WO2023127110A1 - 光検出装置及び電子機器 - Google Patents

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WO2023127110A1
WO2023127110A1 PCT/JP2021/048832 JP2021048832W WO2023127110A1 WO 2023127110 A1 WO2023127110 A1 WO 2023127110A1 JP 2021048832 W JP2021048832 W JP 2021048832W WO 2023127110 A1 WO2023127110 A1 WO 2023127110A1
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light
layer
semiconductor layer
photoelectric conversion
photodetector
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PCT/JP2021/048832
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俊介 丸山
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors

Definitions

  • the present disclosure relates to a photodetector and an electronic device equipped with this photodetector.
  • an imaging element provided in an image sensor for detecting visible light such as red light (R), green light (G), and blue light (B) is usually a light receiving element formed on a silicon semiconductor substrate. It has an element (photodiode).
  • R red light
  • G green light
  • B blue light
  • IR infrared light
  • InGaAs image sensors that can detect infrared light by using InGaAs instead of silicon. It is known that this InGaAs image sensor is formed by forming an InGaAs film on an InP substrate, and light is incident from the InP substrate side. However, the InGaAs image sensor cannot detect visible light unless the InP substrate on the light incident side is removed.
  • Patent Document 1 there is a known method of increasing the visible light sensitivity of an InGaAs image sensor by thinning the n+InP layer (recombination prevention layer that suppresses the generation of dark current) on the light incident side.
  • the damage during the process reaches the narrow bandgap InGaAs layer, causing crystal defects and white spots.
  • the impurity concentration of the InP layer on the light incident side photoelectric conversion is possible in the InP layer, and visible light sensitivity does not easily decrease even if the thickness of the InP layer is increased. become white scars.
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a photodetector and an electronic device capable of making it difficult for crystal defects to occur while maintaining visible light sensitivity.
  • One aspect of the present disclosure includes a pixel region in which a plurality of pixels capable of generating an electric signal in response to externally incident infrared light and visible light are arranged in a matrix, and the pixel region contains a first compound A light transmission layer made of a semiconductor and transmitting incident infrared light; and a photoelectric conversion layer that photoelectrically converts infrared light transmitted through the light transmission layer, the light transmission layer being provided on the light incident surface side and having a thickness capable of transmitting the visible light.
  • the semiconductor layer 2 has an impurity concentration lower than that of the first semiconductor layer and higher than that of the photoelectric conversion layer.
  • Another aspect of the present disclosure includes a pixel region in which a plurality of pixels capable of generating an electric signal in response to externally incident infrared light and visible light are arranged in a matrix, and the pixel region includes a first A light-transmitting layer made of a compound semiconductor and transmitting incident infrared light; and a second compound semiconductor different from the first compound semiconductor, laminated on a surface of the light-transmitting layer opposite to the light incident surface. and a photoelectric conversion layer that photoelectrically converts infrared light transmitted through the light transmission layer, the light transmission layer being provided on the light incident surface side and having a thickness capable of transmitting the visible light.
  • the second semiconductor layer has a lower impurity concentration than the first semiconductor layer and a higher impurity concentration than the photoelectric conversion layer.
  • FIG. 1 is a schematic plan layout diagram showing a configuration example of a photodetector according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a photodetector according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a readout circuit of the photodetector according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a principal part showing a configuration example of a photodetector according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the dependence of InP film thickness and light transmittance;
  • FIG. 1 is a schematic plan layout diagram showing a configuration example of a photodetector according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a photodetector according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a photodetector showing an example of the occurrence of process damage in a comparative example
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a photodetector showing another example of occurrence of process damage in a comparative example
  • FIG. 4 is a diagram for explaining how carriers photoelectrically converted with visible light are transferred to the photoelectric conversion layer in the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram shown for explaining how process damage becomes difficult to reach a photoelectric conversion layer in the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a photodetector according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a photodetector according to a third embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a photodetector according to a fourth embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a photodetector according to a fifth embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a photodetector according to a sixth embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing an arrangement pattern of pixels for infrared light and pixels for infrared light and visible light. It is a block diagram showing a configuration example of an electronic device to which the present technology is applied.
  • 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit;
  • first conductivity type is one of p-type or n-type
  • second conductivity type means one of p-type or n-type, which is different from “first conductivity type”.
  • first conductivity type is one of p-type or n-type
  • second conductivity type means one of p-type or n-type, which is different from “first conductivity type”.
  • “+” and “-” attached to "n” and “p” refer to semiconductor regions having relatively high or low impurity densities, respectively, compared to semiconductor regions not marked with “+” and “-”. It means that it is an area. However, even if the same "n” is attached to the semiconductor region, it does not mean that the impurity density of each semiconductor region is exactly the same.
  • FIG. 1 is a schematic plan layout diagram showing one configuration example of a photodetector according to the first embodiment of the present disclosure.
  • a photodetector 1A according to the first embodiment of the present disclosure mainly includes a semiconductor chip 2 having a square two-dimensional planar shape when viewed in plan. That is, the photodetector 1A is mounted on the semiconductor chip 2.
  • FIG. This photodetector 1A takes in incident light from a subject through an optical lens (not shown), converts the light amount of the incident light formed into an image on an imaging surface into an electric signal for each pixel, and obtains a pixel signal. Output.
  • the semiconductor chip 2 on which the photodetector 1A is mounted has, in a two-dimensional plane, a rectangular pixel region 2A provided in the center and a peripheral region arranged outside the pixel region 2A so as to surround the pixel region 2A. 2B.
  • the pixel area 2A is, for example, a light receiving surface that receives light condensed by an optical lens.
  • a plurality of pixels 3 are arranged in a matrix on a two-dimensional plane including the X direction and the Y direction.
  • the pixels 3 are repeatedly arranged in the X direction and the Y direction that are orthogonal to each other within the two-dimensional plane.
  • a plurality of bonding pads (input/output terminals) 14 are arranged in the peripheral region 2B. Each of the plurality of bonding pads 14 is arranged, for example, along four sides of the two-dimensional plane of the semiconductor chip 2 . Each of the plurality of bonding pads 14 is an input/output terminal used when electrically connecting the semiconductor chip 2 to an external device.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the photodetector 1A.
  • the semiconductor chip 2 includes a logic circuit 13 including a vertical drive circuit 4, a column signal processing circuit 5, a horizontal drive circuit 6, an output circuit 7, a control circuit 8, and the like.
  • the logic circuit 13 is composed of, for example, a CMOS (Complementary MOS) circuit having an n-channel conductivity type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) and a p-channel conductivity type MOSFET.
  • CMOS Complementary MOS
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the vertical driving circuit 4 is composed of, for example, a shift register.
  • the vertical drive circuit 4 sequentially selects desired pixel drive wirings 10, supplies pulses for driving the pixels 3 to the selected pixel drive wirings 10, and drives the pixels 3 row by row. That is, the vertical drive circuit 4 sequentially selectively scans the pixels 3 in the pixel region 2A in the vertical direction row by row, and outputs signals from the pixels 3 based on the signal charges generated by the photoelectric conversion elements of the pixels 3 according to the amount of received light.
  • a pixel signal is supplied to the column signal processing circuit 5 through the vertical signal wiring 11 .
  • the column signal processing circuit 5 is arranged, for example, for each column of the pixels 3, and performs signal processing such as noise removal on the signals output from the pixels 3 of one row for each pixel column.
  • the column signal processing circuit 5 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) and AD (Analog Digital) conversion for removing pixel-specific fixed pattern noise.
  • the horizontal driving circuit 6 is composed of, for example, a shift register.
  • the horizontal driving circuit 6 sequentially outputs a horizontal scanning pulse to the column signal processing circuit 5 to select each of the column signal processing circuits 5 in order, and the pixels subjected to the signal processing from each of the column signal processing circuits 5 are selected.
  • a signal is output to the horizontal signal wiring 12 .
  • the output circuit 7 performs signal processing on the pixel signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 5 through the horizontal signal wiring 12 and outputs the processed signals.
  • signal processing for example, buffering, black level adjustment, column variation correction, and various digital signal processing can be used.
  • the control circuit 8 generates a clock signal and a control signal that serve as references for the operation of the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, etc. based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock signal. Generate. The control circuit 8 then outputs the generated clock signal and control signal to the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, and the like.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the readout circuit 15 of the photodetector 1A.
  • Each pixel 3 of the plurality of pixels has a photoelectric conversion element PD.
  • a readout circuit 15 is connected to the photoelectric conversion element PD of each pixel 3 .
  • the photoelectric conversion element PD generates charges (signal charges) corresponding to the amount of light received.
  • a predetermined bias voltage Va is applied to the cathode side of the photoelectric conversion element PD.
  • the readout circuit 15 is connected to the anode side of the photoelectric conversion element PD.
  • the readout circuit 15 has a capacitive element Cp as a charge storage section (charge holding section), a reset transistor RST, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL.
  • These transistors (RST, AMP, SEL) are composed of MOSFETs having a silicon oxide film as a gate insulating film, for example.
  • these transistors (RST, AMP, SEL) may be MISFETs (Metal Insulator Semiconductor FETs) whose gate insulating film is a silicon nitride (Si3N4) film or a laminated film of silicon nitride film and silicon oxide film.
  • the capacitive element Cp accumulates signal charges generated by the photoelectric conversion element PD.
  • the capacitive element Cp is composed of, for example, any one of pn junction capacitance, MOS capacitance, and wiring capacitance.
  • the amplification transistor AMP outputs a pixel signal corresponding to the accumulated potential of the capacitive element Cp.
  • the amplification transistor AMP constitutes a load MOS as a constant current source and a source follower circuit, which are connected via the vertical signal wiring 11 .
  • the source follower circuit outputs a pixel signal indicating a level corresponding to the signal charge accumulated in the capacitive element Cp from the amplification transistor AMP to the column signal processing circuit 5 via the selection transistor SEL and the vertical signal line 11 .
  • the selection transistor SEL outputs the pixel signal of the pixel 3 to the column signal processing circuit 5 through the vertical signal wiring 11 when the selection signal is applied to the gate electrode and the selection transistor SEL is turned on.
  • a signal line to which the selection signal is transferred and a signal line to which the reset signal is transferred correspond to the pixel drive line 10 in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a main part showing one configuration example of the photodetector 1A.
  • the semiconductor chip 2 includes a photoelectric conversion board portion 20 and a circuit board portion 40 which are laminated facing each other.
  • the photoelectric conversion substrate section 20 includes the above-described pixel region 2A and the like.
  • the circuit board portion 40 includes the above-described logic circuit 13, bonding pads 14, readout circuit 15, and the like.
  • the photoelectric conversion substrate portion 20 is arranged on a first compound semiconductor layer 25 having a first surface 25x and a second surface 25y opposite to each other, and on the second surface 25y side of the first compound semiconductor layer 25. and a second compound semiconductor layer 23. and a recombination prevention layer 22 as a second compound semiconductor layer arranged on the second surface 23y side of the second compound semiconductor layer 23 .
  • Each of the first compound semiconductor layer 25 , the second compound semiconductor layer 23 and the recombination prevention layer 22 is commonly provided for each pixel 3 .
  • the above-described photoelectric conversion element PD is provided for each pixel 3 in the first compound semiconductor layer 25 .
  • the recombination prevention layer 22 suppresses dark current generation.
  • the first surface 25x of the first compound semiconductor layer 25 is sometimes called an element forming surface or main surface
  • the second surface 25y is sometimes called a light incident surface or a rear surface
  • the first surface 23x and the second surface 23y located on opposite sides of the second compound semiconductor layer 23 the first surface 23x is the main surface and the second surface 23y is the light incident surface or the rear surface. sometimes called.
  • the photoelectric conversion substrate section 20 further includes a protective film 29 on the first surface 25x side of the first compound semiconductor layer 25 to cover the first surface 25x.
  • the protective film 29 is provided in common for each pixel 3 .
  • the photoelectric conversion substrate section 20 includes a light shielding film (not shown), an antireflection film (not shown), a planarizing film (not shown), and a light-incident surface of the recombination prevention layer 22.
  • a microlens (on-chip lens) 57 is further provided.
  • the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 constitute a light transmission layer that transmits light with wavelengths in the infrared region (infrared light 61) and light with wavelengths in the visible region (visible light 62).
  • the first compound semiconductor layer 25 includes, for example, a photoelectric conversion layer 26 and a cap layer 27 from the first surface 25x side.
  • the recombination prevention layer 22, the second compound semiconductor layer 23, the photoelectric conversion layer 26 of the first compound semiconductor layer 25, and the cap layer 27 are epitaxially grown on a growth substrate (not shown) in this order. layer. That is, in the first compound semiconductor layer 25 , the photoelectric conversion layer 26 and the cap layer 27 are covalently bonded, and the photoelectric conversion layer 26 is covalently bonded to the second compound semiconductor layer 23 .
  • the cap layer 27 is, for example, commonly provided for all the pixels 3 and arranged between the protective film 29 and the photoelectric conversion layer 26 .
  • a plurality of contact regions 28 made of, for example, semiconductor regions (impurity diffusion regions) are provided in the cap layer 27 .
  • a compound semiconductor material having a bandgap (Eg) larger than that of the compound semiconductor material forming the photoelectric conversion layer 26 for the cap layer 27 dark current can be suppressed.
  • n-type InP indium phosphide
  • Each contact region 28 of the plurality of contact regions 28 is spaced apart from each other and arranged for each pixel 3 .
  • Connection electrodes (element-side connection electrodes) 31 are individually connected to the respective contact regions 28 through openings 29 a provided in the protective film 29 .
  • the contact region 28 is for reading signal charges generated in the photoelectric conversion layer 26 for each pixel 3, and contains, for example, p-type impurities.
  • p-type impurities for example, Zn (zinc) can be used.
  • Zn zinc
  • the contact region 28 is configured to be thicker than the cap layer 27 and is also provided in a part of the photoelectric conversion layer 26 in the thickness direction (Z direction).
  • the photoelectric conversion layer 26 between the cap layer 27 and the second compound semiconductor layer 23 is provided in common for all the pixels 3, for example.
  • the photoelectric conversion layer 26 absorbs light of a predetermined wavelength, which is infrared light 61 and visible light 62 in the first embodiment, to generate signal charges, and contains, for example, n-type impurities. It is composed of a III-V group compound semiconductor material or an i-type III-V group compound semiconductor material.
  • a compound semiconductor material forming the photoelectric conversion layer 26 for example, a compound semiconductor containing either InGaAs (indium gallium arsenide) or InGaAs/GaAsSb (indium gallium antimonide) can be used.
  • InGaAs indium gallium arsenide
  • InGaAs/GaAsSb indium gallium antimonide
  • i-type InGaAs is used as the photoelectric conversion layer 26 .
  • the photoelectric conversion layer 26 photoelectrically converts light with wavelengths
  • the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 are provided in common for all the pixels 3 .
  • the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 also function as an electrode common to each pixel 3, and among the charges generated in the photoelectric conversion layer 26, discharge the charges that are not used as signal charges (cathode). .
  • a predetermined bias voltage Va is applied to the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 .
  • connection electrode 31 is supplied with a voltage for reading signal charges (holes or electrons, hereinafter for the sake of convenience, signal charges are assumed to be holes) generated in the photoelectric conversion layer 26 . It is an electrode (anode) and is provided for each pixel 3 in the pixel region 2A. That is, each pixel 3 is provided with a photoelectric conversion element PD including a connection electrode 31 , a photoelectric conversion layer 26 , a recombination prevention layer 22 that also functions as an electrode, and a second compound semiconductor layer 23 .
  • the connection electrode 31 functions as an anode side electrode of the photoelectric conversion element PD, and the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 function as a cathode side electrode of the photoelectric conversion element PD.
  • connection electrodes 31 are made of, for example, titanium (Ti), tungsten (W), titanium nitride (TiN), platinum (Pt), gold (Au), germanium (Ge), palladium (Pd), zinc (Zn), nickel ( Ni) and aluminum (Al), or an alloy containing at least one of them.
  • the connection electrode 31 may be a single film of such constituent materials, or may be a laminated film in which two or more kinds are combined.
  • the connection electrode 31 is composed of a laminated film of titanium and tungsten with a film thickness of about several tens of nm to several hundreds of nm.
  • the protective film 29 is provided between the first compound semiconductor layer 25 and the insulating layer 43 .
  • the protective film 29 contains oxide such as silicon oxide (SiOx) or aluminum oxide (Al2O3).
  • the protective film 29 may have a laminated structure in which a plurality of films are laminated.
  • the protective film 29 may be made of a silicon (Si)-based insulating material such as silicon oxynitride (SiON), carbon-containing silicon oxide (SiOC), silicon nitride (SiN), and silicon carbide (SiC).
  • the thickness of the protective film 29 is, for example, about several tens of nm to several hundreds of nm.
  • the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 are made of an n-type compound semiconductor having a higher impurity concentration than the photoelectric conversion layer 26 of the first compound semiconductor layer 25. It also functions as an electrode.
  • a compound semiconductor containing any one of InP, InGaAsP, InGaAlAs, InAlAs, InAlAsSb, and AlAsSb can be used as the material of the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 .
  • InP containing n-type impurities is used as the compound semiconductor material forming the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 .
  • the second compound semiconductor layer 23 and the first compound semiconductor layer 25 are made of different compound semiconductor materials.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing the dependence of InP film thickness and light transmittance.
  • FIG. 5 shows cases where the film thickness of InP is 20 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, and 1000 nm.
  • the wavelength range of infrared light is approximately 780 nm to 1 mm.
  • the wavelength range of visible light is approximately from a lower limit of 360-400 nm to an upper limit of 760-830 nm.
  • the light transmittance depends on the film thickness.
  • the microlens 57 is provided on the light incident surface side of the recombination prevention layer 22 .
  • the microlenses 57 are provided for each pixel 3 in the pixel region 2 ⁇ /b>A and are arranged in a matrix corresponding to the arrangement of the plurality of pixels 3 .
  • the microlenses 57 condense the irradiation light and allow the condensed light to enter the pixels 3 efficiently.
  • the microlens 57 is made of, for example, a resin material.
  • circuit board portion 40 (Circuit board portion 40) Although illustration of a specific configuration is omitted in FIG. 4, the circuit board section 40 is located on the opposite side of the semiconductor substrate made of, for example, single crystal silicon in the thickness direction (Z direction) of the semiconductor substrate. and a multilayer wiring layer arranged on the first surface side of the first surface and the second surface. Active elements and passive elements included in circuits such as the logic circuit 13 and the readout circuit 15 are provided on the semiconductor substrate of the circuit board section 40 .
  • FIG. 4 illustrates the readout circuit 15 shown in FIG. 3 by omitting reference numerals.
  • connection electrodes 41 are provided in the uppermost wiring layer of the circuit board portion 40 .
  • the connection electrodes 41 are arranged corresponding to the connection electrodes 31 of the photoelectric conversion substrate section 20 .
  • the connection electrode 41 is electrically connected to the readout circuit 15 .
  • connection electrodes 41 of the circuit board section 40 are electrically and mechanically connected to the connection electrodes 31 of the photoelectric conversion board section 20 via bump electrodes 42 .
  • An insulating layer 43 is provided between the circuit board section 40 and the photoelectric conversion board section 20 except for the bump electrodes 42 .
  • the circuit board section 40 and the photoelectric conversion board section 20 are joined by bump electrodes 42 and insulating layers 43 .
  • the photoelectric conversion element PD of the circuit board portion 40 is electrically connected to the readout circuit 15 via the connection electrode 31 , the bump electrode 42 and the connection electrode 41 on the anode side.
  • the visible light sensitivity can be increased by reducing the film thickness of the recombination prevention layer 22. It reaches up to 26.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the photodetector 1-1 showing an example of the occurrence of process damage in the comparative example.
  • the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the damage during the process reaches the photoelectric conversion layer 26, causing crystal defects and white spots. This white spot leaves a white portion in the image when the image is created.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the photodetector 1-2 showing another example of the occurrence of process damage in the comparative example.
  • the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the recombination prevention layer 22 can perform photoelectric conversion. Although the photosensitivity is difficult to decrease, the carriers generated by the interface defects are also read out, resulting in white defects.
  • the total thickness of the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 shown in FIG. 8 is the same as the thickness of the recombination prevention layer 22 of the previous InGaAs image sensor. By doing so, the visible light 62 is photoelectrically converted by the second compound semiconductor layer 23, so that the visible light sensitivity is increased. Further, if the recombination prevention layer 22 is made thinner even if the total InP layer is made thicker, it becomes difficult for the process damage to reach the photoelectric conversion layer 26 while maintaining the visible light sensitivity, as shown in FIG. Crystal defects in InGaAs that cause scratches are less likely to occur.
  • the film thickness of the recombination prevention layer 22 is 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 30 nm or less.
  • the film thickness of the second compound semiconductor layer 23 is 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • the film thickness of the photoelectric conversion layer 26 is 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less.
  • the impurity concentration of the second compound semiconductor layer 23 is lower than that of the recombination prevention layer 22 and higher than that of the photoelectric conversion layer 26 .
  • Either Si (silicon) or S (sulfur) is used as the impurity of the recombination prevention layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 in the case of n-type.
  • the impurity concentration between the recombination prevention layer 22 and the photoelectric conversion layer 26 on the light incident side is lower than that of the recombination prevention layer 22 and higher than that of the photoelectric conversion layer 26 .
  • the second compound semiconductor layer 23 With providing the second compound semiconductor layer 23 with a high density, the carriers of the visible light 62 photoelectrically converted in the second compound semiconductor layer 23 can be transferred to the photoelectric conversion layer 26, thereby maintaining visible light sensitivity and white light. Process damage to the photoelectric conversion layer 26 that causes scratches can be reduced.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a photodetector 1B according to the second embodiment of the present disclosure.
  • a photoelectric conversion layer 71, a second compound semiconductor layer 72, and a recombination prevention layer 73 are laminated in this order along the thickness direction (direction indicated by arrow Z in FIG. 10).
  • the film thickness of the recombination prevention layer 73 is 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 30 nm or less. Also, the film thickness of the second compound semiconductor layer 72 is 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less. The film thickness of the photoelectric conversion layer 71 is 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less. Furthermore, the impurity concentration of the second compound semiconductor layer 72 is lower than that of the recombination prevention layer 73 and higher than that of the photoelectric conversion layer 71 . Any one of Mg (magnesium), Cd (cadmium), Al (aluminum), and Zn (zinc) is used as impurities in the recombination prevention layer 73 and the second compound semiconductor layer 72 .
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a photodetector 1C according to the third embodiment of the present disclosure.
  • the same parts as in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the second compound semiconductor layer 81 is composed of a first layer (n InP_1) 811 and a second layer (n InP_2) 812 laminated on the photoelectric conversion layer 26 side of the first layer 811 .
  • the impurity concentration of the second compound semiconductor layer 81 is lower than that of the recombination prevention layer 22 and higher than that of the photoelectric conversion layer 26 , and the impurity concentration of the first layer 811 is higher than that of the second layer 812 .
  • the second compound semiconductor layer 81 is composed of the first layer 811 and the second layer 812, and the impurity in the second layer 812 located on the photoelectric conversion layer 26 side is By making the concentration lower than the impurity concentration of the first layer 811 , it is possible to reduce the manufacturing cost of the photodetector 1 ⁇ /b>C and transfer the photoelectrically converted carriers of the visible light 62 to the photoelectric conversion layer 26 .
  • the second compound semiconductor layer 81 can also be composed of a plurality of layers of two or more stages. In this way, by decreasing the impurity concentration step by step toward the photoelectric conversion layer 26 , more photoelectrically converted carriers of the visible light 62 can be transferred to the photoelectric conversion layer 26 .
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a photodetector 1D according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • the same reference numerals are given to the same parts as in FIG. 8, and detailed description thereof will be omitted.
  • the impurity concentration of the second compound semiconductor layer 82 is lower than that of the recombination prevention layer 22 and higher than that of the photoelectric conversion layer 26, and the impurity concentration is gradually reduced toward the photoelectric conversion layer 26 side.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a photodetector 1E according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • the same parts as in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • a transparent electrode 91 is arranged on the light incident side of the recombination prevention layer 22 .
  • a passivation layer 92 is arranged on the light incident side of the transparent electrode 91 .
  • the transparent electrode 91 is in contact with and electrically connected to the recombination prevention layer 22 .
  • a predetermined bias voltage Va is applied to the transparent electrode 91 .
  • a material such as ITO (Indium Tin Oxide) that can transmit the infrared light 61 and the visible light 62 can be used.
  • the passivation layer 92 a material that can transmit the infrared light 61 and the visible light 62, such as silicon oxide ( SiO2 ), silicon nitride (SiN), and aluminum oxide ( Al2O3 ) can be used.
  • the passivation layer 92 may also function as an electrode and a predetermined bias voltage Va may be applied.
  • FIG. 14A is a cross-sectional view of a photodetector 1E according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 the same parts as in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • 14B is a schematic plan view showing an arrangement pattern of pixels 3b for infrared light 61 and pixels 3a for infrared light 61 and visible light 62.
  • the photodetector 1F is provided on the light incident side of the second compound semiconductor layer 23, and includes a first light transmitting portion 51 that can transmit infrared light 61 and visible light 62, and a light transmitting portion 51 that transmits infrared light 61 and visible light. It has a recombination prevention layer 93 forming a second light transmission portion 52 that blocks transmission of the light 62 .
  • the film thickness of the recombination prevention layer 93 in the second light transmitting portion 52 is desirably 1 ⁇ m or more.
  • the pixels 3a including the first light-transmitting portions 51 and the pixels 3b including the second light-transmitting portions 52 are alternately arranged in the X direction and the Y direction, which are orthogonal to each other in plan view. placed repeatedly.
  • a pixel signal obtained by photoelectrically converting the infrared light 61 is obtained.
  • a pixel signal of visible light 62 is obtained by subtracting the pixel signal of pixel 3b (infrared light 61) from the pixel signal of pixel 3a (infrared light 61+visible light 62). Therefore, according to the photodetector 1F according to the sixth embodiment, pixel signals for two wavelengths of the infrared light 61 and the visible light 62 can be obtained simultaneously with one device.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of an imaging device as an electronic device to which the present technology is applied.
  • An imaging device 2201 shown in FIG. 15 comprises an optical system 2202, a shutter device 2203, a solid-state imaging device 2204 as a photodetector, a control circuit 2205, a signal processing circuit 2206, a monitor 2207, and two memories 2208. Still images and moving images can be captured.
  • the optical system 2202 has one or more lenses, guides the light (incident light) from the subject to the solid-state imaging device 2204, and forms an image on the light-receiving surface of the solid-state imaging device 2204.
  • FIG. The shutter device 2203 is arranged between the optical system 2202 and the solid-state image sensor 2204 and controls the light irradiation period and the light shielding period for the solid-state image sensor 2204 according to the control of the control circuit 2205 .
  • the solid-state imaging device 2204 is composed of a package including the above-described solid-state imaging device.
  • the solid-state imaging device 2204 accumulates signal charges for a certain period of time according to the light imaged on the light receiving surface via the optical system 2202 and the shutter device 2203 .
  • the signal charges accumulated in the solid-state imaging device 2204 are transferred according to the drive signal (timing signal) supplied from the control circuit 2205 .
  • the control circuit 2205 drives the solid-state image sensor 2204 and the shutter device 2203 by outputting drive signals for controlling the transfer operation of the solid-state image sensor 2204 and the shutter operation of the shutter device 2203 .
  • a signal processing circuit 2206 performs various signal processing on the signal charges output from the solid-state imaging device 2204 .
  • An image (image data) obtained by the signal processing performed by the signal processing circuit 2206 is supplied to the monitor 2207 to be displayed, or supplied to the memory 2208 to be stored (recorded). Also in the imaging device 2201 configured in this way, the photodetectors 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, and 1F can be applied in place of the solid-state imaging device 2204 described above.
  • 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. 16 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.
  • Vehicle control system 12000 comprises a plurality of electronic control units connected via communication network 12001 .
  • the vehicle control system 12000 includes a drive train 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.
  • 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, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle
  • 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 12020 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. 17 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • vehicle 12100 has imaging units 12101 , 12102 , 12103 , 12104 , and 12105 as imaging unit 12031 .
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose of the vehicle 12100, the side mirrors, the rear bumper, the back door, and the upper part of the windshield in the vehicle interior, 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 .
  • Forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 17 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 in 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 course 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 photodetector 1A in FIG. 1, the photodetector 1B in FIG. 10, the photodetector 1C in FIG. 11, the photodetector 1D in FIG. 12, the photodetector 1E in FIG. 13, and the photodetector in FIG. 14A Apparatus 1F can be applied.
  • the pixel area is a light transmission layer made of a first compound semiconductor and transmitting incident infrared light;
  • a photoelectric device that is laminated on the surface of the light transmission layer opposite to the light incident surface, is made of a second compound semiconductor different from the first compound semiconductor, and photoelectrically converts infrared light that has passed through the light transmission layer.
  • the light transmission layer is a first semiconductor layer provided on the light incident surface side and having a thickness capable of transmitting the visible light;
  • the photodetector according to (1) further comprising a passivation layer disposed on the light incident surface side of the light transmission layer and transmitting the infrared light and the visible light.
  • the photodetector according to (1) above which is disposed on the light incident surface side of the light transmission layer and has a transparent electrode and a passivation layer that transmit the infrared light and the visible light.
  • the second semiconductor layer is configured by stacking a plurality of layers, The impurity concentration of the first stage positioned closer to the photoelectric conversion layer among the plurality of stages is lower than the impurity concentration of the second stage stacked closer to the light incident surface than the first stage. photodetector.
  • the first semiconductor layer has a thickness of 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 30 nm or less.
  • the pixel area is a light transmission layer made of a first compound semiconductor and transmitting incident infrared light;
  • a photoelectric device that is laminated on the surface of the light transmission layer opposite to the light incident surface, is made of a second compound semiconductor different from the first compound semiconductor, and photoelectrically converts infrared light that has passed through the light transmission layer.
  • the light transmission layer is a first semiconductor layer provided on the light incident surface side and having a thickness capable of transmitting the visible light;
  • a second semiconductor layer laminated on the surface opposite to the light incident surface of the first semiconductor layer and photoelectrically converting visible light transmitted through the first semiconductor layer,
  • the second semiconductor layer has a lower impurity concentration than the first semiconductor layer and a photodetector device having a higher impurity concentration than the photoelectric conversion layer, Electronics.
  • Photodetector 2 Semiconductor chip 2A Pixel region 2B Peripheral regions 3, 3a, 3b Pixel 4 Vertical drive circuit 5 Column signal processing circuit 6 Horizontal drive circuit 7 Output circuit 8 Control circuit 10 Pixel Drive wiring 11 Vertical signal wiring 12 Horizontal signal wiring 13 Logic circuit 14 Bonding pad (input/output terminal) 15 readout circuit 20 photoelectric conversion substrate 22, 73, 93 recombination prevention layers 23, 72, 81, 82 second compound semiconductor layers 23x, 25x first surfaces 23y, 25y second surface 25 first compound semiconductor layer 26 , 71 photoelectric conversion layer 27 cap layer 28 contact region 29 protective film 29a openings 31, 41 connection electrode 40 circuit board portion 42 bump electrode 43 insulating layer 51 first light transmitting portion 52 second light transmitting portion 57 microlens ( on-chip lens) 61 Infrared light 62 Visible light 91 Transparent electrode 92 Passivation layer 811 First step layer 812 Second step layer 2201 Imaging device 2202 Optical system 2

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Abstract

可視光感度を維持しつつ、結晶欠陥をでき難くし得る光検出装置及び電子機器を提供する。光検出装置は、外部から入射した赤外光及び可視光に応じて電気信号を生成可能な複数の画素が行列状に配置された画素領域を備える。画素領域は、光透過層と、光電変換層とを備える。光透過層は、第１の化合物半導体から成り、入射した赤外光を透過する。光電変換層は、光透過層の光入射面とは反対側の面に積層され、第１の化合物半導体とは異なる第２の化合物半導体から成り、光透過層を透過した赤外光を光電変換する。光透過層は、光入射面側に設けられ、可視光を透過可能な厚みを有する第１の半導体層と、第１の半導体層の光入射面とは反対側の面に積層され、第１の半導体層を透過した可視光を光電変換する第２の半導体層とを備える。第２の半導体層は、第１の半導体層より不純物濃度が薄く、光電変換層より不純物濃度が濃い。

Description

光検出装置及び電子機器
　本開示は、光検出装置、及びこの光検出装置を備えた電子機器に関する。
　周知のように、赤色の光（Ｒ）、緑色の光（Ｇ）、青色の光（Ｂ）といった可視光を検出するイメージセンサに備えられる撮像素子は、通常、シリコン半導体基板に形成された受光素子（フォトダイオード）を備えている。ところで、赤外光を検出することも、従来から要望されている。しかし、シリコンのエネルギーバンドギャップは１．１ｅＶであるため、１．１μｍよりも長波長の赤外光（ＩＲ）を検出することは原理的にできない。
　このため、シリコンの代わりに、ＩｎＧａＡｓを用いることで、赤外光を検出することが可能なＩｎＧａＡｓイメージセンサがある。このＩｎＧａＡｓイメージセンサでは、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓを成膜して作成し、ＩｎＰ基板側から光を入射することが知られている。しかし、ＩｎＧａＡｓイメージセンサでは、光入射側のＩｎＰ基板を取り除かないと可視光を検出することができない。
　そこで、ＩｎＧａＡｓイメージセンサで光入射側のｎ＋ＩｎＰ層（暗電流発生を抑制する再結合防止層）を薄くすることで、可視光感度をアップできる手法が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２０１８－１２５５３８号公報
　ところで、ｎ＋ＩｎＰ層が薄いとプロセス中のダメージがバンドギャップの狭いＩｎＧａＡｓ層まで届き結晶欠陥ができて白傷になる。また、光入射側のＩｎＰ層の不純物濃度を低くすることで、ＩｎＰ層で光電変換可能になり厚膜化しても可視光感度は落ちにくいが、界面欠陥で湧き出たキャリアも読み出してしまうため、白傷になる。
　本開示はこのような事情に鑑みてなされたもので、可視光感度を維持しつつ、結晶欠陥をでき難くし得る光検出装置及び電子機器を提供することを目的とする。
　本開示の一態様は、外部から入射した赤外光及び可視光に応じて電気信号を生成可能な複数の画素が行列状に配置された画素領域を備え、前記画素領域は、第１の化合物半導体から成り、入射した赤外光を透過する光透過層と、前記光透過層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の化合物半導体とは異なる第２の化合物半導体から成り、前記光透過層を透過した赤外光を光電変換する光電変換層とを備え、前記光透過層は、光入射面側に設けられ、前記可視光を透過可能な厚みを有する第１の半導体層と、前記第１の半導体層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の半導体層を透過した可視光を光電変換する第２の半導体層とを備え、前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層より不純物濃度が薄く、前記光電変換層より不純物濃度が濃い光検出装置である。
　本開示の他の態様は、外部から入射した赤外光及び可視光に応じて電気信号を生成可能な複数の画素が行列状に配置された画素領域を備え、前記画素領域は、第１の化合物半導体から成り、入射した赤外光を透過する光透過層と、前記光透過層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の化合物半導体とは異なる第２の化合物半導体から成り、前記光透過層を透過した赤外光を光電変換する光電変換層とを備え、前記光透過層は、光入射面側に設けられ、前記可視光を透過可能な厚みを有する第１の半導体層と、前記第１の半導体層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の半導体層を透過した可視光を光電変換する第２の半導体層とを備え、前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層より不純物濃度が薄く、前記光電変換層より不純物濃度が濃い光検出装置を備えた、電子機器である。
本開示の第１の実施形態に係る光検出装置の一構成例を示す模式的平面レイアウト図である。 本開示の第１の実施形態に係る光検出装置の一構成例を示すブロック図である。 本開示の第１の実施形態に係る光検出装置の読出し回路の一構成例を示す回路図である。 本開示の第１の実施形態に係る光検出装置の一構成例を示す要部模式的断面図である。 ＩｎＰの膜厚と光透過率との依存性を示す特性図である。 比較例におけるプロセスダメージの発生の一例を示す光検出装置の断面図である。 比較例におけるプロセスダメージの発生の他の一例を示す光検出装置の断面図である。 本開示の第１の実施形態において、可視光で光電変換されたキャリアを光電変換層に転送する様子を説明するために示す図である。 本開示の第１の実施形態において、プロセスダメージが光電変換層に到達し難くなる様子を説明するために示す図である。 本開示の第２の実施形態に係る光検出装置の断面図である。 本開示の第３の実施形態に係る光検出装置の断面図である。 本開示の第４の実施形態に係る光検出装置の断面図である。 本開示の第５の実施形態に係る光検出装置の断面図である。 本開示の第６の実施形態に係る光検出装置の断面図である。 赤外光用の画素と赤外光及び可視光用の画素との配置パターンを示す模式的平面図である。 本技術を適用した電子機器の構成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。
　以下において、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものと異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　本明細書において、「第１導電型」はｐ型又はｎ型の一方であり、「第２導電型」はｐ型又はｎ型のうちの「第１導電型」とは異なる一方を意味する。また、「ｎ」や「ｐ」に付す「＋」や「－」は、「＋」及び「－」が付記されていない半導体領域に比して、それぞれ相対的に不純物密度が高い又は低い半導体領域であることを意味する。但し、同じ「ｎ」と「ｎ」とが付された半導体領域であっても、それぞれの半導体領域の不純物密度が厳密に同じであることを意味するものではない。
　また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、１８０°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。
　なお、本明細書中に記載される効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
　＜第１の実施形態＞　
　（光検出装置の全体構成）　
　まず、光検出装置１Ａの全体構成について説明する。
　図１は、本開示の第１の実施形態に係る光検出装置の一構成例を示す模式的平面レイアウト図である。
　本開示の第１の実施形態に係る光検出装置１Ａは、平面視したときの二次元平面形状が方形状の半導体チップ２を主体に構成されている。すなわち、光検出装置１Ａは、半導体チップ２に搭載されている。この光検出装置１Ａは、光学レンズ（図示せず）を介して被写体からの入射光を取り込み、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。
　光検出装置１Ａが搭載された半導体チップ２は、二次元平面において、中央部に設けられた方形状の画素領域２Ａと、この画素領域２Ａの外側に画素領域２Ａを囲むようにして配置された周辺領域２Ｂとを備えている。
　画素領域２Ａは、例えば光学レンズにより集光される光を受光する受光面である。そして、画素領域２Ａには、Ｘ方向及びＹ方向を含む二次元平面において複数の画素３が行列状に配置されている。換言すれば、画素３は、二次元平面内で互いに直交するＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向に繰り返し配置されている。
　周辺領域２Ｂには、複数のボンディングパッド（入出力端子）１４が配置されている。複数のボンディングパッド１４の各々は、例えば、半導体チップ２の二次元平面における４つの辺に沿って配列されている。複数のボンディングパッド１４の各々は、半導体チップ２を外部装置と電気的に接続する際に用いられる入出力端子である。
　（ロジック回路）
　図２は、上記光検出装置１Ａの一構成例を示すブロック図である。
　半導体チップ２は、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７及び制御回路８などを含むロジック回路１３を備えている。ロジック回路１３は、例えば、ｎチャネル導電型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）及びｐチャネル導電型のＭＯＳＦＥＴを有するＣＭＯＳ（Complenentary ＭＯＳ）回路で構成されている。
　垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成されている。垂直駆動回路４は、所望の画素駆動配線１０を順次選択し、選択した画素駆動配線１０に画素３を駆動するためのパルスを供給し、各画素３を行単位で駆動する。即ち、垂直駆動回路４は、画素領域２Ａの各画素３を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素３の光電変換素子が受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素３からの画素信号を、垂直信号配線１１を通してカラム信号処理回路５に供給する。
　カラム信号処理回路５は、例えば画素３の列毎に配置されており、１行分の画素３から出力される信号に対して画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。例えばカラム信号処理回路５は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング）及びＡＤ（Analog Digital）変換等の信号処理を行う。
　水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成されている。水平駆動回路６は、水平走査パルスをカラム信号処理回路５に順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から信号処理が行われた画素信号を水平信号配線１２に出力させる。
　出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号配線１２を通して順次に供給される画素信号に対し、信号処理を行って出力する。信号処理としては、例えば、バッファリング、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を用いることができる。
　制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路８は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６等に出力する。
　（光電変換素子及び読出し回路）
　図３は、上記光検出装置１Ａの読出し回路１５の一構成例を示す回路図である。
　複数の画素の各々の画素３は、光電変換素子ＰＤを有している。そして、各画素３の光電変換素子ＰＤには、読出し回路１５が接続されている。光電変換素子ＰＤは、受光した光量に応じた電荷（信号電荷）を生成する。光電変換素子ＰＤのカソード側には、所定のバイアス電圧Ｖａが印加される。
　読出し回路１５は、光電変換素子ＰＤのアノード側に接続されている。読出し回路１５は、電荷蓄積部（電荷保持部）としての容量素子Ｃｐと、リセットトランジスタＲＳＴと、増幅トランジスタＡＭＰと、選択トランジスタＳＥＬと、を有している。これらのトランジスタ（ＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬ）は、例えば、酸化シリコン膜をゲート絶縁膜とするＭＯＳＦＥＴで構成されている。また、これらのトランジスタ（ＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬ）は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜、或いは窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜などの積層膜をゲート絶縁膜とするＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor ＦＥＴ）でも構わない。
　容量素子Ｃｐは、光電変換素子ＰＤで生成された信号電荷を蓄積する。容量素子Ｃｐは、例えば、ｐｎ接合容量、ＭＯＳ容量、及び配線容量の何れかによって構成されている。
　リセットトランジスタＲＳＴは、ゲート電極にリセット信号が印加されてオン状態となると、容量素子Ｃｐに蓄積されている信号電荷を排出し、容量素子Ｃｐの電位をリセットする。
　増幅トランジスタＡＭＰは、容量素子Ｃｐの蓄積電位に応じた画素信号を出力する。具体的には、増幅トランジスタＡＭＰは、垂直信号配線１１を介して接続されている定電流源としての負荷ＭＯＳとソースフォロワ回路とを構成している。ソースフォロワ回路は、容量素子Ｃｐに蓄積されている信号電荷に応じたレベルを示す画素信号を増幅トランジスタＡＭＰから選択トランジスタＳＥＬ及び垂直信号配線１１を介してカラム信号処理回路５に出力する。
　選択トランジスタＳＥＬは、ゲート電極に選択信号が印加されてオン状態となると、垂直信号配線１１を介してカラム信号処理回路５に画素３の画素信号を出力する。選択信号が転送される信号配線及びリセット信号が転送される信号線は、図２の画素駆動配線１０に対応する。
　（光検出装置の具体的な構成）
　次に、光検出装置１Ａの具体的な構成について説明する。
　図４は、光検出装置１Ａの一構成例を示す要部模式的断面図である。
　半導体チップ２は、互いに向かい合って積層された光電変換基板部２０及び回路基板部４０を備えている。光電変換基板部２０には、上述の画素領域２Ａなどが構成されている。回路基板部４０には、上述のロジック回路１３、ボンディングパッド１４、及び読出し回路１５などが構成されている。
　（光電変換基板部２０）　
　光電変換基板部２０は、互いに反対側に位置する第１の面２５ｘ及び第２の面２５ｙを有する第１化合物半導体層２５と、この第１化合物半導体層２５の第２の面２５ｙ側に配置された第２化合物半導体層２３とを備えている。この第２化合物半導体層２３の第２の面２３ｙ側に配置された第２化合物半導体層としての再結合防止層２２とを備えている。これら第１化合物半導体層２５、第２化合物半導体層２３及び再結合防止層２２の各々は、各画素３に共通して設けられている。そして、第１化合物半導体層２５には、上述の光電変換素子ＰＤが画素３毎に設けられている。再結合防止層２２は、暗電流発生を抑制する。
　ここで、第１化合物半導体層２５の第１の面２５ｘを素子形成面又は主面、第２の面２５ｙを光入射面又は裏面と呼ぶこともある。また、第２化合物半導体層２３の互いに反対側に位置する第１の面２３ｘ及び第２の面２３ｙにおいても、第１の面２３ｘを主面、第２の面２３ｙを光入射面又は裏面と呼ぶこともある。
　また、図４に示すように、光電変換基板部２０は、第１化合物半導体層２５の第１の面２５ｘ側に、第１の面２５ｘを覆う保護膜２９を更に備えている。保護膜２９は、各画素３に共通して設けられている。また、光電変換基板部２０は、再結合防止層２２の光入射面側に、遮光膜（図示せず）と、反射防止膜（図示せず）と、平坦化膜（図示せず）と、マイクロレンズ（オンチップレンズ）５７と、を更に備えている。再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３は、赤外領域の波長の光（赤外光６１）及び可視領域の波長の光（可視光６２）を透過する光透過層を構成する。
　第１化合物半導体層２５は、例えば、第１の面２５ｘ側から光電変換層２６及びキャップ層２７を含んでいる。そして、再結合防止層２２、第２化合物半導体層２３、第１化合物半導体層２５の光電変換層２６及びキャップ層２７は、この順で成長基板（図示せず）にエピタキシャル成長させて形成されたエピタキシャル層である。すなわち、第１化合物半導体層２５は、光電変換層２６とキャップ層２７とが共有結合され、更に光電変換層２６が第２化合物半導体層２３と共有結合されている。
　キャップ層２７は、例えば、全ての画素３に共通して設けられ、保護膜２９と光電変換層２６との間に配置されている。キャップ層２７には例えば半導体領域（不純物拡散領域）からなる複数のコンタクト領域２８が設けられている。キャップ層２７に、光電変換層２６を構成する化合物半導体材料のバンドギャップ（Ｅｇ）よりも大きなバンドギャップ（Ｅｇ）の化合物半導体材料を用いることにより、暗電流を抑えることも可能となる。キャップ層２７としては、例えばｎ型のＩｎＰ（インジウムリン）を用いることができる。
　複数のコンタクト領域２８の各々のコンタクト領域２８は、互いに離間して画素３毎に配置されている。そして、各々のコンタクト領域２８には、保護膜２９に設けられた開口部２９ａを通して接続電極（素子側接続電極）３１がそれぞれ個別に接続されている。
　コンタクト領域２８は、光電変換層２６で発生した信号電荷を画素３毎に読み出すためのものであり、例えばｐ型を呈する不純物を含んでいる。ｐ型を呈する不純物としては、例えばＺｎ（亜鉛）などが挙げられる。このように、コンタクト領域２８と、コンタクト領域２８以外のキャップ層２７との間にｐｎ接合界面が形成され、隣り合う画素３が電気的に分離されるようになっている。コンタクト領域２８は、キャップ層２７の厚さよりも厚く構成され、光電変換層２６の厚さ方向（Ｚ方向）の一部にも設けられている。
　キャップ層２７と第２化合物半導体層２３との間の光電変換層２６は、例えば、全ての画素３に共通して設けられている。この光電変換層２６は、所定の波長の光、この第１の実施形態では赤外光６１及び可視光６２を吸収して信号電荷を発生させるものであり、例えば、ｎ型を呈する不純物を含むIII－Ｖ族化合物半導体材料、若しくはｉ型のIII－Ｖ族化合物半導体材料により構成されている。光電変換層２６を構成する化合物半導体材料としては、例えば、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）、及びＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ（インジウムガリウムアンチモン）の何れかを含む化合物半導体を採用することができる。この第１の実施形態では、光電変換層２６としてｉ型のＩｎＧａＡｓを用いている。光電変換層２６では、赤外領域の波長の光及び可視領域の波長の光を光電変換するようになっている。
　この第１実施形態では、再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３が全ての画素３に共通して設けられている。再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３は、各画素３に共通の電極としても機能し、光電変換層２６で発生した電荷のうち、信号電荷として用いられない電荷を排出する（カソード）。例えば、正孔が、信号電荷として接続電極３１から読み出される場合には、再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３を通じて例えば電子を排出することができる。再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３には、所定のバイアス電圧Ｖａが印加される。
　接続電極（素子側接続電極）３１は、光電変換層２６で発生した信号電荷（正孔又は電子、以下便宜上、信号電荷が正孔であるとして説明する。）を読み出すための電圧が供給される電極（アノード）であり、画素領域２Ａにおいて画素３毎に設けられている。すなわち、接続電極３１、光電変換層２６、及び、電極としても機能する再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３を含む光電変換素子ＰＤが画素３毎に設けられている。そして、接続電極３１は光電変換素子ＰＤのアノード側電極として機能し、再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３は光電変換素子ＰＤのカソード側電極として機能する。
　接続電極３１は、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）のうちの何れかの単体、又はそれらのうちの少なくとも１種を含む合金により構成されている。接続電極３１は、このような構成材料の単膜であってもよく、或いは、２種以上を組み合わせた積層膜であってもよい。例えば、接続電極３１は、チタン及びタングステンの積層膜により構成され、数十ｎｍから数百ｎｍ程度の膜厚で構成されている。
　図４に示すように、保護膜２９は、第１化合物半導体層２５と絶縁層４３との間に設けられている。保護膜２９は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの酸化物を含んで構成されている。保護膜２９は、複数の膜を積層した積層構造で構成してもよい。保護膜２９は、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ），炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ），窒化シリコン（ＳｉＮ）及びシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などのシリコン（Ｓｉ）系絶縁材料により構成するようにしてもよい。保護膜２９の厚さは、例えば数十ｎｍから数百ｎｍ程度である。
　図４に示すように、再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３は、第１化合物半導体層２５の光電変換層２６よりも不純物濃度が高いｎ型の化合物半導体で構成され、上述したように電極としての機能も兼ね備えている。
　再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３の材料としては、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓＳｂ、及びＡｌＡｓＳｂの何れかを含む化合物半導体を採用することができる。この第１の実施形態では、再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３を構成する化合物半導体材料として、ｎ型を呈する不純物を含むＩｎＰを用いている。この第２化合物半導体層２３と上述の第１化合物半導体層２５とでは、化合物半導体材料が異なっている。
　（ＩｎＰの膜厚及び光透過率）
　図５は、ＩｎＰの膜厚と光透過率との依存性を示す特性図である。図５では、ＩｎＰの膜厚が２０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍ、及び１０００ｎｍの場合を示している。赤外光の波長範囲は、およそ７８０ｎｍから１ｍｍである。可視光の波長範囲は、およそ下限３６０－４００ｎｍから上限７６０－８３０ｎｍである。
　図５に示すように、光の波長帯が概ね９５０ｎｍ以下では光透過率が膜厚に依存し、膜厚が薄くなるに従って光透過率が大きくなり、膜厚が厚くなるに従って透過率が小さくなる。
　図４に示すように、マイクロレンズ５７は、再結合防止層２２の光入射面側に設けられている。マイクロレンズ５７は、画素領域２Ａにおいて、画素３毎に設けられ、複数の画素３の配置に対応して行列状に配置されている。マイクロレンズ５７は、照射光を集光し、集光した光を、画素３に効率よく入射させる。マイクロレンズ５７は、例えば樹脂系材料で構成されている。
　（回路基板部４０）
　図４では具体的な構成について図示を省略しているが、回路基板部４０は、例えば単結晶シリコンからなる半導体基板と、この半導体基板の厚さ方向（Ｚ方向）において互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面のうちの第１の面側に配置された多層配線層と、を備えている。この回路基板部４０の半導体基板には、上述のロジック回路１３や読出し回路１５などの回路に含まれる能動素子や受動素子が設けられている。図４では、符号を省略して図３に示す読出し回路１５を図示している。
　図４に示すように、回路基板部４０の最上層の配線層には、接続電極４１が設けられている。接続電極４１は、光電変換基板部２０の接続電極３１に対応して配置されている。そして、接続電極４１は、読出し回路１５と電気的に接続されている。
　回路基板部４０の接続電極４１は、バンプ電極４２を介して光電変換基板部２０の接続電極３１と電気的及び機械的に接続されている。そして、回路基板部４０と光電変換基板部２０との間には、バンプ電極４２を除いて絶縁層４３が設けられている。回路基板部４０及び光電変換基板部２０は、バンプ電極４２及び絶縁層４３によって接合されている。回路基板部４０の光電変換素子ＰＤは、アノード側が、接続電極３１、バンプ電極４２及び接続電極４１を介して読出し回路１５と電気定的に接続されている。
　＜実施形態の比較例＞　
　ところで、ＩｎＧａＡｓイメージセンサでは、再結合防止層２２の膜厚を薄くすることで、可視光感度をアップすることができるが、プロセス中のダメージが再結合防止層２２よりバンドギャップの狭い光電変換層２６まで届いてしまう。
　図６は、比較例におけるプロセスダメージの発生の一例を示す光検出装置１－１の断面図である。図６において、上記図４と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　図６において、光検出装置１－１では、再結合防止層２２の膜厚が薄いとプロセス中のダメージが光電変換層２６まで届き結晶欠陥ができて白傷になる。この白傷は、画像が作成されたときに画像中に白くなる部分が残る。
　一方、再結合防止層２２の不純物濃度を低くする方法も考えられる。
　図７は、比較例におけるプロセスダメージの発生の他の一例を示す光検出装置１－２の断面図である。図７において、上記図４と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　図７において、光検出装置１－２では、再結合防止層２２の不純物濃度を低くすることで、再結合防止層２２で光電変換可能になり、再結合防止層２２を厚膜化しても可視光感度は落ちにくいが、界面欠陥で湧き出たキャリアも読み出してしまうため、白傷になる。
　＜第１の実施形態の解決手段＞　
　上述の課題に対し、本開示の第１の実施形態では、図８及び図９に示すように、再結合防止層２２と光電変換層２６との間に、再結合防止層２２の不純物濃度より薄い不純物濃度を有する第２化合物半導体層２３を設けるようにしている。
　図８に示す再結合防止層２２と第２化合物半導体層２３とのトータルの膜厚は、以前のＩｎＧａＡｓイメージセンサの再結合防止層２２の膜厚と同じである。このようにすれば、第２化合物半導体層２３で可視光６２が光電変換するため、可視光感度がアップする。また、トータルのＩｎＰ層を厚くしても再結合防止層２２を薄くすれば、可視光感度を維持しつつ、図９に示すように、プロセスダメージが光電変換層２６に到達し難くなり、白傷の元となるＩｎＧａＡｓ中の結晶欠陥ができ難くなる。
　なお、再結合防止層２２の膜厚は、５×１０17ｃｍ-3以上、３０ｎｍ以下の厚みである。また、第２化合物半導体層２３の膜厚は、１×１０17ｃｍ-3以上、１×１０18ｃｍ-3以下である。光電変換層２６の膜厚は、１×１０17ｃｍ-3以下である。
　さらに、第２化合物半導体層２３の不純物濃度は、再結合防止層２２より薄く、光電変換層２６より濃い。再結合防止層２２及び第２化合物半導体層２３の不純物には、ｎ型の場合に、Ｓｉ（シリコン）、Ｓ（硫黄）のいずれかが用いられる。
　＜第１の実施形態による作用効果＞　
　以上のように第１の実施形態によれば、光入射側の再結合防止層２２と光電変換層２６との間に、再結合防止層２２より不純物濃度が薄く、光電変換層２６より不純物濃度が濃い第２化合物半導体層２３を設けることで、第２化合物半導体層２３で光電変換された可視光６２のキャリアを光電変換層２６へ転送でき、これにより、可視光感度を維持しつつ、白傷の元になる光電変換層２６に与えるプロセスダメージを低減できる。
　＜第２の実施形態＞　
　本開示の第２の実施形態は、光電変換層、再結合防止層、第２化合物半導体層がｐ型である例について説明する。
　図１０は、本開示の第２の実施形態に係る光検出装置１Ｂの断面図である。光検出装置１Ｂは、厚さ方向（図１０中矢印Ｚで示す方向）に沿って、光電変換層７１、第２化合物半導体層７２、再結合防止層７３という順に積層されている。
　再結合防止層７３の膜厚は、５×１０17ｃｍ-3以上、３０ｎｍ以下の厚みである。また、第２化合物半導体層７２の膜厚は、１×１０17ｃｍ-3以上、１×１０18ｃｍ-3以下である。光電変換層７１の膜厚は、１×１０17ｃｍ-3以下である。
　さらに、第２化合物半導体層７２の不純物濃度は、再結合防止層７３より薄く、光電変換層７１より濃い。再結合防止層７３及び第２化合物半導体層７２の不純物には、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃｄ（カドミウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｚｎ（亜鉛）のいずれかが用いられる。
　＜第２の実施形態による作用効果＞　
　以上のように第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。
　＜第３の実施形態＞　
　本開示の第３の実施形態は、第２化合物半導体層を複数段の層を積層して構成する例について説明する。
　図１１は、本開示の第３の実施形態に係る光検出装置１Ｃの断面図である。図１１において、上記図８と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　第２化合物半導体層８１は、１段層（ｎ　ＩｎＰ_１）８１１と、１段層８１１の光電変換層２６側に積層された２段層（ｎ　ＩｎＰ_２）８１２とにより構成されている。第２化合物半導体層８１の不純物濃度は、再結合防止層２２より薄く、光電変換層２６より濃く、１段層８１１の不純物濃度が２段層８１２の不純物濃度より濃い。
　＜第３の実施形態による作用効果＞　
　以上のように第３の実施形態によれば、第２化合物半導体層８１を、１段層８１１と、２段層８１２とにより構成し、光電変換層２６側に位置する２段層８１２の不純物濃度を１段層８１１の不純物濃度より薄くすることで、光検出装置１Ｃの製造コストを安くして、可視光６２の光電変換されたキャリアを光電変換層２６へ転送することができる。
　なお、第３の実施形態では、第２化合物半導体層８１を、２段以上の複数段の層で構成することもできる。このようにすれば、不純物濃度を光電変換層２６へ向かうにつれて段ごとに薄くしていくことで、さらに可視光６２の光電変換されたキャリアを光電変換層２６へ転送することができる。
　＜第４の実施形態＞　
　本開示の第４の実施形態は、第２化合物半導体層をグラデーションにより構成する例について説明する。
　図１２は、本開示の第４の実施形態に係る光検出装置１Ｄの断面図である。図１２において、上記図８と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　第２化合物半導体層８２は、不純物濃度が再結合防止層２２より薄く、光電変換層２６より濃く、かつ不純物濃度がグラデーションで光電変換層２６側になるほど薄い。
　＜第４の実施形態による作用効果＞　
　以上のように第４の実施形態によれば、第２化合物半導体層８２の不純物濃度を光電変換層２６へ向かうにつれてグラデーションで薄くしていくことで、可視光６２の光電変換されたキャリアが光電変換層２６へ落ちやすくなる。
　＜第５の実施形態＞　
　本開示の第５の実施形態は、再結合防止層の光入射側に透明電極及びパッシベーション層を配置する例について説明する。
　図１３は、本開示の第５の実施形態に係る光検出装置１Ｅの断面図である。図１３において、上記図４と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　再結合防止層２２の光入射側には、透明電極９１が配置される。そして、透明電極９１の光入射側には、パッシベーション層９２が配置される。透明電極９１は、再結合防止層２２と接して電気的に接続されている。透明電極９１には、所定のバイアス電圧Ｖａが印加される。透明電極９１としては、赤外光６１及び可視光６２の透過可能な例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの材料を用いることができる。
　パッシベーション層９２としては、赤外光６１及び可視光６２の透過可能な例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などの材料を用いることができる。また、パッシベーション層９２は、電極としても機能し、所定のバイアス電圧Ｖａが印加されてもよい。
　＜第５の実施形態による作用効果＞　
　以上のように第５の実施形態によれば、各画素３に含まれる光電変換素子ＰＤのカソード側に、所定のバイアス電圧Ｖａをより安定して印加することができる。
　なお、第５の実施形態では、透明電極９１及びパッシベーション層９２の両方を備える例について説明したが、透明電極９１及びパッシベーション層９２のいずれか一方であってもよい。
　＜第６の実施形態＞　
　本開示の第６の実施形態は、画素ごとに再結合防止層の膜厚が異なる例について説明する。
　図１４Ａは、本開示の第６の実施形態に係る光検出装置１Ｅの断面図である。図１３において、上記図４と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。図１４Ｂは、赤外光６１用の画素３ｂと赤外光６１及び可視光６２用の画素３ａとの配置パターンを示す模式的平面図である。
　光検出装置１Ｆは、第２化合物半導体層２３の光入射側に設けられ、赤外光６１及び可視光６２を透過可能な第１の光透過部５１と、赤外光６１を透過すると共に可視光６２の透過を阻止する第２の光透過部５２とを形成する再結合防止層９３を備えている。第２の光透過部５２における再結合防止層９３の膜厚は、１μｍ以上が望ましい。
　図１４Ｂに示すように、第１の光透過部５１を含む画素３ａ及び第２の光透過部５２を含む画素３ｂは、平面視で互いに直交するＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向に交互に繰り返し配置されている。
　画素３ａでは、赤外光６１を光電変換した画素信号が得られる。そして、この画素３ａの画素信号（赤外光６１＋可視光６２）から画素３ｂの画素信号（赤外光６１）を差し引く（引き算する）ことにより、可視光６２の画素信号が得られる。したがって、この第６の実施形態に係る光検出装置１Ｆによれば、赤外光６１と可視光６２との２波長分の画素信号を１つの装置で同時に得ることができる。
　＜第６の実施形態による作用効果＞　
　以上のように第６の実施形態によれば、上述したように、再結合防止層９３の膜厚を画素３ごとに変えることにより、赤外光６１及び可視光６２を透過する第１の光透過部５１と、赤外光６１を透過すると共に可視光６２の透過を阻止する第２の光透過部５２とを容易に構成することができる。したがって、この第６の実施形態に係る光検出装置１Ｆによれば、低コストで、赤外光６１と可視光６２との２波長分の画素信号を同時に得ることができる。
　＜その他の実施形態＞　
　上記のように、本技術は第１から第６の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。上記の第１から第６の実施形態が開示する技術内容の趣旨を理解すれば、当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が本技術に含まれ得ることが明らかとなろう。また、第１から第６の実施形態がそれぞれ開示する構成を、矛盾の生じない範囲で適宜組み合わせることができる。例えば、複数の異なる実施形態がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよく、同一の実施形態の複数の異なる変形例がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよい。
　＜電子機器への適用例＞　
　上述した光検出装置は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
　図１５は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
　図１５に示される撮像装置２２０１は、光学系２２０２、シャッタ装置２２０３、光検出装置としての固体撮像素子２２０４、制御回路２２０５、信号処理回路２２０６、モニタ２２０７、および２メモリ２２０８を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
　光学系２２０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光（入射光）を固体撮像素子２２０４に導き、固体撮像素子２２０４の受光面に結像させる。
　シャッタ装置２２０３は、光学系２２０２および固体撮像素子２２０４の間に配置され、制御回路２２０５の制御に従って、固体撮像素子２２０４への光照射期間および遮光期間を制御する。
　固体撮像素子２２０４は、上述した固体撮像素子を含むパッケージにより構成される。固体撮像素子２２０４は、光学系２２０２およびシャッタ装置２２０３を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像素子２２０４に蓄積された信号電荷は、制御回路２２０５から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。
　制御回路２２０５は、固体撮像素子２２０４の転送動作、および、シャッタ装置２２０３のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像素子２２０４およびシャッタ装置２２０３を駆動する。
　信号処理回路２２０６は、固体撮像素子２２０４から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路２２０６が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ２２０７に供給されて表示されたり、メモリ２２０８に供給されて記憶（記録）されたりする。
　このように構成されている撮像装置２２０１においても、上述した固体撮像素子２２０４に代えて、光検出装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆを適用することが可能となる。
　＜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１６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１６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１２０２０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２２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１７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１７では、車両１２１００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。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、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１７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等に適用され得る。具体的には、図１の光検出装置１Ａ、図１０の光検出装置１Ｂ、図１１の光検出装置１Ｃ、図１２の光検出装置１Ｄ、図１３の光検出装置１Ｅ、図１４Ａの光検出装置１Ｆ、に適用することができる。
　なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。　
（１）
　外部から入射した赤外光及び可視光に応じて電気信号を生成可能な複数の画素が行列状に配置された画素領域を備え、
　前記画素領域は、
　第１の化合物半導体から成り、入射した赤外光を透過する光透過層と、
　前記光透過層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の化合物半導体とは異なる第２の化合物半導体から成り、前記光透過層を透過した赤外光を光電変換する光電変換層と
を備え、
　前記光透過層は、
　光入射面側に設けられ、前記可視光を透過可能な厚みを有する第１の半導体層と、
　前記第１の半導体層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の半導体層を透過した可視光を光電変換する第２の半導体層と
を備え、
　前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層より不純物濃度が薄く、前記光電変換層より不純物濃度が濃い
光検出装置。
（２）
　前記光透過層の光入射面側に配置され、前記赤外光及び前記可視光を透過する透明電極を有する
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
　前記光透過層の光入射面側に配置され、前記赤外光及び前記可視光を透過するパッシベーション層を有する
前記（１）に記載の光検出装置。
（４）
　前記光透過層の光入射面側に配置され、前記赤外光及び前記可視光を透過する透明電極及びパッシベーション層を有する
前記（１）に記載の光検出装置。
（５）
　前記第２の半導体層は、複数段の層を積層して構成され、
　前記複数段のうち光電変換層側に位置する第１の段の不純物濃度は、前記第１の段より光入射面側に積層される第２の段の不純物濃度より薄い
前記（１）に記載の光検出装置。
（６）
　前記第２の半導体層は、不純物濃度がグラデーションで光電変換層側になるほど薄い
前記（１）に記載の光検出装置。
（７）
　前記第１の半導体層は、前記画素ごとに厚みが異なる
前記（１）に記載の光検出装置。
（８）
　前記第１の半導体層は、複数の画素のうち第１の画素において、前記可視光を透過可能な厚みを有し、第２の画素において、前記可視光の透過を阻止する厚みを有する
前記（７）に記載の光検出装置。
（９）
　前記光透過層は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓＳｂ、及びＡｌＡｓＳｂのいずれかを含む
前記（１）に記載の光検出装置。
（１０）
　前記光電変換層は、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂのいずれかを含む
前記（１）に記載の光検出装置。
（１１）
　前記光透過層及び前記光電変換層は、ｎ型であり、不純物にＳｉ、Ｓのいずれかを含む
前記（１）に記載の光検出装置。
（１２）
　前記光透過層及び前記光電変換層は、ｐ型であり、不純物にＭｇ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｚｎのいずれかを含む
前記（１）に記載の光検出装置。
（１３）
　前記第１の半導体層は、５×１０17ｃｍ-3以上、３０ｎｍ以下の厚みである
前記（１）に記載の光検出装置。
（１４）
　外部から入射した赤外光及び可視光に応じて電気信号を生成可能な複数の画素が行列状に配置された画素領域を備え、
　前記画素領域は、
　第１の化合物半導体から成り、入射した赤外光を透過する光透過層と、
　前記光透過層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の化合物半導体とは異なる第２の化合物半導体から成り、前記光透過層を透過した赤外光を光電変換する光電変換層と
を備え、
　前記光透過層は、
　光入射面側に設けられ、前記可視光を透過可能な厚みを有する第１の半導体層と、
　前記第１の半導体層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の半導体層を透過した可視光を光電変換する第２の半導体層と
を備え、
　前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層より不純物濃度が薄く、前記光電変換層より不純物濃度が濃い光検出装置を備えた、
電子機器。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ　光検出装置
２　半導体チップ
２Ａ　画素領域
２Ｂ　周辺領域
３，３ａ，３ｂ　画素
４　垂直駆動回路
５　カラム信号処理回路
６　水平駆動回路
７　出力回路
８　制御回路
１０　画素駆動配線
１１　垂直信号配線
１２　水平信号配線
１３　ロジック回路
１４　ボンディングパッド（入出力端子）
１５　読出し回路
２０　光電変換基板部
２２，７３，９３　再結合防止層
２３，７２，８１，８２　第２化合物半導体層
２３ｘ，２５ｘ　第１の面
２３ｙ，２５ｙ　第２の面
２５　第１化合物半導体層
２６，７１　光電変換層
２７　キャップ層
２８　コンタクト領域
２９　保護膜
２９ａ　開口部
３１，４１　接続電極
４０　回路基板部
４２　バンプ電極
４３　絶縁層
５１　第１の光透過部
５２　第２の光透過部
５７　マイクロレンズ（オンチップレンズ）
６１　赤外光
６２　可視光
９１　透明電極
９２　パッシベーション層
８１１　第１の段層
８１２　第２の段層
２２０１　撮像装置
２２０２　光学系
２２０３　シャッタ装置
２２０４　固体撮像素子
２２０５　制御回路
２２０６　信号処理回路
２２０７　モニタ
２２０８　メモリ
１２０００　車両制御システム
１２００１　通信ネットワーク
１２０１０　駆動系制御ユニット
１２０２０　ボディ系制御ユニット
１２０３０　車外情報検出ユニット
１２０３１　撮像部
１２０４０　車内情報検出ユニット
１２０４１　運転者状態検出部
１２０５０　統合制御ユニット
１２０５１　マイクロコンピュータ
１２０５２　音声画像出力部
１２０６１　オーディオスピーカ
１２０６２　表示部
１２０６３　インストルメントパネル
１２１００　車両
１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５　撮像部
１２１１１，１２１１２，１２１１３，１２１１４　撮像範囲

Claims (14)

  1. 　外部から入射した赤外光及び可視光に応じて電気信号を生成可能な複数の画素が行列状に配置された画素領域を備え、
    　前記画素領域は、
    　第１の化合物半導体から成り、入射した赤外光を透過する光透過層と、
    　前記光透過層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の化合物半導体とは異なる第２の化合物半導体から成り、前記光透過層を透過した赤外光を光電変換する光電変換層と
    を備え、
    　前記光透過層は、
    　光入射面側に設けられ、前記可視光を透過可能な厚みを有する第１の半導体層と、
    　前記第１の半導体層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の半導体層を透過した可視光を光電変換する第２の半導体層と
    を備え、
    　前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層より不純物濃度が薄く、前記光電変換層より不純物濃度が濃い
    光検出装置。
  2. 　前記光透過層の光入射面側に配置され、前記赤外光及び前記可視光を透過する透明電極を有する
    請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記光透過層の光入射面側に配置され、前記赤外光及び前記可視光を透過するパッシベーション層を有する
    請求項１に記載の光検出装置。
  4. 　前記光透過層の光入射面側に配置され、前記赤外光及び前記可視光を透過する透明電極及びパッシベーション層を有する
    請求項１に記載の光検出装置。
  5. 　前記第２の半導体層は、複数段の層を積層して構成され、
    　前記複数段のうち光電変換層側に位置する第１の段の不純物濃度は、前記第１の段より光入射面側に積層される第２の段の不純物濃度より薄い
    請求項１に記載の光検出装置。
  6. 　前記第２の半導体層は、不純物濃度がグラデーションで光電変換層側になるほど薄い
    請求項１に記載の光検出装置。
  7. 　前記第１の半導体層は、前記画素ごとに厚みが異なる
    請求項１に記載の光検出装置。
  8. 　前記第１の半導体層は、複数の画素のうち第１の画素において、前記可視光を透過可能な厚みを有し、第２の画素において、前記可視光の透過を阻止する厚みを有する
    請求項７に記載の光検出装置。
  9. 　前記光透過層は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓＳｂ、及びＡｌＡｓＳｂのいずれかを含む
    請求項１に記載の光検出装置。
  10. 　前記光電変換層は、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂのいずれかを含む
    請求項１に記載の光検出装置。
  11. 　前記光透過層及び前記光電変換層は、ｎ型であり、不純物にＳｉ、Ｓのいずれかを含む
    請求項１に記載の光検出装置。
  12. 　前記光透過層及び前記光電変換層は、ｐ型であり、不純物にＭｇ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｚｎのいずれかを含む
    請求項１に記載の光検出装置。
  13. 　前記第１の半導体層は、５×１０17ｃｍ-3以上、３０ｎｍ以下の厚みである
    請求項１に記載の光検出装置。
  14. 　外部から入射した赤外光及び可視光に応じて電気信号を生成可能な複数の画素が行列状に配置された画素領域を備え、
    　前記画素領域は、
    　第１の化合物半導体から成り、入射した赤外光を透過する光透過層と、
    　前記光透過層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の化合物半導体とは異なる第２の化合物半導体から成り、前記光透過層を透過した赤外光を光電変換する光電変換層と
    を備え、
    　前記光透過層は、
    　光入射面側に設けられ、前記可視光を透過可能な厚みを有する第１の半導体層と、
    　前記第１の半導体層の光入射面とは反対側の面に積層され、前記第１の半導体層を透過した可視光を光電変換する第２の半導体層と
    を備え、
    　前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層より不純物濃度が薄く、前記光電変換層より不純物濃度が濃い光検出装置を備えた、
    電子機器。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03104287A (ja) * 1989-09-19 1991-05-01 Fujitsu Ltd 半導体受光素子の製造方法
JP2003234494A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体受光素子
JP2013258328A (ja) * 2012-06-13 2013-12-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 受光素子および光学装置
JP2015149422A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 ソニー株式会社 受光素子、撮像素子及び撮像装置
JP2015220463A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 横型フォトダイオード、及びそれを含むイメージセンサ、並びにフォトダイオード及びイメージセンサの製造方法
JP2018190798A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 住友電気工業株式会社 赤外線検知半導体デバイス

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03104287A (ja) * 1989-09-19 1991-05-01 Fujitsu Ltd 半導体受光素子の製造方法
JP2003234494A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体受光素子
JP2013258328A (ja) * 2012-06-13 2013-12-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 受光素子および光学装置
JP2015149422A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 ソニー株式会社 受光素子、撮像素子及び撮像装置
JP2015220463A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 横型フォトダイオード、及びそれを含むイメージセンサ、並びにフォトダイオード及びイメージセンサの製造方法
JP2018190798A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 住友電気工業株式会社 赤外線検知半導体デバイス

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