光电转换元件及其制造方法和摄像装置与流程

光电转换元件及其制造方法和摄像装置
1.本技术是申请日为2017年2月8日、发明名称为“光电转换元件及其制造方法和摄像装置”且申请号为201780015473.0的中国专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及光电转换元件及其制造方法和摄像装置。


背景技术：

3.通常，摄像装置包括形成在硅半导体基板上的光电转换元件(光接收元件、光电二极管或摄像元件)。同时，在确定了入射光的波长时，硅(si)的吸光系数是唯一确定的。相应地，为了在硅半导体基板中有效率地吸收光(尤其是从红色到近红外波长区域的范围内的光)，光电转换元件需要形成在硅半导体基板的相对于光入射表面深(具体地，例如，大约10μm)的区域中。这意味着光电转换元件的高宽比(aspect ratio)随着摄像装置的像素的小型化增加。
4.然而，光电转换元件的高宽比的增加引起了诸如像素间混色之类的问题，其中，在像素间混色的情况下，入射在与某个光电转换元件相邻的另一个光电转换元件上的光也入射到该光电转换元件上。在减小光电转换元件的高宽比以降低像素间混色时，导致了诸如光电转换元件在从红色到近红外波长区域的范围内的敏感性的降低之类的问题。另外，因为si的带隙能量为1.1ev，所以si原则上不能检测具有1.1μm以上的波长的红外光。例如，能够利用具有inp层和ingaas层的层叠结构的光电转换层来检测红外光，以替代si(例如，参见日本专利申请公开第2012-244124号)。即，在该专利申请的公开文本中公开的光接收元件阵列在近红外波长区域中具有光接收敏感性，并且形成为iii-v族化合物半导体的层叠体，在该光接收元件阵列中布置有具有对应于近红外波长区域的带隙能量的多个光接收部。另外，光接收部在通过选择性扩散(selective diffusion)形成的第一导电类型区域的顶端处具有pn结。另外，第二导电类型区域位于光接收部之间，以便分隔光接收部。此处，第二导电类型区域是基于离子注入法或选择性扩散法形成的。
5.引用列表
6.专利文献
7.专利文献1：日本专利申请公开第2012-244124号


技术实现要素：

8.技术问题
9.在该专利申请的公开文本中公开的光接收元件中，通过第二导电类型区域分隔相邻的光接收部，并且第二导电类型区域通过离子注入法或扩散法形成。然而，这些方法可能在iii-v族化合物半导体的层叠体中导致晶体缺陷且在控制具有第二导电类型的杂质的扩散时光接收部的小型化存在限制。
10.因此，本发明的目的在于提供具有用于分隔相邻光电元件的区域的光电转换元
件、用于制造该光电转换元件的方法和包括该光电转换元件的摄像装置，其中，光电转换元件不用担心(或者具有较小的可能性)在其形成期间引起晶体缺陷等并且能够可靠地应对小型化。
11.技术方案
12.为了实现上述任务，本发明的光电转换元件包括：
13.第一化合物半导体层，其由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成；
14.光电转换层，其形成在第一化合物半导体层上；
15.第二化合物半导体层，其覆盖光电转换层，并由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成；
16.第二导电类型区域，其至少形成在第二化合物半导体层的一部分中，具有不同于第一导电类型的第二导电类型，并且到达光电转换层；
17.元件隔离层，其围绕光电转换层的侧表面；
18.第一电极，其形成在第二导电类型区域上；和
19.第二电极，其电连接至第一化合物半导体层。
20.此处，在某些情况下，元件隔离层也可以根据构成元件隔离层的材料而形成在第二化合物半导体层上。另外，第二导电类型区域至少形成在第二化合物半导体层的一部分中。具体地，第二导电类型区域形成在第二化合物半导体层的一部分中，或者根据构成元件隔离层的材料而形成在第二化合物半导体的一部分和元件隔离层的一部分中。第二化合物半导体层覆盖光电转换层，但在某些情况下可以根据构成元件隔离层的材料也覆盖元件隔离层。
21.为了实现上述目的，本发明的摄像装置包括布置成二维矩阵形式的多个光电转换元件，每个光电转换元件均为本发明的光电转换元件。
22.为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的用于制造光电转换元件的方法包括如下步骤：
23.(a)在基板上顺序地形成由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层、光电转换层和由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层；之后
24.(b)至少在第二化合物半导体层和光电转换层中形成凹部；接着
25.(c)至少在凹部内部形成元件隔离层；之后
26.(d)至少在第二化合物半导体层的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
27.(e)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
28.在根据本发明的第一方面的用于制造光电转换元件的方法中，在上述步骤(b)中，凹部至少形成在第二化合物半导体层和光电转换层中。具体地，凹部可以形成在第二化合物半导体层和光电转换层，或者可以形成在第二化合物半导体层、光电转换层和第一化合物半导体层中。另外，在上述步骤(c)中，元件隔离层至少形成在凹部内部。具体地，元件隔离层可以形成在凹部内部或者可以根据构成元件隔离层的材料而形成在凹部内部和第二化合物半导体层上。另外，在上述步骤(d)中，第二导电类型区域至少形成在第二化合物半
导体层的一部分中。具体地，第二导电类型区域可以形成在第二化合物半导体层的一部分中或者可以根据构成元件隔离层的材料而形成在第二化合物半导体层和元件隔离层的一部分中。
29.为了实现上述目的，根据本发明的第二方面的用于制造光电转换元件的方法包括如下步骤：
30.(a)在基板上顺序地形成由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层和光电转换层；之后
31.(b)至少在光电转换层中形成凹部；接着
32.(c)至少在凹部内部形成元件隔离层，并且进一步形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层以覆盖光电转换层；之后
33.(d)至少在第二化合物半导体层的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
34.(e)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
35.在根据本发明的第二方面的用于制造光电转换元件的方法中，在上述步骤(b)中，凹部至少形成在光电转换层中。具体地，凹部可以形成在光电转换层中或者可以形成在光电转换层和第一化合物半导体层中。另外，在上述步骤(c)中，元件隔离层至少形成在凹部内部。然而，元件隔离层可以根据构成元件隔离层的材料而形成在凹部内部和光电转换层上。在这种情况下，形成有第二化合物半导体层，以覆盖光电转换层。具体地，第二化合物半导体层形成在元件隔离层上。替代地，元件隔离层可以根据构成元件隔离层的材料而形成在凹部内部和光电转换层上。在这种情况下，元件隔离层的形成在光电转换层上的部分可以对应于第二化合物半导体层。另外，在上述步骤(d)中，第二导电类型区域至少形成在第二化合物半导体层的一部分中。具体地，第二导电类型区域可以形成在第二化合物半导体层的一部分中，或者根据构成元件隔离层的材料而形成在第二化合物半导体层的一部分和元件隔离层的一部分中。
36.为了实现上述目的，根据本发明的第三方面的用于制造光电转换元件的方法包括如下步骤：
37.(a)在基板上顺序地形成由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层、光电转换层，和由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层；之后
38.(b)在第二化合物半导体的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；接着
39.(c)在第二导电类型区域上形成第一电极；之后
40.(d)至少在光电转换层中形成凹部；并且
41.(e)至少在凹部内部形成元件隔离层。
42.在根据本发明的第三方面的用于制造光电转换元件的方法中，在上述步骤(d)中，凹部至少形成在光电转换层中。具体地，凹部可以形成在第二化合物半导体层和光电转换层中，可以形成在第一化合物半导体层和光电转换层中，或者可以形成在第二化合物半导体层、光电转换层和第一化合物半导体层中。另外，在上述步骤(e)中，元件隔离层形成在凹
部内部。然而，元件隔离层可以形成在凹部内部，或者可以根据构成元件隔离层的材料而形成在凹部内部和第一化合物半导体层上。
43.为了实现上述目的，根据本发明的第四方面的用于制造光电转换元件的方法包括如下步骤：
44.(a)在具有第一导电类型的基板上形成元件隔离层，以获得被元件隔离层围绕并且由基板的表面区域构成的第一化合物半导体层；之后
45.(b)在第一化合物半导体层上形成被元件隔离层围绕的光电转换层；接着
46.(c)在光电转换层上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层；之后
47.(d)至少在第二化合物半导体层的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
48.(e)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
49.为了实现上述目的，根据本发明的第五方面的用于制造光电转换元件的方法包括如下步骤：
50.(a)在具有第一导电类型的基板上形成元件隔离层形成区域，以获得被元件隔离层形成区域围绕并且由基板的表面区域构成的第一化合物半导体层；之后
51.(b)在第一化合物半导体层和元件隔离层形成区域上形成光电转换层；接着
52.(c)在光电转换层上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层；之后
53.(d)除去第二化合物半导体层和光电转换层的位于元件隔离层形成区域上方的部分，并且将元件隔离层形成材料埋置到被除去的部分中，以获得元件隔离层；之后
54.(e)在第二化合物半导体层中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
55.(f)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
56.为了实现上述目的，根据本发明的第六方面的用于制造光电转换元件的方法包括如下步骤：
57.(a)在具有第一导电类型的基板中形成选择生长阻止部；之后
58.(b)在基板的位于选择生长阻止部和选择生长阻止部之间并且对应于第一化合物半导体层的区域中，基于横向选择外延生长方法形成光电转换层；接着
59.(c)在整个表面上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层，以获得由第二化合物半导体层的位于选择生长阻止部上方的部分制成的元件隔离层；之后
60.(d)在第二化合物半导体层的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
61.(e)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
62.为了实现上述目的，本发明提供了一种摄像装置，包括：多个光电转换部；多个彩
色滤光器，它们布置在所述多个光电转换部的光入射侧上方，其中各个所述彩色滤光器和所述多个光电转换部中的相应一者构成第一光电转换元件；以及第二光电转换元件。所述第二光电转换元件包括：第一化合物半导体层，其设置于所述多个光电转换部下方；第二化合物半导体层，其设置于所述第一化合物半导体层下方；和光电转换层，其设置于所述第一化合物半导体层与所述第二化合物半导体层之间。
63.本发明的有益效果
64.在本发明的光电转换元件、构成本发明的摄像装置的光电转换元件和通过根据本发明的第一至第六方面的用于制造光电转换元件的方法制造的光电转换元件中，元件隔离层围绕光电转换层的侧表面。因此，在形成用于分隔相邻的光电转换元件的区域时，不存在(较小的可能性)导致晶体缺陷等的担忧，并且可以可靠地应对小型化。注意，本发明中说明的效果仅以示例目的给出，并且本发明不限于该效果，而能够包括附加效果。
附图说明
65.图1a和1b分别是第一实施例的光电转换元件的示意性局部剖视图和第一实施例的光电转换元件的变形例的示例性局部剖视图。
66.图2a和2b分别是第二实施例的光电转换元件的示意性局部剖视图和第二实施例的光电转换元件的变形例的示意性局部剖视图。
67.图3a和3b是第一实施例的光电转换元件的另一变形例的示意性局部剖视图。
68.图4a和4b分别是示意性示出第一实施例的光电转换元件中的第一电极等的布置的图和示意性示出第二实施例的光电转换元件中的第二电极等的布置的图。
69.图5是示意性示出第一实施例光电转换元件和驱动基板之间的连接的图。
70.图6是第一实施例的摄像装置的概念图。
71.图7是构成第四实施例的摄像装置的光电转换元件的示意性局部剖视图。
72.图8是示意性地示出第四实施例的摄像装置中的第一摄像元件和第二摄像元件的布置示例的图。
73.图9是示意性地示出第四实施例的摄像装置中的第一摄像元件和第二摄像元件的另一布置示例的图。
74.图10是在电子装置(照相机)中使用本发明的摄像装置的示例的概念图。
75.图11a、11b和11c是说明用于制造第一实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
76.图12a、12b和12c是接着图11c说明用于制造第一实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
77.图13是接着图12c说明用于制造第一实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
78.图14a和14b是说明用于制造第二实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
79.图15a和15b是说明用于制造第二实施例的光电转换元件的方法的变形例的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
80.图16a、16b和16c是说明用于制造第三实施例的光电转换元件的方法的第一化合
物半导体层等的示意性局部端视图。
81.图17a和17b是接着图16c说明用于制造第三实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
82.图18a和18b是说明用于制造第四实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
83.图19a和19b是接着图18b说明用于制造第四实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
84.图20a和20b是接着图19b说明用于制造第四实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
85.图21a、21b和21c是说明用于制造第五实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
86.图22a、22b和22c是接着图21c说明用于制造第五实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
87.图23a、23b和23c是说明用于制造第六实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
88.图24a、24b和24c是接着图23c说明用于制造第六实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
89.图25a、25b和25c是说明用于制造第七实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
90.图26a、26b和26c是接着图25c说明用于制造第七实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
91.图27a、27b和27c是说明用于制造第八实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
92.图28a、28b和28c是接着图27c说明用于制造第八实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
93.图29a、29b和29c是说明用于制造第九实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
94.图30a、30b和30c是接着图29c说明用于制造第九实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
95.图31a、31b和31c是说明用于制造第十实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
96.图32a、32b和32c是接着图31c说明用于制造第十实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
97.图33a、33b和33c是说明用于制造第十一实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
98.图34a、34b和34c是接着图33c说明用于制造第十一实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
99.图35a、35b和35c是说明用于制造第十二实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
100.图36a、36b和36c是接着图35c说明用于制造第十二实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
101.图37a、37b和37c是说明用于制造第十三实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
102.图38a、38b和38c是接着图37c说明用于制造第十三实施例的光电转换元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性局部端视图。
103.图39是示出大气辉光(ariglow)的光谱的图表。
104.图40是示出所谓的活体窗口的光吸收图谱的图表。
105.图41是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
106.图42是协助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
107.图43是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
108.图44是示出摄像机头和摄相机控制单元(ccu)的功能构造的示例的框图。
具体实施方式
109.在下文中，将参照附图基于实施例给出本发明的说明。然而，本发明不限于实施例，并且实施例中的各种数值和材料仅以示例目的给出。注意，将以如下顺序给出说明。
110.1.本发明的光电转换元件、根据本发明的第一至第六方面的用于制造光电转换元件的方法和本发明的摄像装置的所有方面的说明
111.2.第一实施例(本发明的光电转换元件、根据本发明的第一方面的用于制造光电转换元件的方法和本发明的摄像装置)
112.3.第二实施例(第一实施例的变形例)
113.4.第三实施例(第一和第二实施例的光电转换元件的变形例和根据本发明的第二方面的用于制造光电转换元件的方法)
114.5.第四实施例(第一和第二实施例的光电转换元件的变形例和根据本发明的第三方面的用于制造光电转换元件的方法)
115.6.第五实施例(第一和第二实施例的光电转换元件的变形例和根据本发发明的第四方面的用于制造光电转换元件的方法)
116.7.第六实施例(用于制造第五实施例的光电转换元件的方法的变形例)
117.8.第七实施例(用于制造第五实施例的光电转换元件的方法的另一变形例)
118.9.第八实施例(用于制造第五实施例的光电转换元件的方法的另一变形例)
119.10.第九实施例(第八实施例的变形例)
120.11.第十实施例(第一和第二实施例的光电转换元件的变形例和根据本发明的第五方面的用于制造光电转换元件的方法)
121.12.第十一实施例(第十实施例的变形例)
122.13.第十二实施例(第一和第二实施例的光电转换元件的变形例和根据本发明的第六方面的用于制造光电转换元件的方法)
123.14.第十三实施例(第十二实施例的变形例)
124.15.第十四实施例(本发明的摄像装置的变形例)
125.16.其它
126.本发明的光电转换元件、根据本发明的第一至第六方面的用于制造光电转换元件和本发明的摄像装置的所有方面的说明
127.本发明的摄像装置进一步包括驱动基板(例如，只读ic(roic)基板)，并且构成每个光电转换元件的第一电极能够连接到设置在驱动基板上的第一电极连接部。另外，在这种情况下，构成每个光电转换元件的第二电极能够连接到设置在驱动基板上的第二电极连接部。
128.在根据本发明的第一至第三方面的用于制造光电转换元件的方法中，元件隔离层由具有第一导电类型的第三化合物半导体材料制成。另外，这些方法可以包括如下步骤：在形成在凹部内部的元件隔离层中形成沟槽部之后，将绝缘材料或遮光材料埋置到沟槽部中。此处，可以在凹部内部形成元件隔离层之后，在凹部内部的元件隔离层中形成沟槽部，或者可以在沟槽部内部形成元件隔离层时同时形成沟槽部。另外，在根据本发明的第一到至三方面的用于制造包括这种构造的光电转换元件的方法中或者在根据本发明的第四至第六方面的用于制造光电转换元件的方法中，最后可以除去基板。
129.沟槽部可以沿着凹部的深度方向形成在凹部的整个区域或者凹部的部分区域中。具体地，当在根据本发明的第一方面的用于制造光电转换元件的方法中在第二化合物半导体层和光电转换层中形成凹部时，可以仅在如下部分中形成沟槽部：
130.[1-1]整个第二化合物半导体层和整个光电转换层，或者
[0131]
[1-2]整个第二化合物半导体层和光电转换层的一部分。
[0132]
另外，当在第二化合物半导体层、光电转换层和第一化合物半导体层中形成凹部时，可以仅在如下部分中形成沟槽部：
[0133]
[1-3]整个第二化合物半导体层、整个光电转换层和整个第一化合物半导体层，或者
[0134]
[1-4]整个第二化合物半导体层、整个光电转换层和第一化合物半导体层的一部分。
[0135]
当在根据本发明的第二方面的用于制造光电转换元件的方法中在光电转换层中形成凹部时，可以仅在如下部分中形成沟槽部：
[0136]
[2-1]整个光电转换层，或者
[0137]
[2-2]光电转换层的一部分。
[0138]
另外，当在光电转换层和第一化合物半导体层中形成凹部时，可以仅在如下部分中形成沟槽部：
[0139]
[2-3]整个光电转换层和整个第一化合物半导体层，或者
[0140]
[2-4]整个光电转换层和第一化合物半导体层的一部分。
[0141]
当在根据本发明的第三方面的用于制造光电转换元件的方法中在第二化合物半导体层和光电转换层中形成凹部时，可以仅在如下部分中形成沟槽部：
[0142]
[3-1]整个第二化合物半导体层和整个光电转换层，或者
[0143]
[3-2]整个第二化合物半导体层和光电转换层的一部分。
[0144]
另外，当在第一化合物半导体层和光电转换层中形成凹部时，可以仅在如下部分中形成沟槽部：
[0145]
[3-3]整个光电转换层和整个第一化合物半导体层，或者
[0146]
[3-4]整个光电转换层和第一化合物半导体层的一部分。
[0147]
另外，当在第二化合物半导体层、光电转换层和第一化合物半导体层中形成凹部时，可以至少在光电转换层中(在某些情况下，至少在光电转换层的一部分中)形成沟槽部。
[0148]
在本发明的摄像装置、本发明的包括上述优选实施例的摄像装置中的光电转换元件和基于根据本发明的第一至第六方面的用于制造光电转换元件的方法制造的光电转换元件(在下文中，在某些情况下，将这些光电转换元件共同地称为“本发明的光电转换元件等”)中，第二电极可以与第一电极形成在相同侧，或者第二电极可以形成在第一化合物半导体层的光入射侧表面上。
[0149]
在本发明的包括上述优选实施例的光电转换元件等中，第一化合物半导体层、第二化合物半导体层和元件隔离层可以由不同材料制成或者可以由相同材料制成。注意，在后一情况下，元件隔离层具有第一导电类型并且由不同于构成光电转换层的材料的化合物半导体材料(第三化合物半导体材料)制成。在某些情况下，可以将具有这种构造的元件隔离层称为“由第三化合物半导体材料制成的元件隔离层”。另外，在后一情况下，在本发明的包括上述各种优选实施例和构造的光电转换元件中，第一化合物半导体层、第二化合物半导体层、元件隔离层(由第三化合物半导体材料制成的元件隔离层)和光电转换层可以由iii-v族化合物半导体材料制成。在这种情况下，光电转换层可以由ingaas制成，并且第一化合物半导体层、第二化合物半导体层和元件隔离层(由第三化合物半导体材料制成的元件隔离层)可以由inp制成。然而，在不限于此的情况下，可以选择第一化合物半导体层、第二化合物半导体层和光电转换层，使得光电转换层的带隙能量(band gap energy)变得最小。另外，在第一化合物半导体层、第二化合物半导体层和元件隔离层由不同材料制成时，构成元件隔离层的材料的示例可以包括绝缘材料以及遮光材料和绝缘材料的组合。即，在后一情况下，元件隔离层可以由绝缘材料层制成，或者元件隔离层的与光电转换层的侧表面保持接触的部分可以由绝缘材料制成，并且其余部分可以由遮光材料制成。另外，构成光电转换层的化合物半导体层由晶体化合物半导体材料制成，并且元件隔离层由与构成光电转换层的化合物半导体材料相同的化合物半导体材料制成。然而，也可以将该化合物半导体层和元件隔离层构造成多晶的。
[0150]
在第一化合物半导体层、第二化合物半导体层和元件隔离层(由第三化合物半导体材料制成的元件隔离层)由相同的材料制成的构造中，该材料可以是完全相同的材料，可以具有不同的成分，或者可以具有相同的成分但具有不同的杂质浓度。此处，具有相同成分的材料表示构成该材料的原子的原子百分比是相同的值，并且具有不同成分的材料表示构成该材料的原子的原子百分比是不同的值。另外，第一化合物半导体层、第二化合物半导体层和元件隔离层(由第三化合物半导体材料制成的元件隔离层)不必由inp制成。然而，诸如si、ingaasp和alinas之类的其它材料可以用作构成第一化合物半导体层、第二化合物半导体层或元件隔离层(由第三化合物半导体材料制成的元件隔离层)的化合物半导体材料。
[0151]
另外，在本发明的包括上述各种优选实施例和构造的光电转换元件等中，构成元件隔离层的化合物半导体材料(第三化合物半导体材料)可以比构成光电转换层的材料具有更宽的带隙能量。另外，在本发明的包括上述各种优选实施例和构造的光电转换元件等中，元件隔离层可以比光电转换层具有更高的杂质浓度。
[0152]
此处，在第三化合物半导体材料的带隙能量由bg3表示并且构成光电转换层的材
ether fluoride)、聚酰亚胺氟化物(polyimide fluoride)、非晶碳和有机sog)。另外，构成遮光材料层(元件间遮光层)的材料的示例可以是铬(cr)、铜(cu)、铝(al)、钨(w)、钛(ti)、钼(mo)和锰(mn)。通过设置遮光材料层(像素间遮光层)，可以进一步有效地防止光泄漏到相邻的光电转换元件(光串扰)，并且能够实现敏感性的改善。可以基于各种物理气相沉积方法(pvd方法)或化学气相沉积方法(cvd方法)来形成绝缘材料层。另外，可以基于各种pvd方法来形成遮光材料层。
[0158]
使用pvd方法的原理的膜形成方法的示例可以包括使用电阻加热或高频加热的真空气相沉积法、eb(电子束)气相沉积法、各种溅射法(例如，磁控溅射法、rf-dc组合偏置溅射法、ecr溅射法、对向靶溅射法和高频溅射法)、离子镀层法、激光烧蚀法、分子束外延法和激光传输法。另外，cvd法的示例可以包括等离子体cvd法、热cvd法、有机金属(mo)cvd法和光致cvd法。
[0159]
另外，在本发明的包括上述各种优选实施例和构造的光电转换元件等中，光能够经由第一化合物半导体层入射。
[0160]
在本发明的包括上述各种优选实施例的光电转换元件等中，在第一导电类型是n型时，第二导电类型是p型，并且在第一导电类型是p型时，第二导电类型是n型。
[0161]
在本发明的包括上述各种优选实施例的光电转换元件等中，光进行照射，在光电转换层中进行光电转换，并且空穴和电子的载流子彼此分离。另外，抽取空穴的电极是阳极，且抽取电子的电极是阴极。第一电极可以构成阳极，并且第二电极可以构成阴极。相反，第一电极可以构成阴极，并且第二电极可以构成阳极。在第一导电类型是n型且第二导电类型是p型时，第一电极构成阴极，并且第二电极构成阳极。
[0162]
构成第一电极的材料或者构成与第一电极形成在相同侧的第二电极的材料的示例可以是钼(mo)、钨(w)、钽(ta)、钒(v)、钯(pd)、锌(zn)、镍(ni)、钛(ti)、铂(pt)、金-锌(au-zn)、金-锗(auge)、铬(cr)、金(au)、铝(al)以及ti/w或ti/w/cu的层叠结构。
[0163]
形成在第一化合物半导体层的光入射侧表面上的第二电极可以由透明导电材料制成。注意，在某些情况下可以将由透明导电材料制成的电极称为“透明电极”。此处，构成透明电极的透明导电材料的示例可以包括金属氧化物。具体地，铟氧化物、铟锡氧化物(包括掺杂sn的in2o3的ito、晶体ito和非晶ito)、itio(掺杂ti的in2o3)、ifo(掺杂f的in2o3)、锌氧化物(包括掺杂其他元素的zno)、通过将铟作为掺杂剂添加到锌氧化物获得的铟-锌氧化物(izo)、通过将铟和镓作为掺杂剂添加到锌氧化物中获得的铟-镓-锌氧化物(igzo、in-gazno4)、almgzno(掺杂铝氧化物和镁氧化物的锌氧化物)、aimgzno(掺杂铝氧化物和镁的锌氧化物)、通过将铝作为掺杂剂添加到锌氧化物中获得的铝-锌氧化物(azo)、通过将镓作为掺杂剂添加到锌氧化物中获得的镓锌氧化物(gzo)、钛氧化物(tio2)、掺杂b的zno、锡氧化物(sno2)、ato(掺杂sb的sno2)、fto(掺杂f的sno2)、通过将铟作为掺杂剂添加到镓氧化物中获得的铟镓氧化物(igo)、insnznonioa、通过将铌作为掺杂剂添加到钛氧化物中获得的铌钛氧化物(tno)、锑氧化物、尖晶石型氧化物和具有ybfe2o4结构的氧化物可以作为示例。替代地，具有作为基层的镓氧化物、钛氧化物、铌氧化物或镍氧化物等的透明电极可以作为示例。透明电极的厚度的示例可以包括2
×
10-8
m到2
×
10-7
m，优选3
×
10-8
m至3
×
10-7
m。第二电极可以是所谓的整体膜(solid film)。另外，在第二电极的光入射表面上可以形成子电极。子电极可以具有晶格形状(井字形)，以作为其平面形状，或者其形状可以形成为多个分
支子电极彼此平行延伸并且这些多个分支子电极的一端或两端彼此连接。子电极可以由例如auge层/ni层/au层、mo层/ti层/pt层/au层、ti层/pt层/au构成层、ti层/pt层/au层或ni层/au层等构成，并且可以基于诸如溅射法和真空蒸汽形成沉积法之类的pvd法形成。注意，在第一个斜线“/”之前说明的每个层占据第二电极侧。
[0164]
用于形成第一电极和第二电极(阳极和阴极)的方法的示例可以包括上述各种pvd法(例如，溅射法和真空气相沉积法)和各种cvd法。
[0165]
在光电转换元件的光入射表面(例如，第一化合物半导体层的光入射表面)上可形成有抗反射膜。作为构成抗反射膜的材料，优选使用具有比构成上层的化合物半导体层的化合物半导体材料的折射率更小的折射率的材料。具体地，例如，该材料可以具有由tio2、al2o3、zns、mgf2、ta2o5、sio2、si3n4、zro2和hfo 2
制成的层，或者可以具有这些层的层叠结构。例如，该材料能够基于诸如溅射法之类的pvd方法来形成。
[0166]
在某些情况下，根据光电转换层中含有的杂质浓度，可以将光电转换层视为第一导电类型层或i层。即，光电转换层还包含本征半导体层。
[0167]
用于形成第二导电类型区域的方法的示例可以是用于具有第二导电类型的杂质的气相扩散法或者固相扩散法。在第二导电类型是p型时，杂质的示例可以是锌(zn)和镁(mg)。另外，可以通过离子注入法引入锌(zn)或镁(mg)。
[0168]
例如，各种化合物半导体层的形成可以基于如下方法来进行：金属有机化学汽相生长法(金属有机化学气相沉积法、金属有机气相外延法)或者分子束外延法(mbe法)、卤素有助于传输或反应的氢化物气相外延法(hvpe法)、原子层沉积法(ald法)、迁移增强外延法(mee法)或等离子体辅助物理气相沉积法(ppd法)等。
[0169]
凹部或沟槽部可以基于湿式蚀刻法或者干式蚀刻法来形成。替代地，可以在利用元件隔离层埋置凹部时同时形成沟槽部。
[0170]
在光电转换元件的光入射侧处可设置有用于允许具有期望波长的光通过的滤光器(例如，彩色滤光器、可见光截止滤光器或用于截止不期望的红外光的红外截止滤光器)，或者可设置有聚光透镜(片上微透镜，ocl)。即，例如，可以在第一化合物上形成平坦化膜，并且可以在平坦化膜上进一步形成滤光器和聚光透镜。
[0171]
第二化合物半导体层的上表面(在某些情况下，元件隔离层的上表面，这取决于构成元件隔离层的材料)可以覆盖有覆盖层。构成覆盖层的材料的示例可以包括构成上述绝缘材料层的材料。
[0172]
基板(膜形成基板)的示例可以包括由iii-v族化合物半导体制成的基板。具体地，由iii-v族化合物半导体制成的基板的示例可以包括gaas基板、inp基板、gan基板、aln基板、gap基板、gasb基板、insb基板和inas基板。替代地，硅半导体基板、蓝宝石基板、sic基板、石英玻璃基板和蓝宝石基板可以作为示例。例如，驱动基板能够由硅半导体基板构成。另外，用于驱动光电转换元件的各种电路可以仅形成在驱动基板中。可以仅通过蚀刻法、研磨法、cmp法、激光烧蚀法或加热法等进行基板(膜形成基板)的除去。
[0173]
例如，形成在驱动基板上的第一电极连接部和第二电极连接部可以由用于与光电转换元件的第一电极和第二电极的连接的凸块部构成。另外，第一电极、第二电极或者接触部连接至设置在硅半导体基板中的凸块部。替代地，形成有第一电极连接部和第二电极连接部的驱动基板和具有设置在第一电极和第二电极上的(由铜制成的)连接部的光电转换
元件可以层叠在一起，使得连接部重叠在一起，以便保持相互接触并接合在一起。替代地，为了使连接部接合在一起，也可以使用贯通接触通孔(tcv：through contact via)。
[0174]
在某些情况下，光电转换元件可以固定至支撑基板。在这种情况下，在膜形成基板上形成光电转换元件之后，可以仅需要将光电转换元件固定或者接合至支撑基板，并且然后从光电转换元件移除膜形成基板。用于从光电转换元件移除膜形成基板的方法的示例可以包括上述方法。另外，除了使用粘合剂的方法之外，用于将光电转换元件固定或者接合至支撑基板的方法的示例可以包括金属接合法、半导体接合法以及金属和半导体接合法。除了以膜形成基板作为示例的基板之外，支撑基板的示例可以包括玻璃基板、诸如石英基板之类的透明无机基板和由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，pen)之类的聚酯树脂、聚碳酸酯(pc)树脂、聚醚砜(polyether sulfone，pes)树脂、诸如聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯之类的聚烯烃(polyolefin)树脂、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)树脂、聚偏二氟乙烯树脂(polyvinylidene difluoride resin)、四乙酰纤维素树脂(tetra acetylcellulose resin)、溴化酚氧树脂(brominated phenoxy resin)、芳族聚酰胺树脂(aramid resin)、聚酰亚胺树脂、聚苯乙烯树脂、聚芳酯树脂(polyarylate resin)、聚砜树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、氟碳树脂(fluorocarbon resin)、硅树脂、二乙酸树脂(diacetate resin)、三乙酸树脂(triacetate resin)、聚氯乙烯树脂(polychlorinated vinyl resin)和环状聚烯烃树脂(cyclic polyolefin resin)制成的透明塑料板或膜。玻璃基板的示例可以包括钠玻璃基板、耐热玻璃基板和石英玻璃基板。
[0175]
在本发明的摄像装置中，除了拜耳阵列之外，光电转换元件的阵列的示例可以包括行间阵列(interline array)、g条纹rb方格阵列(g stripe rb checkered array)、g条纹rb完整方格阵列(g stripe rb complete checkered array)、方格互补颜色阵列、条纹阵列、倾斜条纹阵列、原色色差阵列(primary-color color difference array)、场色差序列阵列(field color difference sequential array)、mos型阵列、改进mos型阵列、帧交错阵列(frame interleave array)和场交错阵列(field interleave array)。此处，一个像素由一个光电转换元件构成。光电转换元件可以以5μm以下的间距布置。通过本发明的摄像装置，可以构成单板型彩色固态摄像装置。在摄像装置中，设置有用于驱动光电转换元件的控制单元、驱动电路和配线。可以根据需要来设置用于控制光电转换元件上的光入射的快门。
[0176]
在本发明的摄像装置中，布置有多个光电转换元件的像素区域由规则地布置成二维矩阵形式(二维阵列形式)的多个像素构成。通常，像素区域由有效像素区域和黑色参考像素区域构成，有效像素区域实际上接收光并且在放大通过光电转换产生的信号电荷之后将所述信号电荷读取到驱动电路，黑色参考像素区域输出作为黑色电平参考的光学黑色。黑色参考像素区域通常布置在有效像素区域的外围。
[0177]
通过光电转换元件可以构成ccd装置(电荷耦合器件)、cmos(互补金属氧化物半导体)图像传感器、cis(接触式图像传感器)和cmd(电荷调制器件)信号放大型图像传感器。另外，通过摄像装置可以构成数字静态相机、摄像机、便携式相机、车载相机、监控相机和诸如移动电话之类的具有摄像功能的电子设备。除了光电转换元件之外的摄像装置的构造和结构可以与众所周知的摄像装置的构造和结构相同，并且能够基于众所周知电路进行由光电
转换元件获得的信号的各种处理。
[0178]
第一实施例
[0179]
第一实施例涉及本发明的光电转换元件(光接收元件、光电二极管或者摄像元件)、根据本发明的第一方面的用于制造光电转换元件的方法和本发明的摄像装置。图1a示出了第一实施例的光电转换元件的示意性局部剖视图。另外，图4a示意性地示出了第一实施例的光电转换元件的第一电极、第二电极、第二化合物半导体层、元件隔离层和凹部的布置，图5示意性地示出了第一实施例的光电转换元件和驱动基板之间的连接，并且图6示出了第一实施例的摄像装置的概念图。
[0180]
第一实施例的光电转换元件10a包括：
[0181]
由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层31；
[0182]
形成在第一化合物半导体层31上的光电转换层34；
[0183]
覆盖光电转换层34并且由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32；
[0184]
至少形成在第二化合物半导体层32的一部分中的第二导电类型区域35，第二导电类型区域35具有不同于第一导电类型的第二导电类型，并且到达光电转换层34；
[0185]
围绕光电转换层34的侧表面的元件隔离层33；
[0186]
形成在第二导电类型区域35上的第一电极51；和
[0187]
电连接至第一化合物半导体层31的第二电极52。
[0188]
此处，特别地，元件隔离层33由具有第一导电类型并且不同于构成光电转换层34的材料的第三化合物半导体材料制成。另外，元件隔离层(由第三化合物半导体材料制成的元件隔离层)33还形成在第二化合物半导体层32上。另外，第二导电类型区域35至少形成在第二化合物半导体层32的一部分中，但特别地根据构成元件隔离层的材料形成在化合物半导体层32的一部分和元件隔离层33的一部分中。注意，第二化合物半导体层32可以根据构成元件隔离层的材料覆盖元件隔离层33的顶部。
[0189]
第一实施例的摄像装置由布置成二维矩阵形式的多个光电转换元件构成，每个光电转换元件是第一实施例的光电转换元件10a。另外，第一实施例的摄像装置还包括驱动基板60，尤其是读取集成电路基板(roic基板)。构成每个光电转换元件10a的第一电极51连接至设置在驱动基板60上的第一电极连接部61。另外，构成每个光电转换元件10a的第二电极52连接至设置在驱动基板60上的第二电极连接部62。驱动基板60设置有用于驱动光电转换元件10a的各种电路，但省略了这些电路的图示表示。更具体地，摄像元件10a由cmos图像传感器构成。另外，例如，车载摄像机或者监控摄像机由摄像装置构成。
[0190]
在第一实施例中，第二电极52与第一电极51形成在相同侧。另外，光经由第一化合物半导体层31入射。第一导电类型是n型，并且第二导电类型是p型。第一化合物半导体层31、第二化合物半导体层32和元件隔离层(由第三化合物半导体层构成的元件隔离层)由相同材料制成。具体地，第一化合物半导体层31、第二化合物半导体层32、元件隔离层33和光电转换层34由iii-v族化合物半导体材料制成。另外，光电转换层34由ingaas(具体地，n-ingaas，更具体地，n-in
0.57
ga
0.43
as)制成，并且第一化合物半导体层31、第二化合物半导体层32和元件隔离层33由inp(具体地，n
+-inp)制成。另外，构成元件隔离层33的第三化合物半导体材料比构成光电转换层34的材料具有更宽的带隙能量，并且元件隔离层33比光电转
换层34具有更高的杂质浓度。具体地，下面的表格1示出光电转换层34和元件隔离层33的带隙能量bg、杂质浓度im和折射率n的值。注意，光电转换层34优选具有5
×
10
16
cm-3
以下的杂质浓度im0，并且元件隔离层33优选具有5
×
10
17
cm-3
到5
×
10
18
cm-3
的杂质浓度im3。第一化合物半导体层31和第二化合物半导体层32还优选分别具有5
×
10
17
cm-3
到5
×
10
18
cm-3
的杂质浓度im1和5
×
10
17
cm-3
到5
×
10
18
cm-3
的杂质浓度im2。在第一实施例中，分别构成第一半导体层31、第二化合物半导体层32和元件隔离层33的第一化合物半导体材料、第二化合物半导体材料和第三化合物半导体材料在设计方面完全相同。另外，第二导电类型区域35具有2
×
10
18
cm-3
的杂质浓度。
[0191]
《表格1》
[0192] bg(ev)im(cm-3
)n光电转换层0.751.0
×
10
14
至1.0
×
10
16
3.9元件隔离层1.351.0
×
10
16
至1.0
×
10
18
3.5
[0193]
如在图6所示的第一实施例的摄像装置的概念图中，第一实施例的摄像装置100由摄像区域111以及作为其驱动电路(外围电路)的垂直驱动电路112、列信号处理电路113、水平驱动电路114、输出电路115和驱动控制电路116构成，在摄像区域111中，(由图6中的摄像元件101表示的)光电转换元件10a布置成二维矩阵形式。当然，这些电路可以由众所周知电路构成，或者可以使用其它电路构造(例如，在常规的ccd摄像装置或cmos摄像装置中使用的各种电路)进行构造。注意，在图6中，仅第一行中的摄像元件101由参考标记“101”表示。
[0194]
驱动控制电路116基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟来产生时钟信号或控制信号，基于时钟信号或控制信号来操作垂直驱动电路112、列信号处理电路113和水平驱动电路114。另外，生成的时钟信号或者控制信号被输入到垂直驱动电路112、列信号处理电路113和水平驱动电路114。
[0195]
例如，垂直驱动电路112由移位寄存器构成，并且在垂直方向上顺序地选择性地逐行扫描成像区域111中的每个摄像元件101。另外，基于根据每个摄像元件101中的光接收量而产生的电流(信号)的像素信号(图像信号)经由信号线(数据输出线)117被提供至列信号处理电路113。
[0196]
例如，针对每一列摄像元件101布置有列信号处理电路113，并且列信号处理电路113针对每个摄像元件基于来自(形成在有效像素周围但未示出的)黑色参考像素的信号而对从一行摄像元件101中输出的图像信号进行诸如噪声消除和信号放大之类的信号处理。在列信号处理电路113的输出级处，在列信号处理电路113和水平信号线118之间连接和设置有水平选择开关(未示出)。
[0197]
例如，水平驱动电路114由移位寄存器构成，顺序地输出水平扫描脉冲以顺序地选择每个列信号处理电路113，并且将来自每个列信号处理电路113的信号输出到水平信号线118。
[0198]
输出电路115对经由水平信号线118从每个列信号处理电路113顺序地提供的信号进行信号处理，并且输出处理后的信号。
[0199]
在红外光从第一化合物半导体层31侧入射到光电转换元件上时，在光电转换层34中产生空穴和电子。在提前将高于施加到第二电极52上的电势的电势施加到第一电极51的状态下，电子经由第一电极51被从第二导电类型区域35抽取到外部。在另一方面，空穴经由
第二电极52从第一化合物半导体层31、元件隔离层33和第二化合物半导体层32被抽取到外部。
[0200]
在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图11a、11b、11c、12a、12b、12c和13给出用于制造第一实施例的光电转换元件10a的方法。
[0201]
[步骤100]
[0202]
在基板上顺序地形成由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层31、光电转换层34和由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32。具体地，制备由inp构成并具有厚度为0.1μm到1μm的缓冲层22的inp基板(膜形成基板)21。进一步，基于众所周知的mocvd法在缓冲层22上顺序地形成具有0.1μm到1μm的厚度的第一化合物半导体层31、具有3μm到5μm的厚度的光电转换层34和具有0.1μm到1μm的厚度的第二化合物半导体层32(参见图11a)。
[0203]
[步骤110]
[0204]
然后，至少在第二化合物半导体层32和光电转换层34中形成凹部40(参见图11b)。具体地，在第二化合物半导体层32上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，基于干式蚀刻法或湿式蚀刻法来蚀刻第二化合物半导体层32、光电转换层34和第一化合物半导体层31，由此在第二化合物半导体层32、光电转换层34和第一化合物半导体层31中形成凹部40。然后，除去抗蚀层。在某些情况下，凹部40可以形成在第二化合物半导体层32和光电转换层34中。此处，凹部40形成在相邻的光电转换元件10a之间，具体地，例如形成在第二化合物半导体层32等的对应于相邻光电转换元件10a之间的边界区域的部分处。换句话说，例如，凹部40设置成井字形。即，光电转换元件10a被凹部40围绕。
[0205]
[步骤120]
[0206]
接下来，基于众所周知的mocvd法，至少在凹部40内部形成元件隔离层33(具体地，由具有第一导电类型并且不同于构成第一实施例中的光电转换层34的材料的第三化合物半导体材料制成的元件隔离层33)(参见图11c)。注意，尽管元件隔离层33在所示示例中也形成在第二化合物半导体层32上，但元件隔离层33可以仅形成在凹部40内部。具体地，例如，可以仅在第二化合物半导体层32上形成选择生长掩膜层，以防止元件隔离层33不期望地形成在第二化合物半导体层32上，并且在基于众所周知的mocvd法形成元件隔离层33之后除去选择生长掩膜层。
[0207]
[步骤130]
[0208]
然后，至少在第二化合物半导体层32的一部分中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层34的第二导电类型区域35(参见图12a)。注意，第二导电类型区域35由标记
“×”
表示。这同样适用于下文。在所示示例中，因为在第二化合物半导体层32上形成元件隔离层33，所以在元件隔离层33上形成掩膜层，并且例如，气相扩散或者固相扩散具有第二导电类型(p型)的杂质(具体地，锌zn)，由此可以形成导电类型区域35。然后，除去掩膜层。注意，在仅在凹部40内部形成元件隔离层33时，到达光电转换层34的第二导电类型区域35可以仅形成在第二化合物半导体层32的一部分中。
[0209]
[步骤140]
[0210]
然后，在第二导电类型区域35上形成第一电极51。另外，形成电连接至第一化合物半导体层31的第二电极52。具体地，在第二导电类型区域35和元件隔离层33上形成由sin制
成的覆盖层36，并且然后基于光刻技术和蚀刻技术在覆盖层36中的将形成第一电极51和第二电极52的部分处形成开口部36a和36b(参见图12b)。然后，从第二导电类型区域35上方的暴露于开口部36a的底部的位置到覆盖层36上方的位置形成第一电极51，并且从元件隔离层33上方的暴露于开口部36b的底部的位置到覆盖层36上方的位置形成有第二电极52。因此，可以获得具有图12c所示的结构的光电转换元件10a。例如，第一电极51和第二电极52具有ti层和w层的层叠结构。此处，ti层用作势垒金属层。注意，在第一电极51和第二电极52的上表面上形成铜层(未示出)，以作为连接部。
[0211]
[步骤150]
[0212]
下面，基于众所周知方法经由光电转换元件和绝缘膜24将基板21和支撑基板23接合在一起(参见图13)。进一步，除去基板21和缓冲层22，在暴露的第一化合物半导体层31上形成平坦化膜37，并且基于众所周知方法在平坦化膜37上形成聚光透镜(片上微透镜，ocl)38，由此可以获得具有图1a所示的结构的光电转换元件10a。注意，在图1a和将在下文中说明的图1b、2a和2b中省略了支撑基板23等。然后，进行切割，以将光电转换元件分割成用于摄像装置的一组光电转换元件(一组摄像元件)。
[0213]
[步骤160]
[0214]
制备驱动基板60，具体地，读取集成电路基板。在驱动基板60上形成有由铜制成的第一电极连接部61和第二电极连接部62。进一步，将一组用于摄像装置的光电转换元件从支撑基板23移动到驱动基板60上。接下来，将光电转换元件10a的第一电极51的连接部的铜层和第一电极连接部61的铜层接合在一起，并且将光电转换元件10a的第二电极52的连接部的铜层和第二电极连接部62的铜层接合在一起。因此，可以将光电转换元件10a安装在驱动基板60上(参见图5)。
[0215]
注意，例如，可以在光电转换元件的光入射侧上设置用于使具有期望波长的光通过的滤光器(例如，彩色滤光器、可见光截止滤光器或者用于截止不期望的红外光的红外截止滤光器)。也可以设置用于防止不需要的外部光入射到光电转换部的遮光膜。构成遮光膜的材料的示例可以是铬(cr)、铜(cu)、铝(al)和钨(w)。
[0216]
在第一实施例中，由与构成光电转换层的材料不同的材料(具有第一导电类型的第三化合物半导体材料)制成的元件隔离层围绕光电转换层的侧表面。因此，在形成用于使相邻的光电转换元件彼此隔离的区域(具体地，第一实施例中的元件隔离层)的情况下，防止了晶体缺陷等的可能性，并且可以可靠地应对精细化。另外，可以避免在控制杂质扩散时的困难(即，在常规技术中尚未解决的在由iii-v族化合物半导体这次的层叠体的深度方向上控制杂质浓度时的困难)，并且pn结轮廓易于扩展，这防止了诸如敏感性下降之类的问题的出现。
[0217]
图1b示出了第一实施例的光电转换元件的变形例的示意性局剖视图。在变形例的光电转换元件(摄像元件)10b中，第二电极52形成在第一化合物半导体层31的光入射侧表面上。具体地，例如，在与第一实施例的[步骤140]相同的步骤中省略了第二电极52的形成。然后，在与第一实施例的[步骤150]相同的步骤中，除去基板21和缓冲层22，在暴露的第一化合物半导体层31上形成由诸如ito之类的透明导电材料制成的第二电极52和平坦化膜37，并且在平坦化膜37上形成聚光透镜38。注意，第二电极52可以是整体膜。即，第二电极52可以是光电转换元件的公共电极。
[0218]
第二实施例
[0219]
第二实施例是第一实施例的变形例。图2a示出了第二实施例的光电转换元件的示例性局部剖视图。图4b示意性地示出了第二实施例的光电转换元件中的第一电极、第二电极、第二化合物半导体层、元件隔离层、凹部和沟槽部的布置。
[0220]
在第二实施例的光电转换元件10c中，元件隔离层33的与光电转换层34的侧表面保持接触的一部分由第三化合物半导体材料制成，并且元件隔离层33的其它部分由绝缘材料层或遮光材料层42制成。即，在位于凹部40内部的元件隔离层33的一部分中形成围绕光电转换元件10c的沟槽部41。进一步，在沟槽部41内部形成绝缘材料层或遮光材料层42。
[0221]
在第二实施例的光电转换元件10c中，在[步骤120]和[步骤130]之间步骤、[步骤130]和[步骤140]之间的步骤或者[步骤140]和[步骤150]之间的步骤中，在形成在凹部40内部的元件隔离层33(具体地，由具有第一导电类型的第三化合物半导体材料制成的元件隔离层33)中形成沟槽部41。然后，利用绝缘材料或遮光材料埋置沟槽部41，以形成绝缘材料层或遮光材料层42。注意，在所示示例中，在[步骤120]和[步骤130]之间的步骤中形成绝缘材料层或遮光材料层42。
[0222]
具体地，在第一实施例的[步骤120]完成之后(参见图11c)，在元件隔离层33上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻元件隔离层33，以在元件隔离层33中形成沟槽部41(参见图14a)。进一步，例如，基于溅射法利用sin、sio2、al2o3或者hfo2来埋置沟槽部41，由此可以形成绝缘材料层42。替代地，例如，用ti、w、mo、mn或者cu来埋置沟槽部41，由此可以形成遮光材料层42。然后，除去抗蚀层。因此，可以获得图14b所示的结构。
[0223]
替代地，在与第一实施例的[步骤120]相同的步骤中，在基于众所周知的mocvd法在至少凹部40的内部形成元件隔离层33(由第三化合物半导体制成的元件隔离层33)时，控制元件隔离层33的膜形成条件，以在凹部40内部的元件隔离层33中同时形成沟槽部41(参见图15a)。进一步，例如，基于溅射法在沟槽41内部形成绝缘材料层或遮光材料层42。因此，可以获得图15b所示的结构。
[0224]
图2b示出了第二实施例的光电转换元件的变形例(光电转换元件10d)的示意性局部剖视图。然而，类似于图1b所示的第一实施例的光电转换元件的变形例，第二电极52可以形成在第一化合物半导体层31的光入射侧表面上。
[0225]
第三实施例
[0226]
第三实施例是第一和第二实施例的光电转换元件的变形例并且涉及根据本发明的第二方面的用于制造光电转换元件的方法。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图16a、16b、16c、17a和17b给出用于制造第三实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0227]
[步骤300]
[0228]
在基板上顺序地形成由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层31和光电转换层34。具体地，制备由inp构成并且具有厚度为0.1μm到1μm的缓冲层22的inp基板(膜形成基板)21。进一步，基于众所周知的mocvd法在缓冲层22上顺序地形成具有0.1μm到1μm的厚度的第一化合物半导体层31和具有3μm到5μm的厚度的光电转换层34(参见图16a)。
[0229]
[步骤310]
[0230]
然后，至少在光电转换层34中形成凹部40(参见图16b)。具体地，在光电转换层34上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法或湿式蚀刻法来蚀刻光转换层34和第一化合物半导体层31，由此可以在光电转换层34和第一化合物半导体层31中形成凹部40。然后，除去抗蚀层。此处，凹部40形成在相邻的光电转换元件10a之间，具体地，例如形成在光电转换层34的对应于相邻光电转换元件10a之间的边界区域的部分处。换句话说，例如，凹部40设置成井字形。即，光电转换元件10a被凹部40围绕。注意，凹部40可以形成在光电转换层34中。
[0231]
[步骤320]
[0232]
接下来，至少在凹部40内部形成元件隔离层33(具体地，由具有第一导电类型并且不同于在第三实施例中构成光电转换层34的材料的第三化合物半导体材料制成的元件隔离层33)，并且形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32，以覆盖光电转换层34。具体地，基于众所周知的mocvd法在包括凹部40在内的整个表面上形成元件隔离层(参见图16c)。此处，元件隔离层的形成在光电转换层34上的部分对应于第二化合物半导体层32。光电转换层34上的第二化合物半导体层32具有0.1μm到1μm的厚度。即，在第三实施例中，第二化合物半导体层32和元件隔离层33由相同的化合物半导体材料一体地制成，并且(光电转换层34上的)第二化合物半导体层32或者(凹部40内部的)元件隔离层33根据其形成位置而形成。
[0233]
注意，元件隔离层33可以形成在凹部40内部。在这种情况下，第二化合物半导体层32可以仅形成为覆盖光电转换层34和凹部40。替代地，元件隔离层33可以形成在包括凹部40在内的整个表面上，并且第二化合物半导体层32还可以进一步形成在元件隔离层33上。
[0234]
[步骤330]
[0235]
然后，至少在第二化合物半导体层32的一部分中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层34的第二导电类型区域35(参见图17a)。具体地，在第二化合物半导体层32上形成掩膜层，并且例如气相扩散或者固相扩散具有第二导电类型(p型)的任意杂质(具体地，锌zn)，由此可以形成第二导电类型区域35。然后，除去掩膜层。
[0236]
[步骤340]
[0237]
然后，如在图17b部分地示出的，执行与第一实施例的[步骤140]到[步骤160]相同的步骤，由此可以获得第三实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0238]
同样地，在第三实施例中，类似于第一实施例的光电转换元件的变形例，第二电极52可以形成在第一化合物半导体层31的光入射侧表面上。另外，类似于第二实施例，可以形成绝缘材料层或遮光材料层42。
[0239]
第四实施例
[0240]
第四实施例是第一和第二实施例的光电转换元件的变形例并且涉及根据本发明的第三方面的用于制造光电转换元件的方法。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图18a、18b、19a、19b、20a和20b来给出用于制造第四实施例的光电转换元件的方法。
[0241]
[步骤400]
[0242]
首先，类似于第一实施例的[步骤100]，在基板上顺序地形成由具有第一导电类型
的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层31、光电转换层34和由具有第一导电类型的第二化合物材料制成的第二化合物半导体层32(参见图18a)。
[0243]
[步骤410]
[0244]
然后，类似于第一实施例的[步骤130]，在第二化合物半导体层32的一部分中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层34的第二导电类型区域35。
[0245]
[步骤420]
[0246]
然后，类似于第一实施例的[步骤140]，在第二导电类型区域35上形成第一电极51。另外，在第二化合物半导体层32上形成第二电极52。因此，可以获得图18b所示的结构。
[0247]
[步骤430]
[0248]
接着，基于众所周知的方法经由光电转换元件和绝缘膜24将基板21和支撑基板23接合到一起(参见图19a)。然后，基于众所周知方法除去基板21和缓冲层22，以暴露第一化合物半导体层31(参见图19b)。
[0249]
[步骤440]
[0250]
然后，至少在光电转换层34中形成凹部40(参见图20a)。具体地，在第一化合物半导体层31上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法或湿式蚀刻法来蚀刻第一化合物半导体层31、光电转换层34和第二化合物半导体层32，由此，可以在第二化合物半导体层32、光电转换层34和第一化合物半导体层31中形成凹部40。然后，除去抗蚀层。在某些情况下，凹部40可以形成在光电转换层34和第一化合物半导体层31中。此处，凹部40形成在相邻的光电转换元件10a之间，具体地，例如形成在第一化合物半导体层31等的对应于相邻的光电转换元件之间的边界区域的部分处。换句话说，例如，凹部40设置成井字形。即，光电转换元件被凹部40围绕。
[0251]
[步骤450]
[0252]
接着，基于众所周知的mocvd法至少在凹部40内部形成元件隔离层33(特别地，由具有第一导电类型并且不同于构成第四实施例中的光电转换层34的材料的第三化合物半导体材料制成的元件隔离层33)(参见图20b)。注意，在所示示例中，元件隔离层33仅形成在凹部40内部。具体地，例如，可以在第一化合物半导体层31上仅形成选择生长掩膜层，以防止元件隔离层不期望地形成在第一化合物半导体层31上，并且在基于众所周知mocvd法形成元件隔离层33之后除去选择生长掩膜。注意，元件隔离层33不仅可以形成在凹部40内部也可以形成在第一化合物半导体层31上。然后，进行切割，以将光电转换元件分割成用于摄像装置的一组光电转换元件(一组摄像元件)。
[0253]
[步骤460]
[0254]
然后，在暴露的第一化合物半导体层31上形成平坦化膜37，在平坦化膜37上形成聚光透镜38，并且进行切割，以将光电转换元件分割成用于摄像装置的一组光电转换元件(一组摄像元件)。进一步，执行与第一实施例的[步骤160]相同的步骤，由此可以获得第四实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0255]
同样地，在第四实施例中，类似于第一实施例的光电转换元件的变形例，第二电极52可以形成在第一化合物半导体层31的光入射侧表面上。另外，类似于第二实施例，可以形成绝缘材料层或遮光材料层42。
[0256]
在某些情况下，在[步骤420]之后，可以从第二化合物半导体层侧至少在第二化合
物半导体层32和光电转换层34中形成凹部。具体地，可以在第二化合物半导体层32和光电转换层34中或者在第二化合物半导体层32、光电转换层34和第一化合物半导体层31中形成凹部。另外，基于众所周知的mocvd法至少在凹部40内部形成元件隔离层33(具体地，由具有第一导电类型并且不同于构成光电转换层34的材料的第三化合物半导体材料制成的元件隔离层33)，并且执行与第一实施例的[步骤150]和[步骤160]相同的步骤，由此可以获得第四实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0257]
第五实施例
[0258]
第五实施例是第一和第二实施例的光电转换元件的变形例，并且涉及根据本发明的第四方面的用于制造光电转换元件的方法。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图21a、21b、21c、22a、22b和22c来给出用于制造第五实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0259]
[步骤500]
[0260]
首先，在具有第一导电类型的基板21上形成元件隔离层33，以获得被元件隔离层33围绕并且由基板21的表面区域构成的第一化合物半导体层31(参见图21a)。特别地，在由inp制成的基板(膜形成基板)21上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻基板21，由此可以形成由基板21的一部分构成的元件隔离层33。
[0261]
[步骤510]
[0262]
接着，基于mocvd法在第一化合物半导体层31上形成光电转换层34。然后，根据需要执行平坦化处理。因此，可以获得图21b所示的结构。注意，选择在元件隔离层33的侧表面上未形成光电转换层34时的条件。
[0263]
[步骤520]
[0264]
接着，基于mocvd法在光电转换层34(具体地，第五实施例中的整个表面)上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32。因此，可以获得图21c所示的结构。
[0265]
[步骤530]
[0266]
然后，类似于第一实施例的[步骤130]，至少在第二化合物半导体层32的一部分中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层34的第二导电类型区域35(参见图22a)。
[0267]
[步骤540]
[0268]
接着，在第二导电类型区域35上形成第一电极51。另外，形成电连接至第一化合物半导体31的第二电极52。具体地，类似于第一实施例的[步骤140]，在第二导电类型区域35和元件隔离层33上形成由sin制成的覆盖层36，并且然后基于光刻技术和蚀刻技术在覆盖层36的待形成第一电极51和第二电极52的部分中形成开口部(参见图22b)。另外，从第二导电类型区域上方的暴露于开口部底部的位置到覆盖层36上方的位置形成第一电极51，并且从元件隔离层33上方的暴露于开口部底部的位置到覆盖层36上方的位置形成第二电极52。因此，可以获得具有图22c所示结构的光电转换元件。
[0269]
[步骤550]
[0270]
然后，执行与第一实施例的[步骤150]和[步骤160]相同的步骤，由此可以获得第五实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0271]
同样地，在第五实施例或者将在下文说明的第六和第七实施例中，类似于第一实施例的光电转换元件的变形例，第二电极52可以形成在第一化合物半导体层31的光入射侧表面上。另外，类似于第二实施例，可以形成绝缘材料层或遮光材料层42。
[0272]
第六实施例
[0273]
第六实施例是第五实施例的变形例。第六实施例在如下方面不同于第五实施例。即，在第五实施例中，未在元件隔离层33的侧表面上形成光电转换层34的条件被选择为光电转换层34的基于mocvd法的膜形成条件。在另一方面，在第六实施例中，也在元件隔离层33的侧表面上形成光电转换层34的条件被选择为光电转换层34的基于mocvd法的膜形成条件。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图23a、23b、23c、24a、24b和24c来给出用于制造第六实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0274]
[步骤600]
[0275]
首先，在由具有第一导电类型的inp制成的基板21上形成元件隔离层33，以获得被元件隔离层33围绕并且由基板21的表面区域构成的第一化合物半导体层31(参见图23a)。具体地，在基板21的待形成元件隔离层33的部分上形成硬掩膜层25。进一步，通过用作蚀刻掩膜的硬掩膜层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻基板21，由此可以形成由基板21的一部分构成的元件隔离层33。
[0276]
[步骤610]
[0277]
然后，基于mocvd法在第一化合物半导体层31上形成被元件隔离层33围绕的光电转换层34。因此，可以获得图23b所示的结构。也在元件隔离层33的侧表面上形成光电转换层34的条件可以被选择为基于mocvd方法的膜形成条件。然后，根据需要，可以执行平坦化处理。
[0278]
[步骤620]
[0279]
接着，基于mocvd法在光电转换层34上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32。因此，可以获得图23c所示的结构。进一步，执行平坦化处理。因此，可以获得图24a所示的结构。
[0280]
[步骤630]
[0281]
然后，类似于第一实施例的[步骤130]，在第二化合物半导体层32的一部分中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层34的第二导电类型区域35(参见图24b)。
[0282]
[步骤640]
[0283]
接着，在第二导电类型区域35上形成第一电极51。另外，形成电连接至第一化合物半导体层31的第二电极52。具体地，执行与第五实施例的[步骤540]相同的步骤。因此，可以获得具有图24c所示的结构的光电转换元件。
[0284]
[步骤650]
[0285]
然后，执行与第一实施例的[步骤150]和[步骤160]相同的步骤，由此可以获得第五实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0286]
第七实施例
[0287]
第七实施例也是第五实施例的变形例。第七实施例在如下方面与第五实施例不同。即，在第五实施例中，元件隔离层33由基板21的一部分构成。在另一方面，在第七实施例
中，元件隔离层33由绝缘材料层构成，或者元件隔离层33的外部由绝缘材料层构成，并且其其余部分(芯部)由遮光材料层构成。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图25a、25b、25c、26a、26b和26c给出用于制造第七实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0288]
[步骤700]
[0289]
首先，在具有第一导电类型的基板21上形成元件隔离层33，以获得被元件隔离层33围绕并且由基板21的表面区域构成的第一化合物半导体层31(参见图25a)。具体地，在由inp制成的基板21(膜形成基板)上形成绝缘材料层，在绝缘材料层上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻绝缘材料层，由此可以形成由绝缘材料层制成的元件隔离层33。
[0290]
替代地，在由inp制成的基板(膜形成基板)21上形成牺牲层，在牺牲层上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻牺牲层，由此可以在牺牲层中形成沟槽部，其中在沟槽部中将形成元件隔离层。进一步，利用绝缘材料埋置沟槽部。替代地，利用绝缘材料覆盖沟槽部的侧表面和底表面，并且利用遮光材料埋置沟槽部的其余部分。另外，除去牺牲层的上表面上的绝缘材料(或者绝缘材料和遮光材料)，并接着除去牺牲层。因此，可以获得元件隔离层33。
[0291]
[步骤710]
[0292]
然后，基于mocvd法在第一化合物半导体层31上形成被元件隔离层33围绕的光电转换层34。因此，可以获得图25b所示的结构。注意，然后，根据需要，可以执行平坦化处理。
[0293]
[步骤720]
[0294]
接着，基于mocvd法在光电转换层34上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32。因此，可以获得图25c所示的结构。
[0295]
[步骤730]
[0296]
然后，类似于第一实施例的[步骤130]，在第二化合物半导体层32的一部分中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层34的第二导电类型区域35(参见图26a)。
[0297]
[步骤740]
[0298]
接着，在第二导电类型区域35上形成第一电极51(参见图26b和26c)。具体地，执行与第五实施例的[步骤540]相同的步骤，由此可以获得第一电极51。
[0299]
[步骤750]
[0300]
然后，形成电连接至第一化合物半导体层31的第二电极52。具体地，在与第一实施例的[步骤150]相同的步骤中，在基板21的厚度方向上除去基板21的一部分，在暴露的第一化合物半导体层31上形成由诸如ito之类的透明导电材料制成的第二电极520和平坦化膜37，并且在平坦化膜37上形成聚光透镜38。注意，第二电极52可以是整体膜。即，第二电极可以是光电转换元件的公共电极。因此，可以获得第七实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0301]
第八实施例
[0302]
第八实施例也是第五实施例的变形例。第八实施例在如下方面与第五实施例不同。即，在第五实施例中，元件隔离层33由基板21的一部分构成。在另一方面，在第八实施例中，元件隔离层33由形成在基板21上的绝缘材料层33a和形成在绝缘材料层33a上的多晶材
料层34a构成。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图27a、27b、27c、28a、28b和28c给出用于制造第八实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0303]
[步骤800]
[0304]
首先，在具有第一导电类型的基板21上形成元件隔离层33，以获得被元件隔离层33围绕并且由基板21的表面区域构成的第一化合物半导体层31(参见图27a)。具体地，在由inp制成的基板(膜形成基板)21上形成绝缘材料层，在绝缘材料层上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻绝缘材料层，由此可以形成元件隔离层33的由绝缘材料层33a构成的一部分。
[0305]
[步骤810]
[0306]
然后，基于mocvd法在第一化合物半导体层31上形成被元件隔离层33围绕的光电转换层34。因此，可以获得图27b所示的结构。此处，光电转换层的形成在绝缘材料层33上的部分变为多晶的，由此可以获得表示元件隔离层33的其余部分的多晶材料层34a。因此，可以获得由绝缘材料层33a和形成在绝缘材料层33a上的多晶材料层34a构成的元件隔离层33。注意，因为多晶材料层34a处于高电阻状态，因此载流子几乎不流向第一电极51或者第二电极52。
[0307]
[步骤820]
[0308]
接着，基于mocvd法在光电转换层34和元件隔离层33上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32。因此，可以获得图27c所示的结构。第二化合物半导体层的形成在元件隔离层33上的部分变为多晶的，由此可以获得多晶材料层32a。
[0309]
[步骤830]
[0310]
然后，类似于第一实施例的[步骤130]，在第二化合物半导体层32的一部分中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层34的第二导电区域35(参见图28a)。
[0311]
[步骤840]
[0312]
接着，在第二导电类型区域35上形成第一电极51(参见图28b和28c)。
[0313]
[步骤850]
[0314]
然后，执行与第七实施例的[步骤750]相同的步骤，由此可以获得第八实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0315]
第九实施例
[0316]
第九实施例是第八实施例的变形例。第九实施例在如下方面与第八实施例不同。即，在第八实施例中，元件隔离层33的一部分由形成在基板21a上的绝缘材料层33a构成。在另一方面，在第九实施例中，元件隔离层33的一部分由形成在基板21的表面区域中的绝缘材料层33b构成。元件隔离层33由形成在基板21的表面区域中的绝缘材料层33b和形成在绝缘材料层33b上的多晶材料层34a构成。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图29a、29b、29c、30a、30b和30c给出用于制造第九实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0317]
[步骤900]
[0318]
首先，在具有第一导电类型的基板21上形成元件隔离层33，以获得被元件隔离层
33围绕并且由基板21的表面区域构成的第一化合物半导体层31(参见图29a)。具体地，在由inp制成的基板(膜形成基板)21上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻基板21，由此可以在基板21中形成凹部，其中在凹部中将形成元件隔离层33。进一步，利用构成元件隔离层33的一部分的绝缘材料层33b来埋置形成在基板21中的凹部。具体地，在包括凹部在内的整个表面上形成绝缘材料层，并且除去基板21上的绝缘材料层，由此可以获得图29a所示的结构。
[0319]
[步骤910]
[0320]
然后，在第一化合物半导体层31上形成被元件隔离层33围绕的光电转换层34。因此，可以获得图29b所示的结构。此处，光电转换层的形成在绝缘材料层33b上的部分变为多晶的，由此可以获得多晶材料层34a。因此，可以获得由绝缘材料层33b和形成在绝缘材料层33b上的多晶材料层34a构成的元件隔离层33。
[0321]
[步骤920]
[0322]
然后，执行与第八实施例的[步骤820]相同的步骤(参见图29c)、与第八实施例的[步骤830]和[步骤840]相同的步骤(参见图30a、30b和30c)和与第八实施例的[步骤850]相同的步骤，由此可以获得第九实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0323]
第十实施例
[0324]
第十实施例是第一和第二实施例的光电转换元件的变形例并且涉及根据本发明的第五方面的用于制造光电转换元件的方法。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图31a、31b、31c、32a、32b和32c给出用于制造第十实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0325]
[步骤1000]
[0326]
首先，在具有第一导电类型的基板21上形成由绝缘材料制成的元件隔离层形成区域33c，以获得被元件隔离层形成区域33c围绕并且由基板21的表面区域构成的第一化合物半导体层31(参见图31a)。特别具体地，执行与第八实施例的[步骤800]相同的步骤。
[0327]
[步骤1010]
[0328]
然后，在第一化合物半导体层31和元件隔离层形成区域33c上形成光电转换层34(参见图31b)。具体地，执行与第八实施例的[步骤810]相同的步骤。此处，光电转换层的形成在元件隔离层形成区域33c上的部分变为多晶的，由此可以获得多晶材料层34a。
[0329]
[步骤1020]
[0330]
接着，基于mocvd法在光电转换层34上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32(参见图31c)。具体地，执行与第八实施例的[步骤820]相同的步骤。第二化合物半导体层的形成在元件隔离层33上的部分变为多晶的，由此可以获得多晶材料层34a。
[0331]
[步骤1030]
[0332]
然后，除去第二化合物半导体层32和光电转换层34的位于元件隔离层形成区域33c上方的部分(参见图32a)，并且利用元件隔离层形成材料33d来埋置被除去的部分，以获得元件隔离层33(参见图32b)。具体地，在第二化合物半导体层32上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于湿式蚀刻法来蚀刻第二化合物半导体层32和光电转换层34，由此可以除去第二化合物半导体层32和光电转换层34的位于元件隔离层形成区域33c
上方的部分。接着，例如，基于cvd法在整个表面上形成由绝缘材料制成的元件隔离层形成材料33d，并且对元件隔离层形成材料33d执行平坦化处理，由此，利用元件隔离层形成材料33d来埋置被除去的部分，并且可以获得元件隔离层33。注意，元件隔离层33的外部可以由绝缘材料制成，并且其内部(芯部)可以由遮光材料制成。
[0333]
[步骤1040]
[0334]
进一步，在第二化合物半导体成32中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层的第二导电类型区域35，在第二导电类型区域35上形成第一电极51(参见图32c)，并且形成电气连接至第一化合物导体层31的第二电极52。具体地，可以仅执行与第八实施例的[步骤830]、[步骤840]和[步骤850]相同的步骤。因此，可以获得第十实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0335]
[步骤1050]
[0336]
然后，进行与第七实施例的步骤[750]相同的步骤，由此可以获得第八实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0337]
第十一实施例
[0338]
第十一实施例是第十实施例的变形例。第十一实施例在如下方面与第十实施例不同。即，在第十实施例中，元件隔离层形成区域33c形成在基板21上。在另一方面，在第十一实施例中，元件隔离层形成区域33c形成在基板21的表面区域中。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图33a、33b、33c、34a、34b和34c给出用于制造第十一实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0339]
[步骤1100]
[0340]
首先，在具有第一导电类型的基板21上形成由绝缘材料制成的元件隔离层形成区域33c，以获得被元件隔离层形成区域33c围绕并且由基板21的表面区域构成的第一化合物半导体层31(参见图33a)。具体地，执行与第九实施例的[步骤900]相同的步骤。
[0341]
[步骤1110]
[0342]
然后，在第一化合物半导体层31和元件隔离层形成区域33c上形成光电转换层34(参见图33b)。具体地，执行与第十实施例的[步骤1010]相同的步骤。此处，光电转换层的形成在元件隔离层形成区域33c上的部分变为多晶的，由此可以获得多晶材料层34a。
[0343]
[步骤1120]
[0344]
接着，基于mocvd法在光电转换层34上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32(参见图33c)。具体地，执行与第十实施例的[步骤1020]相同的步骤。第二化合物半导体层的形成在元件隔离层33上的部分变为多晶的，由此可以获得多晶材料层34a。
[0345]
[步骤1130]
[0346]
然后，除去第二化合物半导体层32和光电转换层34的位于元件隔离层形成区域33c上方的部分(参见图34a)，并且利用元件隔离层形成材料33d来埋置被除去的部分，以获得元件隔离层33(参见图34b)。具体地，执行与第十实施例的[步骤1030]相同的步骤。
[0347]
[步骤1140]
[0348]
进一步，在第二化合物半导体成32中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层的第二导电类型区域35，在第二导电类型区域35上形成第一电极51
(参见图34c)，并且形成电连接到第一化合物导体层31的第二电极51。具体地，可以仅执行与第十实施例的[步骤1040]相同的步骤。因此，可以获得第十一实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0349]
第十二实施例
[0350]
第十二实施例是第一和第二实施例的光电转换元件的变形例并且涉及根据本发明的第六方面的用于制造光电转换元件的方法。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图35a、35b、35c、36a、36b和36c给出用于制造第十二实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0351]
[步骤1200]
[0352]
首先，在具有第一导电类型的基板21中形成选择生长阻止部26。具体地，执行与第九实施例的[步骤900]相同的步骤。更具体地，在由inp制成的基板(膜形成基板)21上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻基板21，由此可以在基板21中形成凹部，其中，在凹部中将形成选择生长阻止部26。进一步，利用构成选择生长阻止部26的绝缘材料层来埋置形成在基板21中的凹部。具体地，在包括凹部在内的整个表面上形成绝缘材料层，并且除去基板21上的绝缘材料层，由此可以获得图35a所示的结构。
[0353]
[步骤1210]
[0354]
接着，基于横向选择外延生长法(longitudinal-direction selective epitaxial growth method)，基于moccvd法在基板21的位于选择生长阻止部26之间并且对应于第一化合物半导体层31的区域中形成光电转换层34。
[0355]
[步骤1220]
[0356]
然后，基于mocvd法在整个表面上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层32，以获得由第二化合物半导体层32的位于选择生长阻止部26上方的部分构成的元件隔离层33'(参见图35c)。注意，可以对形成的化合物半导体层32执行平坦化处理。
[0357]
[步骤1230]
[0358]
接着，在第二化合物半导体层32的一部分中形成具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层的第二导电类型区域35(参见图36a)，在第二导电类型区域35上形成第一电极51(参见图36b和36c)，并且形成电连接至第一化合物半导体层31的第二电极52。具体地，可以仅执行与第八实施例的[步骤830]、[步骤840]和[步骤850]相同的步骤。因此，可以获得第十二实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0359]
第十三实施例
[0360]
第十三实施例是第十二实施例的变形例。第十三实施例在如下方面与第十二实施例不同。即，在第十二实施例中，选择生长阻止部26形成在基板21的表面区域中。在另一方面，在第十三实施例中，选择生长阻止部26形成在基板21上。在下文中，将参照均示出第一化合物半导体层等的示意性局部端视图的图37a、37b、37c、38a、38b和38c给出用于制造第五实施例的光电转换元件的方法的说明。
[0361]
[步骤1310]
[0362]
首先，在具有第一导电类型的基板21上形成选择生长阻止部26(参见图37a)。具体地，执行与第八实施例的[步骤800]相同的步骤。更具体地，在由inp制成的基板(膜形成基
板)21上形成绝缘材料层，在绝缘材料层上形成抗蚀层，并且通过用作蚀刻掩膜的抗蚀层，例如基于干式蚀刻法来蚀刻绝缘材料层，由此可以形成由绝缘材料制成的选择生长阻止部26。
[0363]
[步骤1320]
[0364]
然后，执行第十二实施例的[步骤1210]、[步骤1220]和[步骤1230](参见图37b、37c、38a、38b和38c)，由此可以获得第十三实施例的光电转换元件和摄像装置。
[0365]
第十四实施例
[0366]
第十四实施例是第一至第十三实施例的变形例并且涉及具有层叠结构的光电转换元件。即，设置有如下的光电转换部，在该光电转换部中，对可见光具有敏感性的第二光电转换元件(摄像元件)设置在第一至第十三实施例中的每一者中描述的光电转换元件(为方便起见被称为“第一光电转换元件”的摄像元件)的光入射侧(为方便起见，将光入射侧称为“上方”)。注意，为方便起见，将构成第一光电转换元件的光电转换层称为“第一光电转换部”，并且为方便起见，将构成第二光电转换元件的光电转换部称为“第二光电转换部”。例如，第二光电转换部由从第一光电转换元件侧层叠在一起的第一电极、第二光电转换层和第二电极构成。
[0367]
具体地，摄像元件单元可以由具有红色光电转换部的第二光电转换部和第一光电转换部的层叠结构、具有绿色光电转换部的第二光电转换部和第一光电转换部的层叠结构和具有蓝色光电转换部的第二光电转换部和第一光电转换部的层叠结构的组合构成。在这种情况下，上述的拜耳阵列等可以作为第二光电转换部的布置的示例。可替代地，摄像元件单元可以构成为如下形式：具有红色光电转换部的第二光电转换部、具有绿色光电转换部的第二光电转换部和具有蓝色光电转换部的第二光电转换部层叠在第一光电转换部上。在第二光电转换部例如由上述的红色光电转换部、绿色光电转换部和蓝色光电转换部的层叠结构构成时，蓝色光电转换部、绿色光电转换部和红色光电转换部优选地从光入射侧在光电转换部的垂直方向上依次布置，或者绿色光电转换部、蓝色光电转换部和红色光电转换部优选地从光入射侧在光电转换部的垂直方向上依次布置。这是因为，在光入射侧，具有更短波长的光容易被更有效地吸收。因为红色在三种颜色之间具有最长的波长，所以从光入射表面来看时，红色光电转换部优选地位于最下层。此处，一个像素由第一光电转换元件和第二光电转换元件的组合构成。
[0368]
注意，第二光电转换部可以由一种类型的光电转换部构成。在这种情况下，例如，可以将第二光电转换部仅构造成对全部可见光(白色)具有敏感性。可替代地，第二光电转换部可以由两种类型的光电转换部构成。在这种情况下，第二光电转换部可以仅由例如对基色具有敏感性的光电转换部和对互补色具有敏感性的光电转换部构成。替代地，第二光电转换部可以由四种光电转换部构成。在这种情况下，第二光电转换部可以仅由例如红色光电转换部、绿色光电转换部、蓝色光电转换部和对蓝-绿(翠绿)光具有敏感性的蓝-绿光电转换部构成。第二光电转换部可以由未设置有彩色滤光器的光电转换部(所谓的白像素)构成，以替代蓝-绿光电转换部。
[0369]
第一光电转换元件可以具有与第二光电转换元件的尺寸相同的尺寸，或者可以具有大于第二光电转换元件的尺寸的尺寸。在后一情况下，具体地，第一光电转换元件在广义上可以是第二光电转换元件的二倍、四倍或者m
×
n倍(m和n是不等于1的正整数)。
[0370]
第二光电转换元件可以进一步包括允许可见光和将入射到第一光电转换元件上的红外光穿过的滤光器层，滤光器层布置成比第二光电转换部更靠近光入射侧。因此，可以实现第二光电转换元件的颜色再现性的改善。
[0371]
例如，滤光器层具有通过将多个介电膜层叠在一起而获得的结构。例如，介电材料的示例包括例如si、mg、al、hf、nb、zr、sc、ta、ga、zn、y、b和ti等的氧化物、氮化物(例如，sin、aln、algan、gan和bn)以及氟化物。具体地，sio2、tio2、nb2o5、zro2、ta2o5、zno、al2o3、hfo2、sin或aln等可以作为示例。另外，可以通过将两种或更多种由具有不同折射率的介电材料制成的介电膜交替地层叠在一起来获得滤光器层。为了获得期望的透射率，可以适当地选择构成各个介电膜的材料、厚度或层叠数量等。可以根据使用材料等适当地调整各个介电膜的厚度。可以基于诸如真空气相沉积法和溅射法之类的pvd法来形成滤光器层。
[0372]
构成第二光电转换元件的光电转换部优选地由有机光电转换材料制成。进一步，在这种情况下，第二光电转换部(第二光电转换层)可以具有下述四种模式中的任一者。
[0373]
(1)第二光电转换部由p型有机半导体构成。
[0374]
(2)第二光电转换部由n型有机半导体构成。
[0375]
(3)第二光电转换部由p型有机半导体层和n型有机半导体层的层叠结构构成。第二光电转换部由p型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体/n型有机半导体的混合层的层叠结构(块材异质(bulk-hetero)结构)构成。第二光电转换部由p型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体的混合层的层叠结构(块材异质结构)构成。第二光电转换部由n型有机半导体层/p型有机半导体和n型有机半导体的混合层的层叠结构(块材异质结构)构成。
[0376]
(4)第二光电转换部由p型有机半导体和n型有机半导体的混合(块材异质结构)构成。
[0377]
然而，可以任意改变层叠顺序。
[0378]
p型有机半导体的示例可包括萘(naphthalene)衍生物、蒽(anthracene)衍生物、菲(phenanthrene)衍生物、芘(pyrene)衍生物、苝(perylene)衍生物、并四苯(tetracene)衍生物、并五苯(pentacene)衍生物、喹吖啶酮(quinacridone)衍生物、噻吩(thiophene)衍生物、噻吩并噻吩(thienothiophene)衍生物、苯并噻吩(benzothiophene)衍生物、三烯丙基胺(triallylamine)衍生物、咔唑(carbazole)衍生物、苝(perylene)衍生物、苉(picene)衍生物、(chrysene)衍生物、荧蒽(fluoranthene)衍生物、酞菁(phthalocyanine)衍生物、亚酞菁(sub-phthalocyanine)衍生物、亚卟啉(sub-porphyrazine)衍生物、使用杂环化合物作为配体的金属络合物、聚噻吩(polythiophene)衍生物、聚苯并噻唑(polybenzothiazole)衍生物和聚芴(polyfluorene)衍生物。n型有机半导体的示例可包括富勒烯(fullerene)和富勒烯衍生物、具有比p型有机半导体的homo和lumo更大(更深)的homo和lumo的有机半导体以及透明无机金属氧化物。n型有机半导体的具体示例可以包括含有氮原子、氧原子和硫原子的杂环化合物；例如具有吡啶(pyridine)衍生物、吡嗪(pyrazine)衍生物、嘧啶(pyrimidine)衍生物、三嗪(triadine)衍生物、喹啉(quinoline)衍生物、喹喔啉(quinoxaline)衍生物、异喹啉(isoquinoline)衍生物、吖啶(acridine)衍生物、吩嗪(phenazine)衍生物、菲咯啉(phenanthroline)衍生物、四唑(tetrazole)衍生物、吡唑(pyrazole)衍生物、咪唑(imidazole)衍生物、噻唑(thiazole)衍生物、恶唑
(oxazole)衍生物、咪唑(imidazole)衍生物、苯并咪唑(benzoimidazole)衍生物、苯并三唑(benzotriazole)衍生物、苯并恶唑(benzoxazole)衍生物、咔唑(carbazole)衍生物、苯并呋喃(benzofuran)衍生物、二苯并呋喃(dibenzofuran)衍生物、亚四氮杂卟啉(sub-porphyrazine)衍生物、聚对苯乙炔(polyphenylene vinylene)衍生物、聚苯并噻唑(polybenzothiazole)衍生物或聚芴(polyfluorene)衍生物等作为分子骨架的一部分的有机分子；有机金属络合物；和亚酞菁(sub-phthalocyanine)衍生物。由有机光电转换材料制成的(可以被称为“有机光电转换层”的)第二光电转换部的厚度不受限制，但第二光电转换部可以具有例如1
×
10-8
m到5
×
10-7
m的厚度，优选2.5
×
10-8
m至3
×
10-7
m的厚度，更优选2.5
×
10-8
m至2
×
10-7
m的厚度，或者更优选1
×
10-7
m至1.8
×
10-7
m的厚度。注意，有机半导体通常被分类为p型或n型。p型易于传输空穴，且n型易于传输电子。与无机半导体不同，有机半导体不仅仅被理解为具有作为热激发的多数载流子的空穴或电子的有机半导体。
[0379]
构成用于对具有绿色波长的光进行光电转换的第二光电转换部(有机光电转换层)的材料的示例可以包括若丹明类颜料、部花青类颜料、喹吖啶酮衍生物和亚-酞菁类颜料。构成用于对蓝光进行光电转换的第二光电转换部(有机光电转换层)的材料的示例可包括香豆酸(coumaric acid)颜料、三-8-羟基喹啉铝(alq3)和部花青类颜料。构成用于对红光进行光电转换的第二光电转换部(有机光电转换层)的材料的示例可包括酞菁类颜料和亚酞菁类颜料。
[0380]
第一载流子阻挡层可以设置在有机光电转换层和第一电极之间，并且第二载流子阻挡层可以设置在有机光电转换层和第二电极之间。另外，第一电荷注入层可以设置在第一载流子阻挡层和第一电极之间，并且第二电荷注入层可以设置在第二载流子阻挡层和第二电极之间。构成电子注入层的材料的示例可以包括诸如锂(li)、钠(na)、钾(k)之类的碱金属及其氟化物或氧化物以及诸如镁(mg)、钙(ca)之类的碱土金属及其氟化物或氧化物。
[0381]
用于形成各种有机层的方法的示例可以包括干式膜形成法和湿式膜形成法。干式膜形成法的示例可以包括使用电阻加热或高频加热的真空沉积法、eb沉积法、各种溅射法(例如，磁控溅射法、rf-dc组合偏置溅射法、ecr溅射法、对向靶溅射法和高频溅射法)、离子镀层法、激光烧蚀法、分子束外延法和激光传输法。另外，cvd方法的示例可以包括等离子体cvd法、热cvd法、mocvd法和光致cvd法。另一方面，湿式方法的示例可以包括旋涂法、喷墨法、喷涂法、印模法、微接触印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、凹版印刷法和浸渍法。图案化方法的示例可以包括使用阴影掩膜、激光传输或光刻技术等的化学蚀刻；或使用紫外线或激光等的物理蚀刻。激光平坦化法或回流法等可以用作用于平坦化各种有机层的技术。
[0382]
可替代地，构成第二光电转换部(第二光电转换层)的无机类材料的示例可以包括晶体硅、非晶硅、微晶硅、晶体硒、非晶硒和诸如cigs(cuingase)、cis(cuinse2)、cuins2、cuals2、cualse2、cugas2、cugase2、agals2、agalse2、agins2和aginse2之类的黄铜矿类化合物、诸如gaas、inp、algaas、ingap、algainp和ingaasp之类的iii-v族化合物半导体和诸如cdse、cds、in2se3、in2s3、bi2se3、bi2s3、znse、zns、pbse和pbs之类的化合物半导体。
[0383]
在第十四实施例的摄像装置中，没有使用彩色滤光器分散蓝色、绿色和红色的光，但例如对具有多种波长的光具有敏感性的第二光电转换部在同一像素内在光入射方向上进行层叠，以构成一个像素，由此可以实现敏感性的改善和每单位体积的像素强度的改善。另外，第二光电转换部(第二光电转换层)由有机转换材料制成。然而，因为有机光电转换材
料具有高吸收系数，所以相较于常规等si类光电转换层，有机光电转换层的膜厚度可以变得更薄，由此减少了光从相邻像素的泄露和光的入射角度的限制。另外，常规的si类摄像元件在三种颜色的像素之间执行插值处理以产生颜色信号而产生伪色。然而，在第十四实施例的摄像装置中减少了伪色的发生。因为有机光电转换层本身也用作彩色滤光器，所以能够在没有彩色滤光器(片上彩色滤光器，即，occf)的情况下实现颜色分离。
[0384]
然而，可布置彩色滤光器。因此，可以实现颜色纯度的改善。彩色滤光器分离红色、绿色和蓝色或者分离青色、洋红和黄色。彩色滤光器由添加有由期望的染料或颜料制成的染色剂的树脂构成。通过选择染料或者颜料来调整彩色滤光器，使得光透射率在红色、绿色或蓝色等的目标波长区域变高，并且在其他波长区域变低。
[0385]
图7示出了构成第十四实施例的摄像装置的光电转换元件的示意性局部剖视图。另外，图8示意性例举了第一光电转换元件11和第二光电转换元件12的布置状态。注意，在将在下文中说明的图8或图9中，具有红色光电转换部的第二光电转换部由“r”表示，具有绿色光电转换部的第二光电转换部由“g”表示，并且具有蓝色光电转换部的第二光电转换部由“b”表示。然而，第二光电元件12的布置状态不限于此。在图8和图9中，第一光电转换元件由“ir”表示并由虚线显示。
[0386]
如附图所示，第十四实施例的摄像装置由包括第一光电转换元件(在第一和第二实施例的每一者中说明的光电转换元件)11和布置在第一光电转换元件11上方的第二光电转换元件12的摄像元件单元构成。另外，光入射到第二光电转换元件12上，并且穿过第二光电转换元件12的红外光入射到第一光电转换元件11上。第二光电转换元件12包括对可见光具有敏感性的第二光电转换部。第二光电转换元件12还包括布置在光入射侧的滤光器层85，以允许可见光以及将入射到第一摄像元件上的红外光穿过。
[0387]
在第十四实施例的摄像装置中，摄像元件单元由具有红色光电转换部的第二光电转换部71r和第一光电转换部30的层叠结构、具有绿色光电转换部的第二光电转换部71g和第一光电转换部30的层叠结构和具有蓝色光电转换部的第二光电转换部71b和第一光电转换部30的层叠结构的组合构成。在光电转换部71r、71g和71b下方设置第一光电转换部30。光电转换部71r、71g和71b的布置是拜耳布置(参见图8)。
[0388]
在第十四实施例的摄像装置中，第二光电转换元件12进一步包括布置成比第二光电转换部71r、71g和71b更靠近光入射侧的彩色滤光器83，以允许可见光穿过。具体地，例如，彩色滤光器83由用于分离红色、绿色和蓝色的片上彩色滤光器(occf)构成。包括用于分离红色的片上彩色滤光器83r的摄像元件对应于包括对于红光具有敏感性的第二红色光电转换部的第二摄像元件r。另外，包括用于分离绿色的片上彩色滤光器83g的摄像元件对应于包括对于绿光具有敏感性的第二绿色光电转换部的第二摄像元件g。另外，包括用于分离蓝色的片上彩色滤光器83b的摄像元件对应于包括对于蓝光具有敏感性的第二蓝色光电转换部的第二摄像元件b。即，第二摄像元件由并排布置的多种(尤其是三种)光电转换部构成。
[0389]
在第十四实施例中，第二光电转换部71r、71g和71b具有未示出的第一和第二电极。第一和第二电极优选地具有不会更大程度地遮蔽入射到第二光电转换元件12上的光和穿过第二光电转换元件12的光的结构。具体地，例如，第一和第二电极由ito制成。替代地，例如，第一和第二电极具有线栅平面形状(wire-grid plane shape)。
[0390]
第二光电转换部71r、71g和71b形成在第一层间绝缘层81上，并且第二光电转换部71r、71g和71b和第一层间绝缘层81覆盖有第二层间绝缘层82。彩色滤光器83形成在第二层间绝缘层82上，并且第三层间绝缘层84形成在第二层间绝缘层82和彩色滤光器83上。另外，滤光器层85形成在第三层间绝缘层84上，平坦化膜37形成在滤光器层85上，并且片上微透镜38设置在平坦化膜37上。另外，元件间遮光层86设置在第二光电转换元件12之间。
[0391]
因为用于控制第一光电转换元件11和第二光电转换元件12的操作的控制单元可以具有众所周知的构造和结构，所以将省略其详细说明。
[0392]
在含有可见光和红外光的光入射到第二光电转换元件12上时，光首先穿过片上微透镜38并且进一步穿过滤光器层85。如上所述，入射到第一摄像元件上的可见光和红外光穿过滤光器层85。另外，光入射到彩色滤光器83上。在穿过彩色滤光器83之后，光朝向第二光电转换部71行进。另外，入射到第二光电转换部71上的光被光电转换，并且最终被作为电信号输出。因为第二光电转换部71对于红外光不具有敏感性，所以具有1.0μm以上的波长的光对于基于第二光电转换元件12最终获得的图像不产生影响。红外光穿过第二光电转换元件12而不被光电转换元件12吸收，并且朝向第一光电转换元件11行进。另外，入射到第一光电转换部30上的光被光电转换，并且最终被作为电信号输出。
[0393]
在图7和图8所示的示例中，第一光电转换部30设置在光电转换部r(71r)、g(71g)和b(71b)中的每一者的下方。可替代地，一个光电转换部30可以设置在四个光电转换部71r、71g和71b下方。图9示意性地例举了在这种构造情况下的第一光电转换元件11和第二光电转换元件12的布置状态。即，第一光电转换元件11的尺寸在广义上可以是第二光电转换元件12的两倍、四倍或者m
×
n倍(m和n是不等于1的正整数)，但第一光电转换元件11的尺寸不限于此。在图9所示的示例中，第一光电转换元件11的尺寸是第二光电转换元件12的四(2
×
2)倍。
[0394]
具体地，第二光电转换部71r、71g和71b的有机光电转换层由上述的有机光电转换材料制成。更具体地，构成用于光电转换具有绿色的波长的光的第二光电转换部的材料的示例可以包括若丹明类颜料、部花青类颜料、喹吖啶酮衍生物和亚酞菁类颜料。构成用于光电转换蓝光的第二光电转换部(有机光电转换层)的材料的示例可以包括香豆酸颜料、三-8-羟基喹啉铝(alq3)和部花青类颜料。构成用于光电转换红光的第二光电转换部(有机光电转换层)的材料的示例可以包括酞菁类颜料和亚酞菁类颜料。注意，因为有机光电转换层本身也用作彩色滤光器，所以可以执行颜色分离而不需要设置彩色滤光器。然而，通过使用彩色滤光器可以减轻对于蓝色、绿色和红色的光谱特性的需求。
[0395]
在上述示例中，一个有机光电转换层设置在第一摄像元件上方。可替代地，可以以如下方式来构成摄像元件单元：具有包括红色有机光电转换层的红色光电转换部的第二光电转换部、具有包括绿色有机光电转换层的绿色光电转换部的第二光电转换部和具有包括蓝色有机光电转换层的蓝色光电转换部的第二光电转换部一起层叠在第一光电转换部上。
[0396]
在上文中，基于优选的实施例来说明本发明，但本发明不限于这些实施例。光电转换元件、摄像元件和摄像装置的结构、构造、制造条件、制造方法和使用材料为示例目的而给出并且可以适当改变。在光入射侧可设置有紫外截止滤光器。另外，如呈现了第一实施例中说明的摄像装置的变形例的图3a和3b所示，可以在光入射侧形成遮光膜39。注意，此处，图3a所示的示例是图1a所示的摄像装置的变形例，并且注意，图3b所示的示例是图1b所示
的摄像装置的变形例。另外，可以将设置成比光电转换层更靠近光入射侧的各种配线用作遮光膜。在实施例中，电子用作信号电荷，并且光电转换层的导电类型是n型。然而，使用空穴作为信号电荷的摄像装置也是可应用的。在这种情况下，每个化合物半导体层可以仅由具有相反导电类型的化合物半导体材料制成。
[0397]
作为本发明的摄像装置的应用示例中的一者，具有1.0μm以上的短波长的红外光(大气辉光)由于在周边区域中不存在光源的新月或者无月时期的下述原因而减少。图39示出了表示大气辉光的光谱的图表。
[0398]
(1)在光电离反应中由日光产生的离子的复合；
[0399]
(2)由照射到高层大气的宇宙射线产生的发光；
[0400]
(3)在氧气或氮气在数百公里的空气中与氢氧根离子反应时出现的化学发光。
[0401]
因此，在可以检测具有1.0μm以上的短波长的红外光并使其成为图像时，即使不存在照明光源也可以执行摄像。本技术的摄像装置可以应用于这种领域。
[0402]
在拍摄环境起雾的情况下，可见光被漫射地散射或者反射，因此不能摄像雾中的物体。即使在这种情况下，因为防止了具有1.0μm以上的短波长的红外光在雾中被漫射地散射或者反射，所以可以在雾中执行物体的摄像。相应地，即使在起雾时，将本发明的摄像装置应用于车载摄像机也允许驾驶车辆的安全性的改善。
[0403]
另外，本发明的摄像装置可以应用于生物传感器。图40示出了表示所谓的活体窗口(window of living body)的光吸收光谱的图表。波长为0.7μm到1.3μm的红外光具有被称为活体窗口的波长区域，其中，诸如水、血红蛋白和黑色素之类的与活体有关的组织或者物质的光吸收是弱的。注意，在图40中，水的光吸收光谱由“a”表示，脱氧血红蛋白的光吸收光谱由“b”表示，氧合血红蛋白的光吸收光谱由“c”表示，且黑色素的光吸收谱由“d”表示。本技术的摄像装置可用于在波长区域中的脑功能检查、静脉认证或虹膜识别等的生物传感器。注意，在这种情况下，可以仅确定滤光器件层85的特性的最优值。
[0404]
另外，根据第十四实施例的摄像装置，可以借助单个摄像机(摄像装置)来拍摄可见光的图像和红外光的图像。因此，在摄像装置例如应用于监控摄像机时，可以在从仅处于大气辉光下的黑暗环境到日间明亮环境中的任何环境执行摄像。另外，在应用于车载摄像机时，摄像装置允许在常规时间拍摄可见光的图像并且允许在起雾的情况下拍摄红外光的图像，即，允许摄像装置采取适合于情景的措施，以确认其前侧的安全性。另外，摄像装置可以同时拍摄可见光的图像和具有1.0μm以上的波长的红外光的图像。因此，根据可见光的图像，摄像装置可以执行生物认证并且获得血红蛋白或黑色素等的生物信息的图像，并且可以应用于健康检查、医疗等。即，摄像装置可以应用于用来获取生物信息的摄像机。
[0405]
另外，在上述实施例的情况下，摄像装置应用于cmos摄像装置，其中，用于检测与作为物理量的入射光量相对应的信号电荷的单元像素布置成矩阵形式。然而，摄像装置不仅可以用于cmos摄像装置也可以用于cdd摄像装置。在后一情况下，信号电荷通过具有ccd结构的垂直传输寄存器在垂直方向上传输，通过水平传输寄存器在水平方向上传输，并且被放大，由此输出像素信号(图像信号)。另外，摄像装置不限于像素以二维矩阵形式形成且为每一列像素布置有列信号处理电路的整个列型摄像装置。另外，在某些情况下可以省略选择晶体管。
[0406]
另外，本发明的光电转换元件、摄像元件和摄像装置不仅可以应用于用来检测被
拍摄成图像的红外光或者红外光和可见光的入射光量的分布的摄像装置，还可以应用于将粒子等的入射光量的分布拍摄成图像的摄像装置。另外，在广义上，摄像装置可以应用于诸如用来检测被拍摄成图像的其它物理量(例如，压力和电容量)的分布的指纹检测传感器之类的整个摄像装置，并且，如上所述，可以应用于静脉或者虹膜的摄像。
[0407]
另外，摄像装置不限于摄像装置逐个单位地顺序扫描摄像区域中的每个单元像素，以从每个单元像素读取像素信号。摄像装置也可以应用于x-y地址型摄像装置，x-y地址型摄像装置逐像素地选择任一像素并逐像素地从所选像素读取像素信号。摄像装置可以具有单芯片形态，或者可以具有封装有摄像区域和驱动电路或者光学系统等摄像功能的模块形态。
[0408]
作为概念图，图10示出了由本发明的摄像装置构成的摄像装置201用于电子装置(摄像机)200的示例。电子装置200具有摄像装置201、光学透镜210、快门装置211、驱动电路212和信号处理电路213。光学透镜210在摄像装置201的摄像表面上形成来自物体的摄像光(入射光)的图像。因此，在摄像装置201中在一段时间内积累信号电荷。快门电路211控制摄像装置201的光照时段和遮光时段。驱动电路212提供用于控制摄像装置201的传输操作等和快门装置211的快门操作的驱动信号。摄像装置201基于从驱动电路212提供的驱动信号(时序信号)来传输信号。信号处理电路213执行各种信号处理。信号处理后的视频信号被储存在诸如存储器之类的存储介质中或者输出到监视器。在电子装置200中，在摄像装置201中可以细化像素尺寸。另外，可以提高传输效率。因此，可以获得提高了像素特性的电子装置200。应用了摄像装置201的电子装置200不限于摄像机，但摄像机也可以应用于诸如移动装置(例如，数字静态摄像机和便携式电话)的摄像机模块之类的摄像装置。
[0409]
根据本发明的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以实现为被安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船只和机器人等任意类型之类的可移动物体上的装置。
[0410]
图41是描绘车辆控制系统的示意性构造的示例(作为可以应用根据本发明的实施例的技术的移动体控制系统的示例)的框图。
[0411]
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001相互连接的多个电子控制单元。在图41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，微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(i/f)12053被图示为集成控制单元12050的功能构造。
[0412]
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010充当用于产生车辆驱动力的诸如内燃机或驱动发动机之类的驱动力产生装置、用于向车轮传输驱动力的驱动力传输装置、调节车辆转向角的转向机构和用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
[0413]
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置于车身上的各类装置的操作。例如，车身系统控制单元12020充当无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或者诸如如车头灯、倒车灯、刹车灯、转弯信号或雾灯之类的各种灯的控制装置。在这种情况下，(作为各类开关的钥匙或信号的替代物的)从移动装置传输的无线电波可以输入至车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这种输入无线电波或信号，并且控制车辆
的门锁装置、电动车窗装置或灯具等。
[0414]
车外信息检测单元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，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄的图像。基于接收的图像，车外信息检测单元12030可以执行用于检测诸如人、车辆、障碍物、标志或路面上的字符之类的物体的处理，或者执行用于检测相对其的距离的处理。
[0415]
摄像部12031是用于接收光并且输出与所接收的光的光量相对应的电信号的光学传感器。摄像部12301可以将电信号作为图像输出，或者可以将电信号作为关于所测量的距离的信息输出。另外，由摄像部12301接收的光可以是可见光或者可以是诸如红外线之类的不可见光。
[0416]
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。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。例如，驾驶员状态检测部12041包括用于拍摄驾驶员的摄像机。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注意力程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
[0417]
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或者车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算驱动力产生装置或者制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实施高级驾驶员辅助系统(adas)的功能的协同控制，adas的功能包括避免车辆碰撞和减缓车辆冲击、基于跟随距离的跟随驾驶、车辆速度保持驾驶、车辆碰撞的警告或车辆偏离车道的警告等。
[0418]
另外，通过基于由车外信息检测单元12030或者车内信息检测单元12040获得的关于车辆外部和内部的信息控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等，微型计算机12051可以执行旨在自动驾驶的协同控制等，这使得车辆在不依赖驾驶员的操作的情况下自动地行驶。
[0419]
另外，微型计算机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输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行协同控制，该协同控制旨在通过控制前照灯来防止炫光，以便例如根据由车外信息检测单元12030检测的前方车辆或对向驶来的车辆的位置从远光灯变为近光灯。
[0420]
声音/图像输出部12052将声音和/或图像的输出信号传输到输出装置，输出装置能够将信息以视觉或者听觉的方式将信息通知给车辆乘客或者车辆外部。在图41的示例中，将音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063示出为输出装置。例如，显示部12062可以包括板载显示器和平视显示器中的至少一者。
[0421]
图42是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
[0422]
在图42中，车辆12100包括作为摄像部12031的摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
[0423]
例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的前脸、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及位于车辆内部的挡风玻璃的上部的位置。设置在前脸处的摄像部12101和设置在车辆内部的挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要获取车辆12100
的前方的图像。设置在侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100的两侧的图像。设置在后保险杠或后门处的摄像部12104主要获取车辆12100后方的图像。由摄像部12101和12105获取的前方图像主要用于检测前方的车辆、行人、障碍物、信号、交通标志或车道等。
[0424]
附带地，图42示出了摄像部12101到12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置在前脸处的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门处的摄像部12104的摄像范围。通过叠加由摄像部12101到12104摄像的摄像数据来获得车辆12100的如从上方观察的鸟瞰图像。
[0425]
摄像部12101到12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101到12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体摄像机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
[0426]
例如，微型计算机12051可以基于从摄像部12101到12104获得的距离信息来确定相对于摄像范围12111到12114内的每个三维物体的距离以及距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并且由此提取最近的三维物体以作为前方车辆，特别地，该物体存在于车辆12100的行驶道路上并且以预定的速度(例如，等于或大于0km/h)在与车辆12100大致相同的方向上行驶。另外，微型计算机12051可以预先在前方车辆之前设置所保持的跟随距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此可以执行旨在自动驾驶的协同控制，使得车辆在不依赖驾驶员等的操作的情况下自动地行驶。
[0427]
例如，微型计算机12051可以基于从摄像部12101到12104获得的距离信息将三维物体有关的三维物体数据分类成两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人、公共设施杆和其它三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并且使用提取后的三维物体数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为可以被车辆12100的驾驶员在视觉上识别的障碍物和难以被车辆12100的驾驶员在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或大于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机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执行强制减速或躲避转向。由此，微型计算机12051可以辅助驾驶，以避免碰撞。
[0428]
摄像部12101到12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外摄像机。例如，微型计算机12051可以通过确定是否在摄像部12101到12104的摄像图像中存在行人来识别行人。例如，通过提取作为红外摄像机的摄像部12101至12104的拍摄图像中的特征点的过程和借助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是否是行人的过程来执行这种行人识别。在微型计算机12051确定出在摄像部12101到12104的摄像图像中存在行人并且因此识别行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，从而显示用于强调的正方形轮廓线，以便叠加在被识别的行人上。声音/图像输出部12052也可以控制显示部12062，使得表示行人的图标等显示在期望的位置上。
[0429]
另外，根据本发明的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以应用于内窥镜系统。
[0430]
图43是示出可以应用根据本发明的实施例的技术(本技术)的内窥镜系统的示意性构造的示例的图。
[0431]
在图43中示出了外科医生(医生)11131正在使用内窥镜系统11000对病床11133上的患者11132执行外科手术的状态。如图所示，内窥镜系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量治疗工具11112之类的其它外科手术工具11110、其上支撑有内窥镜11100的支撑臂装置11120以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
[0432]
内窥镜11100包括从其插入到患者11132的体腔中的远端具有预定长度区域的镜筒11101和连接到镜筒11101的近端的摄像机头11102。在所示示例中示出了包括具有硬型镜筒11101的硬型面镜(hard mirror)的内窥镜11100。然而，还可以包括作为具有软型镜筒11101的软型面镜(soft mirror)的内窥镜11100。
[0433]
镜筒11101在其远端处具有装配有物镜的开口。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101的内部延伸的光导被引入到镜筒11101的远端并且经由物镜朝向患者11132的体腔中的观察目标照射。应注意的是，内窥镜11100可以是直视镜，或者可以是透视镜或侧视镜。
[0434]
光学系统和图像摄取元件设置在摄像机头11102内部，使得来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统汇聚在图像摄取元件上。观察光通过图像摄取元件执行光电转换，以产生对应于观察光的电信号，即，对应于观察图像的图像信号。图像信号作为raw数据被传输到ccu11201。
[0435]
ccu 11201包括中央处理单元(cpu)或图形处理单元(gpu)等，并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，ccu 11201从摄像机头11102接收图像信号并且对图像信号执行用于基于图像信号显示图像的诸如显影处理(去马赛克处理)之类的各种图像处理。
[0436]
在ccu 11201的控制下，显示装置11202基于已被ccu 11201执行图像处理的图像信号在其上显示图像。
[0437]
光源装置11203例如包括诸如发光二极管(led)之类的光源，并且在摄像外科手术区域时向内窥镜11100提供照射光。
[0438]
输入装置11204是内窥镜系统11000的输入接口。用户可以通过输入装置11204执行输入到内窥镜系统11000的各种信息或指令的输入。例如，用户可以输入指令等，以通过内窥镜11100来改变图像摄取条件(照射光的类型、放大倍数、焦距等)。
[0439]
治疗工具控制装置11205控制用于组织的烧灼或切开或血管的封闭等的能量治疗设备11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体输送到患者11132的体腔中以使体腔充气，以确保内窥镜11100的视野并确保外科医生的工作空间。记录器11207是可以记录与外科手术有关的各种信息的装置。打印机11208是可以以各种形式(例如，文本、图像或图形)打印与外科手术有关的各种信息的设备。
[0440]
应当注意的是，在外科手术区域被拍摄到内窥镜11100中时提供照射光的光源设备11203可包括白光源，白光源包括例如led、激光源或它们的组合。在白光源包括红色、绿色和蓝色(rgb)的激光光源的组合的情况下，因为可以针对每种颜色(每种波长)以高精确度控制输出强度和输出时序，所以拍摄图像的白平衡的调整可以通过光源装置11203来执行。此外，在这种情况下，如果来自各个rgb激光光源的激光束时分地照射在观察目标上，则
以同步于照射时序的方式来控制摄像机头11102的图像摄取元件的驱动。然后，也可以时分地拍摄分别对应于r、g和b颜色的图像。根据该方法，即使没有为图像摄取元件设置彩色滤光器，也可以获得彩色图像。
[0441]
另外，可以控制光源装置11203，使得输出的光的强度在每个预定时间内改变。通过以与光的强度的改变时序同步的方式控制摄像机头11102的图像摄取元件的驱动，时分地获取图像并合成图像，可以产生没有欠曝光阻挡阴影(underexposed blocked up shadows)和过曝光高光(overexposed highlights)的高动态范围图像。
[0442]
另外，光源装置11203可以用于提供预定波长带的光，以用于特定光观察。在特定光观察中，例如，利用人体组织中的光吸收的波长依赖性来照射相较于常规观察时的照射光(即白光)具有窄带的光，通过这种方式执行以高对比度来拍摄诸如粘膜表面部分之类的血管等的预定组织的窄带观察(窄带摄像)。可替代地，在特定光观察中，可以执行用于从由激发光照射而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过在身体组织上照射激发光来执行对于来自身体组织的荧光的观察(自发荧光观察)，或者通过将诸如靛氰绿(indocyanine green，icg)之类的试剂局部地注入到身体组织中并且照射对应于身体组织上的试剂的荧光波长的激发光来获得荧光图像。光源装置11203可以用于提供适合于如上所述的特定光观察的这种窄带光和/或激发光。
[0443]
图44是示出图43所示的摄像机头11102和ccu 11201的功能构造的框图。
[0444]
摄像机头11102包括透镜单元11401、图像摄取单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像机头控制单元11405。ccu 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像机头11102和ccu 11201通过传输电缆11400连接，以相互通信。
[0445]
透镜单元11401是在连接位置处设置在镜筒11101上的光学系统。从镜筒11101的远端获取的观察光被引导到摄像机头11102并引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括包含变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
[0446]
图像摄取单元11402包括摄像元件。图像摄取单元11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在图像摄取单元11402构造成多板型图像摄取单元的情况下，例如，通过摄像元件产生分别对应于r、g和b的图像信号，并且可以合成图像信号，以获得彩色图像。图像摄取单元11402也可以具有用于针对左眼和右眼来分别获取图像信号的摄像元件，以用于三维(3d)显示。如果执行3d显示，则外科医生11131进而可以更加准确地掌握外科手术区域中的活体组织的深度。应当注意的是，在图像摄取单元11402为立体型图像摄取单元的情况下，以对应于各个图像摄取元件的方式设置多个透镜单元11401系统。
[0447]
另外，图像摄取单元11402可以不必须设置在摄像机头11102上。例如，图像摄取单元11402可以直接设置在镜筒11101内部的物镜后方。
[0448]
驱动单元11403包括致动器并且在摄像机头控制单元11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光学轴线移动预定距离。因此，可以适当地调节由图像摄取单元11402摄取的图像的放大倍数和焦点。
[0449]
通信单元11404包括用于向ccu 11201传输并且从ccu 11201接收各种信息的通信装置。通信单元11404经由传输电缆11400将从图像摄取单元11402获取的图像信号作为raw数据传输至ccu 11201。
[0450]
另外，通信单元11404从ccu 11201接收用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号，并将控制信号提供到摄像机头控制单元11405。控制信号包括与图像摄取条件相关的信息，例如，指定摄取图像的帧速率的信息、指定摄像时的曝光值的信息和/或指定摄取图像的放大倍数和焦点的信息。
[0451]
应当注意的是，诸如帧速率、曝光值、放大倍数或焦点之类的摄像条件可以由用户指定或者可以通过ccu 11201的控制单元11413基于获取的图像信号自动地设定。在后一情况下，在内窥镜11100中组合有自动曝光(ae)功能、自动聚焦(af)功能和自动白平衡(awb)功能。
[0452]
摄像机头控制单元11405基于经由通信单元11404从ccu 11201接收的控制信号来控制摄像机头11102的驱动。
[0453]
通信单元11411包括用于向摄像机头11102传输并且从摄像机头11102接收各种信息的通信装置。通信单元11411接收经由传输电缆11400从摄像机头11102向其传输的图像信号。
[0454]
另外，通信单元11411向摄像机头11102传输用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号。图像信号和控制信号可以通过电学通信或光学通信等传输。
[0455]
图像处理单元11412对从摄像机头11102向其传输的具有raw数据形式的图像信号执行各种图像处理。
[0456]
控制单元11413通过内窥镜11000执行与外科手术区域等的图像摄取和通过外科区域等的图像摄取获得的摄取图像的显示相关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号。
[0457]
另外，控制单元11413基于已被图像处理单元11412执行图像处理的图像信号来控制显示装置11202，以显示成像有外科手术区域等的摄取图像。因此，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别摄取图像中的各种物体。例如，控制单元11413可以在使用能量治疗工具11112等时通过检测摄取图像中包括的物体的边缘的形状和颜色等来识别诸如钳子之类的手术工具、特定活体区域、出血、水汽。控制单元11413可以在控制显示设备11202以显示摄取图像时利用识别结果使各种外科手术辅助信息以与外科手术区域的图像重叠的方式显示。在外科手术辅助信息以重叠方式显示并呈现给外科医生11131的情况下，可以减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131可以有把握地执行手术。
[0458]
将摄像机头111102和ccu 11201彼此连接的传输电缆11400是用于电信号通信的电信号电缆、用于光学信号的光纤或用于电通信和光学通信两者的复合电缆。
[0459]
此处，尽管在所示示例中通过使用传输电缆11400的有线通信来执行通信，但摄像机头11102和ccu 11201之间的通信也可以通过无线通信执行。
[0460]
注意，此处，尽管已经作为示例说明了内窥镜系统，但是根据本发明的技术可以应用于诸如显微外科手术系统之类的其它系统。
[0461]
注意，本发明能够采用如下构造。
[0462]
[a01]《《光电转换元件》》
[0463]
一种光电转换元件，其包括：
[0464]
第一化合物半导体层，其由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成；
[0465]
光电转换层，其形成在第一化合物半导体层上；
[0466]
第二化合物半导体层，其覆盖光电转换层，并由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成；
[0467]
第二导电类型区域，其至少形成在第二化合物半导体层的一部分中，具有不同于第一导电类型的第二导电类型，并且到达光电转换层；
[0468]
元件隔离层，其围绕光电转换层的侧表面；
[0469]
第一电极，其形成在第二导电类型区域上；和
[0470]
第二电极，其电连接至第一化合物半导体层。
[0471]
[a02]根据[a01]所述的光电转换元件，其中，
[0472]
第二电极与第一电极形成在相同侧。
[0473]
[a03]根据[a01]所述的光电转换元件，其中，
[0474]
第二电极形成在第一化合物半导体层的光入射侧表面上。
[0475]
[a04]根据[a01]到[a03]中任一项所述的光电转换元件，其中，
[0476]
第一化合物半导体层、第二化合物半导体层和元件隔离层由相同的材料制成。
[0477]
[a05]根据[a04]所述的光电转换元件，其中，
[0478]
第一化合物半导体层、第二化合物半导体层、元件隔离层和光电转换层由iii-v族化合物半导体材料制成。
[0479]
[a06]根据[a05]所述的光电转换元件，其中，
[0480]
光电转换层由ingaas制成，并且
[0481]
第一化合物半导体层、第二化合物半导体层和元件隔离层由inp制成。
[0482]
[a07]根据[a04]到[a06]中任一项所述的光电转换元件，其中，
[0483]
构成元件隔离层的化合物半导体材料比构成光电转换层的材料具有更宽的带隙能量。
[0484]
[a08]根据[a04]到[a07]中任一项所述的光电转换元件，其中，
[0485]
元件隔离层比光电转换层具有更高的杂质浓度。
[0486]
[a09]根据[a01]到[a08]中任一项所述的光电转换元件，其中，
[0487]
元件隔离层的与光电转换层的侧表面保持接触的部分由第三化合物半导体材料制成，并且元件隔离层的其余部分由遮光材料制成。
[0488]
[a10]根据[a01]到[a09]中任一项所述的光电转换元件，其中，
[0489]
光经由第一化合物半导体层入射。
[0490]
[b01]《《摄像装置》》
[0491]
一种摄像装置，其包括：
[0492]
布置成二维矩阵形式的多个光电转换元件，每个光电转换元件是权利要求书中所记载的光电转换元件。
[0493]
[b02]根据[b01]所述的摄像装置，其还包括：
[0494]
驱动基板，
[0495]
其中，构成每个光电转换元件的第一电极连接至设置在驱动基板上的第一电极连接部。
[0496]
[b03]根据[b02]所述的摄像装置，其中，
[0497]
构成每个光电转换元件的第二电极连接至设置在驱动基板上的第二电极连接部。
[0498]
[c01]《《用于制造光电转换元件的方法...第一方面》》
[0499]
一种用于制造光电转换元件的方法，其包括如下步骤：
[0500]
(a)在基板上顺序地形成
[0501]
由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层，
[0502]
光电转换层，和
[0503]
由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层；之后
[0504]
(b)至少在第二化合物半导体层和光电转换层中形成凹部；接着
[0505]
(c)至少在凹部内部形成元件隔离层；之后
[0506]
(d)至少在第二化合物半导体层的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
[0507]
(e)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
[0508]
[c02]《《用于制造光电转换元件的方法...第二方面》》
[0509]
一种用于制造光电转换元件的方法，其包括如下步骤：
[0510]
(a)在基板上顺序地形成
[0511]
由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层，和
[0512]
光电转换层；之后
[0513]
(b)至少在光电转换层中形成凹部；接着
[0514]
(c)至少在凹部内部形成元件隔离层，并且进一步形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层以覆盖光电转换层；之后
[0515]
(d)至少在第二化合物半导体层的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
[0516]
(e)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
[0517]
[c03]《《用于制造光电转换元件的方法
…
第三方面》》
[0518]
一种用于制造光电转换元件的方法，其包括如下步骤：
[0519]
(a)在基板上顺序地形成
[0520]
由具有第一导电类型的第一化合物半导体材料制成的第一化合物半导体层，
[0521]
光电转换层，和
[0522]
由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层；之后
[0523]
(b)在第二化合物半导体的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；接着
[0524]
(c)在第二导电类型区域上形成第一电极；之后
[0525]
(d)至少在光电转换层中形成凹部；并且
[0526]
(e)至少在凹部内部形成元件隔离层。
[0527]
[c04]《《用于制造光电转换元件的方法
…
第四方面》》
[0528]
一种用于制造光电转换元件的方法，其包括如下步骤：
[0529]
(a)在具有第一导电类型的基板上形成元件隔离层，以获得被元件隔离层围绕并且由基板的表面区域构成的第一化合物半导体层；之后
[0530]
(b)在第一化合物半导体层上形成被元件隔离层围绕的光电转换层；接着
[0531]
(c)在光电转换层上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层；之后
[0532]
(d)至少在第二化合物半导体层的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
[0533]
(e)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
[0534]
[c05]《《用于制造光电转换元件的方法
…
第五方面》》
[0535]
一种用于制造光电转换元件的方法，其包括如下步骤：
[0536]
(a)在具有第一导电类型的基板上形成元件隔离层形成区域，以获得被元件隔离层形成区域围绕并且由基板的表面区域构成的第一化合物半导体层；之后
[0537]
(b)在第一化合物半导体层和元件隔离层形成区域上形成光电转换层；接着
[0538]
(c)在光电转换层上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层；之后
[0539]
(d)除去第二化合物半导体层和光电转换层的位于元件隔离层形成区域上方的部分，并且将元件隔离层形成材料埋置到被除去的部分中，以获得元件隔离层；之后
[0540]
(e)在第二化合物半导体层中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
[0541]
(f)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
[0542]
[c06]《《用于制造光电转换元件的方法
…
第六方面》》
[0543]
一种用于制造光电转换元件的方法，其包括如下步骤：
[0544]
(a)在具有第一导电类型的基板中形成选择生长阻止部；之后
[0545]
(b)在基板的位于选择生长阻止部和选择生长阻止部之间并且对应于第一化合物半导体层的区域中，基于横向选择外延生长方法形成光电转换层；接着
[0546]
(c)在整个表面上形成由具有第一导电类型的第二化合物半导体材料制成的第二化合物半导体层，以获得由第二化合物半导体层的位于选择生长阻止部上方的部分制成的元件隔离层；之后
[0547]
(d)在第二化合物半导体层的一部分中形成第二导电类型区域，第二导电类型区域具有不同于第一导电类型的第二导电类型并且到达光电转换层；并且
[0548]
(e)在第二导电类型区域上形成第一电极，并且形成电连接至第一化合物半导体层的第二电极。
[0549]
[c07]根据[c01]到[c03]中任一项的用于制造光电转换元件的方法，其中，
[0550]
元件隔离层由具有第一导电类型的第三化合物半导体材料制成；
[0551]
方法还包括如下步骤：
[0552]
在形成在凹部内部的元件隔离层中形成沟槽部之后，将绝缘材料或遮光材料埋置到沟槽部中。
[0553]
[c08]根据[c01]到[c07]中任一项的用于制造光电转换元件的方法，其中，
[0554]
最后除去基板。
[0555]
附图标记列表
[0556]
10a、10b、10c、10d光电转换元件(摄像元件)
[0557]
11 第一光电转换元件
[0558]
12 第二光电转换元件
[0559]
21基板(膜形成基板)
[0560]
22 缓冲层
[0561]
23 支撑基板
[0562]
24 绝缘膜
[0563]
25 硬掩膜层
[0564]
30 第一光电转换部
[0565]
31 第一化合物半导体层
[0566]
34 光电转换层
[0567]
32第二化合物半导体层
[0568]
32a、34a多晶材料
[0569]
33、33'元件隔离层
[0570]
33a、33b绝缘材料层
[0571]
33c 元件隔离层形成区域
[0572]
33d 元件隔离层形成材料
[0573]
35 第二导电类型区域
[0574]
36 覆盖层
[0575]
36a、36b开口部
[0576]
37平坦化膜
[0577]
38聚光透镜(片上微透镜，ocl)
[0578]
39 遮光膜
[0579]
40 凹部
[0580]
41 沟槽部
[0581]
42绝缘材料层或遮光材料层
[0582]
51 第一电极
[0583]
52 第二电极
[0584]
60 驱动基板
[0585]
61 第一电极连接部
[0586]
62 第二电极连接部
[0587]
71r、71g、71b第二光电转换部
[0588]
81 第一层间绝缘层
[0589]
82 第二层间绝缘层
[0590]
83、83r、83g、83b彩色滤光器
[0591]
84 第三层间绝缘层
[0592]
85 滤光器层
[0593]
86 像素间遮光层
[0594]
100 摄像装置
[0595]
101 摄像元件
[0596]
111 摄像区域
[0597]
112 垂直驱动电路
[0598]
113 列信号处理电路
[0599]
114 水平驱动电路
[0600]
115 输出电路
[0601]
116 驱动控制电路
[0602]
118 水平信号线
[0603]
200电子装置(摄像机)
[0604]
201 摄像装置
[0605]
210 光学透镜
[0606]
211 快门装置
[0607]
212 驱动电路
[0608]
213 信号处理电路
[0609]
r具有红色光电转换部的光电转换部
[0610]
g具有绿色光电转换部的光电转换部
[0611]
b具有蓝色光电转换部的光电转换部
[0612]
ir第一光电转换部