(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-26
(45)【発行日】2024-10-04
(54)【発明の名称】受光素子、受光素子の製造方法及び固体撮像装置
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20240927BHJP
H01L 27/144 20060101ALI20240927BHJP
H01L 31/10 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 F
H01L27/144 K
H01L31/10 A
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2021554184
(86)(22)【出願日】2020-09-24
(86)【国際出願番号】 JP2020036060
(87)【国際公開番号】W WO2021084983
(87)【国際公開日】2021-05-06
【審査請求日】2023-08-10
(31)【優先権主張番号】P 2019197057
(32)【優先日】2019-10-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100114177
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】三成 英樹
【審査官】柴山 将隆
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／２１２１７５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１２６７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１２６２０４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／１５０１６７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２７／１４６
Ｈ０１Ｌ ２７／１４４
Ｈ０１Ｌ ３１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の画素を備え、前記複数の画素のそれぞれが、
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層と、
前記光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に到達するように設けられ、前記第１半導体層に接する第２導電型の選択領域と、
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層及び前記選択領域に接する第１絶縁膜と、
前記第１半導体層の前記他面側に前記画素毎に設けられた第１電極と、
を備え、
前記第１絶縁膜が、前記第１半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
受光素子。
【請求項2】
前記選択領域が、前記第１電極に接する、請求項１に記載の受光素子。
【請求項3】
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層に接する第２絶縁膜を更に備える、請求項２に記載の受光素子。
【請求項4】
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が高く、前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
請求項３に記載の受光素子。
【請求項5】
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が低く、前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と逆極性の不揮発性の電荷を有する、
請求項３に記載の受光素子。
【請求項6】
前記光吸収層の前記一面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第２半導体層を更に含む、請求項１に記載の受光素子。
【請求項7】
前記第２半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面に設けられた第２電極を更に含む、請求項６に記載の受光素子。
【請求項8】
隣り合う前記画素間に、前記第１半導体層の前記他面から前記光吸収層に到達する溝が設けられている、請求項１に記載の受光素子。
【請求項9】
前記選択領域が、前記画素毎の前記第１電極の間に位置する、請求項１に記載の受光素子。
【請求項10】
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記選択領域に接する第２絶縁膜を更に備える、請求項９に記載の受光素子。
【請求項11】
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が高く、前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と逆極性の不揮発性の電荷を有する、
請求項１０に記載の受光素子。
【請求項12】
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が低く、前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
請求項１０に記載の受光素子。
【請求項13】
前記光吸収層の前記他面側と、前記第１半導体層の前記一面側との間に、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第２導電型の第２半導体層を更に備える、請求項９に記載の受光素子。
【請求項14】
隣り合う前記画素間に、前記第１半導体層の前記他面から前記光吸収層に到達する溝が設けられている、請求項９に記載の受光素子。
【請求項15】
前記選択領域が、前記溝に沿って設けられてる、請求項１４に記載の受光素子。
【請求項16】
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層を形成し、前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に達し、且つ前記第１半導体層に接するように第２導電型の選択領域を形成し、
前記第１半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する第１絶縁膜を、前記第１半導体層の前記他面側に、前記第１半導体層及び前記選択領域に接するように形成し、
前記第１半導体層の前記他面側に、前記画素毎に第１電極を形成する、
ことを含む、
受光素子の製造方法。
【請求項17】
前記選択領域を拡散プロセスにより形成する、請求項１６に記載の受光素子の製造方法。
【請求項18】
前記選択領域に接するように前記第１電極を形成する、請求項１６に記載の受光素子の製造方法。
【請求項19】
前記第１半導体層に接するように前記第１電極を形成する、請求項１６に記載の受光素子の製造方法。
【請求項20】
複数の画素を備える画素領域と、前記画素領域を制御する回路部と、
を備え、
前記複数の画素のそれぞれが、
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層と、
前記光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に到達するように設けられ、前記第１半導体層に接する第２導電型の選択領域と、
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層及び前記選択領域に接する第１絶縁膜と、
前記第１半導体層の前記他面側に前記画素毎に設けられた第１電極と、
を備え、
前記第１絶縁膜が、前記第１半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示に係る技術（本技術）は、受光素子、受光素子の製造方法、及び受光素子を用いた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インジウム燐（ＩｎＰ）基板上にエピタキシャル成長したインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）結晶を用いた受光素子（ＩｎＧａＡｓセンサ）は、短赤外光を検出できることから、監視、軍事用途を主な目的として研究開発が行われている。受光素子は、ｐｎ接合又はｐｉｎ接合を持ち、光照射時の電子、正孔生成に伴う電流、電圧変化を読み出すことで信号を得る、いわゆる半導体フォトダイオード動作により光検出を可能とする。ＩｎＰと格子整合するＩｎＧａＡｓはバンドギャップエネルギーが０．７５ｅＶとシリコン（Ｓｉ）に比べて小さいため、短赤外領域の長波長の光を検出できる。
【0003】
受光素子を用いて像を得るためには、フォトダイオードをアレイ状に敷き詰めて配置する必要があるが、複数配置したフォトダイオードの信号をそれぞれ独立に取得するため、隣接したフォトダイオード間、つまり画素間は互いに電気的に分離される。ＩｎＧａＡｓセンサでは、コンタクト部の電気的な分離を実現する方法として、コンタクト部のみに選択的にドーパントを拡散させる、選択拡散プロセスが使われる場合が多い（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開昭６３－３０４６６４号公報
【文献】特開昭５９－２２２９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、選択拡散プロセスを用いてコンタクト部を形成する場合、コンタクト部が一部をなすｐｎ接合が、化合物半導体材料と絶縁膜との界面に接することとなる。一般的に、化合物半導体材料と絶縁膜との界面は欠陥が多く、ｐｎ接合による空乏層が界面に接触することで、界面欠陥準位を介した電荷の生成が増大する。生成された電荷は暗電流としてコンタクト部に流入し、イメージセンサのノイズ特性が悪化する。
【0006】
本技術は、化合物半導体材料と絶縁膜との界面にｐｎ接合が接する構造において、暗電流を低減することができる受光素子、受光素子の製造方法、及び受光素子を用いた固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本技術の一態様に係る受光素子は、複数の画素を備え、複数の画素のそれぞれが、光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層と、光吸収層の一面とは反対側の他面側に設けられ、光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層と、第１半導体層の光吸収層側の一面とは反対側の他面から光吸収層に到達するように設けられ、第１半導体層に接する第２導電型の選択領域と、第１半導体層の他面側に設けられ、第１半導体層及び選択領域に接する第１絶縁膜と、第１半導体層の他面側に画素毎に設けられた第１電極とを備え、第１絶縁膜が、半導体層及び選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有することを要旨とする。
【0008】
本技術の一態様に係る受光素子の製造方法は、光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層の一面とは反対側の他面側に、光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層を形成し、第１半導体層の光吸収層側の一面とは反対側の他面から光吸収層に達し、且つ第１半導体層に接するように第２導電型の選択領域を形成し、第１半導体層及び選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する第１絶縁膜を、第１半導体層の他面側に、第１半導体層及び選択領域に接するように形成し、第１半導体層の他面側に、画素毎に第１電極を形成することを含むことを要旨とする。
【0009】
本技術の一態様に係る固体撮像装置は、複数の画素を備える画素領域と、画素領域を制御する回路部とを備え、複数の画素のそれぞれが、光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層と、光吸収層の一面とは反対側の他面側に設けられ、光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層と、第１半導体層の光吸収層側の一面とは反対側の他面から光吸収層に到達するように設けられ、第１半導体層に接する第２導電型の選択領域と、第１半導体層の他面側に設けられ、第１半導体層及び選択領域に接する第１絶縁膜と、第１半導体層の他面側に画素毎に設けられた第１電極とを備え、第１絶縁膜が、半導体層及び選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有することを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態に係る固体撮像装置のブロック図である。
【図2】第１実施形態に係る固体撮像装置の概略図である。
【図3】第１実施形態に係る画素領域の平面図である。
【図6】比較例に係る画素の断面図である。
【図8】実施例のデバイスシミュレーション結果の概略図である。
【図9】比較例のデバイスシミュレーション結果の概略図である。
【図10】絶縁膜の固定電荷を変化させた場合の表面再結合速度と暗電流の関係を表すグラフである。
【図11】第１実施形態に係る画素の製造方法の工程断面図である。
【図19】第２実施形態に係る画素の断面図である。
【図21】第２実施形態に係る画素の製造方法の工程断面図である。
【図28】第３実施形態に係る画素の断面図である。
【図30】第３実施形態に係る画素の製造方法の工程断面図である。
【図38】第４実施形態に係る画素の断面図である。
【図40】第５実施形態に係る画素の断面図である。
【図41】第６実施形態に係る画素の断面図である。
【図42】固体撮像装置を用いた電子機器のブロック図である。
【図43】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図44】カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図45】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。
【図46】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。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下において、図面を参照して本技術の第１～第６実施形態を説明する。以下の説明で参照する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚さや寸法は以下の説明を参酌して判断すべき。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
【0012】
本明細書において、「第１導電型」はｐ型又はｎ型の一方であり、「第２導電型」はｐ型又はｎ型のうちの「第１導電型」とは異なる一方を意味する。また、「ｎ」や「ｐ」に付す「＋」や「－」は、「＋」及び「－」が付記されていない半導体領域に比して、それぞれ相対的に不純物密度が高い又は低い半導体領域であることを意味する。但し、同じ「ｎ」と「ｎ」とが付された半導体領域であっても、それぞれの半導体領域の不純物密度が厳密に同じであることを意味するものではない。
【0013】
また、以下の説明における「上」「下」等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本技術の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば「上」「下」は「左」「右」に変換して読まれ、１８０°回転して観察すれば「上」「下」は反転して読まれることは勿論である。
【0014】
（第１実施形態）
＜固体撮像装置の全体構成＞
第１実施形態に係る固体撮像装置は、例えばIII－Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用可能である。固体撮像装置は、例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満程度の可視領域から、７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満程度の短赤外領域までの波長の光に光電変換機能を有する。
＜固体撮像装置の全体構成＞
第１実施形態に係る固体撮像装置は、例えばIII－Ｖ族半導体等の化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用可能である。固体撮像装置は、例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満程度の可視領域から、７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満程度の短赤外領域までの波長の光に光電変換機能を有する。
【0015】
第１実施形態に係る固体撮像装置１は、図１に示すように、画素領域１０Ａと、画素領域１０Ａを駆動する回路部１３０とを有する。回路部１３０は、例えば行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４及びシステム制御部１３２を有する。
【0016】
画素領域１０Ａは、例えば２次元の行列状に配置された複数の画素Ｐを有する。画素Ｐには、例えば画素行毎に画素駆動線Ｌｒｅａｄ（例えば、行選択線及びリセット制御線）が配線され、画素列毎に垂直信号線Ｌｓｉｇが配線されている。画素駆動線Ｌｒｅａｄは、画素Ｐからの信号読み出しのための駆動信号を伝送する。画素駆動線Ｌｒｅａｄの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
【0017】
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成されている。行走査部１３１は、画素領域１０Ａの各画素Ｐを、例えば行単位で駆動する。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌｓｉｇ毎に設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【0018】
列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成されている。列走査部１３４は、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動する。列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、水平信号線１３５を介して図示しない信号処理部等へ出力される。
【0019】
システム制御部１３２は、外部からのクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、固体撮像装置１の内部情報等のデータを出力する。更に、システム制御部１３２は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３及び列走査部１３４等の駆動制御を行う。
【0020】
固体撮像装置１は、図２に示すように、例えば、画素領域１０Ａを有する素子基板Ｋ１と、回路部１３０を有する回路基板Ｋ２とが積層された構成であってもよい。なお、固体撮像装置１は、図２に示した構成に限定されない。例えば、回路部１３０は、画素領域１０Ａと同一の基板上に形成されていてもよく、あるいは外部制御ＩＣに配設されていてもよい。また、回路部１３０は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。また、固体撮像装置１を、３枚以上の基板で構成してもよい。
【0021】
＜画素の構成＞
図３は、画素領域１０Ａの一部の平面図である。図３に示すように、複数の画素Ｐのそれぞれに対応する複数の第１電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが行列状に配置されている。図３のＡ－Ａ方向から見た２つの画素Ｐの断面を図４に示す。
図３は、画素領域１０Ａの一部の平面図である。図３に示すように、複数の画素Ｐのそれぞれに対応する複数の第１電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが行列状に配置されている。図３のＡ－Ａ方向から見た２つの画素Ｐの断面を図４に示す。
【0022】
画素Ｐは、ｎ型の光吸収層（光電変換層）１２と、光吸収層１２の光Ｌが入射する一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｎ型の半導体層１３と、半導体層１３の光吸収層１２側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）から光吸収層１２に到達するように設けられたｐ＋型の選択領域１４ａ，１４ｂを備える。
【0023】
光吸収層１２は、複数の画素Ｐに共通に設けられている。光吸収層１２は、可視領域から短赤外領域等の所定の波長の光を吸収し、光電変換により信号電荷を発生させる。光吸収層１２は化合物半導体材料を含む。光吸収層１２を構成する化合物半導体材料としては、例えば、少なくともインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）及び窒素（Ｎ）の少なくともいずれか１つを含むIII－Ｖ族半導体や、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）の少なくともいずれか１つを含むIV族半導体を使用可能である。光吸収層１２を構成する化合物半導体材料として、具体的には、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）、インジウムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ）、インジウム砒素アンチモン（ＩｎＡｓＳｂ）、インジウムガリウム燐（ＩｎＧａＰ）、ガリウム砒素アンチモン（ＧａＡｓＳｂ）及びインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）等が挙げられる。
【0024】
例えばＩｎＧａＡｓ、ＳｉＧｅ等は、Ｓｉよりもバンドギャップエネルギーが小さいナローバンドギャップ半導体であり、可視光領域よりも長波長側の赤外光領域に光吸収感度を有する。また、ＧａＮ等は、Ｓｉよりもバンドギャップエネルギーが大きいワイドバンドギャップ半導体であり、可視光領域よりも短波長側の紫外光領域に光吸収感度を有する。光吸収層１２の材料は、対象とする波長領域等に応じて適宜選択可能である。光吸収層１２の不純物密度は、例えば１×１０１３ｃｍ－３～１×１０１８ｃｍ－３程度である。光吸収層１２の厚さは、例えば１００ｎｍ～１００００ｎｍ程度である。
【0025】
半導体層１３は、光吸収層１２を構成する化合物半導体材料よりもバンドギャップエネルギーが大きい化合物半導体材料で構成することができる。例えば、光吸収層１２が、バンドギャップエネルギーが０．７５ｅＶのＩｎＧａＡｓで構成されている場合には、半導体層１３は、バンドギャップエネルギーが１．３５ｅＶのインジウム燐（ＩｎＰ）を用いることができる。半導体層１３を構成する化合物半導体材料としては、例えば、少なくともＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂ及びＮのいずれか１つを含むIII－Ｖ族半導体や、Ｓｉ、Ｃ、Ｇｅの少なくともいずれか１つを含むIV族半導体を用いることができる。具体的には、ＩｎＰの他、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓＳｂ及びＩｎＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ等が挙げられる。半導体層１３の厚さは、例えば２００ｎｍ～５０００ｎｍ程度である。
【0026】
選択領域１４ａ，１４ｂは、各画素Ｐのコンタクト部として機能する。選択領域１４ａ，１４ｂは、半導体層１３及び光吸収層１２に跨って、光吸収層１２及び半導体層１３に接するように設けられている。各画素Ｐにおける半導体層１３と光吸収層１２との界面は、選択領域１４ａ，１４ｂで囲まれる。選択領域１４ａ，１４ｂは、例えば矩形の平面パターンを有する。選択領域１４ａ，１４ｂは、例えば、選択拡散プロセスにより、亜鉛（Ｚｎ）等のｐ型不純物が拡散された拡散領域で構成されている。
【0027】
選択領域１４ａ，１４ｂに拡散される不純物としては、Ｚｎの他にも、マグネシウム（Ｍｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭素（Ｃ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、硫黄（Ｓ）又はテルル（Ｔｅ）、燐（Ｐ）、硼素（Ｂ）、砒素（Ａｓ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）等を使用してもよい。選択領域１４ａ，１４ｂの不純物密度は、例えば１×１０１６ｃｍ－３～１×１０１９ｃｍ－３程度である。ｐ＋型の選択領域１４ａ，１４ｂは、ｎ型の半導体層１３と共にｐｎ接合を構成する。
【0028】
半導体層１３の他面（上面）側には、半導体層１３及び選択領域１４ａ，１４ｂに接するように、第１絶縁膜２１が設けられている。第１絶縁膜２１は、半導体層１３と、選択領域１４ａ，１４ｂのそれぞれとで構成されるｐｎ接合を被覆する。第１絶縁膜２１の厚さは、例えば１０ｎｍ～１００００ｎｍ程度である。第１絶縁膜２１は、正又は負の固定電荷を有する。「固定電荷」とは、不揮発性の電荷を意味する。また、「正の固定電荷」は不揮発性の正孔を意味し、「負の固定電荷」は不揮発性の電子を意味する。第１絶縁膜２１の正又は負の固定電荷は、意図的に導入することができ、第１絶縁膜２１の材料や、第１絶縁膜２１の下地の表面処理、第１絶縁膜２１の成膜条件等により適宜調整可能である。
【0029】
ここで、第１絶縁膜２１は、第１絶縁膜２１が被覆するｐｎ接合を構成する半導体層１３及び選択領域１４ａ，１４ｂのうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の固定電荷を有する。即ち、ｐｎ接合を形成するｐ型領域のアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型領域のドナー密度ＮＤよりも高い場合（ＮＡ＞ＮＤの場合）、第１絶縁膜２１は、正の固定電荷（正孔）を有する。一方、ｐ型領域のアクセプタ密度ＮＡがｎ型領域のドナー密度ＮＤよりも低い場合（ＮＡ＜ＮＤの場合）、第１絶縁膜２１は、負の固定電荷（電子）を有する。
【0030】
第１実施形態では、ｐｎ接合を形成するｐ型の選択領域１４ａ，１４ｂのアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の半導体層１３のドナー密度ＮＤよりも高い場合（ＮＡ＞ＮＤの場合）を説明する。この場合、図４に示すように、第１絶縁膜２１は、選択領域１４ａ，１４ｂと同一極性である正の固定電荷（正孔）を有する。図４では、第１絶縁膜２１に蓄えられた正孔を模式的に示している。
【0031】
これにより、図５に示すように、ｎ型の半導体層１３の第１絶縁膜２１との界面付近に電子が誘起されて、ｐｎ接合の空乏層Ｄ１の幅Ｗ１が縮小するため、空乏層Ｄ１で生成される暗電流を低減することができる。図５では、空乏層Ｄ１を破線で模式的に示している。また、図５では、第１絶縁膜２１中に蓄えられた正孔と、半導体層１３に誘起された電子と、空乏層Ｄ１において暗電流となる正孔を模式的に示している。この際、ｐ型の選択領域１４ａ，１４ｂの第１絶縁膜２１との界面付近にも電子が誘起されるが、選択領域１４ａ，１４ｂがｐ型の不純物密度が高いため、正孔に打ち消され、ｐｎ接合幅と暗電流の生成量には影響しない。
【0032】
一方、図示を省略するが、ｐｎ接合を形成するｐ型の選択領域１４ａ，１４ｂのアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の半導体層１３のドナー密度ＮＤよりも低い場合（ＮＡ＜ＮＤの場合）には、第１絶縁膜２１は、半導体層１３と同一極性である負の固定電荷（電子）を有する。これにより、ｎ型の半導体層１３の第１絶縁膜２１との界面付近に正孔が誘起されて、ｐｎ接合の空乏層Ｄ１の幅Ｗ１が縮小するため、空乏層Ｄ１で生成される暗電流を低減することができる。
【0033】
第１絶縁膜２１は、少なくともシリコン（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、酸素（Ｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ランタン（Ｌａ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、イットリウム（Ｙ）のうち少なくともいずれかを含む絶縁体材料である。具体的には、第１絶縁膜２１は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）膜、窒化シリコンアルミニウム（ＳｉＡｌＮ）膜、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜、酸化シリコンアルミニウム（ＡｌＳｉＯ）膜、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）膜、酸化ハフニウムアルミニウム（ＨｆＡｌＯ）膜、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ３）膜、酸化チタン（ＴｉＯ２）膜、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）膜、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）膜、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）膜又は酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）膜等により構成してもよい。
【0034】
図４に示すように、第１絶縁膜２１の半導体層１３側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）には第２絶縁膜２２が設けられている。第２絶縁膜２２の厚さは、例えば１０ｎｍ～１００００ｎｍ程度である。第２絶縁膜２２は、正又は負の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。
【0035】
第２絶縁膜２２は、少なくともＳｉ、Ｎ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙのうちいずれかを含む絶縁体材料である。例えば、第２絶縁膜２２は、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＳｉＡｌＮ膜、ＭｇＯ膜、ＡｌＳｉＯ膜、ＨｆＯ２膜、ＨｆＡｌＯ膜、Ｔａ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜、Ｓｃ２Ｏ３膜、ＺｒＯ２膜、Ｇｄ２Ｏ３膜、Ｌａ２Ｏ３膜又はＹ２Ｏ３膜等により構成してもよい。
【0036】
第２絶縁膜２２は、第１絶縁膜２１と同一材料で構成されていてもよく、異なる材料で構成されていてもよい。第２絶縁膜２２が無い構成であってもよく、第２絶縁膜２２上に更に絶縁膜や保護膜が積層されていてもよい。
【0037】
半導体層１３の他面（上面）側には、第１電極３１ａ，３１ｂが設けられている。第１電極３１ａ，３１ｂは、互いに離間して画素Ｐ毎に設けられている。第１電極３１ａ，３１ｂは、選択領域１４ａ，１４ｂに電気的にそれぞれ接続されている。第１電極３１ａ，３１ｂは、第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２の開口部に埋め込まれ、選択領域１４ａ，１４ｂの一面（上面）に接する。第１電極３１ａ，３１ｂの側面は、第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２に接する。第１電極３１ａ，３１ｂの厚さは、第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２の合計の厚さよりも厚い。第１電極３１ａ，３１ｂの一部（上部）は、第２絶縁膜２２の第１絶縁膜２１側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）から突出するように設けられている。第１電極３１ａ，３１ｂは、例えば矩形の平面パターンを有する。
【0038】
第１電極３１ａ，３１ｂは、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）及びアルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれかの単体、又はこれらのうちの少なくとも１種を含む合金により構成されている。第１電極３１ａ，３１ｂは、これらの材料の単膜であってもよく、２種以上を組み合わせた積層膜であってもよい。
【0039】
第１電極３１ａ，３１ｂには、光吸収層１２で発生した信号電荷（正孔）を読み出すための電圧が供給される。第１電極３１ａ，３１ｂは、例えばバンプ又はビア等を介して、信号読み出しを行うための画素回路及びシリコン基板に電気的に接続されている。シリコン基板には、例えば各種配線等が設けられている。
【0040】
光吸収層１２の一面（下面）側には、ｎ＋型の半導体層１１が設けられている。半導体層１１は、例えば、各画素Ｐに共通に設けられている。半導体層１１は光吸収層１２に接する。半導体層１１はコンタクト部として機能する。半導体層１１は、光吸収層１２を構成する化合物半導体材料よりもバンドギャップエネルギーが大きい化合物半導体材料で構成することができる。例えば、光吸収層１２がＩｎＧａＡｓで構成されている場合には、半導体層１１はＩｎＰを用いることができる。半導体層１１を構成する化合物半導体材料としては、例えば、少なくともＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂ及びＮのいずれか１つを含むIII－Ｖ族半導体や、Ｓｉ、Ｃ、Ｇｅの少なくともいずれか１つを含むIV族半導体を用いることができる。具体的には、ＩｎＰの他、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓＳｂ及びＩｎＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ等が挙げられる。半導体層１１の厚さは例えば、２００ｎｍ～５０００ｎｍ程度である。
【0041】
半導体層１１の光吸収層１２側の一面（上面）とは反対側の他面（下面）には、第２電極３２が設けられている。第２電極３２は、例えば各画素Ｐに共通の電極として、光吸収層１２の一面（下面）側に半導体層１１を介して設けられている。第２電極３２は、光吸収層１２で発生した電荷のうち、信号電荷として用いられない電荷を排出する。第１実施形態では、信号電荷として正孔が第１電極３１ａ，３１ｂから読み出され、電子が第２電極３２から排出される。
【0042】
第２電極３２は、赤外線等の入射する光Ｌを透過可能な透明導電膜により構成されており、例えば波長１．６μｍの光に対して５０％以上の透過率を有する。第２電極３２の材料としては、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いることができる。第２電極３２が半導体層１１の他面（下面）全体を覆わない場合には、第２電極３２の材料は透明材料でなくてもよい。
【0043】
次に、第１実施形態に係る固体撮像装置１の動作を、図４に示した画素Ｐに着目して説明する。各画素Ｐは、図示を省略した転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び選択トランジスタ等の画素トランジスタにより制御される。
【0044】
例えば可視領域及び赤外領域等の波長の光Ｌが、第２電極３２及び半導体層１１を介して光吸収層１２に入射すると、光Ｌが光吸収層１２において吸収され、光電変換により、正孔及び電子の対が発生する。このとき、例えば第１電極３１ａ，３１ｂに所定の電圧が印加されると、光吸収層１２に電位勾配が生じ、発生した電荷のうち一方の電荷（正孔）が、信号電荷として選択領域１４ａ，１４ｂを介して第１電極３１ａ，３１ｂから読みだされる。信号電荷は、画素信号として画素領域１０Ａから読み出され、回路部１３０により信号処理されて、外部へ出力される。
【0045】
次に、図４に示した第１実施例に係る受光素子の比較例を説明する。図６に示すように、比較例に係る受光素子の基本的な構成は、第１実施例に係る受光素子と同様である。しかし、比較例に係る受光素子は、半導体層１３と選択領域１４ａ，１４ｂのそれぞれとで構成されるｐｎ接合を被覆する第１絶縁膜２１ｘが固定電荷を有さない点が、第１実施形態に係る受光素子と異なる。
【0046】
選択領域１４ａ，１４ｂを選択拡散プロセスを用いて形成する場合には、半導体層１３と選択領域１４ａ，１４ｂのそれぞれとのｐｎ接合が、半導体層１３と第１絶縁膜２１ｘとの界面に接する。一般的に半導体層１３と第１絶縁膜２１ｘとの界面には欠陥が多く、図７に示すように、ｐｎ接合による空乏層Ｄ２が半導体層１３と第１絶縁膜２１ｘとの界面に接触することで、界面欠陥準位を介した電荷の生成が増加する。このため、生成された電荷が暗電流として選択領域１４ａ，１４ｂに流入してしまい、ノイズ特性が悪化する。
【0047】
これに対して、第１実施形態に係る受光素子によれば、図４及び図５に示すように、第１絶縁膜２１が、第１絶縁膜２１が被覆するｐｎ接合を構成する半導体層１３及び選択領域１４ａ，１４ｂのうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の固定電荷を有する。これにより、ｐｎ接合の空乏層Ｄ１の幅Ｗ１を、図７に示した比較例の空乏層Ｄ２の幅Ｗ２よりも縮小することができ、暗電流を低減することができる。
【0048】
次に、図８～図１０を参照して、デバイスシミュレーション結果を説明する。実施例として、図８に示すように、ＩｎＧａＡｓ上のＩｎＰにおいてｐｎ接合を構成し、ｐｎ接合を絶縁膜で被覆した構造において、ＩｎＧａＡｓのアクセプタ密度ＮＡを１×１０１９ｃｍ－３、ｐ型領域のアクセプタ密度ＮＡを２×１０１８ｃｍ－３、ｎ型領域のドナー密度ＮＤを８×１０１６ｃｍ－３とし、絶縁膜が＋５×１０１１ｃｍ－２の正の固定電荷を有する場合と、比較例として、図９に示すように、同一の構造で、絶縁膜が－５×１０１１ｃｍ－２の負の固定電荷を有する点のみが異なる場合とについて、デバイスシミュレーションを行った。図８に示すように、実施例では、ＩｎＰと絶縁膜の界面に接する空乏層の幅Ｗ３が縮小しており、暗電流が減少した。一方、図９に示すように、比較例では、ＩｎＰと絶縁膜の界面に接する空乏層の幅Ｗ４が拡大し、暗電流が増加した。
【0049】
図１０は、図８及び図９と同一の構造において、ｐ型領域のアクセプタ密度ＮＡがｎ型領域のドナー密度ＮＤよりも高い場合に、ｐｎ接合上の電荷の極性を変化させて、暗電流を計算した結果を示す。図１０から、固定電荷が正方向に大きいほど、暗電流が減少しているのが分かる。固定電荷が＋５×１０１１ｃｍ－２の場合には、固定電荷が無い場合と比較して、暗電流が３０％減少した。一方、固定電荷が－５×１０１１ｃｍ－２の場合には、固定電荷が無い場合と比較して、暗電流が２００％増加した。
【0050】
【0051】
まず、図１１に示すように、ｎ＋型の半導体層（半導体基板）１１上に、ｎ型の光吸収層１２、及びｎ型の半導体層１３を順次エピタキシャル成長させる。半導体層１１、光吸収層１２及び半導体層１３を構成する材料は、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｇｅの少なくともいずれかを含む化合物半導体であってもよい。具体的には、半導体層１１、光吸収層１２及び半導体層１３の材料は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＡｌＡｓ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ等であってもよい。ここでは、半導体層１１がＩｎＰ基板で構成され、光吸収層１２がＩｎＧａＡｓ、半導体層１３がＩｎＰで構成されているものとする。
【0052】
次に、図１２に示すように、化学気相成長（ＣＶＤ）法又は原子層堆積（ＡＬＤ）法等により、半導体層１３上にＳｉＯ２膜からなる第１絶縁膜２１を成膜する。後述するが、ｐｎ接合を形成するｐ型の選択領域１４ａ，１４ｂのアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の半導体層１３のドナー密度ＮＤよりも高いため、第１絶縁膜２１は、選択領域１４ａ，１４ｂと同一極性である正の固定電荷（正孔）を有する。
【0053】
次に、図１３に示すように、ＣＶＤ法又はＡＬＤ法等により、第１絶縁膜２１上にＳｉ３Ｎ４膜等からなる第２絶縁膜２２を堆積する。第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２は、後述する選択拡散プロセスにおけるマスクとして機能させる。このため、選択拡散させる元素の透過を防止するために、第１絶縁膜及び第２絶縁膜の合計の膜厚が１０ｎｍ以上であることが好ましい。なお、第２絶縁膜２２が無い場合には、第１絶縁膜２１の膜厚が１０ｎｍ以上であることが好ましい。また、第２絶縁膜２２上に更に１層又は複数層の絶縁膜が積層されている場合には、積層膜の合計の膜厚が１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【0054】
次に、第２絶縁膜２２上にフォトレジスト膜４１を塗布し、図１４に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜４１をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜４１をエッチングマスクとして用いて、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２の一部を選択的に除去する。この結果、図１５に示すように、画素Ｐ毎に半導体層１３の一部の上面を露出する開口部（窓）を第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２に形成する。次に、ドライアッシングやウェットエッチングにより、フォトレジスト膜４１を図１６に示すように除去する。
【0055】
次に、図１７に示すように、気相拡散又は固相拡散等の選択拡散プロセスにより、第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２をマスクとして用いて、第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２の開口部を介して、半導体層１３の上面からＺｎ等のｐ型不純物を拡散させて、ｐ＋型の選択領域１４ａ，１４ｂを形成する。この際、３００℃～８００℃程度の熱処理（アニール）により、光吸収層１２まで到達するように選択領域１４ａ，１４ｂを形成することができる。選択領域１４ａ，１４ｂに添加する不純物としては、化合物半導体中でドーパントとして機能する元素が使用可能であり、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ、Ｔｅ、Ｐ、Ｂ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ａｓ、Ａｌ等であってもよい。
【0056】
次に、スパッタリング法又は蒸着法等により、第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２の開口部を埋め込むように金属膜を堆積する。そして、フォトリソグラフィ技術及びエッチングにより金属膜をパターニングすることにより、図１８に示すように、選択領域１４ａ，１４ｂ上に第１電極３１ａ，３１ｂを画素Ｐ毎に形成する。また、図４に示すように、スパッタリング法又は蒸着法等により、半導体層１１の下面に、各画素Ｐに共通の第２電極３２を形成する。この結果、第１の実施形態に係る受光素子が完成する。
【0057】
（第２実施形態）
＜受光素子の構成＞
第２実施形態に係る受光素子は、図１９に示すように、選択領域５５が画素Ｐ間に設けられている点が、図４に示した第１実施形態の構成と異なる。第２実施形態に係る受光素子は、図１９に示すように、ｐ型の光吸収層（光電変換層）５２と、光吸収層５２の光Ｌが入射面する一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｐ型の半導体層５３ａ，５３ｂと、半導体層５３ａ，５３ｂの光吸収層５２側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｎ＋型の半導体層５４ａ，５４ｂとを備える。
＜受光素子の構成＞
第２実施形態に係る受光素子は、図１９に示すように、選択領域５５が画素Ｐ間に設けられている点が、図４に示した第１実施形態の構成と異なる。第２実施形態に係る受光素子は、図１９に示すように、ｐ型の光吸収層（光電変換層）５２と、光吸収層５２の光Ｌが入射面する一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｐ型の半導体層５３ａ，５３ｂと、半導体層５３ａ，５３ｂの光吸収層５２側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｎ＋型の半導体層５４ａ，５４ｂとを備える。
【0058】
光吸収層５２は、複数の画素Ｐに共通に設けられている。光吸収層５２は、可視領域から短赤外領域等の所定の波長の光を吸収し、光電変換により信号電荷を発生させる。光吸収層５２は化合物半導体材料を含む。光吸収層５２を構成する化合物半導体材料は、第１実施形態に係る受光素子の光吸収層１２と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0059】
半導体層５３ａ，５３ｂは、光吸収層５２を構成する化合物半導体材料よりもバンドギャップエネルギーが大きい化合物半導体材料で構成することができる。例えば、光吸収層５２がＩｎＧａＡｓで構成されている場合には、半導体層５３ａ，５３ｂはＩｎＰを用いることができる。半導体層５３ａ，５３ｂを構成する化合物半導体材料としては、第１実施形態に係る受光素子の半導体層１３と同様であるので、重複した説明を省略する。なお、ｐ型の半導体層５３ａ，５３ｂが無い構成であってもよく、その場合は光吸収層５２が半導体層５４ａ，５４ｂと接してもよい。
【0060】
半導体層５４ａ，５４ｂはコンタクト部として機能する。半導体層５４ａ，５４ｂは、光吸収層５２を構成する化合物半導体材料よりもバンドギャップエネルギーが大きい化合物半導体材料で構成することができる。半導体層５４ａ，５４ｂは、半導体層５３ａ，５３ｂと同一材料で構成してもよく、異なる材料で構成してもよい。例えば、光吸収層５２がＩｎＧａＡｓで構成されている場合には、半導体層５４ａ，５４ｂはＩｎＰを用いることができる。半導体層５４ａ，５４ｂを構成する化合物半導体材料としては、第１実施形態に係る受光素子の半導体層１３と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0061】
半導体層５４ａ，５４ｂの光吸収層５２側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）から光吸収層５２に到達するように、ｐ＋型の選択領域５５が設けられている。選択領域５５は、光吸収層５２を貫通して、半導体層５１まで到達していてもよい。選択領域５５は、例えば、選択拡散プロセスにより、亜鉛（Ｚｎ）等のｐ型不純物が拡散された拡散領域で構成されている。選択領域５５の構成は、第１実施形態に係る受光素子の選択領域１４ａ，１４ｂと同様であるので、重複した説明を省略する。
【0062】
第２実施形態においては、選択領域５５は、画素Ｐ毎の第１電極３１ａ，３１ｂと離間して、第１電極３１ａ，３１ｂの間に設けられている。隣り合う画素Ｐの半導体層５４ａ，５４ｂは、選択領域５５により電気的に分離されるため、画素Ｐ毎の信号読み出しを実現することができる。選択領域５５は、各画素Ｐを区画するように格子状の平面パターンを有する。選択領域５５は、半導体層５４ａ，５４ｂ、半導体層５３ａ，５３ｂ及び光吸収層５２に接している。選択領域５５は、半導体層５４ａ，５４ｂのそれぞれと、ｐｎ接合を構成する。
【0063】
半導体層５４ａ，５４ｂの他面（上面）側には、半導体層５４ａ，５４ｂ及び選択領域５５に接するように、第１絶縁膜６１が設けられている。第１絶縁膜６１は、半導体層５４ａ，５４ｂのそれぞれと、選択領域５５とにより形成されるｐｎ接合を被覆する。第１絶縁膜６１は、画素Ｐ毎に第１電極３１ａ，３１ｂの側面を囲むように枠状の平面パターンを有する。第１絶縁膜６１の材料は、第１実施形態に係る受光素子の第１絶縁膜２１と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0064】
第１絶縁膜６１は、第１絶縁膜６１が被覆するｐｎ接合を構成する半導体層５４ａ，５４ｂ及び選択領域５５のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の固定電荷を有する。第２実施形態では、ｐｎ接合を形成するｐ＋型の選択領域５５のアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の半導体層５４ａ，５４ｂのドナー密度ＮＤよりも高い場合（ＮＡ＞ＮＤの場合）を説明する。この場合、図２０に示すように、第１絶縁膜６１は、選択領域５５と同一極性である正の固定電荷（正孔）を有する。これにより、ｎ型の半導体層５４ａ，５４ｂの第１絶縁膜６１との界面付近に電子が誘起されて、ｐｎ接合の空乏層Ｄ５の幅Ｗ５が縮小するため、空乏層Ｄ５で生成される暗電流を低減することができる。
【0065】
一方、図示を省略するが、ｐｎ接合を形成するｐ型の選択領域５５のアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の半導体層５４ａ，５４ｂのドナー密度ＮＤよりも低い場合（ＮＡ＜ＮＤの場合）には、第１絶縁膜６１は、半導体層５４ａ，５４ｂと同一極性である負の固定電荷（電子）を有する。これにより、ｎ型の半導体層５４ａ，５４ｂの第１絶縁膜６１との界面付近に正孔が誘起されて、ｐｎ接合の空乏層Ｄ５の幅Ｗ５が縮小するため、空乏層Ｄ５で生成される暗電流を低減することができる。
【0066】
図１９に示すように、第１絶縁膜６１の半導体層５４ａ，５４ｂ側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）には第２絶縁膜６２が設けられている。第２絶縁膜６２は、隣り合う画素Ｐ間の第１絶縁膜６１の無い部分において選択領域５５と接している。第２絶縁膜６２の材料は、第１実施形態に係る受光素子の第２絶縁膜２２と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0067】
選択領域５５が画素Ｐ間に設けられており、半導体層５４ａ，５４ｂよりも選択領域５５の電荷密度が高い場合には、第２絶縁膜６２は、選択領域５５及び第１絶縁膜６１の極性と逆極性の固定電荷を有することが好ましい。例えば図１９及び図２０に示すように、選択領域５５がｐ型である場合には、第２絶縁膜６２は、負の固定電荷（電子）を有することが好ましい。これにより、選択領域５５の第２絶縁膜６２との界面には正孔が誘起され、選択領域５５と第２絶縁膜６２との界面で生成される暗電流を低減することができる。なお、第２絶縁膜６２は、正の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。
【0068】
また、図示を省略するが、全体を逆の極性として、選択領域５５がｎ型である場合には、第２絶縁膜６２は、正の固定電荷（正孔）を有することが好ましい。これにより、選択領域５５の第２絶縁膜６２との界面には電子が誘起され、選択領域５５と第２絶縁膜６２との界面で生成される暗電流を低減することができる。なお、半導体層５４ａ，５４ｂよりも選択領域５５の電荷密度が低い場合には、第２絶縁膜６２は、第１絶縁膜６１と同一極性の固定電荷を有することが好ましい。
【0069】
第２絶縁膜６２の第１絶縁膜６１側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）には第３絶縁膜６３が設けられている。第３絶縁膜６３の材料は、第１絶縁膜６１及び第２絶縁膜６２と同様の材料が使用可能である。第３絶縁膜６３は、正又は負の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。
【0070】
半導体層５４ａ，５４ｂ側の他面（上面）側には、第１電極３１ａ，３１ｂが設けられている。第１電極３１ａ，３１ｂは、半導体層５４ａ，５４ｂに電気的に接続されている。第１電極３１ａ，３１ｂは、光吸収層５２で発生した信号電荷（電子）を読み出すための電圧が供給される。
【0071】
光吸収層５２の一面（下面）側には、ｐ＋型の半導体層５１が設けられている。半導体層５１は、例えば、各画素Ｐに共通に設けられている。半導体層５１の材料は、第１実施形態に係る受光素子の半導体層１１と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0072】
半導体層５１の光吸収層５２側の一面（上面）とは反対側の他面（下面）には、第２電極３２が設けられている。第２電極３２は、光吸収層５２で発生した電荷のうち、信号電荷として用いられない電荷（正孔）を排出する。
【0073】
第２実施形態に係る受光素子によれば、図１９及び図２０に示すように、第１絶縁膜６１が、第１絶縁膜６１が被覆するｐｎ接合を構成する半導体層５４ａ，５４ｂ及び選択領域５５のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の固定電荷を有する。これにより、ｐｎ接合の空乏層Ｄ５の幅Ｗ５を縮小することができ、空乏層Ｄ５で生成し易い暗電流を低減することができる。
【0074】
【0075】
まず、図２１に示すように、ｐ＋型の半導体層（半導体基板）５１上に、ｐ型の光吸収層５２、ｐ型の半導体層５３及びｎ＋型の半導体層５４を順次エピタキシャル成長させる。次に、図２２に示すように、ＣＶＤ法又はＡＬＤ法等により、半導体層５４上に、正の固定電荷を有する第１絶縁膜６１を堆積する。
【0076】
次に、第１絶縁膜６１上にフォトレジスト膜４２を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジスト膜４２をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜４２をエッチングマスクとして用いて、ドライエッチング等により、図２３に示すように、第１絶縁膜６１の一部を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜４２を除去する。
【0077】
次に、図２４に示すように、第１絶縁膜６１をマスクとして用いて、固相拡散又は気相拡散等の選択拡散プロセスにより、Ｚｎ等のｐ型不純物を拡散させる。これにより、半導体層５４の上面から光吸収層５２に到達するようにｐ＋型の選択領域５５が形成される。選択領域５５は、半導体層５３ａ，５３ｂ及び半導体層５４ａ，５４ｂを画素Ｐ毎に区画する。
【0078】
次に、図２５に示すように、ＣＶＤ法又はＡＬＤ法等により、第１絶縁膜６１及び選択領域５５の上面に、第２絶縁膜６２及び第３絶縁膜６３を順次堆積する。なお、第２絶縁膜６２は、図２５に示すように例えば負の固定電荷を有するが、正の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。また、第３絶縁膜６３は、正又は負の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。
【0079】
次に、第３絶縁膜６３上にフォトレジスト膜４３を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジスト膜４３をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜４３をエッチングマスクとして用いて、ドライエッチング等により、第３絶縁膜６３、第２絶縁膜６２及び第１絶縁膜６１の一部を選択的に除去する。この結果、図２６に示すように、第３絶縁膜６３、第２絶縁膜６２及び第１絶縁膜６１を貫通する開口部が画素Ｐ毎に形成される。
【0080】
次に、スパッタリング法又は蒸着法等により、第３絶縁膜６３、第２絶縁膜６２及び第１絶縁膜６１の開口部を埋め込むように金属膜を堆積する。そして、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、金属膜をパターニングする。この結果、図２７に示すように、半導体層５４ａ，５４ｂ上に第１電極３１ａ，３１ｂが形成される。その後、図１９に示すように第２電極３２を形成することにより、第３実施形態に係る受光素子が完成する。
【0081】
（第３実施形態）
＜受光素子の構成＞
第３実施形態に係る受光素子は、図２８に示すように、選択領域５５が画素Ｐ間に設けられている点は、図１９に示した第２実施形態の構成と共通する。しかし、第３実施形態に係る受光素子は、画素Ｐ間に溝（トレンチ）５０が設けられている点が、第２実施形態の構成と異なる。
＜受光素子の構成＞
第３実施形態に係る受光素子は、図２８に示すように、選択領域５５が画素Ｐ間に設けられている点は、図１９に示した第２実施形態の構成と共通する。しかし、第３実施形態に係る受光素子は、画素Ｐ間に溝（トレンチ）５０が設けられている点が、第２実施形態の構成と異なる。
【0082】
第３実施形態に係る受光素子は、図２８に示すように、ｐ型の光吸収層（光電変換層）５２ａ，５２ｂと、光吸収層５２ａ，５２ｂの光Ｌが入射面する一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｐ型の半導体層５３ａ，５３ｂと、半導体層５３ａ，５３ｂの光吸収層５２ａ，５２ｂ側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｎ＋型の半導体層５４ａ，５４ｂとを備える。
【0083】
光吸収層５２ａ，５２ｂは、画素Ｐ毎に設けられている。光吸収層５２ａ，５２ｂは、可視領域から短赤外領域等の所定の波長の光を吸収し、光電変換により信号電荷を発生させる。光吸収層５２ａ，５２ｂは化合物半導体材料を含む。光吸収層５２ａ，５２ｂを構成する化合物半導体材料は、第２実施形態に係る受光素子の光吸収層５２と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0084】
半導体層５３ａ，５３ｂは、光吸収層５２ａ，５２ｂを構成する化合物半導体材料よりもバンドギャップエネルギーが大きい化合物半導体材料で構成することができる。例えば、光吸収層５２ａ，５２ｂがＩｎＧａＡｓで構成されている場合には、半導体層５３ａ，５３ｂはＩｎＰを用いることができる。なお、ｐ型の半導体層５３ａ，５３が無い構成であってもよく、その場合は光吸収層５２ａ，５２ｂが半導体層５４ａ，５４ｂと接してもよい。
【0085】
半導体層５４ａ，５４ｂはコンタクト部として機能する。半導体層５４ａ，５４ｂは、光吸収層５２ａ，５２ｂを構成する化合物半導体材料よりもバンドギャップエネルギーが大きい化合物半導体材料で構成することができる。半導体層５４ａ，５４ｂは、半導体層５３ａ，５３ｂと同一材料で構成してもよく、異なる材料で構成してもよい。例えば、光吸収層５２ａ，５２ｂがＩｎＧａＡｓで構成されている場合には、半導体層５４ａ，５４ｂはＩｎＰを用いることができる。
【0086】
トレンチ５０は、半導体層５４ａ，５４ｂ、半導体層５３ａ，５３ｂ及び光吸収層５２ａ，５２ｂを貫通するように設けられている。なお、トレンチ５０は、光吸収層５２ａ，５２ｂを貫通せずに、光吸収層５２ａ，５２ｂの深さ方向の一部まで到達していてもよい。トレンチ５０は、各画素Ｐを区画するように格子状の平面パターンを有する。
【0087】
ｐ＋型の選択領域５５は、トレンチ５０に沿って設けられている。選択領域５５は、例えば、選択拡散プロセスにより、亜鉛（Ｚｎ）等のｐ型不純物が拡散された拡散領域で構成されている。選択領域５５は、半導体層５４ａ，５４ｂ、半導体層５３ａ，５３ｂ、光吸収層５２ａ，５２ｂ，半導体層５１ａ，５１ｂに接するように設けられている。図２８では、選択領域５５は、第２電極３２と接しているが、第２電極３２と接していなくてもよい。ｐ＋型の選択領域５５は、ｎ＋型の半導体層５４ａ，５４ｂのそれぞれとｐｎ接合を構成する。
【0088】
半導体層５４ａ，５４ｂの他面（上面）側には、半導体層５４ａ，５４ｂ及び選択領域５５に接するように、第１絶縁膜６１が設けられている。第１絶縁膜６１は、半導体層５４ａ，５４ｂのそれぞれと、選択領域５５とにより形成されるｐｎ接合を被覆する。第１絶縁膜６１の材料は、第１実施形態に係る受光素子の第１絶縁膜２１と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0089】
第１絶縁膜６１は、第１絶縁膜６１が被覆するｐｎ接合を構成する半導体層５４ａ，５４ｂ及び選択領域５５のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の固定電荷を有する。第３実施形態では、ｐｎ接合を形成するｐ＋型の選択領域５５のアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の半導体層５４ａ，５４ｂのドナー密度ＮＤよりも高い場合（ＮＡ＞ＮＤの場合）を説明する。この場合、図２９に示すように、第１絶縁膜６１は、選択領域５５と同一極性である正の固定電荷（正孔）を有する。これにより、ｎ型の半導体層５４ａ，５４ｂの第１絶縁膜６１との界面付近に電子が誘起されて、ｐｎ接合の空乏層Ｄ６の幅Ｗ６が縮小するため、空乏層Ｄ６で生成される暗電流を低減することができる。
【0090】
一方、図示を省略するが、ｐｎ接合を形成するｐ型の選択領域５５のアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の半導体層５４ａ，５４ｂのドナー密度ＮＤよりも低い場合（ＮＡ＜ＮＤの場合）には、第１絶縁膜６１は、半導体層５４ａ，５４ｂと同一極性である負の固定電荷（電子）を有する。これにより、ｎ型の半導体層５４ａ，５４ｂの第１絶縁膜６１との界面付近に正孔が誘起されて、ｐｎ接合の空乏層Ｄ６の幅Ｗ６が縮小するため、空乏層Ｄ６で生成される暗電流を低減することができる。
【0091】
図２８に示すように、第１絶縁膜６１の半導体層５４ａ，５４ｂ側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）には第２絶縁膜６２が設けられている。第２絶縁膜６２は、トレンチ５０に沿って設けられている。第２絶縁膜６２は、選択領域５５と接している。第２絶縁膜６２の材料は、第１実施形態に係る受光素子の第２絶縁膜２２と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0092】
ここで、第２絶縁膜６２は、選択領域５５の極性と逆極性の固定電荷を有することが好ましい。例えば図２８及び図２９に示すように、選択領域５５がｐ型である場合には、負の固定電荷（電子）を有することが好ましい。これにより、選択領域５５の第２絶縁膜６２との界面には正孔が誘起され、選択領域５５と第２絶縁膜６２との界面で生成される暗電流を低減することができる。なお、第２絶縁膜６２は、正の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。
【0093】
なお、図示を省略するが、選択領域５５がｎ型である場合には、正の固定電荷（正孔）を有することが好ましい。これにより、選択領域５５の第２絶縁膜６２との界面には電子が誘起され、選択領域５５と第２絶縁膜６２との界面で生成される暗電流を低減することができる。
【0094】
第２絶縁膜６２の第１絶縁膜６１側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）には第３絶縁膜６３が設けられている。第３絶縁膜６３は、第２絶縁膜６２を介してトレンチ５０内を埋め込むように設けられている。第３絶縁膜６３の材料は、第１絶縁膜６１及び第２絶縁膜６２と同様の材料が使用可能である。第３絶縁膜６３は、正又は負の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。
【0095】
半導体層５４ａ，５４ｂの他面（上面）側には、第１電極３１ａ，３１ｂが設けられている。第１電極３１ａ，３１ｂは、半導体層５４ａ，５４ｂに電気的に接続されている。第１電極３１ａ，３１ｂは、光吸収層５２ａ，５２ｂで発生した信号電荷（電子）を読み出すための電圧が供給される。
【0096】
光吸収層５２ａ，５２ｂの一面（下面）側には、ｐ＋型の半導体層５１ａ，５１ｂが設けられている。半導体層５１ａ，５１ｂは、例えば、トレンチ５０及び選択領域５５により区画されて、画素Ｐ毎に設けられている。半導体層５１ａ，５１ｂの材料は、第２実施形態に係る受光素子の半導体層５１と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0097】
半導体層５１ａ，５１ｂの光吸収層５２ａ，５２ｂ側の一面（上面）とは反対側の他面（下面）には、第２電極３２が各画素Ｐに共通に設けられている。第２電極３２は、光吸収層５２ａ，５２ｂで発生した電荷のうち、信号電荷として用いられない電荷（正孔）を排出する。
【0098】
第３実施形態に係る受光素子によれば、図２８及び図２９に示すように、第１絶縁膜６１が、第１絶縁膜６１が被覆するｐｎ接合を構成する半導体層５４ａ，５４ｂ及び選択領域５５のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の固定電荷を有する。これにより、ｐｎ接合の空乏層Ｄ６の幅Ｗ６を縮小することができ、空乏層Ｄ６で生成し易い暗電流を低減することができる。
【0099】
【0100】
まず、図３０に示すように、ｐ＋型の半導体層（半導体基板）５１上に、ｐ型の光吸収層５２、ｐ型の半導体層５３及びｎ＋型の半導体層５４を順次エピタキシャル成長させる。次に、図３１に示すように、ＣＶＤ法又はＡＬＤ法等により、半導体層５４上に、正の固定電荷を有する第１絶縁膜６１を堆積する。
【0101】
次に、第１絶縁膜６１上にフォトレジスト膜４４を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジスト膜４４をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜４４をエッチングマスクとして用いて、ドライエッチング等により、図３２に示すように、第１絶縁膜６１の一部を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜４４を除去する。
【0102】
次に、第１絶縁膜６１をエッチングマスクとして用いて、ドライエッチング等により、半導体層５４、半導体層５３及び光吸収層５２を選択的に除去することにより、トレンチ５０を形成する。この結果、図３３に示すように、半導体層５４ａ，５４ｂ、半導体層５３ａ，５３ｂ及び光吸収層５２ａ，５２ｂがトレンチ５０により画素Ｐ毎に区画される。
【0103】
次に、図３４に示すように、第１絶縁膜６１をマスクとして用いて、選択拡散プロセスにより、トレンチ５０に沿ってｐ＋型の選択領域５５を形成する。この結果、半導体層５１ａ，５１ｂが選択領域５５により画素Ｐ毎に区画される。
【0104】
次に、図３５に示すように、ＣＶＤ法又はＡＬＤ法等により、トレンチ５０内を埋め込むように、第２絶縁膜６２及び第３絶縁膜６３を順次堆積する。なお、第２絶縁膜６２は、図３５に示すように例えば負の固定電荷を有するが、正の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。また、第３絶縁膜６３は、正又は負の固定電荷を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。
【0105】
次に、第３絶縁膜６３上にフォトレジスト膜４５を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジスト膜４５をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜４５をエッチングマスクとして用いて、ドライエッチング等により、図３６に示すように、第３絶縁膜６３、第２絶縁膜６２及び第１絶縁膜６１の一部を選択的に除去する。第３絶縁膜６３、第２絶縁膜６２及び第１絶縁膜６１を貫通する開口部が画素Ｐ毎に形成される。
【0106】
次に、スパッタリング法又は蒸着法等により、第３絶縁膜６３、第２絶縁膜６２及び第１絶縁膜６１の開口部を埋め込むように、金属膜を堆積する。そして、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により、金属膜をパターニングする。この結果、図３７に示すように、半導体層５４ａ，５４ｂ上に第１電極３１ａ，３１ｂが形成される。その後、図２８に示すように、スパッタリング法又は蒸着法等により、第２電極３２を形成することにより、第３実施形態に係る受光素子が完成する。
【0107】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る受光素子は、図３８に示すように、図４に示した第１実施形態に係る受光素子と逆の極性を有する。即ち、第４実施形態に係る受光素子は、ｐ型の光吸収層（光電変換層）５２と、光吸収層５２の光Ｌが入射する一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｐ型の半導体層５３と、半導体層５３の光吸収層５２側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）から光吸収層５２に到達するように設けられたｎ＋型の選択領域５６ａ，５６ｂを備える。
第４実施形態に係る受光素子は、図３８に示すように、図４に示した第１実施形態に係る受光素子と逆の極性を有する。即ち、第４実施形態に係る受光素子は、ｐ型の光吸収層（光電変換層）５２と、光吸収層５２の光Ｌが入射する一面（下面）とは反対側の他面（上面）に設けられたｐ型の半導体層５３と、半導体層５３の光吸収層５２側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）から光吸収層５２に到達するように設けられたｎ＋型の選択領域５６ａ，５６ｂを備える。
【0108】
選択領域５６ａ，５６ｂは、第１電極３１ａ，３１ｂに接しており、コンタクト部として機能する。選択領域５６ａ，５６ｂは、ｎ型不純物として例えばゲルマニウム（Ｇｅ）を拡散させた拡散層で構成されている。光吸収層５２の一面には、ｐ＋型の半導体層５１が設けられている。第４実施形態では、信号電荷として電子が第１電極３１ａ，３１ｂから読み出され、正孔が第２電極３２から排出される。
【0109】
第１絶縁膜６１は、第１絶縁膜６１が被覆するｐｎ接合を構成する半導体層５３及び選択領域５６ａ，５６ｂのうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の固定電荷を有する。第４実施形態では、ｐｎ接合を形成するｐ型の半導体層５３のアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の選択領域５６ａ，５６ｂのドナー密度ＮＤよりも低い場合（ＮＡ＜ＮＤの場合）を説明する。この場合、図３９に示すように、第１絶縁膜６１は、ｎ型の選択領域５６ａ，５６ｂと同一極性である負の固定電荷（電子）を有する。これにより、ｐ型の半導体層５３の第１絶縁膜６１との界面付近に正孔が誘起されて、ｐｎ接合の空乏層Ｄ７の幅Ｗ７が縮小するため、空乏層Ｄ７で生成される暗電流を低減することができる。
【0110】
一方、図示を省略するが、ｐｎ接合を形成するｐ型の半導体層５３のアクセプタ密度ＮＡが、ｎ型の選択領域５６ａ，５６ｂのドナー密度ＮＤよりも高い場合（ＮＡ＞ＮＤの場合）には、第１絶縁膜２１は、ｎ型の選択領域５６ａ，５６ｂと同一極性である正の固定電荷（正孔）を有する。これにより、ｎ型の選択領域５６ａ，５６ｂの第１絶縁膜６１との界面付近に電子が誘起されて、ｐｎ接合の空乏層Ｄ７の幅Ｗ７が縮小するため、空乏層Ｄ７で生成される暗電流を低減することができる。
【0111】
第４実施形態に係る受光素子によれば、第１実施形態に係る受光素子と逆極性の構成である場合でも、第１絶縁膜６１が有する固定電荷も逆極性とすることにより、第１実施形態に係る受光素子と同様の効果を奏する。なお、図示を省略するが、第２及び第３実施形態に係る受光素子のそれぞれと逆極性の構成である場合でも、第１絶縁膜６１が有する固定電荷も逆極性とすることにより、第２及び第３実施形態に係る受光素子のそれぞれと同様の効果を奏する。
【0112】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る受光素子の基本的な構成は、図４０に示すように、図４に示した第１実施形態に係る構成と同様である。しかし、第５実施形態に係る受光素子の基本的な構成は、第２絶縁膜２２が半導体層１３に接する点が、第１実施形態と異なる。
第５実施形態に係る受光素子の基本的な構成は、図４０に示すように、図４に示した第１実施形態に係る構成と同様である。しかし、第５実施形態に係る受光素子の基本的な構成は、第２絶縁膜２２が半導体層１３に接する点が、第１実施形態と異なる。
【0113】
選択領域１４ａ，１４ｂが第１電極３１ａ，３１ｂと接しており、且つ半導体層１３よりも選択領域１４ａ，１４ｂの電荷密度が高い場合には、第２絶縁膜２２は、第１絶縁膜２１及び選択領域１４ａ，１４ｂの極性と同一極性の固定電荷を有することが好ましい。例えば図４０に示すように、選択領域１４ａ，１４ｂがｐ型である場合には、第２絶縁膜２２は、正の固定電荷（正孔）を有することが好ましい。これにより、ｎ型の半導体層１３の第２絶縁膜２２との界面には電子が誘起され、半導体層１３と第２絶縁膜２２との界面で生成される暗電流を低減することができる。なお、第２絶縁膜２２は、負の固定電荷（電子）を有していてもよく、固定電荷を有していなくてもよい。
【0114】
また、図示を省略するが、全体を逆の構成として、選択領域１４ａ，１４ｂがｎ型である場合には、第２絶縁膜２２は、負の固定電荷（電子）を有することが好ましい。これにより、ｐ型の半導体層１３の第２絶縁膜２２との界面には正孔が誘起され、半導体層１３と第２絶縁膜２２との界面で生成される暗電流を低減することができる。なお、半導体層１３よりも選択領域１４ａ，１４ｂの電荷密度が低い場合には、第２絶縁膜２２は、第１絶縁膜２１と逆極性の固定電荷を有することが好ましい。
【0115】
第５実施形態に係る受光素子によれば、選択領域１４ａ，１４ｂが第１電極３１ａ，３１ｂと接している場合に、半導体層１３に接する第２絶縁膜２２が、選択領域１４ａ，１４ｂの極性と同一極性の固定電荷を有することにより、半導体層１３と第２絶縁膜２２との界面で生成される暗電流を低減することができる。
【0116】
（第６実施形態）
第６実施形態に係る受光素子は、図４１に示すように、画素Ｐ間にトレンチ１２ｘが設けられている点が、図４０に示した第５実施形態の構成と異なる。第６実施形態に係る受光素子の他の構成は、図４０に示した第５実施形態の構成と同様であるので、重複した説明を省略する。
第６実施形態に係る受光素子は、図４１に示すように、画素Ｐ間にトレンチ１２ｘが設けられている点が、図４０に示した第５実施形態の構成と異なる。第６実施形態に係る受光素子の他の構成は、図４０に示した第５実施形態の構成と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0117】
トレンチ１２ｘは、半導体層１３の光吸収層１２側の一面（下面）とは反対側の他面（上面）から、半導体層１３を貫通し、光吸収層１２の深さ方向の一部まで到達するように設けられている。なお、トレンチ１２ｘは、半導体層１３及び光吸収層１２を貫通し、半導体層１１まで到達していてもよい。トレンチ１２ｘは、各画素Ｐを区画するように格子状の平面パターンを有する。
【0118】
第６施形態に係る受光素子によれば、トレンチ１２ｘを有することにより、画素Ｐ間を分離することができる。更に、選択領域１４ａ，１４ｂが第１電極３１ａ，３１ｂと接している場合に、半導体層１３に接する第２絶縁膜２２が、選択領域１４ａ，１４ｂの極性と同一極性の固定電荷を有することにより、半導体層１３と第２絶縁膜２２との界面で生成される暗電流を低減することができる。
【0119】
（その他の実施形態）
上記のように、本技術は第１～第６実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。上記の実施形態が開示する技術内容の趣旨を理解すれば、当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が本技術に含まれ得ることが明らかとなろう。また、第１～第５実施形態及びそれらの各変形例がそれぞれ開示する構成を、矛盾の生じない範囲で適宜組み合わせることができる。例えば、複数の異なる実施形態がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよく、同一の実施形態の複数の異なる変形例がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよい。
上記のように、本技術は第１～第６実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。上記の実施形態が開示する技術内容の趣旨を理解すれば、当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が本技術に含まれ得ることが明らかとなろう。また、第１～第５実施形態及びそれらの各変形例がそれぞれ開示する構成を、矛盾の生じない範囲で適宜組み合わせることができる。例えば、複数の異なる実施形態がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよく、同一の実施形態の複数の異なる変形例がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよい。
【0120】
＜適用例＞
固体撮像装置１は、例えば赤外領域を撮像可能なカメラ等、様々なタイプの電子機器に適用することができる。例えば図４２に示すように、電子機器４は、静止画又は動画を撮影可能なカメラを構成する。電子機器４は、固体撮像装置１、光学系（光学レンズ）３１０、シャッタ装置３１１、駆動部３１３及び信号処理部３１２を備える。
固体撮像装置１は、例えば赤外領域を撮像可能なカメラ等、様々なタイプの電子機器に適用することができる。例えば図４２に示すように、電子機器４は、静止画又は動画を撮影可能なカメラを構成する。電子機器４は、固体撮像装置１、光学系（光学レンズ）３１０、シャッタ装置３１１、駆動部３１３及び信号処理部３１２を備える。
【0121】
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１へ導く。光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、固体撮像装置１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動部３１３は、固体撮像装置１の転送動作及びシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御する。信号処理部３１２は、固体撮像装置１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行う。信号処理後の映像信号Ｄｏｕｔは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、或いはモニタ等に出力される。
【0122】
＜内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【0123】
図４３は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【0124】
図４３では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
【0125】
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【0126】
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【0127】
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
【0128】
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
【0129】
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
【0130】
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
【0131】
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
【0132】
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【0133】
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【0134】
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【0135】
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【0136】
【0137】
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
【0138】
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
【0139】
撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
【0140】
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【0141】
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【0142】
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
【0143】
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
【0144】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
【0145】
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
【0146】
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
【0147】
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
【0148】
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
【0149】
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
【0150】
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
【0151】
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【0152】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
【0153】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
【0154】
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
【0155】
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【0156】
図４５は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【0157】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図４５に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
【0158】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【0159】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【0160】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【0161】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【0162】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【0163】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【0164】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【0165】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０３０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【0166】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図４５の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【0167】
図４６は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【0168】
図４６では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【0169】
撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【0170】
なお、図４６には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【0171】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【0172】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【0173】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【0174】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【0175】
以上、本技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
【0176】
更に、本技術に係る固体撮像装置１は、監視カメラ，生体認証システム及びサーモグラフィ等の電子機器にも適用することが可能である。監視カメラは、例えばナイトビジョンシステム（暗視）のものである。固体撮像装置１を監視カメラに適用することにより、夜間の歩行者及び動物等を遠くから認識することが可能となる。また、固体撮像装置１を車載カメラとして適用すると、ヘッドライトや天候の影響を受けにくい。例えば、煙及び霧等の影響を受けずに、撮影画像を得ることができる。更に、物体の形状の認識も可能となる。また、サーモグラフィでは、非接触温度測定が可能となる。サーモグラフィでは、温度分布や発熱も検出可能である。加えて、固体撮像装置１は、炎，水分又はガス等を検知する電子機器にも適用可能である。
【0177】
なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
（１）
複数の画素を備え、
前記複数の画素のそれぞれが、
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層と、
前記光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に到達するように設けられ、前記第１半導体層に接する第２導電型の選択領域と、
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層及び前記選択領域に接する第１絶縁膜と、
前記第１半導体層の前記他面側に前記画素毎に設けられた第１電極と、
を備え、
前記第１絶縁膜が、前記半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
受光素子。
（２）
前記選択領域が、前記第１電極に接する、
前記（１）に記載の受光素子。
（３）
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層に接する第２絶縁膜を更に備える、
前記（２）に記載の受光素子。
（４）
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が高く、
前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
前記（３）に記載の受光素子。
（５）
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が低く、
前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と逆極性の不揮発性の電荷を有する、
前記（３）又は（４）に記載の受光素子。
（６）
前記光吸収層の前記一面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第２半導体層を更に含む、
前記（１）～（５）のいずれか１つに記載の受光素子。
（７）
前記第２半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面に設けられた第２電極を更に含む、
前記（６）に記載の受光素子。
（８）
隣り合う前記画素間に、前記第１半導体層の前記他面から前記光吸収層に到達する溝が設けられている、
前記（１）～（７）のいずれか１つに記載の受光素子。
（９）
前記選択領域が、前記画素毎の前記第１電極の間に位置する、
前記（１）に記載の受光素子。
（１０）
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記選択領域に接する第２絶縁膜を更に備える、
前記（９）に記載の受光素子。
（１１）
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が高く、
前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と逆極性の不揮発性の電荷を有する、
前記（１０）に記載の受光素子。
（１２）
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が低く、
前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
前記（１０）に記載の受光素子。
（１３）
前記光吸収層の前記他面側と、前記第１半導体層の前記一面側との間に、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第２導電型の第２半導体層を更に備える、
前記（９）～（１２）のいずれか１つに記載の受光素子。
（１４）
隣り合う前記画素間に、前記第１半導体層の前記他面から前記光吸収層に到達する溝が設けられている、
前記（９）～（１３）のいずれか１つに記載の受光素子。
（１５）
前記選択領域が、前記溝に沿って設けられてる、
前記（１４）に記載の受光素子。
（１６）
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層を形成し、
前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に達し、且つ前記第１半導体層に接するように第２導電型の選択領域を形成し、
前記第１半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する第１絶縁膜を、前記第１半導体層の前記他面側に、前記第１半導体層及び前記選択領域に接するように形成し、
前記第１半導体層の前記他面側に、前記画素毎に第１電極を形成する、
ことを含む、
受光素子の製造方法。
（１７）
前記選択領域を拡散プロセスにより形成する、
前記（１６）に記載の受光素子の製造方法。
（１８）
前記選択領域に接するように前記第１電極を形成する、
前記（１６）又は（１７）に記載の受光素子の製造方法。
（１９）
前記第１半導体層に接するように前記第１電極を形成する、
前記（１６）又は（１７）に記載の受光素子の製造方法。
（２０）
複数の画素を備える画素領域と、
前記画素領域を制御する回路部と、
を備え、
前記複数の画素のそれぞれが、
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層と、
前記光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に到達するように設けられ、前記第１半導体層に接する第２導電型の選択領域と、
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層及び前記選択領域に接する第１絶縁膜と、
前記第１半導体層の前記他面側に前記画素毎に設けられた第１電極と、
を備え、
前記第１絶縁膜が、前記半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
固体撮像装置。
（１）
複数の画素を備え、
前記複数の画素のそれぞれが、
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層と、
前記光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に到達するように設けられ、前記第１半導体層に接する第２導電型の選択領域と、
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層及び前記選択領域に接する第１絶縁膜と、
前記第１半導体層の前記他面側に前記画素毎に設けられた第１電極と、
を備え、
前記第１絶縁膜が、前記半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
受光素子。
（２）
前記選択領域が、前記第１電極に接する、
前記（１）に記載の受光素子。
（３）
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層に接する第２絶縁膜を更に備える、
前記（２）に記載の受光素子。
（４）
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が高く、
前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
前記（３）に記載の受光素子。
（５）
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が低く、
前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と逆極性の不揮発性の電荷を有する、
前記（３）又は（４）に記載の受光素子。
（６）
前記光吸収層の前記一面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第２半導体層を更に含む、
前記（１）～（５）のいずれか１つに記載の受光素子。
（７）
前記第２半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面に設けられた第２電極を更に含む、
前記（６）に記載の受光素子。
（８）
隣り合う前記画素間に、前記第１半導体層の前記他面から前記光吸収層に到達する溝が設けられている、
前記（１）～（７）のいずれか１つに記載の受光素子。
（９）
前記選択領域が、前記画素毎の前記第１電極の間に位置する、
前記（１）に記載の受光素子。
（１０）
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記選択領域に接する第２絶縁膜を更に備える、
前記（９）に記載の受光素子。
（１１）
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が高く、
前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と逆極性の不揮発性の電荷を有する、
前記（１０）に記載の受光素子。
（１２）
前記第１半導体層よりも前記選択領域の電荷密度が低く、
前記第２絶縁膜が、前記第１絶縁膜と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
前記（１０）に記載の受光素子。
（１３）
前記光吸収層の前記他面側と、前記第１半導体層の前記一面側との間に、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第２導電型の第２半導体層を更に備える、
前記（９）～（１２）のいずれか１つに記載の受光素子。
（１４）
隣り合う前記画素間に、前記第１半導体層の前記他面から前記光吸収層に到達する溝が設けられている、
前記（９）～（１３）のいずれか１つに記載の受光素子。
（１５）
前記選択領域が、前記溝に沿って設けられてる、
前記（１４）に記載の受光素子。
（１６）
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層を形成し、
前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に達し、且つ前記第１半導体層に接するように第２導電型の選択領域を形成し、
前記第１半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する第１絶縁膜を、前記第１半導体層の前記他面側に、前記第１半導体層及び前記選択領域に接するように形成し、
前記第１半導体層の前記他面側に、前記画素毎に第１電極を形成する、
ことを含む、
受光素子の製造方法。
（１７）
前記選択領域を拡散プロセスにより形成する、
前記（１６）に記載の受光素子の製造方法。
（１８）
前記選択領域に接するように前記第１電極を形成する、
前記（１６）又は（１７）に記載の受光素子の製造方法。
（１９）
前記第１半導体層に接するように前記第１電極を形成する、
前記（１６）又は（１７）に記載の受光素子の製造方法。
（２０）
複数の画素を備える画素領域と、
前記画素領域を制御する回路部と、
を備え、
前記複数の画素のそれぞれが、
光を入射する一面を有し、化合物半導体材料を含む光吸収層と、
前記光吸収層の前記一面とは反対側の他面側に設けられ、前記光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層の前記光吸収層側の一面とは反対側の他面から前記光吸収層に到達するように設けられ、前記第１半導体層に接する第２導電型の選択領域と、
前記第１半導体層の前記他面側に設けられ、前記第１半導体層及び前記選択領域に接する第１絶縁膜と、
前記第１半導体層の前記他面側に前記画素毎に設けられた第１電極と、
を備え、
前記第１絶縁膜が、前記半導体層及び前記選択領域のうちの可動電荷密度が高い一方と同一極性の不揮発性の電荷を有する、
固体撮像装置。
【符号の説明】
【0178】
１…固体撮像装置、４…電子機器、１０Ａ…画素領域、１１，１３，５１，５１ａ，５１ｂ，５３，５３ａ，５３ｂ，５４，５４ａ，５４ｂ…半導体層、１２，５２，５２ａ，５２ｂ…光吸収層（光電変換層）、１２ｘ，５０…トレンチ、１４ａ，１４ｂ，５５，５６ａ，５６ｂ…選択領域、４１～４５…フォトレジスト膜、１３０…回路部、１３１…行走査部、１３２…システム制御部、１３３…水平選択部、１３４…列走査部、１３５…水平信号線、３１０…光学系（光学レンズ）、３１１…シャッタ装置、３１２…信号処理部、３１３…駆動部、１１０００…内視鏡手術システム、１１１００…内視鏡、１１１０１…鏡筒、１１１０２…カメラヘッド、１１１１０…術具、１１１１１…気腹チューブ、１１１１２…エネルギー処置具、１１１２０…支持アーム装置、１１１３１…術者（医師）、１１１３２…患者、１１１３３…患者ベッド、１１２００…カート、１１２０２…表示装置、１１２０３…光源装置、１１２０４…入力装置、１１２０５…処置具制御装置、１１２０６…気腹装置、１１２０７…レコーダ、１１２０８…プリンタ、１１４００…伝送ケーブル、１１４０１…レンズユニット、１１４０２…撮像部、１１４０３…駆動部１１４０４…通信部、１１４０５…カメラヘッド制御部、１１４１１…通信部、１１４１２…画像処理部、１１４１３…制御部、１２０００…車両制御システム、１２００１…通信ネットワーク、１２０１０…駆動系制御ユニット、１２０２０…ボディ系制御ユニット、１２０３０…車外情報検出ユニット、１２０３０…ボディ系制御ユニット、１２０３１…撮像部、１２０４０…車内情報検出ユニット、１２０４１…運転者状態検出部、１２０５０…統合制御ユニット、１２０５１…マイクロコンピュータ、１２０５２…音声画像出力部、１２０６１…オーディオスピーカ、１２０６２…表示部、１２０６３…インストルメントパネル、１２１００…車両、１２１０１～１２１０５…撮像部、Ｐ…画素
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