WO2023248346A1 - 撮像装置 - Google Patents

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WO2023248346A1
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良輔 松本
圭吾 中村
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Definitions

  • the present disclosure relates to an imaging device.
  • a photoelectric conversion layer containing a compound semiconductor material such as InGaAs (indium gallium arsenide) or InP (indium phosphide) is used.
  • the present disclosure provides an imaging device that has excellent optical characteristics and can suppress dark current.
  • the pixel is a photoelectric conversion layer containing a compound semiconductor material; a first electrode disposed on the light incident surface side of the photoelectric conversion layer and containing a compound semiconductor material; a second electrode that is disposed on the side of the photoelectric conversion layer opposite to the light incidence side and that transfers the charge photoelectrically converted in the photoelectric conversion layer;
  • the pixel boundary area is a high concentration impurity region extending from the light incident surface side of the photoelectric conversion layer to the opposite surface side; a third electrode electrically insulated from the high concentration impurity region and disposed along the high concentration impurity region;
  • An imaging device is provided that includes a fourth electrode that is electrically connected to the first electrode.
  • the high concentration impurity region may have a higher impurity content per unit volume than the photoelectric conversion layer.
  • the third electrode may be set to a voltage that induces a specific charge in the high concentration impurity region.
  • the specific charge may have a different polarity from the charge that is photoelectrically converted in the photoelectric conversion layer and transferred to the second electrode.
  • the first electrode may be a semiconductor layer containing a compound semiconductor material different from the compound semiconductor material of the photoelectric conversion layer.
  • the fourth electrode may be arranged at a height that reaches the first electrode from the side of the photoelectric conversion layer opposite to the light incident side.
  • the third electrode may be arranged between the fourth electrode and the high concentration impurity region.
  • the third electrode may be arranged from the side of the photoelectric conversion layer opposite to the light incident side to a height that does not reach the first electrode.
  • the high concentration impurity region is arranged to surround the pixel,
  • the third electrode may be arranged to surround the high concentration impurity region for each pixel.
  • the plurality of pixels are arranged in a first direction and a second direction,
  • the two third electrodes of the two pixels arranged adjacent to each other in the first direction are connected at the pixel boundary region between the two pixels arranged adjacent to each other in the first direction.
  • the two third electrodes of the two pixels arranged adjacent to each other in the second direction are connected at the pixel boundary region between the two pixels arranged adjacent to each other in the second direction. may be done.
  • the fourth electrode may be arranged in the pixel boundary region between the two pixels arranged diagonally adjacent to each other.
  • the wiring layer comprises, for each pixel, a first wiring region electrically connected to the second electrode; A second wiring region electrically connected to the fourth electrode may be included.
  • the wiring layer may have a third wiring region that is electrically connected to the third electrode for each pixel.
  • An end of the high concentration impurity region on the light incident surface side is connected to the first electrode, An end of the high concentration impurity region on the side opposite to the light incident surface may be connected to the fourth electrode.
  • the high concentration impurity region is arranged to surround the pixel,
  • the fourth electrode may be arranged to surround the high concentration impurity region for each pixel.
  • the third electrode may be arranged in a grid pattern within the plurality of pixel boundary regions between the plurality of pixels.
  • the wiring layer may have a first wiring region electrically connected to the second electrode for each pixel.
  • the wiring layer may have a second wiring region electrically connected to the fourth electrode for each pixel.
  • Each of the plurality of third electrodes provided in the plurality of pixel boundary regions between the plurality of pixels is electrically conductive,
  • Each of the plurality of fourth electrodes provided within the plurality of pixel boundary regions may be electrically connected.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an imaging device according to the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a stacked structure of an imaging device according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a plan view of a pixel region in the first embodiment of the present disclosure.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line AA of the pixel region in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB of the pixel region in FIG. 3.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing how charges move in a pixel according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an imaging device according to a first comparative example.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an imaging device according to a second comparative example.
  • FIG. 3 is a diagram showing a process of forming an impurity diffusion region in a stacked body.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of forming a pinning electrode in a stacked body in a cross section taken along line AA of the pixel region in FIG. 3; 4 is a diagram illustrating a process of forming a pinning electrode in a stacked body in a cross section taken along line BB of the pixel region in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a step of digging a groove region of the stack in a cross section taken along line AA of the pixel region in FIG. 3; 4 is a diagram illustrating a step of covering the pinning electrode and transfer electrode of the stacked body with an insulating material in a cross section taken along line AA of the pixel region in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a step of covering the pinning electrode and transfer electrode of the stacked body with an insulating material in a cross section taken along the line BB of the pixel region in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a step of forming a trench for a through electrode in a stacked body in a cross section taken along line AA of the pixel region in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of forming a through electrode of a stacked body in a cross section taken along line AA of the pixel region in FIG. 3.
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of wiring connections between a pixel transfer electrode, a through electrode, a pinning electrode, and a pixel circuit in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of wiring connections between a pixel transfer electrode and a through electrode and a pixel circuit in the first embodiment of the present disclosure. It is a figure showing the cross-sectional structure of the imaging device in the 1st modification of the 1st embodiment of this indication.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of wiring connections between a pixel transfer electrode, a through electrode, a pinning electrode, and a pixel circuit in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of wiring connections between a
  • FIG. 7 is a plan view of a pixel region in a second modified example of the first embodiment of the present disclosure.
  • 11 is a cross-sectional view taken along line BB of the pixel region in FIG. 10.
  • FIG. 7 is a plan view of a pixel region in a third modification of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a plan view of a pixel region in a fourth modification of the first embodiment of the present disclosure. It is the cross-sectional structure of the imaging device in the 5th modification of 1st Embodiment of this indication.
  • FIG. 7 is a plan view of a pixel region in a second embodiment of the present disclosure.
  • 16 is a cross-sectional view taken along line CC of the pixel region in FIG. 15.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a transfer electrode of a pixel and a wiring connection between the electrode and a pixel circuit in a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of wiring connection between a pixel electrode and a pixel circuit in a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an imaging device according to a first modification example of a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an imaging device according to a second modification of the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside-vehicle information detection section and an imaging section.
  • the imaging device may include components and functions that are not shown or explained. The following description does not exclude components or features not shown or described.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an imaging device 1 according to the present disclosure.
  • the imaging device 1 according to the present disclosure captures, for example, light in an infrared band.
  • An imaging device 1 according to the present disclosure includes a pixel region 2 and a circuit section 3.
  • the circuit section 3 includes a row scanning section 31, a horizontal selection section 32, a column scanning section 33, and a system control section 34.
  • the pixel region 2 has a configuration in which a plurality of pixels 20 are two-dimensionally arranged in a matrix.
  • the column direction is a direction in which a plurality of pixel drive lines 35 are arranged, and a direction in which each signal line 36 extends.
  • the row direction is the direction in which the plurality of signal lines 36 are arranged, and the direction in which each pixel drive line 35 extends.
  • one row of pixels 20 arranged in the row direction is called a pixel row
  • one column of pixels 20 arranged in the column direction is called a pixel column.
  • pixel drive lines 35 are arranged for each pixel row.
  • One end of the pixel drive line 35 is connected to an output end corresponding to each row of the row scanning section 31.
  • a signal line 36 is arranged for each pixel column.
  • Each signal line 36 transmits a pixel signal output from each pixel 20 in the corresponding pixel column.
  • the row scanning section 31 and the column scanning section 33 include a shift register, an address decoder, and the like.
  • the horizontal selection section 32 includes an amplifier, a horizontal selection switch, and the like.
  • a plurality of pixel drive lines 35 are connected to the row scanning section 31 as described above.
  • the row scanning unit 31 sequentially drives the plurality of pixel drive lines 35 and sequentially selects corresponding pixel rows within the pixel region 2 .
  • Each pixel 20 in the selected pixel row supplies a pixel signal to the horizontal selection unit 32 via a corresponding signal line 36.
  • the column scanning unit 33 controls the selection of signal lines by the horizontal selection unit 32. Under the control of the column scanning section 33, the horizontal selection section 32 sequentially selects pixel signals on a plurality of signal lines and supplies them to a signal processing section (not shown) or the like via a signal line 37 extending in the horizontal direction.
  • the system control unit 34 receives an externally applied clock and synchronously controls the row scanning unit 31, horizontal selection unit 32, column scanning unit 33, and the like. It also receives data instructing an operation mode, and outputs data such as internal information of the imaging device 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the stacked structure of the imaging device 1 according to the present disclosure.
  • the imaging device 1 according to the present disclosure can have a stacked structure of semiconductor chips, for example.
  • the imaging device 1 in FIG. 2 is configured by stacking a pixel chip 11 on which a pixel region 2 is arranged, and a circuit chip 12 on which a pixel circuit, a circuit section 3, and the like are arranged. These chips are connected by Cu--Cu junctions or the like to transmit various signals.
  • the pixel chip 11 and the circuit chip 12 may be connected by vias, bumps, etc. in addition to Cu--Cu bonding.
  • the imaging device 1 is not limited to the laminated structure as shown in FIG.
  • the imaging device 1 may have a flat chip structure in which the pixel region 2 and the circuit section 3 are arranged on the same chip.
  • FIG. 4A, and FIG. 4B are a plan view and a cross-sectional view showing the structure of the pixel region 2 in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a plan view of the pixel area 2.
  • the pixel area 2 includes a plurality of pixels 20 arranged in a two-dimensional direction.
  • a pixel boundary region 21 is provided between two pixels 20 arranged adjacent to each other in the first direction X and between two pixels 20 arranged adjacent to each other in the second direction Y.
  • the pixel boundary region 21 is provided with a high concentration impurity region 211, a pinning electrode 212 (third electrode), and a through electrode 213 (fourth electrode).
  • the high concentration impurity region 211 is provided for each pixel 20 and is arranged to surround the pixel 20. Details of the high concentration impurity region 211 will be described later.
  • the pinning electrode 212 is provided for each pixel 20 and is arranged to surround the pixel 20 and the high concentration impurity region 211.
  • the pinning electrodes 212 are connected to adjacent pinning electrodes 212 in the first direction X and the second direction Y, respectively.
  • the through electrode 213 is arranged between two diagonally adjacent pixels 20.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 3.
  • 4A shows a cross-sectional structure of two pixels 20 adjacent to each other in the diagonal direction
  • FIG. 4B shows a cross-sectional structure of two pixels 20 adjacent to each other in the first direction X.
  • the light incident surface is shown on the lower side.
  • the pixel 20 includes, in order from the light incident surface side in the stacking direction, a contact layer 201 (first electrode), a photoelectric conversion layer 202, an impurity diffusion region 203, a contact layer 204, and a transfer electrode 205. (second electrode) is provided. In the pixel boundary region 21, a high concentration impurity region 211, a pinning electrode 212 (third electrode), and a through electrode 213 (fourth electrode) are provided separately. Contact layer 201 and contact layer 204 are arranged to face each other.
  • the contact layers 201 and 204 are semiconductor layers containing a compound semiconductor material (for example, InP).
  • the impurity diffusion region 203 is a region in which an impurity is implanted and diffused into a part of the contact layer 204. Charges generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 202 are transferred to the transfer electrode 205 by a bias voltage applied between the contact layer 201 and the transfer electrode 205 connected to the contact layer 204 and the impurity diffusion region 203. .
  • the photoelectric conversion layer 202 is a semiconductor layer containing, for example, a compound semiconductor material (for example, InGaAs) different from that of the contact layers 201 and 204.
  • the photoelectric conversion layer 202 is placed between the contact layers 201 and 204.
  • the photoelectric conversion layer 202 is a light absorption layer.
  • the photoelectric conversion layer 202 absorbs the light transmitted through the contact layer 201 and generates signal charges.
  • the transfer electrode 205 is an electrode to which a voltage for reading out the charges accumulated in the photoelectric conversion layer 202 as signal charges is supplied.
  • the transfer electrode 205 is provided for each pixel 20, and although not shown here, is electrically connected to the pixel circuit. Between the transfer electrode 205 and the photoelectric conversion layer 202, two or more semiconductor layers of different conductivity types and having a band cap energy larger than that of the photoelectric conversion layer 202 are arranged, and a depletion region is formed near these semiconductor layers. The dark current may be suppressed by forming a .
  • the high concentration impurity region 211 arranged in the pixel boundary region 21 so as to surround the pixel 20 is a region containing more impurities per unit volume than the photoelectric conversion layer 202.
  • High concentration impurity region 211 is provided mainly to suppress dark current.
  • the high concentration impurity region 211 may be, for example, a region in which impurities are implanted and diffused, or a compound semiconductor layer containing impurities may be formed from the sidewall of a trench formed in the pixel boundary region 21 toward the inside of the pixel 20.
  • the region may be epitaxially grown.
  • the pinning electrode 212 is used to induce specific charges (for example, holes) in the high concentration impurity region 211.
  • the pinning electrode 212 extends from the surface of the pixel 20 opposite to the light incident surface to a height that does not contact the contact layer 201.
  • the pinning electrode 212 is arranged between the high concentration impurity region 211 and the through electrode 213.
  • an insulating material is placed between the pinning electrode 212 and the high concentration impurity region 211, the charge induced in the high concentration impurity region 211 can be controlled by controlling the voltage applied to the pinning electrode 212. More specifically, the pinning electrode 212 can induce charges in the high concentration impurity region 211 that have the opposite polarity to the charges transferred to the transfer electrode 205.
  • the through electrode 213 is an electrode used to apply a bias voltage to the contact layer 201.
  • the through electrode 213 is arranged from the surface of the pixel 20 opposite to the light incident surface to a height that reaches the contact layer 201 . Further, an insulating material is arranged between the through electrode 213 and the high concentration impurity region 211.
  • two pinning electrodes 212 arranged in the layer direction in the pixel boundary regions 21 of two pixels 20 adjacent to each other in the first direction X in FIG. 3 are electrically connected to each other.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing how charges move in the pixel 20 in the first embodiment of the present disclosure.
  • the configuration of the pixel 20 and pixel boundary region 21 shown in FIG. 5 is the same as that in FIG. 4A.
  • a reverse bias voltage is applied to the pixel 20 by the contact layers 201 and 204.
  • dark current is read out to the transfer electrode 205 by canceling charges caused by crystal defects etc. by charges induced in the high concentration impurity region 211 by a voltage applied to the pinning electrode 212 . It prevents you from getting hurt.
  • the transfer electrode 205 transfers electrons, holes are induced in the high concentration impurity region 211 by controlling the voltage applied to the pinning electrode 212.
  • FIG. 6A is a sectional view of an imaging device 100 according to a first comparative example
  • FIG. 6B is a sectional view of an imaging device 100a according to a second comparative example
  • the imaging devices 100 and 100a in FIGS. 6A and 6B include a pixel 20 in which a first semiconductor layer 221, a second semiconductor layer 222, and a photoelectric conversion layer 202 are stacked. Further, in the pixel boundary region 21 between two adjacent pixels 20, a diffusion layer 223, a peritoneum, and a protective film are laminated.
  • a contact layer 201 is arranged on the light incident surface side of the photoelectric conversion layer 202.
  • a transparent electrode 224 stacked on the contact layer 201 is provided in place of the through electrode 213 of FIG. 4A.
  • application of a bias voltage to contact layer 201 is performed by transparent electrode 224.
  • a pinning electrode 212 is provided in the pixel boundary region 21, and by controlling the voltage applied to the pinning electrode 212, a charge of a desired polarity is induced in the diffusion layer 223, and a dark current is generated. can be suppressed.
  • the transparent electrode 224 is arranged on the light incident surface side of the photoelectric conversion layer 202, the optical characteristics of the imaging device 100 may deteriorate.
  • the pinning electrode 212 is arranged to a height that reaches the contact layer 201.
  • the potential of the contact layer 201 can be set by the voltage applied to the pinning electrode 212, and the transparent electrode 224 becomes unnecessary. Therefore, there is no fear that the optical characteristics of infrared rays will deteriorate due to the transparent electrode 224.
  • the pinning electrode 212 is electrically connected to the contact layer 201 and the contact layer 201 is in contact with the diffusion layer 223, there is a possibility that charges of a desired polarity cannot be induced in the diffusion layer 223. Therefore, the effect of suppressing dark current may not be sufficiently obtained.
  • the imaging device 1 according to the first embodiment of the present disclosure shown in FIG. 4A applies the bias voltage to the contact layer 201 instead of the transparent electrode 224. , is performed in the through electrode 213 in the pixel boundary region 21. Further, the high concentration impurity region 211 is set to an optimal voltage for suppressing dark current by the pinning electrode 212. Due to these, the imaging device 1 according to the first embodiment of the present disclosure can suppress dark current and improve optical characteristics.
  • FIG. 7A to 7J are manufacturing process diagrams of the imaging device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • a laminate 4 is formed in which a contact layer 201, a photoelectric conversion layer 202, a contact layer 204, and an insulating layer 41 are laminated in this order.
  • a trench 42 is formed by removing a portion of the stacked body 4 by etching or the like. The trench 42 is formed so that its bottom reaches the contact layer 201, and is provided in the pixel boundary region 21.
  • a trench 43 having a height reaching the contact layer 204 is formed at the location where the transfer electrode 205 is to be formed.
  • a high concentration impurity diffusion region (high concentration impurity region 211) is formed along the sidewall of the trench 42, and an impurity is implanted into the bottom of the trench 43 to form an impurity diffusion region 203.
  • the polarity of the impurity contained in the high concentration impurity region 211 and the polarity of the impurity contained in the impurity diffusion region 203 are different from each other.
  • the high concentration impurity region 211 contains a p-type impurity (for example, zinc, magnesium, etc.), and the impurity diffusion region 203 contains an n-type impurity (for example, sulfur, germanium, etc.).
  • the amount of impurities per unit volume contained in the high concentration impurity region 211 is set to be greater than the amount of impurities per unit volume contained in the photoelectric conversion layer 202.
  • the high concentration impurity region 211 may be a diffusion region in which impurities are injected into the sidewalls of the trench 42 and diffused, or a semiconductor layer containing impurities may be epitaxially grown from the sidewalls of the trench 42.
  • the impurity diffusion region 203 is a diffusion region in which an impurity is implanted into the bottom of the trench 43 and diffused.
  • FIGS. 7D and 7E the inner walls of the trenches 42 and 43 are covered with an insulating material and then further covered with a metal material.
  • This metal material is for the pinning electrode 212 and the transfer electrode 205, and is a highly conductive material such as copper or aluminum.
  • 7D shows a cross-sectional view along the line AA in FIG. 3
  • FIG. 7E shows a cross-sectional view along the line B--B in FIG. 3.
  • Transfer electrodes 205 are formed in the trenches 43 in FIGS. 7D and 7E. Since the width of the trench 42 in the direction of the line AA in FIG. 3 is larger than the width of the trench 42 in the direction of the line BB in FIG.
  • the width of the trench 42 in the direction of the line AA in FIG. As shown in FIG. 7E, a trench region 42a which is not filled with metal material is formed, whereas the inner wall portion of trench 42 in the direction of line BB in FIG. 3 is filled with metal material as shown in FIG. 7E. Therefore, in the direction of the line AA in FIG. 3, after the step in FIG. 7D, the bottom of the groove region 42a is dug down by etching or the like to reach the contact layer 201, as shown in FIG. 7F.
  • FIGS. 7G and 7H the inner wall of the groove region 42a is covered with an insulating material.
  • 7G shows a cross-sectional view along the line AA in FIG. 3
  • FIG. 7H shows a cross-sectional view along the line B--B in FIG. 3.
  • the bottom of the groove region 42a is dug down again by etching or the like to reach the contact layer 201.
  • FIG. 7J the inside of the groove region 42a is filled with a metal material to form the through electrode 213.
  • FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views showing an example of wiring connections between the pixel 20 and the pixel circuit.
  • 8A and 8B have a pixel region 2 and a pixel boundary region 21 having the same cross-sectional structure as FIG. 4A.
  • the light incident surface is depicted on the upper side.
  • FIG. 8A shows, for each pixel 20, a first wiring region 51 connected to the transfer electrode 205, a second wiring region 52 connected to the through electrode 213, and a third wiring region 53 connected to the pinning electrode 212. It is equipped with The other ends of the first to third wiring regions 51, 52, and 53 are all connected to the pixel circuit 23.
  • FIG. 8A shows the third wiring region 53 thinned out from FIG. 8A.
  • the third wiring region 53 is not connected to the pinning electrode 212 except for the peripheral portion of the pixel region 2 .
  • a wiring region 61 extending outward is connected to the pinning electrode 212 located at the periphery of the pixel region 2, and the pinning electrodes 212 in each pixel boundary region 21 are brought to the same voltage level via this wiring region 61.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional structure of the imaging device 1 in a first modification of the first embodiment of the present disclosure, and is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3.
  • the pinning electrode 212 in FIG. 9 is a metal layer disposed along the inner wall of a trench formed in the pixel boundary region 21, and the inside of this metal layer is filled with an insulating material.
  • the pinning electrodes 212 of two adjacent pixels 20 are electrically connected to each other via the metal layer at the bottom of the trench.
  • FIG. 9 shows the cross-sectional structures of two pixels 20 adjacent in the first direction X shown in FIG. 3, the cross-sectional structures of two pixels 20 adjacent in the second direction Y are also similar.
  • FIG. 10 is a plan view of the pixel region 2 in the second modification of the first embodiment of the present disclosure.
  • the pinning electrodes 212 of two adjacent pixels 20 are not connected to each other.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 10. Unlike FIG. 4B, in FIG. 11, the pinning electrodes 212 arranged in the pixel boundary region 21 of two adjacent pixels 20 are separated by an insulating material. On the other hand, the cross-sectional view taken along line AA in FIG. 10 is similar to FIG. 4A. At this time, the pinning electrode 212 may be individually connected to the pixel circuit for each pixel 20. Alternatively, a wiring layer may be provided between the pixel circuit and the pinning electrodes 212 to be connected to each other through the wiring layer.
  • FIG. 12 is a plan view of the pixel region 2 in the third modification of the first embodiment of the present disclosure.
  • a through electrode 213 is arranged at the center of a total of four pixels 20 adjacent in the first direction , no other through electrodes 213 exist. In this way, in FIG. 12, one through electrode 213 is provided for every four adjacent pixels 20.
  • the voltage level of the contact layer 201 can be set.
  • the contact layer 201 becomes conductive. becomes incomplete. Therefore, it is desirable to provide two or more through electrodes 213 for four adjacent pixels 20.
  • FIG. 13 is a plan view of the pixel region 2 in the fourth modification of the first embodiment of the present disclosure.
  • through electrodes 213 are arranged in a grid pattern within the pixel boundary region 21.
  • the through electrodes 213 are connected symmetrically in all pixels 20, and even if there is a disconnection or the like in a part, the voltage level of the through electrodes 213 can be made common to all pixels.
  • FIG. 14 shows a cross-sectional structure of an imaging device 1 according to a fifth modification of the first embodiment of the present disclosure, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3.
  • the through electrode 213 in the pixel boundary region 21 penetrates the contact layer 201. This increases the light blocking effect, so it can be expected to suppress color mixture.
  • the through electrode 213 shown in FIG. 14 may be formed by digging a trench from the side opposite to the light incidence surface and filling the trench with a metal material, or by digging a trench from the light incidence surface and filling the trench with a metal material. It may also be formed by filling it with a metal material. Alternatively, trenches may be dug and connected from the light incident surface side and the opposite side, respectively, and the through electrode 213 may be finally formed.
  • the step of digging a trench from the light incident surface side may be performed after the pixel chip 11 and the circuit chip 12 are stacked, or may be performed before the pixel chip 11 and the circuit chip 12 are stacked.
  • pixel boundary area 21 between two pixels 20 adjacent in the first direction X and a pixel boundary area 21 between two pixels 20 adjacent in the second direction Y. is formed. Furthermore, in the pixel boundary region 21 between two pixels 20 adjacent in the first direction X and the pixel boundary region 21 between two pixels 20 adjacent in the second direction Y, You can change the length of.
  • the contact layer 201 on the light incident surface side of the pixel 20 is formed in the pixel boundary region 21 between two pixels 20 adjacent in the first direction X and the second direction Y.
  • a conductive through electrode 213 is disposed, and a pinning electrode 212 for inducing a specific charge in a high concentration impurity region 211 disposed at the periphery of the pixel 20 is disposed.
  • FIG. 15 and 16 show the pixel structure of the imaging device 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a plan view of the pixel area 2.
  • the imaging device 1 in FIG. 15 includes a plurality of pixels 20 arranged in a two-dimensional direction. Further, a pixel boundary area 24 is provided between two pixels 20 arranged adjacent to each other in the first direction X and between two pixels 20 arranged adjacent to each other in the second direction Y. .
  • the pixel boundary region 24 is provided with a high concentration impurity region 241, a pinning electrode 242 (third electrode), and an electrode 243 (fourth electrode). Electrode 243 is arranged to surround high concentration impurity region 241 .
  • electrode 243 is connected to high concentration impurity region 241.
  • the pinning electrodes 242 are arranged in a grid so as to surround the pixels 20 and the high concentration impurity region 241.
  • the pinning electrodes 242 of each pixel 20 arranged in the pixel boundary region 24 in the first direction X and the second direction Y are connected to each other.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 15.
  • FIG. 16 shows the cross-sectional structure of two pixels 20 adjacent to each other in the first direction X.
  • the light incidence surface is shown on the lower side.
  • the configuration of the pixel 20 in FIG. 16 is similar to the pixel 20 in the first embodiment of the present disclosure shown in FIG. 4A.
  • the pixel boundary region 24 in FIG. 16 is provided with a high concentration impurity region 241, a pinning electrode 242 (third electrode), and an electrode 243 (fourth electrode).
  • the electrode 243 is provided to establish electrical conduction with the contact layer 201, and by applying a predetermined voltage to the electrode 243, the voltage level of the contact layer 201 can be set.
  • the electrode 243 is provided on the opposite side of the light incident surface of the pixel 20 and is connected to the high concentration impurity region 241 .
  • High concentration impurity region 241 is connected to contact layer 201. Therefore, the electrode 243 is electrically connected to the contact layer 201 via the high concentration impurity region 241.
  • the details of the high concentration impurity region 241 are similar to the high concentration impurity region 211 in FIG. 4A, and contain impurities at a high concentration to the extent that it has conductivity.
  • the pinning electrode 242 is used to induce specific charges (for example, holes) in the high concentration impurity region 241.
  • Pinning electrode 242 is arranged to surround high concentration impurity region 241. Further, an insulating material is arranged between the pinning electrode 242, the electrode 243, and the high concentration impurity region 241, respectively.
  • the imaging device 1 according to the second embodiment of the present disclosure shown in FIG. 16 achieves electrical conduction with the contact layer 201 by the electrode 243 and the high concentration impurity region 241 arranged in the pixel boundary region 24. . Further, a specific charge is induced in the high concentration impurity region 241 by the pinning electrode 242 arranged in the pixel boundary region 24.
  • FIG. 17A the inner walls of the trenches 42 and 43 formed in FIG. 7C are covered with an insulating material, and this insulating material is further covered with a metal material.
  • This metal material is for the pinning electrode 242 and the transfer electrode 205, and is a highly conductive material such as copper or aluminum.
  • FIG. 17B an insulating layer 41a is formed on the opposite side of the contact layer 201.
  • a portion of the insulating layer 41a formed in FIG. 17B is removed by etching or the like to form grooves 40a and 40b.
  • FIG. 17A the inner walls of the trenches 42 and 43 formed in FIG. 7C are covered with an insulating material, and this insulating material is further covered with a metal material.
  • This metal material is for the pinning electrode 242 and the transfer electrode 205, and is a highly conductive material such as copper or aluminum.
  • FIG. 17B an insulating layer 41a is formed on the opposite side of the contact layer 201.
  • the groove portion 40a is further dug to form a trench 44.
  • the bottom of trench 44 reaches high concentration impurity region 241.
  • the groove portion 40b is further dug to form a trench 45 at the location where the transfer electrode 205 is to be formed.
  • the insulating layer 41a is left on the side of the pinning electrode 242 opposite to the light incident surface.
  • the insides of the trenches 44 and 45 of FIG. 17D are filled with a metal material.
  • the metal material filled in the trench 44 forms the electrode 243, and the metal material filled in the trench 45 increases the thickness of the transfer electrode 205.
  • FIGS. 18A and 18B are cross-sectional views showing an example of wiring connections between the pixel 20 and the pixel circuit 23 in the second embodiment of the present disclosure.
  • the light incident rear surface side is drawn upward.
  • a first wiring region 51 and a second wiring region 52 are arranged for each pixel 20, similar to the wiring example of the first embodiment of the present disclosure shown in FIG. 8B.
  • the second wiring region 52 is connected to the electrode 243 of each pixel 20.
  • the pinning electrodes 242 of each pixel 20 are electrically connected to each other, for example, within the pixel boundary region 24 or in a wiring layer (not shown).
  • FIG. 18A the example of FIG.
  • the pinning electrode 242 in the pixel boundary region 24 on the peripheral side of the pixel region 2 is connected to a wiring region 61 extending toward the outer peripheral side, and in this wiring region 61, the pinning electrode 242 for each pixel 20 are set to the same voltage level.
  • FIG. 18B shows a cross-sectional structure in which the number of wiring regions is reduced compared to FIG. 18A.
  • no wiring region is connected to the electrode 243 in the pixel boundary region 24 other than the pixel boundary region 24 on the peripheral side of the pixel region 2.
  • a wiring region 62 extending toward the outer periphery is connected to the electrode 243 in the pixel boundary region 24 on the peripheral side, and in this wiring region 62, the electrode 243 and the contact layer 201 of each pixel 20 are set to the same voltage level. be done.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the imaging device 1 in the first modification of the second embodiment of the present disclosure.
  • the first modification of the second embodiment of the present disclosure is characterized in that the pixel boundary region 24 is formed from the light incident surface side. That is, in the imaging device 1 of FIG. 19, a trench is formed in the pixel boundary region 24 from the contact layer 201 side. As a result, the pinning electrode 242 and the high concentration impurity region 241 penetrate the contact layer 201.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the imaging device 1 in a second modification of the second embodiment of the present disclosure.
  • the imaging device 1 shown in FIG. 20 has the polarity of each layer reversed from that of the imaging device 1 shown in FIG. 15.
  • the imaging device 1 in FIG. 15 transfers electrons generated in the photoelectric conversion layer 202 to the transfer electrode 205, whereas the imaging device 1 in FIG. 20 transfers holes generated in the photoelectric conversion layer 202 to the transfer electrode 205. Transfer to.
  • the polarity of charges induced in the high concentration impurity region 241 is also opposite between FIG. 15 and FIG. 20. More specifically, the high concentration impurity region 241 in FIG. 20 contains a large amount of n-type impurity (for example, sulfur, germanium, etc.), and the impurity diffusion region 203 contains a large amount of p-type impurity (for example, zinc, magnesium, etc.).
  • the end portion of the high concentration impurity region 241 disposed within the pixel boundary region 24 on the light incident surface side is connected to the contact layer 201, and the light incidence side of the high concentration impurity region 241 is connected to the contact layer 201.
  • the end portion on the side opposite to the surface is connected to the electrode 243.
  • the pinning electrode 242 is arranged in the pixel boundary region 24 apart from the high concentration impurity region 241, a specific charge is induced in the high concentration impurity region 241 by controlling the voltage applied to the pinning electrode 242. It is possible to suppress dark current.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to any type of transportation such as a car, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility vehicle, an airplane, a drone, a ship, a robot, a construction machine, an agricultural machine (tractor), etc. It may also be realized as a device mounted on the body.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system 7000, which is an example of a mobile object control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • Vehicle control system 7000 includes multiple electronic control units connected via communication network 7010.
  • the vehicle control system 7000 includes a drive system control unit 7100, a body system control unit 7200, a battery control unit 7300, an outside vehicle information detection unit 7400, an inside vehicle information detection unit 7500, and an integrated control unit 7600. .
  • the communication network 7010 connecting these plurality of control units is, for example, a communication network based on any standard such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network), or FlexRay (registered trademark). It may be an in-vehicle communication network.
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • LAN Local Area Network
  • FlexRay registered trademark
  • Each control unit includes a microcomputer that performs calculation processing according to various programs, a storage unit that stores programs executed by the microcomputer or parameters used in various calculations, and a drive circuit that drives various devices to be controlled. Equipped with.
  • Each control unit is equipped with a network I/F for communicating with other control units via the communication network 7010, and also communicates with devices or sensors inside and outside the vehicle through wired or wireless communication.
  • a communication I/F is provided for communication.
  • the functional configuration of the integrated control unit 7600 includes a microcomputer 7610, a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning section 7640, a beacon receiving section 7650, an in-vehicle device I/F 7660, an audio image output section 7670, An in-vehicle network I/F 7680 and a storage unit 7690 are illustrated.
  • the other control units similarly include a microcomputer, a communication I/F, a storage section, and the like.
  • the drive system control unit 7100 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 7100 includes a drive force generation device such as an internal combustion engine or a drive motor that generates drive force for the vehicle, a drive force transmission mechanism that transmits the drive force to wheels, and a drive force transmission mechanism that controls the steering angle of the vehicle. It functions as a control device for a steering mechanism to adjust and a braking device to generate braking force for the vehicle.
  • the drive system control unit 7100 may have a function as a control device such as ABS (Antilock Brake System) or ESC (Electronic Stability Control).
  • a vehicle state detection section 7110 is connected to the drive system control unit 7100.
  • the vehicle state detection unit 7110 includes, for example, a gyro sensor that detects the angular velocity of the axial rotation movement of the vehicle body, an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle, or an operation amount of an accelerator pedal, an operation amount of a brake pedal, or a steering wheel. At least one sensor for detecting angle, engine rotational speed, wheel rotational speed, etc. is included.
  • the drive system control unit 7100 performs arithmetic processing using signals input from the vehicle state detection section 7110, and controls the internal combustion engine, the drive motor, the electric power steering device, the brake device, and the like.
  • the body system control unit 7200 controls the operations of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 7200 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a turn signal, or a fog lamp.
  • radio waves transmitted from a portable device that replaces a key or signals from various switches may be input to the body control unit 7200.
  • the body system control unit 7200 receives input of these radio waves or signals, and controls the door lock device, power window device, lamp, etc. of the vehicle.
  • the battery control unit 7300 controls the secondary battery 7310, which is a power supply source for the drive motor, according to various programs. For example, information such as battery temperature, battery output voltage, or remaining battery capacity is input to the battery control unit 7300 from a battery device including a secondary battery 7310. The battery control unit 7300 performs arithmetic processing using these signals, and controls the temperature adjustment of the secondary battery 7310 or the cooling device provided in the battery device.
  • the external information detection unit 7400 detects information external to the vehicle in which the vehicle control system 7000 is mounted. For example, at least one of an imaging section 7410 and an external information detection section 7420 is connected to the vehicle exterior information detection unit 7400.
  • the imaging unit 7410 includes at least one of a ToF (Time Of Flight) camera, a stereo camera, a monocular camera, an infrared camera, and other cameras.
  • the vehicle external information detection unit 7420 includes, for example, an environmental sensor for detecting the current weather or weather, or a sensor for detecting other vehicles, obstacles, pedestrians, etc. around the vehicle equipped with the vehicle control system 7000. At least one of the surrounding information detection sensors is included.
  • the environmental sensor may be, for example, at least one of a raindrop sensor that detects rainy weather, a fog sensor that detects fog, a sunlight sensor that detects the degree of sunlight, and a snow sensor that detects snowfall.
  • the surrounding information detection sensor may be at least one of an ultrasonic sensor, a radar device, and a LIDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) device.
  • the imaging section 7410 and the vehicle external information detection section 7420 may be provided as independent sensors or devices, or may be provided as a device in which a plurality of sensors or devices are integrated.
  • FIG. 22 shows an example of the installation positions of the imaging section 7410 and the vehicle external information detection section 7420.
  • the imaging units 7910, 7912, 7914, 7916, and 7918 are provided, for example, at at least one of the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and upper part of the windshield inside the vehicle 7900.
  • An imaging unit 7910 provided in the front nose and an imaging unit 7918 provided above the windshield inside the vehicle mainly acquire images in front of the vehicle 7900.
  • Imaging units 7912 and 7914 provided in the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 7900.
  • An imaging unit 7916 provided in the rear bumper or back door mainly acquires images of the rear of the vehicle 7900.
  • the imaging unit 7918 provided above the windshield inside the vehicle is mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 22 shows an example of the imaging range of each of the imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916.
  • Imaging range a indicates the imaging range of imaging unit 7910 provided on the front nose
  • imaging ranges b and c indicate imaging ranges of imaging units 7912 and 7914 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range d is The imaging range of an imaging unit 7916 provided in the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing image data captured by imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916, an overhead image of vehicle 7900 viewed from above can be obtained.
  • the external information detection units 7920, 7922, 7924, 7926, 7928, and 7930 provided at the front, rear, sides, corners, and the upper part of the windshield inside the vehicle 7900 may be, for example, ultrasonic sensors or radar devices.
  • External information detection units 7920, 7926, and 7930 provided on the front nose, rear bumper, back door, and upper part of the windshield inside the vehicle 7900 may be, for example, LIDAR devices.
  • These external information detection units 7920 to 7930 are mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, and the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 causes the imaging unit 7410 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image data. Further, the vehicle exterior information detection unit 7400 receives detection information from the vehicle exterior information detection section 7420 to which it is connected.
  • the external information detection unit 7420 is an ultrasonic sensor, a radar device, or a LIDAR device
  • the external information detection unit 7400 transmits ultrasonic waves, electromagnetic waves, etc., and receives information on the received reflected waves.
  • the external information detection unit 7400 may perform object detection processing such as a person, car, obstacle, sign, or text on the road surface or distance detection processing based on the received information.
  • the external information detection unit 7400 may perform environment recognition processing to recognize rain, fog, road surface conditions, etc. based on the received information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may calculate the distance to the object outside the vehicle based on the received information.
  • the outside-vehicle information detection unit 7400 may perform image recognition processing or distance detection processing for recognizing people, cars, obstacles, signs, characters on the road, etc., based on the received image data.
  • the outside-vehicle information detection unit 7400 performs processing such as distortion correction or alignment on the received image data, and also synthesizes image data captured by different imaging units 7410 to generate an overhead image or a panoramic image. Good too.
  • the outside-vehicle information detection unit 7400 may perform viewpoint conversion processing using image data captured by different imaging units 7410.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 detects in-vehicle information.
  • a driver condition detection section 7510 that detects the condition of the driver is connected to the in-vehicle information detection unit 7500.
  • the driver state detection unit 7510 may include a camera that images the driver, a biosensor that detects biometric information of the driver, a microphone that collects audio inside the vehicle, or the like.
  • the biosensor is provided, for example, on a seat surface or a steering wheel, and detects biometric information of a passenger sitting on a seat or a driver holding a steering wheel.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may calculate the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 7510, or determine whether the driver is dozing off. You may.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may perform processing such as noise canceling processing on the collected audio signal.
  • the integrated control unit 7600 controls overall operations within the vehicle control system 7000 according to various programs.
  • An input section 7800 is connected to the integrated control unit 7600.
  • the input unit 7800 is realized by, for example, a device such as a touch panel, a button, a microphone, a switch, or a lever that can be inputted by the passenger.
  • the integrated control unit 7600 may be input with data obtained by voice recognition of voice input through a microphone.
  • the input unit 7800 may be, for example, a remote control device that uses infrared rays or other radio waves, or an externally connected device such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant) that is compatible with the operation of the vehicle control system 7000. You can.
  • the input unit 7800 may be, for example, a camera, in which case the passenger can input information using gestures. Alternatively, data obtained by detecting the movement of a wearable device worn by a passenger may be input. Further, the input section 7800 may include, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by a passenger or the like using the input section 7800 described above and outputs it to the integrated control unit 7600. By operating this input unit 7800, a passenger or the like inputs various data to the vehicle control system 7000 and instructs processing operations.
  • the storage unit 7690 may include a ROM (Read Only Memory) that stores various programs executed by the microcomputer, and a RAM (Random Access Memory) that stores various parameters, calculation results, sensor values, etc. Further, the storage unit 7690 may be realized by a magnetic storage device such as a HDD (Hard Disc Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, a magneto-optical storage device, or the like.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the general-purpose communication I/F 7620 is a general-purpose communication I/F that mediates communication with various devices existing in the external environment 7750.
  • the general-purpose communication I/F7620 supports cellular communication protocols such as GSM (registered trademark) (Global System of Mobile communications), WiMAX (registered trademark), LTE (registered trademark) (Long Term Evolution), or LTE-A (LTE-Advanced). , or other wireless communication protocols such as wireless LAN (also referred to as Wi-Fi (registered trademark)) or Bluetooth (registered trademark).
  • the general-purpose communication I/F 7620 connects to a device (for example, an application server or a control server) existing on an external network (for example, the Internet, a cloud network, or an operator-specific network) via a base station or an access point, for example. You may.
  • the general-purpose communication I/F 7620 uses, for example, P2P (Peer To Peer) technology to communicate with a terminal located near the vehicle (for example, a driver, a pedestrian, a store terminal, or an MTC (Machine Type Communication) terminal). You can also connect it with a device (for example, an application server or a control server) existing on an external network (for example, the Internet, a cloud network, or an operator-specific network) via a base station or an access point, for example. You may.
  • P2P Peer To Peer
  • a terminal located near the vehicle for example, a driver, a pedestrian, a store terminal, or an MTC (Machine Type Communication) terminal. You can also connect it with
  • the dedicated communication I/F 7630 is a communication I/F that supports communication protocols developed for use in vehicles.
  • the dedicated communication I/F 7630 uses standard protocols such as WAVE (Wireless Access in Vehicle Environment), which is a combination of lower layer IEEE802.11p and upper layer IEEE1609, DSRC (Dedicated Short Range Communications), or cellular communication protocol. May be implemented.
  • the dedicated communication I/F 7630 typically supports vehicle-to-vehicle communication, vehicle-to-infrastructure communication, vehicle-to-home communication, and vehicle-to-pedestrian communication. ) communications, a concept that includes one or more of the following:
  • the positioning unit 7640 performs positioning by receiving, for example, a GNSS signal from a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite (for example, a GPS signal from a GPS (Global Positioning System) satellite), and determines the latitude, longitude, and altitude of the vehicle. Generate location information including. Note that the positioning unit 7640 may specify the current location by exchanging signals with a wireless access point, or may acquire location information from a terminal such as a mobile phone, PHS, or smartphone that has a positioning function.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • the beacon receiving unit 7650 receives, for example, radio waves or electromagnetic waves transmitted from a wireless station installed on the road, and obtains information such as the current location, traffic jams, road closures, or required travel time. Note that the function of the beacon receiving unit 7650 may be included in the dedicated communication I/F 7630 described above.
  • the in-vehicle device I/F 7660 is a communication interface that mediates connections between the microcomputer 7610 and various in-vehicle devices 7760 present in the vehicle.
  • the in-vehicle device I/F 7660 may establish a wireless connection using a wireless communication protocol such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), NFC (Near Field Communication), or WUSB (Wireless USB).
  • the in-vehicle device I/F 7660 connects to USB (Universal Serial Bus), HDMI (registered trademark) (High-Definition Multimedia Interface), or MHL (Mobile High).
  • USB Universal Serial Bus
  • HDMI registered trademark
  • MHL Mobile High
  • the in-vehicle device 7760 may include, for example, at least one of a mobile device or wearable device owned by a passenger, or an information device carried into or attached to the vehicle.
  • the in-vehicle device 7760 may include a navigation device that searches for a route to an arbitrary destination. or exchange data signals.
  • the in-vehicle network I/F 7680 is an interface that mediates communication between the microcomputer 7610 and the communication network 7010.
  • the in-vehicle network I/F 7680 transmits and receives signals and the like in accordance with a predetermined protocol supported by the communication network 7010.
  • the microcomputer 7610 of the integrated control unit 7600 communicates via at least one of a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning section 7640, a beacon reception section 7650, an in-vehicle device I/F 7660, and an in-vehicle network I/F 7680.
  • the vehicle control system 7000 is controlled according to various programs based on the information obtained. For example, the microcomputer 7610 calculates a control target value for a driving force generating device, a steering mechanism, or a braking device based on acquired information inside and outside the vehicle, and outputs a control command to the drive system control unit 7100. Good too.
  • the microcomputer 7610 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions, including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following distance based on vehicle distance, vehicle speed maintenance, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. Coordination control may be performed for the purpose of
  • the microcomputer 7610 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on the acquired information about the surroundings of the vehicle, so that the microcomputer 7610 can drive the vehicle autonomously without depending on the driver's operation. Cooperative control for the purpose of driving etc. may also be performed.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 7610 acquires information through at least one of a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning section 7640, a beacon reception section 7650, an in-vehicle device I/F 7660, and an in-vehicle network I/F 7680. Based on this, three-dimensional distance information between the vehicle and surrounding objects such as structures and people may be generated, and local map information including surrounding information of the current position of the vehicle may be generated. Furthermore, the microcomputer 7610 may predict dangers such as a vehicle collision, a pedestrian approaching, or entering a closed road, based on the acquired information, and generate a warning signal.
  • the warning signal may be, for example, a signal for generating a warning sound or lighting a warning lamp.
  • the audio and image output unit 7670 transmits an output signal of at least one of audio and images to an output device that can visually or audibly notify information to the occupants of the vehicle or to the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 7710, a display section 7720, and an instrument panel 7730 are illustrated as output devices.
  • Display unit 7720 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • the display section 7720 may have an AR (Augmented Reality) display function.
  • the output device may be other devices other than these devices, such as headphones, a wearable device such as a glasses-type display worn by the passenger, a projector, or a lamp.
  • the output device When the output device is a display device, the display device displays results obtained from various processes performed by the microcomputer 7610 or information received from other control units in various formats such as text, images, tables, graphs, etc. Show it visually. Further, when the output device is an audio output device, the audio output device converts an audio signal consisting of reproduced audio data or acoustic data into an analog signal and audibly outputs the analog signal.
  • control units connected via the communication network 7010 may be integrated as one control unit.
  • each control unit may be composed of a plurality of control units.
  • vehicle control system 7000 may include another control unit not shown.
  • some or all of the functions performed by one of the control units may be provided to another control unit.
  • predetermined arithmetic processing may be performed by any one of the control units.
  • sensors or devices connected to any control unit may be connected to other control units, and multiple control units may send and receive detection information to and from each other via communication network 7010. .
  • the present technology can have the following configuration. (1) Multiple pixels, a pixel boundary region arranged between the two adjacent pixels,
  • the pixel is a photoelectric conversion layer containing a compound semiconductor material; a first electrode disposed on the light incident surface side of the photoelectric conversion layer and containing a compound semiconductor material; a second electrode that is disposed on the side of the photoelectric conversion layer opposite to the light incidence side and that transfers the charge photoelectrically converted in the photoelectric conversion layer;
  • the pixel boundary area is a high concentration impurity region extending from the light incident surface side of the photoelectric conversion layer to the opposite surface side; a third electrode electrically insulated from the high concentration impurity region and disposed along the high concentration impurity region;
  • An imaging device including a fourth electrode that is electrically connected to the first electrode.
  • the imaging device according to (1) wherein the high concentration impurity region has a higher impurity content per unit volume than the photoelectric conversion layer.
  • the third electrode is set to a voltage that induces a specific charge in the high concentration impurity region;
  • the specific charge has a different polarity from the charge that is photoelectrically converted in the photoelectric conversion layer and transferred to the second electrode.
  • the first electrode is a semiconductor layer containing a compound semiconductor material different from the compound semiconductor material of the photoelectric conversion layer;
  • the fourth electrode is arranged from the side of the photoelectric conversion layer opposite to the light incident side to a height that reaches the first electrode.
  • the imaging device according to any one of (1) to (5). (7) The imaging device according to (6), wherein the third electrode is arranged between the fourth electrode and the high concentration impurity region. (8) The imaging according to (6) or (7), wherein the third electrode is arranged from a side of the photoelectric conversion layer opposite to the light incident side to a height that does not reach the first electrode. Device. (9) the high concentration impurity region is arranged to surround the pixel; The third electrode is arranged to surround the high concentration impurity region for each pixel, The imaging device according to any one of (6) to (8).
  • the plurality of pixels are arranged in a first direction and a second direction,
  • the two third electrodes of the two pixels arranged adjacent to each other in the first direction are connected at the pixel boundary region between the two pixels arranged adjacent to each other in the first direction.
  • the two third electrodes of the two pixels arranged adjacent to each other in the second direction are connected at the pixel boundary region between the two pixels arranged adjacent to each other in the second direction.
  • the fourth electrode is arranged in the pixel boundary region between the two pixels arranged diagonally adjacent to each other;
  • (12) comprising a wiring layer disposed on the side opposite to the light incident side of the photoelectric conversion layer,
  • the wiring layer includes, for each pixel, a first wiring region electrically connected to the second electrode;
  • (13) The imaging device according to (12), wherein the wiring layer has a third wiring region electrically connected to the third electrode for each pixel.
  • an end of the high concentration impurity region on the light incident surface side is connected to the first electrode;
  • the imaging device according to any one of (1) to (5), wherein an end of the high concentration impurity region on the side opposite to the light incident surface is connected to the fourth electrode.
  • the high concentration impurity region is arranged to surround the pixel;
  • the third electrode is arranged in a grid pattern within the plurality of pixel boundary regions between the plurality of pixels;
  • (17) comprising a wiring layer disposed on the side opposite to the light incident side of the photoelectric conversion layer, The imaging device according to any one of (14) to (16), wherein the wiring layer has a first wiring region that is electrically connected to the second electrode for each pixel.
  • the wiring layer has a second wiring region electrically connected to the fourth electrode for each pixel.
  • Each of the plurality of third electrodes provided within the plurality of pixel boundary regions between the plurality of pixels is electrically conductive,

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Abstract

［課題］光学特性を改良し、かつ暗電流を抑制する。 ［解決手段］撮像装置は、複数の画素と、隣り合う２つの前記画素の間に配置される画素境界領域と、を備え、前記画素は、化合物半導体材料を含む光電変換層と、前記光電変換層の光入射面側に配置され、化合物半導体材料を含む第１電極と、前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置され、前記光電変換層で光電変換された電荷を転送する第２電極と、を有し、前記画素境界領域は、前記光電変換層の光入射面側から反対の面側まで延びる高濃度不純物領域と、前記高濃度不純物領域と電気的に絶縁され、前記高濃度不純物領域に沿って配置される第３電極と、前記第１電極と電気的に導通する第４電極と、を有する。

Description

撮像装置
　本開示は、撮像装置に関する。
　赤外領域に感度を有する赤外線センサでは、例えばＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）又はＩｎＰ（インジウムリン）等の化合物半導体材料を含む光電変換層が用いられる。
　この種の赤外線センサでは、光電変換層に不純物の濃度勾配をつけないことから、光電変換層の画素回路側だけでなく、光入射面側にも電極を配置する必要がある。また、光電変換層内の結晶欠陥などに起因する暗電流を抑制する必要がある。このため、光電変換層の光入射面側に透明電極が配置するとともに、隣り合う２つの画素の境界領域に不純物拡散領域を設けて暗電流の発生を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ＷＯ　２０１８／２１２１７５　Ａ１
　しかしながら、光電変換層の光入射面側に透明電極を配置すると、赤外線の光学特性が多少なりとも劣化するおそれがある。また、隣り合う２つの画素の境界領域に不純物拡散領域を配置する場合、不純物拡散領域に与える電圧を最適化しないと、暗電流の抑制効果が十分に得られない。
　そこで、本開示では、光学特性に優れて、かつ暗電流を抑制可能な撮像装置を提供するものである。
　上記の課題を解決するために、本開示によれば、
　複数の画素と、
　隣り合う２つの前記画素の間に配置される画素境界領域と、を備え、
　前記画素は、
　化合物半導体材料を含む光電変換層と、
　前記光電変換層の光入射面側に配置され、化合物半導体材料を含む第１電極と、
　前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置され、前記光電変換層で光電変換された電荷を転送する第２電極と、を有し、
　前記画素境界領域は、
　前記光電変換層の光入射面側から反対の面側まで延びる高濃度不純物領域と、
　前記高濃度不純物領域と電気的に絶縁され、前記高濃度不純物領域に沿って配置される第３電極と、
　前記第１電極と電気的に導通する第４電極と、を有する撮像装置が提供される。
　前記高濃度不純物領域は、前記光電変換層よりも単位体積当たりの不純物の含有量が多くてもよい。
　前記第３電極は、前記高濃度不純物領域に特定の電荷を誘起させる電圧に設定されてもよい。
　前記特定の電荷は、前記光電変換層で光電変換されて前記第２電極に転送される電荷とは異なる極性の電荷であってもよい。
　前記第１電極は、前記光電変換層の化合物半導体材料とは異なる化合物半導体材料を含む半導体層であってもよい。
　前記第４電極は、前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側から前記第１電極に到達する高さまで配置されてもよい。
　前記第３電極は、前記第４電極及び前記高濃度不純物領域の間に配置されてもよい。
　前記第３電極は、前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側から、前記第１電極に達しない高さまで配置されてもよい。
　前記高濃度不純物領域は、前記画素を取り囲むように配置され、
　前記第３電極は、前記画素ごとに、前記高濃度不純物領域を取り囲むように配置されてもよい。
　前記複数の画素は、第１方向及び第２方向に配置され、
　前記第１方向に隣接して配置される２つの前記画素が有する２つの前記第３電極は、前記第１方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域にて接続され、
　前記第２方向に隣接して配置される２つの前記画素が有する２つの前記第３電極は、前記第２方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域にて接続されてもよい。
　前記第４電極は、対角方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域に配置されてもよい。
　前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置される配線層を備え、
　前記配線層は、前記画素ごとに、
　前記第２電極と電気的に導通する第１配線領域と、
　前記第４電極と電気的に導通する第２配線領域と、を有してもよい。
　前記配線層は、前記画素ごとに、前記第３電極と電気的に導通する第３配線領域を有してもよい。
　前記高濃度不純物領域の光入射面側の端部は、前記第１電極に接続され、
　前記高濃度不純物領域の光入射面側とは反対の面側の端部は、前記第４電極に接続されてもよい。
　前記高濃度不純物領域は、前記画素を取り囲むように配置され、
　前記第４電極は、前記画素ごとに、前記高濃度不純物領域を取り囲むように配置されてもよい。
　前記第３電極は、前記複数の画素の間の複数の前記画素境界領域内に格子状に配置されてもよい。
　前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置される配線層を備え、
　前記配線層は、前記画素ごとに、前記第２電極と電気的に導通する第１配線領域を有してもよい。
　前記配線層は、前記画素ごとに、前記第４電極と電気的に導通する第２配線領域を有してもよい。
　前記複数の画素の間の複数の前記画素境界領域内に設けられる複数の前記第３電極のそれぞれは電気的に導通し、
　複数の前記画素境界領域内に設けられる複数の前記第４電極のそれぞれは電気的に導通してもよい。
本開示に係る撮像装置の概略を示すブロック図である。 本開示に係る撮像装置の積層構造を示す模式図である。 本開示の第１実施形態における画素領域の平面図である。 図３の画素領域のＡ―Ａ線の断面図である。 図３の画素領域のＢ－Ｂ線の断面図である。 本開示の第１実施形態における画素中を電荷が移動する様子を示す模式図である。 第１比較例による撮像装置の断面図である。 第２比較例による撮像装置の断面図である。 積層体を形成する工程を示す図である。 積層体にトレンチを形成する工程を示す図である。 積層体に不純物拡散領域を形成する工程を示す図である。 図３の画素領域のＡ―Ａ線の断面において積層体にピニング電極を形成する工程を示す図である。 図３の画素領域のＢ―Ｂ線の断面において積層体にピニング電極を形成する工程を示す図である。 図３の画素領域のＡ―Ａ線の断面において積層体の溝領域を掘り下げる工程を示す図である。 図３の画素領域のＡ―Ａ線の断面において積層体のピニング電極及び転送電極を絶縁材料で覆う工程を示す図である。 図３の画素領域のＢ―Ｂ線の断面において積層体のピニング電極及び転送電極を絶縁材料で覆う工程を示す図である。 図３の画素領域のＡ―Ａ線の断面において積層体の貫通電極用のトレンチを形成する工程を示す図である。 図３の画素領域のＡ―Ａ線の断面において積層体の貫通電極を形成する工程を示す図である。 本開示の第１実施形態における、画素の転送電極、貫通電極、及びピニング電極と画素回路との配線接続の一例を示す断面図である。 本開示の第１実施形態における、画素の転送電極及び貫通電極と画素回路との配線接続の一例を示す断面図である。 本開示の第１実施形態の第１変形例における撮像装置の断面構造を示す図である。 本開示の第１実施形態の第２変形例における画素領域の平面図である。 図１０の画素領域のＢ－Ｂ線の断面図である。 本開示の第１実施形態の第３変形例における画素領域の平面図である。 本開示の第１実施形態の第４変形例における画素領域の平面図である。 本開示の第１実施形態の第５変形例における撮像装置の断面構造である。 本開示の第２実施形態における画素領域の平面図である。 図１５の画素領域のＣ―Ｃ線の断面図である。 積層体にピニング電極及び転送電極を形成する工程を示す図である。 積層体に絶縁層を形成する工程を示す図である。 積層体の絶縁層に溝部を形成する工程を示す図である。 積層体の絶縁層にトレンチを形成する工程を示す図である。 積層体の絶縁層に電極を形成する工程を示す図である。 本開示の第２実施形態における、画素の転送電極及び電極と画素回路との配線接続の一例を示す断面図である。 本開示の第２実施形態における、画素の電極と画素回路との配線接続の一例を示す断面図である。 本開示の第２実施形態の第１変形例における撮像装置の断面図である。 本開示の第２実施形態の第２変形例における撮像装置の断面図である。 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、図面を参照して、撮像装置の実施形態について説明する。以下では、撮像装置の主要な構成部分を中心に説明するが、撮像装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
　（撮像装置の概略）
　図１は、本開示に係る撮像装置１の概略を示すブロック図である。本開示に係る撮像装置１は、例えば赤外帯域の光を撮像するものである。本開示に係る撮像装置１は、画素領域２と、回路部３を備えている。回路部３は、行走査部３１と、水平選択部３２と、列走査部３３と、システム制御部３４とを有する。
　画素領域２は、複数の画素２０を行列状に２次元配列した構成となっている。ここで、列方向とは、複数の画素駆動線３５が配置される方向であり、各信号線３６が延びる方向である。行方向とは、複数の信号線３６が配置される方向であり、各画素駆動線３５が延びる方向である。本明細書では、行方向に並ぶ１行分の画素２０を画素行と呼び、列方向に並ぶ１列分の画素２０を画素列と呼ぶ。画素領域２においては、画素行ごとに画素駆動線３５が配置されている。画素駆動線３５の一端は、行走査部３１の各行に対応した出力端に接続されている。また、画素列ごとに、信号線３６が配置されている。各信号線３６は、対応する画素列内の各画素２０から出力された画素信号を伝送する。
　行走査部３１及び列走査部３３は、図示を省略するが、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを有する。また、水平選択部３２は、アンプや水平選択スイッチなどを有する。行走査部３１には、上述したように複数の画素駆動線３５が接続されている。行走査部３１は、複数の画素駆動線３５を順に駆動し、画素領域２内の対応する画素行を順に選択する。選択された画素行内の各画素２０は画素信号を、対応する信号線３６を介して、水平選択部３２に供給する。列走査部３３は、水平選択部３２による信号線の選択を制御する。この列走査部３３による制御により、水平選択部３２は複数の信号線上の画素信号を順に選択して、水平方向に延びる信号線３７を介して、不図示の信号処理部などに供給する。
　システム制御部３４は、外部から与えられるクロックを受け取り、行走査部３１、水平選択部３２、及び列走査部３３などを同期制御する。また、動作モードを指令するデータなどを受け取り、撮像装置１の内部情報などのデータを出力する。
　図２は、本開示に係る撮像装置１の積層構造を示す模式図である。本開示に係る撮像装置１は、例えば半導体チップの積層構造で構成可能である。図２の撮像装置１は、画素領域２が配置された画素チップ１１と、画素回路及び回路部３などが配置された回路チップ１２とを積層して構成されている。これらのチップは、Ｃｕ－Ｃｕ接合などで接続されて各種の信号の伝送を行う。なお、画素チップ１１と回路チップ１２は、Ｃｕ－Ｃｕ接合の他、ビアやバンプなどにより接続されてもよい。ただし、撮像装置１は、図２のような積層構造に限定されない。例えば撮像装置１は、画素領域２と回路部３とを同一のチップに配置した平置型のチップ構造であってもよい。
（本開示の第１実施形態）
　図３、図４Ａ及び図４Ｂは、本開示の第１実施形態における画素領域２の構造を示す平面図及び断面図である。図３は、画素領域２の平面図である。図３に示すように、画素領域２は、二次元方向に配置される複数の画素２０を備えている。第１方向Ｘに隣り合って配置される２つの画素２０の間と、第２方向Ｙに隣り合って配置される２つの画素２０の間には、画素境界領域２１が設けられている。
　図３に示すように、画素境界領域２１には、高濃度不純物領域２１１、ピニング電極２１２（第３電極）及び貫通電極２１３（第４電極）が設けられている。高濃度不純物領域２１１は、画素２０ごとに設けられ、画素２０を取り囲むように配置されている。高濃度不純物領域２１１の詳細については後述する。ピニング電極２１２は、画素２０ごとに設けられ、画素２０及び高濃度不純物領域２１１を取り囲むように配置されている。ピニング電極２１２は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにそれぞれ隣り合うピニング電極２１２と接続されている。貫通電極２１３は、対角方向に隣り合う２つの画素２０の間に、配置されている。
　図４Ａは図３のＡ―Ａ線の断面図、図４Ｂは図３のＢ－Ｂ線の断面図である。図４Ａは対角方向に隣接する２つの画素２０の断面構造を示しており、図４Ｂは第１方向Ｘに隣接する２つの画素２０の断面構造を示している。図４Ａと図４Ｂでは、光入射面を下側に図示している。
　図４Ａに示すように、画素２０には、光入射面側から積層方向に、順に、コンタクト層２０１（第１電極）、光電変換層２０２、不純物拡散領域２０３、コンタクト層２０４、及び転送電極２０５（第２電極）が設けられている。画素境界領域２１には、高濃度不純物領域２１１、ピニング電極２１２（第３電極）、及び貫通電極２１３（第４電極）がそれぞれ分離して設けられている。コンタクト層２０１とコンタクト層２０４は対向して配置されている。
　コンタクト層２０１、２０４は、化合物半導体材料（例えば、ＩｎＰ）を含む半導体層である。不純物拡散領域２０３は、コンタクト層２０４の一部に不純物を注入して拡散させた領域である。コンタクト層２０４及び不純物拡散領域２０３に接続される転送電極２０５と、コンタクト層２０１との間に印加されるバイアス電圧により、光電変換層２０２で光電変換により生じた電荷は転送電極２０５に転送される。
　光電変換層２０２は、例えばコンタクト層２０１、２０４とは異なる化合物半導体材料（例えば、ＩｎＧａＡｓ）を含む半導体層である。光電変換層２０２は、コンタクト層２０１、２０４に挟まれて配置されている。光電変換層２０２は、光吸収層である。光電変換層２０２は、コンタクト層２０１を透過した光を吸収して、信号電荷を発生させる。
　転送電極２０５は、光電変換層２０２に蓄積された電荷を、信号電荷として読み出すための電圧が供給される電極である。転送電極２０５は画素２０ごとに設けられ、ここでは図示を省略するが画素回路に電気的に接続されている。転送電極２０５と光電変換層２０２の間に、光電変換層２０２のバンドキャップエネルギーより大きいバンドキャップエネルギーを持ち互いに異なる導電型の２つ以上の半導体層を配置し、これら半導体層の近辺に空乏域を形成して暗電流を抑制してもよい。
　画素境界領域２１内に画素２０を取り囲むように配置される高濃度不純物領域２１１は、光電変換層２０２よりも単位体積当たりの不純物の含有量が多い領域である。高濃度不純物領域２１１は、主に暗電流を抑制するために設けられている。高濃度不純物領域２１１は、例えば不純物を注入して拡散させた領域であってもよいし、画素境界領域２１に形成されたトレンチの側壁から画素２０の内部に向かって、不純物を含む化合物半導体層をエピタキシャル成長させた領域であってもよい。
　ピニング電極２１２は、高濃度不純物領域２１１に、特定の電荷（例えば、正孔）を誘起させるために用いられる。ピニング電極２１２は、画素２０の光入射面側とは反対の面側から、コンタクト層２０１に接触しない高さまで延びている。ピニング電極２１２は、高濃度不純物領域２１１と貫通電極２１３の間に配置されている。ピニング電極２１２と高濃度不純物領域２１１との間には絶縁材料が配置されているが、ピニング電極２１２に印加する電圧を制御することで、高濃度不純物領域２１１に誘起される電荷を制御できる。より具体的には、ピニング電極２１２は、転送電極２０５に転送される電荷とは逆極性の電荷を高濃度不純物領域２１１に誘起させることができる。
　貫通電極２１３は、コンタクト層２０１に対しバイアス電圧を印加するために用いられる電極である。貫通電極２１３は、画素２０の光入射面側とは反対の面側から、コンタクト層２０１に到達する高さまで配置されている。また、貫通電極２１３と高濃度不純物領域２１１との間には絶縁材料が配置されている。
　図４Ｂに示すように、図３の第１方向Ｘに隣り合う２つの画素２０の画素境界領域２１にそれぞれ層方向に配置される２つのピニング電極２１２同士は電気的に接続されている。図３の第２方向Ｙに隣り合う２つの画素２０の画素境界領域２１に配置される２つのピニング電極２１２も、同様である。
　図５は、本開示の第１実施形態における、画素２０中を電荷が移動する様子を示す模式図である。図５に示す画素２０及び画素境界領域２１の構成は、図４Ａのものと同じである。コンタクト層２０１、２０４により、画素２０には逆バイアスの電圧がかけられている。また、高濃度不純物領域２１１は、ピニング電極２１２に印加される電圧によって、結晶欠陥などに起因する電荷を高濃度不純物領域２１１に誘起される電荷により打ち消すことで、暗電流が転送電極２０５に読み出されることを防いでいる。例えば、転送電極２０５が電子を転送する場合、ピニング電極２１２に印加する電圧を制御することにより、高濃度不純物領域２１１には正孔が誘起される。
　このように、転送電極２０５に、特定の電荷（例えば、電子）を読み出すための、所定の電圧が印加すると、電位勾配が発生し、光電変換にて発生した電子が転送電極２０５に引き寄せられる。転送電極２０５に転送された電子は、画素回路にて電荷電圧変換が行われて画素信号が生成される。
　図６Ａは第１比較例による撮像装置１００の断面図、図６Ｂは第２比較例による撮像装置１００ａの断面図である。図６Ａ及び図６Ｂの撮像装置１００、１００ａは、第１半導体層２２１、第２半導体層２２２、及び光電変換層２０２が積層された画素２０を備えている。また、隣り合う２つの画素２０の間の画素境界領域２１には、拡散層２２３、被腹膜及び保護膜が積層されている。光電変換層２０２の光入射面側には、コンタクト層２０１が配置されている。
　図６Ａの撮像装置１００では、図４Ａの貫通電極２１３の代わりに、コンタクト層２０１に積層される透明電極２２４が設けられている。図６Ａの例においては、コンタクト層２０１へのバイアス電圧の印加は、透明電極２２４によって行われる。第１比較例においては、画素境界領域２１には、ピニング電極２１２が設けられ、ピニング電極２１２に印加する電圧を制御することにより、拡散層２２３に所望の極性の電荷を誘起させて、暗電流の抑制を図ることができる。しかしながら、光電変換層２０２の光入射面側に透明電極２２４が配置されているため、撮像装置１００の光学特性が劣化するおそれがある。
　図６Ｂの撮像装置１００ａでは、ピニング電極２１２がコンタクト層２０１に到達する高さまで配置されている。これにより、ピニング電極２１２に印加する電圧により、コンタクト層２０１の電位を設定でき、透明電極２２４が不要となる。従って、透明電極２２４に起因する赤外線の光学特性の劣化のおそれはない。しかしながら、ピニング電極２１２がコンタクト層２０１と電気的に接続され、かつコンタクト層２０１が拡散層２２３と接触しているため、拡散層２２３に所望の極性の電荷を誘起させることができないおそれがある。このため、暗電流の抑制効果が十分に得られない場合がある。
　このように、第１比較例及び第２比較例と比べて、図４Ａに示す本開示の第１実施形態における撮像装置１は、コンタクト層２０１へのバイアス電圧の印加を、透明電極２２４ではなく、画素境界領域２１内の貫通電極２１３で行う。また、高濃度不純物領域２１１は、ピニング電極２１２によって、暗電流の抑制のための最適な電圧に設定されている。これらにより、本開示の第１実施形態における撮像装置１は、暗電流を抑制できるとともに、光学特性を向上できる。
（本開示の第１実施形態に係る撮像装置の製造工程）
　続いて、本開示の第１実施形態に係る撮像装置１の製造工程の概略を説明する。図７Ａ～図７Ｊは、本開示の第１実施形態における撮像装置１の製造工程図である。まず、図７Ａに示すように、コンタクト層２０１、光電変換層２０２、コンタクト層２０４、及び絶縁層４１を順に積層した積層体４を形成する。次に、図７Ｂに示すように、積層体４の一部をエッチング等により除去してトレンチ４２を形成する。トレンチ４２は、底部がコンタクト層２０１に到達するように形成され、画素境界領域２１に設けられる。また、転送電極２０５の形成箇所には、コンタクト層２０４に到達する高さのトレンチ４３を形成する。次に、図７Ｃに示すように、トレンチ４２の側壁に沿って高濃度不純物の拡散領域（高濃度不純物領域２１１）を形成するとともに、トレンチ４３の底部に不純物を注入して不純物拡散領域２０３を形成する。高濃度不純物領域２１１に含まれる不純物の極性と不純物拡散領域２０３に含まれる不純物の極性は互いに異なる。例えば、高濃度不純物領域２１１はp型不純物（例えば、亜鉛やマグネシウムなど）を含み、不純物拡散領域２０３はn型不純物（例えば、硫黄やゲルマニウムなど）を含む。高濃度不純物領域２１１に含まれる単位体積当たりの不純物量は、光電変換層２０２に含まれる単位体積当たりの不純物量よりも多くなるようにする。高濃度不純物領域２１１は、トレンチ４２から側壁に不純物を注入して拡散させた拡散領域でもよいし、トレンチ４２の側壁から不純物を含む半導体層をエピタキシャル成長させてもよい。不純物拡散領域２０３は、トレンチ４３の底部に不純物を注入して拡散させた拡散領域である。
　次に、図７Ｄ及び図７Ｅに示すように、トレンチ４２、４３の内壁を絶縁材料で覆った後、さらに金属材料で覆う。この金属材料はピニング電極２１２及び転送電極２０５用であり、例えば銅やアルミニウムなどの導電性の高い材料である。図７Ｄは図３のＡ－Ａ線方向の断面図、図７Ｅは図３のＢ－Ｂ線方向の断面図を示している。図７Ｄ及び図７Ｅのトレンチ４３には、転送電極２０５が形成される。図３のＡ－Ａ線方向のトレンチ４２の幅は、図３のＢ－Ｂ線方向のトレンチ４２の幅よりも大きいため、図３のＡ－Ａ線方向のトレンチ４２には図７Ｄに示すように金属材料で埋まらない溝領域４２ａが形成されるのに対し、図３のＢ－Ｂ線方向のトレンチ４２の内壁部分は図７Ｅに示すように金属材料で埋まる。このため、図３のＡ－Ａ線方向では、図７Ｄの工程の後に、図７Ｆに示すように、エッチング等により、溝領域４２ａの底部を掘り下げて、コンタクト層２０１に到達させる。
　次に、図７Ｇ及び図７Ｈに示すように、溝領域４２ａの内壁を絶縁材料で覆う。図７Ｇは図３のＡ－Ａ線方向の断面図、図７Ｈは図３のＢ－Ｂ線方向の断面図を示している。図７Ｇの工程の後、図７Ｉに示すように、エッチング等により、溝領域４２ａの底部を再び掘り下げて、コンタクト層２０１に到達させる。次に、図７Ｊに示すように、溝領域４２ａの内部を金属材料で充填し、貫通電極２１３を形成する。
　図８Ａ及び図８Ｂは、画素２０と画素回路との配線接続の一例を示す断面図である。図８Ａ及び図８Ｂは、図４Ａと同様の断面構造の画素領域２と画素境界領域２１を有する。図８Ａ及び図８Ｂでは、光入射面を上側に描いている。図８Ａは、画素２０ごとに、転送電極２０５に接続される第１配線領域５１と、貫通電極２１３に接続される第２配線領域５２と、ピニング電極２１２に接続される第３配線領域５３とを備えている。第１～第３配線領域５１、５２、５３の他端側はいずれも、画素回路２３に接続されている。図８Ａにおける画素境界領域２１には、１つの第２配線領域５２と、２つの第３配線領域５３とが設けられる。このように、図８Ａでは、各画素２０の転送電極２０５、貫通電極２１３、及びピニング電極２１２に別個に第１～第３配線領域５１、５２、５３が接続されるため、配線領域の数が多くなる。図８Ｂは、図８Ａから第３配線領域５３を間引きしたものである。画素領域２の周縁部以外は、ピニング電極２１２には第３配線領域５３は接続されていない。画素領域２の周縁部に位置するピニング電極２１２には、外側に延びる配線領域６１が接続されており、この配線領域６１を介して、各画素境界領域２１内のピニング電極２１２が同一電圧レベルに設定される。
（本開示の第１実施形態の第１変形例）
　図９は、本開示の第１実施形態の第１変形例における撮像装置１の断面構造を示しており、図３のＢ－Ｂ線の断面図である。図９においては、画素境界領域２１に配置されるピニング電極２１２の形状が図４Ｂとは異なっている。図９のピニング電極２１２は、画素境界領域２１に形成されたトレンチの内壁に沿って配置された金属層であり、この金属層の内部は絶縁材料で充填される。隣接する２つの画素２０のピニング電極２１２同士は、トレンチの底部の金属層を介して電気的に接続される。図９は図３に示した第１方向Ｘに隣接する２つの画素２０の断面構造を示しているが、第２方向Ｙに隣接する２つの画素２０の断面構造も同様である。
（本開示の第１実施形態の第２変形例）
　図１０は、本開示の第１実施形態の第２変形例における画素領域２の平面図である。本開示の第１実施形態の第２変形例においては、図３に示す本開示の第１実施形態の構成と異なり、隣接する２つの画素２０のピニング電極２１２同士が接続されていない。
　図１１は、図１０のＢ－Ｂ線の断面図である。図４Ｂと異なり、図１１では、隣り合う２つの画素２０の画素境界領域２１に配置されるピニング電極２１２同士は、絶縁材料で分離されている。一方、図１０のＡ―Ａ線の断面図は、図４Ａと同様である。このとき、ピニング電極２１２は、画素２０ごとに個別に画素回路に接続してもよい。また、画素回路との間に配線層を設けて、配線層にてピニング電極２１２同士を接続してもよい。
（本開示の第１実施形態の第３変形例）
　ピニング電極２１２は画素２０ごとに設ける必要はあるが、貫通電極２１３は画素２０ごとに設ける必要はない。図１２は、本開示の第１実施形態の第３変形例における、画素領域２の平面図である。例えば図１２では、図３に示す本開示の第１実施形態の構成と異なり、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに隣り合う計４つの画素２０の中央部に貫通電極２１３が配置されており、他には貫通電極２１３は存在しない。このように、図１２では、隣り合う４つの画素２０に対して１個の割合で貫通電極２１３を設けている。
　隣り合う４つの画素２０に対して少なくとも１個の貫通電極２１３を設けることで、コンタクト層２０１の電圧レベルを設定できる。しかし、隣り合う４つの画素２０に対して１個の貫通電極２１３しか設けない場合、製造上のばらつき等によって、貫通電極２１３がコンタクト層２０１にまで到達しなかった場合は、コンタクト層２０１の導通が不完全になる。よって、貫通電極２１３は、隣り合う４つの画素２０に対して２つ以上設けるのが望ましい。
（本開示の第１実施形態の第４変形例）
　図１３は、本開示の第１実施形態の第４変形例における画素領域２の平面図である。本開示の第１実施形態の第４変形例は、貫通電極２１３を画素境界領域２１内に格子状に配置している。これにより、貫通電極２１３が全画素２０で対称的に接続され、一部に断線等があっても、貫通電極２１３の電圧レベルを全画素で共通化することができる。
（本開示の第１実施形態の第５変形例）
　図１４は、本開示の第１実施形態の第５変形例における撮像装置１の断面構造を示しており、図３のＡ－Ａ線の断面図である。図１４に示すように、図１４の撮像装置１では、画素境界領域２１内の貫通電極２１３がコンタクト層２０１を貫通している。これにより、光の遮光効果が高まるため、混色の抑制が期待できる。
　図１４に示す貫通電極２１３は、光入射面とは反対の面側からトレンチを掘ってトレンチ内に金属材料を充填して形成してもよいし、光入射面側からトレンチを掘ってトレンチ内に金属材料を充填して形成してもよい。あるいは、光入射面側とその反対側からそれぞれトレンチを掘って繋げて、最終的に貫通電極２１３を形成してもよい。光入射面側からトレンチを掘る工程は、画素チップ１１と回路チップ１２を積層させた後に行ってもよいし、積層される前に行ってもよい。図１４の貫通電極２１３は、第１方向Ｘに隣り合う２つの画素２０の間の画素境界領域２１と、第２方向Ｙに隣り合う２つの画素２０の間の画素境界領域２１との少なくとも一方に形成される。また、第１方向Ｘに隣り合う２つの画素２０の間の画素境界領域２１と、第２方向Ｙに隣り合う２つの画素２０の間の画素境界領域２１とでは、貫通電極２１３の深さ方向の長さを変えてもよい。
　このように、第１の実施形態では、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに隣り合う２つの画素２０の間の画素境界領域２１内に、画素２０内の光入射面側のコンタクト層２０１に導通する貫通電極２１３を配置するとともに、画素２０の周縁部に配置される高濃度不純物領域２１１に特定の電荷を誘起させるためのピニング電極２１２とを配置する。画素境界領域２１に貫通電極２１３を設けることで、画素２０内の光入射面側に透明電極２２４を設ける必要がなくなり、撮像装置１の光学特性を改善できる。また、画素境界領域２１にピニング電極２１２を設けることで、暗電流を抑制できる。
　（本開示の第２実施形態）
　図１５及び図１６は、本開示の第２実施形態における撮像装置１の画素構造を示している。図１５は、画素領域２の平面図である。図１５の撮像装置１は、二次元方向に配置される複数の画素２０を備えている。また、第１方向Ｘに隣り合って配置される２つの画素２０の間と、第２方向Ｙに隣り合って配置される２つの画素２０の間には、画素境界領域２４が設けられている。画素境界領域２４には、高濃度不純物領域２４１、ピニング電極２４２（第３電極）及び電極２４３（第４電極）が設けられている。電極２４３は、高濃度不純物領域２４１を取り囲むように配置されている。後述するように、電極２４３は、高濃度不純物領域２４１に接続されている。ピニング電極２４２は、画素２０と高濃度不純物領域２４１を取り囲むように、格子状に配置されている。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの画素境界領域２４内に配置された画素２０ごとのピニング電極２４２はそれぞれ接続されている。
　図１６は、図１５のＣ―Ｃ線の断面図である。図１６は第１方向Ｘに隣接する２つの画素２０の断面構造を示している。図１６では、光入射面を下側に図示している。図１６の画素２０の構成は、図４Ａで示した本開示の第１実施形態の画素２０と同様である。図１６の画素境界領域２４には、高濃度不純物領域２４１、ピニング電極２４２（第３電極）、及び電極２４３（第４電極）が設けられている。
　電極２４３は、コンタクト層２０１と導通を取るために設けられており、電極２４３に所定の電圧を印加することで、コンタクト層２０１の電圧レベルを設定できる。電極２４３は、画素２０の光入射面側とは反対の面側に設けられ、高濃度不純物領域２４１と接続されている。高濃度不純物領域２４１は、コンタクト層２０１と接続されている。よって、電極２４３は、高濃度不純物領域２４１を介してコンタクト層２０１と電気的に接続されている。高濃度不純物領域２４１の詳細については、図４Ａの高濃度不純物領域２１１と同様であり、導電性を有する程度に高濃度の不純物を含んでいる。
　ピニング電極２４２は、高濃度不純物領域２４１に、特定の電荷（例えば、正孔）を誘起させるために用いられる。ピニング電極２４２は、高濃度不純物領域２４１を取り囲むように配置されている。また、ピニング電極２４２と、電極２４３及び高濃度不純物領域２４１との間には、それぞれ絶縁材料が配置されている。
　このように、図１６に示す本開示の第２実施形態における撮像装置１は、画素境界領域２４に配置された電極２４３と高濃度不純物領域２４１とによって、コンタクト層２０１との導通を図っている。また、画素境界領域２４に配置されたピニング電極２４２によって高濃度不純物領域２４１に特定の電荷を誘起させている。
（本開示の第２実施形態に係る撮像装置の製造工程）
　続いて、本開示の第２実施形態に係る撮像装置１の製造工程の概略を説明する。基礎となる積層体４の形成、画素境界領域２４となるトレンチの形成、不純物の拡散までの工程については、本開示の第１実施形態の製造工程（図７Ａ～７Ｃ）と同様である。
　図７Ｃの工程が終わると、次に、図１７Ａに示すように、図７Ｃで形成したトレンチ４２、４３の内壁を絶縁材料で覆い、この絶縁材料をさらに金属材料で覆う。この金属材料はピニング電極２４２及び転送電極２０５用であり、例えば銅やアルミニウムなどの導電性の高い材料である。続いて、図１７Ｂに示すように、コンタクト層２０１の対向側に、絶縁層４１ａを形成する。その後、図１７Ｃの工程においては、エッチング等により、図１７Ｂで形成した絶縁層４１ａを一部除去して溝部４０ａ、４０ｂを形成する。次に、図１７Ｄに示すように、溝部４０ａをさらに掘り込んでトレンチ４４を形成する。これにより、トレンチ４４の底部は高濃度不純物領域２４１にまで到達する。同様に、溝部４０ｂをさらに掘り込んで、転送電極２０５の形成箇所にもトレンチ４５を形成する。一方、ピニング電極２４２の光入射面と反対側には、絶縁層４１ａを残す。次に、図１７Ｅの工程において、図１７Ｄのトレンチ４４、４５の内部を金属材料で充填する。トレンチ４４に充填した金属材料により、電極２４３が形成され、トレンチ４５に充填した金属材料により、転送電極２０５の厚さが厚くなる。
　図１８Ａ及び図１８Ｂは、本開示の第２実施形態における画素２０と画素回路２３との配線接続の一例を示す断面図である。図１８Ａ及び図１８Ｂは、光入射後面側を上側に描いている。図１８Ａでは、図８Ｂに示す本開示の第１実施形態の配線例と同様、画素２０ごとに第１配線領域５１、及び第２配線領域５２が配置されている。第２配線領域５２は、各画素２０の電極２４３と接続されている。図１８Ａに示す配線例においては、各画素２０のピニング電極２４２は、例えば画素境界領域２４内、又は不図示の配線層で、互いに電気的に接続される。図１８Ａの例では、画素領域２の周縁側の画素境界領域２４内のピニング電極２４２は、外周側に延びる配線領域６１に接続されており、この配線領域６１にて画素２０ごとのピニング電極２４２は同一の電圧レベルに設定される。
　図１８Ｂは、図１８Ａよりも配線領域の数を減らした断面構造を示している。図１８Ｂでは、画素領域２の周縁側の画素境界領域２４以外の画素境界領域２４内の電極２４３には配線領域は接続されていない。周縁側の画素境界領域２４内の電極２４３には、外周側に延びる配線領域６２が接続されており、この配線領域６２にて画素２０ごとの電極２４３及びコンタクト層２０１は同一の電圧レベルに設定される。
　（本開示の第２実施形態の第１変形例）
　図１９は、本開示の第２実施形態の第１変形例における撮像装置１の断面図である。本開示の第２実施形態の第１変形例は、画素境界領域２４を、光入射面側から形成していることを特徴とする。すなわち、図１９の撮像装置１では、画素境界領域２４においてコンタクト層２０１側からトレンチを形成する。これにより、ピニング電極２４２及び高濃度不純物領域２４１はコンタクト層２０１を貫通する。
　（本開示の第２実施形態の第２変形例）
　図２０は、本開示の第２実施形態の第２変形例における撮像装置１の断面図である。図２０に示す撮像装置１は、図１５に示す撮像装置１とは各層の極性を逆にしたものである。図１５の撮像装置１は、光電変換層２０２で発生された電子を転送電極２０５に転送するのに対し、図２０の撮像装置１は、光電変換層２０２で発生された正孔を転送電極２０５に転送する。また、高濃度不純物領域２４１に誘起される電荷の極性も図１５と図２０では互いに逆である。より具体的には、図２０の高濃度不純物領域２４１はn型不純物（例えば、硫黄やゲルマニウムなど）を多く含み、不純物拡散領域２０３はp型不純物（例えば、亜鉛やマグネシウムなど）を多く含む。
　このように、第２の実施形態では、画素境界領域２４内に配置される高濃度不純物領域２４１の光入射面側の端部をコンタクト層２０１に接続させるとともに、高濃度不純物領域２４１の光入射面と反対の面側の端部を電極２４３に接続させる。これにより、電極２４３に印加した電圧により、コンタクト層２０１の電圧レベルを設定でき、画素２０の光入射面側に透明電極２２４を設ける必要がなくなる。また、画素境界領域２４内に高濃度不純物領域２４１と離隔させてピニング電極２４２を配置するため、ピニング電極２４２に印加する電圧を制御することで、高濃度不純物領域２４１に特定の電荷を誘起させることができ、暗電流を抑制できる。
　（応用例）
　本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）など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７０００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７０００は、通信ネットワーク７０１０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７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller　Area　Network）、ＬＩＮ（Local　Interconnect　Network）、ＬＡＮ（Local　Area　Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
　各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図２１では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
　駆動系制御ユニット７１００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７１００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。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock　Brake　System）又はＥＳＣ（Electronic　Stability　Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。
　駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
　ボディ系制御ユニット７２００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７２００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７２００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７２００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。
　バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
　車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００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７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time　Of　Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
　環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light　Detection　and　Ranging、Laser　Imaging　Detection　and　Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
　ここで、図２２は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００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のうちの少なくとも一つ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７９１０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７９１８は、主として車両７９００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７９１２，７９１４は、主として車両７９００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７９１６は、主として車両７９００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７９１８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、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６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７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、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に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
　図２１に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、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。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
　また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
　車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０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。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
　統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal　Digital　Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
　記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random　Access　Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard　Disc　Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
　汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global　System　of　Mobile　communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long　Term　Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer　To　Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine　Type　Communication）端末）と接続してもよい。
　専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless　Access　in　Vehicle　Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated　Short　Range　Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle　to　Vehicle）通信、路車間（Vehicle　to　Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle　to　Home）の通信及び歩車間（Vehicle　to　Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
　測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
　ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
　車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near　Field　Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless　USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition　Multimedia　Interface、又はＭＨＬ（Mobile　High-definition　Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
　車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
　統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、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７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０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ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、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ってもよい。
　マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
　音声画像出力部７６７０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７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０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。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented　Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
　なお、図２１に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
　（１）複数の画素と、
　隣り合う２つの前記画素の間に配置される画素境界領域と、を備え、
　前記画素は、
　化合物半導体材料を含む光電変換層と、
　前記光電変換層の光入射面側に配置され、化合物半導体材料を含む第１電極と、
　前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置され、前記光電変換層で光電変換された電荷を転送する第２電極と、を有し、
　前記画素境界領域は、
　前記光電変換層の光入射面側から反対の面側まで延びる高濃度不純物領域と、
　前記高濃度不純物領域と電気的に絶縁され、前記高濃度不純物領域に沿って配置される第３電極と、
　前記第１電極と電気的に導通する第４電極と、を有する撮像装置。
　（２）前記高濃度不純物領域は、前記光電変換層よりも単位体積当たりの不純物の含有量が多い、（１）に記載の撮像装置。
　（３）前記第３電極は、前記高濃度不純物領域に特定の電荷を誘起させる電圧に設定される、
（１）又は（２）に記載の撮像装置。
　（４）前記特定の電荷は、前記光電変換層で光電変換されて前記第２電極に転送される電荷とは異なる極性の電荷である、（３）に記載の撮像装置。
　（５）前記第１電極は、前記光電変換層の化合物半導体材料とは異なる化合物半導体材料を含む半導体層である、
（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（６）前記第４電極は、前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側から前記第１電極に到達する高さまで配置される、
（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（７）前記第３電極は、前記第４電極及び前記高濃度不純物領域の間に配置される、（６）に記載の撮像装置。
　（８）前記第３電極は、前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側から、前記第１電極に達しない高さまで配置される、（６）又は（７）に記載の撮像装置。
　（９）前記高濃度不純物領域は、前記画素を取り囲むように配置され、
　前記第３電極は、前記画素ごとに、前記高濃度不純物領域を取り囲むように配置される、
（６）乃至（８）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（１０）前記複数の画素は、第１方向及び第２方向に配置され、
　前記第１方向に隣接して配置される２つの前記画素が有する２つの前記第３電極は、前記第１方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域にて接続され、
　前記第２方向に隣接して配置される２つの前記画素が有する２つの前記第３電極は、前記第２方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域にて接続される、（６）乃至（９）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（１１）前記第４電極は、対角方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域に配置される、
（６）乃至（１０）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（１２）前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置される配線層を備え、
　前記配線層は、前記画素ごとに、
　前記第２電極と電気的に導通する第１配線領域と、
　前記第４電極と電気的に導通する第２配線領域と、を有する、（６）乃至（１１）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（１３）前記配線層は、前記画素ごとに、前記第３電極と電気的に導通する第３配線領域を有する、（１２）に記載の撮像装置。
　（１４）前記高濃度不純物領域の光入射面側の端部は、前記第１電極に接続され、
　前記高濃度不純物領域の光入射面側とは反対の面側の端部は、前記第４電極に接続される、（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（１５）前記高濃度不純物領域は、前記画素を取り囲むように配置され、
　前記第４電極は、前記画素ごとに、前記高濃度不純物領域を取り囲むように配置される、（１４）に記載の撮像装置。
　（１６）前記第３電極は、前記複数の画素の間の複数の前記画素境界領域内に格子状に配置される、
（１４）又は（１５）に記載の撮像装置。
　（１７）前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置される配線層を備え、
　前記配線層は、前記画素ごとに、前記第２電極と電気的に導通する第１配線領域を有する
（１４）乃至（１６）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　（１８）前記配線層は、前記画素ごとに、前記第４電極と電気的に導通する第２配線領域を有する、（１７）に記載の撮像装置。
　（１９）前記複数の画素の間の複数の前記画素境界領域内に設けられる複数の前記第３電極のそれぞれは電気的に導通し、
　複数の前記画素境界領域内に設けられる複数の前記第４電極のそれぞれは電気的に導通する、（１）乃至（１８）のいずれか一項に記載の撮像装置。
　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
　１、１００、１００ａ　撮像装置、２　画素領域、３　回路部、４　積層体、１１　画素チップ、１２　回路チップ、２０　画素、２１、２４　画素境界領域、２３　画素回路、３１　行走査部、３２　水平選択部、３３　列走査部、３４　システム制御部、３５　画素駆動線、３６、３７　信号線、４０ａ、４０ｂ　溝部、４１、４１ａ　絶縁層、４２、４３、４４、４５　トレンチ、４２ａ　溝領域、５１　第１配線領域、５２　第２配線領域、５３　第３配線領域、６１、６２　配線領域、２０１、２０４　コンタクト層、２０２　光電変換層、２０３　不純物拡散領域、２０５　転送電極、２１１、２４１　高濃度不純物領域、２１２、２４２　ピニング電極、２１３　貫通電極、２２１　第１半導体層、２２２　第２半導体層、２２３　拡散層、２２４　透明電極、２４３　電極

Claims (19)

  1. 　複数の画素と、
    　隣り合う２つの前記画素の間に配置される画素境界領域と、を備え、
    　前記画素は、
    　化合物半導体材料を含む光電変換層と、
    　前記光電変換層の光入射面側に配置され、化合物半導体材料を含む第１電極と、
    　前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置され、前記光電変換層で光電変換された電荷を転送する第２電極と、を有し、
    　前記画素境界領域は、
    　前記光電変換層の光入射面側から反対の面側まで延びる高濃度不純物領域と、
    　前記高濃度不純物領域と電気的に絶縁され、前記高濃度不純物領域に沿って配置される第３電極と、
    　前記第１電極と電気的に導通する第４電極と、を有する撮像装置。
  2. 　前記高濃度不純物領域は、前記光電変換層よりも単位体積当たりの不純物の含有量が多い、請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記第３電極は、前記高濃度不純物領域に特定の電荷を誘起させる電圧に設定される、
    請求項１に記載の撮像装置。
  4. 　前記特定の電荷は、前記光電変換層で光電変換されて前記第２電極に転送される電荷とは異なる極性の電荷である、請求項３に記載の撮像装置。
  5. 　前記第１電極は、前記光電変換層の化合物半導体材料とは異なる化合物半導体材料を含む半導体層である、
    請求項１に記載の撮像装置。
  6. 　前記第４電極は、前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側から前記第１電極に到達する高さまで配置される、
    請求項１に記載の撮像装置。
  7. 　前記第３電極は、前記第４電極及び前記高濃度不純物領域の間に配置される、請求項６に記載の撮像装置。
  8. 　前記第３電極は、前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側から、前記第１電極に達しない高さまで配置される、請求項６に記載の撮像装置。
  9. 　前記高濃度不純物領域は、前記画素を取り囲むように配置され、
    　前記第３電極は、前記画素ごとに、前記高濃度不純物領域を取り囲むように配置される、
    請求項６に記載の撮像装置。
  10. 　前記複数の画素は、第１方向及び第２方向に配置され、
    　前記第１方向に隣接して配置される２つの前記画素が有する２つの前記第３電極は、前記第１方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域にて接続され、
    　前記第２方向に隣接して配置される２つの前記画素が有する２つの前記第３電極は、前記第２方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域にて接続される、請求項６に記載の撮像装置。
  11. 　前記第４電極は、対角方向に隣接して配置される２つの前記画素の間の前記画素境界領域に配置される、
    請求項６に記載の撮像装置。
  12. 　前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置される配線層を備え、
    　前記配線層は、前記画素ごとに、
    　前記第２電極と電気的に導通する第１配線領域と、
    　前記第４電極と電気的に導通する第２配線領域と、を有する、請求項６に記載の撮像装置。
  13. 　前記配線層は、前記画素ごとに、前記第３電極と電気的に導通する第３配線領域を有する、請求項１２に記載の撮像装置。
  14. 　前記高濃度不純物領域の光入射面側の端部は、前記第１電極に接続され、
    　前記高濃度不純物領域の光入射面側とは反対の面側の端部は、前記第４電極に接続される、請求項１に記載の撮像装置。
  15. 　前記高濃度不純物領域は、前記画素を取り囲むように配置され、
    　前記第４電極は、前記画素ごとに、前記高濃度不純物領域を取り囲むように配置される、請求項１４に記載の撮像装置。
  16. 　前記第３電極は、前記複数の画素の間の複数の前記画素境界領域内に格子状に配置される、
    請求項１４に記載の撮像装置。
  17. 　前記光電変換層の光入射面側とは反対の面側に配置される配線層を備え、
    　前記配線層は、前記画素ごとに、前記第２電極と電気的に導通する第１配線領域を有する
    請求項１４に記載の撮像装置。
  18. 　前記配線層は、前記画素ごとに、前記第４電極と電気的に導通する第２配線領域を有する、請求項１７に記載の撮像装置。
  19. 　前記複数の画素の間の複数の前記画素境界領域内に設けられる複数の前記第３電極のそれぞれは電気的に導通し、
    　複数の前記画素境界領域内に設けられる複数の前記第４電極のそれぞれは電気的に導通する、請求項１に記載の撮像装置。
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