１、層間絶縁層２６２、半導体層２６３、光電変換層２６４および上部電極２６５からなる。第１光電変換部２６０は、上記実施の形態における第１光電変換部２０と同様の構成を有している。第２光電変換部２３２は、第１光電変換部２６０とは異なる波長域の光を検出する。
　画素Ｐ２では、カラーフィルタ５３を透過した光のうち、可視光領域の光（赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ））は、それぞれ、各カラーフィルタが設けられたサブ画素（Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ）の第１光電変換部２６０で吸収され、それ以外の光、例えば、赤外光領域（例えば、７００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下）の光（赤外光（ＩＲ））は、第１光電変換部２６０を透過する。この第１光電変換部２６０を透過した赤外光（ＩＲ）は、各サブ画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂの第２光電変換部２３２において検出され、各サブ画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂでは赤外光（ＩＲ）に対応する信号電荷が生成される。すなわち、画素Ｐ２を備えた固体撮像装置１では、可視光画像および赤外光画像の両方を同時に生成可能となっている。
＜３．第２の変形例＞
　図１４Ａは、上記実施の形態の固体撮像装置１の画素部１００に適用可能な第２変形例（変形例２）としての画素Ｐ３の垂直断面構成の一例を模式的に表している。図１４Ｂは、図１４Ａに示した画素Ｐ３の平面構成の一例を模式的に表したものである。なお、図１４Ａは、図１４Ｂに示したＸＩＶ－ＸＩＶ線における断面を表している。上記変形例１では、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を選択的に透過させるカラーフィルタ５３が第１光電変換部２６０の上方（光入射側Ｓ１）に設けられた例を示した。しかしながら、例えば、図１４Ａに示したように、第２光電変換部２３２と第１光電変換部２６０との間にカラーフィルタ２５３を設けるようにしてもよい。
　画素Ｐ３では、例えば、カラーフィルタ２５３は、サブ画素ユニット内において、少なくとも赤色光（Ｒ）を選択的に透過させるカラーフィルタ（カラーフィルタ２５３Ｒ）および少なくとも青色光（Ｂ）を選択的に透過させるカラーフィルタ（カラーフィルタ２５３Ｂ）が互いに対角線上に配置された構成を有している。第１光電変換部２６０（光電変換層２６４）は、例えば緑色光に対応する波長を選択的に吸収するように構成されている。これにより、第１光電変換部２６０およびカラーフィルタ２５３Ｒ，２５３Ｂの下方にそれぞれ配置された第２光電変換部（第２光電変換部２３２Ｒ，２３２Ｇ）においてＲＧＢに対応する信号を取得することが可能となる。画素Ｐ３では、一般的なベイヤー配列を有する撮像素子よりもＲＧＢそれぞれの第１光電変換部２６０の面積を拡大することができるため、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
＜４．第３の変形例＞
　図１５は、図１Ａに示した固体撮像装置１に適用可能な第３の変形例としての画素部１００Ａの概略構成の一例を表す垂直断面図である。図１５では、各画素に対して光が入射する入射面が上となるように画素部１００Ａが図示されている。以下の説明においては、画素部１００Ａの下側に位置する半導体基板３００から、半導体基板３００の上方に設けられたＰＤ５００（第２光電変換部）、ＰＤ５００の上方に設けられたＰＤ６００（第１光電変換部）に向かう順に従って、画素部１００Ａの積層構造を説明する。
　詳細には、図１５に示したように、画素部１００Ａにおいては、例えばシリコンからなる半導体基板３００の第１の導電型（例えばＰ型）を持つ半導体領域３１０に、第２の導電型（例えばＮ型）を持つ半導体領域４１０が設けられている。このような半導体領域４１０によるＰＮ接合によって、光を電荷に変換するＰＤ４００が半導体基板３００内に形成される。なお、本変形例では、ＰＤ４００は、例えば、赤色光（例えば、６００ｎｍ～７００ｎｍの波長を持つ光）を吸収して電荷を発生する光電変換素子である。
　そして、本実施形態においては、配線層５２０の上には、半導体層５０１と、光電変換膜５０４とが設けられている。半導体層５０１および光電変換膜５０４は、隣り合う画素間で共有する共通電極（上部電極）５０２と、光電変換膜５０４で発生した電荷を読み出す読み出し電極５０８と、に挟まれるようにして設けられている。共通電極５０２と、光電変換膜５０４と、半導体層５０１と、読み出し電極５０８とは、光を電荷に変換するＰＤ５００（第２光電変換部）の積層構造の一部を構成する。本変形例では、当該ＰＤ５００は、例えば、緑色光（例えば５００ｎｍ～６００ｎｍの波長を持つ光）を吸収して電荷を発生（光電変換）する光電変換素子である。
　さらに、本変形例では、配線層６２０の上に、光を電荷に変換するＰＤ６００（第２の光電変換部）が設けられている。当該ＰＤ６００は、例えば、青色光（例えば、４００ｎｍから５００ｎｍの波長を持つ光）を吸収して電荷を発生（光電変換）する光電変換素子である。詳細には、ＰＤ６００として、共通電極（上部電極）６０２と、光電変換膜６０４と、半導体層６０１と、絶縁膜６０６と、読み出し電極（下部電極）６０８と、蓄積電極６１０とが順次積層されている。
　なお、本変形例では、ＰＤ５００およびＰＤ６００は、各層の積層の順序が上述した順序でなくてもよく、積層方向において対称関係となる順序で各層が積層されていてもよい。また、本実施形態においては、入射面の上方から画素部１００Ａを見た場合、ＰＤ５００およびＰＤ６００の読み出し電極５０８、６０８蓄積電極５１０、６１０等が互いに完全に重なっていなくてもよい。すなわち、本実施形態においては、入射面の上方から画素部１００Ａを見た場合、ＰＤ５００、６００の有する各層のレイアウトは特に限定される
ものではない。
　以上のように、本変形例の画素部１００Ａは、３色の光にそれぞれを検出するＰＤ４００、ＰＤ５００、ＰＤ６００が積層された積層構造を持つ。すなわち、上述の画素部１００Ａは、例えば、青色光については半導体基板３００の上方に形成された光電変換膜６０４（ＰＤ６００）で光電変換し、緑色光については、ＰＤ６００の下方に設けられた光電変換膜５０４（ＰＤ５００）で光電変換し、赤色光については半導体基板３００内に設けられたＰＤ４００で光電変換する、縦方向分光型の固体撮像素子であるといえる。なお、本変形例では、上述の画素部１００Ａは、上述のような縦方向分光型の積層構造に限定されるものではない。例えば、緑色光については半導体基板３００の上方に形成された光電変換膜６０４（ＰＤ６００）で光電変換し、青色光については、ＰＤ６００の下方に設けられた光電変換膜５０４（ＰＤ５００）で光電変換してもよい。
＜５．第２の実施の形態＞
　図１６Ａは、本開示の第２の実施の形態に係る光検出システム１３０１の全体構成の一例を表す模式図である。図１６Ｂは、光検出システム１３０１の回路構成の一例を表す模式図である。光検出システム１３０１は、光Ｌ２を発する光源部としての発光装置１３１０と、光電変換素子を有する受光部としての光検出装置１３２０とを備えている。光検出装置１３２０としては、上述した固体撮像装置１を用いることができる。光検出システム１３０１は、さらに、システム制御部１３３０、光源駆動部１３４０、センサ制御部１３５０、光源側光学系１３６０、およびカメラ側光学系１３７０を備えていてもよい。
　光検出装置１３２０は光Ｌ１と光Ｌ２とを検出することができる。光Ｌ１は、外部からの環境光が被写体（測定対象物）１３００（図１６Ａ）において反射された光である。光Ｌ２は発光装置１３１０において発光されたのち、被写体１３００に反射された光である。光Ｌ１は例えば可視光であり、光Ｌ２は例えば赤外光である。光Ｌ１は、光検出装置１３２０における有機光電変換部において検出可能であり、光Ｌ２は、光検出装置１３２０における光電変換部において検出可能である。光Ｌ１から被写体１３００の画像情報を獲得し、光Ｌ２から被写体１３００と光検出システム１３０１との間の距離情報を獲得することができる。光検出システム１３０１は、例えばスマートフォン等の電子機器や、車などの移動体に搭載することができる。発光装置１３１０は例えば、半導体レーザ、面発光半導体レーザ、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）で構成することができる。発光装置１３１０から発光された光Ｌ２の光検出装置１３２０による検出方法としては、例えばｉＴＯＦ方式を採用することができるが、これに限定されることはない。ｉＴＯＦ方式では、光電変換部は、例えば光飛行時間（Time-of-Flight ;TOF）により被写体１３００との距離を測定することができる。発光装置１３１０から発光された光Ｌ２の光検出装置１３２０による検出方法としては、例えば、ストラクチャード・ライト方式やステレオビジョン方式を採用することもできる。例えばストラクチャード・ライト方式では、あらかじめ定められたパターンの光を被写体１３００に投影し、そのパターンのひずみ具合を解析することによって光検出システム１３０１と被写体１３００との距離を測定することができる。また、ステレオビジョン方式においては、例えば２以上のカメラを用い、被写体１３００を２以上の異なる視点から見た２以上の画像を取得することで光検出システム１３０１と被写体との距離を測定することができる。なお、発光装置１３１０と光検出装置１３２０とは、システム制御部１３３０によって同期制御することができる。
＜６．電子機器への適用例＞
　図１７は、本技術を適用した電子機器２０００の構成例を示すブロック図である。電子機器２０００は、例えばカメラとしての機能を有する。
　電子機器２０００は、レンズ群などからなる光学部２００１、上述の固体撮像装置１など（以下、固体撮像装置１等という。）が適用される光検出装置２００２、およびカメラ信号処理回路であるＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路２００３を備える。また、電子機器２０００は、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７、および電源部２００８も備える。ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７および電源部２００８は、バスライン２００９を介して相互に接続されている。
　光学部２００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで光検出装置２００２の撮像面上に結像する。光検出装置２００２は、光学部２００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
　表示部２００５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネル等のパネル型表示装置からなり、光検出装置２００２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部２００６は、光検出装置２００２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
　操作部２００７は、ユーザによる操作の下に、電子機器２０００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部２００８は、ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６および操作部２００７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
　上述したように、光検出装置２００２として、上述した固体撮像装置１等を用いることで、良好な画像の取得が期待できる。
＜６．体内情報取得システムへの応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図１８は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
　体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
　カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
　外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
　体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
　カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
　カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
　光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
　撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
　画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
　無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
　給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
　電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図２２では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
　制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
　外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ、ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
　また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ(Noise reduction)処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば撮像部１０１１２に適用することができる。このため、小型でありながら高い画像検出精度が得られる。
　＜８．内視鏡手術システムへの応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図１９は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図１９では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図２０は、図１９に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えばカメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１０４０２に本開示に係る技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者における術部の視認性が向上する。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
　＜９．移動体への応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図２１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０３０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２１の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図２２では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図２２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
＜１０．その他の変形例＞
　以上、いくつかの実施の形態および変形例、ならびにそれらの適用例もしくは応用例（以下、実施の形態等という。）を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば本開示は、裏面照射型イメージセンサに限定されるものではなく、表面照射型イメージセンサにも適用可能である。
　また、本開示の撮像装置は、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされたモジュールの形態をなしていてもよい。
　さらに、上記実施の形態等では、光学レンズ系を介して撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する固体撮像装置、およびそれに搭載される撮像素子を例示して説明するようにしたが、本開示の光電変換素子は、そのような撮像素子に限定されるものではない。例えば被写体からの光を検出して受光し、受光量に応じた電荷を光電変換により生成し、蓄積するものであればよい。出力される信号は画像情報の信号でもよいし、測距情報の信号でもよい。
　また、上記実施の形態等では、第２光電変換部１０がｉＴＯＦセンサである場合を例示して説明するようにしたが、本開示はこれに限定されない。すなわち、第２の光電変換部は、赤外光域の波長を有する光を検出するものに限定されず、他の波長域の波長光を検出するものであってもよい。また、第２光電変換部１０がｉＴＯＦセンサではない場合、転送トランジスタ（ＴＧ）は１つのみ設けるようにしてもよい。
　さらに、上記実施の形態等では、本開示の光電変換素子として、光電変換領域１２を含む第２光電変換部１０と、光電変換層２２を含む第１光電変換部２０とが中間層４０を挟んで積層された撮像素子を例示するようにしが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、本開示の光電変換素子は、２つの有機光電変換領域が積層された構造を有するものであってもよいし、２つの無機光電変換領域が積層された構造を有するものであってもよい。また、上記実施の形態等では、第２光電変換部１０において主に赤外光域の波長光を検出して光電変換を行うと共に、第１光電変換部２０において主に可視光領域の波長光を検出して光電変換を行うようにしたが、本開示の光電変換素子はこれに限定されるものではない。本開示の光電変換素子では、第１光電変換部および第２光電変換部において感度を示す波長域は任意に設定可能である。
　また、本開示の光電変換素子の各構成要素の構成材料は、上記実施の形態等において挙げた材料に限定されるものではない。例えば第１光電変換部もしくは第２光電変換部が可視光領域の光を受光して光電変換を行う場合には、第１光電変換部もしくは第２光電変換部が量子ドットを含むようにしてもよい。
　また、上記第１の実施の形態では、平面視で画素部１００を取り囲む環状の１つの構造体２００を周辺部１０１に設けるようにしたが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば図２３に示した第３の変形例としての固体撮像装置１Ａのように、平面視で画素部１００を取り囲む環状の構造体２００Ａと、さらにその構造体２００Ａを取り囲む環状の構造体２００Ｂとを周辺部１０１に設けるようにしてもよい。すなわち、有効領域を取り囲むように、周辺領域に複数の構造体を多重に配置するようにしてもよい。このような固体撮像装置１Ａでは、例えば第１の実施の形態の固体撮像装置１と比較して、第１光電変換部２０のパターニングの際に除去される多層膜２０Ｚの総量をより低減できる。よって、発生する残渣をより低減することができる。なお、固体撮像装置１Ａでは、例えば構造体２００Ａと構造体２００Ｂとの間にコンタクト領域１０２を設けることができる。
　また、例えば図２４に示した第４の変形例としての固体撮像装置１Ｂのように、平面視で画素部１００を取り囲む環状の構造体２００Ｃの内部に１以上の開口２００Ｋを設けるようにしてもよい。この場合、開口２００Ｋにコンタクト領域１０２を設けることができる。さらに、開口２００Ｋの内部に環状の構造体２００Ｄをさらに設けるようにしてもよい。このような固体撮像装置１Ｂによれば、例えば第１の実施の形態の固体撮像装置１と比較して、第１光電変換部２０のパターニングの際に除去される多層膜２０Ｚの総量をよりいっそう低減できる。よって、発生する残渣をよりいっそう低減することができる。
　また、上記第１の実施の形態では、有効領域を周辺領域が取り囲む場合を例示したが、本開示の光検出装置はこれに限定されるものではない。例えば図２５に示した第５の変形例としての固体撮像装置１Ｃのように、周辺領域としての周辺部１０１が画素部１００の２辺と対向するように配置されていてもよい。
　また、上記第１の実施の形態では、図３に示したように第１光電変換部２０が半導体層２１を含む場合を例示したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、図２６に示した第６の変形例としての固体撮像装置１Ｄのように、第１光電変換部２０が半導体層２１を含まないものであってもよい。また、例えば図２７に示した第７の変形例としての固体撮像装置１Ｅのように、第１光電変換部２０は半導体層２１と絶縁層２４を含まず、上部電極２３と下部電極２８との間に光電変換層２２が挟まれている態様であってもよい。下部電極２８には、厚さ方向に延びる貫通電極２９の上端が接続されている。貫通電極２９の下端は、例えば第２光電変換部１０に設けられた電荷保持部と接続されている。
　本開示の一実施形態としての光検出装置によれば、第１光電変換部として、有効領域に設けられる有効領域部分に加え、周辺領域に周辺領域部分を設けるようにした。有効領域部分と周辺領域部分とは離間している。よって、例えばドライエッチングにより第１光電変換部をパターニングする際に、有効領域部分の端面近傍での残渣の発生が抑制される。その結果、第１光電変換部での短絡を回避することができ、高い性能が得られる。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
　第１の面に沿って広がり、第１の波長域の光を検出して光電変換を行う第１光電変換部を有する有効領域と、
　前記第１の面に沿って前記有効領域と隣接する周辺領域と
　を備え、
　前記周辺領域は、前記第１光電変換部と離間して隣り合うと共に前記第１光電変換部の全部または前記第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含む
　光検出装置。
（２）
　前記第１光電変換部および前記構造体は、それぞれ、第１電極層と光電変換層と第２電極層とが前記第１の面と直交する第１の方向に順に積層された多層構造を有する
　上記（１）記載の光検出装置。
（３）
　前記第１電極層および前記第２電極層のうちの少なくとも一方が金属酸化物を含有する
　上記（２）記載の光検出装置。
（４）
　前記金属酸化物は、Ｉｎ（インジウム），Ｚｎ（亜鉛），およびＧａ（ガリウム）のうちの少なくとも１種を含む
　上記（３）記載の光検出装置。
（５）
　前記第１光電変換部と前記構造体との間には、前記有効領域と前記周辺領域との境界に位置するスリットが形成されており、
　前記スリットの前記第１の面と直交する第１の方向の深さに対する前記スリットの前記第１の面に沿った幅の比は、１以下である
　上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（６）
　前記スリットは、絶縁材料により埋められている
　上記（５）記載の光検出装置。
（７）
　前記第１光電変換部と前記第１の面と直交する第１の方向に重なり合うように設けられ、第２の波長域の光を検出して光電変換を行う第２光電変換部と、
　前記第１光電変換部と前記第２光電変換部との間に挟まれており、前記第１の波長域の光よりも前記第２の波長域の光が透過しやすい光学フィルタと
　をさらに備える
　上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（８）
　前記第１光電変換部と前記構造体とは、互いに同じ階層に設けられている
　上記（１）から（７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（９）
　光学部と、信号処理部と、光検出装置とを備え、
　前記光検出装置は、
　第１の面に沿って広がり、第１の波長域の光を検出して光電変換を行う第１光電変換部を有する有効領域と、
　前記第１の面に沿って前記有効領域と隣接する周辺領域と
　を備え、
　前記周辺領域は、前記第１光電変換部と離間して隣り合うと共に前記第１光電変換部の全部または前記第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含む
　電子機器。
（１０）
　照射光を発する発光装置と、光検出装置とを有する光検出システムを備え、
　前記光検出装置は、
　第１の面に沿って広がり、前記照射光のうちの第１の波長域の光を検出して光電変換を行う第１光電変換部を有する有効領域と、
　前記第１の面に沿って前記有効領域と隣接する周辺領域と
　を備え、
　前記周辺領域は、前記第１光電変換部と離間して隣り合うと共に前記第１光電変換部の全部または前記第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含む
　移動体。
（１１）
　赤外光を発する発光装置と、光検出装置とを備え、
　前記光検出装置は、
　第１の面に沿って広がり、外部からの可視光を検出して光電変換を行う第１光電変換部および前記赤外光を検出して光電変換を行う第２光電変換部、を有する有効領域と、
　前記第１の面に沿って前記有効領域と隣接する周辺領域と
　を備え、
　前記周辺領域は、前記第１光電変換部と離間して隣り合うと共に前記第１光電変換部の全部または前記第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含み、
　前記第１光電変換部と前記第２光電変換部とは、前記第１の面に直交する第１の方向に互いに重なり合うように設けられている
　光検出システム。
　本出願は、日本国特許庁において２０２１年４月２０日に出願された日本特許出願番号２０２１－０７０９３４号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (11)

  1. 　第１の面に沿って広がり、第１の波長域の光を検出して光電変換を行う第１光電変換部を有する有効領域と、
    　前記第１の面に沿って前記有効領域と隣接する周辺領域と
    　を備え、
    　前記周辺領域は、前記第１光電変換部と離間して隣り合うと共に前記第１光電変換部の全部または前記第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含む
    　光検出装置。
  2. 　前記第１光電変換部および前記構造体は、それぞれ、第１電極層と光電変換層と第２電極層とが前記第１の面と直交する第１の方向に順に積層された多層構造を有する
    　請求項１記載の光検出装置。
  3. 　前記第１電極層および前記第２電極層のうちの少なくとも一方が金属酸化物を含有する
    　請求項２記載の光検出装置。
  4. 　前記金属酸化物は、Ｉｎ（インジウム），Ｚｎ（亜鉛），およびＧａ（ガリウム）のうちの少なくとも１種を含む
    　請求項３記載の光検出装置。
  5. 　前記第１光電変換部と前記構造体との間には、前記有効領域と前記周辺領域との境界に位置するスリットが形成されており、
    　前記スリットの前記第１の面と直交する第１の方向の深さに対する前記スリットの前記第１の面に沿った幅の比は、１以下である
    　請求項１記載の光検出装置。
  6. 　前記スリットは、絶縁材料により埋められている
    　請求項５記載の光検出装置。
  7. 　前記第１光電変換部と前記第１の面と直交する第１の方向に重なり合うように設けられ、第２の波長域の光を検出して光電変換を行う第２光電変換部と、
    　前記第１光電変換部と前記第２光電変換部との間に挟まれており、前記第１の波長域の光よりも前記第２の波長域の光が透過しやすい光学フィルタと
    　をさらに備える
    　請求項１記載の光検出装置。
  8. 　前記第１光電変換部と前記構造体とは、互いに同じ階層に設けられている
    　請求項１記載の光検出装置。
  9. 　光学部と、信号処理部と、光検出装置とを備え、
    　前記光検出装置は、
    　第１の面に沿って広がり、第１の波長域の光を検出して光電変換を行う第１光電変換部を有する有効領域と、
    　前記第１の面に沿って前記有効領域と隣接する周辺領域と
    　を備え、
    　前記周辺領域は、前記第１光電変換部と離間して隣り合うと共に前記第１光電変換部の全部または前記第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含む
    　電子機器。
  10. 　照射光を発する発光装置と、光検出装置とを有する光検出システムを備え、
    　前記光検出装置は、
    　第１の面に沿って広がり、前記照射光のうちの第１の波長域の光を検出して光電変換を行う第１光電変換部を有する有効領域と、
    　前記第１の面に沿って前記有効領域と隣接する周辺領域と
    　を備え、
    　前記周辺領域は、前記第１光電変換部と離間して隣り合うと共に前記第１光電変換部の全部または前記第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含む
    　移動体。
  11. 　赤外光を発する発光装置と、光検出装置とを備え、
    　前記光検出装置は、
    　第１の面に沿って広がり、外部からの可視光を検出して光電変換を行う第１光電変換部および前記赤外光を検出して光電変換を行う第２光電変換部、を有する有効領域と、
    　前記第１の面に沿って前記有効領域と隣接する周辺領域と
    　を備え、
    　前記周辺領域は、前記第１光電変換部と離間して隣り合うと共に前記第１光電変換部の全部または前記第１光電変換部の一部と実質的に同じ構成を有する構造体、を含み、
    　前記第１光電変換部と前記第２光電変換部とは、前記第１の面に直交する第１の方向に互いに重なり合うように設けられている
    　光検出システム。
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