CN115803886A - 摄像装置 - Google Patents

摄像装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115803886A
CN115803886A CN202180047482.4A CN202180047482A CN115803886A CN 115803886 A CN115803886 A CN 115803886A CN 202180047482 A CN202180047482 A CN 202180047482A CN 115803886 A CN115803886 A CN 115803886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charge accumulation
region
electrode
accumulation region
plan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180047482.4A
Other languages
English (en)
Inventor
留河优子
山田翔太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN115803886A publication Critical patent/CN115803886A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14676—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Abstract

摄像装置具备第1电极、第2电极、光电转换层和电荷积蓄区域。光电转换层位于第1电极与第2电极之间。电荷积蓄区域与第1电极电连接。平面图中的电荷积蓄区域的面积为0.04μm2以下。

Description

摄像装置
技术领域
本公开涉及摄像装置。
背景技术
摄像装置具有光电转换部。光电转换部将光转换为电荷。在摄像装置中，读出与电荷相应的信号。在专利文献1及2的摄像装置中，使用光电二极管作为光电转换部。
摄像装置有时在放射线环境下使用。在专利文献1及2中，提出了考虑到在放射线环境下使用的摄像装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公布第2016/013227号
专利文献2：国际公布2019/221095号
发明内容
本发明所要解决的课题
如果摄像装置被置于放射线环境下，则由摄像装置得到的图像的品质可能劣化。对于专利文献1及2的技术而言，在这一观点上仍有改进的余地。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式提供一种摄像装置，具备：
第1电极；
第2电极；
光电转换层，位于所述第1电极与所述第2电极之间；以及
电荷积蓄区域，与所述第1电极电连接，
平面图中的所述电荷积蓄区域的面积为0.04μm 2以下。
发明效果
如果如上述那样缩小电荷积蓄区域的面积，则即使摄像装置被暴露于放射线，由摄像装置得到的图像的品质也不容易劣化。
附图说明
图1是摄像装置的构成图。
图2是摄像装置的电路图。
图3是表示像素内的布局的平面图。
图4是像素的设备构造的概略截面图。
图5是表示电荷积蓄区域在平面图中的面积与像素的故障概率之间的关系的图。
图6是表示平面图中的第1接触孔与第1栅极电极之间的间隔的说明图。
具体实施方式
(作为本公开的基础的知识)
在宇航产业中，正从国营事业向民营事业转型。该转型带来了进一步的创新以及大量行业的兴旺发展。宇航产业被定位为成长型产业。
在宇航产业中，从宇宙的成像可能起到重要的作用。期望以高精度且高可靠性实施从宇宙的成像。由此，能够进行高精度的定位服务以及取得高分辨率的图像。另外，在通过基于小型卫星星座观测地球来得到数据时，能够提高数据的品质，增加数据量。
在宇宙环境中，质子束、中子束、γ射线、α射线等放射线的浓度高。因此，即使是在地球上发挥充分的性能的设备，在宇宙环境中有时也无法发挥充分的性能。具体而言，如果摄像装置被置于放射线环境下，则由摄像装置得到的图像的品质可能劣化。
在宇宙环境以外的环境中，摄像装置也可能被暴露于放射线。作为这种环境，例示出航空环境、被暴露于来自核反应堆的放射线的环境、被暴露于医疗用放射线的环境等。
(本公开所涉及的一个方式的概要)
本公开的第1方式所涉及的摄像装置具备：
第1电极；
第2电极；
光电转换层，位于所述第1电极与所述第2电极之间；以及
电荷积蓄区域，与所述第1电极电连接。平面图中的所述电荷积蓄区域的面积为0.04μm 2以下。
如果像第1方式那样缩小电荷积蓄区域的面积，则即使摄像装置被暴露于放射线，由摄像装置得到的图像的品质也不容易劣化。以下，有时将由摄像装置得到的图像的品质简称为画质。
在本公开的第2方式中，例如，在第1方式所涉及的摄像装置中，
平面图中的所述电荷积蓄区域的面积也可以为0.034μm 2以下。
如果像第2方式那样缩小电荷积蓄区域的面积，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在本公开的第3方式中，例如，在第2方式所涉及的摄像装置中，
平面图中的所述电荷积蓄区域的面积也可以为0.01μm 2以下。
如果像第3方式那样缩小电荷积蓄区域的面积，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在本公开的第4方式中，例如，第1至第3方式中任1个所涉及的摄像装置也可以还具备像素，该像素包括：
所述第1电极；
所述第2电极；
所述光电转换层；以及
所述电荷积蓄区域，
平面图中的所述电荷积蓄区域的面积相对于平面图中的所述像素的面积的比率也可以为0.44％以下。
如果像第4方式那样缩小电荷积蓄区域的面积比率，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在本公开的第5方式中，例如，在第1至第4方式中任1个所涉及的摄像装置中，
所述光电转换层也可以包含有机材料作为主成分。
如果像第5方式那样选择光电转换层的主成分，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在本公开的第6方式中，例如，在第1至第5方式中任1个所涉及的摄像装置中，
所述光电转换层的厚度也可以为1μm以下。
如果像第6方式那样使光电转换层变薄，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在本公开的第7方式中，例如，在第1至第6方式中任1个所涉及的摄像装置中，
所述电荷积蓄区域也可以包含n型的杂质。
在第7方式中采用的n型是电荷积蓄区域所包含的杂质的导电型的一例。
在本公开的第8方式中，例如，在第1至第7方式中任1个所涉及的摄像装置中，
所述电荷积蓄区域也可以包含硼以外的物质作为主要杂质。
如果像第8方式那样选择主要杂质，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在本公开的第9方式中，例如，在第1至第8方式中任1个所涉及的摄像装置中，
所述电荷积蓄区域也可以包含原子序数比硼大的物质作为主要杂质。
如果像第9方式那样选择主要杂质，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在本公开的第10方式中，例如，第1至第9方式中任1个所涉及的摄像装置也可以还具备第1晶体管和第2晶体管，
所述第1晶体管也可以包括第1源极、第1漏极和第1栅极电极，
所述第2晶体管也可以包括第2栅极电极，
所述第1源极或者所述第1漏极也可以是所述电荷积蓄区域，
所述第2栅极电极也可以与所述电荷积蓄区域电连接，
平面图中的所述第2栅极电极的面积也可以比平面图中的所述第1栅极电极的面积小。
根据第10方式，易于抑制暗电流。
在本公开的第11方式中，例如，第1至第10方式中任1个所涉及的摄像装置也可以还具备第1晶体管、第1接触插塞和第1接触孔，
所述第1晶体管也可以包括第1源极、第1漏极和第1栅极电极，
所述第1源极或者所述第1漏极也可以是所述电荷积蓄区域，
所述第1接触插塞经由所述第1接触孔与所述电荷积蓄区域连接，从而将所述第1电极与所述电荷积蓄区域电连接，
平面图中的所述第1接触孔与所述第1栅极电极之间的间隔也可以为0.2μm以下。
根据第11方式，容易缩小平面图中的电荷积蓄区域的面积。
在本公开的第12方式中，例如，第1至第11方式中任1个所涉及的摄像装置也可以还具备像素，该像素包括：
所述第1电极；
所述第2电极；
所述光电转换层；以及
所述电荷积蓄区域，
所述像素也可以不包括光电二极管。
第12方式的像素不包括光电二极管，因此即使摄像装置被暴露于放射线，像素所输出的信号也不容易劣化。
在本公开的第13方式中，例如，第1至第12方式中任1个所涉及的摄像装置也可以在被暴露于放射线的环境下使用。换言之，所述摄像装置也可以是用于在被暴露于放射线的环境下进行摄像的摄像装置。
第13方式的放射线环境是可以使用上述摄像装置的环境。
本公开的第14方式所涉及的摄像装置具备：
第1电极；
第2电极；
光电转换层，位于所述第1电极与所述第2电极之间；
第1晶体管；
第1接触插塞；以及
第1接触孔。所述第1晶体管包括第1源极、第1漏极和第1栅极电极。所述第1源极或者所述第1漏极是电荷积蓄区域。所述第1接触插塞经由所述第1接触孔与所述电荷积蓄区域连接，从而将所述第1电极与所述电荷积蓄区域电连接。平面图中的所述第1接触孔与所述第1栅极电极之间的间隔为0.2μm以下。
根据第14方式，容易缩小平面图中的电荷积蓄区域的面积。如果缩小平面图中的电荷积蓄区域的面积，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在本公开的第15方式所涉及的摄像装置中，构成有像素，该像素具备：
第1电极；
第2电极；
光电转换层，位于所述第1电极与所述第2电极之间；以及
电荷积蓄区域，与所述第1电极电连接，
平面图中的所述电荷积蓄区域的面积相对于平面图中的所述像素的面积的比率为0.44％以下。
如果像第15方式那样设定电荷积蓄区域的面积比率的上限，则即使摄像装置被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
只要没有特别矛盾，第1至第15方式的技术能够任意地组合。
以下，关于本公开的实施方式参照附图进行说明。此外，并不由实施方式对本公开进行限定。
在实施方式中，“上”、“下”等用语不过是为了指定部件间的相互的配置而使用，其意图不在于限定摄像装置被使用时的姿态。
在实施方式中，在第1定义中，“平面图”是指从第1电极的厚度方向观察时的视图。在第2定义中，“平面图”是指从半导体基板的厚度方向观察时的视图。在实施方式中，在基于第1定义及第2定义中的至少一方可以说是“平面图”的情况下，作为“平面图”对待。
在以下的实施方式中，可以适宜地进行杂质区域的导电型的变更等、伴随着信号电荷的正负变化的各要素的调整。另外，可以适宜地替换伴随着信号电荷的正负变化的用语。
(实施方式)
图1是本实施方式所涉及的摄像装置的构成图。本实施方式所涉及的摄像装置100A是层叠型的摄像装置。
如图1所示，摄像装置100A具有多个像素10A及周边电路40。多个像素10A及周边电路40被设置于半导体基板60。各像素10A包括光电转换部12。光电转换部12被配置在半导体基板60的上方。
在图1所示的例中，像素10A以m行n列的矩阵状配置。在此，m及n是2以上的整数。像素10A在半导体基板60上以2维排列，从而构成摄像区域R1。摄像区域R1作为半导体基板60之中的被光电转换部12覆盖的区域而被规定。
在图1中，从易于说明的观点出发，各像素10A的光电转换部12在空间上相互分离地示出。但是，多个像素10A的光电转换部12可以相互不隔开间隔地配置在半导体基板60上。
摄像装置100A所包括的像素10A的数量也可以是1个。像素10A也可以以1维排列。在该情况下，摄像装置100A可以被用作线传感器。
在图示的例中，各像素10A的中心位于正方格子的格点上。但是，像素10A的配置也可以不是这样。例如，也可以按照各中心位于三角格子、六角格子等的格点上的方式配置多个像素10A。
在图1所例示的构成中，在摄像区域R1的外侧设置有周边区域R2。周边区域R2包括周边电路40。周边电路40包括垂直扫描电路46及水平信号读出电路48。
垂直扫描电路46与多个地址信号线34连接。多个地址信号线34与由多个像素10A构成的多个行被一对一地建立对应。垂直扫描电路46也被称为行扫描电路。
水平信号读出电路48与多个垂直信号线35连接。多个垂直信号线35与由多个像素10A构成的多个列被一对一地建立对应。水平信号读出电路48也被称为列扫描电路。
周边电路40也可以还包括信号处理电路、输出电路、控制电路以及向各像素10A供给规定的电压的电源等。周边电路40的一部分也可以被配置在与设置有像素10A的半导体基板60不同的其他基板上。
图2是表示实施方式所涉及的摄像装置100A的电路构成的图。在图2中，为了避免附图变得复杂，表示了图1所示的多个像素10A之中的以2行2列排列的4个像素10A。
光向各像素10A的光电转换部12入射。由此，在光电转换部12中，产生正及负的电荷。正及负的电荷典型地是空穴-电子对。
各像素10A的光电转换部12与积蓄控制线39连接。在摄像装置100A动作时，积蓄控制线39被施加规定的电压。由此，能够将通过光电转换而生成的正及负的电荷之中的一方的电荷选择性地积蓄至电荷积蓄区域。
以下，例示将通过光电转换而生成的正及负的电荷之中的正的电荷作为信号电荷利用的情况。但是，也能够将负的电荷作为信号电荷利用。
各像素10A包括信号检测电路14。信号检测电路14与光电转换部12电连接。在图2所例示的构成中，信号检测电路14包括放大晶体管22及复位晶体管26。在该例中，信号检测电路14还包括地址晶体管24。
放大晶体管22也被称为读出晶体管。地址晶体管24也被称为行选择晶体管。
放大晶体管22、复位晶体管26及地址晶体管24典型地是被设置于对光电转换部12进行支承的半导体基板60的场效应晶体管(FET：Field Effect Transistor)。以下只要没有特别说明，就说明使用N沟道MOS(金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor))FET作为放大晶体管22、复位晶体管26及地址晶体管24的例子。此外，FET的2个扩散层之中的哪一个相应于源极及漏极，通过FET的极性及该时刻的电位的高低来决定。因此，哪一个是源极及漏极，可能根据FET的动作状态而变动。
如在图2中示意性地表示，放大晶体管22的栅极电极与光电转换部12电连接。在光电转换部12与放大晶体管22之间设置有电荷积蓄节点ND。电荷积蓄节点ND也被称为浮动扩散节点。
电荷积蓄节点ND包括电荷积蓄区域FD和布线。电荷积蓄区域FD积蓄由光电转换部12生成的电荷。布线将电荷积蓄区域FD、放大晶体管22的栅极电极、光电转换部12的像素电极电连接。
放大晶体管22的漏极与电源布线32连接。电源布线32也被称为源极跟随器电源。电源布线32在摄像装置100A动作时向各像素10A供给规定的电源电压VDD。VDD例如是3.3V左右。放大晶体管22输出与由光电转换部12生成的信号电荷的量相应的信号电压。放大晶体管22的源极与地址晶体管24的漏极连接。
在地址晶体管24的源极上连接有垂直信号线35。如图所示，垂直信号线35按多个像素10A的每列设置。在各个垂直信号线35上连接有负载电路42及列信号处理电路44。负载电路42与放大晶体管22一起构成源极跟随器电路。列信号处理电路44也被称为行信号积蓄电路。负载电路42及列信号处理电路44可以是上述的周边电路40的一部分。
在地址晶体管24的栅极电极上连接有地址信号线34。地址信号线34按多个像素10A的每行设置。地址信号线34与垂直扫描电路46连接。
垂直扫描电路46向地址信号线34施加行选择信号。行选择信号对地址晶体管24的导通及关断进行控制。由此，在垂直方向即列方向上对作为读出对象的行进行扫描，选择作为读出对象的行。
垂直扫描电路46经由地址信号线34对地址晶体管24的导通及关断进行控制。由此，垂直扫描电路46能够向对应的垂直信号线35读出所选择的像素10A的放大晶体管22的输出。地址晶体管24的配置不限定于图2所示的例子，也可以是放大晶体管22的漏极与电源布线32之间。
按多个像素10A的每列设置有列信号处理电路44。多个列信号处理电路44与多个垂直信号线35被一对一地建立对应。从像素10A经由地址晶体管24向垂直信号线35输出信号电压。信号电压从垂直信号线35向与该垂直信号线35对应的列信号处理电路44输入。
列信号处理电路44进行噪音抑制信号处理及模拟-数字转换(AD转换)等。噪音抑制信号处理例如是相关双采样。列信号处理电路44与水平信号读出电路48连接。水平信号读出电路48从多个列信号处理电路44向水平共通信号线49顺次读出信号。
复位晶体管26的漏极是电荷积蓄节点ND的一部分。在复位晶体管26的栅极上连接有复位信号线36。复位信号线36与垂直扫描电路46连接。
复位信号线36与地址信号线34同样按多个像素10A的每行设置。垂直扫描电路46向地址信号线34施加行选择信号。由此，垂直扫描电路46能够以行为单位选择作为复位的对象的像素10A。另外，垂直扫描电路46经由复位信号线36向复位晶体管26的栅极电极施加复位信号。复位信号对复位晶体管26的导通及关断进行控制。垂直扫描电路46能够通过复位信号将被选择的行的复位晶体管26设为导通。通过复位晶体管26被设为导通，电荷积蓄节点ND的电位被复位。
在该例中，按多个像素10A的每列设置有反馈线53。复位晶体管26的源极与这些反馈线53之中的1个连接。作为使光电转换部12的电荷初始化的复位电压，将反馈线53的电压向电荷积蓄节点ND供给。
在该例中，按多个像素10A的每列设置有反相放大器50。多个反相放大器50与多个反馈线53被一对一地建立对应。上述的反馈线53与对应的反相放大器50中的输出端子连接。反相放大器50可以是上述的周边电路40的一部分。
关注于多个像素10A的列之中的1列。如图所示，反相放大器50的反相输入端子与该列的垂直信号线35连接。另外，反相放大器50的输出端子与属于该列的1个以上的像素10A经由反馈线53连接。
在摄像装置100A动作时，反相放大器50的非反相输入端子被供给规定的电压Vref。电压Vref例如是1V或者1V附近的正电压。
选择属于上述1列的1个以上的像素10A之中的1个像素，将地址晶体管24及复位晶体管26设为导通。由此，可以形成使该像素10A的输出负反馈的反馈路径。通过形成反馈路径，垂直信号线35的电压收敛于向反相放大器50的非反相输入端子的输入电压Vref。像这样，通过形成反馈路径，电荷积蓄节点ND的电压被复位为使得垂直信号线35的电压成为Vref的电压。
作为电压Vref，可以使用电源电压及接地电压的范围内的任意大小的电压。电源电压例如是3.3V。接地电压是0V。
也可以将反相放大器50称为反馈放大器。像这样，摄像装置100A具有在反馈路径的一部分中包含反相放大器50的反馈电路16。
众所周知，伴随着晶体管的导通或者关断，产生被称为kTC噪声的热噪声。伴随着复位晶体管的导通或者关断而产生的噪声被称为复位噪声。在电荷积蓄区域的电位复位后，由于使复位晶体管关断而产生的复位噪声残留于积蓄信号电荷前的电荷积蓄区域中。
但是，通过利用反馈，能够减小伴随着复位晶体管的关断而产生的复位噪声。在国际公布第2012/147302号中说明了利用反馈抑制复位噪声的详细情况。为了参考，将国际公布第2012/147302号的公开内容全部引用至本说明书中。
在图2所例示的构成中，通过形成反馈路径，热噪声的交流成分被反馈至复位晶体管26的源极。在图2所例示的构成中，形成反馈路径直到复位晶体管26关断的紧前为止。因此，能够减小伴随着复位晶体管26的关断而产生的复位噪声。
图3是表示实施方式中的像素10A内的布局的平面图。图4是实施方式中的像素10A的设备构造的概略截面图。图4是沿着图3中的IV-IV线将像素10A截断并在箭头方向上展开的情况下的截面图。
在像素10A中，在半导体基板60设置有多个元件。图3示意性地表示这些元件在平面图中的配置。具体而言，在图3及图4中表示放大晶体管22、地址晶体管24及复位晶体管26。在图3中，放大晶体管22及地址晶体管24沿着纸面中的上下方向以直线状配置。
在图3及图4的例中，第1扩散区域67n是n型杂质区域。第1扩散区域67n是复位晶体管26的漏极。另外，第1扩散区域67n是电荷积蓄区域FD。
如图3及图4所示，复位晶体管26包括第1扩散区域67n作为源极及漏极中的一方。复位晶体管26包括第2扩散区域68an作为源极及漏极中的另一方。第1扩散区域67n及第2扩散区域68an位于半导体基板中。第1扩散区域67n及第2扩散区域68an包含第1导电型的杂质。以下，将第1导电型称为n型。第1扩散区域67n积蓄由光电转换部12转换后的光电荷。
在本实施方式中，第1扩散区域67n的n型杂质的浓度比第2扩散区域68an的n型杂质的浓度低。但是，第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以与第2扩散区域68an的n型杂质的浓度相同。另外，第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以比第2扩散区域68an的n型杂质的浓度高。
在此，关于浓度详细进行记载。在本实施方式中，第1扩散区域67n具有在第1扩散区域67n中n型杂质的浓度最大的第1部分。第2扩散区域68an具有在第2扩散区域68an中n型杂质的浓度最大的第2部分。在本实施方式中，第1部分中的n型杂质的浓度比第2部分中的n型杂质的浓度低。但是，第1部分中的n型杂质的浓度也可以与第2部分中的n型杂质的浓度相同。另外，第1部分中的n型杂质的浓度也可以比第2部分中的n型杂质的浓度高。
在上述的与第1扩散区域67n及第2扩散区域68an中的浓度的大小关系相关的上下文中，“复位晶体管26”能够替换为“第1晶体管”。“第1扩散区域67n”能够替换为“电荷积蓄区域FD”。“n型杂质”能够替换为“第1导电型的杂质”。
放大晶体管22包括n型杂质区域68bn作为源极及漏极中的一方。放大晶体管22包括n型杂质区域68cn作为源极及漏极中的另一方。地址晶体管24包括n型杂质区域68cn作为源极及漏极中的一方。地址晶体管24包括n型杂质区域68dn作为源极及漏极中的另一方。
第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以比n型杂质区域68bn的n型杂质的浓度低。第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以与n型杂质区域68bn的n型杂质的浓度相同。第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以比n型杂质区域68bn的n型杂质的浓度高。
第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以比n型杂质区域68cn的n型杂质的浓度低。第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以与n型杂质区域68cn的n型杂质的浓度相同。第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以比n型杂质区域68cn的n型杂质的浓度高。
第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以比n型杂质区域68dn的n型杂质的浓度低。第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以与n型杂质区域68dn的n型杂质的浓度相同。第1扩散区域67n的n型杂质的浓度也可以比n型杂质区域68dn的n型杂质的浓度高。
在此，关于浓度详细进行记载。在本实施方式中，第1扩散区域67n具有在第1扩散区域67n中n型杂质的浓度最大的第1部分。n型杂质区域68bn具有在n型杂质区域68bn中n型杂质的浓度最大的第3部分。n型杂质区域68cn具有在n型杂质区域68cn中n型杂质的浓度最大的第4部分。n型杂质区域68dn具有在n型杂质区域68dn中n型杂质的浓度最大的第5部分。
第1部分的n型杂质的浓度也可以比第3部分的n型杂质的浓度低。第1部分的n型杂质的浓度也可以与第3部分的n型杂质的浓度相同。第1部分的n型杂质的浓度也可以比第3部分的n型杂质的浓度高。
第1部分的n型杂质的浓度也可以比第4部分的n型杂质的浓度低。第1部分的n型杂质的浓度也可以与第4部分的n型杂质的浓度相同。第1部分的n型杂质的浓度也可以比第4部分的n型杂质的浓度高。
第1部分的n型杂质的浓度也可以比第5部分的n型杂质的浓度低。第1部分的n型杂质的浓度也可以与第5部分的n型杂质的浓度相同。第1部分的n型杂质的浓度也可以比第5部分的n型杂质的浓度高。
在上述的与扩散区域67n及n型杂质区域68bn、68cn及68dn中的浓度的大小关系相关的上下文中，“第1扩散区域67n”能够替换为“电荷积蓄区域FD”。n型杂质区域68bn能够替换为“第1杂质区域”。n型杂质区域68cn能够替换为“第2杂质区域”。n型杂质区域68dn能够替换为“第3杂质区域”。“n型杂质”能够替换为“第1导电型的杂质”。
在本实施方式所涉及的摄像装置100A中，半导体基板60包含第2导电型的杂质。以下，将第2导电型称为p型。第2导电型具有与第1导电型的极性相反的极性。
如图4示意性地表示，像素10A在概略上包括半导体基板60、光电转换部12和布线构造80。光电转换部12被配置在半导体基板60的上方。在光电转换部12与半导体基板60之间设置有层间绝缘层90。在层间绝缘层90内配置有布线构造80。在半导体基板60设置有放大晶体管22。布线构造80包括将放大晶体管22与光电转换部12电连接的构造。
在该例中，层间绝缘层90具有包括绝缘层90a、90b、90c及90d这4层绝缘层的层叠构造。布线构造80具有4层的布线层80a、80b、80c及80d、以及插塞pa1、pa2、pb、pc及pd。另外，布线层80a具有接触插塞cp1、cp2、cp3、cp4、cp5、cp6及cp7。
插塞pa1被配置在布线层80a与布线层80b之间。插塞pa2被配置在布线层80a与布线层80b之间。插塞pb被配置在布线层80b与布线层80c之间。插塞pc被配置在布线层80c与布线层80d之间。插塞pd被配置在布线层80d与像素电极12a之间。
层间绝缘层90中的绝缘层的数量及布线构造80中的布线层的数量不限定于此例。它们的数量能够任意地设定。
光电转换部12被配置在层间绝缘层90上。光电转换部12包括像素电极12a、透明电极12c和光电转换层12b。像素电极12a被设置在层间绝缘层90上。透明电极12c与像素电极12a对置。光电转换层12b被配置在像素电极12a与透明电极12c之间。
光电转换层12b被半导体基板60支承。光电转换层12b例如由有机材料或者无机材料形成。作为无机材料例示出非晶硅。光电转换层12b也可以包括由有机材料构成的层以及由无机材料构成的层。
光经由透明电极12c向光电转换层12b入射。光电转换层12b将入射的光转换为电荷。由此，生成正及负的电荷。光电转换层12b典型地跨多个像素10A设置。
透明电极12c由透明的导电性材料形成。作为透明的导电性材料，例示出ITO(氧化铟锡(Indium Tin Oxide))。
透明电极12c配置在比光电转换层12b靠受光面侧。透明电极12c典型地与光电转换层12b同样跨多个像素10A设置。其中，各像素10A的透明电极12c也可以相互在空间上分离从而电分离。
虽然在图4中省略了图示，透明电极12c与积蓄控制线39连接。在摄像装置100A动作时，对积蓄控制线39的电位进行控制，使透明电极12c与像素电极12a之间产生电位差。由此，能够由像素电极12a收集通过光电转换而生成的信号电荷。
例如，对积蓄控制线39的电位进行控制以使透明电极12c的电位比像素电极12a的电位高。具体而言，例如向积蓄控制线39施加10V左右的正电压。由此，能够由像素电极12a收集在光电转换层12b中产生的空穴-电子对之中的空穴。
由像素电极12a收集的信号电荷经由布线构造80积蓄至第1扩散区域67n。如上所述，第1扩散区域67n对应于电荷积蓄区域FD。
像素电极12a由金属、金属氮化物、多晶硅等形成。作为金属，例示出铝、铜等。作为多晶硅，能够采用通过掺杂杂质从而被赋予了导电性的多晶硅。
像素电极12a与相邻的其他像素10A的像素电极12a在空间上被分离。由此，像素电极12a与其他像素10A的像素电极12a被电分离。
半导体基板60包括支承基板61和至少1个半导体层。至少1个半导体层被设置在支承基板61上。在此，作为支承基板61，例示p型硅(Si)基板。
在该例中，半导体基板60具有p型半导体层61p、n型半导体层62n、p型半导体层63p及p型半导体层65p。p型半导体层61p被设置在支承基板61上。n型半导体层62n被设置在p型半导体层61p上。p型半导体层63p被设置在n型半导体层62n上。p型半导体层65p被设置在p型半导体层63p上。
p型半导体层63p跨支承基板61的整面设置。p型半导体层65p具有p型杂质区域66p、第1扩散区域67n、第2扩散区域68an、n型杂质区域68bn、68cn、68dn、以及元件分离区域69。p型杂质区域66p的杂质的浓度比p型半导体层65p的杂质的浓度低。第1扩散区域67n被设置在p型杂质区域66p中。
在典型例中，通过外延生长来形成半导体层。然后，向形成的半导体层进行杂质的离子注入。由此，形成p型半导体层61p、n型半导体层62n、p型半导体层63p及p型半导体层65p的各层。
p型半导体层63p及p型半导体层65p中的杂质浓度相互为相同程度。p型半导体层63p及p型半导体层65p中的杂质浓度比p型半导体层61p的杂质浓度高。
n型半导体层62n被配置在p型半导体层61p与p型半导体层63p之间。n型半导体层62n抑制少数载流子从支承基板61或者周边电路40向第1扩散区域67n即电荷积蓄区域FD流入。在本实施方式中，信号电荷是空穴。
在摄像装置100A动作时，通过被设置在摄像区域R1的外侧的阱接触，对n型半导体层62n的电位进行控制。关于摄像区域R1请参照图1。省略阱接触的图示。
在该例中，半导体基板60具有p型区域64。p型区域64以贯通p型半导体层61p及n型半导体层62n的方式设置在p型半导体层63p与支承基板61之间。p型区域64与p型半导体层63p及p型半导体层65p相比具有较高的杂质浓度。p型区域64将p型半导体层63p与支承基板61电连接。
在摄像装置100A动作时，通过被设置在摄像区域R1的外侧的基板接触，对p型半导体层63p及支承基板61的电位进行控制。以与p型半导体层63p相接的方式配置有p型半导体层65p。由此，在摄像装置100A动作时，能够经由p型半导体层63p对p型半导体层65p的电位进行控制。省略基板接触的图示。
在半导体基板60设置有放大晶体管22、地址晶体管24及复位晶体管26。复位晶体管26包括第1扩散区域67n、第2扩散区域68an、绝缘层70的一部分、以及栅极电极26e。绝缘层70被设置在半导体基板60上。栅极电极26e被设置在绝缘层70上。
第1扩散区域67n及第2扩散区域68an分别作为复位晶体管26的漏极及源极发挥功能。第1扩散区域67n作为临时地积蓄由光电转换部12生成的信号电荷的电荷积蓄区域FD发挥功能。
放大晶体管22包括n型杂质区域68bn、n型杂质区域68cn、绝缘层70的一部分、以及栅极电极22e。栅极电极22e被设置在绝缘层70上。n型杂质区域68bn及68cn分别作为放大晶体管22的漏极及源极发挥功能。
在n型杂质区域68bn与第1扩散区域67n之间配置有元件分离区域69。元件分离区域69例如是p型的杂质扩散区域。通过元件分离区域69，将放大晶体管22与复位晶体管26电分离。
如图4中示意性地表示，第1扩散区域67n被设置在p型杂质区域66p中。由此，第1扩散区域67n与元件分离区域69相互不相接。
例如，考虑使用p型杂质层作为元件分离区域69的情况。如果第1扩散区域67n与元件分离区域69相接，则接合(结)部处的p型杂质浓度及n型杂质浓度双方都变高。因此，在第1扩散区域67n与元件分离区域69的接合部周边，容易由于该高接合浓度而产生漏电流。
相对于此，在图4的例中，第1扩散区域67n与元件分离区域69以相互不相接的方式配置。由此，即使对元件分离区域69使用高浓度的p型杂质层，也能够抑制pn结浓度的上升，抑制漏电流。
作为元件分离区域69，可以使用STI(浅槽隔离(Shallow Trench Isolation))。在使用STI的情况下，第1扩散区域67n与STI也能够以相互不相接的方式配置。由此，能够减小由于STI侧壁部处的结晶缺陷引起的漏电流。
元件分离区域69也被配置在相互相邻的像素10A间，在它们之间将信号检测电路14彼此电分离。元件分离区域69可以被设置在放大晶体管22及地址晶体管24的组的周围。另外，元件分离区域69可以被设置在复位晶体管26的周围。
地址晶体管24包括n型杂质区域68cn、n型杂质区域68dn、绝缘层70的一部分、以及栅极电极24e。栅极电极24e被设置在绝缘层70上。
在该例中，地址晶体管24与放大晶体管22共用n型杂质区域68cn。由此，地址晶体管24与放大晶体管22电连接。n型杂质区域68cn作为地址晶体管24的漏极发挥功能。n型杂质区域68dn作为地址晶体管24的源极发挥功能。
在该例中，以覆盖复位晶体管26的栅极电极26e、放大晶体管22的栅极电极22e及地址晶体管24的栅极电极24e的方式设置有绝缘层72。绝缘层72例如是硅氧化膜。绝缘层72也可以具有包括多个绝缘层的层叠构造。
在该例中，在绝缘层72与栅极电极26e、栅极电极22e及栅极电极24e之间还介有绝缘层71。绝缘层71例如是硅氧化膜。绝缘层71也可以具有包括多个绝缘层的层叠构造。
在本实施方式中，平面图中的放大晶体管22的栅极电极22e的面积比平面图中的复位晶体管26的栅极电极26e的面积小。但是，平面图中的栅极电极22e的面积也可以与平面图中的栅极电极26e的面积相同。另外，平面图中的栅极电极22e的面积也可以比平面图中的栅极电极26e的面积大。
绝缘层70之中的栅极电极22e与半导体基板60之间的部分，作为放大晶体管22的栅极绝缘膜发挥功能。绝缘层70之中的栅极电极24e与半导体基板60之间的部分，作为地址晶体管24的栅极绝缘膜发挥功能。绝缘层70之中的栅极电极26e与半导体基板60之间的部分，作为复位晶体管26的栅极绝缘膜发挥功能。绝缘层70可以是氧化物。作为氧化物的栅极绝缘膜可以被称为栅极氧化膜。
绝缘层72及绝缘层71的层叠构造具有多个接触孔。在此，在绝缘层72及绝缘层71中设置有接触孔h1至h7。
接触孔h1、h2、h3及h4分别被设置在与第1扩散区域67n、第2扩散区域68an、n型杂质区域68bn及n型杂质区域68dn重叠的位置。在接触孔h1、h2、h3及h4的位置分别配置有接触插塞cp1、cp2、cp3及cp4。
接触孔h5、h6及h7分别被设置在与栅极电极26e、22e及24e重叠的位置。在接触孔h5、h6及h7的位置分别配置有接触插塞cp5、cp6及cp7。
在图4所例示的构成中，布线层80a具有接触插塞cp1至cp7。典型地，布线层80a是掺杂有n型杂质的多晶硅层。布线层80a在布线构造80所包括的布线层之中的距半导体基板60最近处配置。布线层80b、插塞pa1及插塞pa2被配置在绝缘层90a内。
第1扩散区域67n、接触插塞cp1、插塞pa1、布线层80b、插塞pa2、接触插塞cp6、以及放大晶体管22的栅极电极22e依次电连接。因此，能够从第1扩散区域67n向栅极电极22e传送电荷。
布线层80b被配置在绝缘层90a内。布线层80b可以包括垂直信号线35、地址信号线34、电源布线32、复位信号线36及反馈线53等作为其一部分。
垂直信号线35经由接触插塞cp4与n型杂质区域68dn连接。地址信号线34经由接触插塞cp7与栅极电极24e连接。电源布线32经由接触插塞cp3与n型杂质区域68bn连接。复位信号线36经由接触插塞cp5与栅极电极26e连接。反馈线53经由接触插塞cp2与第2扩散区域68an连接。此外，在图4中，省略了与接触插塞cp3连接的插塞的一部分的图示。
插塞pb被配置在绝缘层90b内。插塞pb将布线层80b与布线层80c连接。插塞pc被配置在绝缘层90c内。插塞pc将布线层80c与布线层80d连接。插塞pd被配置在绝缘层90d内。插塞pd将布线层80d与像素电极12a连接。
布线层80b至80d以及插塞pa1、pa2及pb至pd典型地由金属、金属化合物等形成。作为金属例示铜、钨等。作为金属化合物，例示金属氮化物、金属氧化物等。
在半导体基板60设置有信号检测电路14。插塞pa1、pa2及pb至pd、布线层80b至80d、以及接触插塞cp1及cp6将光电转换部12与信号检测电路14电连接。
在此，着眼于半导体基板60中设置的n型杂质区域。在图示的例中，作为p阱设置有p型半导体层65p。在p型半导体层65p内设置有p型杂质区域66p。在p型杂质区域66p内设置有第1扩散区域67n。第1扩散区域67n被设置在半导体基板60的表面的附近。第1扩散区域67n的至少一部分位于半导体基板60的表面。
在图4所例示的构成中，第1扩散区域67n包括第1区域67a及第2区域67b。第1区域67a的杂质浓度比第2扩散区域68an及n型杂质区域68bn至68dn低。第2区域67b被设置在第1区域67a内。第2区域67b具有比第1区域67a高的杂质浓度。
接触孔h1位于第2区域67b上。接触插塞cp1经由接触孔h1与第2区域67b连接。
如上所述，通过与p型半导体层63p相邻地配置p型半导体层65p，在摄像装置100A动作时，能够经由p型半导体层63p对p型半导体层65p的电位进行控制。通过采用这样的构造，能够在接触插塞cp1与半导体基板60的接触部分的周围配置杂质浓度相对低的低浓度区域。上述的接触部分具体是接触插塞cp1与第2区域67b的接触部分。上述的低浓度区域具体是第1区域67a及p型杂质区域66p。
在第1扩散区域67n中设置第2区域67b不是必须的。但是，通过使作为接触插塞cp1与半导体基板60的连接部分的第2区域67b的杂质浓度较高，能够抑制耗尽层向该连接部分的周围扩展。像这样，通过抑制接触插塞cp1与半导体基板60所接触的部分的周围的耗尽，能够抑制由于接触插塞cp1与半导体基板60的界面处的半导体基板60的结晶缺陷引起的漏电流。另外，通过将接触插塞cp1与具有较高的杂质浓度的第2区域67b连接，能够减小接触电阻。
另外，在该例中，第1区域67a介于第1扩散区域67n的第2区域67b与p型杂质区域66p之间。第1区域67a的杂质浓度比第2区域67b的杂质浓度低。第1区域67a也介于第1扩散区域67n的第2区域67b与p型半导体层65p之间。通过在第2区域67b的周围配置杂质浓度相对低的第1区域67a，能够缓和由于第1扩散区域67n与p型半导体层65p或p型杂质区域66p之间的pn结形成的电场强度。通过缓和该电场强度，抑制由于由pn结形成的电场引起的漏电流。
以下，在提及放射线的同时关于摄像装置进一步进行说明。
如果摄像装置被暴露于放射线，则暗电流可能增加。可以考虑暗电流例如以如下方式增加。
即，如果摄像装置的半导体基板被暴露于放射线，则半导体基板的结晶性可能紊乱。例如在半导体基板为硅基板的情况下，如果硅基板被暴露于放射线，则硅的结晶性可能紊乱。如果半导体基板之中的积蓄电荷的区域中的结晶性紊乱，则暗电流增加。
在半导体基板中，有时构成有光电二极管。光电二极管可以通过硅基板的P型区域与N型区域的接合(结)而构成。在专利文献1及2中使用光电二极管。
光电二极管承担积蓄自身所生成的电荷的作用。因此，从抑制暗电流的观点出发，考虑缩小光电二极管。但是，对于光电二极管而言，将光转换为电荷的光电转换是重要的作用。因此，从承担光电转换功能并得到所要求的光电转换效率的观点出发，不容易缩小光电二极管。
相对于此，在层叠型的摄像装置中，在半导体基板的上方配置有光电转换层。在半导体基板设置有电荷积蓄区域。在光电转换层中，光被转换为电荷。该电荷经由电气路径被送往电荷积蓄区域。在层叠型的摄像装置中，光电转换层与电荷积蓄区域相互是不同的要素。因此，能够通过增大光电转换层在平面图中的面积来确保光电转换功能，并且通过缩小电荷积蓄区域在平面图中的面积来抑制暗电流。也就是说，能够确保光电转换功能并且确保放射线耐受性。
此外，具备光电二极管作为光电转换部的摄像装置可以具备光电二极管以及电荷积蓄区域。在这种摄像装置中，通过缩小电荷积蓄区域在平面图中的面积而得到的暗电流抑制效果是有限的。这是因为，即使缩小电荷积蓄区域，光电二极管也大，因此难以缩小积蓄电荷的区域的总面积。相对于此，在层叠型的摄像装置中，通过缩小电荷积蓄区域在平面图中的面积，有效提高了暗电流抑制效果。也就是说，有效提高了放射线耐受性。
本发明人们为了定量地探讨电荷积蓄区域在平面图中的恰当的面积，进行了实施例1至3所涉及的实验。
[实施例1]
实施例1的摄像装置对应于图1至图4的摄像装置。具体而言，实施例1的摄像装置的多个像素构成像素阵列。总像素数是3.02×105个。各像素在平面图中是纵3μm×横3μm而面积为9μm2的正方形。以在平面图中跨全部像素的方式设置有光电转换层。光电转换层由有机材料形成。光电转换层的厚度是1000nm。半导体基板是硅基板。电荷积蓄区域在平面图中的等效面积是0.0064μm2。关于等效面积后述。
在实施例1中，以70MeV向摄像装置照射1×1010p/cm2的放射剂量的质子束，评价了由于照射引起的像素阵列的劣化的程度。具体而言，质子束的通量是1×106p/cm2/秒。质子束的照射时间是10000秒。也就是说，质子束的放射剂量是1×106p/cm2/秒×10000秒＝1×1010p/cm2。作为质子束的照射源，使用了被设置在放射线医学综合研究所的回旋楼中的质子束加速器。具体而言，该质子束加速器现在2020年1月存在于放射线医学综合研究所的回旋楼。
此外，在上述的上下文中，放射剂量具体是光通量。以下有时记作“放射剂量(光通量)”。在此，请注意1×1010p/cm2及1×106p/cm2/秒中的“p”并不是“微微”。质子束的放射剂量是1×1010p/cm2，意味着每1cm2入射1×1010个质子束。质子束的通量是1×106p/cm2/秒，意味着每1cm2及1秒入射1×106个质子束。
放射线有α射线、β射线、γ射线、X射线、中子束、质子束等各种种类。放射线所引起的化学反应根据构成放射线的粒子及电磁波的种类而不同。但是，进行全部种类的放射线的照射实验并不现实。在实施例1中，向摄像装置照射了质子束。质子束难以被摄像装置可能具有的金属板、玻璃等屏蔽物屏蔽。在这点上，质子束的照射实验是有意义的。
放射线所引起的化学反应根据放射线所具有的能量而不同。在实施例1中，向摄像装置照射了70MeV的质子束。70MeV的能量是宇宙空间中的粒子线可能具有的能量。在这点上，70MeV的能量是有意义的。
根据人造卫星可能处于的低轨道处补足的质子的分布数预测的10年量的照射量大致是1×1010p/cm2。10年是人造卫星的寿命的一例。在低轨道上可能有宇宙航空领域的人造卫星飞行。另外，在人造卫星上可能搭载有摄像装置。在这点上，1×1010p/cm2的放射剂量是有意义的。此外，在低轨道上飞行的人造卫星所搭载的摄像装置无论是否摄像图像、是否接通电源，都可能暴露于质子束。
在实施例1中，在质子束照射后，对暗电流增加的像素的数量进行计数。暗电流是否增加，根据在摄像装置被配置在全黑的场所的状态下读出摄像区域中的各个像素的信号时各个像素的源极跟随器的电位是否比基准电位高来判断。源极跟随器的电位对应于图1的垂直信号线35的电位。
在此，关于基准电位进行说明。在摄像装置中，存在不被光照射的区域。在该区域设置有基准像素。基准像素的构成与摄像区域的像素的构成至少部分共通。基准电位是基准像素的源极跟随器的电位，对应于与基准像素连接的垂直信号线的电位。
不被光照射的上述区域有时被称为光学黑体区域。基准像素有时被称为光学黑体像素。基准电位有时被用作基准信号。具体而言，将在摄像装置被配置在全黑的场所的状态下读出摄像区域中的像素的信号时的该像素的源极跟随器的电位，定义为暗电位。此时，在暗电位比基准电位高的情况下，说明在该像素中有白斑。另一方面，在暗电位比基准电位低的情况下，说明在该像素中有黑斑。白斑及黑斑成为噪声的原因。
以下，有时将暗电流增加的像素称为故障像素。有时将故障像素的数量称为故障像素数。
另外，在实施例1中，用故障像素数除以总像素数，从而计算出故障像素数相对于总像素数的比率。以下，有时将该比率称为像素故障概率。像素故障概率可以成为像素阵列的劣化的程度的指标。
[实施例2]
将质子束向摄像装置的照射时间变更为5000秒。也就是说，将质子束向摄像装置的放射剂量变更为5×109p/cm2。除此以外，与实施例1同样地进行了照射实验。其后，对故障像素数进行计数，计算出像素故障概率。
[实施例3]
将质子束向摄像装置的照射时间变更为1000秒。也就是说，将质子束向摄像装置的放射剂量变更为1×109p/cm2。除此以外，与实施例1同样地进行了照射实验。其后，对故障像素数进行计数，计算出像素故障概率。
将实施例1、实施例2及实施例3的实验结果汇总于表1。
[表1]
表1
Figure BDA0004034636160000231
在理想上，在摄像装置中，优选完全不发生像素的信号无法读出的问题。但是，在实际上，可能发生从像素阵列的一部分像素无法读出信号的事态。这样的事态可能由于在摄像装置的制造过程中附着异物而发生。这样的事态可能由于在透镜、光学部件等上附着灰尘、划痕、污迹等而发生。这样的事态可能由于硅基板中的杂质而发生。这样的事态可能由于老化所引起的信号品质的劣化而发生。
在实际的摄像装置中，为了应对如上所述的产生无法读出信号的不合格像素的事态，设置有校正功能。通过校正功能，能够基于与不合格像素相邻的正常像素的信息来估计该不合格像素的信息。通过利用校正功能估计不合格像素的信息，能够抑制从摄像装置输出的图像的品质的劣化。
基于校正功能的画质劣化抑制作用在故障像素未集中于一个位置的情况下易于发挥。另外，该作用在故障像素数相对于总像素数的比率即像素故障概率低的情况下易于发挥。校正功能的能力可能依赖于后级的系统、存储量等。
如果摄像装置被暴露于放射线，则在像素阵列中故障像素随机产生。因此，放射线不容易使故障像素集中于一个位置产生。另一方面，根据像素的构成，在摄像装置被暴露于放射线的情况下，在像素阵列中可能产生大量故障像素。因此，关于在被暴露于放射线的环境下使用的摄像装置，优选构成像素以使故障像素数变少。
本发明人们想到，像素故障概率依赖于半导体基板中的电荷积蓄区域在平面图中的面积。具体地，本发明人们通过以下的数学式1，对像素故障概率进行了建模。
数学式1：d/N＝(F×t×S)×P×(1-P)((F×t×S)-1)
在数学式1中，d是故障像素数。N是总像素数。也就是说，d/N是像素故障概率。F是质子束的通量。t是质子束的照射时间。也就是说，F×t是质子束的放射剂量(光通量)。S是电荷积蓄区域在平面图中的面积。P是碰撞概率。上述的数学式基于像素故障概率遵循负的二项分布的假定。
在上述的实施例1至3中，总像素数N、通量F及电荷积蓄区域在平面图中的面积S是相同的。另一方面，照射时间t及故障像素数d不同。使用这样的实施例1至3的数据，利用最小二乘法，进行了数学式1的理论拟合。由此，求出了碰撞概率P。求出的碰撞概率P是8.0×10-4。此外，在该理论拟合中，作为电荷积蓄区域在平面图中的面积S，使用了电荷积蓄区域在平面图中的等效面积。
向数学式1代入F＝1×106p/cm2/秒、t＝10000秒以及P＝8.0×10-4。由此，数学式1中的右边成为S的函数。也就是说，得到像素故障概率d/N与电荷积蓄区域在平面图中的面积S之间的关系式。以下，有时将该关系式称为特定关系式。
图5使特定关系式图形化。即，图5是表示电荷积蓄区域在平面图中的面积S与像素故障概率d/N之间的关系的图。在图5中，纵轴及横轴是对数轴。在该双对数图中，电荷积蓄区域在平面图中的面积S与像素的故障概率d/N之间的关系在实质上呈现直线形状。
在此，考虑使像素故障概率d/N成为3.2×10-3以下即0.32％以下。实现这样的像素故障概率d/N，相当于在总像素数为10000个的情况下将故障像素数抑制为32个以下。根据特定关系式，像素故障概率d/N为3.2×10-3以下，对应于电荷积蓄区域在平面图中的面积S为0.04μm2以下。
另外，考虑使像素故障概率d/N成为2.7×10-3以下即0.27％以下。实现这样的像素故障概率d/N，相当于在总像素数为370个的情况下将故障像素数抑制为1个以下。根据特定关系式，像素故障概率d/N为2.7×10-3以下，对应于电荷积蓄区域在平面图中的面积S为0.034μm2以下。此外，如果故障像素随机产生，且假定为其产生概率遵循正态分布，则上述的值处于3σ内，满足一般的品质管理基准的指标。σ表现标准偏差。
另外，考虑使像素故障概率d/N成为8.0×10-4以下即0.08％以下。根据特定关系式，像素故障概率d/N为8.0×10-4以下，对应于电荷积蓄区域在平面图中的面积S为0.01μm2以下。在航空宇宙用途中利用摄像装置的情况下，被摄体有时出现在远方。在该情况下，1个像素所具有的信息表现大面积的明亮度的平均值。在该情况下，提高1个像素信息的可靠性，直接关系到提高所摄像的信息的准确性。从提高所摄像的信息的准确性的观点出发，优选要进行上述的校正的像素的数量少。在该情况下，优选将像素故障概率d/N抑制到上述的程度。
根据上述的说明能够理解，作为电荷积蓄区域在平面图中的面积S的上限值，例如能够采用0.04μm2、0.034μm2及0.01μm2这样的值。通过用这些值除以平面图中的像素的面积9μm2，得到比率4.4×10-3、3.8×10-3及1.1×10-3。作为电荷积蓄区域在平面图中的面积S相对于像素在平面图中的面积的比率的上限值采用上述的值，还能够有助于确保摄像装置的放射线耐受性。
在实施例1、2及3中，像素故障概率d/N比3.2×10-3、2.7×10-3或者8.0×10-4小。如果向实施例1至3的摄像装置加入校正功能，则考虑能够确保从摄像装置输出的图像的品质。
在此，说明电荷积蓄区域在平面图中的等效面积。实施例1至3的电荷积蓄区域通过将杂质经过掩膜的开口向半导体基板注入而形成。电荷积蓄区域在平面图中的等效面积是掩膜的开口的面积。
具体而言，用于形成实施例1至3的电荷积蓄区域的掩膜的开口在平面图中是纵0.08μm×横0.08μm的正方形。因此，实施例1至3的电荷积蓄区域在平面图中的等效面积是0.08μm×0.08μm＝0.0064μm2。
在实际上，向半导体基板注入的杂质其后可能扩散。例如，在摄像装置的制造中，在将杂质向半导体基板注入的工序之后，实施对半导体基板进行加热的工序。该加热工序可能使杂质热扩散。
但是，在掩膜的开口的面积与实际的电荷积蓄区域在平面图中的面积之间存在相关性。因此，将实际的电荷积蓄区域在平面图中的面积设为通过上述的特定关系式导出的S以下，能够有助于抑制暗电流。在典型例中，实际的电荷积蓄区域在平面图中的面积以某种程度接近于掩膜的开口的面积。
在实施例1至3中，基于质子束向摄像装置的照射实验，讨论了电荷积蓄区域在平面图中的面积的上限值。但是，根据该上限值，不仅是质子束，也期待提高摄像装置对中子束等其他种类的放射线的耐受性。
在实施例1至3中，光电转换层由有机半导体材料形成。也就是说，使有机半导体材料承担光电转换功能。其中，也可以使用碳纳米管、量子点或者纳米粒子构成光电转换层。
根据以上的说明导出以下的摄像装置。以下使用第1电极及第2电极这样的用语。第1电极可以对应于像素电极12a。能够将上述的像素电极12a的特征适用于第1电极。第2电极可以对应于透明电极12c。能够将上述的透明电极12c的特征适用于第2电极。
摄像装置100A具备第1电极、第2电极、光电转换层12b和电荷积蓄区域FD。光电转换层12b位于第1电极与第2电极之间。电荷积蓄区域FD与第1电极电连接。根据该构成，能够通过增大光电转换层12b在平面图中的面积来确保光电转换功能，并且通过缩小电荷积蓄区域FD在平面图中的面积来确保放射线耐受性。具体而言，即使摄像装置100A被暴露于放射线，也能够抑制暗电流增加的像素的数量。因此，根据该构成，即使摄像装置100A被暴露于放射线，由摄像装置100A得到的图像的品质即画质也不容易劣化。此外，具有该构成的摄像装置可以被称为层叠构造的摄像装置。
平面图中的电荷积蓄区域FD的面积可以为0.04μm2以下。如果像这样缩小电荷积蓄区域FD的面积，则即使摄像装置100A被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
平面图中的电荷积蓄区域FD的面积也可以为0.034μm2以下，也可以为0.01μm2以下。平面图中的电荷积蓄区域FD的面积例如为0.0001μm2以上。平面图中的电荷积蓄区域FD的面积也可以为0.001μm2以上。
此外，电荷积蓄区域FD的外缘通过结被规定。结是N型的杂质的浓度与P型的杂质的浓度相等的部分。具体而言，电荷积蓄区域FD的外缘通过在电荷积蓄区域未被施加电场的状态下的结被规定。结也可以被称为PN结。结可以通过使用SCM(扫描电容显微(ScanningCapacitance Microscopy))等测定器来测定。关于其他扩散区域的外缘，也与电荷积蓄区域FD的外缘同样地规定。电荷积蓄区域FD在平面图中的面积，是基于如此规定的电荷积蓄区域FD的外缘的面积。
在图1的构成中，像素10A具备第1电极、第2电极、光电转换层12b和电荷积蓄区域FD。
在一例中，平面图中的电荷积蓄区域FD的面积相对于平面图中的像素10A的面积的比率为4.4×10-3以下即0.44％以下。如果像这样缩小电荷积蓄区域FD的面积比率，则即使摄像装置100A被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
平面图中的电荷积蓄区域FD的面积相对于平面图中的像素10A的面积的比率也可以为3.8×10-3以下即0.38％以下，也可以为1.1×10-3以下即0.11％以下。该比率例如为1.0×10-5以上即0.001％以上。该比率也可以为1.0×10-4以上即0.01％以上。
在图1的例子的摄像区域R1中，在平面图中按每一定面积出现电荷积蓄区域FD。平面图中的电荷积蓄区域FD的面积相对于一定面积的比率为4.4×10-3以下即0.44％以下。该比率也可以为3.8×10-3以下即0.38％以下，也可以为1.1×10-3以下即0.11％以下。该比率例如为1.0×10-5以上即0.001％以上。该比率也可以为1.0×10-4以上即0.01％以上。
在图1的例子的摄像区域R1中，构成有多个像素10A。在平面图中，按每上述一定面积出现像素10A。也就是说，在平面图中，各像素10A具有一定面积。
光电转换层12b也可以包含有机材料作为主成分。如果像这样选择光电转换层12b的主成分，则即使摄像装置100A被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
在此，光电转换层12b的主成分，意味着光电转换层12b以质量为基准而包含得最多的成分。在将光电转换层12b整体的质量设为100质量％时，光电转换层12b也可以以50质量％以上包含有机材料，也可以以80质量％以上包含有机材料。光电转换层12b也可以仅包含有机材料。
光电转换层12b的厚度例如为1μm以下。如果像这样使光电转换层12b变薄，则即使摄像装置100A被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
具体而言，如果光电转换层12b薄到1μm以下的程度，则能够抑制由于光电转换层12b被暴露于放射线而在光电转换层12b中产生电子-空穴对。这使得故障像素不容易产生。此外，在上述的实施例1至3中，光电转换层的厚度为1μm。如果在实施例1至3中使光电转换层更薄，则可以考虑摄像装置的放射线耐受性提高，像素故障概率降低。
光电转换层12b的厚度也可以为0.8μm以下，也可以为0.65μm以下。光电转换层12b的厚度例如为0.2μm以上。光电转换层12b的厚度也可以为0.3μm以上。
光电转换层12b的厚度能够利用公知的方法确定。光电转换层12b的厚度例如能够如下确定。首先，取得光电转换层12b的截面的电子显微镜像。接下来，使用该像，针对光电转换层12b的任意的多个测定点(例如5点)测定厚度。采用这多个测定点的厚度的平均值作为光电转换层12b的厚度。
在典型例中，在平面图中，在像素10A的整体设置有光电转换层12b。该构成在确保像素10A中的光电转换功能的观点上是有利的。
在一例中，电荷积蓄区域FD包含n型的杂质。但是，电荷积蓄区域FD也可以包含p型的杂质。
在上述的实施例1至3中，评价了摄像装置对质子束的耐受性。但是，摄像装置也可能被暴露于质子束以外的放射线。举出一例，摄像装置也可能被暴露于中子束。中子束与质子束同样，难以被摄像装置可能具有的金属板等屏蔽物屏蔽。
在此，设为电荷积蓄区域包含硼。如果中子束与硼碰撞，则可能产生次要的γ射线及α射线。这样产生的γ射线及α射线可能使摄像装置的特性劣化。
例如，在硼中存在10B。天然存在的10B的丰度大致为20％。10B通过如下的核裂变产生带电粒子。
n(中子束)+10B→α+7Li+γ(94％) (a)
→α+7Li(6％) (b)
产生的带电粒子使电荷积蓄区域FD内产生电子-空穴对。这可能产生故障像素。
为了抑制该问题，考虑减少电荷积蓄区域FD中的硼的含有量，或者使电荷积蓄区域FD中不含硼。例如，可以采用电荷积蓄区域FD包含硼以外的物质作为主要杂质的构成。根据这样的构成，能够得到即使摄像装置被暴露于放射线其画质也不容易劣化的效果。
在此，电荷积蓄区域FD的主要杂质，意味着电荷积蓄区域FD以粒子数为基准而包含得最多的杂质。硼的粒子数相对于电荷积蓄区域FD的杂质的全部粒子数也可以为3％以下，也可以为1％以下。电荷积蓄区域FD也可以完全不包含硼。
另外，电荷积蓄区域FD也可以包含原子序数比硼大的物质作为主要杂质。中子束与原子序数大的材料之间的相互作用倾向于较小。因此像这样，即使摄像装置100A被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
原子序数比硼大的物质的粒子数相对于电荷积蓄区域FD的杂质的全部粒子数也可以为50％以上，也可以为80％以上。电荷积蓄区域FD所包含的杂质也可以仅为原子序数比硼大的物质。
此外，电荷积蓄区域FD也可以包含硼。作为电荷积蓄区域FD可以包含的n型的杂质，例示磷、砷、锑等。作为电荷积蓄区域FD可以包含的p型的杂质，例示硼、铝等。
以下，使用第1晶体管、第1栅极电极、第1源极、第1漏极、第2晶体管、第2栅极电极、第1接触插塞及第1接触孔这样的用语，关于摄像装置进一步进行说明。第1晶体管可以对应于复位晶体管26。第1栅极电极可以对应于栅极电极26e。第1源极及第1漏极分别可以对应于复位晶体管26的源极及漏极。第2晶体管可以对应于放大晶体管22。第2栅极电极可以对应于栅极电极22e。第1接触插塞可以对应于接触插塞cp1。第1接触孔可以对应于接触孔h1。
能够将上述的复位晶体管26的特征适用于第1晶体管。能够将上述的栅极电极26e的特征适用于第1栅极电极。能够将上述的复位晶体管26的源极及漏极的特征分别适用于第1源极及第1漏极。能够将上述的放大晶体管22的特征适用于第2晶体管。能够将上述的栅极电极22e的特征适用于第2栅极电极。能够将上述的接触插塞cp1的特征适用于第1接触插塞。能够将上述的接触孔h1的特征适用于第1接触孔。
一例所涉及的摄像装置100A具备第1晶体管、第2晶体管、第1接触插塞和第1接触孔。第1晶体管包括第1源极、第1漏极和第1栅极电极。第2晶体管包括第2栅极电极。第1源极或者第1漏极是电荷积蓄区域FD。第2栅极电极与电荷积蓄区域FD电连接。具体而言，第1接触插塞经由第1接触孔与电荷积蓄区域FD连接，从而将第1电极与电荷积蓄区域FD电连接。
关于“第1接触插塞将第1电极与电荷积蓄区域FD电连接”的表现进行说明。该表现是包括仅由第1接触插塞将第1电极与电荷积蓄区域FD电连接的方式的概念。该表现是包括由第1接触插塞及其他1个或者多个部件将第1电极与电荷积蓄区域FD电连接的方式的概念。关于其他相似的表现也是同样的。
平面图中的第2栅极电极的面积也可以比平面图中的第1栅极电极的面积小。根据这样的大小关系，易于缩小平面图中的第2栅极电极的面积。如果第2栅极电极的面积小，则易于缩小第2晶体管的源极及漏极之间形成的沟道区域。像这样，易于抑制基于沟道区域中捕获的电荷的暗电流。
另外，在典型例中，第2晶体管在第2栅极电极与半导体基板60之间具有栅极绝缘膜。在栅极绝缘膜与上述沟道区域的界面处，可能发生缺陷。由于该缺陷，第2晶体管的功能受损，暗电流可能增加。但是，根据上述大小关系，易于缩小平面图中的第2栅极电极的面积，缩小上述界面的面积。这在抑制暗电流的观点上是有利的。此外，在图4的例中，上述的栅极绝缘膜例如可以对应于绝缘层70之中的栅极电极26e与半导体基板60之间的部分。栅极绝缘膜例如是栅极氧化膜。
如上所述，如果第2栅极电极的面积小，则易于缩小沟道区域。另外，在第2晶体管在第2栅极电极与半导体基板60之间具有栅极绝缘膜的情况下，易于缩小栅极绝缘膜与上述沟道区域的界面。期待这些也有助于抑制由于摄像装置100A被暴露于放射线而可能产生的暗电流。
图6是表示平面图中的第1接触孔与第1栅极电极之间的间隔的说明图。如上所述，第1接触孔可以对应于接触孔h1。第1栅极电极可以对应于栅极电极26e。在图6及关联的说明部分中，对第1接触孔附加标记h1。对第1栅极电极附加标记26e。对平面图中的第1接触孔与第1栅极电极之间的间隔附加标记L1。根据图6能够理解，间隔L1详细而言，是将平面图中的第1接触孔h1上的点与第1栅极电极26e上的点连结的最短的线段的长度。
平面图中的第1接触孔h1与第1栅极电极26e之间的间隔L1例如为0.2μm以下。间隔L1也可以为0.184μm以下，也可以为0.1μm以下。如果间隔L1小，则易于缩小平面图中的电荷积蓄区域FD的面积。如上所述，如果缩小电荷积蓄区域FD的面积，则即使摄像装置100A被暴露于放射线，画质也不容易劣化。
间隔L1例如为0.01μm以上。间隔L1也可以为0.0316μm以上。
此外，作为间隔L1的上限例的0.2μm、0.184μm及0.1μm分别对应于作为平面图中的电荷积蓄区域FD的面积的上限例的0.04μm2、0.034μm2及0.01μm2的平方根。作为间隔L1的下限例的0.01μm及0.0316μm分别对应于作为平面图中的电荷积蓄区域FD的面积的下限例的0.0001μm2及0.001μm2的平方根。
在图1的构成中，像素10A不具有光电二极管。根据该构成，即使摄像装置100A被暴露于放射线，像素10A所输出的信号也不容易劣化。
在图1的构成中，在平面图中与光电转换层12b重复的区域不存在光电二极管。具体而言，摄像装置100A不具有光电二极管。
在典型的摄像装置100A中，半导体基板60是硅基板。半导体基板60具有硅结晶。
在典型的摄像装置100A中，电荷积蓄区域FD具有硅结晶。在该构成中，由于电荷积蓄区域FD在平面图中的面积小而带来的放射线耐受性提高的效果易于显现。
在此，放射线环境例如可以基于每单位时间的放射线强度来说明。举出数值例，放射线环境可以是被暴露于每单位时间的强度为0.11微戈瑞/时间(μGy/h)以上的放射线的环境。放射线环境可以是被暴露于每单位时间的强度具体为1μGy/h以上、更具体为3μGy/h以上、再具体为5μGy/h以上的放射线的环境。另外，放射线环境可以是被暴露于在10年间强度为0.05Gy以上、具体为0.1Gy以上、更具体为0.15Gy以上的放射线的环境。
另外，放射线环境也可以如下说明。即，宇宙环境、航空环境、被暴露于来自核反应堆的放射线的环境、被暴露于医疗用放射线的环境等可以相应于放射线环境。作为在宇宙空间中飞行的移动体，例示宇宙探测器及人造卫星。作为在航空环境中飞行的移动体，例示飞行器。在典型例中，医疗用放射线是来自医疗设备的放射线。摄像装置100A可以被搭载于宇宙探测器、人造卫星、飞行器等。
在一具体例中，摄像装置100A被搭载于特定装置。特定装置在规定期间中被运用。将该规定期间中摄像装置100A被照射的质子束的放射剂量(光通量)定义为Φ。在数学式d/N＝(F×t×S)×P×(1-P)((F×t×S)-1)中，将d/N＝3.2×10-3、F×t＝Φ且P＝8.0×10-4时的S定义为基准面积。此时，平面图中的电荷积蓄区域FD的面积为基准面积以下。如果像这样缩小电荷积蓄区域FD的面积，则即使摄像装置100A被暴露于放射线，画质也不容易劣化。也可以替代d/N＝3.2×10-3，而设为d/N＝2.7×10-3，还可以设为d/N＝8.0×10-4。特定装置例如是宇宙探测器、人造卫星、飞行器、核反应堆、放射线医疗装置等。
以上基于实施方式及实施例说明了本公开所涉及的摄像装置，但本公开不限定于这些实施方式及实施例。只要不脱离本公开的主旨，对实施方式及实施例施以本领域技术人员所想到的各种变形而得到的方式、将实施方式及实施例中的一部分构成要素组合而构筑的其他方式等，也都包含在本公开的范围中。
例如，上述的放大晶体管22、地址晶体管24及复位晶体管26各自既可以是N沟道MOSFET，也可以是P沟道MOSFET。在各晶体管是P沟道MOSFET的情况下，第1导电型的杂质是p型杂质，第2导电型的杂质是n型杂质。不需要这些晶体管全部都统一为N沟道MOSFET或者P沟道MOSFET中的某一种。在将像素中的各个晶体管设为N沟道MOSFET，并使用电子作为信号电荷的情况下，将这些晶体管各自中的源极及漏极的配置相互调换即可。
工业实用性
本公开所涉及的摄像装置即使被暴露于放射线，也能够输出劣化得到抑制的信号。因此，该摄像装置不仅能够在地面的通常环境中使用，而且在高放射线环境下也能够使用。具体而言，该摄像装置能够向放射线医疗领域、使用核反应堆的领域、航空宇宙领域等扩展应用。
本公开的摄像装置例如对图像传感器、数字相机等是有用的。另外，本公开的摄像装置能够用于医疗用相机、机器人用相机、安防相机、被搭载于车辆而使用的相机、被搭载于飞行器的相机、被搭载于宇宙卫星的相机、监视核反应堆内的状况的相机、被搭载于行星探查用机器人的相机等。
附图标记说明：
10A 像素
12 光电转换部
12a 像素电极
12b 光电转换层
12c 透明电极
14 信号检测电路
16 反馈电路
22 放大晶体管
22e、24e、26e 栅极电极
24 地址晶体管
26 复位晶体管
32 电源布线
34 地址信号线
35 垂直信号线
36 复位信号线
39 积蓄控制线
40 周边电路
42 负载电路
44 列信号处理电路
46 垂直扫描电路
48 水平信号读出电路
49 水平共通信号线
50 反相放大器
53 反馈线
60 半导体基板
61 支承基板
61p、63p、65p p 型半导体层
62n n 型半导体层
64 p 型区域
66p p 型杂质区域
67a 第1区域
67b 第2区域
67n 第1扩散区域
68an 第2扩散区域
68bn、68cn、68dn n 型杂质区域
69 元件分离区域
70、71、72、90a、90b、90c、90d 绝缘层
80 布线构造
80a、80b、80c、80d 布线层
90 层间绝缘层
100A 摄像装置
FD 电荷积蓄区域
ND 电荷积蓄节点
R1 摄像区域
R2 周边区域
cp1、cp2、cp3、cp4、cp5、cp6、cp7 接触插塞
h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7 接触孔
pa1、pa2、pb、pc、pd 插塞

Claims (14)

1.一种摄像装置，具备：
第1电极；
第2电极；
光电转换层，位于所述第1电极与所述第2电极之间；以及
电荷积蓄区域，与所述第1电极电连接，
平面图中的所述电荷积蓄区域的面积为0.04μm 2以下。
2.如权利要求1所述的摄像装置，
平面图中的所述电荷积蓄区域的所述面积为0.034μm 2以下。
3.如权利要求2所述的摄像装置，
平面图中的所述电荷积蓄区域的所述面积为0.01μm 2以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，
该摄像装置还具备像素，该像素包括：
所述第1电极；
所述第2电极；
所述光电转换层；以及
所述电荷积蓄区域，
平面图中的所述电荷积蓄区域的所述面积相对于平面图中的所述像素的面积的比率为0.44％以下。
5.如权利要求1至4中任一项所述的摄像装置，
所述光电转换层包含有机材料作为主成分。
6.如权利要求1至5中任一项所述的摄像装置，
所述光电转换层的厚度为1μm以下。
7.如权利要求1至6中任一项所述的摄像装置，
所述电荷积蓄区域包含n型的杂质。
8.如权利要求1至7中任一项所述的摄像装置，
所述电荷积蓄区域包含硼以外的物质作为主要杂质。
9.如权利要求1至8中任一项所述的摄像装置，
所述电荷积蓄区域包含原子序数比硼大的物质作为主要杂质。
10.如权利要求1至9中任一项所述的摄像装置，还具备：
第1晶体管；以及
第2晶体管，
所述第1晶体管包括第1源极、第1漏极和第1栅极电极，
所述第2晶体管包括第2栅极电极，
所述第1源极或者所述第1漏极是所述电荷积蓄区域，
所述第2栅极电极与所述电荷积蓄区域电连接，
平面图中的所述第2栅极电极的面积比平面图中的所述第1栅极电极的面积小。
11.如权利要求1至9中任一项所述的摄像装置，还具备：
第1晶体管；
第1接触插塞；以及
第1接触孔，
所述第1晶体管包括第1源极、第1漏极和第1栅极电极，
所述第1源极或者所述第1漏极是所述电荷积蓄区域，
所述第1接触插塞经由所述第1接触孔与所述电荷积蓄区域连接，从而将所述第1电极与所述电荷积蓄区域电连接，
平面图中的所述第1接触孔与所述第1栅极电极之间的间隔为0.2μm以下。
12.如权利要求1至11中任一项所述的摄像装置，
该摄像装置还具备像素，该像素包括：
所述第1电极；
所述第2电极；
所述光电转换层；以及
所述电荷积蓄区域，
所述像素不包括光电二极管。
13.如权利要求1至12中任一项所述的摄像装置，
所述摄像装置在被暴露于放射线的环境下使用。
14.一种摄像装置，具备：
第1电极；
第2电极；
光电转换层，位于所述第1电极与所述第2电极之间；
第1晶体管；
第1接触插塞；以及
第1接触孔，
所述第1晶体管包括第1源极、第1漏极和第1栅极电极，
所述第1源极或者所述第1漏极是电荷积蓄区域，
所述第1接触插塞经由所述第1接触孔与所述电荷积蓄区域连接，从而将所述第1电极与所述电荷积蓄区域电连接，
平面图中的所述第1接触孔与所述第1栅极电极之间的间隔为0.2μm以下。
CN202180047482.4A 2020-08-04 2021-07-05 摄像装置 Pending CN115803886A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-132669 2020-08-04
JP2020132669 2020-08-04
PCT/JP2021/025294 WO2022030155A1 (ja) 2020-08-04 2021-07-05 撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115803886A true CN115803886A (zh) 2023-03-14

Family

ID=80119727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180047482.4A Pending CN115803886A (zh) 2020-08-04 2021-07-05 摄像装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230171976A1 (zh)
EP (1) EP4195281A4 (zh)
JP (1) JPWO2022030155A1 (zh)
CN (1) CN115803886A (zh)
WO (1) WO2022030155A1 (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008124395A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
JP6124217B2 (ja) 2011-04-28 2017-05-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置及びそれを用いたカメラシステム
JP2013044725A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Fujifilm Corp 放射線検出器および放射線画像撮影装置
CN104170372B (zh) * 2012-02-27 2019-10-15 索尼半导体解决方案公司 成像元件和电子设备
JP6531255B2 (ja) 2014-07-25 2019-06-19 株式会社ブルックマンテクノロジ 光検出素子及び固体撮像装置
US10593714B2 (en) * 2017-07-24 2020-03-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
CN109300923B (zh) * 2017-07-25 2023-11-17 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
JP7156611B2 (ja) 2018-05-18 2022-10-19 マッハコーポレーション株式会社 固体撮像素子及びその形成方法
CN110970453A (zh) * 2018-10-01 2020-04-07 松下知识产权经营株式会社 摄像装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022030155A1 (zh) 2022-02-10
EP4195281A4 (en) 2024-02-28
EP4195281A1 (en) 2023-06-14
US20230171976A1 (en) 2023-06-01
WO2022030155A1 (ja) 2022-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200098800A1 (en) Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same
JP5439984B2 (ja) 光電変換装置および放射線撮像装置
JP2012159340A (ja) 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム
JP2019024075A (ja) 撮像装置
US10347681B2 (en) Imaging device
Goiffon et al. Multi-mgy radiation hard cmos image sensor: Design, characterization and x/gamma rays total ionizing dose tests
US10256265B2 (en) Imaging device, module, and electronic device
Hancock et al. Multi-megarad (Si) radiation-tolerant integrated CMOS imager
Meidinger et al. pn-CCD detector for XMM and ABRIXAS
CN115803886A (zh) 摄像装置
Pain et al. Hardening CMOS imagers: Radhard-by-design or radhard-by-foundry
US5576561A (en) Radiation-tolerant imaging device
Feng et al. Effect of total ionizing dose damage on 8-transistor CMOS star sensor performance
CN111769128B (zh) X射线直接探测图像传感器、其像素单元及制备方法
CN111312693B (zh) 一种图像传感器结构
Goiffon et al. Toward multi-MGy/Grad radiation hardened CMOS image sensors for nuclear applications
US20120205549A1 (en) Detector unit for detecting electromagnetic radiation
JP2018067615A (ja) 固体撮像装置及びその製造方法、並びに、電子機器
Tanaka et al. Performance of SOI Pixel Sensors Developed for X-ray Astronomy
Bähr et al. Sensor development at the semiconductor laboratory of the Max-Planck-Society
Antonsanti et al. Ionizing Radiation Effects on Hole Collection Backside-Illuminated P-Type Deep-Trench Pinned Photo-MOS Pixels under Image Acquisition
Holland Fully depleted charge‐coupled device design and technology development
Rizzolo et al. Partially Pinned Photodiode Performances for Emerging Space and Nuclear Applications,‖
Oluseyi et al. Characterization and deployment of large-format, fully depleted back-illuminated p-channel CCDs for precision astronomy
Stirbl et al. Advances in ultralow-power highly integrated active pixel sensor CMOS imagers for space and radiation environments

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination