光电转换装置、光电转换系统及移动体的制作方法

1.本发明涉及光电转换装置、光电转换系统及移动体。


背景技术：

2.本领域已知的光电转换装置包括像素阵列，该像素阵列被配置为使得包括多个雪崩二极管(下文简称为apd)的像素在平面图中布置为二维阵列布局。在每个像素中，由于向pn结二极管施加反向偏置电压，由单个光子产生的光电荷引起雪崩倍增。apd操作至少有两种模式。一种是盖革模式，即当供应反向偏置电压时阳极与阴极之间的电位差大于击穿电压的操作模式。另一种是线性模式，即阳极与阴极之间的电位差接近或低于击穿电压的操作模式。被配置为在盖革模式下操作的apd称为spad(单光子雪崩二极管)。
3.专利文献1的图3b公开了一种光电转换装置，其中第一基板、第二基板和第三基板层叠，第一基板包括spad阵列，第二基板包括计数器，并且第三基板包括存储设备。
4.引文列表
5.专利文献
6.专利文献1：美国专利公开no.2015/0115131的说明书


技术实现要素：

7.技术问题
8.尽管专利文献1公开了其中第一基板、第二基板和第三基板层叠的光电转换装置，但是其中没有考虑用于第二基板与第三基板之间的电连接的布线结构。鉴于此，本发明旨在提出一种包括包含雪崩二极管的三个或更多个基板的光电转换装置的具体配置。
9.问题的解决方案
10.根据本发明的光电转换装置包括：第一基板，包括第一半导体层和第一布线结构，该第一半导体层包括多个光电转换单元；第二基板，包括第二半导体层和第二布线结构，该第二半导体层包括以与多个光电转换单元对应的方式设置的多个像素电路；第三基板，包括第三半导体层和第三布线结构，该第三半导体层包括被配置为处理从多个像素电路输出的信号的信号处理电路；第一贯通布线，穿过第三半导体层；以及半导体元件，在平面图中与第一贯通布线重叠，其中，多个光电转换单元中的每一个包括雪崩二极管；第一基板和第二基板被堆叠为使得第一布线结构和第二布线结构设置在第一半导体层与第二半导体层之间，第二基板和第三基板被堆叠为使得第三布线结构设置在第二半导体层与第三半导体层之间。
11.发明的有益效果
12.本发明使得可以提出包括包含雪崩二极管的三个或更多个基板的光电转换装置的具体配置。
附图说明
13.图1是光电转换装置的框图；
14.图2是第一基板的功能的框图；
15.图3是第二基板的功能的框图；
16.图4是第三基板的功能的框图；
17.图5是像素的电路图及其功能框图；
18.图6是用于解释apd的操作与输出信号之间的关系的图；
19.图7是根据第一实施例的第一基板与第二基板之间的电连接关系的示意图；
20.图8是根据第一实施例的第二基板与第三基板之间的电连接关系的示意图；
21.图9是根据第一实施例的第三基板与另一个基板等之间的电连接关系的示意图；
22.图10是根据第一实施例的光电转换装置的截面图；
23.图11是制造根据第一实施例的光电转换装置的步骤；
24.图12是制造根据第一实施例的光电转换装置的步骤；
25.图13a是制造根据第一实施例的光电转换装置的步骤；
26.图13b是制造根据第一实施例的光电转换装置的步骤；
27.图14是根据第二实施例的光电转换装置的截面图；
28.图15是根据第三实施例的光电转换装置的截面图；
29.图16是根据第四实施例的光电转换装置的截面图；
30.图17是根据第五实施例的光电转换装置的截面图；
31.图18是根据第六实施例的光电转换装置的截面图；
32.图19是根据第七实施例的光电转换装置的截面图；
33.图20是根据第八实施例的光电转换装置的截面图；
34.图21是根据第九实施例的光电转换装置的截面图；
35.图22是根据第十实施例的光电转换装置的截面图；
36.图23是根据第十一实施例的第一基板与第二基板之间的电连接关系的示意图；
37.图24是根据第十一实施例的第二基板与第三基板之间的电连接关系的示意图；
38.图25是根据第十一实施例的第三基板与另一个基板等之间的电连接关系的示意图；
39.图26是根据第十二实施例的第一基板与第二基板之间的电连接关系的示意图；
40.图27是根据第十二实施例的第二基板与第三基板之间的电连接关系的示意图；
41.图28是根据第十二实施例的第三基板与另一个基板等之间的电连接关系的示意图；
42.图29是根据第十二实施例的光电转换装置的截面图；
43.图30是根据第十三实施例的第二基板与第三基板之间的电连接关系的示意图；
44.图31是根据第十三实施例的第三基板与另一个基板等之间的电连接关系的示意图；
45.图32是根据第十三实施例的光电转换装置的截面图；
46.图33是根据第十四实施例的光电转换装置的截面图；
47.图34是根据第十四实施例的光电转换装置的截面图；
48.图35是根据第十四实施例的光电转换装置的截面图；
49.图36是根据第十四实施例的光电转换装置的截面图；
50.图37是根据第十四实施例的光电转换装置的截面图；
51.图38是根据第十四实施例的光电转换装置的截面图；
52.图39是根据第十五实施例的光电转换装置的截面图；
53.图40是根据第十六实施例的光电转换装置的截面图；
54.图41是根据第十七实施例的光电转换装置的截面图；
55.图42是根据第十八实施例的光电转换系统的功能框图；
56.图43是根据第十九实施例的距离传感器的功能框图；
57.图44是根据第二十实施例的内窥镜手术的功能框图；
58.图45a是根据第二十一实施例的光电转换系统及移动体的图；
59.图45b是根据第二十一实施例的光电转换系统及移动体的图；
60.图46a是根据第二十二实施例的内窥镜手术的功能框图；
61.图46b是根据第二十二实施例的内窥镜手术的功能框图。
具体实施方式
62.下面描述的实施例旨在具体解释本发明的技术构思，而不应解释为限制本发明的范围。为了使描述更清楚，附图中所示的构件的尺寸以及它们之间的位置关系有时被夸大。在下面的描述中，相同的附图标记将被指派给相同的组件，并且可以省略其解释。
63.下面描述的实施例涉及包括spad(单光子雪崩二极管)的光电转换装置，该spad被配置为对入射到其雪崩二极管上的光子的数量进行计数。光电转换装置至少包括雪崩二极管。
64.在下面的描述中，雪崩二极管的阳极具有固定电位，并且从其阴极侧取出信号。因此，其多数载流子是与信号电荷相同导电类型的电荷的第一导电类型的半导体区域是n型半导体区域，并且第二导电类型的半导体区域是p型半导体区域。本发明在雪崩二极管的阴极具有固定电位并且从其阳极侧取出信号的情况下也成立。在这种情况下，其多数载流子是与信号电荷相同导电类型的电荷的第一导电类型的半导体区域是p型半导体区域，并且第二导电类型的半导体区域是n型半导体区域。尽管下面将描述在雪崩二极管的一个节点处设定固定电位的情况，但是两个节点处的电位可能波动。
65.在本说明书中，平面图是指在垂直于半导体层的光入射面的方向上看的视图。截面图是指在垂直于半导体层的光入射面的平面处截取的视图。在微观观察时半导体层的光入射面是粗糙面的情况下，术语“平面图”是基于宏观观察的半导体层的光入射面来定义的。
66.(第一实施例)
67.图1是光电转换装置100的整体图。也称为传感器芯片的第一基板1100具有像素区域12，在像素区域12中以二维布局布置具有光电转换单元的像素。周边区域13设置在像素区域12与光电转换装置100的芯片端部之间。也称为像素电路芯片的第二基板2100具有像素电路区域22，在像素电路区域22中设置被配置为处理来自光电转换单元的信号的像素电路。也称为信号处理芯片的第三基板3100具有信号处理电路区域32，在信号处理电路区域
32中设置被配置为处理来自像素电路的信号的信号处理电路。光电转换装置100包括层叠的第一基板1100、第二基板2100和第三基板3100。
68.(第一基板)
69.图2是第一基板1100的配置图。在第一基板上，设置有像素区域12，在像素区域12处，以二维布局布置有具有包括雪崩光电二极管(下文简称为“apd”)的光电转换单元102的像素101。像素区域12中的像素101的阵列可以是一维的。稍后将给出光电转换单元102的详细解释。
70.像素101通常是用于形成图像的像素，但是当用于tof(飞行时间)时不一定必须形成图像。即，像素101可以是用于测量光到达的时间以及测量光量的元件。
71.(第二基板)
72.图3是第二基板2100的配置图。第二基板2100包括被配置为处理通过光电转换单元102的光电转换获得的电荷的像素电路单元201、控制脉冲生成单元206、水平扫描电路单元203、信号线205和垂直扫描电路单元202。图2中所示的像素电路区域22是至少设置有像素电路单元201的区域。
73.图2中所示的光电转换单元102经由为像素单独设置的连接布线电连接到图3中所示的像素电路单元201。
74.垂直扫描电路单元202接收从控制脉冲生成单元206供应的控制脉冲，并将控制脉冲供应给每个像素。诸如移位寄存器或地址解码器之类的逻辑电路用于垂直扫描电路单元202。
75.从每个像素的光电转换单元102输出的信号由像素电路单元201处理。
76.像素电路单元201中设置有计数器、存储器等。数字值存储在存储器中。
77.为了执行从存储数字信号的每个像素的存储器的信号读出的目的，水平扫描电路单元203将用于顺序列选择的控制脉冲输入到像素电路单元201中。
78.信号从由垂直扫描电路单元202选择的像素的像素电路单元201输出到选择的列的信号线205。
79.在图2和图3中，对于每一像素101，对应地设置一个像素电路单元201。然而，像素电路单元201可以被配置为使得例如一个像素电路单元201被多个像素101共享，并且顺序地执行信号处理。这使得可以使像素电路区域22更加节省空间。
80.(第三基板)
81.图4是第三基板3100的配置图。第三基板3100包括存储器301、第一信号处理单元304、第二信号处理单元305以及控制电路单元302和303。
82.存储器301存储例如从水平扫描电路单元203输出的图像数据等。存储器301例如是sram(静态随机存取存储器)或dram。
83.控制电路单元302和303控制向存储器301写入信息和从存储器301读出信息。
84.第一信号处理单元304对从存储器301读出的图像数据(作为处理目标的图像数据)执行各种信号处理。例如，如果作为处理目标的图像数据是彩色图像，则第一信号处理单元304将该图像数据的格式转换为yuv格式、rgb格式等。
85.第一信号处理单元304根据需要对作为处理目标的图像数据执行诸如去噪或白平衡调整之类的处理。除了该处理之外，第一信号处理单元304还对作为处理目标的图像数据
执行第二信号处理单元305处理该图像数据所需的各种信号处理(也称为“预处理”)。
86.在光电转换装置100还用作距离测量装置的情况下，第一信号处理单元304还用作例如测距处理单元。例如，基于从稍后将描述的tdc电路(时间数字转换器)获得的信息，第一信号处理单元304生成直方图，执行距离计算，并将结果输出到第二信号处理单元305。直方图的水平轴表示关于时间的箱(bin)，并且其垂直轴表示每个箱中的频率。频率是在预定的受光时间期间受光的次数。在直方图中，以混合方式包含基于反射光的计数和基于环境光的计数。因此，通过设定预定阈值将反射光分量的计数和环境光分量的计数彼此分开。根据与反射光分量对应的光到达时间来计算距离测量装置与测量目标物体之间的距离。
87.第一信号处理单元304能够基于计算出的距离生成三维距离图像数据。可以仅根据测距处理单元处获得的信息来生成三维距离图像数据；可替代地，可以通过将测距处理单元获取的计算数据与二维平面的图像数据相加来生成三维距离图像数据。
88.第二信号处理单元305例如是dsp(数字信号处理器)。第二信号处理单元305通过运行存储在存储器301中的程序，用作被配置为使用通过机器学习创建的经训练模型来执行各种处理的处理单元。例如，经训练模型是利用深度神经网络(dnn)通过机器学习创建的。这种经训练模型也称为神经网络计算模型。
89.该经训练模型可以基于将训练数据输入到预定的机器学习模型中所生成的参数进行设计，训练数据中与来自像素区域12的输出对应的输入信号和输入信号的标签彼此相关联。预定的机器学习模型可以是利用多层神经网络的学习模型。这种经训练模型也称为多层神经网络模型。
90.例如，第二信号处理单元305执行基于存储在存储器301中的经训练模型的计算处理。通过执行该计算处理获得的结果(计算结果)被输出到存储器301等。
91.计算结果包含通过使用经训练模型执行计算处理而获得的图像数据以及从图像数据获得的各种信息(元数据)。被配置为控制对存储器15的访问的存储器控制器可以内置在dsp 14中。
92.作为第二信号处理单元305的处理目标的图像数据可以是如通常那样从像素区域12读出的图像数据，或者可以是通过图像数据的像素抽取而获得的尺寸缩小的图像数据。它可以是通过对从像素区域12执行像素抽取读出而以比通常更小的数据尺寸读出的图像数据。
93.作为第二信号处理单元305的处理目标的图像数据可以是三维距离图像数据。利用三维距离信息数据，由于比二维图像数据具有更大的信息量，因此可以更高精度地识别物体并获取更高精度的物体位置信息。
94.如上所述，当需要时，存储器301存储从水平扫描电路单元203输出的图像数据、已经在第一信号处理单元304处经过信号处理的图像数据、在第二信号处理单元305处获得的计算结果等。存储器301还存储用于由第二信号处理单元305运行的经训练模型的算法。
95.取决于计算处理的内容，第二信号处理单元305能够通过使用训练数据改变训练模型中的各种参数的权重来学习训练模型，并且能够在已经预先准备的多个训练模型中改变要使用的训练模型。另外，第二信号处理单元305能够从外部装置获取经训练模型，然后执行上述计算处理。
96.在图4中所示的示例中，存储器301、第一信号处理单元304和第二信号处理单元
305按照该次序布置。然而，如上所述，存储器301存储从第一信号处理单元304和第二信号处理单元305输出的信息以及输入到第一信号处理单元304和第二信号处理单元305的信息。因此，存储器301可以设置在第一信号处理单元304与第二信号处理单元305之间。可替代地，第二信号处理单元305可以设置在存储器301与第一信号处理单元304之间。
97.输出单元306输出从第二信号处理单元305输出的图像数据以及存储在存储器301中的图像数据和计算结果。
98.将从输出单元306输出的图像数据和计算结果输入到被配置为执行用于显示器、用户接口等的处理的应用处理器(未图示)。应用处理器例如使用cpu(中央处理单元)等配置，并且运行操作系统、各种应用软件等。应用处理器可以具有gpu(图形处理单元)、基带处理器等的功能。应用处理器根据需要对输入的图像数据和输入的计算结果进行各种处理，向用户进行显示，并且经由预定的网络向外部云服务器进行传输。
99.各种网络，例如互联网、有线lan(局域网)或无线lan、移动通信网络、等可以用作网络。图像数据和计算结果的传输目的地不限于云服务器。它可以是单独操作的服务器、存档各种数据的文件服务器或者具有通信功能的各种信息处理装置(系统)，例如诸如移动电话之类的通信终端。
100.(apd和像素电路)
101.图5是用于更详细地解释已经参照图2和图3描述的框图的图。
102.在图2中，具有apd 103的光电转换单元102设置在第一基板1100上，并且其它构件设置在第二基板2100上。
103.当光进入时apd 103通过光电转换生成电荷对。将电压vl(第一电压)供应给apd 103的阳极。将比供应给阳极的电压vl高的电压vh(第二电压)供应给apd 103的阴极。
104.使apd 103执行雪崩倍增操作的反向偏置电压被供应给其阳极和阴极。供应这样的电压引起由入射光生成的电荷的雪崩倍增，从而生成雪崩电流。
105.当供应反向偏置电压时阳极与阴极之间的电位差大于击穿电压的操作模式称为盖革模式。阳极与阴极之间的电位差接近或低于击穿电压的操作模式称为线性模式。被配置为在盖革模式下操作的apd称为spad。例如，电压vl(第一电压)为-30v，并且电压vh(第二电压)为1v。在这种情况下，例如，作为接地电压的0v与电压vl(第一电压)之间的电位差大于接地电压与电压vh(第二电压)之间的电位差。为此，在一些情况下，电压vl(第一电压)称为“高”电压。
106.淬灭元件211连接到被配置为供应电压vh的电源并且连接到apd 103。淬灭元件211具有用电压信号代替apd 103处生成的雪崩电流的改变的功能。当由于雪崩倍增而引起信号倍增时，淬灭元件211用作负载电路(淬灭电路)，并且具有抑制供应给apd 103的电压的作用，从而抑制雪崩倍增(称为淬灭操作)。
107.信号处理单元201包括波形整形单元212、电路213(计数器电路)和选择电路214。在本说明书中，信号处理单元201只要包括波形整形单元212、电路213(计数器电路)和选择电路214中的至少任何一个就足够了。
108.波形整形单元212对在光子检测期间获得的apd 103的阴极的电位的改变进行整形，并输出脉冲信号。例如，使用反相器电路作为波形整形单元212。虽然图5图示了使用单个反相器作为波形整形单元212的示例，但是可以使用其中多个反相器串联连接的电路，或
者可以使用具有波形整形效果的任何其它电路。
109.电路213(计数器电路)对从波形整形单元212输出的脉冲信号进行计数，并保持计数值。此外，当经由驱动线215供应控制脉冲pres时，保持在电路213(计数器电路)中的信号被复位。为像素单独设置的电路213(计数器电路)将趋于使电路规模变大；因此，它们中的一些可以设置在第三基板3100上，而不是仅将它们全部设置在第二基板2100上。
110.选择电路214经由图5中所示的驱动线216接收从图3中所示的垂直扫描电路单元202供应的控制脉冲psel，并且进行电路213(计数器电路)与信号线217的电连接和断开之间的切换。选择电路214包括例如用于输出信号的缓冲电路。
111.在使用例如mos晶体管配置淬灭元件211的情况下，可以将具有时钟周期的脉冲施加到mos晶体管的栅极。在该情况下，从未图示的pll(锁相环)电路向构成淬灭元件211的晶体管的栅极输入具有预定的时钟周期的脉冲。假设淬灭元件211具有pmos配置，则当从pll电路供应的脉冲处于高电平时，淬灭元件211处于断开状态。在这种情况下，由于没有向apd 103施加反向偏置，因此apd 103处于非检测模式。另一方面，当从pll电路供应的脉冲处于低电平时，淬灭元件211处于导通状态，并且反向偏置被施加到apd 103，导致apd 103处于检测模式(待机模式)。由于来自pll电路的该时钟脉冲具有预定的周期，因此每当经过该周期中的时钟时段时就执行输出信号的强制复位。为此，一个脉冲的光子计数为一，即使在高亮度条件下，也可以生成数量与入射在其上的光子数量对应的信号。pll电路设置在第一基板1100、第二基板2100和第三基板3100中的任何一个或多个上。
112.可以在淬灭元件211与apd 103之间或者在光电转换单元102与信号处理单元201之间设置诸如晶体管之类的开关，以切换电连接。类似地，可以使用诸如晶体管之类的开关来电切换向光电转换单元102的电压vh或电压vl的供应。
113.在上面的描述中，公开了使用电路213作为计数器电路的配置。然而，电路213可以是作为时间测量电路操作的时间数字转换电路(时间数字转换器，下文缩写为“tdc”电路)，而不是计数器电路。这使得可以配置获取脉冲检测定时的光电转换装置100。
114.当如此配置时，从波形整形单元212输出的脉冲信号的生成的定时被tdc电路213转换为数字信号。为了测量脉冲信号的定时，将控制脉冲pref(参照信号)从图3中所示的垂直扫描电路单元202经由驱动线供应给tdc电路213。当输入定时被视为相对于控制脉冲pref的相对时间时，tdc电路213获取基于经由波形整形单元212从每个像素输出的信号的输入定时的以数字信号的形式的信号。
115.tdc电路213包括例如rs触发器、粗略计数器和精细计数器。驱动脉冲pref驱动发光单元并设置rs触发器。rs触发器通过从每个像素输入的信号脉冲来复位。通过这种方式，生成具有与光的飞行时间对应的脉冲宽度的信号。所生成的信号由分别具有预定的时间分辨率的粗略计数器和精细计数器进行计数。结果，输出数字代码。
116.生成tdc电路213的驱动脉冲pref的锁相环电路设置在第一基板1100、第二基板2100和第三基板3100中的任何一个或多个上。然而，如果输入到tdc电路的驱动脉冲pref存在延迟，则将对从tdc电路213输出的信息的精度具有影响。为此，最好在与设置有tdc电路213的基板相同的基板上设置pll电路。例如，在本实施例中，tdc电路213和被配置为生成要供应给tdc电路213的脉冲的pll电路设置在第二基板2100上。
117.在一些情况下，pll电路也执行对设置在第三基板3100上的电路的输入。在这种情
况下，可以采用如下配置：在第二基板2100上设置用于tdc电路213的pll电路，并且在第三基板3100上设置用于设置在第三基板3100上的电路的pll电路。例如，可以想到在第二基板2100上设置单个pll电路，并且从设置在第二基板2100上的pll电路向第三基板3100的电路供应脉冲信号。然而，在这种情况下，如下：脉冲信号从设置在第二基板2100上的pll电路经由连接第二基板2100和第三基板3100的tsv布线供应给第三基板3100的电路。为此，由于tsv布线的布线电容等，存在第三基板3100的电路执行的处理、例如信号处理电路执行的高速处理将会受到影响的可能性。为了避免这种情况，可以在各基板上设置用于第二基板2100的pll电路和用于第三基板3100的pll电路。
118.在图5中所示的示例中，为每一像素设置tdc电路213。然而，如稍后将描述的，tdc电路213可以由多个像素共享。
119.(apd的操作及输出信号)
120.图6是示意性地图示apd的操作与输出信号之间的关系的图。图6(a)是仅图示图5中所示的apd 103、淬灭元件211和波形整形单元212的节选。令节点a为波形整形单元212的输入侧，并且令节点b是波形整形单元212的输出侧。图6(b)图示了图6(a)中所示的节点a处的波形的改变。图6(c)图示了图6(a)中所示的节点b处的波形的改变。
121.在时刻t0与时刻t1之间的时段期间，vh与vl之间的电位差被施加到图6(a)中所示的apd 103。当光子在时刻t1进入时，雪崩倍增电流流过淬灭元件211，并且节点a的电压下降。当电压下降量进一步增加并且施加到apd 103的电位差减小时，apd 103中的雪崩倍增停止，并且节点a的电压电平不会下降超过特定值。此后，补偿电压下降的电流从电压vl流向节点a，并且在时刻t3，节点a处的电位电平稳定回到其原始电平。
122.此时，节点a处的输出波形的超过特定阈值的部分由波形整形单元212进行波形整形，并在节点b处作为信号输出。
123.在本实施例中，存储器301、控制电路单元302和303、第一信号处理单元304和第二信号处理单元305设置在第三基板3100上。为了减小光电转换装置100的芯片尺寸，需要减小除像素区域的尺寸以外的面积。此外，由于雪崩光电二极管包括被配置为处理对应光电转换单元的信号的像素电路，因此多个光电转换单元布置在第一基板1100上，并且多个像素电路布置在第二基板2100上。为此，在平面图中，第二基板2100的与像素区域重叠的区域中没有足够的空间，因此，难以在第二基板2100上布置存储器和信号处理单元。为了解决这个问题，在本实施例中，存储器和信号处理单元布置在第三基板3100上。在平面图中，光电转换装置的像素区域的面积与芯片区域的面积的比率越高，在第三基板3100上布置存储器和信号处理单元的需求就越大。例如，当光电转换装置的像素区域的面积与芯片区域的面积的比率为0.8或更高时，这种需求是显著的。
124.使用比构成设置在第二基板2100上的像素电路的晶体管更精细的工艺来形成构成设置在第三基板3100上的存储器和信号处理单元的晶体管。这是因为存储器和信号处理单元需要比像素电路更大区域的空间。例如，设置在第三基板3100上的晶体管的栅极氧化物膜的厚度小于设置在第二基板2100上的晶体管的栅极氧化物膜的厚度。可替代地，设置在第三基板3100上的晶体管的栅极长度小于设置在第二基板2100上的晶体管的栅极长度。可替代地，设置在第三基板3100的布线结构(第三布线结构)的层间膜之间的通孔布线的直径小于设置在第二基板2100的布线结构(第二布线结构)的层间膜之间的通孔布线的直径。
可替代地，第三基板3100的布线结构(第三布线结构)的布线宽度和布线间距离小于第二基板2100的布线结构(第二布线结构)的布线宽度和布线间距离。关于布线宽度和布线间距离的该关系是通过将相应两个基板的最窄布线宽度彼此进行比较或者将相应两个基板的最短布线间距离彼此进行比较而定义的关系。
125.由于雪崩倍增电流流过设置在第二基板2100上的淬灭元件211，因此在使用mos晶体管配置淬灭元件211的情况下，将mos晶体管的栅极氧化物膜配置得厚，以增强元件的耐受性能。因此，可以使淬灭元件211以外的像素电路的工艺比第二基板2100上的淬灭元件211的工艺更精细。对于使工艺更精细的情况下的器件结构，以上描述的事项也适用于设置在第二基板2100上的淬灭元件211以及其它像素电路的晶体管。例如，第二基板2100的淬灭元件211(mos晶体管)的栅极氧化物膜的厚度大于构成第二基板2100的淬灭元件211以外的电路的晶体管的栅极氧化物膜的厚度。此外，构成第二基板2100的淬灭元件211以外的电路的晶体管的栅极氧化物膜的厚度大于设置在第三基板3100上的电路的晶体管的栅极氧化物膜的厚度。
126.此外，设置在第三基板3100上的信号处理单元可以是使用所谓的“非冯诺依曼”半导体技术的处理单元，而不是所谓的“冯诺依曼”处理单元。
127.(基板之间的连接关系)
128.参照图7至图10，现在将详细解释从第一基板至第三基板的电连接关系。图7至图9分别是图示第一基板至第三基板的平面图。图10是包括层叠的第一基板至第三基板的光电转换装置100的截面图。
129.(光电转换装置的截面图)
130.图10是光电转换装置100的截面图。光从图10的顶侧进入。
131.从光入射面侧观察，第一基板1100、第二基板2100和第三基板3100按照次序形成层。
132.第一基板1100包括第一基板的半导体层1110(第一半导体层)和第一基板的布线结构1120(第一布线结构)。
133.第二基板2100包括第二基板的半导体层2110(第二半导体层)、第二基板的布线结构2120(第二布线结构)以及用于在第二布线结构2120与第三基板的布线结构3120(第三布线结构)之间连接的连接层2130。
134.第三基板3100包括第三基板的半导体层3110(第三半导体层)和第三布线结构3120。
135.第一基板1100和第二基板2100彼此贴合，使得第一布线结构1120和第二布线结构2120彼此面对。第二基板2100和第三基板3100彼此贴合，使得第二半导体层2110和第三布线结构3120彼此面对，并且连接层2130插入在第二半导体层2110和第三布线结构3120之间。
136.封装基板5120部署在第三基板3100的与光入射面侧相对的一侧，绝缘接合区域5110插入在封装基板5120与第三基板3100之间。
137.第一导电类型的第一半导体区域1011和第二导电类型的第二半导体区域1012设置在第一半导体层1110中以形成pn结并配置图5中所示的apd 103。
138.第二导电类型的第三半导体区域1013相对于第二半导体区域1012被配置在光入
射面侧位置处。第三半导体区域1013的杂质浓度低于第二半导体区域1012的杂质浓度。
139.这里提到的“杂质浓度”是指由相反导电类型杂质的杂质补偿的净杂质浓度。即，“杂质浓度”是指净浓度。例如，p型添加杂质浓度高于n型添加杂质浓度的区域是p型半导体区域。相反，n型添加杂质浓度高于p型添加杂质浓度的区域是n型半导体区域。
140.每个像素由第二导电类型的第四半导体区域1014分开。第二导电类型的第五半导体区域1015相对于第四半导体区域1014设置在光入射面侧位置处。第五半导体区域1015设置为由像素共享的共同半导体区域。
141.图5中所示的电压vl(第一电压)被供应给第四半导体区域1014。图5中所示的电压vh(第二电压)被供应给第一半导体区域1011。由于供应给第四半导体区域1014的电压和供应给第一半导体区域1011的电压，反向偏置电压被供应给第二半导体区域1012和第一半导体区域1011。因此，向其供应导致apd 103执行雪崩倍增操作的反向偏置电压。
142.钉扎层1031相对于第五半导体区域1015设置在光入射面侧位置处。钉扎层1031是为了抑制暗电流的目的而设置的层。例如使用氧化铪(hfo2)形成钉扎层1031。二氧化锆(zro2)、氧化钽(ta2o5)等可以用于形成钉扎层1031。微透镜1032在每个像素处设置在钉扎层1031上。尽管未图示，但是可以在微透镜1032与钉扎层1031之间设置滤色器、诸如用于像素的光学分离的栅格之类的遮光膜等。可以使用能够阻挡光的任何材料作为遮光膜的材料。例如，可以使用钨(w)、铝(al)、铜(cu)等。
143.如上所述，为了引起雪崩倍增的目的，向第四半导体区域1014和第一半导体区域1011供应充当反向偏置的电压。在图10中，第一基板的第一通孔布线(接触布线)1021a电连接到第四半导体区域1014，并且第一基板的第一布线层的布线1022a电连接到接触布线1021a。第一布线层的布线1022a电连接到布线1022b。
144.附图标记后面的后缀“a”表示位于布置有光电转换单元102的像素区域12中的布线。另一方面，将后缀“b”指派给位于像素区域12以外的区域中或者位于在平面图中与像素区域12重叠的区域以外的区域中的布线。
145.第一布线层的布线1022a可以经由另一个布线层电连接到布线1022b。在第一布线层中，布线1022a和布线1022b可以通过连续地/一体地形成而彼此电连接。
146.布线1022b电连接到第一基板的第二通孔布线1023b。通孔布线1023b电连接到第一基板的接合部1040b。第一基板的接合部1040b与第二基板的接合部2040b接触并电连接。这里描述的由暴露在第一基板的接合面中的接合部1040b和暴露在第二基板的接合面中的接合部2040b获得的接合有时被称为金属接合(mb)结构，或者，金属接合部。由于该接合在很多情况下使用铜和铜(cu)，因此有时被称为cu-cu接合(cu-cu接合)。
147.第二基板的接合部2040b电连接到第二基板的第二通孔布线2023b。第二通孔布线2023b电连接到第二基板的第一布线层的布线2022b。第一布线层的布线2022b电连接到贯通布线(下文中称为“tsv(穿过硅通孔)布线”)5010。tsv布线5010是穿过第二基板的半导体层2010和第三基板的半导体层3010形成的布线。tsv布线5010电连接到第三基板的tsv开口部侧(与光入射面侧相对的一侧)布线层的布线3031。布线3031经由凸块5130电连接到电极5140。
148.由于电压vl(第一电压)被供应给电连接到tsv布线5010的电极5140，所以电压vl(第一电压)也经由上述连接布线结构被供应给第四半导体区域1014。
149.另一方面，第一基板的第一通孔布线(接触布线)1021a电连接到第一半导体区域1011，并且第一基板的第一布线层的布线1022a电连接到接触布线1021a。另外，第一布线层的布线1022a电连接到第一基板的第二通孔布线1023a。通孔布线1023a电连接到第一基板的接合部1040a。第一基板的接合部1040a与第二基板的接合部2040a接触并电连接。第二基板的接合部2040a电连接到第二基板的第二通孔布线2023a。第二通孔布线2023a电连接到第二基板的第一布线层的布线2022a。布线2022a电连接到第二基板的第一通孔布线(接触布线)2021。接触布线2021电连接到第六半导体区域2011。第六半导体区域2011设置在第二基板的半导体层2010中。第六半导体区域2011的每个区域通过元件隔离区域2012与其它区域分开。例如，第六半导体区域2011是淬灭元件211的一部分。更具体地，在淬灭元件211是mos晶体管的情况下，第六半导体区域2011是mos晶体管的源极区域或漏极区域。尽管图10中未图示，但波形整形单元212、计数器电路213和选择电路214设置在第二基板2100中。
150.第六半导体区域2011经由多条布线和半导体区域电连接到布线2022b。第一布线层的布线2022b电连接到tsv布线5020。tsv布线5020是穿过第二基板的半导体层2010和第三基板的半导体层3010形成的布线。tsv布线5020经由布线3031和凸块5130电连接到电极5140。
151.由于电压vh(第二电压)被供应给电连接到tsv布线5020的电极5140，因此电压vh(第二电压)也经由上述连接布线结构被供应给第一半导体区域1011。
152.从tsv布线5020供应的电压可以被配置为供应给诸如波形整形单元212、计数器电路213和选择电路214之类的像素电路。也就是说，电压vh(第二电压)充当用于设置在第二基板2100中的电路的驱动电压。驱动电压和接地电压是基准电压，并且电路通过驱动电压和接地电压来操作。
153.此外，可以经由tsv布线5020将接地电压供应给第一基板1100和第二基板2100。然而，用于接地信号的tsv布线5020是另一种tsv布线，它与用于驱动信号的tsv布线5020不同并且与之电隔离，尽管为了方便起见，使用了相同的图来描述它们。
154.在以上的描述中，已经描述了经由相同的tsv布线5020供应用于设置在第一基板1100中的雪崩二极管的驱动电压和用于设置在第二基板2100中的像素电路的驱动电压的示例。然而，可以设置与用于雪崩二极管的tsv布线5020不同的另一tsv布线，并且可以经由该另一tsv布线向设置在第二基板2100中的像素电路供应驱动电压。
155.图5中所示的信号线217对应于图10中的接触布线2021、布线2022a和布线2022b的至少一部分，并且这些类型的布线电连接到tsv布线5040。tsv布线5040经由布线3031电连接到tsv布线5050。即，tsv布线5040、5050是用于将从第二基板2100输出的信号输入到第三基板3100中的布线。
156.在图10中所示的第三基板的半导体层3010中形成第七半导体区域3011。第七半导体区域3011的每个区域通过元件隔离区域3012与其它区域分开。第七半导体区域3011形成构成存储器301、第一信号处理单元304、第二信号处理单元305等的晶体管等。第三基板的第一通孔布线(接触)的布线3021连接到第七半导体区域3011。尽管未图示，但是第三基板的第一通孔布线(接触)的布线3021还连接到设置在第三基板中的晶体管的栅极。布线3021连接到第三基板的第一布线层的布线3022。尽管图10仅图示了单个布线层的示例，但是布线层的数量可以是两个或更多个。
157.第一布线层的布线3022电连接到tsv布线5030。tsv布线5030是穿过第三基板的半导体层3010形成的布线。tsv布线5030经由布线3031和凸块5130电连接到电极5140。将用于设置在第三基板中的电路的驱动电压供应给连接到tsv布线5030的电极5140。tsv布线5030可以是经由其将接地电压供应给设置在第三基板中的电路的布线。然而，用于接地信号的tsv布线5030是另一tsv布线，与用于驱动信号的tsv布线5030不同且与其电隔离，尽管为了方便起见使用了相同的附图来描述它们。
158.tsv布线5020是例如经由其供应用于设置在第二基板2100中的像素电路的驱动电压的布线。因此，由于雪崩倍增引起的大电流和电压降，存在tsv布线5020的电位可能改变的可能性。为此，如果为了供应用于第二基板2100和第三基板3100的驱动电压的目的而设置共享的tsv布线，则存在供应给第三基板3100的电路的电压可能波动的可能性，并且这可能会对高速操作等有影响。鉴于此，在本实施例中，用于供应用于第二基板2100的驱动电压的tsv布线5020和用于供应用于第三基板3100的驱动电压的tsv布线5030彼此分开地配置，从而抑制对第三基板3100的影响。
159.尽管tsv布线5010、5020、5030是从外部被供应具有预定的电压值的电压的布线，但是可以在光电转换装置100内部设置被配置为生成其值与预定的电压值不同的电压的电源电路。可以将电源电路设置在第一基板1100、第二基板2100和第三基板3100中的任何一个或多个上。
160.用于通过第一基板1100和第二基板2100的接合面连接第一布线结构1120的布线和第二布线结构2120的布线的多条布线的数量在此被定义为“第一连接数量”。用于通过第二基板2100和第三基板3100的接合面连接第二布线结构2120的布线和第三布线结构3120的布线的多条布线的数量在此被定义为“第二连接数量”。当给出该定义时，第一连接数量大于第二连接数量。此外，即使关注像素区域12，第一连接数量也大于第二连接数量。
161.(第一基板与第二基板之间的连接关系)
162.图7在平面图中示意性地图示了第一基板1100与第二基板2100之间的电连接关系。具有包括apd的光电转换单元102的像素101以二维布局布置。
163.图7中所示的连接区域121对应于接合部1040a，每个像素101的第一半导体区域1011经由接合部1040a电连接到第二基板。即，在像素区域12中，第一基板和第二基板在每个像素处逐个像素地彼此电连接。
164.图7中所示的布线161对应于图10中所示的布线1022b。连接区域151是与电连接到图10中所示的布线1022b的接合部1040b对应的布线。
165.图7中所示的附图标记131表示其中设置在第二基板上的预定电路被多个像素101共享的单元(块)。例如，预定电路是设置在第一基板上的tdc电路。即，如后述的图8中所示，在图7中所示的示例中，4
×
4矩阵的像素、共计16个像素共享一个tdc电路。根据该结构，可以减小第二基板中的tdc电路所占据的面积。此外，可以减少块中的信号定时的变化。例如，tdc电路布置在第二基板中的块的中心处，并且从每个像素电路的走线布线同等设计。这使得可以减少由于布线布局差异而引起的信号定时的变化。
166.对于4
×
4矩阵的像素、共计16个像素共享一个tdc电路的方案至少有两种。
167.第一种方案是使用4
×
4矩阵的像素作为一个测距像素进行成像。由于tdc电路的电路规模大，例如，当布置多个小像素时，难以针对各个像素单独地布置tdc电路。因此，可
以采用多个像素共享一个tdc电路的方案。具体地，当用于测距时，与用于成像用途的光电转换装置不同，不需要使用每个像素，并且在一些情况下，采用将多个像素的信号放在一起成为一个并输出它的方案是没有问题的。在这种情况下，由多个像素共享一个tdc电路的方案是有效的。而且，对于雪崩二极管来说，一个光子进入后到重新充电为止存在死区时间。即使下一个光子在死区时间期间进入同一像素，也不可能以信号的形式检测到它。为此，通过将4
×
4矩阵的像素配置为一个测距像素，与一个测距像素仅由一个像素构成的情况相比，可以减少由死区时间引起的计数损失。然而，如果采用这一方案，则无法识别信号是从哪一个像素输出的。
168.第二种方案是将来自4
×
4矩阵的每个像素的所述每个像素的地址信息与来自光电转换单元的输出信号一起输入到tdc电路中，并对其进行处理。利用该方法，除非光同时进入多个像素，否则可以识别所获取的光到达时间对应于来自哪个像素的输出。
169.(第二基板与第三基板之间的连接关系)
170.图8在平面图中示意性地图示了第二基板2100与第三基板3100之间的电连接关系。在图8中，省略了已经参照图3描述的垂直扫描电路单元202、水平扫描电路单元203和控制脉冲生成单元206。
171.图8中所示的连接区域221对应于与图10中所示的接合部1040a接合的接合部2040a。电路241例如是tdc电路，并且为每个块231设置一个电路。在图8中所示的示例中，由于从十六个像素输出的信号由一个电路241处理，因此为每一块231设置一个电路241。设置在每一列块上的多个电路241经由布线261连接。每个电路241是为对应的块231而设置的。与第一块231对应的第一电路241以这样的方式设置以在平面图中与第一块231重叠。该布局使得可以减少信号传播延迟，因为从属于第一块231的多个光电转换单元到被配置为处理来自这些光电转换单元的输出信号的第一电路241的物理距离较短。因此，可以减少属于每个块的多个像素之间的处理信号的定时的变化。
172.另外，在图8中，针对每一列块对应地设置dfe 242，并且每个dfe 242连接到布线261。来自dfe 242的输出经由tsv布线252(图10中所示的tsv布线5040)输入到第三基板3100。如这里所描述的，在第二基板2100中，dfe 242是最后的信号处理电路并且将信号输出到第三基板3100。因此，将dfe 242设置在设置有tsv布线252(5040)的一侧有利于有效的走线布线，第二基板2100经由该tsv布线252连接到第三基板3100。也就是说，在平面图中相对于像素区域在预定方向上设置第二基板2100经由其连接到第三基板3100的tsv布线的情况下，dfe 242也相对于像素区域在预定方向上设置。具体地，在图8中，预定方向相对于像素区域朝向图8的纸面底部。
173.此外，在本实施例中，dfe 242设置在第二基板2100中，并且dfe 242没有设置在第三基板3100中。因此，如下：dfe 242设置在作为像素电路的一部分的电路241(tdc电路)与tsv布线252(5040)之间。如果像素电路连接到tsv布线252(5040)并且如果tdc电路设置在其下游，则添加到像素电路的电容增加。因此，会出现信号传播延迟，这可能导致信号处理的变化。鉴于此，dfe 242设置在tdc电路与tsv布线252(5040)之间，从而抑制上述问题。
174.在图8中，第二基板2100的tsv布线251(图10中所示的tsv布线5010)是经由其将电压vl供应给apd 103的布线。第二基板2100的tsv布线253(图10中所示的tsv布线5020)是经由其将驱动电压供应给第二基板2100的布线。
175.(第三基板与其它构件之间的连接关系)
176.图9在平面图中示意性地图示了第三基板3100与半导体器件的外部、第二基板2100和第一基板1100之间的电连接关系。
177.在图9中，图示了图4中所示的存储器301、控制电路单元302和303、第一信号处理单元304以及第二信号处理单元305。
178.在图9的顶部，图示了tsv布线354(图10中所示的tsv布线5030)和tsv布线355(图10中所示的tsv布线5020)。在图9的底部，图示了tsv布线352(图10中所示的tsv布线5030)、tsv布线355(图10中所示的tsv布线5020)以及tsv布线354(图10中所示的tsv布线5030)。
179.返回参照图10，第一基板的接合部1040a和接合部1040b包括未电连接到第一基板1100的第一半导体区域1011或构成第二基板2100的电路的半导体区域的多个接合部。设置这些接合部的目的是为了加强第一基板1100和第二基板2100彼此的接合。这些接合部可以是电浮动的或者电连接到驱动电压或接地电压。
180.(制造方法)
181.图11至图13b是用于解释制造根据第一实施例的光电转换装置1000的方法的图。
182.图11是图示将第一基板1100和第二基板2100彼此接合的步骤的图。具体地，第一基板1100和第二基板2100层叠，使得第一基板的布线结构1120(第一布线结构)和第二基板的布线结构2120(第二布线结构)设置在第一半导体层1010与第二半导体层2010之间。在该步骤中，第一基板的接合部1040和第二基板的接合部2040彼此接合以成为金属接合部。
183.图12是图示在第一基板1100和第二基板2100堆叠之后，将第三基板3100堆叠在这些基板上的步骤的图。具体地，堆叠第三基板，使得其布线结构3020(第三布线结构)设置在第二半导体层2010与第三半导体层3010之间。
184.在堆叠第三基板3100之前，通过减薄步骤使第二基板2100的第二半导体层2010变薄。另外，在使第二半导体层2010变薄的步骤之后，设置绝缘层2030。绝缘层2030是例如由氧化硅制成的层。此后，如图12中所示，将第三基板3100堆叠在包括第一基板1100和第二基板2100的堆叠体上。
185.图13a是图示设置tsv的布线步骤和使第一基板变薄的减薄步骤的图。具体地，形成tsv布线5010至5050等，并且在第三基板3100的第三半导体层3010侧的表面(背面)上设置用于第三基板的支撑基板3050。接下来，进行使第一基板1100的第一半导体层1010从光入射面侧(背面侧)变薄的减薄步骤。支撑基板3050是在使第一半导体层1010变薄的步骤中所需的步骤。
186.图13b是图示该工艺的后半部分的晶片步骤和安装步骤的图。具体地，首先，设置钉扎层1031和微透镜1032。接下来，去除用于第三基板的支撑基板3050。这样就完成了晶片步骤。最后，作为安装步骤，安装封装基板5120，其中凸块5130和绝缘接合区域5110夹在其间。
187.设置有像素的第一基板1100的厚度约为第二基板2100的厚度和第三基板3100的厚度的五分之一至十分之一。这是因为第一半导体层1110的厚度依据光电转换的光的波长通过以上提及的减薄步骤减小至2至10μm左右。第二基板2100的厚度和第三基板3100的厚度取决于设置各个基板中的元件来确定；例如，在第三基板3100中设置dram作为存储器的情况下，第三基板3100被配置为具有50至100μm左右的厚度。在将存储器以外的处理电路设
置在第三基板中的情况下也是如此。设置在第一基板1100的布线结构1120中的布线层数小于设置在其中设置有存储器或处理电路的基板的布线结构中的布线层数。设置在第一基板1100的布线结构1120中的布线层数和设置在其中设置有存储器或处理电路的基板的布线结构中的布线层数均为5至10左右。在每个布线结构中，可以设置在主要成分方面从一个布线层到另一布线层不同的布线。主要成分例如是铝、铜、钨等。例如，六层布线层之一的主要成分可以是铝，并且其它五层的主要成分可以是铜。此外，一个布线结构中的最大数量的布线层中包含的主要成分可以与另一布线结构中的最大数量的布线层中包含的主要成分不同。例如，第一基板1100的布线结构1120中的最大数量的布线层中包含的主要成分可以是铜，而第二基板2100的布线结构2120中的最大数量的布线层中包含的主要成分可以是铝。
188.(第二实施例)
189.图14中图示了第二实施例。第二实施例与第一实施例的不同之处在于与第一基板的布线结构1120的接触。
190.即，如图10中所示，在第一实施例中，tsv布线5010与第二基板的布线结构2120接触，而在第二实施例中，tsv布线5010延伸穿过第二基板的布线结构2120并与第一基板的布线结构1120接触。此外，tsv布线5010不经由设置在第一基板的布线结构1120和第二基板的布线结构2120中的金属接合来传输所供应的电压。
191.供应给tsv布线5010的电压vl是供应给第四半导体区域1014的电压并且为高。另外，可以在设置于第二基板2100中的信号处理单元201中设置应用了精细工艺的电路。因此，可以经由tsv布线5010将电压直接供应给第四半导体区域1014，而不需要经过设置在第二基板的布线结构2120的布线层中的布线。通过这种方式，可以减少损坏设置在第二基板2100中的应用了精细工艺的电路的可能性。
192.(第三实施例)
193.图15中图示了第三实施例。第三实施例与第一实施例和第二实施例的不同之处在于电连接到外部的电极设置在光入射侧。
194.即，在第一实施例和第二实施例中，设置在与光入射面(第一面)相对侧面(第二面)中的电极5140是电连接到外部的电极。相反，在第三实施例中，设置在光入射侧的电极4210、4220和4230是电连接到外部的电极。电极4210至4230也称为“焊盘电极”。
195.如上所述，供应给第四半导体区域1014的电压vl是高电压，并且应用了精细工艺的电路设置在第二基板2100中。因此，如图15中所示，通过采用从电极4210供应的电压仅被供应给第一基板1100的配置，可以避免高电压被施加到应用了精细工艺且设置在第二基板2100中的电路。
196.此外，在图15中，经由其从外部供应用于第二基板2100的驱动电压的电极4220设置在布线结构2120的布线层中。在一些情况下，高速操作所需的电路设置在第二基板2100中。定义了驱动电压经由第一基板的布线结构1120供应给第二基板的布线结构2120的布线层的情况作为第一种情况。将电压直接供应给第二基板的布线结构2120的情况定义为第二种情况。在第二种情况下，从连接到外部的电极到设置在第二基板2100中的电路的布线长度小于第一种情况下的所述长度。随着布线长度增加，由于信号传播延迟，存在高速操作所需的电路的操作可能变慢的可能性。鉴于此，在本实施例中，经由其从外部供应用于第二基板2100的驱动电压的电极4220设置在布线结构2120的布线层中。
197.此外，在图15中，经由其从外部供应用于第三基板3100的驱动电压的电极4230设置在第二基板的布线结构2120的布线层中。电极4230经由第二基板的布线结构2120的布线层电连接到tsv布线5070。图15中所示的tsv布线5070是与图10中所示的tsv布线5030对应的布线。然而，图15中所示的tsv布线5070延伸穿过第二基板的半导体层2010、第三基板的布线结构3120和第三基板的半导体层3010并且电连接到tsv布线5030。
198.(第四实施例)
199.图16中图示了第四实施例。第四实施例与第三实施例的不同之处在于，电连接到外部并且经由其向第三基板3100的电路供应驱动电压的电极设置在第三基板的布线结构3120中。
200.在一些情况下，高速操作所需的电路也设置在第三基板3100中。鉴于此，如图16中所示，可以在第三基板的布线结构3120中设置电极4240，经由该电极4240从外部供应用于第三基板3100的驱动电压。通过该结构，可以使从外部向其供应驱动电压的电极4240到设置在第三基板3100中的电路的布线更短，并且可以减少高速操作所需的电路的操作延迟的可能性。
201.当形成图16中所示的电极4210、4220和4240时，需要通过蚀刻作为布线结构或硅基板的一部分的层间绝缘膜等来设置焊盘开口。由于与三个电极接触的布线层是高度水平彼此不同的布线层，所以需要其数量对应于焊盘开口的数量的开口步骤。
202.(第五实施例)
203.图17图示了第五实施例。第五实施例与第一实施例和第二实施例的不同之处在于，电连接到外部并且经由其向第一基板1100的第四半导体区域1014供应电压的电极从光照射面侧引出。
204.即，在参照图10描述的第一实施例和参照图14描述的第二实施例中，电连接到外部的所有电极从与光入射面(第一面)相对侧面(第二面)引出。然而，为了抑制可靠性降低的目的，期望不经由第二基板2100和第三基板3100向用于向第一基板1100供电的高电压布线供应电压。为此，在图17中，电极4210设置在第一基板的布线结构1120的布线层上，并且不向第二基板2100或第三基板3100供应高电压。
205.(第六实施例)
206.图18图示了第六实施例。第六实施例与第一实施例的不同之处在于，第二基板的布线结构和第三基板的布线结构具有金属接合结构。
207.即，在图10中，电极5140通过使用单条tsv布线5010连接到第二基板的布线结构2120的布线层。相反，在图18中，电极5140通过使用具有包括两条tsv布线5310和5320的两级结构的tsv布线连接到第二基板的布线结构2120的布线层。另外，包括由彼此接合的第二基板的接合部2050b和第三基板的接合部3040b的金属接合结构设置在tsv布线5310与tsv布线5320之间。
208.此外，在图18中，图10中所示的tsv布线5040也被替换为具有包括tsv布线5330和tsv布线5340的两级结构的tsv布线。另外，金属接合结构设置在tsv布线5330与tsv布线5340之间。
209.此外，在图18中，图10中所示的tsv布线5020也被替换为具有包括tsv布线5350和tsv布线5360的两级结构的tsv布线。另外，金属接合结构设置在tsv布线5350与tsv布线
5360之间。
210.图18中所示的上述结构使得不必设置延伸穿过第二基板的半导体层2010和第三基板的半导体层3010两者的tsv布线。
211.另外，包括彼此接合的第二基板的接合部2050a和第三基板的接合部3040a的金属接合结构设置在像素区域处。该金属接合结构不需要构成设置在基板中的电路的一部分。通过这种方式，可以增加第二基板2100和第三基板3100的贴合强度。
212.(第七实施例)
213.图19中图示了第七实施例。第七实施例与图15中所示的第三实施例的不同之处在于，第二基板和第三基板经由金属接合结构彼此电连接。此外，第七实施例与图18中所示的第六实施例的不同之处在于，连接到外部的电极设置在光入射面(第一面)侧。
214.如图19中所示，设置有第二基板的接合部2050b和第三基板的接合部3040b；因此，在图19中，图15中所示的tsv布线5050和tsv布线5040在功能上集成为单片tsv布线5370。尽管在图15中tsv布线5040延伸穿过第二基板的半导体层2010和第三基板的半导体层3010两者，但是根据第七实施例的结构使得不需要这种双穿过tsv布线。
215.另外，在图19中，图15中所示的tsv布线5030和tsv布线5070在功能上集成为单片tsv布线5380。尽管在图15中tsv布线5070延伸穿过第二基板的半导体层2010和第三基板的半导体层3010两者，但是根据第七实施例的结构使得不需要这种双穿过tsv布线。
216.此外，经由其向设置在第二基板中的电路供应驱动电压的布线经由第一基板的接合部1040b和第二基板的接合部2040b电连接到第一基板的布线结构1120的布线层。电极4250设置在该布线层上。电极4250充当用于电连接到外部的焊盘部。
217.另外，经由其向设置第三基板中的电路供应驱动电压的布线经由第二基板的接合部2050b和第三基板的接合部3040b电连接到第一基板的布线结构1120的布线层。电极4260设置在该布线层上。电极4260充当用于电连接到外部的焊盘部。
218.如上所述，电极4210、电极4250和电极4260以与第一基板的布线结构1120的同一布线层接触的方式设置。为此，在形成这些电极时形成的焊盘开口具有基本上相同的深度。因此，与图15中所示的示例相比，更容易执行布线步骤的工艺。
219.(第八实施例)
220.图20中图示了第八实施例。在第六实施例中，使用金属接合来将第二基板和第三基板接合在一起。第八实施例与其不同之处在于使用微凸块将第二基板和第三基板接合在一起。
221.如图20中所示，第一通孔布线的布线3021和与其连接的第一布线层的布线3022设置在第三基板的布线结构3120中。另外，设置连接到布线3022的第二通孔布线的布线3023以及连接到布线3023的第二布线层的布线3024。另一方面，在第二基板的布线结构2120中，设置有连接到tsv布线5340的布线2060，并且第二基板的布线2060经由微凸块2070电连接到第三基板的布线3024。使用基于固相扩散的cu凸块接合或使用基于焊料熔化的微凸块结合来形成微凸块。将有机填充材料放入微凸块2070之间的间隙中。
222.(第九实施例)
223.图21中图示了第九实施例。在第一实施例中，tsv布线用于将从第二基板输出的信号输入到第三基板中。第九实施例与其不同之处在于为此目的使用金属接合。
224.如图21中所示，来自设置在第二基板2100中的电路的输出经由布线2080输入到设置在第三基板3100中的电路中。在第二基板2100中形成贯穿第二基板的半导体层2010的沟槽结构2081，即dti(深沟槽隔离)结构。沟槽结构2081的内部填充有绝缘材料2082以避免布线2080与第二基板的半导体层2010之间的电连接。
225.在图21中，假设与每个像素对应的电路设置在第二基板2100中，并且示出了来自与每个像素对应的电路的输出被输入到第三基板的电路中。在这种情况下，为每个像素对应地设置布线2080，并且布线2080经由第二基板的接合部2050a和第三基板的接合部3040a等连接，用于输入到第三基板3100的电路。也为每个像素对应地设置第三基板3100的电路。即，在图18中所示的示例中，光电转换单元经由金属接合逐个像素地电连接到第二基板2100的电路，信号从光电转换单元输入到第二基板2100的电路。另外，被配置为向第三基板3100的电路输出信号的第二基板2100的电路经由金属接合逐个像素地电连接到第三基板3100的电路。
226.在图21中，彼此相邻定位的多条布线2080之间的距离被表示为l1。在彼此相邻定位的多条布线2080之间存在多个距离的情况下，l1表示最短距离。当p表示像素之间的节距时，满足0.8p＜l1＜1.2p的关系。优选地，满足0.9p＜l1＜1.1p的关系。
227.连接到第一半导体区域1011的多条接触布线1021之间的距离可以被定义为节距p。也就是说，连接到第一像素的第一半导体区域1011的第一接触布线1021与连接到与第一像素相邻定位的第二像素的第一半导体区域1011的第二接触布线1021之间的距离可以被定义为节距p。
228.在图21中，设置用于第二基板2100与第三基板3100之间的电连接的tsv布线5040和5050。在根据第一实施例的图10中，tsv布线5040、5050是用于将从第二基板2100输出的信号输入到第三基板3100中的布线。在本实施例中，多条布线2080用于将从第二基板2100输出的信号输入到第三基板3100中；因此，可以省略tsv布线5040和5050。
229.另一方面，设置在第二基板2100中的电路和设置在第三基板3100中的电路可以共享用于施加驱动电压的电源布线或接地布线。在这种情况下，可以通过使用图21中所示的tsv布线5040和5050将共同电位供应给设置在第二基板2100中的电路和设置在第三基板3100中的电路。可替代地，可以通过使用包括第二基板的接合部2050b和第三基板的接合部3040b的金属接合布线将共同电位供应给设置在第二基板2100中的电路和设置在第三基板3100中的电路。
230.为各个像素对应设置的第二基板2100的电路在平面图中观察时可以是平移对称的布局。可替代地，当在平面中观察时，为各个像素对应地设置的第二基板2100的电路可以呈线对称(镜面对称)布局。在采用镜面对称布局的情况下，与第一像素对应的第二基板2100的第一电路和与第二像素对应的第二基板2100的第二电路容易共享部分功能或构件，从而实现更小的空间。例如，可以采用构成第一电路和第二电路的mos晶体管的共同阱。通过这种方式，可以减小设置在第二基板2100中的电路的面积。特别是，在以窄节距设置光电转换单元的情况下，可以避免由于第二基板2100的电路所占据的面积的限制而不能以窄节距设置光电转换单元的情况。
231.另外，为各个像素对应地设置的第三基板3100的电路当在平面中观察时可以是平移对称的布局或者呈线对称(镜面对称)布局。在后一种情况下，可以享受上述好处。
232.如上所述，图21公开了其中为像素单独地设置被配置为向第三基板3100的电路输出信号的第二基板2100的电路以及第三基板3100的电路的示例。然而，即使在逐个像素地设置从光电转换单元向其输入信号的第二基板2100的电路的情况下，也可以逐多个像素地设置被配置为执行后续信号处理的电路。即，为每个像素块设置第二基板2100的一个信号处理电路。在这种情况下，如下：被配置为向第三基板3100的电路输出信号的第二基板2100的电路不是针对每个像素而是针对每个像素块经由金属接合而电连接到第三基板3100的电路。具体地，如下：布线2080不是针对每个像素而是针对每个像素块设置的。在这种情况下，经由其将第一基板1100和第二基板2100彼此接合的多个金属接合的数量大于经由其将第二基板2100和第三基板3100彼此接合的多个金属接合的数量。
233.(第十实施例)
234.图22中图示了第十实施例。根据第十实施例的光电转换单元的像素结构与第一实施例的不同之处在于其具有更小的雪崩倍增区域。
235.在图22中，第一导电类型的第一半导体区域1011的宽度(图的水平方向上的长度)小于图10中所示的第一半导体区域1011的宽度。另外，虽然未图示，但在平面图中，图19中所示的第一半导体区域1011的面积比图10中所示的第一半导体区域1011的面积小。
236.此外，在平面图中，第六半导体区域1016设置在其与第一导电类型的第一半导体区域1011重叠的位置处。第六半导体区域1016可以是第一导电类型或第二导电类型。第六半导体区域1016被配置为使得与信号电荷相关的电位低于第二半导体区域1012处的电位。例如，如果第六半导体区域1016是第一导电类型，则第六半导体区域1016的杂质浓度低于第一半导体区域1011的杂质浓度。
237.由于上述电位结构，在第三半导体区1013处生成的电荷相比于第二半导体区域1012更容易被收集到第六半导体区域1016。所收集的信号电荷在形成于第六半导体区域1016与第一半导体区域1011之间的雪崩倍增区域处倍增。
238.此外，在与第一导电类型的第一半导体区域1011相邻的两侧设置有第七半导体区域1017。第七半导体区域1017的导电类型可以是第一导电类型或第二导电类型。例如，如果第七半导体区域1017是第一导电类型，则第一导电类型的第七半导体区域1017的杂质浓度低于第一半导体区域1011的杂质浓度。如果第七半导体区域1017是第二导电类型，则第七半导体区域1017的杂质浓度低于第二导电类型的第四半导体区域1014的杂质浓度。
239.利用上述杂质浓度的关系，可以降低在第一半导体区域1011与第七半导体区域1017之间形成雪崩倍增区域的可能性。
240.由于本实施例包括上述结构，所以可以有效地聚集在第三半导体区域1013处生成的电荷并引起雪崩倍增；因此，更容易提高光电转换单元的灵敏度。此外，由于第一半导体区域1011的宽度或面积比第一实施例中的小，所以可以使雪崩倍增区域更小；因此，可以降低dcr(暗计数率)的值。
241.(第十一实施例)
242.图23至图25中图示了第十一实施例。先前在第一实施例中描述的图1至图6以及图10也适用于第十一实施例的结构。第十一实施例与为每个像素块设置处理电路的第一实施例的不同之处在于，为每个像素列设置处理电路。
243.图23在平面图中示意性地图示了第一基板1100与第二基板2100之间的电连接关
系。与图7的不同之处在于，图中没有图示像素块的概念。
244.图24在平面图中示意性地图示了第二基板2100与第三基板3100之间的电连接关系。在图8中，为每个块对应地设置电路241，而在图21中，为每个像素列对应地设置电路241。此外，在图8中，电路21设置在与像素区域重叠的区域处，而在图24中，电路21设置在与像素区域不重叠的区域处。即，在图24中，电路241设置在位于像素区域外部的周边区域处。电路241例如是tdc电路。利用该结构，由于来自多个光电转换单元的热传播和来自tdc电路的热传播彼此不干扰，所以可以抑制第一基板1100与第二基板2100之间的热传播。这使得可以稳定地操作光电转换装置100。
245.在第二基板2100中设置有被配置为处理来自光电转换单元的信号的像素电路二维地设置的像素电路区域。如果tdc电路设置在像素区域中，则像素电路所占据的面积将受到限制。为了实现像素电路的复杂功能，像素电路所占据的面积需要很大。因此，为了实现像素电路的复杂功能，tdc电路设置在位于像素区域外部的周边区域处。例如，如果假设用作tof系统，则可以想到为各个像素单独地设置外部光去除电路。在周边区域处设置tdc电路使得可以将外部光去除电路作为像素电路布置在第二基板2100的像素区域处。这使得可以实现像素电路的复杂功能。
246.此外，优选地，电路241(例如，tdc电路)应当被部署在电路241与像素电路当中在平面图中距离电路241最近定位的像素电路之间的距离为2μm或更大处。由于在平面图中电路241与布置有光电转换单元的像素区域之间的距离增大，所以第二基板2100的电路241与第一基板1100的像素区域之间的距离也增大。因此，即使第一基板1100的像素区域生成热，也可以减少热对tdc电路的影响。相反，即使第二基板2100的tdc电路生成热，也可以减少热对包括在第一基板1100的像素区域中的光电转换单元的影响。
247.图25在平面图中示意性地图示了第三基板3100与半导体器件的外部、第二基板2100和第一基板1100之间的电连接关系。与图9的不同之处在于，第三基板3100中没有设置存储器301。在图25中，而是设置有第三信号处理单元309。即，从第二基板2100输出的信号由第三基板3100处理，而不经过存储器。利用该结构，与第一实施例相比，可以使设置信号处理单元的面积更大并且以更重负载执行处理。例如，可以安装经训练模型来执行更重负载的计算。
248.(第十二实施例)
249.图26至图29中图示了第十二实施例。第十二实施例与第一实施例的不同之处在于，将设置在第三基板中的信号处理单元的处理结果反馈回到第二基板的控制电路单元，以实现高精度或复杂功能的光电转换装置。
250.图26在平面图中示意性地图示了第一基板1100与第二基板2100之间的电连接关系。附图标记131表示其中设置在第二基板上的预定电路被多个像素101共享的单元(块)。
251.图27在平面图中示意性地图示了第二基板2100与第三基板3100之间的电连接关系。在图27中，图示了先前在第一实施例中描述的图8中省略的垂直扫描电路单元202和水平扫描电路单元203(它们可以统称为“扫描电路单元”)。此外，设置有用于控制扫描电路单元202、203或其它电路的控制单元243。图27图示了控制单元243控制扫描电路单元202、203的示例。在图27中所示的示例中，从扫描电路单元202、203向像素电路单元逐块地提供控制线；然而，可以逐个像素地提供控制线。
252.tsv布线254(图29中所示的tsv布线5080)是用于将设置在第三基板3100中的信号处理单元的处理结果发送到设置在第二基板2100中的控制单元243的布线。具体地，如图29中所示，第三基板3100的信号处理单元的处理结果经由tsv布线5090、布线3031和tsv布线5080(图27中所示的tsv布线254)输入到控制单元243中。
253.控制单元243能够执行各种控制。
254.例如，可以执行曝光控制以使一个像素块的曝光时间与另一个像素块的曝光时间不同。具体地，在像素区域中，当在单位时间内进行比较时，可能存在检测到较多光子数量的像素块(第一像素块)和检测到较少数量光子的像素块(第二像素块)。在这种情况下，控制单元243能够执行控制以使第二像素块的曝光时间长于第一像素块的曝光时间。通过这种方式，能够扩大动态范围。例如，基于前一帧中获取到的每个像素块的计数值，即第三基板3100的信号处理单元的处理结果，控制单元243能够控制所述每个像素块的曝光时间。可以基于是否为了执行雪崩倍增的目的而向光电转换单元施加反向偏置，或者基于是否通过计数器对与光子对应的脉冲进行计数，来控制曝光时间。
255.作为另一个示例，当本文公开的光电转换装置应用于确保安全或保障的系统(例如，监视相机)时，存在事件发生之前以低分辨率执行图像捕获以及在事件发生之后以高分辨率执行图像捕获的需要。这是因为雪崩二极管的功耗由于施加高电压而较大，因此在事件发生之前以低分辨率进行图像捕获使得可以减少雪崩二极管的这种功耗。鉴于此，第三基板3100的信号处理单元可以判定事件是否发生，并且基于该判定的结果，控制单元243可以执行从低分辨率模式到高分辨率模式的切换的控制。具体地，例如，可以通过仅对2
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2矩阵的像素、总共四个像素中的一个像素施加反向偏置来获取光子，从而实现低分辨率模式。然后，当检测到事件发生时，控制单元243执行控制以使用2
×
2矩阵的所有像素来用于光子获取。可以使用具有通过机器学习创建的经训练模型的第二信号处理单元305来判定事件是否发生。事件是检测到可疑人或可疑物体、检测到其数量大于预定数量的人或物体、移动体的碰撞预测等。虽然在上面的描述中通过切换光电转换单元来实现功耗降低，但是可以通过切换是否执行计数器的计数来实现功耗降低。
256.作为另一个示例，可以仅获取关于感兴趣区域(roi)的信息。例如，当存在仅感兴趣其部分区域的检测目标物体时，对它的其它区域进行光电转换是功耗的浪费。为了避免这种浪费的消耗，控制单元243执行控制以获取关于感兴趣区域的信息。具体地，第三基板3100的信号处理单元判定检测目标物体的感兴趣区域，并且控制单元243进行控制以对感兴趣区域进行光电转换，而对感兴趣区域以外的区域不进行光电转换。通过这种方式，可以降低功耗。可替代地，控制单元243可以执行控制以不由计数器对感兴趣区域的光子进行计数，并且由计数器对感兴趣区域的光子进行计数。同样在这种情况下，可以通过停止不必要的计数来降低功耗。
257.图28在平面图中示意性地图示了第三基板3100与半导体器件的外部、第二基板2100和第一基板1100之间的电连接关系。与第一实施例中先前描述的图9的不同之处在于，该图中图示了tsv布线356(图26中所示的tsv布线5090)和tsv布线357(图26中所示的tsv布线5080)。这些tsv布线用于将设置在第三基板3100中的信号处理单元的处理结果发送到设置在第二基板2100中的控制单元243。
258.(第十三实施例)
259.图30至图42中图示了第十三实施例。第十三实施例与第一实施例的不同之处在于，电路(例如，tdc电路)设置在第三基板中。在第十三实施例中，第一基板1100的电连接关系与图26的相同；因此，对其进行参照。
260.图30在平面图中示意性地图示了第二基板2100与第三基板3100之间的电连接关系等。省略了控制电路单元302和303。tsv布线254设置在每个块231的中心。tsv布线254(图32中所示的tsv布线5040)是用于将第二基板2100的输出输入到第三基板3100中的布线。
261.图31在平面图中示意性地图示了第二基板2100与第三基板3100之间的电连接关系。在第三基板3100中，为第一基板1100和第二基板2100的多个块231对应地设置多个信号处理块331。
262.具体地，在第十三实施例中，为每个信号处理块设置与第一实施例的电路241对应的电路307。电路307例如是tdc电路。例如，在由于布置在第二基板2100中的其它电路的电路规模增大而难以将tdc电路307布置在第二基板2100中的情况下，可以如本实施例中那样将tdc电路307设置在第三基板3100中。
263.此外，在光电转换装置100用作成像光电转换装置的情况下，可以在第二基板2100和第三基板3100两者中设置计数器电路213。这是因为，在apd中，为每个像素设置计数器，因此，构成计数器的电路规模大，在第二基板2100中所占据的区域也大。此外，在第十三实施例中，在每个信号处理块331中设置与第一实施例的dfe 242对应的dfe 308。
264.此外，在第十三实施例中，存储器301设置在每个信号处理块331中。
265.在图31中，来自设置在每个信号处理块中的存储器301的输出被输入到第一信号处理单元304中，并且来自第一信号处理单元304的输出被输入到第二信号处理单元305中。
266.如上所述，在第十三实施例中，每个信号处理块是为像素块中的对应像素块而设置的，并且可以在电路307(例如，tdc电路)处同时执行信号处理；因此，可以进行高速信号处理。
267.第一信号处理单元304和第二信号处理单元305可以设置在每个信号处理块的内部。第一信号处理单元304可以设置在每个信号处理块的内部，并且如图31中所示，第二信号处理单元305可以设置在布置信号处理块的区域的外部。
268.(第十四实施例)
269.图33至图39中图示了第十四实施例。对与第一实施例中相同的构件指派相同的附图标记，并将省略其解释。第十四实施例与第一实施例的不同之处在于，除了第一基板1100、第二基板2100和第三基板3100之外还堆叠有第四基板4100。
270.在图33中所示的结构中，在第四基板的布线结构4120中设置电连接到外部并且经由其向第四基板4100的电路供应驱动电压的电极。经由其向第一至第三基板中的对应基板的电路供应驱动电压的每个电极设置在第一至第三基板中的对应基板的布线结构中。具体地，用于第一基板的电极4210设置在第一基板的布线结构中，用于第二基板的电极4220设置在第二基板的布线结构中，用于第三基板的电极4240设置在第三基板的布线结构中，并且用于第四基板的电极4270设置在第四基板的布线结构中。
271.此外，第二基板2100与第三基板3100之间的电连接以及第三基板3100与第四基板4100之间的电连接中的每一个通过tsv布线设置。具体地，第二基板经由凸块5040连接到第三基板的布线层的布线3031，并且布线3031经由凸块5050连接到第三基板。第一基板经由
凸块5060连接到第四基板的布线层的布线4031，并且布线4031经由凸块5100连接到第四基板。
272.通过该结构，可以缩短从经由其从外部供应驱动电压的电极到设置在各基板中的电路的布线，并且可以降低由于信号传播延迟而导致电路操作延迟的可能性。此外，可以从每个电极供应适合于布置在对应基板中的元件的驱动电压。
273.在图34中所示的结构中，虽然与图33类似，在相应基板的布线结构中设置经由其向相应基板的电路供应驱动电压的电极，但是与图33的不同之处在于：第二基板2100与第三基板3100之间的连接以及第三基板3100与第四基板4100之间的连接中的每一个通过tsv布线设置。具体地，第三基板经由凸块5150连接到第四基板的布线层的布线4031，并且布线4031经由凸块5100连接到第四基板。
274.在图35中所示的结构中，在第一基板1100、第三基板3100和第四基板4100中的每一个中，设置有经由其将驱动电压供应给所述基板的电路的电极。该结构与图34中所示的结构的相同之处在于，第二基板2100与第三基板3100之间的连接以及第三基板3100与第四基板4100之间的连接中的每一个通过tsv布线设置。电极4250设置在第一基板1100中。通过将第一基板的接合部1040和第二基板的接合部2040彼此接合来设置第一基板1100与第二基板2100之间的电连接。
275.在图36中所示的结构中，在第一基板1100和第三基板3100中的每一个中，设置有经由其将驱动电压供应给所述基板的电路的电极。通过第一基板的接合部1040和第二基板的接合部2040彼此接合来将第一基板1100和第二基板2100彼此电连接。第三基板3100和第四基板4100经由tsv布线彼此电连接。电极4210和电极4250以与第一基板的布线结构1120的同一布线层接触的方式设置。另外，电极4240和电极4280以与第三基板的布线结构3120的同一布线层接触的方式设置。因此，在形成电极4210时形成的焊盘开口的深度与用于电极4250的深度基本上相同，或者在形成电极4240时形成的焊盘开口的深度与用于电极4270的深度基本上相同。因此，这种结构使得更容易执行布线步骤的工艺。
276.在图37中所示的结构中，经由其将驱动电压供应给第一基板1100的电路的电极设置在第一基板1100中。通过第一基板的接合部1040和第二基板的接合部2040彼此接合来将第一基板1100和第二基板2100彼此电连接。第二基板2100和第三基板3100经由tsv布线彼此电连接，并且第二基板2100和第四基板4100经由tsv布线彼此电连接。
277.即，电极4210、电极4250、电极4260和电极4290以与第一基板的布线结构1120的同一布线层接触的方式设置。因此，在形成各个电极时形成的焊盘开口具有基本上相同的深度。此外，这种结构使得不需要设置从第一基板1100到第四基板4100的布线的深焊盘开口，因此使得更容易执行布线步骤的工艺。
278.在图38中所示的结构中，tsv布线连接到第一至第四基板中的每一个。第一基板1100的布线经由凸块5250连接到第四基板的布线层的布线5031，并且第二基板2100的布线经由凸块5240连接到布线5032。第三基板3100的布线经由凸块5230连接到布线5033，并且第四基板4100经由凸块5220连接到布线5034。由于该结构使得用于连接到外部的所有连接端子可以设置在光电转换装置的表面侧，所以在像素区域附近分配用于布置端子的区域变得更小；因此，可以预期光电转换装置的空间节省面积设计。
279.(第十五实施例)
280.图39是根据第十五实施例的光电转换装置的截面图。对与第一实施例中相同的构件指派相同的附图标记，并且将省略其解释。第十五实施例对第一实施例的结构的修改的要点在于焊盘电极4290的结构。
281.布线结构1120包括第一布线层m1、第二布线层m2、第三布线层m3、第四布线层m4和第一基板的接合部1040。布线结构2120包括第一布线层m1、第二布线层m2和第二基板的接合部2040。每个布线层是所谓的铜布线。每个布线层在平面图中可以具有例如网状结构。即，在平面图中在一定方向上布置的布线和与它们相交的布线构成网状的布线层。
282.在布线结构1120和布线结构2120中，第一布线层包括包含铜作为其主要成分的导体图案。第一布线层的导体图案具有单大马士革结构。为第一布线层与半导体层1110之间的电连接设置接触件。接触件是包含钨作为其主要成分的导体图案。第二、第三布线层包括包含铜作为其主要成分的导体图案。第二、第三布线层的导体图案具有双大马士革结构，并且包括用作布线的部分和用作通孔的部分。第四布线层的结构与第二、第三布线层的结构相同。
283.焊盘电极4290是包含铝作为其主要成分的导体图案。焊盘电极4290不设置在布线结构中，而是设置在半导体层1110的开口中。在图示的结构中，焊盘电极4290具有在第二面p2与第一面p1之间的暴露面。然而，焊盘电极的暴露表面可以位于第二面p2上。
284.现在将简要描述如何形成本实施例的结构。以暴露布线结构1120的布线层ml的一部分的方式形成穿过半导体层1110的焊盘开口。然后，以覆盖半导体层1110的第二面p2和焊盘开口的方式形成绝缘体40-101。在绝缘体40-101中形成充当焊盘电极4290的通孔的开口。在形成充当焊盘电极4290的导电膜之后，去除导电膜的不需要的部分，从而获得期望的图案。然后，在形成绝缘体40-102之后，形成用于暴露焊盘电极4290的开口。以这种方式可以形成本实施例的结构。
285.可以从第二面p2侧设置贯通电极40-104。贯通电极40-104可以由其主要成分是铜的导体制成，并且可以在半导体层1110与导体之间具有阻挡金属。
286.在贯通电极40-104上设置导体40-103。导体40-103可以设置为与另一个贯通电极共享的共同导体，并且可以具有减少贯通电极40-104的导体扩散的功能。
287.布线结构1120、2120的各布线层的材料和结构不限于所公开的示例；例如，还可以包括布线层与半导体层之间的导体层。接触件可以具有两级堆叠接触结构。
288.(第十六实施例)
289.图40是根据第十六实施例的光电转换装置的截面图。对与第一实施例中相同的构件指派相同的附图标记，并且将省略其解释。第十五实施例对第一实施例的结构的修改的要点在于焊盘电极4290的结构。
290.布线结构1120包括第一布线层m1、第二布线层m2、第三布线层m3、第四布线层m4和第一基板的接合部1040。布线结构2120包括第一布线层m1、第二布线层m2和第二基板的接合部2040。每个布线层是所谓的铜布线。
291.在布线结构1120和布线结构2120中，第一布线层包括包含铜作为其主要成分的导体图案。第一布线层的导体图案具有单大马士革结构。为第一布线层与半导体层1120之间的电连接设置接触件。接触件是包含钨作为其主要成分的导体图案。第二、第三布线层包括包含铜作为其主要成分的导体图案。第二、第三布线层的导体图案具有双大马士革结构，并
且包括用作布线的部分和用作通孔的部分。第四布线层的结构与第二、第三布线层的结构相同。
292.焊盘电极4300是包含铝作为其主要成分的导体图案。焊盘电极4300设置为跨过布线结构1120的第二布线层至第三布线层。例如，用作用于第一布线层与第二布线层之间的连接的通孔的部分以及用作第三布线层的布线的部分包括在其中。焊盘电极4300位于例如第二面p1与第五面p5之间。焊盘电极4300可以设置在第二面p2与第四面p4之间，或者设置在第二面p2与第五面p5之间。
293.焊盘电极4300具有第一面和与第一面相对的第二面。第一面的一部分通过半导体层的开口暴露。焊盘电极4300的暴露部分可以用作用于连接到外部端子的部分，即所谓的焊盘部。焊盘电极4300在其第二面处连接到其主要成分为铜的多个导体。
294.作为从本实施例修改的另一个实施例，焊盘电极4300可以在其第一面侧的非暴露部分处具有电连接部。例如，焊盘电极4300可以具有由包含铝作为其主要成分的导体制成的通孔，并且可以通过该通孔电连接到位于第一面侧并且包含铜作为其主要成分的导体。焊盘电极4300可以在其第一面处通过包含钨作为其主要成分的导体连接到布线结构1120的第一布线层。
295.可以通过例如在形成覆盖第三布线层的绝缘体之后，去除该绝缘体的一部分，形成包含铝作为其主要成分的膜以充当焊盘电极4300，然后进行图案化，来形成焊盘电极4300。在形成铜布线之后，形成焊盘电极4300；通过这种方式，可以形成具有大膜厚度的焊盘电极4300，同时保持良好的铜布线平坦度。
296.尽管在本实施例中已经公开了焊盘电极4300被包括在布线结构1120中的情况，但是其可以被包括在布线结构2120中。设置焊盘电极的位置可以在布线结构1120中，也可以在布线结构2120中，并且不受限制。布线结构1120、2120的各布线层的材料和结构不限于所公开的示例；例如，还可以包括第一布线层与半导体层之间的导体层。接触件可以具有两级堆叠接触结构。
297.在前述实施例和本实施例中已经描述的焊盘电极连接到半导体器件的外部，并且用于将半导体器件内部生成的信号输出到外部，以接收用于驱动半导体器件的电路的从外部供应的电压的输入。由于诸如静电和浪涌电压之类的外部噪声也通过焊盘电极进入，因此可以在焊盘电极附近设置用于保护内部电路的保护电路。保护电路例如是二极管、栅极接地mos、rc触发器mos或这些元件的组合。保护电路可以设置在平面图中与焊盘电极重叠的区域处，或者可以依据用于驱动设置在每个堆叠基板中的元件的电压或者依据焊盘布局设置在每个基板中。
298.(第十七实施例)
299.图41是根据第十七实施例的光电转换装置的截面图。对与第一实施例中相同的构件指派相同的附图标记，并且将省略其解释。第十七实施例对第一实施例的结构的修改的要点在于布置像素的位置。
300.在上述实施例中，tsv布线设置在平面图中其与位于像素区域12外部的周边区域13重叠的范围中。然而，例如，tsv布线可以设置在平面图中其与像素区域12重叠的范围中。在根据本实施例的光电转换装置中，由于至少三个半导体基板层叠，因此即使在平面图中与tsv布线重叠的区域处，也抑制了经由tsv布线输入/输出的电压对像素的影响，从而实现
有效的面积利用。
301.设置在平面图中与tsv布线重叠的区域处的像素不限于被配置为输出基于光电转换的信号的有效像素。例如，像素可以是其入射面侧被遮光膜覆盖以不允许光进入的ob像素(光学黑像素)、不连接到输出线因此不输出信号的虚拟像素等。虚拟像素是例如设置在有效像素与虚拟像素之间以防止倾斜光进入ob像素的像素。即使此类像素受到经由tsv布线输入/输出的电压的影响，对图像质量的影响也很小；因此，为了有效地利用面积，可以将虚拟像素布置在平面图中与tsv布线重叠的区域处。
302.设置在平面图中与tsv布线重叠的区域处的元件不限于诸如上述像素之类的光电转换元件。例如，可以设置诸如晶体管之类的半导体元件。在半导体区域1110中形成诸如晶体管之类的元件使得可以增强基板平坦度。设置在平面图中与tsv布线重叠的区域处的元件可以是例如具有前述保护电路的功能的保护元件。
303.(第十八实施例)
304.图42是图示根据本实施例的光电转换系统11200的配置的框图。根据本实施例的光电转换系统11200包括光电转换装置11204。根据任何前述实施例的光电转换装置可以应用于光电转换装置11204。光电转换系统11200可以用作例如图像捕获系统。图像捕获系统的具体示例包括数字静态相机、数字摄像机和监视相机。在图42中所示的示例中，光电转换系统11200是数字静态相机。
305.图42中所示的光电转换系统11200包括光电转换装置11204和用于在光电转换装置11204上形成物体的光学图像的透镜11202。光电转换系统11200包括用于使通过透镜11202的光量可变的光圈11203和用于保护透镜11202的屏障11201。透镜11202和光圈11203构成用于将光会聚到光电转换装置11204上的光学系统。
306.光电转换系统11200包括处理从光电转换装置11204输出的输出信号的信号处理单元11205。信号处理单元11205根据需要执行用于通过各种校正和压缩来处理输入信号并输出处理后的信号的操作。光电转换系统11200还包括用于临时存储图像数据的缓冲存储器单元11206和用于与外部计算机等通信的外部接口单元(外部i/f单元)11209。光电转换系统11200还包括用于写入或读取捕获的图像数据的诸如半导体存储器之类的存储介质11211以及用于写入或读出存储介质11211的存储介质控制接口单元(存储介质控制i/f单元)11210。存储介质11211可以被内置在光电转换系统11200中或者可以被配置为可附接和可拆卸。从存储介质控制i/f单元11210到存储介质11211的通信以及从外部i/f单元11209的通信可以无线地进行。
307.光电转换系统11200还包括执行各种计算并控制整个数字静态相机的总体控制和计算单元11208以及将各种定时信号输出到光电转换装置11204和信号处理单元11205的定时生成单元11207。定时信号等可以从外部输入。只要光电转换系统至少包括光电转换装置11204和处理从光电转换装置11204输出的输出信号的信号处理单元11205就足够了。总体控制和计算单元11208以及定时生成单元11207可以被配置为执行光电转换装置11204的一些或全部控制功能。
308.光电转换装置11204将图像信号输出到信号处理单元11205。信号处理单元11205对从光电转换装置11204输出的图像信号进行预定的信号处理，并输出图像数据。另外，信号处理单元11205使用图像信号生成图像。信号处理单元11205可以对从光电转换装置
11204输出的信号执行测距计算。信号处理单元11205和定时生成单元11207可以安装在光电转换装置11204中。即，信号处理单元11205和定时生成单元11207可以设置在布置有像素的基板上或者可以设置在另一个基板上。使用根据前述实施例中的每一个的光电转换装置来配置图像捕获系统使得可以实现能够获得具有增强的质量的图像的图像捕获系统。
309.(第十九实施例)
310.图43是图示距离图像传感器的配置的示例的框图，该距离图像传感器是利用前述实施例中描述的光电转换装置的电子设备。
311.如图43中所示，距离图像传感器12401包括光学系统12407、光电转换装置12408、图像处理电路12404、监视器12405和存储器12406。距离图像传感器12401能够通过接收从光源装置12409向物体发射然后被物体的表面反射的光(调制光或脉冲光)来获得与到物体的距离对应的距离图像。
312.光学系统12407包括单个透镜或多个透镜，将来自物体的图像光(入射光)引导至光电转换装置12408，并在光电转换装置12408的光接收面(传感器部)上形成图像。
313.根据每个前述实施例的光电转换装置可以应用于光电转换装置12408。指示根据从光电转换装置12408输出的接收光信号计算的距离的距离信号被供应给图像处理电路12404。
314.图像处理电路12404基于从光电转换装置12408供应的距离信号来执行用于构建距离图像的图像处理。然后，将从图像处理获得的距离图像(图像数据)供应给监视器12405并在其上显示，或者供应给存储器12406并存储(记录)在其中。
315.在具有这种配置的距离图像传感器12401中，例如，利用上述光电转换装置，由于像素特性的改善，因此可以获得更准确的距离图像。
316.(第二十实施例)
317.根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
318.图44是图示可以应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性配置的示例的图。
319.图44图示了其中操作员(外科医生)13131使用内窥镜手术系统13003对躺在病床13133上的患者13132进行手术的状态。如其中所示，内窥镜手术系统13003包括内窥镜13100、手术工具13110和其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车13134。
320.内窥镜13100包括：镜筒13101，其从头端开始具有预定长度的一部分被配置为插入患者13132的体腔中；以及摄像机头13102，连接到镜筒13101的基端。在图示的示例中，内窥镜13100被配置为包括具有硬质结构的镜筒13101的所谓的硬内窥镜。然而，内窥镜13100可以被配置为包括软镜筒的所谓的软内窥镜。
321.镜筒13101的头端设置有嵌有物镜的开口。光源装置13203连接到内窥镜13100。由光源装置13203生成的光通过在镜筒13101内部延伸的光导被引导到镜筒13101的头端。该光通过物镜向患者13132的体腔中的观察目标发射。内窥镜13100可以是直视内窥镜、斜视内窥镜或侧视内窥镜。
322.光学系统和光电转换装置设置在摄像机头13102内部。来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统被聚光到光电转换装置上。观察光由光电转换装置进行光电转换，并且
生成与观察光对应的电信号、即与观察图像对应的图像信号。作为光电转换装置，可以使用前述实施例中的每一个中描述的光电转换装置。图像信号以raw数据的形式传输到相机控制单元(ccu)13135。
323.ccu 13135由中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等构成，并且集中控制内窥镜13100和显示装置13136的操作。此外，ccu 13135从摄像机头13102接收图像信号，并对图像信号执行各种图像处理，例如，显影处理(去马赛克处理)，以用于显示基于图像信号的图像。
324.显示装置13136在ccu 13135的控制下基于已经经过ccu 13135的图像处理的图像信号来执行图像显示。
325.光源装置13203例如由诸如发光二极管(led)之类的光源形成，并且将用于捕获手术部位等的图像的照明光供应给内窥镜13100。
326.输入装置13137是内窥镜手术系统13003的输入接口。用户能够经由输入装置13137向内窥镜手术系统13003输入各种信息和指令。
327.处理工具控制装置13138控制用于组织烧灼、切开或血管封闭的能量处理工具13112的驱动。
328.被配置为向内窥镜13100供应用于捕获手术部位的图像的照明光的光源装置13203可以由白色光源形成，该白色光源由例如led、激光光源或其组合形成。在白色光源由r、g、b激光光源的组合形成的情况下，可以高精度地控制各颜色(各波长)的输出强度和输出定时，因此，可以通过光源装置13203对捕获图像进行白平衡调整。在这种情况下，来自各个r、g和b激光光源的激光束可以以时分方式发射到观察目标，并且与发射定时同步地控制摄像机头13102的成像元件的驱动；通过这种方式，可以以时分方式捕获与r、g、b对应的图像。根据该方法，无需在成像元件上设置滤色器即可获得彩色图像。
329.可以控制光源装置13203的驱动，使得输出光的强度以预定时间间隔改变。与光强度改变的定时同步地控制摄像机头13102的成像元件的驱动，从而以时分方式获得图像，并且通过组合这些图像，可以生成高动态范围图像而没有遮挡阴影或过亮的高光。
330.光源装置13203可以被配置为能够供应具有与特殊光观察对应的预定波长范围的光。例如，在特殊光观察中，使用体组织中光吸收的波长依赖性。具体地，发射比通常观察用的照明光(即，白光)窄的频带中的光，并且捕获诸如粘膜表面上的血管之类的预定组织的高对比度图像。可替代地，在特殊光观察中，可以进行通过使用响应于激发光的发射而生成的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以对体组织施加激发光并且观察来自体组织的荧光，或者将诸如吲哚菁绿(icg)之类的试剂局部注射到体组织中并且向体组织施加与该试剂的荧光波长对应的激发光来获得荧光图像等。光源装置13203可以被配置为能够供应适合于这种特殊光观察的窄带光和/或激发光。
331.(第二十一实施例)
332.现在将参照图45a和图45b以及图46a和图46b描述根据本实施例的光电转换系统和移动体。图45a和图45b是图示根据本实施例的光电转换系统和移动体的配置的示例的示意图。在本实施例中，公开了车载相机作为光电转换系统的示例。
333.图45a和图45b图示了车辆系统和安装在车辆系统中并被配置为执行图像捕获的光电转换系统的示例。光电转换系统14301包括光电转换装置14302、图像预处理单元
14315、集成电路14303和光学系统14314。光学系统14314在光电转换装置14302上形成物体的光学图像。光电转换装置14302将光学系统14314形成的物体的光学图像转换为电信号。光电转换装置14302是根据任何前述实施例的光电转换装置。图像预处理单元14315对从光电转换装置14302输出的信号执行预定的信号处理。图像预处理单元14315的功能可以集成到光电转换装置14302中。光电转换系统14301包括至少两组光学系统14314、光电转换装置14302和图像预处理单元14315，并且来自每组中的图像预处理单元14315的输出被输入到集成电路14303。
334.集成电路14303是用于图像捕获系统的集成电路，并且包括图像处理单元14304、光学测距单元14306、测距计算单元14307、物体识别单元14308和异常检测单元14309，该图像处理单元14304包括存储器14305。图像处理单元14304对来自图像预处理单元14315的输出信号执行诸如显影处理和缺陷校正之类的图像处理。存储器14305临时存储捕获图像并存储缺陷成像像素的位置。光学测距单元14306对物体进行聚焦并进行测距。测距计算单元14307根据由多个光电转换装置14302获得的多条图像数据计算测距信息。物体识别单元14308识别诸如汽车、道路、标志和人之类的物体。当检测到光电转换装置14302中的异常时，异常检测单元14309向主控制单元14313发出异常警报。
335.集成电路14303可以被实现为专门设计的硬件、软件模块或其组合。集成电路可以由例如fpga(现场可编程门阵列)、asic(专用集成电路)或其组合形成。
336.主控制单元14313集中控制光电转换系统14301、车辆传感器14310、控制单元14320等的操作。也可以采用不包括主控制单元14313并且光电转换系统14301、车辆传感器14310和控制单元14320单独具有通信接口且经由通信网络单独地发送和接收控制信号的方法(例如，符合控制局域网(can)标准)。
337.集成电路14303具有响应于从主控制单元14313接收到的控制信号或者当被包括在其中的控制单元命令时将控制信号和设定值发送到光电转换装置14302的功能。
338.光电转换系统14301连接到车辆传感器14310，并且可以检测包括车速、横摆角速度、转向角等的本车的行驶状态、本车外部的环境状态以及其它车辆和障碍物的状态。车辆传感器14310是获得关于到目标物体的距离的信息的距离信息获得器。光电转换系统14301连接到驾驶辅助控制单元1311，该驾驶辅助控制单元1311提供包括自动转向功能、自动行驶功能、防碰撞功能等的各种驾驶辅助。具体地，关于碰撞判定功能，预测与另一车辆或障碍物的碰撞，并且基于光电转换系统14301和车辆传感器14310的检测结果判定碰撞的发生。通过这种方式，在预测碰撞的情况下进行回避控制，并在碰撞时激活安全装置。
339.光电转换系统14301还连接到警报装置14312，该警报装置14312被配置为基于碰撞判定单元的判定结果向驾驶员发出警报。例如，在碰撞判定单元的判定结果认为碰撞的可能性高的情况下，主控制单元14313通过例如应用刹车、释放油门或抑制引擎的输出来执行避免碰撞或减少损坏的车辆控制。警报装置14312例如通过发出警报声、在例如汽车导航系统或仪表板的显示屏上显示警报信息或者振动安全带或方向盘来向用户发出警报。
340.在本实施例中，光电转换系统14301捕获车辆的周围图像，例如前方图像或后方图像。图45b图示了当光电转换系统14301捕获车辆前方的图像时光电转换系统14301的布置示例。
341.两个光电转换装置14302部署在车辆14300的前部。具体地，两个光电转换装置
14302相对于沿车辆14300的前后方向延伸的中心线或者其外部形状(例如，车辆宽度)的中心线轴对称地部署。该配置对于获取关于车辆14300与作为捕获目标的物体之间的距离的信息并判定碰撞的可能性是优选的。光电转换装置14302应当优选地被部署为当驾驶员从驾驶员座位看车辆14300外部的情况时不妨碍驾驶员的视场。警报装置14312应当优选地被部署为使得其容易地位于驾驶员的视场内。
342.尽管在本实施例中已经描述了用于防止与另一车辆碰撞的控制，但是其它应用也是可能的，例如用于跟随另一车辆的自动驾驶控制或者用于自动驾驶以免偏离车道的控制。此外，光电转换系统14301不仅适用于诸如汽车之类的车辆，而且还适用于诸如船舶、飞机或工业机器人之类的其它移动体(移动装置)。另外，光电转换系统14301不仅适用于移动体，而且还适用于执行物体识别的各种设备，诸如智能交通系统(its)。
343.根据本发明的光电转换装置可以被配置为能够获得诸如距离信息之类的各种类型的信息。
344.(第二十二实施例)
345.图46a和图46b图示了根据应用示例的眼镜16600(智能眼镜)。眼镜16600包括光电转换装置16602。光电转换装置16602是根据前述实施例中的每一个的光电转换装置。包括诸如oled或led之类的发光装置的显示装置可以设置在透镜16601的背面。可以设置单个光电转换装置16602或者多个光电转换装置16602。可以使用多种光电转换装置的组合。设置光电转换装置16602的位置不限于图43(a)中所示的位置。
346.眼镜16600还包括控制装置16603。控制装置16603用作向光电转换装置16602和上述显示装置供应电力的电源。控制装置16603控制光电转换装置16602和显示装置的操作。用于将光会聚到光电转换装置16602上的光学系统形成在透镜16601中。
347.图46b图示了根据应用示例的眼镜16610(智能眼镜)。眼镜16610包括控制装置16612。控制装置16612中安装有与光电转换装置16602对应的光电转换装置和显示装置。控制装置16612中的光电转换装置和用于投影从显示装置发射的光的光学系统形成在透镜16611中。图像被投影到透镜16611上。控制装置16612用作向光电转换装置和显示装置供应电力的电源并控制光电转换装置和显示装置的操作。控制装置16612可以包括检测佩戴者的视线的视线检测单元。为了检测视线，可以使用红外线。红外发射单元向注视显示图像的用户的眼球发射红外线。可以通过包括光接收元件的图像捕获单元检测来自被发射的红外线照射的眼球的反射光来获得眼球的捕获图像。设置用于减少在平面图中从红外发射单元朝向显示单元的光的单元，以抑制图像质量的下降。
348.根据通过使用红外线执行捕获而获得的眼球的捕获图像，检测用户朝向显示图像的视线。可以使用任何已知的方法来使用眼球的捕获图像来检测视线。例如，可以使用基于利用照射光在角膜处的反射的浦肯野图像的视线检测方法。
349.更具体地，执行基于瞳孔角膜反射方法的视线检测处理。通过使用瞳孔角膜反射方法，基于眼球的捕获图像中包括的瞳孔图像并基于浦肯野图像来计算指示眼球的方位(旋转角度)的视线矢量，从而检测用户的视线。
350.根据本实施例的显示装置可以包括光电转换装置，该光电转换装置包括光接收元件，并且可以基于来自光电转换装置的用户的视线信息来控制显示装置的显示图像。
351.具体地，在显示装置上，基于视线信息确定用户注视的第一视场区域和第一视场
区域以外的第二视场区域。第一视场区域和第二视场区域可以由显示装置的控制装置确定，或者可以接收由外部控制装置确定的区域。在显示装置的显示区域中，可以将第一视场区域的显示分辨率控制为高于第二视场区域的显示分辨率。即，第二视场区域的分辨率可以低于第一视场区域的分辨率。
352.显示区域可以包括第一显示区域和与第一显示区域不同的第二显示区域，并且可以基于视线信息从第一显示区域和第二显示区域当中确定具有较高优先级的区域。第一视场区域和第二视场区域可以由显示装置的控制装置确定，或者可以接收由外部控制装置确定的区域。具有较高优先级的区域的分辨率可以被控制为高于具有较高优先级的区域以外的区域的分辨率。也就是说，具有相对低优先级的区域可以具有较低的分辨率。
353.ai可以用于确定第一视场区域和具有较高优先级的区域。ai可以是被配置为在使用眼球图像和图像中眼球的实际观察方向作为教师数据时估计视线角度以及从眼球图像到注视目标的距离的模型。ai的程序可以安装在显示装置中、光电转换装置中或外部装置中。在安装在外部装置中的情况下，经由通信将其发送到显示装置。
354.在基于视觉检测来执行显示控制的情况下，该实施例可以优选地应用于还包括捕获外部场景的图像的光电转换装置的智能眼镜。智能眼镜能够实时显示捕获的外部信息。
355.《其它实施例》
356.尽管已经描述了实施例，但是本发明不应被解释为限于这些实施例，并且可以进行各种改变和修改。这些实施例可以彼此应用。即，一个实施例的一部分可以被另一个实施例的一部分替换。一个实施例的一部分和另一个实施例的一部分可以加在一起。可以省略特定实施例的一部分。
357.本发明不应被理解为限于前述实施例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。为了使本发明的范围向公众开放，附有所附权利要求书。
358.本专利申请要求基于2021年1月22日提交的日本专利申请no.2021-008439和2022年1月5日提交的日本专利申请no.2022-000316的优先权的利益。其描述和说明的内容通过引用整体地并入本文。