光接收元件和电子设备的制作方法
本技术涉及光接收元件和电子设备，尤其涉及能够减少漏电流以减少电流消耗的光接收元件和电子设备。
背景技术：
使用间接飞行时间(tof：timeofflight)的测距系统是已知的。这种测距系统需要包括如下传感器，这种传感器能够当通过发光二极管(led：lightemittingdiode)或激光器发出一定相位的活动光并将该活动光照射到物体上以产生反射光时能够将在接收反射光时产生的信号电荷分配到不同的区域。
同样地，例如，已经提出了如下技术：通过直接向传感器的基板施加电压来在所述基板中产生电流，从而可以调制基板的宽范围区域(例如，参见专利文献1)。这种传感器也被称为电流辅助光子解调器(capd：currentassistedphotonicdemodulator)传感器。
capd传感器设置有至少两个抽头，每个抽头包括施加有电压的施加电极和用于收集电荷的吸引电极。当向两个抽头中的一者的施加电极施加正电压时，在两个抽头之间产生电场，从而引起电流流动。然后，将通过光电转换产生的信号电荷引入另一抽头的吸引电极并进行收集。
[引用列表]
[专利文献]
专利文献1：日本特开第2011-86904号公报
技术实现要素：
技术问题
需要capd传感器减少泄漏电流，以便降低电流消耗。
本技术是考虑到上述情况实现的，并且是为了减少泄漏电流，从而可以减少电流消耗。
技术方案
根据本技术的第一方面的光接收元件包括像素阵列部，所述像素阵列部具有以矩阵形式二维地布置的像素，每个所述像素包括两个抽头：第一抽头，其检测通过光电转换部的光电转换获得的电荷；及第二抽头，其检测通过所述光电转换部的光电转换获得的电荷。在所述光接收元件中，除了所述两个抽头和像素晶体管区域之外，每个所述像素中的平坦区域包括作为所述抽头的外围部分的抽头外围区域和靠近所述像素晶体管区域的像素晶体管邻近区域，在所述抽头外围区域中，在基板的与光入射表面相对的表面上形成有嵌入氧化膜，并且在所述嵌入氧化膜的光入射表面侧上形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于基板浓度的杂质浓度的第一半导体区域，并且在所述像素晶体管邻近区域中形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于所述基板浓度的杂质浓度的第二半导体区域。
根据本技术的第二方面的电子设备设置有光接收元件，所述光接收元件包括像素阵列部，所述像素阵列部具有以矩阵形式二维地布置的像素，每个所述像素包括两个抽头：第一抽头，其检测通过光电转换部的光电转换获得的电荷；及第二抽头，其检测通过所述光电转换部的光电转换获得的电荷。在所述光接收元件中，除了所述两个抽头和像素晶体管区域之外，每个所述像素中的平坦区域包括作为所述抽头的外围部分的抽头外围区域和靠近所述像素晶体管区域的像素晶体管邻近区域，在所述抽头外围区域中，在基板的与光入射表面相对的表面上形成有嵌入氧化膜，并且在所述嵌入氧化膜的光入射表面侧上形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于基板浓度的杂质浓度的第一半导体区域，并且在所述像素晶体管邻近区域中形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于所述基板浓度的杂质浓度的第二半导体区域。
在本技术的第一方面和第二方面中，提供了具有以矩阵形式二维地布置的像素的所述像素阵列部，并且每个所述像素包括两个抽头：第一抽头，其检测通过所述光电转换部的光电转换获得的电荷；及第二抽头，其检测通过所述光电转换部的光电转换获得的电荷。除了所述两个抽头和像素晶体管区域之外，每个所述像素中的平坦区域包括作为所述抽头的外围部分的抽头外围区域和靠近所述像素晶体管区域的像素晶体管邻近区域。在所述抽头外围区域中，在基板的与光入射表面相对的表面上形成有嵌入氧化膜，并且在所述嵌入氧化膜的光入射表面侧上形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于基板浓度的杂质浓度的第一半导体区域。在所述像素晶体管邻近区域中形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于所述基板浓度的杂质浓度的第二半导体区域。
光接收元件或电子设备可以是独立的元件/设备，或者可以是结合在另一设备中的模块。
附图说明
图1是示出了应用了本技术的光接收元件的构造示例的框图。
图2示出了比较示例中的像素的截面图。
图3是比较示例中的像素的平面图。
图4是示出了像素的等效电路的图。
图5示出了用于解释在比较示例的像素中产生的漏电流的图。
图6示出了图1中的像素的第一构造示例的横截面。
图7是图1中的像素的第一构造示例的平面图。
图8是用于解释第一构造示例的效果的图。
图9示出了第一构造例的变形例的截面图。
图10示出了用于示出图1中的光接收元件中的像素的第二构造示例的图。
图11示出了第二构造例的变形例的截面图。
图12示出了用于示出图1中的像素的第三至第五构造示例的图。
图13示出了用于示出图1中的像素的第六结构例的图。
图14示出了用于示出图1中的像素的第七结构例的图。
图15示出了用于示出图1中的像素的第八至第十构造示例的图。
图16示出了抽头形状的变形例的图。
图17是示出了抽头形状的变形例的图。
图18是用于示出应用了本技术的测距模块的构造示例的框图。
图19是用于示出作为应用了本技术的电子设备的智能电话的构造示例的框图。
图20是示出了车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图21是辅助解释车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
在下文中，将给出用于实施本技术的方式的说明(在下文中，称为实施例)。将按以下顺序进行说明。
1.光接收元件的构造示例
2.像素的比较结构示例
3.像素的等效电路的构造示例
4.像素的第一构造示例
5.像素的第二构造示例
6.像素的第三至第五构造示例
7.像素的第六构造示例
8.像素的第七构造示例
9.像素的第八至第十构造示例
10.其它变形例
11.测距模块的构造示例
12.电子设备的构造示例
13.移动体的应用示例
<1.光接收元件的构造示例>
图1是示出了应用了本技术的光接收元件的构造示例的框图。
图1所示的光接收元件1接收从预定光源发射并被被摄体反射的脉冲光的反射光，并输出间接tof测距信息。光接收元件1包括形成在未图示的半导体基板上的像素阵列部20和与像素阵列部20集成在同一半导体基板上的周边电路部。例如，周边电路部包括抽头驱动部21、垂直驱动部22、列处理部23、水平驱动部24和系统控制部25。
光接收元件1还包括信号处理部31和数据存储部32。应注意，信号处理部31和数据存储部32可以与光接收元件1安装在同一基板上，或者可以布置在与用于光接收元件1的基板不同的基板上。
在像素阵列部20的构造中，根据接收的光的光量产生电荷并且根据该电荷输出信号的像素51沿着行方向和列方向以矩阵的形式二维地布置。即，像素阵列部20包括多个像素51，这些像素51对入射光进行光电转换，并根据作为光电转换结果获得的电荷输出信号。这里，行方向是指像素51的水平布置方向。列方向是指像素51的垂直布置方向。行方向是图1中的横向方向。列方向是图1中的纵向方向。
每个像素51具有capd结构，从外部接收入射光(或特别是红外光)，对光进行光电转换，并根据作为光电转换结果获得的电荷输出像素信号。像素51分别包括第一抽头ta和第二抽头tb，第一抽头ta通过施加预定电压mix0来检测通过光电转换获得的电荷(图4)，第二抽头tb通过施加预定电压mix1来检测通过光电转换获得的电荷(图4)。
抽头驱动部21经由预定电压供应线30将预定电压mix0供应到像素阵列部20中的每个像素51的第一抽头ta，并且经由预定电源供应线30将预定电压mix1供应到每个像素50的第二抽头tb。因此，针对像素阵列部20的每个像素列布置有用于传送电压mix0和用于传送电压mix1的两条电压供应线30。
在像素阵列部20中的矩阵形像素布置中，在行方向上布置有用于每个像素行的像素驱动线28，并且在列方向上布置有用于每个像素列的两条垂直信号线29。例如，像素驱动线28传输用于驱动以从像素51读出信号的驱动信号。应注意，图1示出了一条像素驱动线28，但是像素驱动线28的数量不限于一条。每条像素驱动线28的一端连接到垂直驱动部22中的相应行的输出端。
垂直驱动部22包括移位寄存器、地址解码器等，并且例如同时驱动像素阵列部20中的所有像素51，或者逐行驱动像素51。即，垂直驱动部22和控制垂直驱动部22的系统控制部25构成用于控制像素阵列部20中的每个像素的操作的驱动部。
根据垂直驱动部22执行的驱动控制从特定像素行中的像素51输出的信号通过垂直信号线29输入到列处理部23。列处理部23对经由垂直信号线29从像素51输出的像素信号执行预定的信号处理，并临时保持经信号处理的像素信号。例如，列处理部23执行作为信号处理的噪声去除或ad(模数)转换等，并然后保持经ad转换的像素信号。
水平驱动部24包括移位寄存器、地址解码器等，并且在列处理部23中顺序地选择与各个像素列相对应的单位电路。作为水平驱动部24的这种选择性扫描的结果，通过列处理部23针对各单位电路进行的信号处理而得到的像素信号顺序地输出。
例如，系统控制部25包括用于产生各种定时信号的定时发生器。根据由定时发生器产生的各种定时信号来执行抽头驱动部21、垂直驱动部22、列处理部23、水平驱动部24等的驱动控制。
信号处理部31至少具有计算处理功能，并且基于从列处理部23输出的像素信号来执行包括计算处理在内的各种信号处理。为了使信号处理部31执行信号处理，数据存储部32临时存储该处理所需的数据。
<2.像素的比较结构示例>
稍后将详细地给出图1中的形成在光接收元件1的像素阵列部20中的每个像素51的结构，并且首先解释像素51的比较示例中的像素结构。
图2是作为要与像素51比较的比较示例的像素px的截面图。图3是以2×2排列的像素px的平面图。在图2中，a是沿图3中的线y-y′截取的截面图，并且b是沿图3中的线x-x′截取的截面图。
如图2所示，像素px包括半导体基板61以及形成在半导体基板61上的片上透镜62，半导体基板61包括例如硅基板或者具体地p型半导体层。半导体基板61的形成有片上透镜62的上表面是后表面，并且半导体基板61的形成有多层配线层91的下表面是前表面。
在图2中，半导体基板61形成为例如具有20μm以下的纵向厚度。具体地，纵向厚度是在垂直于半导体基板61的表面的方向上的厚度。应注意，半导体基板61可以具有20μm以上的厚度。充分的是，根据光接收元件1的期望特性等来确定厚度。
另外，半导体基板61是例如具有1e+13数量级以下的基板浓度的高电阻p-epi基板。半导体基板61形成为例如具有500[ωcm]以上的电阻率。
在此，半导体基板61的基板浓度与电阻率之间的关系被设定为使得例如在基板浓度为6.48e+12[cm3]时，电阻率为2000[ωcm]；当基板浓度为1.30e+13[cm3]时，电阻率为1000[ωcm]；当基板浓度为2.59e+13[cm3]时，电阻率为500[ωcm]；并且当基板浓度为1.30e+14[cm3]时，电阻率为100[ωcm]。
在图2中，半导体基板61的上表面是上面入射有反射光的表面(下文中，也被称为光入射表面)。用于会聚从外部入射的反射光并引导该光入射到半导体基板61上的片上透镜62形成在光入射表面上。
另外，在半导体基板61的光入射表面上，在像素px的边界部分处形成有用于防止与相邻像素的串扰的像素间遮光膜63。像素间遮光膜63防止入射在像素px上的光进入相邻的其它像素px。
在半导体基板61的光入射表面侧界面上形成有包括具有正固定电荷的一个膜或层叠膜的固定电荷膜64。固定电荷膜64抑制暗电流出现在半导体基板61的入射表面侧上。
在半导体基板61的与光入射表面相对的表面侧上形成有信号提取部65-1和信号提取部65-2。与光入射表面相反的表面侧是图2中的下表面内侧。信号提取部65-1和信号提取部65-2分别对应于图1中的第一抽头ta和第二抽头tb。
如图2所示，信号提取部65-1包括作为n型半导体区域的n+半导体区域71-1和作为p型半导体区域的p+半导体区域72-1。类似地，信号提取部65-2包括作为n型半导体区域的n+半导体区域71-2和作为p型半导体区域的p+半导体区域72-2。
如图3所示，在平面图中，n+半导体区域71-1形成为圆形(甜甜圈形状)，以环绕设置在中心处的p+半导体区域72-1。类似地，n+半导体区域71-2也形成为圆形(甜甜圈形状)，以环绕设置在中心处的p+半导体区域72-2。
另外，在位于信号提取部65-1的内侧的p+半导体区域72-1与位于信号提取部65-1的外侧的n+半导体区域71-1之间形成有氧化膜73-1，以作为用于将这些半导体区域彼此分离的分离部。另外，也在n+半导体区域71-1的外围处形成有氧化膜74-1，以作为用于与任何其它区域分离的分离部。例如，通过浅沟槽隔离(sti：shallowtrenchisolation)形成氧化膜73-1和氧化膜74-1。
类似地，同样在位于信号提取部65-2的内侧的p+半导体区域72-2与位于信号提取部65-2的外侧的n+半导体区域71-2之间形成有氧化膜73-2，以作为用于将这些半导体区域彼此分离的分离部。此外，也在n+半导体区域71-2的外围处形成有氧化膜74-2，以作为用于与任何其它区域分离的分离部。例如，通过sti形成氧化膜73-2和氧化膜74-2。
在下面说明中，在不需要彼此区分信号提取部65-1和信号提取部65-2的情况下，它们均被简称为信号提取部65。此外，在不需要彼此区分n+半导体区71-1和n+半导体区71-2的情况下，它们均被简称为n+半导体区71。在不需要彼此区分p+半导体区域72-1与p+半导体区域72-2的情况下，它们均被简称为p+半导体区域72。氧化膜73-1和73-2也均被简称为氧化膜73，且氧化膜74-1和74-2也均被简称为氧化膜74。
在半导体基板61中，在前表面侧(图2中的下侧)上，在信号提取部65-1和65-2之间，并且更具体地说，在位于信号提取部65-1的外侧的氧化膜74-1和位于信号提取部65-2的外侧的氧化膜74-2之间形成有p阱区域75，以作为用于将第一抽头ta与第二抽头tb分离的分离部。
在图3的平面图中，信号提取部65分别包括用作电压施加部并设置在中心处的p+半导体区域72以及用作电荷检测部并设置成包围p+半导体区域72的n+半导体区域71。信号提取部65-1和65-2布置在关于像素px的像素中心部分的对称位置。
另外，如图3所示，在布置成矩阵形状的多个像素px之间的像素边界部分处形成有像素晶体管区域77，在像素晶体管区域77设置有多个像素晶体管tr，这些像素晶体管tr包括稍后将参照图4说明的传输晶体管101和放大晶体管106。另外，如图2的b中所示，在半导体基板61的前表面侧上形成有p阱区域76，以对应于像素晶体管区域77。
在半导体基板61的与光入射表面相反的表面侧上形成有多层配线层91。与光入射表面相对的表面是图2中的下表面。换句话说，作为半导体层的半导体基板61设置在片上透镜62和多层布线层91之间。多层布线层91包括五个层(即金属膜m1至m5)以及设置在这些金属膜之间的层间绝缘膜92。应注意，在图2的a中，缺少金属膜m1至m5之中的最外层金属膜m5，因为金属膜m5位于隐藏位置，但在图2的b中示出了金属膜m5。
在多层布线层91的五个层叠的金属膜m1至m5之中，最靠近半导体基板61的金属膜m1包括用于向p+半导体区域72-1或72-2施加预定电压mix0或mix1的电压施加线93和用于反射入射光的反射部件94。反射部件94还用作遮蔽红外光的遮光部件，以防止入射光进入金属膜m1下方的任何层。
除了用于向作为电压施加部的p+半导体区域72施加预定电压mix0或mix1的电压施加线93之外，在金属膜m1中还形成有信号提取线95，信号提取线95连接到用作电荷检测部的n+半导体区域71的一部分。信号提取线95将在n+半导体区域71中检测到的电荷传输到fd102(图4)。
如图2的b所示，信号提取部65-2(第二抽头tb)连接到金属膜m1中的电压施加线93，并且电压施加线93通过通孔(via)电连接到金属膜m4中的线96。金属膜m4中的线96通过通孔连接至金属膜m5中的电压供应线30。金属膜m5中的电压供应线30连接到抽头驱动部21。因此，预定电压mix1经由金属膜m5中的电压供应线30、金属膜m4中的线96以及电压施加线93从抽头驱动部21提供给用作电压施加部的p+半导体区域72-2。
以类似方式，在像素px的未示出区域中，预定电压mix1经由金属膜m5中的电压供应线30、金属膜m4中的线96以及电压施加线93从抽头驱动部21提供给用作信号提取部65-1(第一抽头ta)的电压施加部的p+半导体区域72-1。应注意，连接到第一抽头ta的电压供应线30、线96和电压施加线93不同于连接到第二抽头tb的电压供应线30、线96和电压施加线93。
如上所述，图2中的像素px具有背面照射型像素结构，其中，半导体基板61的光入射表面是与多层布线层91侧相对的通常被称为背表面的表面。
设置在半导体基板61中的n+半导体区域71用作电荷检测部，以用于检测从外部入射到像素px上的光的光量，即在半导体基板61中通过光电转换产生的信号电荷的量。
另外，p+半导体区域72用作电压施加部，以用于向半导体基板61注入多个载流子，即通过直接向半导体基板61施加电压来在半导体基板61中产生电场。
<3.像素等效电路的构造示例>
图4示出了像素px的等效电路。
应注意，稍后说明的像素51的等效电路也以与图4中示出的像素px的等效电路相同的方式进行构造。
针对包括n+半导体区域71-1和p+半导体区域72-1的信号提取部65-1(第一抽头ta)，像素px包括传输晶体管101a、fd102a、附加电容103a、开关晶体管104a、复位晶体管105a、放大晶体管106a和选择晶体管107a。
另外，针对包括n+半导体区域71-2和p+半导体区域72-2的信号提取部65-2(第二抽头tb)，像素px包括传输晶体管101b、fd102b、附加电容103b、开关晶体管104b、复位晶体管105b、放大晶体管106b和选择晶体管107b。
传输晶体管101(101a和101b)、开关晶体管104(104a和104b)、复位晶体管105(105a和105b)、放大晶体管106(106a和106b)和选择晶体管107(107a和107b)包括n型mos晶体管。
抽头驱动部21经由电压供应线30a将预定电压mix0施加到p+半导体区域72-1，并且经由电压供应线30b将预定电压mix1施加到p+半导体区域72-2。例如，电压mix0和电压mix1中的一个电压是正电压(例如，1.5v)，并且另一个电压为0v。
n+半导体区域71-1和71-2中的每一者是电荷检测部，其检测并存储通过对入射到半导体基板61上的光进行光电转换而产生的电荷。
当提供给传输晶体管101a的栅电极的传输驱动信号trg进入有效状态时，传输晶体管101a响应地进入导通状态，由此传输晶体管101a将存储在n+半导体区域71-1中的电荷传输到fd102a。当提供给传输晶体管101b的栅电极的传输驱动信号trg进入有效状态时，传输晶体管101b响应地进入导通状态，由此传输晶体管101b将存储在n+半导体区域71-2中的电荷传输到fd102b。
fd102a临时保持从n+半导体区域71-1提供的电荷。fd102b临时保持从n+半导体区域71-2提供的电荷。
当提供给开关晶体管104a的栅电极的fd驱动信号fdg进入有效状态时，开关晶体管104a响应地进入导通状态，由此开关晶体管104a将附加电容103a连接至fd102a。当提供给开关晶体管104b的栅电极的fd驱动信号fdg进入有效状态时，开关晶体管104b响应地进入导通状态，由此开关晶体管104b将附加电容103b连接至fd102b。
例如，在当入射光的光量较大时的高光水平时间期间，垂直驱动部22通过将开关晶体管104a和104b中每者设置成有效状态来建立fd102a与附加电容103a之间的连接以及fd102b与附加电容103b之间的连接。因此，在高光水平时间期间可以存储大量电荷。
另一方面，在当入射光的光量较少的低光水平时间期间，垂直驱动部22通过将开关晶体管104a和104b中每者设置成无效状态来断开附加电容103a和103b与fd102a和102b的连接。因此，可以提高转换效率。
当提供给复位晶体管105a的栅极的复位驱动信号rst进入有效状态时，复位晶体管105a响应地进入导通状态，由此将fd102a的电势复位到预定电平(复位电压vdd)。当提供给复位晶体管105b的栅极的复位驱动信号rst进入有效状态时，复位晶体管105b响应地进入导通状态，由此将fd102b的电势复位到预定电平(复位电压vdd)。应注意，当复位晶体管105a和105b进入有效状态时，传输晶体管101a和101b同时进入有效状态。
当放大晶体管106a的源电极经由选择晶体管107a连接到垂直信号线29a时，形成未示出的恒定电流源和源极跟随器电路。当放大晶体管106b的源电极经由选择晶体管107b连接到垂直信号线29b时，形成未示出的恒定电流源和源极跟随器电路。
选择晶体管107a连接在放大晶体管106a的源电极与垂直信号线29a之间。当提供给选择晶体管107a的栅极的选择信号sel进入有效状态时，选择晶体管107a响应地进入导通状态，并且将从放大晶体管106a输出的检测信号vsl输出至垂直信号线29a。
选择晶体管107b连接在放大晶体管106b的源电极与垂直信号线29b之间。当提供给选择晶体管107b的栅极的选择信号sel进入有效状态时，选择晶体管107b响应地进入导通状态，并且将从放大晶体管106b输出的检测信号vsl输出至垂直信号线29b。
像素px中的传输晶体管101a和101b、复位晶体管105a和105b、放大晶体管106a和106b以及选择晶体管107a和107b受垂直驱动部22控制。
在图4的等效电路中，可以省略附加电容103a和103b以及控制这些电容的连接状态的开关晶体管104a和104b。然而，提供附加电容103以根据入射光的量有选择地使用允许确保高动态范围。
<像素的电荷检测操作>
将参考图2和图4说明像素px的检测操作。
在通过间接tof来测量到物体的距离的情况下，例如，从配备有光接收元件1的成像设备朝向物体发射红外光。随后，在被物体反射之后，红外光作为反射光返回到成像设备，并且然后，光接收元件1接收入射的反射光(红外光)并对其进行光电转换。
这里，通过驱动每个像素px，垂直驱动部22将通过光电转换获得的电荷分配给与用作一个电荷检测部(第一电荷检测部)的n+半导体区域71-1连接的fd102a和与用作另一个电荷检测部(第二电荷检测部)的n+半导体区域71-2连接的fd102b。
更具体地，在某个时刻，垂直驱动部22通过电压供应线30等向两个p+半导体区域72施加预定电压。例如，抽头驱动部21向p+半导体区域72-1施加正电压(例如，1.5v)，并向p+半导体区域72-2施加0v电压。
因此，在半导体基板61中的两个p+半导体区域72之间产生电场，并且电流从p+半导体区域72-1流向p+半导体区域72-2。在这种情况下，半导体基板61中的空穴朝向p+半导体区域72-2移动，并且电子朝向p+半导体区域72-1移动。
因此，在这种状态期间，来自外部的红外光(反射光)经由片上透镜62入射到半导体基板61上，并且通过用作光电转换部的半导体基板中的光电转换将红外光转换成电子-空穴对，并且所获得的电子通过p+半导体区域72之间的电场朝向p+半导体区域72-1引入，并朝向n+半导体区域71-1的内部移动。
在这种情况下，通过光电转换产生的电子用作用于检测入射在像素px上的红外光的量的信号载流子，即根据接收的红外光的量检测信号。
因此，在n+半导体区域71-1中检测到与已经到达n+半导体区域71-1的电子相对应的电荷，并将其存储在fd102a中。在开关晶体管104a处于有效状态的情况下，电荷也被存储在附加电容103a中。当选择像素px时，对应于该电荷的信号经由垂直信号线29a等输出到列处理部23。
随后，信号被读取，并且由列处理部23进行ad转换。检测信号vsl的最终ad转换值被提供给信号处理部31。检测信号vsl的ad转换值是在n+半导体区域71-1中检测到的电荷的量，即表示由像素px接收的红外光的光量的值。
此外，在接下来的时刻，抽头驱动部21向两个p+半导体区域72施加电压，以产生与先前在半导体基板61中产生的电场相反的电场。具体地，例如，向p+半导体区72-1施加0v电压，并且相p+半导体区域72-2施加正电压(例如，1.5v)。
因此，在半导体基板61中的两个p+半导体区域72之间产生电场，并且电流从p+半导体区域72-2流向p+半导体区域72-1。
在这种状态期间，来自外部的红外光(反射光)经由片上透镜62入射到半导体基板61上，并且通过用作光电转换部的半导体基板61中的光电转换将红外光转换成电子-空穴对，并且所获得的电子通过p+半导体区域72之间的电场朝向p+半导体区域72-2引入，并向n+半导体区域71-2的内部移动。
因此，在n+半导体区域71-2中检测到与已经到达n+半导体区域71-2中的电子相对应的电荷，并将其存储在fd102b中。在开关晶体管104b处于有效状态的情况下，电荷也被存储在附加电容103b中。当选择像素px时，对应于该电荷的信号经由垂直信号线29b等输出到列处理部23。
随后，信号被读取，并且由列处理部23进行ad转换。检测信号vsl的最终ad转换值被提供给信号处理部31。检测信号vsl的ad转换值是在n+半导体区域71-2中检测到的电荷的量，即表示由像素px接收的红外光的光量的值。
以上述方式，当获得了通过相同像素px中的不同时间段内的光电转换获得的检测信号vsl时，信号处理部31基于检测信号vsl计算用于指示到物体的距离的距离信息，并将距离信息输出到后续级。
以上述方式将信号载流子分配到不同的n+半导体区域71并且基于与这些信号载流子相对应的信号来计算距离信息的方法被称为间接tof。
在此，将读出与通过光电转换获得的信号电荷(电子)相对应的信号的信号提取部65(即，用于检测通过光电转换获得的电荷的信号提取部65)称为有效抽头。
相反，也将基本上不读出与通过光电转换获得的电荷相对应的信号的信号提取部65(即，不是有效抽头的信号提取部65)称为无效抽头。
在以上示例中，向p+半导体区域72施加正电压的信号提取部65是有效抽头，而向p+半导体区域72施加0v电压的信号提取部65是无效抽头。
如目前所解释，在具有capd结构的像素px中，向布置在关于像素中心部分的对称位置处的两个抽头中的一者的电压施加部施加正电压(例如，1.5v)，并且向另一抽头的电压施加部施加0v电压。因此，在两个抽头之间产生电场以引起电流流动，并且通过光电转换产生的信号电荷被引入另一抽头的电荷检测部并被收集。
同时，如图5的a所示，在像素px中，通过p型离子注入形成的p阱区域75将两个抽头彼此分开。在调制时间期间，除了在两个p+半导体区域72之间流动的电流之外，泄漏电流还流入到形成为包括与抽头的电压施加部相类似的p型半导体区域的p阱区域75。因此，电流消耗变大。此外，如图5的a所示，泄漏电流也流入到像素晶体管区域77中的p阱区域76。因此，电流消耗变大。因此，形成在光接收元件1的像素阵列部20中的像素51均采用减小泄漏电流并减小电流消耗的结构。
<4.像素的第一构造示例>
图6和图7分别示出像素51的第一构造示例。
图6是根据第一构造示例的像素51的截面图。图7是根据第一构造示例的像素51的平面图。在图6中，a示出了沿图7中的线y-y′截取的截面图，并且b示出了沿图7中的线x-x′截取的截面图。
应注意，图6和图7中的与图2和图3示出的像素px的部件相对应的部件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其说明。将说明与像素px的差异。另外，在图6中仅示出了多层布线层91的一部分。
在第一构造示例中，如图6的a所示，在半导体基板61的前表面侧(图6中的下侧)，在信号提取部65-1的n+半导体区域71-1和信号提取部65-2的n+半导体区域71-2之间的区域中形成有氧化膜(嵌入氧化膜)141。另外，如图6的b所示，在作为电荷检测部的n+半导体区域71与作为像素边界部分的p阱区域76之间的区域中也形成有氧化膜(嵌入氧化膜)141。例如，通过sti形成氧化膜141。
换句话说，如图7的平面图所示，除了像素晶体管区域77中的两个信号提取部65和p阱区域76之外，氧化膜141形成在像素51中的基板的整个前表面侧上。
这里，如图7所示，将基板的形成有氧化膜141的前表面侧的平坦区域划分为靠近抽头的抽头外围区域151和靠近像素晶体管区域77中的p阱区域76的像素晶体管邻近区域152。在图7的示例中，抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152沿着与信号提取部65-1和信号提取部65-2的布置方向正交的行方向分割。应注意，抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152的区域比率可以被设置为任何比率。
如图6的b所示，抽头外围区域151中的氧化膜141的上表面(半导体基板61中的界面)被p+半导体区域143覆盖，并且像素晶体管邻近区域152中的氧化膜141的上表面被p半导体区域144覆盖。p+半导体区域143中的杂质浓度和p半导体区域144中的杂质浓度被设置成使得p半导体区域144中的杂质浓度高于半导体基板61的基板浓度，并且p+半导体区域143的杂质浓度高于p半导体区144中的杂质浓度。应注意，p+半导体区域143中的杂质浓度和p型半导体区144中的杂质浓度可以彼此相等，只要两个半导体区域中的杂质浓度都高于半导体基板61的基板浓度即可。
此外，图6的a所示，信号提取部65-1的n+半导体区域71-1与信号提取部65-2的n+半导体区域71-2之间的氧化膜141的上表面(半导体基板61的界面)被p阱区域142覆盖。如在像素px中，通过离子注入形成p阱区域142，并且然后形成氧化膜141，使得仅p阱区域142的比氧化膜141更深的一部分保留以覆盖氧化膜141的基板内侧界面。同样在p+半导体区域143和p半导体区域144中，在形成氧化膜141之前，通过离子注入在预定深处形成p+半导体区域143和p半导体区域144。
因此，当将根据第一构造示例的像素51与上述像素px进行比较时，在形成在基板的前表面侧上的两个抽头之间设置有氧化膜141来代替p阱区域75，并且甚至在信号提取部65与像素晶体管区域77中的p阱区域76之间也形成有氧化膜141。因此，可以减少参考图5的a和b说明的泄漏电流，以减少电流消耗。
另外，半导体基板61中的氧化膜141的界面被p阱区域142、p+半导体区域143或p半导体区域144中的任何一者覆盖。因此，可以抑制由晶体缺陷等引起的暗电流出现在氧化膜141的界面上。
此外，由于在信号提取部65与像素晶体管区域77中的p阱区域76之间形成有氧化膜141，因此通过氧化膜141来吸收(阻挡)穿过半导体基板61的入射光。因此，如图8所示，已经穿过半导体基板61的入射光被反射部件94反射，从而防止光入射到形成在p阱区76中的fd102上。因此，可以减小寄生光敏度(pls)。
在图9中，a和b是第一构造示例的变形例的截面图。
在图6所示的第一构造示例中，以如下方式形成氧化膜141：从基板前表面侧界面起，氧化膜141在被p+半导体区域143覆盖的抽头外围区域151中的深度(厚度)等于在被p半导体区域144覆盖的像素晶体管邻近区域152中的深度。
然而，从基板前表面侧界面起，氧化膜141在抽头外围区域151中的深度可以不同于在像素晶体管邻近区域152中的深度。
在图9中，a示出了通过在根据图6所示的第一构造示例的像素晶体管邻近区域152中替换氧化膜141而获得的示例，其中，氧化膜145形成得比抽头外围区域151中的氧化膜141更深。
在图9中，b示出了通过在根据图6所示的第一构造示例的像素晶体管邻近区域152中替换氧化膜141而获得的示例，其中，氧化膜145形成得比抽头外围区域151中的氧化膜141更浅。
以上述方式，可以在抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152中以不同深度来形成在半导体基板61的前表面侧上形成的氧化膜。
<5.像素的第二构造示例>
图10示出了像素51的第二构造示例。
在图10中，a是根据第二构造示例的像素51的平面图，并且b示出了沿图10中的线x-x′截取的像素51的截面图。应注意，省略了沿图10中的线y-y′截取的截面图的图示，因为该截面图与图6中的a所示的第一构造示例的截面图相同。
图10中的与图6和图7中所示的第一构造示例的部件相对应的部件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其说明。
在第一结构例中，除了两个信号提取部65和像素晶体管区域77中的p阱区域76之外，像素51中的平坦区域沿着行方向被划分成抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152，并且氧化膜141形成在抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152的整个区域上。
相反，在第二构造示例中，在抽头外围区域151中形成有与第一构造示例的氧化膜141相同的氧化膜141，但是在抽头外围区域151两侧的每个像素晶体管邻近区域152中形成有两个以上的氧化膜161，氧化膜161具有线性形状，该线性形状在列方向(纵向方向)上较长。氧化膜161形成为条纹形状，其中，两个以上的氧化膜以预定的间距布置，并且它们之间设置有间隙。如图10的b所示，与在第一构造示例中一样，以条纹形布置的多个氧化膜161的上表面被p半导体区域144覆盖。应注意，在图10中示出了其中每个像素晶体管邻近区域152中的氧化膜161的条纹图案沿着列方向的示例。可替代地，条纹图案可以沿着行方向。
如上所述，即使在像素晶体管邻近区域152中在基板前表面侧上形成有均具有线性形状且布置成条纹形状的两个以上的氧化膜161的情况下，可以减小参照图5的a和b说明的泄漏电流，以减少电流消耗。另外，穿过半导体基板61的入射光被吸收，从而可以降低寄生光灵敏度。此外，氧化膜141和161被p+半导体区域143或p半导体区域144覆盖，从而可以抑制暗电流的出现。
此外，通过sti工艺在半导体基板61中形成氧化膜。在这种情况下，在挖掘用于嵌入氧化膜的沟槽的步骤中，在比与根据第一构造示例的氧化膜141相同的宽区域更薄的区域中形成根据第二构造示例的条纹形氧化膜161。因此，可以提高工艺稳定性。因此，可以精确地形成氧化膜141和氧化膜161。
在图11中，a和b是第二构造示例的变形例的截面图。
在图10所示的第二构造示例中，以条纹图案布置的氧化膜161在像素晶体管邻近区域152中相对于基板前表面侧的深度等于抽头外围区域151中的氧化膜141的深度。
然而，以条纹图案布置的多个氧化膜161的相对于基板正面侧表面的深度可以被设定为不同于抽头外围区域151中的氧化膜141的深度。
在图11中，a示出了其中像素晶体管邻近区域152中的多个氧化膜161形成得比抽头外围区域151中的氧化膜141更深的示例。
在图11中，b示出了其中像素晶体管邻近区域152中的多个氧化膜161形成得比抽头外围区域151中的氧化膜141更浅的示例。
以上述方式，可以将抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152中的氧化膜141和161的深度设置为任何深度。
<6.像素的第三至第五构造示例>
图12示出了像素51的第三至第五构造示例。
图12中的与第一构造示例或第二构造示例的部件相对应的部件由相同的附图标记表示，并且将适当地省略其说明。
在图12中，a是根据第三构造示例的像素51的平面图。
根据第三构造示例的像素51与上述第一和第二构造示例的像素51的不同之处在于形成在像素晶体管邻近区域152中的氧化膜的图案构造。
在根据第三构造示例的像素晶体管邻近区域152中，均具有矩形形状的氧化膜171形成为阵列图案，其中两个以上的氧化膜171在列方向和行方向中的每个方向上以预定间距规则地排列，并且在它们之间设置有间隙。换句话说，在两个像素晶体管邻近区域152的每一者中，均具有矩形形状的氧化膜171布置成阵列形状，并且没有形成氧化膜171的间隙形成为格子形状。
例如，沿图12的a中的线x-x'截取的截面图类似于沿图10中的a-a'线的截面图；沿图12的a中的线y-y'截取的截面图与根据图6中的a所示的第一构造示例的图相同。
在图12中，b是根据第四构造示例的像素51的平面图。
通过反转根据图12中的a所示的第三构造示例的像素晶体管邻近区域152中的氧化膜图案来构造第四构造示例。具体地，在第四构造示例中，在抽头外围区域151的整个区域上形成有氧化膜181，并且氧化膜181在像素晶体管邻近区域152中形成为格子图案，其中，两个以上的间隙182在列方向和行方向中的每一个方向上以预定间距规则地设置。
例如，沿图12的b中的线x-x'截取的截面图具有与沿图10的b所示的第二构造示例的截面图的形状相类似的形状；沿图12的b中的线y-y'截取的剖面图与图6的a所示的第一构造示例的图相同。
应注意，在上述第三和第四构造示例中，形成在像素晶体管邻近区域152中的氧化膜171或间隙182均具有在列方向上而不是在行方向上较长的纵向长矩形形状。然而，每个氧化膜171或间隙182可以形成为在列方向上而不是在行方向上较短的横向长矩形形状，或者可以形成为正方形形状。另外，可以混合任何定义的形状。此外，氧化膜171和间隙182可以随机地布置，而不是如图12的a和b所示那样规则地布置。也可以将在行方向和列方向中的每一方向上布置的氧化膜171和间隙182的数量设置为任何数量。即，对形成在像素晶体管邻近区域152中的氧化膜171或间隙182的尺寸、形状、数量和布置没有限制，并且可以采用任何设计。
在图12中，c是根据第五构造示例的像素51的平面图。
根据第五构造示例的像素51与上述第一和第二构造示例的像素的不同之处在于，在像素晶体管邻近区域152中没有形成氧化膜。
例如，沿图12的c中的线x-x'截取的截面图对应于通过从图10的b所示的第二构造示例的截面图去除所有的氧化膜161而获得的视图。沿图12的c中的线y-y'截取的截面图与图6的a所示的第一构造示例的截面图相同。
同样在第三至第五构造示例中，由于在抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152中形成有氧化膜171或氧化膜181，因此可以减小参照图5中的a和b说明的泄漏电流，以减少电流消耗。另外，穿过半导体基板61的入射光被氧化膜171和氧化膜181吸收，从而可以降低寄生光灵敏度。此外，氧化膜171或氧化膜181被p+半导体区域143或p型半导体区域144覆盖，从而可以抑制暗电流的出现。
此外，通过sti工艺在半导体基板61中形成氧化膜。在这种情况下，在挖掘槽用于嵌入氧化膜的步骤中，根据第三构造示例的矩形氧化膜171或根据第四构造示例的设置有多个间隙182的氧化膜181形成在比与根据第一构造示例的氧化膜141相同的宽区域更薄的区域中。因此，可以提高sti工艺的稳定性。因此，可以精确地形成氧化膜141、171和181。
相反，在如第五构造示例中那样在像素晶体管邻近区域152中没有形成氧化膜141的情况下，半导体基板61与氧化膜141之间的接合界面的表面积最小化，从而可以抑制暗电流的出现。
<7.像素的第六构造示例>
图13示出了像素51的第六构造示例。
在图13中，a是根据第六构造示例的像素51的平面图，并且b示出了沿图13中的线x-x′截取的截面图。
在第六构造示例中，用于划分抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152的方法与在图10至图12中示出的第二至第五构造示例中的方法不同。
在图10至图12所示的第二至第五构造示例中，除了两个信号提取部65和像素晶体管区域77中的p阱区域76之外，像素51中的平坦区域沿着行方向被划分成抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152。
相反，如图13所示，在第六构造示例中，在像素51中的平坦区域中，除了两个信号提取部65和像素晶体管区域77中的p阱区域76之外，具有圆形并且与图3中的比较示例中的氧化膜相同的氧化膜74-1和74-2分别形成在用作电荷检测部的n+半导体区域71的相应外围部分处。将形成有氧化膜74-1和74-2的区域定义为抽头外围区域151，并且将其余区域定义为像素晶体管邻近区域152。应注意，为方便起见，图13示出了沿行方向划分的抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152。抽头之间的区域(即氧化膜74-1和氧化膜74-2之间的区域)也被包括在像素晶体管邻近区域152中。
在像素晶体管邻近区域152中，氧化膜161形成为条纹图案，其中在以预定间距隔着一定间隙在行方向(横向)上布置有分别具有在列方向(纵向)上较长的线性形状的两个以上的氧化膜161。换句话说，根据第六构造示例的像素51具有通过修改图10的a所示的第二构造示例使得像素晶体管邻近区域152中的氧化膜图案延伸到位于n+半导体区域71的相应外围部分上的氧化膜74-1和74-2之间的边界而获得的构造。
<8.像素的第七构造示例>
图14示出像素51的第七构造示例。
在图14中，a是根据第七构造示例的像素51的平面图，b是沿着图14中的线x1-x1'截取的截面图，并且c示出了沿图14中的线x2-x2'截取的截面图。
在第七构造示例中，划分抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152的方法类似于图13所示的第六构造示例中的方法，但第七构造示例与第六构造示例的不同之处在于形成在像素晶体管邻近区域152中的氧化膜图案。
具体地，在根据第七构造示例的像素晶体管邻近区域152中，氧化膜161形成为条纹图案，其中，具有在行方向上较长的线性形状的两个以上的氧化膜161在列方向上布置。换句话说，根据第七构造示例的像素51具有通过将根据图13的a所示的第六构造示例的沿列方向(纵向)形成的氧化膜161的条纹图案修改成沿行方向(横向)形成的条纹图案而获得的构造。
在图14中，b是形成有具有条纹图案的氧化膜161的部分的截面图，并且c是没有形成具有条纹图案的氧化膜161的部分的截面图。抽头外围区域151中的氧化膜74-1和74-2的上表面(半导体基板61中的界面)被p+半导体区域143覆盖，并且像素晶体管邻近区域152中的氧化膜161的上表面被p半导体区域144覆盖。在像素晶体管邻近区域152中的未形成氧化膜161的区域中，p半导体区域144形成为到达基板前表面侧表面。
<9.像素的第八至第十构造示例>
图15示出了像素51的第八至第十构造示例。
图15中的与上述构造示例中的部件相对应的部件由相同的附图标记表示，并且将适当省略其说明。
在图15中，a是根据第八构造示例的像素51的平面图。
在第八构造示例中，划分抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152的方法类似于图14中的第七构造示例中的方法。第八构造示例与第七构造示例的不同之处在于形成在像素晶体管邻近区域152中的氧化膜图案。
具体地，在根据第八构造示例的像素晶体管邻近区域152中，氧化膜171形成为阵列图案，其中，在列方向和列方向上的每一个方向上以预定间距隔着一定间隙布置有两个以上的均具有矩形形状的氧化膜171。换句话说，根据第八构造示例的像素51具有通过修改图12的a所示的第三构造示例的构造使得像素晶体管邻近区域152中的氧化膜图案延伸至位于n+半导体区域71的相应外围部分上的氧化膜74-1和74-2之间的边界而获得的构造。
例如，沿图15的a中的线x-x'截取的截面图类似于沿图13的b所示的第六构造示例的截面图。
在图15中，b是根据第九构造示例的像素51的平面图。
在第九构造示例中，划分抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152的方法类似于图15的a中的第八构造示例中的方法。第九构造示例与第八构造示例的不同之处在于形成在像素晶体管邻近区域152中的氧化膜图案。
具体地，在根据第九构造示例的像素晶体管邻近区域152中，氧化膜181形成为格子状图案，其中，在列方向和行方向中的每一个方向上以预定间距规则地布置有均具有矩形形状的两个以上的间隙182。换句话说，根据第九构造示例的像素51具有通过修改图12的b所示的第四构造示例的构造使得像素晶体管邻近区域152中的氧化膜图案延伸至位于n+半导体区域71的相应外围部分上的氧化膜74-1和74-2之间的边界而获得的构造。
例如，沿图15的b中的线x-x'截取的截面图类似于沿图13的b所示的第六构造示例的方法。
在图15中，c是根据第十构造示例的像素51的平面图。
在第十构造示例中，划分抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152的方法类似于图15的b中的第九构造示例中的方法。第十构造示例与第九构造示例的不同之处在于形成在像素晶体管邻近区域152中的氧化膜图案。
具体地，在根据第十构造示例的像素晶体管邻近区域152中，氧化膜171形成为随机图案，其中，均具有岛形状的多个氧化膜171随机地布置。由于岛形状的氧化膜171随机地布置，因此应力不会在任何方向上集中。因此，可以减轻应力。应注意，图15的c示出了其中每个氧化膜171的形状为正方形的示例，但是形状不一定是正方形。该形状可以是任何其它定义的形状，例如矩形或圆形。
例如，沿图15的c中的线x-x'截取的截面图类似于图13的b所示的第六构造示例的截面图。
在图13至图15所示的第六至第十构造示例中，对形成在像素晶体管邻近区域152中的氧化膜或间隙的形状、数量和布置没有限制，并且可以采用任何设计。
同样在第六至第十构造示例中，由于在抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152中形成有氧化膜161、171或181，因此可以减小参照图5的a和b说明的泄漏电流，以减少电流消耗。另外，穿过半导体基板61的入射光被氧化膜161、171或181吸收，从而可以降低寄生光灵敏度。此外，氧化膜161、171或181被p+半导体区域143或p半导体区域144覆盖，从而可以抑制暗电流的发生。
此外，通过sti工艺在半导体基板61中形成氧化膜。在这种情况下，在挖掘用于嵌入氧化膜的槽的步骤中，在比与根据第一构造示例的氧化膜141相同的宽区域更薄的区域中形成氧化膜。因此，可以提高sti工艺的稳定性。因此，能够精确地形成氧化膜161、171和181。
<10.其它变形例>
在上述示例中，构成抽头(信号提取部65)的n+半导体区域71和p+半导体区域72的平面形状均形成为圆形(甜甜圈状)。然而，抽头的平面形状不限于圆形。例如，可以采用图16的a或b所示的形状。
在图16中，a示出了构成抽头的n+半导体区域71和p+半导体区域72各自的平面形状均形成为八边形的示例。
在图16中，b示出了构成抽头的n+半导体区域71和p+半导体区域72各自的平面形状均形成为矩形的示例。
当然，除了八边形或矩形之外的任何形状都可以用作构成抽头的n+半导体区域71和p+半导体区域72的平面形状。
应注意，为了简化，图16中的a和b均仅示出了两个抽头(信号提取部65-1和65-2)的n+半导体区域71和p+半导体区域72。然而，其它组件的图案布置类似于上述构造示例中的图案布置。
此外，在上述示例中，在每个像素51中设置了两个信号提取部65。然而，可以在每个像素中设置三个以上的信号提取部65。
例如，图17示出了其中在每个像素51中设置四个信号提取部65-1至65-4的像素构造示例的平面图。
在省略了一些附图标记的图17中，四个信号提取部65-1至65-4中的每一者都类似于上述信号提取部65，并因此包括用作电压施加部的p+半导体区域72和用作电荷检测部且布置为围绕p+半导体区域72的n+半导体区域71。如在像素51的上述构造示例中，同样在其中在每个像素中设置三个以上的信号提取部65的像素构造中，在抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152中设置有等同于氧化膜141、161、171等的氧化膜和等同于p+半导体区域143、p半导体区域144等的p型半导体区域。
在像素51的每个上述构造示例中，除了信号提取部65和像素晶体管区域77中的p阱区域76之外，像素51中的平坦区域被划分为如下两个区域：抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152，抽头外围区域151和像素晶体管邻近区域152具有不同的氧化膜图案，并且它们各自的p型半导体区域具有不同的杂质浓度。
然而，除了两个信号提取部65和像素晶体管区域77中的p阱区域76之外，像素51的平坦区域可以被划分成三个以上的区域，所述三个以上的区域可以具有不同的氧化膜图案，并且它们各自的p型半导体区域可以具有不同的杂质浓度。
<11.测距模块的构造示例>
图18是示出通过使用上述光接收元件1输出测距信息的测距模块的构造示例的框图。
测距模块500包括发光部511、发光控制部512和光接收部513。
发光部511包括光源，该光源发射具有预定波长的光，并且通过发射亮度周期性地变化的照射光来照射物体。例如，发光部511具有作为光源的发光二极管，以发射具有780nm至1000nm范围内的波长的红外光，并且以与从发光控制部512提供的方波的发光控制信号clkp同步的方式发射照射光。
应注意，发光控制信号clkp不限于方波，只要它是周期性信号即可。例如，可以将正弦波用作发光控制信号clkp。
发光控制部512通过将发光控制信号clkp提供给发光部511和光接收部513来控制照射光的照射时序。发光控制信号clkp的频率例如为20兆赫兹(mhz)。应注意，发光控制信号clkp的频率不限于20兆赫(mhz)，并且例如可以设置为5兆赫(mhz)。
光接收部513接收被物体反射的反射光，根据光接收结果针对每个像素计算距离信息，并且生成并输出深度图像，在该深度图像中，将与到该物体(被摄体)的距离相对于的深度值存储为像素值。
上述光接收元件1被用作光接收部513。用作光接收部513的光接收元件1例如基于发光控制信号clkp根据由像素阵列部11中的每个像素px中的信号提取部65-1和65-2的各个电荷检测部(n+半导体区域71)检测的信号强度针对每个像素计算距离信息。
以上述方式，光接收元件1可以作为测距模块500的光接收部513并入，并且通过间接tof获得并输出关于到被摄体的距离的信息。因此，可以改善测距模块500的测距性能。
<12.电子设备的构造示例>
除了适用于如上所述的测距模块之外，光接收元件1还可以应用于各种电子设备，这些电子设备例如为具有测距功能的数字静止相机或数字视频相机等成像设备以及具有测距功能的智能手机。
图19是示出作为应用了本技术的电子设备的智手机的构造示例的框图。
如图19所示，智能手机601包括经由总线611彼此连接的测距模块602、成像设备603、显示器604、扬声器605、麦克风606、通信模块607、传感器单元608、触摸板609和控制单元610。此外，控制单元610通过由cpu执行程序而具有应用处理部621和操作系统处理部622的功能。
图18的测距模块500被用作测距模块602。例如，测距模块602设置在智能手机601的前表面上，并且为智能手机601的用户执行测。因此，能够输出关于用户的脸、手、手指和手指等的表面形状的深度值，作为测距结果。
成像设备603设置在智能电话601的前表面上，并且通过执行智能电话601的作为被摄体的用户的成像来获取用户的图像。应注意，尽管未示出，但成像设备603可以额外地布置在智能电话601的后表面上。
显示器604显示用于使应用处理部621和操作系统处理部622执行的处理的操作屏，并显示由成像设备603拍摄的图像。例如，当用智能手机601打电话时，扬声器605和麦克风606输出通信对方的声音并收集用户的声音。
通信模块607经由诸如因特网等通信网络、公共电话线网络、诸如所谓的4g线路和5g网络等用于无线移动体的广域通信网络、广域网(wan)或局域网(lan)执行我来填写，并且执行诸如蓝牙(注册商标)和近场通信(nfc)等短程无线通信。传感器单元608感测速度、加速度、接近度等。触摸板609获取在显示器604上显示的操作屏上的用户触摸操作。
应用处理部621执行用于通过智能手机601提供各种服务的处理。例如，应用处理部621可以通过计算机图形基于从测距模块602提供的深度值来创建面部，以虚拟地再现用户的面部表情，并且在显示器604上显示面部。此外，应用处理部621可以例如基于从测距模块602提供的深度值来创建关于任意三维物体的三维形状的数据。
操作系统处理部622执行用于实施智能电话601的基本功能和操作的处理。例如，操作系统处理部622可以基于从测距模块602提供的深度值来认证用户的面部并解锁智能手机601。此外，操作系统处理部622可以基于从测距模块602提供的深度值例如识别用户的手势，并且根据识别的手势来输入各种操作。
如上所述地构造的智能手机601将上述测距模块500用作测距模块602。因此，可以测量和显示至预定对象的距离，或者例如可以创建和显示关于预定物体的三维形状的数据。
<13.应用于移动身体的示例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用到各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在任何类型的移动体上的设备的形式，移动体例如是汽车、电动车、混合动力电动车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶或机器人。
图20是示出作为可应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图20所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外，微计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(i/f)12053被作为集成控制单元12050的功能构造示出。
驱动系统控制单元12010根据各种类型的程序来控制与车辆的驱动系统相关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作诸如内燃机或驱动马达之类的用于产生车辆驱动力的驱动力产生设备、用于将驱动力传送到车轮的驱动力传送机构、用于调节车辆的转向角的转向机构以及用于产生车辆的制动力的制动设备等的控制设备。
车身系统控制单元12020根据各种类型的程序来控制设置在车身上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗设备或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯或雾灯之类的各种灯的控制设备。在这种情况下，可以将从移动设备传送的代替钥匙的无线电波或各种类型的开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁设备、电动车窗设备、车灯等。
车辆外部信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车辆外部信息检测单元12030与成像部12031连接。车辆外部信息检测单元12030使成像部12031拍摄车辆外部的图像，并接收拍摄图像。基于所接收的图像，车辆外部信息检测单元12030可以执行用于检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等物体的处理或或用于检测距离的处理。
成像部12031是光学传感器，其接收光并输出取决于所接收的光量的电信号。成像部12031可以输出电信号作为图像或者输出电信号作为关于测量距离的信息。另外，由成像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等之类的不可见光。
车内信息检测单元12040检测有关车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的图像的照相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆内部或外部的信息，微计算机12051可以计算驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并可以将控制命令输出到行驶系控制单元统12010。例如，微计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(adas)的功能的协同控制，这些功能包括车辆碰撞避免或车辆碰撞减震、基于车间距离的跟随行驶、车辆速度维持行驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道警告等。
另外，通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆内部或外部的信息控制驱动力产生设备、转向机构或制动设备等，微计算机12051可以执行旨在实现自主驾驶的协同控制，该自动驾驶使车辆自动行驶而不取决于驾驶员的操作。
另外，微计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的关于车辆外部的信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微计算机12051可以执行旨在通过根据由车辆外部信息检测单元12030检测的前方车辆或迎面车辆的位置控制前照灯并将远光灯改变为近光灯以防止眩光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的信号传送到能够在视觉上或听觉上将信息通知给车辆的乘客或车辆外部的输出设备。在图20的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被作为输出设备示出。显示部12062可以例如包括车载显示器和抬头显示器中的至少一者。
图21示出成像部12031的安装位置的示例的图。
在图21，成像部12301包括12101、12102、12103、12104和12105。
例如，成像部12101、12102、12103、12104和12105设置在诸如车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门以及车辆内部挡风玻璃上部的位置。设置在前鼻处的成像部12101和设置在车辆内部挡风玻璃上部处的成像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在后视镜处的成像部12102和12103主要获得车辆12100两侧的图像。设置在后保险杠或后门处的成像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车辆内部挡风玻璃上部的12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志或车道等。
注意，图21示出了成像部12101至12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在前鼻处的成像部12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示设置在后视镜处的成像部12102和12103的成像范围。成像范围12114表示设置在后保险杠或后门处的成像部12104的成像范围。例如，通过使由成像部12101至12104拍摄的图像数据叠加来获得车辆12100的如从上方观察的鸟瞰图像。
成像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，成像部12101至12104中的至少一者可以是由多个成像元件组成的立体照相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
例如，基于从成像部12101至12104获得的距离信息，微计算机12051能够确定距成像范围12111到12114内的每个三维物体的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并由此提取尤其存在于车辆12100的行驶路径上并且在与车辆12100基本上相同的方向上以预定速度(例如，等于或大于0km/h)行进的最近的三维物体，以作为前方车辆。此外，微计算机12051可以预先设置前方车辆的前方所要维持的车间距离，并执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动驾驶控制)等。因而，可以执行旨在实现自主驾驶的协同控制，自主驾驶使车辆自动行驶而不取决于驾驶员的操作等。
例如，基于从成像部12101到12104获得的距离信息，微计算机12051可以将三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆或诸如电线杆的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并使用所提取的三维物体数据用于自动避障。例如，微计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以在视觉上辨认的障碍物以及驾驶员难以在视觉上辨认的障碍物。然后，微计算机12051确定用于指示与每个障碍物发生碰撞的危险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值时并且因而存在碰撞可能的情形下，微计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或防撞转向。由此，微计算机12051能够辅助驾驶以避免碰撞。
成像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外光的红外照相机。例如，微计算机12051可以通过确定成像部12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。行人的这种识别例如通过如下过程来执行：在作为红外照相机的成像部12101至12104的拍摄图像中提取特征点的过程；以及通过执行对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来确定其是否是行人的过程。当微计算机12051确定成像部12101至12104的拍摄图像中存在行人并且因而识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得在所识别的行人上叠加并显示方形轮廓线以进行强调。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，从而将用于表示行人的图标等显示在期望位置。
上文已经说明了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的一个示例。根据本公开的技术可以应用于上述部件之中的车辆外部信息检测单元12030和成像部12031。具体地，可以将光接收元件1或测距模块500应用于车辆外部信息检测单元12030和成像部12031的距离检测处理块。在将根据本公开的技术应用于车辆外部信息检测单元12030和成像部12031时，可以高精度地测量距诸如人、汽车、障碍物、标志或路面上的字符等物体的距离。可以使用所获得的距离信息来减轻驾驶员的疲劳或提高驾驶员和车辆的安全性。
本技术的实施例不限于上述实施例，并且在不脱离本技术要旨的情况下可以进行各种修改。
此外，在上述的光接收元件1中，将电子用作信号载流子。然而，可以将由光电转换产生的空穴用作信号载流子。在这种情况下，充分的是，用于检测信号载流子的电荷检测部包括p+半导体区域，并且用于在基板中产生电场的电压施加部包括n+半导体区域，使得设置在信号提取部中的电荷检测部可以检测作为信号载流子的空穴。
对于上述光接收元件1，例如，可以采用通过组合全部或部分构造示例而获得的实施例。
应注意，本说明书中描述的效果仅是示例，并且因此不是限制性的。也可以提供除本文所述之外的任何效果。
应注意，本技术也可以具有以下构造。
(1)一种光接收元件，其包括：
像素阵列部，其具有以矩阵形式二维地布置的像素，每个所述像素包括两个抽头，所述两个抽头是用于检测通过光电转换部的光电转换获得的电荷的第一抽头和用于检测通过所述光电转换部的光电转换获得的电荷的第二抽头，其中，
除了所述两个抽头和像素晶体管区域之外，每个所述像素中的平坦区域包括作为所述抽头的外围部分的抽头外围区域和靠近所述像素晶体管区域的像素晶体管邻近区域，
在所述抽头外围区域中，在基板的与光入射表面相对的表面上形成有嵌入氧化膜，并且在所述嵌入氧化膜的光入射表面侧上形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于基板浓度的杂质浓度的第一半导体区域，并且
在所述像素晶体管邻近区域中形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于所述基板浓度的杂质浓度的第二半导体区域。。
(2)根据(1)所述的光接收元件，其中
在所述像素晶体管邻近区域中也形成有所述嵌入氧化膜，并且在所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜的光入射表面侧上形成有所述第二半导体区域。
(3)根据(1)或(2)所述的光接收元件，其中
所述抽头外围区域和所述像素晶体管邻近区域是沿着与所述像素中的所述两个抽头的布置方向正交的方向划分的。
(4)根据(2)或(3)所述的光接收元件，其中
所述抽头外围区域中的所述嵌入氧化膜形成在整个所述抽头外围区域上，并且所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为条纹图案。
(5)根据(4)所述的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述条纹图案是沿着列方向的。
(6)根据(4)所述的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述条纹图案是沿着行方向的。
(7)根据(2)或(3)所述的光接收元件，其中
所述抽头外围区域中的所述嵌入氧化膜形成在整个所述抽头外围区域上，并且
所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为阵列图案，在所述阵列图案中，均具有矩形形状的两个以上的氧化膜在列方向和行方向中的每一个方向上规则地布置。
(8)根据(2)或(3)所述的光接收元件，其中
所述抽头外围区域中的所述嵌入氧化膜形成在整个所述抽头外围区域上，并且
所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为格子状图案，在所述格子状图案中，均具有矩形形状的两个以上的间隙在列方向和行方向中的每一个方向上规则地布置。
(9)根据(2)所述的光接收元件，其中，
在所述像素的所述平坦区域中，除了所述两个抽头和所述像素晶体管区域之外，
位于所述两个抽头的外围部分上的区域是所述抽头外围区域，并且
除所述抽头外围区域之外的任何区域是所述像素晶体管邻近区域。
(10)根据(9)所述的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为条纹图案。
(11)根据(9)所述的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述条纹图案是沿着列方向的。
(12)根据(9)所述的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述条纹图案是沿着行方向的。
(13)根据(9)所述的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为阵列图案，在所述阵列图案中，均具有矩形形状的两个以上的氧化膜在列方向和行方向中的每一个方向上规则地布置。
(14)根据(9)所述的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为格子状图案，在所述格子状图案中，均具有矩形形状的两个以上的间隙在列方向和行方向中的每一个方向上规则地布置。
(15)根据(9)所述的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为随机图案，在所述随机图案中，多个岛状氧化膜随机地布置。
(16)根据(1)至(15)中任一项的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为比所述抽头外围区域中的所述嵌入氧化膜更深。
(17)根据(1)至(15)中任一项的光接收元件，其中
所述像素晶体管邻近区域中的所述嵌入氧化膜形成为比所述抽头外围区域中的所述嵌入氧化膜更浅。
(18)一种设置有光接收元件的电子设备，所述光接收元件包括：
像素阵列部，其具有以矩阵形式二维地布置的像素，每个所述像素包括两个抽头，所述两个抽头是用于检测通过光电转换部的光电转换获得的电荷的第一抽头和用于检测通过所述光电转换部的光电转换获得的电荷的第二抽头，其中，
除了所述两个抽头和像素晶体管区域之外，每个所述像素中的平坦区域包括作为所述抽头的外围部分的抽头外围区域和靠近所述像素晶体管区域的像素晶体管邻近区域，
在所述抽头外围区域中，在基板的与光入射表面相对的表面上形成有嵌入氧化膜，并且在所述嵌入氧化膜的光入射表面侧上形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于基板浓度的杂质浓度的第一半导体区域，并且
在所述像素晶体管邻近区域中形成有具有与所述基板相同的导电类型并且具有高于所述基板浓度的杂质浓度的第二半导体区域。
[附图标记列表]
1：光接收元件
20：p像素阵列部
21：抽头驱动部
51：像素
61：半导体基板
ta：第一抽头
tb：第二抽头
65-1、65-2：信号提取部
71-1、71-2：n+半导体区域
72-1、72-2：p+半导体区域
73-1、73-2：氧化膜
74-1、74-2：氧化膜
75、76：p阱
77：像素晶体管区域
142：p阱区域
141：氧化膜(嵌入氧化膜)
143：p+半导体区域
144：p半导体区
145：氧化膜
151：抽头外围区域
152：像素晶体管邻近区域
161、171、181：氧化膜
181：间隙
500：测距模块
601：智能手机
602：测距模块
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！