DE112013005141T5

DE112013005141T5 - Distanzsensor und Distanzbildsensor

Info

Publication number: DE112013005141T5
Application number: DE112013005141.9T
Authority: DE
Inventors: Mitsuhito Mase; Jun Hiramitsu; Takashi Suzuki
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-08-06
Also published as: CH709088B1; KR20150079545A; US9664780B2; WO2014064973A1; JP6010425B2; JP2014085314A; KR102033812B1; US20150276922A1

Abstract

Ein Distanzsensor enthält: ein Lichtempfangsgebiet mit einer ersten längeren Seite und einer zweiten längeren Seite; eine auf dem Lichtempfangsgebiet angeordnete Foto-Gate-Elektrode; eine Vielzahl von Signalladung-Sammlungsregionen auf der Seite der ersten längeren Seite; eine Vielzahl von Signalladung-Sammlungsregionen auf der Seite der zweiten längeren Seite; eine Vielzahl von Transferelektroden auf der Seite der ersten längeren Seite, die mit Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind; eine Vielzahl von Transferelektroden auf der Seite der zweiten längeren Seite, die mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind; und eine Potentialeinstelleinrichtung, die zwischen der ersten längeren Seite und der zweiten längeren Seite positioniert ist und ein Potential eines Gebietes, das sich in eine Richtung erstreckt, in der sich die ersten und zweiten längeren Seiten erstrecken, anhebt, um höher als ein Potential eines Gebietes, das weiter auf der Seite der ersten längeren Seite angeordnet ist, und eines Gebietes zu sein, das weiter auf der Seite der zweiten längeren Seite als das Gebiet angeordnet ist, so dass eine Steigung des Potentials ausgebildet wird von dem Gebiet zu der Seite der ersten längeren Seite und der Seite der zweiten längeren Seite.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Distanzsensor und einen Distanzbildsensor.
Hintergrundtechnik
TOF-(Time-Of-Flight bzw. Laufzeit)Typ-Distanzbildsensoren (Distanzsensoren) sind bekannt. Beispielsweise sind in Patentliteratur 1 und 2 Technologien zum Verbessern der Transfergeschwindigkeit von Distanzbildsensoren offenbart. In den in Patentliteratur 1 und 2 beschriebenen Sensoren ist ein Paar von Transferelektroden, die zum Transferieren einer elektrischen Ladung, die in einer Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion erzeugt worden ist, an eine Elektrische-Ladung-Sammlungsregion verwendet sind, entlang einer vorbestimmten einen Seite der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion mit einer rechteckigen Form angeordnet. In der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion erhöht sich die Störstellenkonzentration zu der vorbestimmten einen Seite, und eine Steigung in der Potentialverteilung ist zu der vorbestimmten einen Seite ausgebildet. Demgemäß kann die in der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion erzeugte elektrische Ladung sich einfach zu den Sendeelektroden bewegen.
Beispielsweise ist in Patentliteratur 3 für einen Distanzbildsensor eine Technologie zum Unterdrücken eines Übersprechens zwischen Transferelektroden offenbart, an die Signale sich untereinander unterscheidender Phasen eingegeben werden. In einem in Patentliteratur 3 offenbarten Sensor sind die Transferelektroden, an die Signale sich untereinander unterscheidender Phasen eingegeben werden, so angeordnet, um einander über eine Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion gegenüberzuliegen. In der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion ist eine Störstellenregion, die ein Isoliergebiet ist, zwischen den Transferelektroden angeordnet. Demgemäß bewegt sich nur eine elektrische Ladung, die in einem Abschnitt erzeugt worden ist, der auf einer Seite der Störstellenregion in der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion angeordnet ist, zu der Transferelektrode auf einer Seite, und nur eine elektrische Ladung, die in einem Abschnitt erzeugt worden ist, der auf der anderen Seite der Störstellenregion in der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion angeordnet ist, bewegt sich zu der Transferelektrode der anderen Seite.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Veröffentlichung der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-40594
Patentliteratur 2: Veröffentlichung der US-Patentanmeldung Nr. 2011/0198481
Patentliteratur 3: Veröffentlichung der US-Patentanmeldung Nr. 2011/0188026

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Distanzsensor und einen Distanzbildsensor bereitzustellen, die fähig sind zum Erreichen einer Verbesserung der Transfergeschwindigkeit, einer Verbesserung der Transfergenauigkeit und einer Verbesserung eines Aperturverhältnisses.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Distanzsensor bereitgestellt mit: einem Lichtempfangsgebiet bzw. einer Lichtempfangsfläche mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, die einander gegenüberliegen, wobei eine Länge der ersten und zweiten Seiten länger als ein Zwischenraum zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite ist; einer Foto-Gate-Elektrode, die entlang der ersten Seite und der zweiten Seite auf dem Lichtempfangsgebiet angeordnet ist; einer Vielzahl von Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen, die auf einer Seite der ersten Seite des Lichtempfangsgebiets angeordnet sind, um voneinander entlang der ersten Seite getrennt zu sein, und die eine gemäß dem einfallenden Licht erzeugte Signalladung sammeln; einer Vielzahl von Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen, die auf einer Seite der zweiten Seite des Lichtempfangsgebiets angeordnet sind, um voneinander entlang der zweiten Seite getrennt zu sein, wobei jede von der Vielzahl von Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen angeordnet ist, der entsprechenden Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregion über das Lichtempfangsgebiet gegenüber zu liegen, und die Signalladung sammelt; einer Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden, die mit Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind und zwischen den entsprechenden Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen und der Foto-Gate-Elektrode angeordnet sind; einer Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden, die mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind und zwischen den entsprechenden Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen und der Foto-Gate-Elektrode angeordnet sind; und einer Potentialeinstelleinrichtung, die zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite positioniert ist und ein Potential eines Gebietes, das sich in einer Richtung erstreckt, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, anhebt, um höher als ein Potential eines Gebietes, das weiter auf der Seite der ersten Seite angeordnet ist, und eines Gebietes zu sein, das weiter auf der Seite der zweiten Seite als das Gebiet angeordnet ist, so dass eine Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet zu der Seite der ersten Seite und der Seite der zweiten Seite.
In dem Distanzsensor der vorliegenden Erfindung wird ein hohes Potential in dem Gebiet erzeugt, das zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Lichtempfangsgebietes positioniert ist, und eine Steigung bzw. Inklination des Potentials ist von dem Gebiet zu der ersten Seite und der zweiten Seite ausgebildet. Unter gemäß dem einfallenden Licht erzeugten Signalladungen wird demgemäß eine Signalladung, die in dem Gebiet gerade bzw. genau unterhalb (Engl.: right below) eines Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode erzeugt worden ist, der/die auf der Seite der ersten Seite angeordnet ist, zu der ersten Seite beschleunigt, und Signalladungen, die in dem Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode erzeugt worden sind, der/die auf der Seite der zweiten Seite angeordnet ist, wird/werden zu der zweiten Seite beschleunigt. Somit kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Außerdem wird ein hohes Potential zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite erzeugt, und eine Steigung des Potentials wird zu beiden der ersten Seite und der zweiten Seite ausgebildet. Beispielsweise ist die Bewegungsdistanz der Signalladung kürzer als die eines Falls, wo die Transferelektroden entlang nur einer der ersten und zweiten Seiten angeordnet sind, und eine Steigung des Potentials von der anderen der ersten und zweiten Seiten zu der einen davon ausgebildet ist. Demgemäß kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die Potentialeinstelleinrichtung durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode, der/die auf der Seite der ersten Seite angeordnet ist, und durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode, der/die auf der Seite der zweiten Seite angeordnet ist, gemeinsam genutzt wird, kann die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert werden. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Die Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen werden an eine Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden eingegeben, und die Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen werden auch an eine Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden eingegeben. Selbst wenn irgendein Ladungstransfersignal gegeben ist, können somit die Signalladungen, die in dem Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode auf der Seite der ersten Seite und auch dem Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode auf der Seite der zweiten Seite erzeugt worden sind, akquiriert werden. Demgemäß verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und die Transfergenauigkeit kann verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an eine Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an eine Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden eingegeben werden, kann der Einfluss von Herstellungsvariationen in der Richtung, in der die erste Seite und die zweite Seite einander gegenüberliegen, im Vergleich mit dem eines Falles stark reduziert werden, wo nur Ladungstransfersignale mit einer Phase an jede von der Erste-Seite-Transferelektrode und der Zweite-Seite-Transferelektrode eingegeben werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden und die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden können so angeordnet sein, dass die Erste-Seite-Transferelektrode und die Zweite-Seite-Transferelektrode, mit den Ladungstransfersignalen mit derselben Phase versehen, einander in einer Richtung gegenüberliegen, in der sich die erste Seite und die zweite Seite einander gegenüberliegen.
Die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden und die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden können so angeordnet sein, dass die Erste-Seite-Transferelektrode und die Zweite-Seite-Transferelektrode, mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen, einander in einer Richtung gegenüberliegen, in der die erste Seite und die zweite Seite einander gegenüberliegen. Da in solch einem Fall die Eingangspositionen der Ladungstransfersignale mit derselben Phase unterschiedlich sind zwischen der Seite der ersten Seite und der Seite der zweiten Seite, kann die Abhängigkeit von den Eingangspositionen der Ladungstransfersignale aufgewogen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden und die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden kann bei Positionen angeordnet sein, die voneinander in der Richtung abweichen, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken. Da in solch einem Fall die Eingangspositionen der Ladungstransfersignale mit derselben Phase unterschiedlich sind zwischen der Seite der ersten Seite und der Seite der zweiten Seite, kann die Abhängigkeit von den Eingangspositionen der Ladungstransfersignale ausgewogen bzw. ausgeglichen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden kann ein Paar der Erste-Seite-Transferelektroden enthalten, die mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind, und benachbart zueinander in der Richtung, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden kann ein Paar der Zweite-Seite-Transferelektroden enthalten, die mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind, und benachbart zueinander in der Richtung, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, und jede von den Erste-Seite-Transferelektroden des Paares und jede von den Zweite-Seite-Transferelektroden des Paares kann/können einen ersten Abschnitt, der sich in der Richtung erstreckt, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, und einen zweiten Abschnitt enthalten, der sich zum Überlappen des Lichtempfangsgebietes von einem Endabschnitt des ersten Abschnitts erstreckt, der entfernter von dem benachbarten ersten Abschnitt positioniert ist. In solch einem Fall, wenn eine Signalladung transferiert wird, in einem Gebiet gerade unterhalb der Transferelektrode die nicht die Signalladung transferiert, aus dem Paar von Transferelektroden, kann das Potential angehoben werden. Somit tritt in dem Lichtempfangsgebiet eine Steigung des Potentials von dem zweiten Abschnitt der Transferelektrode, der/die nicht eine Signalladung transferiert, entlang der Richtung, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, auf, und die Signalladung bewegt sich rasch in die Richtung, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken. Demgemäß kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Der Distanzsensor kann ferner enthalten: Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen, die auf der Seite der ersten Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet sind, um voneinander entlang der ersten Seite getrennt und von den Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen getrennt zu sein, und die eine erzeugte überflüssige elektrische Ladung entladen; Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen, die auf der Seite der zweiten Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet sind, um getrennt voneinander entlang der zweiten Seite und getrennt von den Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen zu sein, und die eine erzeugte überflüssige elektrische Ladung entladen; Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden, die zwischen den Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen und der Foto-Gate-Elektrode angeordnet sind, und selektiv ein Blockieren und Freigeben eines Flusses einer überflüssigen elektrischen Ladung an die Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen durchführen; und Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden, die zwischen den Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen und der Foto-Gate-Elektrode angeordnet sind, und selektiv ein Blockieren und Freigeben eines Flusses einer überflüssigen elektrischen Ladung an die Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen durchführen. Da in solch einem Fall eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden kann, kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Jede von den Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden und den Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden kann einen dritten Abschnitt, der sich in der Richtung erstreckt, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, und einen vierten Abschnitt enthalten, der sich von dem dritten Abschnitt zum Überlappen des Lichtempfangsgebietes erstreckt. In solch einem Fall, wenn eine Signalladung transferiert wird, in einem Gebiet gerade unterhalb des Überflüssige-Elektrische-Ladung-Entladungs-Gates, kann das Potential angehoben werden. Demgemäß tritt in dem Lichtempfangsgebiet eine Steigung des Potentials entlang der Richtung auf, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, von den vierten Abschnitten der Überflüssige-Elektrische-Ladung-Entladungs-Gates zu der Peripherie davon, und die Signalladungen bewegen sich rasch in der Richtung, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken. Demgemäß kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Das Lichtempfangsgebiet kann ein erstes Gebiet, das die erste Seite enthält und sich in einer Richtung erstreckt, in der sich die erste Seite erstreckt, und ein zweites Gebiet enthalten, das die zweite Seite enthält und sich in einer Richtung erstreckt, in der sich die zweite Seite erstreckt, und die Potentialeinstelleinrichtung kann eine Halbleiterregion sein, die angeordnet ist, um zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet positioniert zu sein, hat denselben Leitfähigkeitstyp wie ein Leitfähigkeitstyp der ersten und zweiten Gebiete und hat eine höhere Störstellenkonzentration als diese der ersten und zweiten Gebiete. In solch einem Fall kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Die Foto-Gate-Elektrode kann einen ersten Elektrodenteil, der auf einem Seitengebiet der ersten Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet ist, und einen zweiten Elektrodenteil enthalten, der getrennt von dem ersten Elektrodenteil in einer Richtung ist, in der die erste Seite und die zweite Seite sich einander gegenüberliegen, und der auf einem Seitengebiet der zweiten Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet ist, und die Potentialeinstelleinrichtung kann eine Elektrode sein, die zwischen dem ersten Elektrodenteil und dem zweiten Elektrodenteil angeordnet ist, um elektrisch von den ersten und zweiten Elektrodenteilen getrennt zu sein, und wird mit einem elektrischen Potential niedriger als einem an die Foto-Gate-Elektrode angelegten elektrischen Potential versorgt. In solch einem Fall kann der Grad der Steigung des Potentials zweckgemäß eingestellt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Distanzbildsensor bereitgestellt mit einem Bilderfassungsgebiet, das ausgestaltet ist durch eine Vielzahl von Einheiten, die in einem eindimensionalen Muster oder einem zweidimensionalen Muster auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind, und das ein Distanzbild auf Grundlage von Mengen elektrischer Ladungen akquiriert, die von den Einheiten ausgegeben worden sind, wobei jede der Einheiten der Distanzsensor gemäß einem der oben beschriebenen Distanzsensoren ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, können eine Verbesserung der Transfergeschwindigkeit, eine Verbesserung der Transfergenauigkeit und eine Verbesserung des Aperturverhältnisses erzielt werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Distanzsensor und einen Distanzbildsensor bereitzustellen, die fähig sind zum Erzielen einer Verbesserung der Transfergeschwindigkeit, einer Verbesserung der Transfergenauigkeit und einer Verbesserung eines Aperturverhältnisses.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Ausgestaltungsdiagramm einer Distanzmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittansicht eines Distanzbildsensors gemäß einer Ausführungsform.
3 ist eine Draufsicht des in 2 veranschaulichten Distanzbildsensors.
4 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines in 3 veranschaulichten Distanzsensors veranschaulicht.
5 ist eine entlang einer in 4 veranschaulichten Linie V-V genommene Querschnittansicht.
6 ist eine entlang einer in 4 veranschaulichten Linie VI-VI genommene Querschnittansicht.
7 ist eine entlang einer in 4 veranschaulichten Linie VII-VII genommene Querschnittansicht.
8 ist ein Diagramm, das eine Potentialverteilung zum Beschreiben einer Operation zum Akkumulieren einer elektrischen Ladung veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm, das eine Potentialverteilung zum Beschreiben einer Operation zum Akkumulieren einer elektrischen Ladung im Anschluss an 8 veranschaulicht.
10 ist ein Diagramm, das eine Potentialverteilung zum Beschreiben einer Operation zum Entladen einer elektrischen Ladung veranschaulicht.
11 ist ein Zeitablaufdiagramm vielfältiger Signale.
12 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer anderen Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
16 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
19 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
20 ist ein Diagramm, das eine Potentialverteilung auf einem entlang einer in 19 veranschaulichten Linie XX-XX genommenen Querschnitt veranschaulicht.
21 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
22 ist eine entlang einer in 21 veranschaulichten Linie XXII-XXII genommene Querschnittansicht.
23 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
24 ist eine entlang einer in 23 veranschaulichten Linie XXIV-XXIV genommene Querschnittansicht.
Beschreibung der Ausführungsformen
Hier werden im Nachfolgenden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden. In der Beschreibung wird dasselbe Bezugszeichen für dieselben Elemente oder Elemente mit derselben Funktion verwendet, und eine doppelte Beschreibung davon wird nicht präsentiert werden.
1 ist ein Ausgestaltungsdiagramm einer Distanzmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
Diese Distanzmessvorrichtung enthält: einen Distanzbildsensor 1; eine Lichtquelle 3, die Nahinfrarotlicht emittiert; einen Ansteuerschaltkreis 4; einen Steuerungsschaltkreis 2; und einen Arbeitsschaltkreis 5. Der Ansteuerschaltkreis 4 liefert ein Impulsansteuersignal S_P an die Lichtquelle 3. Der Steuerungsschaltkreis 2 liefert ein mit dem Impulsansteuersignal S_P synchronisiertes Erfassungs-Gate-Signal S₁ an erste Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ (siehe 4), die in jedem Distanzsensor P1 (siehe 3) des Distanzbildsensors 1 enthalten sind, als ein Ladungstransfersignal, liefert ein Erfassungs-Gate-Signal S₂ mit einer von dem Impulsansteuersignal S_P unterschiedlichen Phase und ein Erfassungs-Gate-Signal S₁ an zweite Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ (siehe 4) als ein Ladungstransfersignal und liefert ein Entladungs-Gate-Signal S₃ an dritte Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ (siehe 4) als ein Ladungstransfersignal. Der Arbeitsschaltkreis 5 berechnet eine Distanz zu einem Zielobjekt H, so wie ein Fußgänger, auf Grundlage von Signalen d₁ und d₂, die von ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ (siehe 4) und zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ (siehe 4) jedes Distanzsensors P1 gelesen werden und eine Distanzinformation repräsentieren. Es wird angenommen, dass eine Distanz von dem Distanzbildsensor 1 zu dem Zielobjekt H in der Horizontalrichtung D ”d” ist.
Der Steuerungsschaltkreis 2 gibt das Impulsansteuersignal S an einen Schalter 4b des Ansteuerschaltkreises 4 ein. Die Lichtquelle 3, die durch LEDs oder Laserdioden ausgestaltet ist und zum Anstrahlen verwendet wird, ist mit einer Energiequelle 4a durch den Schalter 4b verbunden. Wenn das Impulsansteuersignal S an den Schalter 4b eingegeben wird, wird ein Ansteuerstrom mit derselben Wellenform wie das Impulsansteuersignal S an die Lichtquelle 3 geliefert, und ein Emissionsimpulslicht L als zum Messen einer Distanz verwendetes Sondierungslicht wird von der Lichtquelle 3 ausgegeben. Wenn das Emissionsimpulslicht L an das Zielobjekt H emittiert wird, wird das Impulslicht durch das Zielobjekt H reflektiert. Das reflektierte Impulslicht trifft auf den Distanzbildsensor 1 als Erfassungsimpulslicht L_D auf. Während das Erfassungsimpulslicht L_D auf den Distanzbildsensor 1 auftrifft, wird ein Impulserfassungssignal S_D von dem Distanzbildsensor 1 ausgegeben.
Der Distanzbildsensor 1 ist auf einem Verdrahtungssubstrat 10 angeordnet. Die Signale d₁ und d₂, die jeweils eine Distanzinformation haben, werden von jedem Distanzsensor P1 des Distanzbildsensors 1 durch auf dem Verdrahtungssubstrat 10 gebildete Verdrahtungen ausgegeben.
2 ist eine Querschnittansicht des Distanzbildsensors gemäß der Ausführungsform.
Der Distanzbildsensor 1 ist ein Distanzbildsensor vom frontangeleuchteten Typ und enthält ein Halbleitersubstrat 1A. Das Halbleitersubstrat 1A ist mittels Verwendung von Si oder dergleichen ausgebildet. Das Erfassungsimpulslicht L_D fällt auf den Distanzbildsensor 1 von einer Lichteintrittsoberfläche 1FT des Halbleitersubstrats 1A ein. Eine Rückoberfläche 1BK des Distanzbildsensors 1, die eine zu der Lichteintrittsoberfläche 1FT entgegengesetzte Seite ist, ist mit dem Verdrahtungssubstrat 10 durch eine Haftregion AD verbunden. Die Haftregion AD enthält isolierende Klebemittel, Füller und dergleichen. Der Distanzbildsensor 1 enthält eine Lichtabschirmschicht LI, in der eine Öffnung LIa (siehe 5 bis 7) bei einer vorbestimmten Position ausgebildet ist. Die Lichtabschirmschicht LI ist auf der Vorderseite der Lichteintrittsoberfläche 1FT angeordnet. Die Lichtabschirmschicht LI ist beispielsweise mit Verwendung von Metall, so wie Aluminium, ausgebildet.
3 ist eine Draufsicht des in 2 veranschaulichten Distanzbildsensors.
In dem Distanzbildsensor hat das Halbleitersubstrat 1A eine Abbildungsregion bzw. Bilderfassungsregion 1B, die durch eine Vielzahl von (hier drei) Distanzsensoren (Einheiten) P1 ausgestaltet ist, die in einem eindimensionalen Muster entlang der X-Richtung angeordnet sind. Abbildungsregion 1B zeigt eine rechteckige Form (genauer genommen eine Quadratform). Der Distanzsensor P1 zeigt eine rechteckige Form mit der Y-Richtung, die senkrecht zu der X-Richtung ist, als ihre Längsrichtung in der Draufsicht. In dem Distanzsensor P1 ist ein Verhältnis einer kürzeren Seite zu einer längeren Seite beispielsweise ungefähr 1/3. Ein elektrisches Ladungsausmaß Q1 und ein elektrisches Ladungsausmaß Q2 werden von dem Distanzsensor P1 als die Signale d₁ und d₂ mit einer wie oben beschriebenen Distanzinformation ausgegeben. Zwischen den Distanzsensoren P1 und P1, die zueinander benachbart sind, wird eine zum Ausgeben der elektrischen Ladungsmenge Q1 verwendete Verdrahtung gemeinsam genutzt, und eine zum Ausgeben der elektrischen Ladungsmenge Q2 verwendete Verdrahtung wird gemeinsam genutzt. Der Distanzsensor P1 ist ein Mikrobereichsensor und gibt die elektrische Ladungsmenge Q1 und die elektrische Ladungsmenge Q2 gemäß einer Distanz zu dem Zielobjekt H aus. Durch Bilden eines Bildes des reflektierten Lichtes, das von dem Zielobjekt H reflektiert wird, in der Abbildungsregion 1B, kann somit ein Distanzbild des Zielobjekts als eine Aggregation einer Distanzinformation zu jedem Punkt auf dem Zielobjekt H akquiriert werden. Der Distanzsensor P1 dient als ein Pixel.
4 ist eine Draufsicht, die einen Teil des in 3 veranschaulichten Distanzsensors veranschaulicht. 5 ist eine entlang einer in 4 veranschaulichten Linie V-V genommene Querschnittansicht. 6 ist eine entlang einer in 4 veranschaulichten Linie VI-VI genommene Querschnittansicht. 7 ist eine entlang einer in 4 veranschaulichten Linie VII-VII genommene Querschnittansicht. In 4 ist die Lichtabschirmschicht LI nicht veranschaulicht (dasselbe trifft auf 12 bis 19, 21 und 23 zu).
Der Distanzbildsensor 1, wie oben beschrieben, enthält das Halbleitersubstrat 1A, das die Lichteintrittsoberfläche 1FT und die Rückoberfläche 1BK enthält, die einander gegenüberliegen (siehe 2). Das Halbleitersubstrat 1A hat eine erste Substratregion 1Aa vom p-Typ, die auf der Seite der Rückoberfläche 1BK positioniert ist, und eine zweite Substratregion 1Ab vom p^–-Typ, die auf der Seite der Lichteintrittsoberfläche 1FT positioniert ist. Die Störstellenkonzentration der zweiten Substratregion 1Ab ist niedriger als die der ersten Substratregion 1Aa. Das Halbleitersubstrat 1A kann beispielsweise akquiriert werden durch Züchten, auf einem Halbleitersubstrat vom p-Typ, einer Epitaxieschicht vom p^–-Typ mit einer Störstellenkonzentration niedriger als das Halbleitersubstrat.
Der Distanzsensor P1 enthält: eine Foto-Gate-Elektrode PG1; eine Vielzahl erster Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂; eine Vielzahl zweiter Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂; eine Vielzahl dritter Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂; eine vierte Halbleiterregion SR1; fünfte Halbleiterregionen SR2₁ und SR2₂; eine Vielzahl erster Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂; eine Vielzahl zweiter Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂; und eine Vielzahl dritter Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂.
Die Foto-Gate-Elektrode PG1 ist auf der Lichteintrittsoberfläche 1FT durch eine Isolierschicht 1E angeordnet, die mit Verwendung von SiO₂ oder dergleichen ausgebildet ist. Die Foto-Gate-Elektrode PG1 ist in Zuordnung mit der Öffnung LIa angeordnet, die in der Lichtabschirmschicht LI ausgebildet ist. Die Form der Öffnung LIa zeigt eine rechteckige Form mit der Y-Richtung als ihre Längsrichtung in der Draufsicht. Die Foto-Gate-Elektrode PG1 zeigt eine Form entsprechend der Öffnung LIa und zeigt eine rechteckige Form mit der Y-Richtung als ihre Längsrichtung in der Draufsicht. Die Foto-Gate-Elektrode PG1 ist mit Verwendung von Polysilizium gebildet, aber kann mit Verwendung irgendeines anderen Materials gebildet sein.
Licht (reflektiertes Licht von dem Zielobjekt H) fällt auf das Halbleitersubstrat 1A durch die Öffnung LIa ein. Ein Lichtempfangsgebiet ist definiert in dem Halbleitersubstrat 1A durch die Öffnung LIa. Das Lichtempfangsgebiet entspricht der Form der Öffnung LIa und zeigt eine rechteckige Form mit der Y-Richtung als ihre Längsrichtung. Das Lichtempfangsgebiet enthält: erste und zweite längere Seiten LS1 und LS2, die einander in der X-Richtung gegenüberliegen, sich in der Y-Richtung erstreckend; und erste und zweite kürzere Seiten SS1 und SS2, die einander in der Y-Richtung gegenüberliegen, sich in der X-Richtung erstreckend (siehe 3). Die Länge von jeder der ersten und zweiten längeren Seiten LS1 und LS2 ist länger als ein Zwischenraum zwischen den ersten und zweiten längeren Seiten LS1 und LS2.
In dem Lichtempfangsgebiet dient ein Gebiet, das der Foto-Gate-Elektrode PG1 entspricht (ein Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1), als eine Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion, in der eine elektrische Ladung gemäß dem einfallenden Licht erzeugt wird. In dieser Ausführungsform stimmen die Form des Lichtempfangsgebietes, die Form der Foto-Gate-Elektrode PG1 und die Form der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion miteinander in der Draufsicht überein. In jeder Draufsicht sind für die Beschreibung jede Seite des Lichtempfangsgebietes und jede Seite der Foto-Gate-Elektroden PG1 veranschaulicht, verschoben zu sein.
In dem Lichtempfangsgebiet ist ein Gebiet, das die erste längere Seite LS1 enthält und sich in eine Richtung erstreckt, in der sich die erste längere Seite LS1 erstreckt, ein erstes Gebiet. Außerdem ist in dem Lichtempfangsgebiet ein Gebiet, das die zweite längere Seite LS2 enthält und sich in einer Richtung erstreckt, in der sich die zweite längere Seite LS2 erstreckt, ein zweites Gebiet. Zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist die vierte Halbleiterregion SR1 angeordnet.
Ein Gebiet (die ersten bis dritten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD3₂, die fünfte Halbleiterregion SR2 und ein Gebiet mit Regionen, in denen die ersten bis dritten Gate-Elektroden TX1₁ bis TX3₂ angeordnet sind) des Halbleitersubstrats 1A anders als das Lichtempfangsgebiet sind mit der Lichtabschirmschicht LI bedeckt, und es wird verhindert, dass Licht auf solch ein Gebiet einfällt. Demgemäß kann eine Erzeugung einer überflüssigen elektrischen Ladung, die durch ein auf das Gebiet einfallendes Licht verursacht wird, verhindert werden.
In einem Gebiet der Seite der ersten längeren Seite LS1, das von dem Lichtempfangsgebiet in der X-Richtung getrennt ist, ist eine Vielzahl erster Halbleiterregionen FD1₁ angeordnet, um voneinander entlang der ersten längeren Seite LS1 getrennt zu sein. In einem Gebiet der Seite der zweiten längeren Seite LS2, das von dem Lichtempfangsgebiet in der X-Richtung getrennt ist, ist eine Vielzahl erster Halbleiterregionen FD1₂ angeordnet, um voneinander entlang der zweiten längeren Seite LS2 getrennt zu sein und jeweils den entsprechenden ersten Halbleiterregionen FD1₁ gegenüberzuliegen, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, über dem/das Lichtempfangsgebiet. In dieser Ausführungsform liegen die erste Halbleiterregion FD1₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet ist, und die erste Halbleiterregion FD1₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet ist, einander in der X-Richtung gegenüber.
In dem Gebiet der Seite der ersten längeren Seite LS1, das von dem Lichtempfangsgebiet in der X-Richtung getrennt ist, ist eine Vielzahl zweiter Halbleiterregionen FD2₁ angeordnet, um voneinander entlang der ersten längeren Seite LS1 getrennt zu sein. In dem Gebiet der Seite der zweiten längeren Seite LS2, das von dem Lichtempfangsgebiet in der X-Richtung getrennt ist, ist eine Vielzahl zweiter Halbleiterregionen FD2₂ angeordnet, um voneinander entlang der zweiten längeren Seite LS2 getrennt zu sein und um den entsprechenden zweiten Halbleiterregionen FD2₁ gegenüberzuliegen, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, über dem Lichtempfangsgebiet. Die erste Halbleiterregion FD1₁ und die zweite Halbleiterregion FD2₁ sind abwechselnd in der Y-Richtung angeordnet, um voneinander getrennt zu sein. Die erste Halbleiterregion FD1₂ und die zweite Halbleiterregion FD2₂ sind abwechselnd in der Y-Richtung angeordnet, um voneinander getrennt zu sein. In dieser Ausführungsform liegen sich die zweite Halbleiterregion FD2₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet ist, und die zweite Halbleiterregion FD2₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS₂ angeordnet ist, einander in der X-Richtung gegenüber.
Die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ und TX2₂ sind auf der Lichteintrittsoberfläche 1FT durch die Isolierschicht 1E angeordnet. Eine Vielzahl erster Gate-Elektroden TX1₁ ist angeordnet, um voneinander getrennt zu sein entlang der ersten längeren Seite LS1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1, und die erste Gate-Elektrode TX1₁ ist zwischen der entsprechenden ersten Halbleiterregion FD1₁ und der Foto-Gate-Elektrode PG1 angeordnet. Eine Vielzahl erster Gate-Elektroden TX1₂ ist angeordnet, um voneinander getrennt zu sein entlang der zweiten längeren Seite LS2 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, und die erste Gate-Elektrode TX1₂ ist zwischen der entsprechenden ersten Halbleiterregion FD1₂ und der Foto-Gate-Elektrode PG1 angeordnet. Die ersten Gate-Elektroden TX1₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, und die ersten Gate-Elektroden TX1₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet sind, liegen einander in der X-Richtung gegenüber.
Eine Vielzahl zweiter Gate-Elektroden TX2₁ ist angeordnet, um voneinander getrennt zu sein entlang der ersten längeren Seite LS1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1, und die zweite Gate-Elektrode TX2₁ ist zwischen der entsprechenden zweiten Halbleiterregion FD2₁ und der Foto-Gate-Elektrode PG1 angeordnet. Eine Vielzahl zweiter Gate-Elektroden TX2₂ ist angeordnet, um voneinander getrennt zu sein entlang der zweiten längeren Seite LS2 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, und die zweite Gate-Elektrode TX2₂ ist zwischen der entsprechenden zweiten Halbleiterregion FD2₂ und der Foto-Gate-Elektrode PG1 angeordnet. Die erste Gate-Elektrode TX1₁ und die zweite Gate-Elektrode TX2₁ sind in der Y-Richtung abwechselnd angeordnet und sind voneinander getrennt. Die erste Gate-Elektrode TX1₂ und die zweite Gate-Elektrode TX2₂ sind in der Y-Richtung abwechselnd angeordnet und sind voneinander getrennt. Die zweiten Gate-Elektroden TX2₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, und die zweiten Gate-Elektroden TX2₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet sind, liegen einander in der X-Richtung gegenüber.
Die ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD2₂ zeigen eine Polygonform in der Draufsicht. In dieser Ausführungsform zeigen die ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD2₂ eine Rechteckform (genauer genommen eine Quadratform). Jedoch ist die Form der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD2₂ nicht auf ein Polygon beschränkt. Die ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD2₂ akkumulieren eine elektrische Ladung, die in Gebiete gerade unterhalb der entsprechenden ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ bis TX2₂ fließt. Die ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ und FD2₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, dienen als eine Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregion. Die ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₂ und FD2₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet sind, dienen als eine Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregion. Die ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD2₂ sind Gebiete, die durch einen n-Typ-Halbleiter mit einer hohen Störstellenkonzentration gebildet sind, und sind Floating-Diffusion-Gebiete.
Jede der ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ bis TX2₂ zeigt eine Polygonform in der Draufsicht. In dieser Ausführungsform zeigt jede der ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ bis TX2₂ eine ungefähre Rechteckform (genauer genommen eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung). Jedoch sind die Formen der ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ bis TX2₂ nicht auf ein Polygon beschränkt. Die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ führen selektiv ein Blockieren und ein Freigeben des Flusses einer Signalladung zu den ersten Halbleiterregionen FD1₁ bzw. FD1₂ auf Grundlage eines gegebenen entsprechenden Erfassungs-Gate-Signals S₁ durch. Die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ führen selektiv ein Blockieren und ein Freigeben des Flusses einer Signalladung an die zweiten Halbleiterregionen FD2₁ bzw. FD2₂ auf Grundlage eines gegebenen entsprechenden Erfassungs-Gate-Signals S₂ durch. Die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ und TX2₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, dienen als Erste-Seite-Transferelektroden. Die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₂ und TX2₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet sind, dienen als Zweite-Seite-Transferelektroden. Die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ bis TX2₂ können mit Verwendung von Polysilizium oder irgendeinem anderen Material gebildet sein.
In dem Gebiet der Seite der ersten längeren Seite LS1, das von dem Lichtempfangsgebiet in der X-Richtung getrennt ist, ist eine Vielzahl dritter Halbleiterregionen FD3₁ angeordnet, um voneinander entlang der ersten längeren Seite LS1 getrennt zu sein. In dem Gebiet der Seite der zweiten längeren Seite LS2, das von dem Lichtempfangsgebiet in der X-Richtung getrennt ist, ist eine Vielzahl dritter Halbleiterregionen FD3₂ angeordnet, um voneinander entlang der zweiten längeren Seite LS2 getrennt zu sein und um jeweils den entsprechenden dritten Halbleiterregionen FD3₁ gegenüberzuliegen, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, über dem/das Lichtempfangsgebiet. Die dritte Halbleiterregion FD3₁ ist angeordnet, um von den ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ und FD2₁ in der Y-Richtung getrennt zu sein, und die dritte Halbleiterregion FD3₂ ist angeordnet, um von den ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₂ und FD2₂ in der Y-Richtung getrennt zu sein. In dieser Ausführungsform sind die dritten Halbleiterregionen FD3₁ zwischen sämtlichen der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ und FD2₁ in der Y-Richtung angeordnet, und die dritten Halbleiterregionen FD3₂ sind zwischen sämtlichen der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₂ und FD2₂ in der Y-Richtung angeordnet. Außerdem können die dritten Halbleiterregionen FD3₁ auch bei beiden Enden in der Y-Richtung angeordnet sein, um sämtliche der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ und FD2₁ dazwischen in der Y-Richtung angeordnet zu haben, und die dritten Halbleiterregionen FD3₂ können auch bei beiden Enden in der Y-Richtung angeordnet sein, um sämtliche der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₂ und FD2₂ dazwischen in der Y-Richtung angeordnet zu haben. Die dritten Halbleiterregionen FD3₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, und die dritten Halbleiterregionen FD3₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet sind, liegen einander in der X-Richtung gegenüber.
Die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ sind auf der Lichteintrittsoberfläche 1FT durch die Isolierschicht 1E angeordnet. Eine Vielzahl dritter Gate-Elektroden TX3₁ ist angeordnet, um voneinander entlang der ersten längeren Seite LS1 getrennt zu sein auf der Seite der ersten längeren Seite LS1, und die dritte Gate-Elektrode TX3₁ ist zwischen der entsprechenden dritten Halbleiterregion FD3₁ und der Foto-Gate-Elektrode PG1 angeordnet. Eine Vielzahl dritter Gate-Elektroden TX3₂ ist angeordnet, um voneinander getrennt zu sein entlang der zweiten längeren Seite LS2 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, und die dritte Gate-Elektrode TX3₂ ist zwischen der entsprechenden dritten Halbleiterregion FD3₂ und der Foto-Gate-Elektrode PG1 angeordnet. Die dritte Gate-Elektrode TX3₁ ist angeordnet, um von den ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ und TX2₁ in der Y-Richtung getrennt zu sein, und die dritte Gate-Elektrode TX3₂ ist angeordnet, um von den ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₂ und TX2₂ in der Y-Richtung getrennt zu sein. Die dritten Gate-Elektroden TX3₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, und die dritten Gate-Elektroden TX3₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet sind, liegen einander in der X-Richtung gegenüber.
Die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ zeigen eine Polygonform in der Draufsicht. In dieser Ausführungsform zeigen die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ eine Rechteckform (genauer genommen eine Quadratform). Jedoch sind die Formen der dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ nicht auf ein Polygon beschränkt. Die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ entladen eine elektrische Ladung, die in Gebiete gerade unterhalb der entsprechenden dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ fließt. Die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ dienen als eine Überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregion (Überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Drain) und sind beispielsweise mit einem festen elektrischen Potential verbunden. Die dritte Halbleiterregion FD3₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet ist, dient als eine Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregion. Die dritte Halbleiterregion FD3₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet ist, dient als eine Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregion. Die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ sind Gebiete, die durch einen n-Typ-Halbleiter mit hoher Störstellenkonzentration gebildet sind, und sind Floating-Diffusion-Gebiete.
Jede der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ zeigt eine Polygonform in der Draufsicht. In dieser Ausführungsform zeigt jede der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ eine Rechteckform (genauer genommen eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung). Jedoch sind die Formen der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ nicht auf ein Polygon beschränkt.
Die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ führen selektiv ein Blockieren und Freigeben des Flusses einer überflüssigen elektrischen Ladung an die dritten Halbleiterregionen FD3₁ bzw. FD3₂ auf Grundlage eines gegebenen entsprechenden Entladungs-Gate-Signals S₃ durch. Die dritten Gate-Elektroden TX3₁, die auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet sind, dienen als Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden. Die dritten Gate-Elektroden TX3₂, die auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet sind, dienen als Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden. Die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ können mit Verwendung von Polysilizium oder irgendeinem anderen Material gebildet sein.
Die vierte Halbleiterregion SR1 ist zwischen den ersten und zweiten längeren Seiten LS1 und LS2 in einem Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1 angeordnet. Die vierte Halbleiterregion SR1 zeigt eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung in der Draufsicht. Die vierte Halbleiterregion SR1 erstreckt sich in der Y-Richtung, um die erste kürzere Seite SS1 und die zweite kürzere Seite SS2 bei einem Mittenabschnitt zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 zu kombinieren.
Die vierte Halbleiterregion SR1 hat denselben Leitfähigkeitstyp wie der des Halbleitersubstrats 1A und ist eine Region mit einer Störstellenkonzentration höher als die der zweiten Substratregion 1Ab, ist mit anderen Worten durch einen p-Typ-Halbleiter mit einer hohen Störstellenkonzentration gebildet. Die vierte Halbleiterregion SR1 kann eine p-Typ-Well-Region bzw. p-Typ-Wannenregion oder eine p-Typ-Diffusionsregion sein.
Die fünfte Halbleiterregion SR2₁ ist angeordnet, um sich entlang der ersten längeren Seite LS1 in einem Gebiet zu erstrecken, das auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet ist, das/die getrennt von dem Lichtempfangsgebiet ist in der X-Richtung. Die fünfte Halbleiterregion SR2₂ ist angeordnet, um sich entlang der zweiten längeren Seite LS2 in einem Gebiet zu erstrecken, das auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet ist, das/die getrennt ist von dem Lichtempfangsgebiet in der X-Richtung. Jede der fünften Halbleiterregionen SR2₁ und SR2₂ zeigen eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung in der Draufsicht. Die fünfte Halbleiterregion SR2₁ ist entlang der längeren Seite des Distanzsensors P1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angeordnet und hat einen Abschnitt, der mit den ersten bis dritten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD3₁ überlappt, angeordnet auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 in der Draufsicht. Die fünfte Halbleiterregion SR2₂ ist entlang der längeren Seite des Distanzsensors P1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet und hat einen Abschnitt, der die ersten bis dritten Halbleiterregionen FD1₂ bis FD3₂ überlappt, angeordnet auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 in der Draufsicht.
Die fünften Halbleiterregionen SR2₁ und 2₂ haben denselben Leitfähigkeitstyp wie der des Halbleitersubstrats 1A und sind Regionen mit Störstellenkonzentrationen höher als die der zweiten Halbleiterregion 1Ab, sind mit anderen Worten durch einen p-Typ-Halbleiter mit hoher Störstellenkonzentration gebildet. Die fünften Halbleiterregionen SR2₁ und 2₂ können p-Typ-Well-Regionen bzw. p-Typ-Wannenregionen oder p-Typ-Diffusionsregionen sein. Jedoch brauchen die fünften Halbleiterregionen SR2₁ und 2₂ nicht angeordnet zu sein.
Die Dicke/Störstellenkonzentration jeder Region sind wie folgt.
Erste Substratregion 1Aa von Halbleitersubstrat 1A: Dicke von 5 bis 700 μm/Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁸ bis 10²⁰ cm^–3
Zweite Substratregion 1Ab von Halbleitersubstrat 1A: Dicke von 3 bis 50 μm/Störstellenkonzentration von 1 × 10¹³ bis 10¹⁶ cm^–3
Erste Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂: Dicke von 0,1 bis 0,4 μm/Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁸ bis 10²⁰ cm^–3
Zweite Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂: Dicke von 0,1 bis 0,4 μm/Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁸ bis 10²⁰ cm^–3
Dritte Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂: Dicke von 0,1 bis 0,4 μm/Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁸ bis 10²⁰ cm^–3
Vierte Halbleiterregion SR1: Dicke von 1 bis 5 μm/Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁶ bis 10¹⁸ cm^–3
Fünfte Halbleiterregion SR2: Dicke von 1 bis 5 μm/Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁶ bis 10¹⁸ cm^–3
In der Isolierschicht 1E sind Kontaktlöcher (in der Figur nicht veranschaulicht) angeordnet, die zum Exponieren der Oberflächen der ersten bis dritten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD3₂ verwendet sind. Innerhalb der Kontaktlöcher sind Leiter (in der Figur nicht veranschaulicht) angeordnet, die zum Verbinden der ersten bis dritten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD3₂ mit dem Äußeren verwendet sind.
Wenn ein Hochpegelsignal (positives elektrisches Potential) an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ angelegt wird, wird das Potential von Gebieten gerade unterhalb der ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ niedriger als das eines Gebietes gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1 des Halbleitersubstrats 1A. Demgemäß wird die negative elektrische Ladung (Elektron) in die Richtungen der ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ angezogen und wird innerhalb von Potentialwannen akkumuliert, die durch ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ ausgebildet sind. Die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ veranlassen, dass eine Signalladung in die ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ gemäß einem Eingangssignal fließt. Der n-Typ-Halbleiter enthält positiv ionisierte Donatoren, hat ein positives Potential und zieht Elektronen hat. Wenn ein Niedrigpegelsignal (beispielsweise ein geerdetes elektrisches Potential) an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ angelegt wird, werden Potentialwände gemäß den ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ ausgebildet. Demgemäß wird eine in dem Halbleitersubstrat 1A erzeugte elektrische Ladung nicht zu dem jeweiligen Inneren der ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ angezogen.
Wenn ein Hochpegelsignal an die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ angelegt wird, wird das Potential von Gebieten gerade unterhalb der zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ niedriger als das des Gebietes gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1 des Halbleitersubstrats 1A. Demgemäß wird eine negative elektrische Ladung in die Richtungen der zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ angezogen und wird innerhalb von Potentialwannen akkumuliert, die durch die zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ ausgebildet sind. Die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ veranlassen, dass eine Signalladung in die zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ gemäß einem Eingangssignal fließt. Wenn ein Niedrigpegelsignal an die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ angelegt wird, werden Potentialwände gemäß den zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ ausgebildet. Demgemäß wird eine in dem Halbleitersubstrat 1A erzeugte elektrische Ladung nicht zu dem jeweiligen Inneren der zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ angezogen.
Wenn ein Hochpegelsignal an die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angelegt wird, wird das Potential von Gebieten gerade unterhalb der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ niedriger als das des Gebietes gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1 des Halbleitersubstrats 1A. Demgemäß wird eine negative elektrische Ladung in die Richtungen der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angezogen und wird durch Potentialwannen entladen, die durch die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ ausgebildet sind. Wenn ein Niedrigpegelsignal an die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angelegt wird, werden Potentialwände gemäß den dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ ausgebildet. Demgemäß wird eine in dem Halbleitersubstrat 1A erzeugte elektrische Ladung nicht zu dem jeweiligen Inneren der dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ angezogen. Ein Teil der elektrischen Ladung, in den Elektrische-Ladung-Erzeugungsregionen gemäß dem Einfall des Lichts erzeugt, wird an die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ als überflüssige elektrische Ladung entladen.
Das Erfassungsimpulslicht L_D von dem Zielobjekt, das von der Lichteintrittsoberfläche 1FT des Halbleitersubstrats 1A einfällt, erreicht das Lichtempfangsgebiet (Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion) auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats 1A. Die elektrische Ladung, die innerhalb des Halbleitersubstrats 1A gemäß dem Einfall des Erfassungsimpulslichtes L_D erzeugt worden ist, wird von der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion an die Gebiete gerade unterhalb der ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ oder der zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ transferiert, die zu der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion benachbart sind. Wenn ein mit dem Impulsansteuersignal S_P der Lichtquelle synchronisiertes Erfassungs-Gate-Signal S₁ an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ durch die Verdrahtungsplatte 10 angelegt wird, fließt mit anderen Worten eine in den Elektrische-Ladung-Erzeugungsregionen erzeugte elektrische Ladung in die Gebiete gerade unterhalb der ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ und fließt davon in die ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂. Wenn ein Erfassungs-Gate-Signal S₂ mit einer Phase unterschiedlich von denen des Impulsansteuersignals S_P der Lichtquelle und des Erfassungs-Gate-Signals S₁ an die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ durch die Verdrahtungsplatte 10 angelegt wird, fließt eine in den Elektrische-Ladung-Erzeugungsregionen erzeugte elektrische Ladung in die Gebiete gerade unterhalb der zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ und fließt davon in die zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂.
Der Distanzbildsensor 1, obwohl nicht in der Figur veranschaulicht, enthält eine rückseitige Gate-Halbleiterregion, die zum Fixieren des elektrischen Potentials des Halbleitersubstrats 1A auf ein elektrisches Referenzpotential verwendet wird.
8 und 9 sind Diagramme, die Potentialverteilungen zum Beschreiben von Operationen zum Akkumulieren einer elektrischen Ladung veranschaulichen. 10 ist ein Diagramm, das eine Potentialverteilung zum Beschreiben einer Operation zum Entladen einer elektrischen Ladung veranschaulicht. Hier veranschaulicht (a) von 8 bis 10 Potentialverteilungen auf einem entlang einer in 4 veranschaulichten Linie V-V genommenen Querschnitt, veranschaulicht (b) von 8 bis 10 Potentialverteilungen auf einem entlang einer in 4 veranschaulichten Linie VI-VI genommenen Querschnitt, und veranschaulicht (c) von 8 bis 10 Potentialverteilungen auf einem entlang einer in 4 veranschaulichten Linie VII-VII genommenen Querschnitt.
Wenn Licht einfällt, wird das Potential φPG1 der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion festgelegt, geringfügig höher als das Referenzpotential zu sein, durch/um ein an die Foto-Gate-Elektrode PG1 angelegtes elektrisches Potential (beispielsweise ein elektrisches Zwischenpotential zwischen einem höchsten elektrischen Potential und einem niedrigsten elektrischen Potential unter an die ersten bis dritten Gate-Elektroden TX1₁ bis TX3₂ angelegten elektrischen Potentialen). In jeder Figur sind die Potentiale φTX1₁ und φTX1₂ der Gebiete gerade unterhalb der ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂, die Potentiale φTX2₁ und φTX2₂ der Gebiete gerade unterhalb der zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂, die Potentiale φTX3₁ und φTX3₂ der Gebiete gerade unterhalb der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂, die Potentiale φFD1₁ und φFD1₂ der ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂, die Potentiale φFD2₁ und φFD2₂ der zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂, die Potentiale φFD3₁ und φFD3₂ der dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und das Potential φSR1 der vierten Halbleiterregion SR1 veranschaulicht.
Ein Erfassungs-Gate-Signal S₁ wird an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ als ein Ladungstransfersignal angelegt. Wenn das hohe elektrische Potential des Erfassungs-Gate-Signals S₁ an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ eingegeben wird, wie in (a) von 8 veranschaulicht, wird eine in der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion (das Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1) erzeugte elektrische Ladung in Potentialwannen der ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ durch die Gebiete gerade unterhalb der ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ entlang eines Potentialgradienten akkumuliert. Innerhalb der Potentialwannen der ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ wird die elektrische Ladungsmenge Q1 gemäß einem Impuls-Timing des Erfassungs-Gate-Signals S₁ akkumuliert. Eine Spannungsausgabe V_out1, die der akkumulierten elektrischen Ladungsmenge Q1 entspricht, wird von den ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ gelesen. Die Spannungsausgabe V_out1 entspricht dem oben beschriebenen Signal d₁.
Zu dieser Zeit ist in dem Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1 das Potential φSR1 der vierten Halbleiterregion SR1, die bei einem Mittenabschnitt in der X-Richtung positioniert ist, höher als das Potential φPG1 der Seiten der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2. Demgemäß wird in dem Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1 ein sich in der Y-Richtung erstreckendes Hochpotentialgebiet ausgebildet zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, und es wird ein viel steilerer Gradient des Potentials, das sich von der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und zu der zweiten längeren Seite LS2 verringert, ausgebildet.
Die in der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion erzeugte elektrische Ladung bewegt sich flink zu der ersten Halbleiterregion FD1₁ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der ersten Halbleiterregion FD1₂ auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 gemäß dem oben beschriebenen Potentialgradienten, der durch die vierte Halbleiterregion SR1 ausgebildet ist.
Wie in (b) und (c) von 8 veranschaulicht, während das Erfassungs-Gate-Signal S₁ an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ angelegt wird, wird ein elektrisches Niedrigpegel-Potential (beispielsweise geerdetes elektrisches Potential) an die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ und dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angelegt. Demgemäß werden die Potentiale φTX2₁ und TX2₂ und die Potentiale φTX3₁ und TX3₂ nicht verringert, und eine elektrische Ladung fließt nicht in das jeweilige Innere der Potentialwannen der zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ und der dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂.
Ein Erfassungs-Gate-Signal S₂ wird an die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ als ein Ladungstransfersignal angelegt. Wenn das hohe elektrische Potential des Erfassungs-Gate-Signals S₂ an die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ eingegeben wird, wie in (b) von 9 veranschaulicht, wird eine in der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion erzeugte elektrische Ladung in Potentialwannen der zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ durch die Gebiete gerade unterhalb der zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ entlang eines Potentialgradienten akkumuliert. Innerhalb der Potentialwannen der zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ wird die elektrische Ladungsmenge Q2 gemäß einem Impuls-Timing des Erfassungs-Gate-Signals S₂ akkumuliert. Eine Spannungsausgabe V_out2, die der akkumulierten elektrischen Ladungsmenge Q2 entspricht, wird von den zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ gelesen. Die Spannungsausgabe V_out2 entspricht dem oben beschriebenen Signal d₂.
Die in der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion erzeugte elektrische Ladung bewegt sich flink zu der zweiten Halbleiterregion FD2₁ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten Halbleiterregion FD2₂ auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 gemäß dem oben beschriebenen Potentialgradienten, der durch die vierte Halbleiterregion SR1 ausgebildet ist.
Wie in (a) und (c) von 9 veranschaulicht, während das Erfassungs-Gate-Signal S2 an die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ angelegt wird, wird ein elektrisches Niedrigpegel-Potential an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ und dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angelegt. Demgemäß werden die Potentiale φTX1₁ und TX1₂ und die Potentiale φTX3₁ und TX3₂ nicht verringert, und eine elektrische Ladung fließt nicht in das jeweilige Innere der Potentialwannen der ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ und der dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂.
Ein Entladungs-Gate-Signal S₃ wird an die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angelegt. Wenn das hohe elektrische Potential des Entladungs-Gate-Signals S₃ an die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ eingegeben wird, wie in (c) von 10 veranschaulicht, fließt eine in der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion erzeugte elektrische Ladung in das jeweilige Innere der Potentialwannen der dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ durch die Gebiete gerade unterhalb der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ entlang des Potentialgradienten als überflüssige elektrische Ladung. Die in die Potentialwannen der dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ fließende überflüssige elektrische Ladung wird zu der Außenseite entladen. Während ein positives elektrisches Potential an die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angelegt wird, wird ein elektrisches Niedrigpegel-Potential an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ und die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ angelegt. Demgemäß, wie in (a) und (b) von 10 veranschaulicht, werden die Potentiale φTX1₁ und TX1₂ und die Potentiale φTX2₁ und TX2₂ nicht verringert, und eine elektrische Ladung fließt nicht in das jeweilige Innere der Potentialwannen der ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ und der zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂.
11 ist ein Zeitablaufdiagramm vielfältiger Signale.
Eine Rahmenperiode ist durch eine Dauer, während welcher eine Signalladung akkumuliert wird (Akkumulationsperiode), und eine Periode ausgestaltet, während welcher die Signalladung gelesen wird (Leseperiode). Wenn ein Distanzsensor P1 betrachtet wird, während der Akkumulationsperiode, wird ein Signal, das auf einem Impulsansteuersignal S_P basiert, an die Lichtquelle angelegt, und ein Erfassungs-Gate-Signal S₁ wird an die ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ in Synchronisation damit angelegt. Anschließend wird ein Erfassungs-Gate-Signal S₂ an die zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ mit einer vorbestimmten Phasendifferenz von dem Erfassungs-Gate-Signal S₁ (beispielsweise eine Phasendifferenz von 180 Grad) angelegt. Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen werden mit anderen Worten an die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ und TX2₁ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 angelegt, und die Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen werden an die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₂ und TX2₂ auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angelegt. Bevor die Distanz gemessen wird, wird ein Rücksetzsignal an die ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD2₂ angelegt, und eine im Inneren akkumulierte elektrische Ladung wird zu der Außenseite entladen. Nachdem das Rücksetzsignal für einen Moment in dem An-Zustand ist und dann kontinuierlich in dem Aus-Zustand ist, werden sequenziell Impulse der Erfassungs-Gate-Signale S₁ und S₂ an die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ bis TX2₂ angelegt, und eine elektrische Ladung wird transferiert. Dann wird die Signalladung aufaddiert, um innerhalb der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD2₂ akkumuliert zu werden.
Danach, während einer Leseperiode, werden innerhalb der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ bis FD2₂ akkumulierte Signalladungen gelesen. Zu dieser Zeit ist das an die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angelegte Entladungs-Gate-Signal S₃ in dem hohen Pegel, werden positive elektrische Potentiale an die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ angelegt, und eine überflüssige elektrische Ladung wird in den Potentialwannen der dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ gesammelt.
Ein an die Foto-Gate-Elektrode PG1 angelegtes elektrisches Potential V_PG wird festgelegt, um niedriger als die elektrischen Potentiale VTX1₁, TX1₂, VTX2₁, TX2₂, VTX3₁ und TX3₂ zu sein. Demgemäß, wenn die Erfassungs-Gate-Signale S₁ und S₂ in den hohen Pegel gelangen/werden, sind die Potentiale φTX1₁, φTX1₂, φTX2₁, φTX2₂ niedriger als das Potential φPG1. Wenn das Entladungs-Gate-Signal S₃ in den hohen Pegel gelangt, sind die Potentiale φTX3₁ und φTX3₂ niedriger als das Potential φPG1.
Das elektrische Potential V_PG wird festgelegt, höher als das elektrische Potential zu einer Zeit zu sein, wenn die Erfassungs-Gate-Signale S₁ und S₂ und das Entladungs-Gate-Signal S₃ in dem niedrigen Pegel sind. Wenn die Erfassungs-Gate-Signale S₁ und S₂ in den Niedrigpegel gelangen, sind die Potentiale φTX1₁, φTX1₂, φTX2₁ und φTX2₂ höher als das Potential φPG1. Wenn das Entladungs-Gate-Signal S3 in den Niedrigpegel gelangt, sind die Potentiale φTX3₁ und φTX3₂ höher als das Potential φPG1.
Es wird angenommen, dass die Impulsbreite von jedem der Impulssignale S_P, S₁, S₂ und S_D T_P ist. Wenn das mit dem Impulsansteuersignal S_P synchronisierte Erfassungs-Gate-Signal S₁ in dem Hochpegel ist, und das Impulserfassungssignal S_D in dem Hochpegel ist, ist die elektrische Ladungsmenge, die innerhalb des Distanzsensors P1 erzeugt worden ist (die innerhalb der ersten Halbleiterregionen FD1₁ und FD1₂ akkumulierte elektrische Ladungsmenge) Q1. Wenn das Erfassungs-Gate-Signal S₂ mit einer Phasendifferenz von 180 Grad von dem Impulsansteuersignal S_P in dem Hochpegel ist, und das Impulserfassungssignal S_D in dem Hochpegel ist, ist die elektrische Ladungsmenge, die innerhalb des Distanzsensors P1 erzeugt worden ist (die innerhalb der zweiten Halbleiterregionen FD2₁ und FD2₂ akkumulierte elektrische Ladungsmenge) Q2.
Eine Phasendifferenz zwischen dem Erfassungs-Gate-Signal S₁ und dem Impulserfassungssignal S_D (eine Phasendifferenz zwischen dem Emissionsimpulslicht L_P und dem Erfassungsimpulslicht L_D) ist proportional zu der oben beschriebenen elektrischen Ladungsmenge Q2. Wenn eine elektrische Gesamtladungsmenge, die innerhalb eines Pixels erzeugt worden ist, Q1 + Q2 ist, hinkt das Impulserfassungssignal S_D eine Dauer von Δt = T_P × Q2/(Q1 + Q2) hinter dem Impulsansteuersignal S_P hinterher. Wenn eine Distanz bis zu dem Zielobjekt d ist, und die Lichtgeschwindigkeit c ist, ist die Laufzeit Δt eines Impulslichtes als Δt = 2d/c gegeben. Aus diesem Grund berechnet, wenn zwei elektrische Ladungsmengen Q1 und Q2 als Signale d₁ und d₂ mit einer Distanzinformation von einem spezifischen Pixel ausgegeben werden, der Arbeitsschaltkreis 5 die Distanz d zu dem Zielobjekt H durch Verwendung von d = (c × Δt)/2 = c × T_P × Q2/(2 × (Q1 + Q2)) auf Grundlage der eingegebenen elektrischen Ladungsmengen Q1 und Q2 und der im Voraus bestimmten Impulsbreite T_P.
Wie oben beschrieben, kann durch separates Lesen der elektrischen Ladungsmengen Q1 und Q2 der Arbeitsschaltkreis 5 die Distanz d berechnen. Man beachte, dass der oben beschriebene Impuls wiederholt ausgegeben wird, und Integralwerte davon können als die elektrischen Ladungsmengen Q1 und Q2 ausgegeben werden.
Die Verhältnisse der elektrischen Ladungsmengen Q1 und Q2 zu einer elektrischen Gesamtladungsmenge entsprechen der oben beschriebenen Phasendifferenz, mit anderen Worten einer Distanz bis zu dem Zielobjekt H. Der Arbeitsschaltkreis 5 berechnet eine Distanz bis zu dem Zielobjekt H gemäß der Phasendifferenz. Wie oben beschrieben ist, wenn eine der Phasendifferenz entsprechende Zeitdifferenz Δt ist, die Distanz d vorzugsweise gegeben als d = (c × Δt)/2. Eine zweckgemäße Korrekturoperation kann zu der oben beschriebenen Berechnung hinzugefügt sein. In einem beispielhaften Fall, wo eine tatsächliche Distanz und die berechnete Distanz d voneinander unterschiedlich sind, kann es so eingerichtet sein, dass ein die berechnete Distanz korrigierender Koeffizient β im Voraus akquiriert wird, und eine finale berechnete Distanz d akquiriert wird mittels Multiplizieren der berechneten Distanz d mit dem Koeffizienten β in einem Produkt nach einer Versendung. Außerdem kann es eingerichtet sein, so dass eine Außenlufttemperatur gemessen wird, und in einem Fall, wo die Lichtgeschwindigkeit sich unterscheidet gemäß der Außenlufttemperatur, wird, nachdem eine Berechnung zum Korrigieren der Lichtgeschwindigkeit c durchgeführt wird, die Distanzberechnung durchgeführt. Darüber hinaus kann es so eingerichtet sein, dass eine Beziehung zwischen einem an den Arbeitsschaltkreis eingegebenen Signal und einer tatsächlichen Distanz in einem Speicher im Voraus gespeichert ist, und die Distanz berechnet wird mit Verwendung eines Nachschlagetabelleverfahrens. Das Berechnungsverfahren kann auf Grundlage der Sensorstruktur geändert werden, und ein Berechnungsverfahren, das konventionell bekannt ist, kann dafür verwendet werden.
Wie oben wird in dem Distanzsensor P1 des Distanzbildsensors 1 gemäß dieser Ausführungsform ein hohes Potential in dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 erzeugt, das/die zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 des Lichtempfangsgebietes positioniert ist, und eine Steigung des Potentials wird zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 ausgebildet. Unter gemäß dem eintretenden Licht erzeugten Signalladungen wird demgemäß eine Signalladung, die in einem Gebiet gerade unterhalb eines Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 erzeugt worden ist, zu der ersten längeren Seite LS1 beschleunigt, und eine Signalladung, die in einem Gebiet gerade unterhalb eines Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 erzeugt worden ist, wird zu der zweiten längeren Seite LS2 beschleunigt. Somit kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
In dem Distanzsensor P1 wird ein hohes Potential zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 erzeugt, und eine Steigung des Potentials wird zu sowohl der ersten längeren Seite LS1 als auch der zweiten längeren Seite LS2 ausgebildet. Beispielsweise ist die Bewegungsdistanz der Signalladung kürzer als die eines Falls, wo die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1 und TX2 entlang nur einer der ersten und zweiten längeren Seiten LS1 und LS2 angeordnet sind, und eine Steigung des Potentials von der anderen der ersten und zweiten längeren Seiten LS1 und LS2 zu der einen davon ausgebildet wird. Demgemäß kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 genutzt wird, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen werden an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen werden auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben. Selbst wenn irgendeines der Ladungstransfersignale S₁ und S₂ gegeben ist, können somit die Signalladungen, die in dem Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und auch dem Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 erzeugt worden sind, akquiriert werden. Demgemäß verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und die Transfergenauigkeit kann verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben werden, kann der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung, in der sich die erste längere Seite LS1 und die zweite längere Seite LS21 einander gegenüberliegen, reduziert werden, um kleiner als der von einem Fall zu sein, wo nur Ladungstransfersignale mit einer Phase an die Erste-Seite-Transferelektrode bzw. die Zweite-Seite-Transferelektrode eingegeben werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P1 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ auf den Seiten der ersten längeren Seite LS1 bzw. der zweiten längeren Seite LS2 enthält, kann eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden, und demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer anderen Ausführungsform beschrieben werden. 12 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 12 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P2 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass die Anzahl dritter Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ kleiner ist im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P1 (siehe 4).
In dem Distanzsensor P2 ist die dritte Halbleiterregion FD3₁ abwechselnd zwischen der ersten Halbleiterregion FD1₁ und der zweiten Halbleiterregion FD2₁ in der Y-Richtung angeordnet, und die dritte Halbleiterregion FD3₂ ist abwechselnd zwischen der ersten Halbleiterregion FD1₂ und der zweiten Halbleiterregion FD2₂ in der Y-Richtung angeordnet. Die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ können bei beiden Enden in der Y-Richtung angeordnet sein. Die dritte Gate-Elektrode TX3₁ ist abwechselnd zwischen der ersten Gate-Elektrode TX1₁ und der zweiten Gate-Elektrode TX2₁ in der Y-Richtung angeordnet, und die dritte Gate-Elektrode TX3₂ ist abwechselnd zwischen der ersten Gate-Elektrode TX1₂ und der zweiten Gate-Elektrode TX2₂ in der Y-Richtung angeordnet.
In dem Distanzsensor P2 gemäß dieser Ausführungsform, da eine Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben werden, verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P2 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 bzw. der Seite der zweiten längeren Seite LS2 enthält, kann eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 13 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 13 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P3 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass er nicht die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P1 (siehe 4) enthält.
In dem Distanzsensor P3 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, kann die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert werden. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben werden, verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 14 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 14 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P4 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass die Anordnung der Halbleiterregionen und der Elektroden unterschiedlich ist zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2 im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P1 (siehe 4).
In dem Distanzsensor P4 liegen sich die erste Gate-Elektrode TX1₁ und die zweite Gate-Elektrode TX2₂, an welche Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, in der X-Richtung gegenüber, und die zweite Gate-Elektrode TX2₁ und die erste Gate-Elektrode TX1₂, an die die Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, liegen einander in der X-Richtung gegenüber. Demgemäß sind die Eingangspositionen der Erfassungs-Gate-Signale S₁ und S₂ unterschiedlich zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2. Die erste Halbleiterregion FD1₁ und die zweite Halbleiterregion FD2₂ liegen einander in der X-Richtung gegenüber, und die zweite Halbleiterregion FD2₁ und die erste Halbleiterregion FD1₂ liegen einander in der X-Richtung gegenüber.
In dem Distanzsensor P4 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen werden an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen werden auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben. Da Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen jeweils eingegeben werden, verringert sich somit eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Die Gate-Elektroden sind so angeordnet, dass die erste Gate-Elektrode TX1₁ und die zweite Gate-Elektrode TX2₂, an welche Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, einander in der X-Richtung gegenüberliegen, und die zweite Gate-Elektrode TX2₁ und die erste Gate-Elektrode TX1₂, an welche Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, liegen einander in der X-Richtung gegenüber. Demgemäß sind Eingangspositionen der Erfassungs-Gate-Signale mit derselben Phase unterschiedlich zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2. Aus diesem Grund kann die Abhängigkeit von den Eingangspositionen der Erfassungs-Gate-Signale ausgewogen bzw. ausgeglichen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P4 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 bzw. der Seite der zweiten längeren Seite LS2 enthält, wird eine überflüssige elektrische Ladung entladen. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 15 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 15 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P5 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass die Anordnung der Halbleiterregionen und der Elektroden unterschiedlich ist zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2, im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P2 (siehe 12).
In dem Distanzsensor P5 liegen die erste Gate-Elektrode TX1₁ und die zweite Gate-Elektrode TX2₂, an welche Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, einander in der X-Richtung gegenüber, und die zweite Gate-Elektrode TX2₁ und die erste Gate-Elektrode TX1₂, an welche die Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, liegen einander in der X-Richtung gegenüber. Demgemäß sind die Eingangspositionen der Erfassungs-Gate-Signale S₁ und S₂ unterschiedlich zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2. Die erste Halbleiterregion FD1₁ und die zweite Halbleiterregion FD2₂ liegen einander in der X-Richtung gegenüber, und die zweite Halbleiterregion FD2₁ und die erste Halbleiterregion FD1₂ liegen einander in der X-Richtung gegenüber.
In dem Distanzsensor 25 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen werden an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen werden auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben. Da Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen jeweils eingegeben werden, wird somit eine Störung bei der Sammlung der Signalladung verringert, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Die Gate-Elektroden sind so angeordnet, dass die erste Gate-Elektrode TX1₁ und die zweite Gate-Elektrode TX2₂, an welche Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, einander in der X-Richtung gegenüberliegen, und die zweite Gate-Elektrode TX2₁ und die erste Gate-Elektrode TX1₂, an welche Ladungstransfersignale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, liegen einander in der X-Richtung gegenüber. Demgemäß sind Eingangspositionen der Erfassungs-Gate-Signale mit derselben Phase unterschiedlich zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2. Aus diesem Grund kann die Abhängigkeit von den Eingangspositionen der Erfassungs-Gate-Signale ausgewogen bzw. ausgeglichen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 16 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 16 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P6 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass die Positionen der Halbleiterregionen und der Elektroden zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2 abweichen, im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P2 (siehe 12).
In dem Distanzsensor P6 sind die Positionen der ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ und TX2₁ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₂ und TX2₂ auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet, um miteinander in der Y-Richtung abzuweichen. Demgemäß sind die Eingangspositionen der Erfassungs-Gate-Signale S₁ und S₂ unterschiedlich zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2. Die Positionen der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₁ und FD2₁ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der ersten und zweiten Halbleiterregionen FD1₂ und FD2₂ auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 sind angeordnet, um miteinander in der Y-Richtung abzuweichen.
In dem Distanzsensor P6 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben werden, verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₁ und TX2₁ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und die ersten und zweiten Gate-Elektroden TX1₂ und TX2₂ auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 angeordnet sind, um Positionen zu haben, die voneinander in der Y-Richtung abweichen, in der sich die ersten und zweiten längeren Seiten LS1 und LS2 erstrecken, sind die Positionen der Ladungstransfersignale mit derselben Phase unterschiedlich zwischen der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2. Aus diesem Grund kann die Abhängigkeit von den Eingangspositionen der Ladungstransfersignale ausgeglichen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P6 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 bzw. der Seite der zweiten längeren Seite LS2 enthält, kann eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 17 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 17 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P7 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass vierte Gate-Elektroden TX4₁ und TX4₂ mit einer Form unterschiedlich von der der ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂ enthalten sind anstelle der ersten Gate-Elektroden TX1₁ und TX1₂, und fünfte Gate-Elektroden TX5₁ und TX5₂ mit einer Form unterschiedlich von der der zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ enthalten sind anstelle der zweiten Gate-Elektroden TX2₁ und TX2₂ im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P2 (siehe 12).
Auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 sind eine Vielzahl von Paaren der vierten Gate-Elektrode TX4₁ und der fünften Gate Elektrode TX5₁ benachbart zueinander in der Y-Richtung ausgebildet in der Y-Richtung, und auf der Seite der längeren Seite LS2 sind eine Vielzahl von Paaren der vierten Gate-Elektrode TX4₂ und der fünften Gate-Elektrode TX5₂ benachbart zueinander in der Y-Richtung ausgebildet in der Y-Richtung. Zwischen diesen Paaren auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 ist die dritte Gate-Elektrode TX3₁ angeordnet, und zwischen den Paaren auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 ist die dritte Gate-Elektrode TX3₂ angeordnet.
Jede von den vierten und fünften Gate-Elektroden TX4₁ bis TX5₂ zeigt eine ”L”-Form in der Draufsicht. Jede der vierten und fünften Gate-Elektroden TX4₁ bis TX5₂ enthält einen ersten Abschnitt TX10 und einen zweiten Abschnitt TX20. Der erste Abschnitt TX10 erstreckt sich in der Y-Richtung und zeigt eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung in der Draufsicht. Der zweite Abschnitt TX20 erstreckt sich in der X-Richtung von einem Endabschnitt des ersten Abschnitts TX10, entfernter positioniert von dem benachbarten Abschnitt TX10, und zeigt eine Rechteckform mit der X-Richtung als ihre längerseitige Richtung in der Draufsicht. Der zweite Abschnitt TX20 enthält einen Abschnitt, der das Lichtempfangsgebiet in der Draufsicht überlappt.
Die Foto-Gate-Elektrode PG1 zeigt eine Form mit ausgesparten Abschnitten, um die vierten und fünften Gate-Elektroden TX4₁ bis TX5₂ für jede längere Seite in der Draufsicht zu vermeiden. Der zweite Abschnitt TX20 wird durch die Foto-Gate-Elektrode PG1 in der Draufsicht umgeben. Genauer genommen wird der zweite Abschnitt TX20 durch die Foto-Gate-Elektrode PG1 über drei Seiten umgeben, die in dem Rand des zweiten Abschnitts TX20 enthalten sind.
Wie oben beschrieben, dient in dem Lichtempfangsgebiet des Halbleitersubstrats 1A das der Foto-Gate-Elektrode PG1 entsprechende Gebiet (das Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1) als eine Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion, in der eine elektrische Ladung gemäß dem einfallenden Licht erzeugt wird. Da die vierten und fünften Gate-Elektroden TX4₁ bis TX5₂ gebildet sind mit Verwendung von Polysilizium, wird Licht durch die zweiten Abschnitte TX20 der vierten und fünften Gate-Elektroden TX4₁ bis TX5₂ transmittiert und fällt auf das Halbleitersubstrat 1A ein. Demgemäß dient ein Gebiet des Halbleitersubstrats 1A gerade unterhalb des zweiten Abschnitts TX20 auch als eine Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion. Somit stimmen in dieser Ausführungsform in der Draufsicht die Form des Lichtempfangsgebietes und die Form der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion miteinander überein. Der zweite Abschnitt TX20 ist positioniert, um auch die Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion zu überlappen. In einem Fall, wo die vierten und fünften Gate-Elektroden TX4₁ bis TX5₂ ausgebildet sind mit Verwendung eines Materials, das nicht Licht transmittiert, ist die Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion durch die Foto-Gate-Elektrode PG1 definiert, und die Form des Lichtempfangsgebietes und die Form der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion stimmen nicht miteinander überein.
In dem Distanzsensor P7 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX4₁ und TX5₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX4₂ und TX5₂) eingegeben werden, verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P7 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 bzw. der Seite der zweiten längeren Seite LS2 enthält, kann eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Eine Vielzahl von Transferelektroden auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 enthält Paare der vierten Gate-Elektrode TX4₁ und der fünften Gate-Elektrode TX5₁, an welche Signale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, benachbart zueinander in der Y-Richtung, und eine Vielzahl von Transferelektroden auf der Seite der längeren Seite LS2 enthält Paare der vierten Gate-Elektrode TX4₂ und der fünften Gate-Elektrode TX5₂, an welche Signale mit sich zueinander unterscheidenden Phasen angelegt werden, benachbart zueinander in der Y-Richtung. Jede der vierten und fünften Gate-Elektroden TX4₁ bis TX5₂ enthält den ersten Abschnitt TX10, der sich entlang der Y-Richtung erstreckt, und den zweiten Abschnitt TX20, der sich erstreckt, um das Lichtempfangsgebiet von dem Endabschnitt des ersten Abschnitts TX10 zu überlappen, der entfernter von dem benachbarten ersten Abschnitt TX10 angeordnet ist. Wenn eine Signalladung transferiert wird, in einem Gebiet gerade unterhalb der Transferelektrode, das/die nicht die Signalladung aus dem Paar von Transferelektroden transferiert, kann das Potential angehoben werden. Somit tritt in dem Lichtempfangsgebiet eine Steigung des Potentials von dem Gebiet gerade unterhalb des zweiten Abschnitts TX20 der Transferelektrode, das/die nicht eine Signalladung transferiert, entlang der Y-Richtung auf, und die Signalladung bewegt sich zügig in der Y-Richtung. Demgemäß kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden. Im Besonderen können für eine Ausgestaltung, die in der Y-Richtung lang ist, ähnlich zu dem Distanzsensor P7, die Vorteile dieser Ausführungsform zweckgemäß akquiriert werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 18 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 18 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P8 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass sechste Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ mit einer Form unterschiedlich von der der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ enthalten sind anstelle der dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂, im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P2 (siehe 12).
Jede der sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ zeigt eine ”T”-Form in der Draufsicht. Jede der sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ enthält einen dritten Abschnitt TX30 und einen vierten Abschnitt TX40. Der dritte Abschnitt TX30 erstreckt sich in der Y-Richtung und zeigt eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung in der Draufsicht. Der vierte Abschnitt TX40 erstreckt sich von dem Y-Richtung-Mittenabschnitt des dritten Abschnitts TX30 in der X-Richtung und zeigt eine Rechteckform mit der X-Richtung als ihre längerseitige Richtung in der Draufsicht. Der vierte Abschnitt TX40 hat einen Abschnitt, der das Lichtempfangsgebiet in der Draufsicht überlappt.
Die Foto-Gate-Elektrode PG1 zeigt eine Form, die ausgesparte Abschnitte hat, um die vierten Abschnitte TX40 der sechsten Gate Elektroden TX6₁ und TX6₂ für jede längere Seite in der Draufsicht zu vermeiden. Der vierte Abschnitt TX40 ist durch die Foto-Gate-Elektrode PG1 in der Draufsicht umgeben. Genauer genommen ist der vierte Abschnitt TX40 durch die Foto-Gate-Elektrode PG1 über drei Seiten umgeben, die in dem Rand des vierten Abschnitts TX40 enthalten sind.
Wie oben beschrieben, dient in dem Lichtempfangsgebiet des Halbleitersubstrats 1A das der Foto-Gate-Elektrode PG1 entsprechende Gebiet (das Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1) als eine Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion, in der eine elektrische Ladung gemäß dem einfallenden Licht erzeugt wird. Da die sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ mit Verwendung von Polysilizium gebildet sind, wird Licht durch die vierten Abschnitte TX40 der sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ transmittiert und fällt auf das Halbleitersubstrat 1A ein. Demgemäß dient ein Gebiet des Halbleitersubstrats 1A gerade unterhalb des vierten Abschnitts TX40 auch als eine Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion. Somit stimmen in dieser Ausführungsform in der Draufsicht die Form des Lichtempfangsgebietes und die Form der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion miteinander überein. Der vierte Abschnitt TX40 ist positioniert, um auch die Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion zu überlappen. In einem Fall, wo die sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ mit Verwendung eines Materials ausgebildet sind, das nicht Licht transmittiert, ist die Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion durch die Foto-Gate-Elektrode PG1 definiert, und die Form des Lichtempfangsgebietes und die Form der Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion stimmen nicht miteinander überein.
In dem Distanzsensor P8 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben werden, verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P8 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 bzw. der Seite der zweiten längeren Seite LS2 enthält, kann eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Jede der sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ enthält den dritten Abschnitt TX30, der sich in der Y-Richtung erstreckt, in der sich die ersten und zweiten längeren Seiten LS1 und LS2 erstrecken, und den vierten Abschnitt TX40, der sich von dem dritten Abschnitt TX30 erstreckt, um das Lichtempfangsgebiet zu überlappen. Wenn eine Signalladung transferiert wird, in Gebieten gerade unterhalb der sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂, kann das Potential angehoben werden. Demgemäß tritt in dem Lichtempfangsgebiet eine Steigung des Potentials entlang der Y-Richtung von den Gebieten gerade unterhalb der vierten Abschnitte TX40 der sechsten Gate-Elektroden TX6₁ und TX6₂ zu der Peripherie davon auf, und die Signalladung bewegt sich zügig in der Y-Richtung. Demgemäß kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden. Im Besonderen werden für eine Ausgestaltung, die lang in der Y-Richtung ist, ähnlich zu dem Distanzsensor P8, die Vorteile dieser Ausführungsform zweckgemäß akquiriert.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 19 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 19 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P9 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass er eine sechste Halbleiterregion SR3 enthält, deren Ausgestaltung unterschiedlich ist von der der vierten Halbleiterregion SR1, anstelle der vierten Halbleiterregion SR1, im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P2 (siehe 12.).
Eine Vielzahl sechster Halbleiterregionen SR3 ist angeordnet, um voneinander in der Y-Richtung getrennt zu sein zwischen dem ersten Gebiet auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und dem zweiten Gebiet auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 in dem Lichtempfangsgebiet. Die sechste Halbleiterregion SR3 zeigt eine Rechteckform (genauer genommen eine Rechteckform mit der X-Richtung als ihre längerseitige Richtung) in der Draufsicht. In der Y-Richtung, zwischen den sechsten Halbleiterregionen SR3 und SR3, sind das erste Gebiet und das zweite Gebiet des Lichtempfangsgebietes verbunden.
20 ist ein Diagramm, das eine Potentialverteilung auf einem entlang einer in 19 veranschaulichten Linie XX-XX genommenen Querschnitt zeigt. In dem Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1 ist das Potential des Mittenabschnitts in der X-Richtung Potential φSR3 in den Gebieten gerade unterhalb der sechsten Halbleiterregionen SR3 und ist höher als das Potential φPG1 der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2. Außerdem ist das Potential zwischen den sechsten Halbleiterregionen SR3 und SR3 höher als das Potential φPG1 der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2 aufgrund des Einflusses des Potentials φSR3 des Gebietes gerade unterhalb der sechsten Halbleiterregion SR3. Demgemäß wird in dem Gebiet gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1 ein Hochpotentialgebiet, das sich in der Y-Richtung erstreckt, ausgebildet zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, und es wird ein viel steilerer Gradient des Potentials, das sich von dem Gebiet gerade unterhalb der sechsten Halbleiterregion SR3 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 verringert, ausgebildet.
In dem Distanzsensor P9 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Hochpotentialgebiet mit den sechsten Halbleiterregionen SR3 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die sechste Halbleiterregion SR3, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben werden, verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P9 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2 enthält, kann eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die sechste Halbleiterregion SR3 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 21 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht. 22 ist eine entlang einer in 21 veranschaulichten Linie XXII-XXII genommene Querschnittansicht.
Wie in 21 und 22 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P10 gemäß dieser Ausführungsform in der Ausgestaltung eines Lichtempfangsgebietes (die Ausgestaltung von Öffnungen LIa der Lichtabschirmschicht LI) und der Ausgestaltung einer Foto-Gate-Elektrode PG1, im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P1 (siehe 4).
In dem Distanzsensor P10 sind zwei Öffnungen LIa der Lichtabschirmschicht LI angeordnet, um getrennt voneinander in der X-Richtung zu sein, so dass die vierte Halbleiterregion SR1 nicht in dem Lichtempfangsgebiet enthalten ist. Jede Öffnung LIa zeigt eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung.
Das Lichtempfangsgebiet ist durch die zwei Öffnungen LIa auf dem Halbleitersubstrat 1A definiert. Das Lichtempfangsgebiet entspricht den Formen der zwei Öffnungen LIa und ist in zwei Teile in der X-Richtung aufgeteilt. Jeder aufgeteilte Abschnitt des Lichtempfangsgebietes zeigt eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung. Ein Abschnitt des Lichtempfangsgebietes auf einer Seite (linke Seite in 21 und 22) enthält erste und dritte längere Seiten LS1 und LS3, die einander in der X-Richtung gegenüberliegen und sich in der Y-Richtung erstrecken. Ein Abschnitt des Lichtempfangsgebietes auf der anderen Seite enthält zweite und vierte längere Seiten LS2 und LS4, die einander in der X-Richtung gegenüberliegen und sich in der Y-Richtung erstrecken. Die Länge von jeder ersten bis vierten längeren Seite LS1 bis LS4 ist länger als ein Zwischenraum zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2.
Die Foto-Gate-Elektrode PG1 ist in Zuordnung mit den zwei Öffnungen LIa angeordnet und ist in zwei Teile in der X-Richtung aufgeteilt. Die Foto-Gate-Elektrode PG1 ist mit anderen Worten auf der vierten Halbleiterregion SR1 angeordnet. Jeder Teil der aufgeteilten Foto-Gate-Elektrode PG1 entspricht der Form der Öffnung LIa und zeigt eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung.
In dem Distanzsensor P10 ist die fünfte Halbleiterregion SR2 nicht angeordnet.
Auch in dem Distanzsensor P10, ähnlich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P1, ist das Potential des Gebietes gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 höher als das Potential der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2. Demgemäß ist in der vierten Halbleiterregion SR1 zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 ein Hochpotentialgebiet ausgebildet, das sich in der Y-Richtung erstreckt, und ein viel steilerer Gradient des Potentials, das sich von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 verringert, ist ausgebildet.
In dem Distanzsensor P10 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der vierten Halbleiterregion SR1 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die vierte Halbleiterregion SR1, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben werden, verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P10 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 bzw. der Seite der zweiten längeren Seite LS2 enthält, kann eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da das Lichtempfangsgebiet das erste Gebiet und das zweite Gebiet enthält, und die Potentialeinstelleinrichtung die vierte Halbleiterregion SR1 mit einer hohen Störstellenkonzentration angeordnet zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet ist, kann ein hohes Potential mit Verwendung einer einfachen Ausgestaltung erzeugt werden.
Anschließend wird die Ausgestaltung eines Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform beschrieben werden. 23 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Distanzsensors gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform veranschaulicht. 24 ist eine entlang einer in 23 veranschaulichten Linie XXIV-XXIV genommene Querschnittansicht.
Wie in 23 und 24 veranschaulicht, unterscheidet sich ein Distanzsensor P11 gemäß dieser Ausführungsform in der Ausgestaltung einer Potentialeinstelleinrichtung, im Vergleich zu dem oben beschriebenen Distanzsensor P1 (siehe 4.). Genauer genommen ist der Distanzsensor P11 unterschiedlich von dem Distanzsensor P1 darin, dass die Ausgestaltung der Foto-Gate-Elektrode PG1 unterschiedlich ist, eine Potentialeinstellelektrode PG2 ferner enthalten ist, und die vierte Halbleiterregion SR1 nicht angeordnet ist.
In dem Distanzsensor P10 ist die Foto-Gate-Elektrode PG1 in zwei Teile in der X-Richtung aufgeteilt. Jeder Teil der aufgeteilten Foto-Gate-Elektrode PG1 zeigt eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung. Der Teil der aufgeteilten Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 dient als ein erster Elektrodenteil. Der Teil der aufgeteilten Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2 dient als ein zweiter Elektrodenteil.
Die Potentialeinstellelektrode PG2 ist auf der Lichteintrittsoberfläche 1FT durch die Isolierschicht 1E angeordnet. Die Potentialeinstellelektrode PG2 ist zwischen dem ersten Elektrodenteil und dem zweiten Elektrodenteil der Foto-Gate-Elektrode PG1 angeordnet, um getrennt davon zu sein. Die Potentialeinstellelektrode PG2 ist mit anderen Worten elektrisch von dem ersten Elektrodenteil und dem zweiten Elektrodenteil der Foto-Gate-Elektrode PG1 getrennt. Die Potentialeinstellelektrode PG2 zeigt eine Rechteckform mit der Y-Richtung als ihre längerseitige Richtung in der Draufsicht. Die Potentialeinstellelektrode PG2 kann mit Verwendung von Polysilizium oder irgendeinem anderen Material ausgebildet sein.
Ein elektrisches Potential niedriger als das an die Foto-Gate-Elektrode PG1 angelegte wird an die Potentialeinstellelektrode PG2 angelegt. Demgemäß ist das Potential des Gebietes, das gerade unterhalb der Potentialeinstellelektrode PG2 angeordnet ist, höher als das der Seite der ersten längeren Seite LS1 und der Seite der zweiten längeren Seite LS2 (das Potential der Gebiete gerade unterhalb der Foto-Gate-Elektrode PG1). In dem Gebiet gerade unterhalb der Potentialeinstellelektrode PG2 zwischen der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 ist demgemäß ein Hochpotentialgebiet ausgebildet, das sich in der Y-Richtung erstreckt, und es wird ein viel steilerer Gradient des Potentials, das sich von dem Gebiet gerade unterhalb der Potentialeinstellelektrode PG2 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2 verringert, ausgebildet.
In dem Distanzsensor P10 ist die fünfte Halbleiterregion SR2 nicht angeordnet.
In dem Distanzsensor P11 gemäß dieser Ausführungsform, da die Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet gerade unterhalb der Potentialeinstellelektrode PG2 zu der ersten längeren Seite LS1 und der zweiten längeren Seite LS2, kann die Transfergeschwindigkeit verbessert werden.
Da die Potentialeinstellelektrode PG2, die eine Potentialeinstelleinrichtung ist, gemeinsam genutzt wird durch das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 und das Gebiet gerade unterhalb des Abschnitts der Foto-Gate-Elektrode PG1 auf der Seite der zweiten längeren Seite LS2, wird die Verwendungseffizienz des Gebietes verbessert. Demgemäß kann das Aperturverhältnis verbessert werden.
Da die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit sich zueinander unterscheidenden Phasen an die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden (TX1₁ und TX2₁) eingegeben werden, und die Ladungstransfersignale S₁ und S₂ mit den sich zueinander unterscheidenden Phasen auch an die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden (TX1₂ und TX2₂) eingegeben werden, verringert sich eine Störung bei der Sammlung der Signalladung, und der Einfluss von Herstellungsvariationen in der X-Richtung wird reduziert. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Da der Distanzsensor P11 die dritten Halbleiterregionen FD3₁ und FD3₂ und die dritten Gate-Elektroden TX3₁ und TX3₂ auf der Seite der ersten längeren Seite LS1 bzw. der Seite der zweiten längeren Seite LS2 enthält, kann eine überflüssige elektrische Ladung entladen werden. Demgemäß kann die Transfergenauigkeit verbessert werden.
Die Foto-Gate-Elektrode PG1 enthält den ersten Elektrodenteil, der auf dem Seitengebiet der ersten längeren Seite LS1 des Lichtempfangsgebietes angeordnet ist, und den zweiten Elektrodenteil, der getrennt ist von dem ersten Elektrodenteil in der X-Richtung, in der sich die erste längere Seite LS1 und die zweite längere LS2 einander gegenüberliegen, und ist auf dem Seitengebiet der zweiten längeren Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet. Die Potentialeinstelleinrichtung ist die Potentialeinstellelektrode PG2, die zwischen dem ersten Elektrodenteil und dem zweiten Elektrodenteil angeordnet ist, um elektrisch von den ersten und zweiten Elektrodenteilen getrennt zu sein, und wird mit einem elektrischen Potential niedriger als ein an die Foto-Gate-Elektrode angelegtes elektrisches Potential versorgt. Aus diesem Grund kann durch Einstellen des elektrischen Potentials, das an die Foto-Gate-Elektrode PG1 und die Potentialeinstellelektrode PG2 angelegt ist, der Grad der Steigung des Potentials zweckgemäß eingestellt werden.
Wie oben, während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und vielfältige Veränderungen können darin in einem Bereich gemacht werden, der nicht von deren Konzept abweicht.
Der Distanzbildsensor 1 ist nicht auf den Distanzbildsensor vom frontbeleuchteten Typ beschränkt. Der Distanzbildsensor 1 kann ein Distanzbildsensor vom rückbeleuchteten Typ sein.
Außerdem kann die Elektrische-Ladung-Erzeugungsregion, in der eine elektrische Ladung gemäß dem einfallenden Licht erzeugt wird, durch eine Foto-Diode (beispielsweise eine gepinnte Fotodiode) ausgestaltet sein. Der Distanzbildsensor 1 ist nicht auf einen Distanzbildsensor beschränkt, in dem die Distanzsensoren P1 bis 10 in einem eindimensionalen Muster angeordnet sind, sondern kann ein Distanzbildsensor sein, in dem die Distanzsensoren P1 bis 10 in einem zweidimensionalen Muster angeordnet sind.
In dem Distanzbildsensor 1 gemäß dieser Ausführungsform können die Leitfähigkeitstypen des p-Typs und des n-Typs ausgetauscht werden, um Typen zu sein, die zu den oben beschriebenen entgegengesetzt sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise für einen Distanzsensor, einen Distanzbildsensor und dergleichen verwendet werden, die in einem Produktmonitor in einer Fertigungslinie einer Fabrik, eines Fahrzeugs oder dergleichen eingebaut sind.
Bezugszeichenliste

1: Distanzbildsensor
FD1₁ bis FD3₂: Erste bis dritte Halbleiterregionen
LS1: Erste längere Seite von Lichtempfangsgebiet
LS2: Zweite längere Seite von Lichtempfangsgebiet
P1 bis P10: Distanzsensor
PG1: Foto-Gate-Elektrode
PG2: Potentialeinstellelektrode
SR1: Vierte Halbleiterregion
SR3: Sechste Halbleiterregion
TX1₁ bis TX6₂: Erste bis sechste Gate-Elektroden

Claims

Distanzsensor mit: einem Lichtempfangsgebiet mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, die einander gegenüberliegen, wobei eine Länge der ersten und zweiten Seiten länger als ein Zwischenraum zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite ist; einer Foto-Gate-Elektrode, die entlang der ersten Seite und der zweiten Seite auf dem Lichtempfangsgebiet angeordnet ist; einer Vielzahl von Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen, die auf einer Seite der ersten Seite des Lichtempfangsgebiets angeordnet sind, voneinander entlang der ersten Seite getrennt zu sein, und die eine gemäß dem einfallenden Licht erzeugte Signalladung sammeln; einer Vielzahl von Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen, die auf einer Seite der zweiten Seite des Lichtempfangsgebiets angeordnet sind, um voneinander entlang der zweiten Seite getrennt zu sein, wobei jede von der Vielzahl von Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen angeordnet ist, der entsprechenden Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregion über das Lichtempfangsgebiet gegenüber zu liegen, und die Signalladung sammelt; einer Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden, die mit Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind und zwischen den entsprechenden Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen und der Foto-Gate-Elektrode angeordnet sind; einer Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden, die mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind und zwischen den entsprechenden Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen und der Foto-Gate-Elektrode angeordnet sind; und einer Potentialeinstelleinrichtung, die zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite positioniert ist und ein Potential eines Gebietes, das sich in einer Richtung erstreckt, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, anhebt, um höher als ein Potential eines Gebietes, das weiter auf der Seite der ersten Seite angeordnet ist, und eines Gebietes zu sein, das weiter auf der Seite der zweiten Seite als das Gebiet angeordnet ist, so dass eine Steigung des Potentials ausgebildet ist von dem Gebiet zu der Seite der ersten Seite und der Seite der zweiten Seite.
Distanzsensor gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden und die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden angeordnet sind, so dass die Erste-Seite-Transferelektrode und die Zweite-Seite-Transferelektrode, mit den Ladungstransfersignalen mit derselben Phase versehen, einander in einer Richtung gegenüberliegen, in der die erste Seite und die zweite Seite einander gegenüberliegen.
Distanzsensor gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden und die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden so angeordnet sind, dass die Erste-Seite-Transferelektrode und die Zweite-Seite-Transferelektrode, mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen, einander in einer Richtung gegenüberliegen, in der die erste Seite und die zweite Seite einander gegenüberliegen.
Distanzsensor gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden und die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden bei Positionen angeordnet sind, die voneinander in der Richtung abweichen, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken.
Distanzsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl von Erste-Seite-Transferelektroden ein Paar der Erste-Seite-Transferelektroden enthält, die mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind, und benachbart zueinander in der Richtung, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, wobei die Vielzahl von Zweite-Seite-Transferelektroden ein Paar der Zweite-Seite-Transferelektroden enthält, die mit den Ladungstransfersignalen mit sich zueinander unterscheidenden Phasen versehen sind, und benachbart zueinander in der Richtung, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, und wobei jede der Erste-Seite-Transferelektroden des Paares und jede der Zweite-Seite-Transferelektroden des Paares einen ersten Abschnitt, der sich in der Richtung erstreckt, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, und einen zweiten Abschnitt enthalten, der sich zum Überlappen des Lichtempfangsgebiets von einem Endabschnitt des ersten Abschnitts erstreckt, der entfernter von dem benachbarten ersten Abschnitt positioniert ist.
Distanzsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 mit ferner: Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen, die auf der Seite der ersten Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet sind, um getrennt voneinander entlang der ersten Seite und getrennt von den Erste-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen zu sein, und die eine erzeugte überflüssige elektrische Ladung entladen; Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen, die auf der Seite der zweiten Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet sind, um voneinander entlang der zweiten Seite getrennt und von den Zweite-Seite-Signalladung-Sammlungsregionen getrennt zu sein, und die eine erzeugte überflüssige elektrische Ladung entladen; Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden, die zwischen den Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen und der Foto-Gate-Elektrode angeordnet sind, und selektiv ein Blockieren und Freigeben eines Flusses überflüssiger elektrischer Ladung an die Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen durchführen; und Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden, die zwischen den Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen und der Foto-Gate-Elektrode angeordnet sind, und selektiv ein Blockieren und Freigeben eines Flusses überflüssiger elektrischer Ladung an die Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungsregionen durchführen;
Distanzsensor gemäß Anspruch 6, wobei jede der Erste-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden und der Zweite-Seite-überflüssige-elektrische-Ladung-Entladungs-Gate-Elektroden einen dritten Abschnitt, der sich in der Richtung erstreckt, in der sich die ersten und zweiten Seiten erstrecken, und einen vierten Abschnitt enthält, der sich von dem dritten Abschnitt zum Überlappen des Lichtempfangsgebietes erstreckt.
Distanzsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Lichtempfangsgebiet ein erstes Gebiet, das die erste Seite enthält und sich in einer Richtung erstreckt, in der sich die erste Seite erstreckt, und ein zweites Gebiet enthält, das die zweite Seite enthält und sich in einer Richtung erstreckt, in der sich die zweite Seite erstreckt, und wobei die Potentialeinstelleinrichtung eine Halbleiterregion ist, die angeordnet ist, um zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet positioniert zu sein, denselben Leitfähigkeitstyp wie ein Leitfähigkeitstyp der ersten und zweiten Gebiete hat und eine höhere Störstellenkonzentration als diese der ersten und zweiten Gebiete hat.
Distanzsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Foto-Gate-Elektrode einen ersten Elektrodenteil, der auf einem Seitengebiet der ersten Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet ist, und einen zweiten Elektrodenteil enthält, der getrennt von dem ersten Elektrodenteil in einer Richtung ist, in der sich die erste Seite und die zweite Seite einander gegenüberliegen, und der auf einem Seitengebiet der zweiten Seite des Lichtempfangsgebietes angeordnet ist, und wobei die Potentialeinstelleinrichtung eine Elektrode ist, die zwischen dem ersten Elektrodenteil und dem zweiten Elektrodenteil angeordnet ist, um elektrisch von den ersten und zweiten Elektrodenteilen getrennt zu sein, und mit einem elektrischen Potential niedriger als ein an die Foto-Gate-Elektrode angelegtes elektrisches Potential versorgt wird.
Distanzbildsensor mit einem Bilderfassungsgebiet, ausgestaltet durch eine Vielzahl von Einheiten, die in einem eindimensionalen Muster oder einem zweidimensionalen Muster auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind, und der ein Distanzbild auf Grundlage von Mengen elektrischer Ladungen akquiriert, die von den Einheiten ausgegeben worden sind, wobei jede der Einheiten der Distanzsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.