DE112020001325T5 - Sensorchip und elektronisches gerät - Google Patents

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Kyosuke Ito
Toshifumi Wakano
Yusuke Otake
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Abstract

Ein Sensorchip gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der einen Vervielfältigungsbereich umfasst, der Träger durch einen Bereich mit hohem elektrischem Feld lawinenartig vervielfacht; einen Lichtkondensorabschnitt, der einfallendes Licht zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt hin bündelt; und ein Pixelarray, in dem eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils den photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und den Lichtkondensorabschnitt umfassen, in einem Array angeordnet sind und mindestens eine aus einer Struktur des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts oder einer Struktur des Lichtkondensorabschnitts schrittweise von einem mittleren Teil zu einem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Sensorchip und ein elektronisches Gerät, das den Sensorchip umfasst.
  • Hintergrund
  • Eine Avalance-Photodiode (APD; Avalanche Photodiode) hat einen Geiger-Modus, um bei einer Vorspannung höher als eine Durchbruchspannung zu arbeiten, und einen linearen Modus, um bei einer etwas höheren Vorspannung nahe der Durchbruchspannung zu arbeiten. Die APD im Geiger-Modus wird auch als Single-Photon Avalancediode/Einzelphoton Avalancediode (SPAD; Single Photon Avalanche Diode) bezeichnet.
  • Die SPAD ist ein Vorrichtung, die in der Lage ist, ein einzelnes Photon für jedes Pixel durch Lawinenvervielfachung/Avalance-Multiplikation von Trägern zu detektieren, die durch photoelektrische Umwandlung in einem für jedes Pixel bereitgestellten P-N-Übergangsbereich mit hohem elektrischem Feld erzeugt werden.
  • PTL 1 offenbart ein Strahlungsdetektionsgerät, das mit einem Photodetektionselement-Array ausgestattet ist, das eine Vielzahl von Zellen umfasst, die jeweils eine Avalancephotodiode umfassen, wobei für jede Zelle eine Linse bereitgestellt ist.
  • Zitierliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2015-179087
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In einem Pixelarray, das eine Vielzahl von SPADs umfasst, ist es erwünscht, die Eigenschaften eines mittleren Teils und eines äußeren peripheren Teils des Pixelarrays anzugleichen.
  • Es ist wünschenswert, einen Sensorchip bereitzustellen, der es ermöglicht, die Eigenschaften eines mittleren Teils und eines äußeren peripheren Teils eines Pixelarrays anzugleichen, und ein elektronisches Gerät, das einen solchen Sensorchip umfasst.
  • Ein Sensorchip gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der einen Vervielfältigungsbereich/Multiplikationsbereich umfasst, der Träger durch einen Bereich mit hohem elektrischem Feld lawinenartig vervielfacht; einen Lichtkondensorabschnitt, der einfallendes Licht zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt hin bündelt; und ein Pixelarray, in dem eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils den photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und den Lichtkondensorabschnitt umfassen, in einem Array angeordnet sind und mindestens eine aus einer Struktur des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts oder einer Struktur des Lichtkondensorabschnitts schrittweise von einem mittleren Teil zu einem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  • Ein elektronisches Gerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein optisches System, einen Sensorchip und eine Signalverarbeitungsschaltung, und umfasst als Sensorchip den oben beschriebenen Sensorchip gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Gemäß dem Sensorchip einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und dem elektronischen Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mindestens eine aus der Struktur des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts oder der Struktur des Lichtkondensorabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin in der Vielzahl von Pixeln des Pixelarrays geändert. Dies ermöglicht es schräg in eine Lichteinfallsfläche einfallendes Licht näher an dem Vervielfältigungsbereich in einem Pixel in dem äußeren peripheren Teil zu sein.
  • Figurenliste
    • [1] 1 zeigt ein Beispiel für eine planare Konfiguration eines Sensorchips gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [2] 2 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des Sensorchips aus 1 entlang I-I' und II-II'.
    • [3A] 3A zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des Sensorchips von 1 entlang I-I'.
    • [3B] 3B zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des Sensorchips von 1 entlang II-II'.
    • [4A] 4A zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des Sensorchips von 1 in einem Herstellungsprozess.
    • [4B] 4B zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss an 4A.
    • [4C] 4C zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss an 4B.
    • [4D] 4D zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss an 4C.
    • [4E] 4E zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss an 4D.
    • [5] 5 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß einer Referenzausführungsform.
    • [6] 6 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel A.
    • [7] 7 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel B.
    • [8] 8 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel C.
    • [9] 9 zeigt ein weiteres Beispiel für die Querschnittskonfiguration des Sensorchips von 1.
    • [10] 10 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel D.
    • [11A] 11A zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration des Sensorchips von 10 in einem Herstellungsprozess.
    • [11B] 11B zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss an 11A.
    • [11C] 11C zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss an 11B.
    • [11D] 11D zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss an 11C.
    • [11E] 11E zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss 11D.
    • [11F] 11F zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration in einem Herstellungsprozess im Anschluss 11E.
    • [12] 12 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel E.
    • [13] 13 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel F.
    • [14] 14 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel G.
    • [15] 15 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel H.
    • [16] 16 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines mittleren Pixels eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel I.
    • [17] 17 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels des Sensorchips von 16.
    • [18] 18 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel J.
    • [19] 19 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel K.
    • [20] 20 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel L.
    • [21] 21 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines mittleren Pixels eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel M.
    • [22] 22 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels des Sensorchips von 21.
    • [23] 23 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel N.
    • [24] 24 zeigt ein Beispiel für eine planare Konfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel O.
    • [25] 25 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines mittleren Pixels des Sensorchips von 24.
    • [26] 26 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels des Sensorchips von 24.
    • [27] 27 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel P.
    • [28A] 28A zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [28B] 28B zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels des Sensorchips von 28A.
    • [29] 29 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration des Sensorchips in 28A in einem Herstellungsprozess.
    • [30] 30 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel Q.
    • [31] 31 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel R.
    • [32] 32 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Sensorchips gemäß Modifikationsbeispiel S.
    • [33] 33 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer elektronischen Einrichtung mit dem Sensorchip gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen zeigt.
    • [34] 34 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
    • [35] 35 ist ein Hilfsdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels für Einbaupositionen einer Informationsdetektionssektion außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungssektion. Modi zur Ausführung der Erfindung
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
  • 1. Erste Ausführungsform ... FIG. 1 bis 4E
  • Ein Beispiel, bei dem ein Pixelarray umfassend eine Vielzahl von SPADs bereitgestellt wird und eine Position einer On-Chip-Linse relativ zu den SPADs schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel des Pixelarrays hin geändert wird.
  • 2. Modifikationsbeispiele der ersten Ausführungsform
  • Modifikationsbeispiel A: Ein Beispiel, bei dem ein vorstehender Teil einer On-Chip-Linse hin zu einem benachbarten Pixels entfernt wird ... 6.
  • Modifikationsbeispiel B: Ein Beispiel, bei dem eine Position einer On-Chip-Linse relativ zu einer SPAD und eine Größe der On-Chip-Linse schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert werden ... 7
  • Modifikationsbeispiel C: Ein Beispiel, bei dem ein Interpixel-Lichtabschirmfilm nicht bereitgestellt ist und ein Pixeltrennfilm nicht in einer vorbestimmten Tiefe von einer Lichteinfallsfläche eines Halbleitersubstrats gebildet wird ... 8
  • Modifikationsbeispiel D: Ein Beispiel, bei dem ein zweiter Pixeltrennfilm und ein damit in Kontakt stehender Interpixel-Lichtabschirmfilm bereitgestellt sind ... 10 bis 11F
  • Modifikationsbeispiel E: Ein Beispiel, bei dem eine Breite einer On-Chip-Linse in einer Richtung parallel zu einer Lichteinfallsfläche schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 12
  • Modifikationsbeispiel F: Ein Beispiel, bei dem eine Krümmung einer On-Chip-Linse schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 13
  • Modifikationsbeispiel G: Ein Beispiel, bei dem die Höhe einer On-Chip-Linse schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 14
  • Modifikationsbeispiel H: Ein Beispiel, bei dem die Zeilenbreite eines Interpixel-Lichtabschirmfilms, der als Film unter einer On-Chip-Linse bereitgestellt ist, schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird 15
  • Modifikationsbeispiel I: Ein Beispiel, bei dem eine Position einer inneren Linse relativ zu einer SPAD schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 16 bis 17
  • Modifikationsbeispiel J: Ein Beispiel, bei dem eine Breite einer inneren Linse in einer Richtung parallel zu einer Lichteinfallsfläche schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 18
  • Modifikationsbeispiel K: Ein Beispiel, bei dem die Krümmung einer inneren Linse schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 19
  • Modifikationsbeispiel L: Ein Beispiel, bei dem die Höhe einer inneren Linse schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 20
  • Modifikationsbeispiel M: Ein Beispiel, bei dem eine unebene Form bereitgestellt ist, die Licht streut, das in eine Lichteinfallsfläche einer SPAD eintritt, und bei dem die Größe der unebenen Form schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 21 bis 22
  • Modifikationsbeispiel N: Ein Beispiel, bei dem die Anzahl einer unebenen Form schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 23
  • Modifikationsbeispiel O: Ein Beispiel, bei dem die Position eines lichtreflektierenden Films schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 24 bis 26
  • Modifikationsbeispiel P: Ein Beispiel, bei dem eine Breite eines lichtreflektierenden Films in einer Richtung parallel zu einer Lichteinfallsfläche schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel eines Pixelarrays hin geändert wird ... 27
  • 3. Zweite Ausführungsform ... FIG. 28A bis 29
  • Ein Beispiel, bei dem ein Pixelarray mit einer Vielzahl von SPADs bereitgestellt ist und eine Position eines Vervielfältigungsbereichs innerhalb der SPADs schrittweise von einem mittleren Pixel zu einem äußeren peripheren Pixel des Pixelarrays hin geändert wird 4. Modifikationsbeispiele der zweiten Ausführungsform
  • Modifikationsbeispiel Q: Ein Beispiel, bei dem eine Relaxationsschicht für das elektrische Feld bereitgestellt ist ... 30
  • Modifikationsbeispiel R: Ein Beispiel, bei dem ein Bereich zur Einstellung des elektrischen Feldes mit Verunreinigungen bereitgestellt ist ... 31
  • Modifikationsbeispiel S: Ein Beispiel, bei dem ein ladungsinduzierender Verunreinigungsbereich bereitgestellt ist ... 32
    • 5. Anwendungsbeispiel: Ein Beispiel, bei dem ein Sensorchip gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispiele auf ein elektronisches Gerät angewendet wird ... 33
    • 6. Praktisches Anwendungsbeispiel: Ein Beispiel, bei dem ein Sensorchip gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen auf einen mobilen Körper aufgebracht wird ... 34 und 35
    • 7. Weitere Modifikationsbeispiele
  • <1. Erste Ausführungsform>
  • [Konfigurationsbeispiel eines Sensorchips 1]
  • 1 zeigt ein Beispiel für eine planare Konfiguration eines Sensorchips 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Sensorchip 1 umfasst ein Pixelarray AR, in dem eine Vielzahl von Pixeln P in einem Array angeordnet sind. Das Pixel P entspricht einem spezifischen Beispiel eines „Pixels“ der vorliegenden Offenbarung. Das Pixelarray AR entspricht einem spezifischen Beispiel für ein „Pixelarray“ der vorliegenden Offenbarung.
  • Jedes Pixel P weist eine Struktur auf, in der eine SPAD 2 und eine On-Chip-Linse 34 gestapelt sind. Die SPAD 2 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „photoelektrischen Umwandlungsabschnitts“ der vorliegenden Offenbarung, und die On-Chip-Linse 34 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „Lichtkondensorabschnitts“ der vorliegenden Offenbarung. Der Sensorchip 1 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, in der die Struktur jedes Pixels P schrittweise von einem mittleren Teil 3 zu einem äußeren peripheren Teil 4 des Pixelarrays AR, in dem die Vielzahl von Pixeln P in einem Array angeordnet sind, hin geändert wird. Insbesondere weist der Sensorchip 1 in einer Draufsicht eine Konfiguration auf, in der die Position der On-Chip-Linse 34 relativ zu der SPAD 2 schrittweise von dem mittleren Teil 3 zu dem äußeren peripheren Teil 4 des Pixelarrays AR hin geändert wird. Im Folgenden wird der Sensorchip 1 der vorliegenden Ausführungsform beispielhaft unter Bezugnahme auf ein Pixel (ein mittleres Pixel P1), das in dem mittleren Teil 3 des Pixelarrays AR angeordnet ist, und ein Pixel (ein äußeres peripheres Pixel P2), das in dem äußeren peripheren Teil 4 des Pixelarrays AR angeordnet ist, beschrieben.
  • 2 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des Sensorchips 1 aus 1 entlang I-I' und II-II'. Es ist zu beachten, dass die Darstellung in 1 unter Weglassen eines Interpixel-Lichtabschirmfilms 33 (später beschrieben) gegeben ist, um ein Layout des Pixels P und der On-Chip-Linse 34 zu zeigen. Obwohl in 2 das mittlere Pixel P1 und das äußere periphere Pixel P2, die an voneinander entfernten Positionen im Sensorchip 1 angeordnet sind, nebeneinander dargestellt sind, ist ein Zwischenpixel P zwischen dem mittleren Pixel P1 und dem äußeren peripheren Pixel P2 angeordnet. 3A zeigt das mittlere Pixel P1 aus 2 in einer vergrößerten Darstellung und entspricht einem Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des mittleren Pixels P1 des Sensorchips 1 von 1 entlang I-I'.
  • Das mittlere Pixel P1 umfasst die SPAD 2 und die On-Chip-Linse 34. Die SPAD 2 weist eine Lichteinfallsfläche 10A auf, und die On-Chip-Linse 34 ist so bereitgestellt, dass sie der Lichteinfallsfläche 10A zugewandt ist. Die SPAD 2 umfasst einen Vervielfältigungsbereich/Multiplikationsbereich MR, der Träger (Elektronen) in einem Bereich mit hohem elektrischem Feld lawinenartig vervielfacht. Die SPAD 2 entspricht einem spezifischen Beispiel für den „photoelektrischen Umwandlungsabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung. Die SPAD 2 ist in einem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt, und eine Fläche/Oberfläche auf einer Seite des Halbleitersubstrats 10 entspricht der Lichteinfallsfläche 10A der SPAD 2. Die Lichteinfallsfläche 10A ist eine Fläche, die als Ergebnis des Polierens einer hinteren Fläche/Oberfläche des Halbleitersubstrats 10, wie später beschrieben, erhalten wird, und die Lichteinfallsfläche 10A wird auch als hintere Fläche des Halbleitersubstrats 10 bezeichnet. Der Sensorchip 1 (Pixelarray AR) ist ein rückbeleuchteter Typ, der von der hinteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 einfallendes Licht detektiert. Zusätzlich wird eine Fläche/Oberfläche auf der anderen Seite des Halbleitersubstrats 10 auch als vordere Fläche/Oberfläche bezeichnet.
  • In dem Halbleitersubstrat 10 ist eine Pixeltrennvertiefung 30 bereitgestellt, die benachbarte Pixel P voneinander trennt. Ein Pixeltrennfilm TI ist in der Pixeltrennvertiefung 30 eingebettet. Der Pixeltrennfilm TI weist eine gestapelte Struktur zum Beispiel aus einem isolierenden Film 31 wie Siliziumoxid (SiO2), Tantaloxid (Ta2O5), Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) und einem Metallfilm 32 mit einer lichtabschirmenden Eigenschaft wie Wolfram (W) und Aluminium (Al) auf. Dadurch können die benachbarten Pixel P elektrisch und optisch voneinander getrennt werden.
  • Es wird eine Beschreibung der in dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellten SPAD 2 gegeben. In einem Bereich des Halbleitersubstrats 10, der durch den Pixeltrennfilm TI getrennt ist, ist eine Wannenschicht 11 bereitgestellt. Ein p-Typ-Halbleiterbereich 14 auf der Seite der Lichteinfallsfläche 10A und ein n-Typ-Halbleiterbereich 15 auf der Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 sind innerhalb der Wannenschicht 11 bereitgestellt, um einen p-n-Übergang zu bilden. Eine Kathode 16 ist bereitgestellt, um von dem n-Typ-Halbleiterbereich 15 zur Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 zu dringen. Auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 ist ein p-Typ-Halbleiterbereich 17 bereitgestellt. Zusätzlich ist eine Pinningschicht 12, bei der es sich um den p-Typ-Halbleiterbereich handelt, zwischen einer seitlichen Fläche der Wannenschicht 11 und dem Pixeltrennfilm TI bereitgestellt. Eine Anode 13, bei der es sich um den p-Typ-Halbleiterbereich handelt, ist an einem Endteil der Pinningschicht 12 auf der Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt.
  • Das Halbleitersubstrat 10 besteht zum Beispiel aus Silizium (Si). Die Wannenschicht 11 kann ein n-Typ-Halbleiterbereich oder ein p-Typ-Halbleiterbereich sein. Die Wannenschicht 11 ist vorzugsweise ein n-Typ- oder p-Typ-Halbleiterbereich mit einer niedrigen Konzentration von zum Beispiel etwa 1 × 1014 Atomen/cm-3 oder weniger. Dadurch kann die Wannenschicht 11 leichter verarmt werden, was eine Verbesserung der PDE (Photonendetektionseffizienz) der SPAD 2 ermöglicht.
  • Der p-Typ-Halbleiterbereich 14 ist ein p-Typ-Halbleiterbereich mit hoher Verunreinigungskonzentration (p+). Der n-Typ-Halbleiterbereich 15 ist ein n-Typ-Halbleiterbereich mit hoher Verunreinigungskonzentration (n+).
  • Die Kathode 16 ist ein n-Typ-Halbleiterbereich mit hoher Verunreinigungskonzentration (n++). Die Kathode 16 ist mit dem n-Typ-Halbleiterbereich 15 gekoppelt und ist dazu bereitgestellt, eine vorbestimmte Vorspannung an den n-Typ-Halbleiterbereich 15 anzulegen. Der p-Typ-Halbleiterbereich 17 ist ein p-Typ-Halbleiterbereich (p). Das Pinning durch den p-Typ-Halbleiterbereich 17 ist in der Lage, einen hier zu erzeugenden Dunkelstrom zu unterdrücken.
  • Die Pinningschicht 12 ist ein p-Typ-Halbleiterbereich (p). Die Pinningschicht 12 ist so ausgebildet, dass sie die seitliche Fläche der Wannenschicht 11 entlang des Pixeltrennfilms TI umgibt. In der Pinningschicht 12 sammeln sich Löcher an. Die Anode 13 ist mit der Pinningschicht 12 gekoppelt, und die Vorspannungseinstellung davon kann von der Anode 13 durchgeführt werden. Dadurch wird die Löcherkonzentration in der Pinningschicht 12 verstärkt, und das daraus resultierende stärkere Pinning ermöglicht es, die Erzeugung des Dunkelstroms zu unterdrücken, der zum Beispiel an einer Grenzfläche zwischen dem Pixeltrennfilm TI und der Wannenschicht 11 erzeugt wird. Die Pinningschicht 12 kann beispielsweise eine Struktur aufweisen, bei der der p-Typ-Halbleiterbereich (p+) und der p-Typ-Halbleiterbereich (p) von dem Pixeltrennfilm TI aus gesehen der Reihe nach gestapelt sind.
  • Die Anode 13 ist ein p-Typ-Halbleiterbereich (p++) mit hoher Verunreinigungskonzentration. Die Anode 13 ist mit der Pinningschicht 12 gekoppelt und so bereitgestellt, dass sie eine vorbestimmte Vorspannung an die Pinningschicht 12 anlegen kann.
  • Die oben beschriebene SPAD 2 weist eine Konfiguration auf, bei der eine große negative Spannung, die an die Anode 13, die Pinningschicht 12 und den p-Typ-Halbleiterbereich 14 angelegt wird, bewirkt, dass sich eine Verarmungsschicht von dem p-n-Übergang zwischen dem p-Typ-Halbleiterbereich 14 und dem n-Typ-Halbleiterbereich 15 ausbreitet, um einen Bereich mit hohem elektrischem Feld zu bilden. Wenn der Bereich mit hohem elektrischem Feld gebildet ist, wird der Vervielfältigungsbereich MR gebildet, der in der Lage ist, Träger lawinenartig zu vervielfachen. Die im Vervielfältigungsbereich MR erzeugte lawinenartige Vervielfachung ermöglicht es der SPAD 2 Träger zu vervielfachen und zu detektieren, die durch ein einzelnes Photon erzeugt werden, das von der Lichteinfallsfläche 10A einfällt. Die SPAD 2 ist wie oben beschrieben konfiguriert.
  • Eine Verdrahtungsschicht 20, in der eine metallische Verdrahtungsleitung in einem isolierenden Film eingebettet ist, ist auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 (eine Fläche auf der der Lichteinfallsfläche 10A gegenüberliegenden Seite) bereitgestellt. Die Verdrahtungsleitung innerhalb der Verdrahtungsschicht 20 ist so konfiguriert, dass sie mit der Anode 13 und der Kathode 16 gekoppelt ist, um zum Beispiel eine vorbestimmte Vorspannung an diese anzulegen. Zusätzlich ist ein lichtreflektierender Film 21 in der Verdrahtungsschicht 20 durch einen Metallfilm eingebettet, der die Verdrahtungsleitung bildet. Der lichtreflektierende Film 21 ist so konfiguriert, dass er bewirkt, dass Licht, das durch die SPAD 2 getreten ist und die Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 erreicht hat, zurück zu der SPAD 2 reflektiert wird.
  • Der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33, der in Kontakt mit der Pixeltrennfilm TI steht, ist auf der hinteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 wird zum Beispiel aus einem Metall mit einer lichtabschirmenden Eigenschaft wie W oder Al gebildet. Der Interpixel-Lichtabschirmfilms 33 ist so konfiguriert, dass er verhindert, dass Licht, das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eingetreten ist, in ein benachbartes Pixel P eintritt, anstatt in ein Pixel P einzutreten, in das das Licht eintreten sollte.
  • Die On-Chip-Linse 34 ist auf der hinteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt, um die Lichteinfallsfläche 10A zu bedecken. Die On-Chip-Linse 34 wird zum Beispiel aus einem lichtdurchlässigen Material wie einem thermoplastischen lichtempfindlichen Harz vom Positivtyp oder Siliziumnitrid gebildet. Die On-Chip-Linse 34 ist so konfiguriert, dass sie einfallendes Licht L, das in die Lichteinfallsfläche 10A eintritt, zu dem Vervielfältigungsbereich MR bündelt.
  • 3B ist eine vergrößerte Ansicht des äußeren peripheren Pixels P2 von 2 und entspricht einem Beispiel einer Querschnittskonfiguration des äußeren peripheren Pixels P2 des Sensorchips 1 von 1 entlang II-II'. Das äußere periphere Pixel P2 ist ein Pixel P, das an einem Endteil des Pixelarrays AR in einer -X-Richtung, vom mittleren Pixel P1 aus gesehen, positioniert ist.
  • Das äußere periphere Pixel P2 umfasst die in dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellte SPAD 2, die auf der vorderen Seite des Halbleitersubstrats 10 gebildete Verdrahtungsschicht 20, den auf der hinteren Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellten Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 und die On-Chip-Linse 34. Das äußere periphere Pixel P2 weist die gleichen Strukturen auf wie das mittlere Pixel P1 für die innere Struktur des Halbleitersubstrats 10 umfassend die SPAD 2, die Verdrahtungsschicht 20 und den Interpixel-Lichtabschirmfilm 33, so dass deren Beschreibung wegelassen werden.
  • 3B zeigt durch eine gestrichelte Linie 34i eine Position der On-Chip-Linse 34 relativ zu der SPAD 2 in dem mittleren Pixel P1 an. In dem äußeren peripheren Pixel P2, das von dem mittleren Pixel P1 aus gesehen in -X-Richtung positioniert ist, ist die On-Chip-Linse 34 an einer Position bereitgestellt, die in X-Richtung von der gestrichelten Linie 34i verschoben ist. Die in X-Richtung verschobene On-Chip-Linse 34 ist so bereitgestellt, dass sie teilweise zu dem benachbarten Pixel P hin herausragt.
  • Im Sensorchip 1 wird die Struktur des Lichtkondensorabschnitts, der das Licht zu der SPAD 2 bündelt, schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P2 des Pixelarrays AR hin geändert. Insbesondere wird die Position der On-Chip-Linse 34 schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P2 hin geändert. Wie in 1 gezeigt, ist die On-Chip-Linse 34 in einem äußeren peripheren Pixel P3, das in Y-Richtung von dem mittleren Pixel P1 aus gesehen positioniert ist, an einer in -Y-Richtung verschobenen Position bereitgestellt. In einem äußeren peripheren Pixel P4 an einem Eckteil des Pixelarrays AR, das in (-X, Y)-Richtungen von dem mittleren Pixel P1 aus gesehen positioniert ist, ist die On-Chip-Linse 34 an einer in (X, -Y)-Richtung verschobenen Position bereitgestellt. Auch in dem Zwischenpixel P, das sich zwischen dem mittleren Pixel P1 und dem äußeren peripheren Pixel P2, P3 oder P4 befindet, wird die Position der On-Chip-Linse 34 in ähnlicher Weise verschoben. Die Verschiebungsrichtung der On-Chip-Linse 34 in jedem Pixel P ist eine Richtung des mittleren Pixels P1, gesehen von jedem Pixel P. Eine Größe (Abstand), um die die On-Chip-Linse 34 verschoben wird, wird im Folgenden auch als Verschiebungsbreite bezeichnet. Die Verschiebungsbreite der On-Chip-Linse 34 in jedem Pixel P wird in Abhängigkeit vom Abstand zum mittleren Pixel P1 jedes Pixels P eingestellt, die Verschiebungsbreite wird größer eingestellt, wenn sie weiter vom mittleren Pixel P1 entfernt ist, und wird kleiner eingestellt, wenn sie näher daran liegt. Auf diese Weise wird im Sensorchip 1 die Position der On-Chip-Linse 34 schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P2, P3 oder P4 hin geändert.
  • [Herstellungsverfahren für Sensorchip 1]
  • Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für den Sensorchip 1 beschrieben. 4A bis 4E zeigen ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren des Sensorchips 1. Das mittlere Pixel P1 und das äußere periphere Pixel P2 können in ähnlicher Weise hergestellt werden, mit Ausnahme eines Schritts zur Bildung der On-Chip-Linse 34; hier wird ein Herstellungsprozess für das äußere periphere Pixel P2 beschrieben.
  • Zunächst werden auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 eine Resistmaske M1 mit einer Öffnung an einer Position, die einem Ioneninjektionsbereich entspricht, und eine Resistmaske M2, die eine Position bedeckt, die dem Ioneninjektionsbereich entspricht, gebildet, und danach werden n-Typ-Verunreinigungen oder p-Typ-Verunreinigungen mit einer vorbestimmten Ioneninjektionsenergie injiziert. Wie in 4A gezeigt, ermöglicht dies die Bildung der Wannenschicht 11, der Pinningschicht 12, der Anode 13, des p-Halbleiterbereichs 14, des n-Halbleiterbereichs 15, der Kathode 16 und des p-Halbleiterbereichs 17. Durch die Größe der Ioneninjektionsenergie und die Dicke der Resistmaske M2 kann zum Beispiel die Tiefe der Ioneninjektion gesteuert werden. Nach der Ioneninjektion werden die Resistmasken M1 und M2 entfernt.
  • Als nächstes werden zum Beispiel die Bildung eines isolierenden Films durch ein CVD-Verfahren (chemische Dampfabscheidung, „Chemical Vapor Deposition“), die Bildung eines Metallfilms durch ein Sputtering-Verfahren und das Ätzen des Metallfilms wiederholt, um dadurch auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 die Verdrahtungsschicht 20 zu bilden, in der eine Verdrahtungsleitung in den isolierenden Film eingebettet ist, wie in 4B dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird der lichtreflektierende Film 21 durch die Metallschicht gebildet, die die Verdrahtungsleitung bildet.
  • Anschließend wird das Halbleitersubstrat 10, wie in 4C dargestellt, zum Beispiel durch ein CMP-Verfahren (chemisch-mechanisches Polieren) von der hinteren Fläche (Fläche auf der Seite, die einer Bildungsfläche der Verdrahtungsschicht 20 gegenüberliegt) poliert, bis die Pinningschicht 12 freigelegt ist. 4C ist im Vergleich zu 4B vertikal invertiert dargestellt.
  • Als Nächstes wird ein Resistmuster mit einer Öffnung an einer Position gebildet, die einem Pixeltrennbereich entspricht, und danach wird ein Ätzverfahren wie reaktives Ionenätzen (RIE: reaktives Ionenätzen) durchgeführt, um dadurch die Pixeltrennvertiefung 30 zu bilden, wie in 4D dargestellt. Die Pixeltrennvertiefung 30 wird zum Beispiel gebildet, um das Halbleitersubstrat 10 zu durchdringen. Nach dem Ätzvorgang wird das Resistmuster entfernt.
  • Anschließend werden der Isolierfilm 31 und der Metallfilm 32 gestapelt, um in die Pixeltrennvertiefung 30 eingebettet zu werden, zum Beispiel durch das CVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren (Atomlagenabscheidung), um den Pixeltrennfilm TI zu bilden. Als Nächstes wird ein Metallfilm zum Beispiel durch ein Sputterverfahren gebildet, und ein Resistmuster mit einer Öffnung an einer Position, die der Lichteinfallsfläche 10A entspricht, wird gebildet. Danach wird ein Ätzverfahren, wie zum Beispiel das RIE-Verfahren, durchgeführt, um dadurch den Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 zu bilden, wie in 4E dargestellt. Nach dem Ätzvorgang wird das Resistmuster entfernt. Anschließend wird die On-Chip-Linse 34 gebildet, um die Lichteinfallsfläche 10A zu bedecken. Die Bildung der On-Chip-Linse 34 erfolgt zum Beispiel durch Filmbildung eines thermoplastischen lichtempfindlichen Harzes vom Positivtyp und Aufschmelzverarbeitung. Dabei wird die Bildungsposition der On-Chip-Linse 34 auf eine Position festgelegt, die in X-Richtung von unmittelbar oberhalb der Lichteinfallsfläche 10A verschoben ist. Auf diese Weise wird das äußere periphere Pixel P2 gebildet. Es ist anzumerken, dass das Festlegen der Bildungsposition der On-Chip-Linse 34 unmittelbar über der Lichteinfallsfläche 10A es ermöglicht, das mittlere Pixel P1 zu bilden. Auf diese Weise wird der Sensorchip 1 hergestellt.
  • [Betrieb des Sensorchips 1]
  • Im Sensorchip 1 bewirkt das Anlegen einer großen negativen Spannung an die Anode 13, die Pinningschicht 12 und den p-Typ-Halbleiterbereich 14 in der SPAD 2 jedes Pixels P, dass sich eine Verarmungsschicht vom p-n-Übergang zwischen dem p-Typ-Halbleiterbereich 14 und dem n-Typ-Halbleiterbereich 15 ausbreitet und einen Bereich mit hohem elektrischem Feld bildet. Der daraus resultierende Bereich mit hohem elektrischem Feld ermöglicht die Bildung des Vervielfältigungsbereichs MR, der in der Lage ist, Träger lawinenartig zu vervielfachen. Der Vervielfältigungsbereich MR vervielfacht Träger, die durch ein einzelnes Photon erzeugt werden, das von der Lichteinfallsfläche 10A einfällt, um vervielfachte Signalladungen zu erzeugen. Die resultierenden Signalladungen werden aus der SPAD 2 entnommen und einer Signalverarbeitung durch eine Signalverarbeitungsschaltung unterzogen.
  • Der Sensorchip 1 ist als Abstandsmesssensor nach einem ToF-Verfahren (Laufzeit, „Time of Flight“) einsetzbar. Bei dem ToF-Verfahren wird die Signallaufzeit zwischen einem Signal von Signalladungen und einem Referenzsignal in eine Entfernung zu einem Messziel umgewandelt. Die Signalverarbeitungsschaltung berechnet die Signalverzögerungszeit beispielsweise aus dem Referenzsignal und dem Signal durch die Signalladungen, die von der SPAD 2 jedes Pixels P erhalten werden. Die sich ergebende Signalverzögerungszeit wird in eine Entfernung umgewandelt, wodurch die Messung einer Entfernung zum Messziel ermöglicht wird.
  • [Funktionsweise und Effekte des Sensorchips 1]
  • Der Sensorchip 1 der ersten Ausführungsform umfasst das Pixelarray AR, in dem die Vielzahl von Pixeln P in einem Array angeordnet sind. Jedes Pixel P umfasst die SPAD 2 und die On-Chip-Linse 34, die der Lichteinfallsfläche 10A der SPAD 2 gegenüberliegt. Hier wird die Vielzahl der Pixel P einer Pupillenkorrektur unterzogen. Die Pupillenkorrektur wird im Folgenden beschrieben.
  • In dem mittleren Pixel P1 tritt mehr Licht im Wesentlichen senkrecht in die Lichteinfallsfläche 10A ein, wie in 3A dargestellt. Das einfallende Licht L, das im Wesentlichen senkrecht in die Lichteinfallsfläche 10A eingetreten ist, wird durch die On-Chip-Linse 34 zu dem Vervielfältigungsbereich MR gebündelt. Im Vervielfältigungsbereich MR werden die von einem einzelnen Photon erzeugten Träger lawinenartig vervielfacht. Das einfallende Licht L wird durch die On-Chip-Linse 34 zu dem Vervielfältigungsbereich MR gebündelt, um dadurch die PDE zu verbessern.
  • In dem äußeren peripheren Pixel P2 tritt mehr Licht in die Lichteinfallsfläche 10A in einer schrägen Richtung ein, wie in 3B dargestellt. Die schräge Richtung, in der das einfallende Licht L eintritt, bezieht sich auf eine Richtung, die von einer Richtung senkrecht zur Lichteinfallsfläche 10A zur -X-Richtung geneigt ist (-Z-Richtung).
  • Hier wird ein äußeres peripheres Pixel P102 eines Sensorchips 101 gemäß einer Referenzausführungsform beschrieben, um die Funktionsweise und die Effekte des Sensorchips 1 zu beschreiben. 5 zeigt eine Querschnittskonfiguration des äußeren peripheren Pixels P102 des Sensorchips P101 der Referenzausführungsform; ähnlich wie bei dem in 3A dargestellten mittleren Pixel P1 ist auf einer Lichteinfallsfläche 110A eines Halbleitersubstrats 110 ein in Kontakt mit dem Pixeltrennfilm TI stehender Interpixel-Lichtabschirmungsfilm 133 bereitgestellt. Zusätzlich ist unmittelbar über der Lichteinfallsfläche 110A eine On-Chip-Linse 134 bereitgestellt, um die Lichteinfallsfläche 110A zu bedecken. In dem äußeren peripheren Pixel P102 ist in einem Halbleitersubstrat 100 eine Pixeltrennvertiefung 130 bereitgestellt, und der Pixeltrennfilm TI, in dem ein Isolierfilm 131 und ein Metallfilm 132 gestapelt sind, ist in der Pixeltrennvertiefung 130 eingebettet. Das durch die Pixeltrennvertiefung 130 getrennte Halbleitersubstrat 110 ist mit einer Wannenschicht 111, einer Pinningschicht 112, einer Anode 113, einem p-Typ-Halbleiterbereich 114, einem n-Typ-Halbleiterbereich 115, einer Kathode 116 und einem p-Typ-Halbleiterbereich 117 ausgestattet, und eine SPAD 102 ist konfiguriert. Eine Fläche (hintere Fläche) des Halbleitersubstrats 110 dient als Lichteinfallsfläche 110A der SPAD 102. Auf der anderen Fläche (vordere Fläche) des Halbleitersubstrats 110 ist eine Verdrahtungsschicht 120 bereitgestellt, in der eine Verdrahtungsleitung in einem isolierenden Film eingebettet ist. Ein lichtreflektierender Film 121 ist in der Verdrahtungsschicht 120 durch einen Metallfilm bereitgestellt, der die Verdrahtungsleitung bildet.
  • Wie in 5 dargestellt, tritt mehr einfallendes Licht L schräg in die Lichteinfallsfläche 110A in dem äußeren peripheren Pixel P102 des Pixelarrays ein. Ein photoelektrischer Umwandlungsbereich, zu dem solches schräg einfallendes Licht L gebündelt wird, ist in der SPAD 102 in -X-Richtung abgelenkt und von dem Vervielfältigungsbereich MR entfernt positioniert. Dies führt zu einer geringeren PDE im äußeren peripheren Pixel P102. Selbst wenn Träger erzeugt werden, ist es für die Träger schwierig, den Vervielfältigungsbereich MR zu erreichen, da sie von dem Vervielfältigungsbereich MR entfernt sind, was ebenfalls ein Faktor für die verringerte PDE darstellt.
  • Wenn zusätzlich das einfallende Licht L schräg in die Lichteinfallsfläche 110A eintritt, um Träger an einer von dem Vervielfältigungsbereich MR entfernten Position zu erzeugen, ist die Mobilität der Träger gering, weil die Bearbeitung durch ein hohes elektrisches Feld an der von dem Vervielfältigungsbereich MR entfernten Position nicht ausreicht. Daher legen die Träger eine längere Strecke als den kürzesten Weg zu dem Vervielfältigungsbereich MR zurück, wie durch eine gepunktete Linie JT angedeutet. Aus diesem Grund brauchen die Träger Zeit, um den Vervielfältigungsbereich MR zu erreichen, und somit wird ein Jitter verschlechtert.
  • Zusätzlich tritt das einfallende Licht L schräg in die Lichteinfallsfläche 110A ein, wodurch eine lawinenartige Vervielfachung häufig an einem Endteil des äußeren peripheren Pixels P102 erzeugt wird. Licht LA wird während der lawinenartigen Vervielfachung erzeugt; das am Endteil des äußeren peripheren Pixels P102 erzeugte Licht LA führt dazu, dass es ein benachbartes Pixel vor Abschwächung erreicht. Infolgedessen wird das Übersprechen verschlechtert.
  • Wie in 3B dargestellt, wird die On-Chip-Linse 34 in X-Richtung in dem äußeren peripheren Pixel P2 des Sensorchips 1 verschoben. Dies führt dazu, dass der optische Pfad des einfallenden Lichts so korrigiert wird, dass das einfallende Licht, das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintritt, nahe am Vervielfältigungsbereich MR ist. Es ist zu beachten, dass die gestrichelte Linie 34i in 3B eine Position andeutet, die der Position der On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels P102 des Sensorchips 101 der in 5 dargestellten Referenzausführung entspricht. Darüber hinaus deutet in 3B eine abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linie Li eine Position an, die dem optischen Pfad zu dem Zeitpunkt entspricht, an dem das einfallende Licht schräg in das äußere periphere Pixel P102 des Sensorchips 101 der in 5 dargestellten Referenzausführung eintritt. Die Verschiebung der Position der On-Chip-Linse 34 in X-Richtung in dem äußeren peripheren Pixel P2 ermöglicht es, den optischen Pfad des einfallenden Lichts zu korrigieren, damit das einfallende Licht, das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintritt, nahe am Vervielfältigungsbereich MR ist.
  • In dem äußeren peripheren Pixel P2 des oben beschriebenen Sensorchips 1 wird der optische Pfad des einfallenden Lichts so korrigiert, dass das einfallende Licht, das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintritt, nahe am Vervielfältigungsbereich MR ist, so dass der photoelektrische Umwandlungsbereich nahe am Vervielfältigungsbereich MR ist. Dadurch kann die PDE verbessert werden. Außerdem ist es möglich, zu bewirken, dass die Position, an der Träger erzeugt werden, nahe dem Vervielfältigungsbereich MR ist, wodurch es möglich wird, den Jitter zu unterdrücken. Darüber hinaus ist es möglich, die Position, an der die lawinenartige Vervielfachung erzeugt wird, von einem Endteil des äußeren peripheren Pixels P2 zu entfernen, wodurch das Übersprechen unterdrückt werden kann.
  • Im Sensorchip 1 ist zum Beispiel die Verschiebungsbreite der Position der On-Chip-Linse 34 jedes Pixels P so bereitgestellt, dass sie schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixels P2 hin geändert wird. Beispielsweise wird die Verschiebungsbreite in Abhängigkeit von der Entfernung zu dem mittleren Pixel P1 jedes Pixels P eingestellt; die Verschiebungsbreite wird größer eingestellt, wenn sie weiter vom mittleren Pixel P1 entfernt ist, und kleiner, wenn sie näher daran liegt. Ein Grund dafür ist, dass in der Mitte weniger Licht schräg in die Lichteinfallsfläche 10A einfällt, während an der äußeren Peripherie mehr Licht schräg einfällt, wobei der Winkel auch größer ist, wenn es schräg einfällt. Auf diese Weise ermöglicht die schrittweise Änderung der Verschiebungsbreite der Position der On-Chip-Linse 34 in Abhängigkeit von der Position in der Pixelanordnung AR die Korrektur des optischen Pfades des einfallenden Lichts L in Abhängigkeit von der Position in der Pixelanordnung AR und die Unterdrückung der Ungleichheit der Eigenschaften zwischen den Pixeln P, wodurch eine Pupillenkorrektur des Sensorchips 1 erreicht wird.
  • Es ist anzumerken, dass der „Lichtkondensorabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung ein Element bedeutet, das den optischen Pfad des einfallenden Lichts L ändert, um zu bewirken, dass das einfallende Licht L nahe dem Vervielfältigungsbereich MR ist, aber zusätzlich dazu auch ein Element umfasst, das einen Teil des einfallenden Lichts L blockiert, um nicht in einen Bereich einzutreten, der von dem Vervielfältigungsbereich MR entfernt ist, und ein Element, das die Chance erhöht, dass das einfallende Licht L durch den Vervielfältigungsbereich MR hindurchtritt. Insbesondere entspricht der „Lichtkondensorabschnitt“ des Interpixel-Lichtabschirmungsfilms 33, einer inneren Linse 36, einer unebenen Form 50 der Lichteinfallsfläche 10A und dem lichtreflektierenden Film 21, zusätzlich zu der On-Chip-Linse 34, wie in den folgenden Änderungsbeispielen dargestellt.
  • Wie oben beschrieben, ist es möglich, die PDE in dem äußeren peripheren Pixel in dem Sensorchip 1 der ersten Ausführungsform zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • <2. Modifizierte Beispiele der ersten Ausführungsform>
  • Im Folgenden werden Modifikationsbeispiele des Sensorchips 1 gemäß der vorangehenden ersten Ausführungsform beschrieben. Es ist anzumerken, dass in den folgenden Modifikationsbeispielen Komponenten, die mit denen der vorangehenden ersten Ausführungsform gemeinsam sind, mit denselben Referenznummern bezeichnet werden.
  • [Modifikationsbeispiel A]
  • Der oben beschriebene Sensorchip 1 weist eine Konfiguration auf, in der die On-Chip-Linse 34 schrittweise in X-Richtung von dem mittleren Teil 3 hin zu dem äußeren peripheren Teil 4 verschoben wird, und ist dadurch so bereitgestellt, dass sie teilweise hin zu dem benachbarten Pixel P vorsteht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es kann auch eine Konfiguration geben, in der die On-Chip-Linse 34 teilweise entfernt wird, um nicht hin zu dem benachbarten Pixel P vorzustehen.
  • 6 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PA eines Sensorchips 1A als Modifikationsbeispiel A. Die On-Chip-Linse 34 ist mit einem ausgeschnittenen Teil 35 als Ergebnis einer Entfernung eines vorstehenden Teils zu dem Pixel P hin, das in der X-Richtung benachbart ist, bereitgestellt. Der ausgeschnittene Teil 35 ist auf dem Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 angeordnet. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1A ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PA des Sensorchips 1A zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen. Ferner ist es möglich, eine Beeinflussung eines benachbarten Pixels infolge des Vorstehens der On-Chip-Linse 34 zu dem benachbarten Pixel hin zu unterdrücken.
  • [Modifikationsbeispiel B]
  • Der oben beschriebene Sensorchip 1 weist eine Konfiguration auf, in der die On-Chip-Linse 34 schrittweise in der X-Richtung von dem mittleren Teil 3 zu dem äußeren peripheren Teil 4 hin verschoben wird, und dadurch so bereitgestellt ist, dass sie teilweise zu dem benachbarten Pixel P hin vorsteht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es kann auch eine Konfiguration geben, in der eine Breite W34 der On-Chip-Linse 34 in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsfläche 10A schrittweise verringert wird, um nicht zu dem benachbarten Pixel P hin vorzustehen.
  • 7 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PB eines Sensorchips 1B als Modifikationsbeispiel B. Die On-Chip-Linse 34 ist so bereitgestellt, dass sie in der X-Richtung verschoben ist und nicht zu dem benachbarten Pixel P hin als Ergebnis einer verringerten Breite W34 in der Richtung parallel zu der Lichteinfallsfläche 10A vorsteht. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1B ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PB des Sensorchips 1B zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen. Ferner ist es möglich, eine Beeinflussung eines benachbarten Pixels infolge des Vorstehens der On-Chip-Linse hin zu dem benachbarten Pixel zu unterdrücken.
  • [Modifikationsbeispiel C]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 1 ist das Beispiel angeführt, in dem der Pixeltrennfilm TI das Halbleitersubstrat 10 durchdringt, aber dies ist nicht einschränkend. Zum Beispiel kann es auch eine Konfiguration geben, in der der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 nicht bereitgestellt ist und die Pixeltrennfilm TI nicht in einer vorbestimmten Tiefe von der Lichteinfallsfläche 10A des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet ist.
  • 8 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PC eines Sensorchips 1C gemäß Modifikationsbeispiel C. Die On-Chip-Linse 34 ist in X-Richtung verschoben. Der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 ist nicht bereitgestellt. Zusätzlich ist die Pixeltrennvertiefung 30 bis zu einer halben Tiefe des Halbleitersubstrats 10 von der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 (Fläche auf der der Lichteinfallsfläche 10A gegenüberliegenden Seite) ausgebildet, und der Pixeltrennfilm TI ist so ausgebildet, dass er in der Pixeltrennvertiefung 30 eingebettet ist. Auf diese Weise weist der Sensorchip 1C eine Konfiguration auf, bei der der Pixeltrennfilm TI nicht in einer vorbestimmten Tiefe 30A von der hinteren Fläche (Lichteinfallsoberfläche 10A) des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt ist. Mit Ausnahme der oben beschriebenen Konfigurationen weist der Sensorchip 1C ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Hier wird das äußere periphere Pixel P2 des Sensorchips 1 beschrieben, um die Funktionsweise und die Effekte des Sensorchips 1C zu beschreiben. 9 zeigt eine Querschnittskonfiguration des äußeren peripheren Pixels P2 des Sensorchips 1. Obwohl sie der in 3B dargestellten Querschnittskonfiguration ähnlich ist, unterscheidet sich 9 von dieser dadurch, dass ein Teil des einfallenden Lichts L durch den Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 blockiert wird und ein Schattenbereich RS gebildet wird. Der Schattenbereich RS kann in Abhängigkeit von der Größe der Verschiebungsbreite der On-Chip-Linse 34 und der Neigung des einfallenden Lichts L erzeugt werden. Wenn der Schattenbereich RS erzeugt wird, führt dies selbstverständlich dazu, dass die PDE abgesenkt wird.
  • In dem in 8 dargestellten äußeren peripheren Pixel PC des Sensorchips 1C ist der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 nicht bereitgestellt. Zusätzlich ist der Pixeltrennfilm TI nicht in einer vorbestimmten Tiefe von der Lichteinfallsfläche 10A bereitgestellt. Dies ermöglicht eine Konfiguration, bei der das einfallende Licht L nicht durch den Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 und in der Nähe eines Endteils des Pixeltrennfilms TI auf der Seite der Lichteinfallsfläche 10A blockiert wird, wodurch die Bildung des Schattenbereichs RS erschwert wird.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PC des Sensorchips 1C zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen. Außerdem wird die Bildung eines Schattenbereichs infolge der Blockierung des einfallenden Lichts unterdrückt, und die Absenkung der PDE wird unterdrückt.
  • [Modifikationsbeispiel D]
  • Der oben beschriebene Sensorchip 1C weist eine Konfiguration auf, in der der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 nicht bereitgestellt ist und zusätzlich der Pixeltrennfilm TI nicht in einer vorbestimmten Tiefe von der Lichteinfallsfläche 10A bereitgestellt ist; die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann es eine Konfiguration geben, in der ein zweiter Pixeltrennfilm TI2 mit einer vorbestimmten Tiefe von der Lichteinfallsfläche 10A bereitgestellt ist, und ein Interpixel-Lichtabschirmfilm 44 in Kontakt mit dem zweiten Pixeltrennfilm TI2 bereitgestellt ist.
  • 10 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PD eines Sensorchips 1D gemäß Modifikationsbeispiel D. Die On-Chip-Linse 34 ist in X-Richtung verschoben. Der Pixeltrennfilm TI ist nicht in einer vorbestimmten Tiefe von der Lichteinfallsfläche 10A bereitgestellt. Der in Kontakt mit dem Pixeltrennfilm TI stehende Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 ist nicht ausgebildet. Zusätzlich ist der zweite Pixeltrennfilm TI2 mit einer vorbestimmten Tiefe von der Lichteinfallsfläche 10A an einer Position bereitgestellt, die von dem Pixeltrennfilm TI in der X-Richtung beabstandet ist. Der Interpixel-Lichtabschirmfilm 44 ist in Kontakt mit dem zweiten Pixeltrennfilm TI2 bereitgestellt. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1D ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für den Sensorchip 1D beschrieben. Die 11A bis 11F zeigen jeweils ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren des äußeren peripheren Pixels PD des Sensorchips 1D. Das mittlere Pixel und das äußere periphere Pixel PD können in ähnlicher Weise hergestellt werden, mit Ausnahme der Schritte zur Bildung des Pixeltrennfilms TI und des zweiten Pixeltrennfilms Ti2; hier wird ein Herstellungsverfahren für das äußere periphere Pixel PD beschrieben.
  • Zunächst werden eine Resistmaske M3 mit einer Öffnung an einer Position, die einem Ioneninjektionsbereich entspricht, und eine Resistmaske M4, die eine Position abdeckt, die dem Ioneninjektionsbereich entspricht, auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 gebildet, und danach werden n-Typ-Verunreinigungen oder p-Typ-Verunreinigungen mit einer vorbestimmten Ioneninjektionsenergie injiziert, um die jeweilige Bildung der Wannenschicht 11, der Pinningschicht 12, der Anode 13, des p-Typ-Halbleiterbereichs 14, des n-Typ-Halbleiterbereichs 15, der Kathode 16, des p-Typ-Halbleiterbereichs 17 und eines p-Typ-Halbleiterbereichs 40 zu ermöglichen, wie in 11A dargestellt. Nach der Ioneninjektion werden die Resistmasken M3 und M4 entfernt.
  • Als nächstes wird ein Resistmuster mit einer Öffnung an einer Position gebildet, die einem Pixeltrennbereich entspricht, und danach wird ein Ätzverfahren wie das RIE durchgeführt, um dadurch die Pixeltrennvertiefung 30 zu bilden, wie in 11B dargestellt. Die Pixeltrennvertiefung 30 wird zum Beispiel so ausgebildet, dass sie von der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 aus eine Tiefe von der Hälfte des Halbleitersubstrats 10 aufweist. Eine vordere Fläche der Pinningschicht 12 liegt zu einer Bodenfläche und einer Seitenfläche innerhalb der Pixeltrennvertiefung 30 frei. Nach dem Ätzvorgang wird das Resistmuster entfernt.
  • Anschließend werden der Isolierfilm 31 und der Metallfilm 32 gestapelt, um beispielsweise durch das CVD-Verfahren oder das ALD-Verfahren in die Pixeltrennvertiefung 30 eingebettet zu werden, um den Pixeltrennfilm TI zu bilden. Als nächstes werden zum Beispiel die Bildung eines Isolierfilms durch das CVD-Verfahren, die Bildung eines Metallfilms durch ein Sputterverfahren und die Ätzbearbeitung des Metallfilms wiederholt, um dadurch auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 die Verdrahtungsschicht 20 zu bilden, in der eine Verdrahtungsleitung in dem Isolierfilm eingebettet ist, wie in 11C dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird der lichtreflektierende Film 21 durch den Metallfilm gebildet, der die Verdrahtungsleitung bildet.
  • Anschließend wird das Halbleitersubstrat 10, wie in 11D dargestellt, zum Beispiel durch das CMP-Verfahren von der hinteren Fläche (Fläche auf der Seite, die einer Bildungsfläche der Verdrahtungsschicht 20 gegenüberliegt) poliert, bis der p-Typ-Halbleiterbereich 40 freigelegt ist. 11D ist im Vergleich zu 11C vertikal invertiert dargestellt.
  • Als Nächstes wird ein Resistmuster mit einer Öffnung an einer Position gebildet, die einem zweiten Pixeltrennbereich entspricht, und danach wird eine Ätzverarbeitung wie das RIE durchgeführt, um dadurch eine zweite Pixeltrennvertiefung 41 zu bilden, wie in 11E dargestellt. Die zweite Pixeltrennvertiefung 41 ist beispielsweise so ausgebildet, dass sie eine halbe Tiefe des Halbleitersubstrats 10 von der hinteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 aufweist. Eine vordere Fläche des p-Typ-Halbleiterbereichs 40 liegt zu einer Bodenfläche und einer Seitenfläche innerhalb der zweiten Pixeltrennvertiefung 41 frei. Nach der Ätzverarbeitung wird das Resistmuster entfernt.
  • Anschließend werden ein Isolierfilm 42 und ein Metallfilm 43 gestapelt, um beispielsweise durch das CVD-Verfahren oder das ALD-Verfahren in die zweite Pixeltrennvertiefung 41 eingebettet zu werden, um den zweiten Pixeltrennfilm TI2 zu bilden. Als Nächstes wird zum Beispiel ein Metallfilm durch ein Sputterverfahren gebildet, und es wird ein Resistmuster mit einer Öffnung an einer Position gebildet, die der Lichteinfallsfläche 10A entspricht. Danach wird eine Ätzverarbeitung wie das RIE durchgeführt, um dadurch den Interpixel-Lichtabschirmfilm 44 zu bilden, wie in 11F dargestellt. Nach der Ätzverarbeitung wird das Resistmuster entfernt. Anschließend wird die On-Chip-Linse 34 gebildet, um die Lichteinfallsfläche 10A abzudecken. Auf diese Weise wird das äußere periphere pixel PD gebildet, und der Sensorchip 1D wird hergestellt.
  • In dem in 10 dargestellten äußeren peripheren Pixel PD des Sensorchips 1D ist der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 nicht bereitgestellt, und der Pixeltrennfilm TI ist nicht in einer vorbestimmten Tiefe von der Lichteinfallsfläche 10A bereitgestellt. Dies ermöglicht eine Konfiguration, bei der das einfallende Licht L nicht durch den Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 und in der Nähe eines Endteils des Pixeltrennfilms TI auf der Seite der Lichteinfallsfläche 10A blockiert wird, wodurch die Bildung des Schattenbereichs RS erschwert wird. Ferner ist der zweite Pixeltrennfilm TI2 bereitgestellt, wodurch es möglich ist, einen Lichteinfall in ein benachbartes Pixel innerhalb des Halbleitersubstrats 10 zu verhindern und eine optische Trennung zwischen Pixeln zu erreichen. Ferner ist der Interpixel-Lichtabschirmfilm 44 bereitgestellt, wodurch verhindert werden kann, dass schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eingetretenes Licht in ein benachbartes Pixel P eintritt, anstatt in ein Pixel P einzutreten, in das das Licht eintreten sollte.
  • Ähnlich wie bei dem Sensorchip 1C ist es möglich, die PDE in dem äußeren peripheren Pixel PD des Sensorchips 1D zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen. Ferner wird die Bildung des Schattenbereichs als Ergebnis der Blockierung des einfallenden Lichts durch den Interpixel-Lichtabschirmfilm oder dergleichen unterdrückt, und die Absenkung der PDE aufgrund des Schattenbereichs wird unterdrückt.
  • [Modifikationsbeispiel E]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 1 sind die Größen der On-Chip-Linse 34 des mittleren Pixels P1 und der On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels P2 gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; die Breite W34 der On-Chip-Linse 34 in der Richtung parallel zu der Lichteinfallsfläche 10A kann schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P2 hin geändert werden.
  • 12 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PE eines Sensorchips 1E als Modifikationsbeispiel E. Die On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels PE ist so bereitgestellt, dass die Breite W34 in der Richtung parallel zu der Lichteinfallsfläche 10A kleiner ist als die On-Chip-Linse 34 des mittleren Pixels. In dem Sensorchip 1E wird die Breite W34 der On-Chip-Linse 34 in der Richtung parallel zur Lichteinfallsfläche 10A schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PE hin geändert. Im äußeren peripheren Pixel PE wird die On-Chip-Linse 34 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1E ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Im äußeren peripheren Pixel PE des Sensorchips 1E wird die Breite der On-Chip-Linse 34 so eingestellt, dass sie klein ist, wodurch ein optischer Pfad des einfallenden Lichts korrigiert wird, damit das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR ist, wodurch es möglich wird, die PDE zu verbessern.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PE des Sensorchips 1E zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel F]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 1 sind die Krümmungen der On-Chip-Linse 34 des mittleren Pixels P1 und der On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels P2 gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; die Krümmung der On-Chip-Linse 34 kann schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P2 hin geändert werden.
  • 13 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PF eines Sensorchips 1F als Modifikationsbeispiel F. Die On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels PF ist so bereitgestellt, dass ihre Krümmung kleiner ist als die der On-Chip-Linse 34 des mittleren Pixels. In dem Sensorchip 1F wird die Krümmung der On-Chip-Linse 34 schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PF hin geändert. In dem äußeren peripheren Pixel PF wird die On-Chip-Linse 34 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1F ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Im äußeren peripheren Pixel PF des Sensorchips 1F wird die Krümmung der On-Chip-Linse 34 so eingestellt, dass sie klein ist, wodurch ein optischer Pfad des einfallenden Lichts korrigiert wird, damit das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR ist, wodurch es möglich wird, die PDF zu verbessern.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDF in dem äußeren peripheren Pixel PF des Sensorchips 1F zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel G]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 1 sind die Größen der On-Chip-Linse 34 des mittleren Pixels P1 und der On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels P2 gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; eine Höhe H34 der On-Chip-Linse 34 kann schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P2 hin geändert werden.
  • 14 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PG eines Sensorchips 1G als Modifikationsbeispiel G. Die On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels PG ist so bereitgestellt, dass ihre Höhe H34 niedriger ist als die On-Chip-Linse 34 des mittleren Pixels. In dem Sensorchip 1G wird die Höhe H34 der On-Chip-Linse 34 schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PG hin geändert. In dem äußeren peripheren Pixel PG wird die On-Chip-Linse 34 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1G ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Im äußeren peripheren Pixel PG des Sensorchips 1G wird die Höhe der On-Chip-Linse 34 so eingestellt, dass sie niedrig ist, wodurch ein optischer Pfad des einfallenden Lichts korrigiert wird, damit das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR ist, wodurch es möglich wird, die PDE zu verbessern.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PG des Sensorchips 1G zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel H]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 1 sind die Breiten in der Richtung parallel zu der Lichteinfallsfläche 10A des Interpixel-Lichtabschirmfilms 33 des mittleren Pixels P1 und des Interpixel-Lichtabschirmfilms 33 des äußeren peripheren Pixels P2 gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt; die Breite des Interpixel-Lichtabschirmfilms 33 kann schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P2 hin geändert werden. Der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 entspricht einem weiteren spezifischen Beispiel für den „Lichtkondensorabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung.
  • 15 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PH eines Sensorchips 1H als Modifikationsbeispiel H. Ein Interpixel-Lichtabschirmfilm 33A, der einer äußeren Peripherie des Pixelarrays am nächsten ist (positioniert in der -X-Richtung von dem äußeren peripheren Pixel PH aus gesehen), des im äußeren peripheren Pixel PH bereitgestellten Interpixel-Lichtabschirmfilms 33 ist so bereitgestellt, dass seine Breite W33A größer ist als die des Interpixel-Lichtabschirmfilms 33 des mittleren Pixels. In dem Sensorchip 1H wird die Breite W33A des Interpixel-Lichtabschirmfilms 33A, der der äußeren Peripherie des Pixelarrays am nächsten ist, schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PH hin geändert. Bei dem äußeren peripheren Pixel PH wird die On-Chip-Linse 34 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1H ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Wie in 15 dargestellt, ist es in dem äußeren peripheren Pixel PH des Sensorchips 1H möglich, dass der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33A einen Teil des schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretenden einfallenden Lichts blockiert. Licht, das an einer von dem Vervielfältigungsbereich MR entfernten Position eintritt, wird durch den Interpixel-Lichtabschirmfilm 33A blockiert. Dies ermöglicht den selektiven Einfall von Licht, das an einer Position nahe dem Vervielfältigungsbereich MR eintritt. Man kann auch sagen, dass der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33A das Licht zu der Position nahe dem Vervielfältigungsbereich MR bündelt und somit einem der „Lichtkondensorabschnitte“ der vorliegenden Offenbarung entspricht. Das Blockieren des an der vom Vervielfältigungsbereich MR entfernten Position eintretenden Lichts ermöglicht die Unterdrückung des Jitters und des Übersprechens.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen im äußeren peripheren Pixel PH des Sensorchips 1H zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel I]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 1 sind die On-Chip-Linse 34 des mittleren Pixels P1 und die On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels P2 jeweils eine einschichtige Linse, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; es kann eine gestapelte Struktur aus einer inneren Linse 36, die der Lichteinfallsfläche 10A des SPAD 2 zugewandt ist, und einer äußeren Linse 38, die als Schicht über der inneren Linse 36 bereitgestellt ist, geben. Die gestapelte Struktur der inneren Linse 36 und der äußeren Linse 38 entspricht einem weiteren spezifischen Beispiel für den „Lichtkondensorabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung.
  • 16 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines mittleren Pixels PI1 eines Sensorchips 11 gemäß Modifikationsbeispiel I. Die innere Linse 36, eine Planarisierungsschicht 37 und die äußere Linse 38 sind so gestapelt, dass sie der Lichteinfallsfläche 10A der SPAD 2 gegenüberliegen. Abgesehen von den oben beschriebenen weist das mittlere Pixel PI1 des Sensorchips 11 ähnliche Konfigurationen auf wie das mittlere Pixel P1 des Sensorchips 1.
  • 17 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PI2 des Sensorchips 1I. Ähnlich wie bei dem mittleren Pixel PI1 sind die innere Linse 36, die Planarisierungsschicht 37 und die äußere Linse 38 so gestapelt, dass sie der Lichteinfallsfläche 10A der SPAD 2 gegenüberliegen. In 17 ist die Position der inneren Linse 36 relativ zu der SPAD 2 in dem mittleren Pixel PI1 durch eine gestrichelte Linie 36i angedeutet. In dem äußeren peripheren Pixel PI2, das von dem mittleren Pixel PI1 aus gesehen in -X-Richtung positioniert ist, ist die innere Linse 36 an einer in X-Richtung gegenüber der gestrichelten Linie 34i verschobenen Position bereitgestellt. In dem Sensorchip 1I wird die Position der inneren Linse 36 schrittweise von dem mittleren Pixel PI1 zu dem äußeren peripheren Pixel PI2 hin geändert. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 11 ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • In dem äußeren peripheren Pixel PI2 des Sensorchips 1I wird die Position der inneren Linse 36 in der X-Richtung verschoben, wodurch ein optischer Pfad des einfallenden Lichts korrigiert wird, damit das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR ist, wodurch es möglich wird, die PDE zu verbessern. Die Einstellung der Position der inneren Linse 36 hat einen signifikanten Einfluss auf den optischen Pfad des einfallenden Lichts L; eine Größe der Verschiebung der inneren Linse 36 des äußeren peripheren Pixels PI2 kann so unterdrückt werden, dass sie kleiner ist als eine Größe der Verschiebung der On-Chip-Linse 34 des äußeren peripheren Pixels P2 des Sensorchips 1. Dadurch ist es möglich, die Effekte zu erzielen, ohne die innere Linse 36 an eine Stelle oberhalb des Interpixel-Lichtabschirmfilms 33 zu verschieben.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PI2 des Sensorchips 1I zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel J]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 11 sind die Größen der inneren Linse 36 des mittleren Pixels PI1 und der inneren Linse 36 des äußeren peripheren Pixels PI2 gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt; eine Breite W36 der inneren Linse 36 in der Richtung parallel zu der Lichteinfallsfläche 10A kann schrittweise von dem mittleren Pixel PI1 zu dem äußeren peripheren Pixel PI2 hin geändert werden.
  • 18 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PJ eines Sensorchips 1J als Modifikationsbeispiel J. Die innere Linse 36 des äußeren peripheren Pixels PJ ist bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass die Breite W36 in der Richtung parallel zu der Lichteinfallsfläche 10A kleiner ist als die innere Linse 36 des mittleren Pixels. In dem Sensorchip 1J wird die Breite W36 der inneren Linse 36 in der Richtung parallel zur Lichteinfallsfläche 10A schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PJ hin geändert. Im äußeren peripheren Pixel PJ wird die innere Linse 36 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1J ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1I.
  • In dem äußeren peripheren Pixel PJ des Sensorchips 1J wird die Breite der inneren Linse 36 so eingestellt, dass sie klein ist, wodurch ein optischer Pfad des einfallenden Lichts korrigiert wird, damit das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR ist, wodurch es möglich wird, die PDE zu verbessern.
  • Ähnlich wie bei dem Sensorchip 1I ist es möglich, die PDE in dem äußeren peripheren Pixel PJ des Sensorchips 1J zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel K]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 11 sind die Größen der inneren Linse 36 des mittleren Pixels PI1 und der inneren Linse 36 des äußeren peripheren Pixels PI2 gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; eine Krümmung der inneren Linse 36 kann schrittweise von dem mittleren Pixel PI1 zu dem äußeren peripheren Pixel PI2 hin geändert werden.
  • 19 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PK eines Sensorchips 1K als Modifikationsbeispiel K. Die innere Linse 36 des äußeren peripheren Pixels PK ist bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass ihre Krümmung kleiner ist als die der inneren Linse 36 des mittleren Pixels. In dem Sensorchip 1K wird die Krümmung der inneren Linse 36 schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PK hin geändert. Im äußeren peripheren Pixel PK wird die innere Linse 36 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1K ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1I.
  • In dem äußeren peripheren Pixel PK des Sensorchips 1K wird die Krümmung der inneren Linse 36 so eingestellt, dass sie klein ist, wodurch ein optischer Pfad des einfallenden Lichts korrigiert wird, damit das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht L nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR ist, wodurch es möglich wird, die PDE zu verbessern.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1I ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PK des Sensorchips 1K zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel L]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 11 sind die Größen der inneren Linse 36 des mittleren Pixels PI1 und der inneren Linse 36 des äußeren peripheren Pixels PI2 gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt; eine Höhe H36 der inneren Linse 36 kann schrittweise von dem mittleren Pixel PI1 zu dem äußeren peripheren Pixel PI2 hin geändert werden.
  • 20 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PL eines Sensorchips 1L als Modifikationsbeispiel L. Die innere Linse 36 des äußeren peripheren Pixels PL ist bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass ihre Höhe H36 niedriger ist als die innere Linse 36 des mittleren Pixels. In dem Sensorchip 1L wird die Höhe H36 der inneren Linse 36 schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PL hin geändert. Im äußeren peripheren Pixel PL wird die innere Linse 36 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1L ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1I.
  • Im äußeren peripheren Pixel PL des Sensorchips 1L wird die Höhe der inneren Linse 36 so eingestellt, dass sie niedrig ist, wodurch ein optischer Pfad des einfallenden Lichts korrigiert wird, damit das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR ist, wodurch es möglich wird, die PDE zu verbessern.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1I ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PL des Sensorchips 1L zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel M]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 1 ist die Lichteinfallsfläche 10A des mittleren Pixels P1 und des äußeren peripheren Pixels P2 jeweils eine flache Fläche, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Unebene Formen 50 und 51, die das einfallende Licht L streuen, können auf der Lichteinfallsfläche 10A der SPAD 2 bereitgestellt werden, und die Anzahl der unebenen Formen 50 und 51 kann schrittweise von einem mittleren Pixel PM1 zu einem äußeren peripheren Pixel PM2 hin geändert werden. Die unebenen Formen 50 und 51 entsprechen einem weiteren spezifischen Beispiel des „Lichtkondensorabschnitts“ der vorliegenden Offenbarung.
  • 21 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des mittleren Pixels PM1 eines Sensorchips 1M als Modifikationsbeispiel M. Die unebene Form 50 ist auf der Lichteinfallsfläche 10A der SPAD 2 bereitgestellt. In der unebenen Form 50 sind zum Beispiel viereckige, pyramidenförmige, konkave Formen (umgekehrte Pyramidenformen) in einem Array angeordnet. Die unebene Form 50 streut das einfallende Licht L durch Beugung und unregelmäßige Reflexion. Durch die Streuung des einfallenden Lichts L wird die optische Pfadlänge innerhalb der SPAD 2 verlängert, wodurch die PDE verbessert werden kann. Die Verlängerung der optischen Pfadlänge des einfallenden Lichts L erhöht die Chance, dass das einfallende Licht L im Vervielfältigungsbereich MR detektiert wird, und daher kann man auch sagen, dass die unebene Form 50 Licht zu dem Vervielfältigungsbereich MR bündelt, und einem der „Lichtkondensorabschnitte“ der vorliegenden Offenbarung entspricht. Die unebene Form 50 wird zum Beispiel durch eine Ätzbearbeitung auf der Lichteinfallsfläche 10A des Halbleitersubstrats 10 gebildet. Abgesehen von den oben beschriebenen weist das mittlere Pixel PM1 des Sensorchips 1M ähnliche Konfigurationen auf wie das mittlere Pixel P1 des Sensorchips 1.
  • 22 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des äußeren peripheren Pixels PM2 des Sensorchips 1M. Ähnlich wie bei dem mittleren Pixel PM1 wird die unebene Form 51 auf der Lichteinfallsfläche 10A der SPAD 2 bereitgestellt, aber die Anzahl der unebenen Form 51 des äußeren peripheren Pixels PM2 ist so konfiguriert, dass sie größer ist als die Anzahl der unebenen Form 50 des mittleren Pixels PM1. In dem Sensorchip 1M wird die Anzahl der unebenen Form 51 schrittweise von dem mittleren Pixel PM1 zu dem äußeren peripheren Pixel PM2 hin geändert. Die Größen der unebenen Form 50 des mittleren Pixels PM1 und der unebenen Form 51 des äußeren peripheren Pixels PM2 sind gleich. Bei dem äußeren peripheren Pixel PM2 ist die On-Chip-Linse 34 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1M ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • Im äußeren peripheren Pixel PM2 des Sensorchips 1M sind die Effekte der Streuung durch die unebene Form 51 größer als im mittleren Pixel PM1, und ein optischer Pfad des einfallenden Lichts wird so korrigiert, dass er länger ist, um die Chance zu erhöhen, dass das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR sein kann, wodurch es möglich wird, die PDE zu verbessern.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE in dem äußeren peripheren Pixel PM2 des Sensorchips 1M zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel N]
  • Die Größen der unebenen Form 50 der Lichteinfallsfläche 10A des mittleren Pixels PM1 und der unebene Form 51 der Lichteinfallsfläche 10A des äußeren peripheren Pixels PM2 sind in dem oben beschriebenen Sensorchip 1M gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; die Größen der unebenen Formen 50 und 51 können schrittweise von dem mittleren Pixel PM1 zu dem äußeren peripheren Pixel PM2 hin geändert werden.
  • 23 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PN eines Sensorchips 1N als Modifikationsbeispiel N. Eine unebene Form 52 des äußeren peripheren Pixels PN ist so konfiguriert, dass sie größer ist als die unebene Form 50 des mittleren Pixels. In dem Sensorchip 1N wird die Größe der unebenen Form 52 schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PN hin geändert. Die Anzahl der unebenen Form 50 des mittleren Pixels und die Anzahl der unebenen Form 52 des äußeren peripheren Pixels PN sind gleich. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1N ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1M.
  • Im äußeren peripheren Pixel PN des Sensorchips 1N sind die Effekte der Diffusion durch die unebene Form 52 größer als im mittleren Pixel, und ein optischer Pfad des einfallenden Lichts wird so korrigiert, dass er länger ist, um die Chance zu erhöhen, dass das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht nahe an dem Vervielfältigungsbereich MR sein kann, wodurch es möglich wird, die PDE zu verbessern.
  • Ähnlich wie bei dem Sensorchip 1M ist es möglich, die PDE in dem äußeren peripheren Pixel PN des Sensorchips 1N zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel O]
  • Die Positionen des lichtreflektierenden Films 21 des mittleren Pixels P1 und des lichtreflektierenden Films 21 des äußeren peripheren Pixels P2 sind im oben beschriebenen Sensorchip 1 gleich, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; die Position des lichtreflektierenden Films 21 kann schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P2 hin geändert werden. Der lichtreflektierende Film 21 entspricht einem weiteren spezifischen Beispiel für den „Lichtkondensorabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung.
  • 24 zeigt ein Beispiel für eine planare Konfiguration eines Sensorchips 1O als Modifikationsbeispiel O. Der Sensorchip 1O umfasst das Pixelarray AR, in dem eine Vielzahl von Pixeln P in einem Array angeordnet sind. Jedes der Pixel PO umfasst den lichtreflektierenden Film 21. In 24 sind der Interpixel-Lichtabschirmfilm 33 und die On-Chip-Linse 34 weggelassen, um eine Anordnung der Pixel PO und des lichtreflektierenden Films 21 zu veranschaulichen, und die Position des lichtreflektierenden Films 21, der in jedem Pixel PO eingebettet ist, ist durch eine gepunktete Linie angedeutet. Der Sensorchip 1O umfasst ein mittleres Pixel PO1, das in der Mitte des Pixelarrays AR angeordnet ist, und äußere periphere Pixel PO2, PO3 und PO4, die an der äußeren Peripherie angeordnet sind.
  • 25 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des mittleren Pixels PO1 des Sensorchips 1O. Das mittlere Pixel PO1 weist ähnliche Konfigurationen auf wie das mittlere Pixel P1 des Sensorchips 1. Der lichtreflektierende Film 21 ist in der Verdrahtungsschicht 20 auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 eingebettet. Das einfallende Licht L, das durch die SPAD 2 getreten ist und die Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 erreicht hat, ist so konfiguriert, dass es an dem lichtreflektierenden Film 21 als reflektiertes Licht LR reflektiert wird und wieder durch die SPAD 2 hindurchgeht.
  • 26 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des äußeren peripheren Pixels PO2 des Sensorchips 1O. Ein lichtreflektierender Film 22 ist in der Verdrahtungsschicht 20 auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 eingebettet. In 26 ist die Position des lichtreflektierenden Films 21 im mittleren Pixel PO1 durch eine gestrichelte Linie 21i angedeutet. In dem äußeren peripheren Pixel PO2, das in der -X-Richtung vom mittleren Pixel PO1 aus gesehen positioniert ist, ist der lichtreflektierende Film 22 an einer Position bereitgestellt, die in der -X-Richtung gegenüber der gestrichelten Linie 21i verschoben ist. In dem Sensorchip 1O wird die Position des lichtreflektierenden Films 22 schrittweise von dem mittleren Pixel PO1 zu dem äußeren peripheren Pixel PO2 hin geändert. In dem äußeren peripheren Pixel PO2 wird die On-Chip-Linse 34 nicht in X-Richtung verschoben. Zusätzlich ist, wie in 24 dargestellt, in dem äußeren peripheren Pixel PO3, das in Y-Richtung vom mittleren Pixel PO1 aus gesehen positioniert ist, der lichtreflektierende Film 22 an einer in Y-Richtung verschobenen Position bereitgestellt. In dem äußeren peripheren Pixel PO4, das in den Richtungen (-X, Y) von dem mittleren Pixel PO1 aus gesehen positioniert ist, ist der lichtreflektierende Film 22 an einer in den Richtungen (-X, Y) verschobenen Position bereitgestellt. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1O ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • In dem äußeren peripheren Pixel PO2 wird das schräg in die Lichteinfallsfläche 10A eintretende einfallende Licht L an einer in -X-Richtung abweichenden Stelle zu der SPAD 2 gebündelt. Aus diesem Grund erreicht das einfallende Licht L, das durch die SPAD 2 getreten ist, die Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 an einem in der -X-Richtung in der SPAD 2 abgewichenem Abschnitt. In einem Fall, in dem die Position des lichtreflektierenden Films 22 nicht in der -X-Richtung verschoben ist, tritt das einfallende Licht L zur Außenseite der SPAD 2 durch. In dem äußeren peripheren Pixel PO2 ist die Position des lichtreflektierenden Films 22 in die -X-Richtung verschoben, wodurch es möglich wird, das einfallende Licht L, das die Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 erreicht hat, an dem in die -X-Richtung abgewichenen Abschnitt in die SPAD 2 zu reflektieren. Das an dem lichtreflektierenden Film 22 reflektierte Licht LR durchtritt die SPAD 2 erneut, wodurch die PDE verbessert wird. Das einfallende Licht L wird in den Vervielfältigungsbereich MR reflektiert, und daher kann man auch sagen, dass der lichtreflektierende Film 21 Licht zu dem Vervielfältigungsbereich MR bündelt, und er einem der „Lichtkondensorabschnitte“ der vorliegenden Offenbarung entspricht.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PO2 des Sensorchips 1O zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel P]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 1O wird die Position des lichtreflektierenden Films 21 des äußeren peripheren Pixels PO2 gegenüber der Position des lichtreflektierenden Films 21 des mittleren Pixels PO1 geändert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; eine Breite W23 eines lichtreflektierenden Films 23 in der Richtung parallel zur Lichteinfallsfläche 10A kann schrittweise von dem mittleren Pixel PO1 zu dem äußeren peripheren Pixel PO2 hin geändert werden.
  • 27 zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PP eines Sensorchips 1P. Der lichtreflektierende Film 23 ist innerhalb der Verdrahtungsschicht 20 auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 eingebettet. In 27 ist die Position des lichtreflektierenden Films 21 in dem mittleren Pixel durch die gestrichelte Linie 21i angedeutet. In dem äußeren peripheren Pixel PP, das in -X-Richtung vom mittleren Pixel aus gesehen positioniert ist, ist die Breite W23 des lichtreflektierenden Films 23 in -X-Richtung von der gestrichelten Linie 21i aus erweitert. In dem Sensorchip 1P wird die Breite W23 des lichtreflektierenden Films 23 schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixels PP hin geändert. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 1P ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1O.
  • In dem äußeren peripheren Pixel PP ist der lichtreflektierende Film 23 bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass seine Breite in der -X-Richtung erweitert werden kann, wodurch es möglich wird, das einfallende Licht L, das die Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 erreicht hat, an einem in der -X-Richtung abweichenden Abschnitt in der SPAD 2 zu reflektieren. Das an dem lichtreflektierenden Film 23 reflektierte Licht LR durchtritt die SPAD 2 erneut, wodurch die PDE verbessert wird.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PP des Sensorchips 1P zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • <3. Zweite Ausführungsform>
  • [Konfigurationsbeispiel des Sensorchips 5]
  • 28A zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Sensorchips 5 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Sensorchip 5 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, bei der die Struktur der SPAD 2 jedes Pixels P schrittweise von dem mittleren Teil 3 zu dem äußeren peripheren Teil 4 des Pixelarrays AR, in dem die Vielzahl von Pixeln P in einem Array angeordnet sind, hin geändert wird. Insbesondere wird die Position des Vervielfältigungsbereichs MR schrittweise von dem mittleren Teil 3 zu dem äußeren peripheren Teil 4 hin geändert. Im Folgenden wird der Sensorchip 5 der vorliegenden Ausführungsform beispielhaft beschrieben, indem auf das in dem mittleren Teil 3 des Pixelarrays AR angeordnete Pixel (mittleres Pixel PI) und ein im äußeren peripheren Teil 4 des Pixelarrays AR angeordnetes Pixel (ein äußeres peripheres Pixel P5) Bezug genommen wird. Obwohl 28A das mittlere Pixel P1 und das äußere periphere Pixel P5, die an voneinander entfernten Positionen im Sensorchip 5 angeordnet sind, nebeneinander zeigt, ist das Zwischenpixel P zwischen dem mittleren Pixel P1 und dem äußeren peripheren Pixel P5 angeordnet.
  • Das mittlere Pixel P1 weist ähnliche Konfigurationen auf wie das mittlere Pixel P1 des Sensorchips 1 der ersten Ausführungsform, so dass die Beschreibung desselben entfällt. 28B zeigt das äußere periphere Pixel P5 aus 28A in einer vergrößerten Darstellung und zeigt ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration des äußeren peripheren Pixels P5 des Sensorchips 5. In 28B ist eine Position des n-Typ-Halbleiterbereichs 15 in der SPAD 2 im mittleren Pixel P1 durch eine gestrichelte Linie 15i angedeutet. In dem äußeren peripheren Pixel P5 ist die Position des Vervielfältigungsbereichs MR (Positionen eines p-Typ-Halbleiterbereichs 14A und eines n-Typ-Halbleiterbereichs 15A) innerhalb der SPAD 2 in der -X-Richtung relativ zu dem mittleren Pixel P1 verschoben und weiter in einer Richtung (einer Z-Richtung) weg von der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 verschoben. Die Position des Vervielfältigungsbereichs MR (Positionen des p-Typ-Halbleiterbereichs 14A und des n-Typ-Halbleiterbereichs 15A) wird schrittweise von dem mittleren Pixel P1 zu dem äußeren peripheren Pixel P5 hin geändert. Eine Kathode 16A ist so ausgebildet, dass sie mit dem n-Typ-Halbleiterbereich 15A gekoppelt ist. Der p-Typ-Halbleiterbereich 17A wird in die -X-Richtung verschoben. Auf diese Weise wird die Position des Vervielfältigungsbereichs MR schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel P5 im Sensorchip 5 hin geändert. In dem äußeren peripheren Pixel P5 wird die On-Chip-Linse 34 nicht in X-Richtung verschoben. Abgesehen von den oben beschriebenen weist der Sensorchip 5 ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 1.
  • [Herstellungsverfahren des Sensorchips 5]
  • Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für den Sensorchip 5 beschrieben. 29 zeigt ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels P5 des Sensorchips 5. In einem Bildungsbereich R1 des mittleren Pixels des Halbleitersubstrats 10 werden auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 eine Resistmaske M5 mit einer Öffnung mit einer Öffnungsbreite W1 an einer Position, die einem Ioneninjektionsbereich entspricht, und eine Resistmaske M6 mit einer Dicke T1 gebildet, die die Position abdeckt, die dem Ioneninjektionsbereich entspricht. Zusätzlich werden in einem Bildungsbereich R2 des äußeren peripheren Pixels P5 des Halbleitersubstrats 10 auf der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 eine Resistmaske M7 mit einer Öffnung mit einer Öffnungsbreite W2 an einer Position, die einem Ioneninjektionsbereich entspricht, und eine Resistmaske M8 mit einer Dicke T2, die die Position abdeckt, die dem Ioneninjektionsbereich entspricht, gebildet. Die Steuerung der Öffnungsweite W1 der Resistmaske M5 und der Öffnungsweite W2 der Resistmaske M7 ermöglicht es, die Dicke T1 der Resistmaske M6 und die Dicke T2 der Resistmaske M8 so zu steuern, dass sie jeweils eine gewünschte Dicke durch Microloading-Effekte („micro-loading effects“) aufweisen. Im Bildungsbereich R1 des mittleren Pixels ermöglicht dann die Ioneninjektion durch die Resistmaske M6, deren Dicke wie oben beschrieben gesteuert wird, die jeweilige Bildung der Wannenschicht 11, der Pinningschicht 12, der Anode 13, des p-Typ-Halbleiterbereichs 14, des n-Typ-Halbleiterbereichs 15, der Kathode 16 und des p-Typ-Halbleiterbereichs 17. Gleichzeitig werden mit der oben beschriebenen Ioneninjektion die Wannenschicht 11, die Pinningschicht 12, die Anode 13, der p-Typ-Halbleiterbereich 14A, der n-Typ-Halbleiterbereich 15A, die Kathode 16A und der p-Typ-Halbleiterbereich 17A jeweils in dem Bildungsbereich R2 des äußeren peripheren Pixels P5 durch die Resistmaske M8 gebildet, deren Dicke wie oben beschrieben gesteuert wird. Die Größe der Ioneninjektionsenergie und die Dicken der Resistmasken M6 und M8 ermöglichen die Steuerung der Tiefe der Ioneninjektion. Die Konfigurationen der Wannenschicht 11, der Pinningschicht 12 und der Anode 13 sind für das mittlere Pixel und das äußere periphere Pixel P5 gleich, so dass die Ioneninjektion durch Resistmasken mit gemeinsamer Dicke anstelle der oben beschriebenen Resistmasken mit unterschiedlichen Dicken durchgeführt werden kann. In den nachfolgenden Schritten kann die Herstellung in ähnlicher Weise wie beim Sensorchip 1 durchgeführt werden.
  • Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren des Sensorchips 5 werden die Resistmasken M6 und M8, die unterschiedliche Dicken aufweisen, in dem Bildungsbereich R1 des mittleren Pixels bzw. dem Bildungsbereich R2 des äußeren peripheren Pixels P5 gebildet, und die Ioneninjektion wird gleichzeitig in dem Bildungsbereich R1 des mittleren Pixels und dem Bildungsbereich R2 des äußeren peripheren Pixels P5 durchgeführt. Die Ioneninjektion kann jedoch auch in getrennten Schritten in dem Bildungsbereich R1 des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels P5 durchgeführt werden. In diesem Fall kann eine Resistmaske mit einer gemeinsamen Konfiguration in dem Bildungsbereich R1 des mittleren Pixels und dem Bildungsbereich R2 des äußeren peripheren Pixels P5 verwendet werden.
  • [Betrieb des Sensorchips 5]
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 bewirkt in dem mittleren Pixel des Sensorchips 5 das Anlegen einer großen negativen Spannung an die Anode 13, die Pinningschicht 12 und den p-Typ-Halbleiterbereich 14, dass sich eine Verarmungsschicht von einem p-n-Übergang zwischen dem p-Typ-Halbleiterbereich 14 und dem n-Typ-Halbleiterbereich 15 ausbreitet und einen Bereich mit hohem elektrischem Feld bildet. In ähnlicher Weise bewirkt das Anlegen einer großen negativen Spannung an die Anode 13, die Pinningschicht 12 und den p-Halbleiterbereich 14A im äußeren peripheren Pixel P5, dass sich eine Verarmungsschicht von einem p-n-Übergang zwischen dem p-Halbleiterbereich 14A und dem n-Halbleiterbereich 15A ausbreitet, um einen Bereich mit hohem elektrischem Feld zu bilden. Der sich daraus ergebende Bereich mit hohem elektrischem Feld ermöglicht die Bildung des Vervielfältigungsbereichs MR, der in der Lage ist, Träger lawinenartig zu vervielfachen; Träger, die durch ein einzelnes Photon erzeugt werden, das von der Lichteinfallsfläche 10A einfällt, werden vervielfacht, um Signalladungen zu erzeugen. Der Sensorchip 5 kann als ein auf dem ToF-Verfahren basierender Entfernungsmessungssensor verwendet werden, der die Signalverzögerungszeit zwischen einem Signal durch Signalladungen und einem Referenzsignal erfasst, um eine Entfernung zu einem Messziel zu messen.
  • [Funktionsweise und Effekte des Sensorchips 5]
  • Wie in den 28A und 28B dargestellt, ist die Position des Vervielfältigungsbereichs MR in dem äußeren peripheren Pixel P5 des Sensorchips 5 in der - X-Richtung und in der Z-Richtung verschoben. Aus diesem Grund ist es möglich, den Vervielfältigungsbereich MR in die Nähe eines Bereichs zu legen, zu dem das einfallende Licht L durch die On-Chip-Linse 34 gebündelt wird. Dies ermöglicht eine Verbesserung der PDE sowie eine Unterdrückung des Jitters.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 1 ist es möglich, die PDF im äußeren peripheren Pixel P5 des Sensorchips 5 zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • <4. Modifikationsbeispiele der zweiten Ausführungsform>
  • Im Folgenden werden Modifikationsbeispiele des Sensorchips 5 gemäß der vorangehenden zweiten Ausführungsform beschrieben. Es ist anzumerken, dass in den folgenden Modifikationsbeispielen Komponenten, die mit denen der vorangehenden zweiten Ausführungsform gemeinsam sind, mit denselben Referenznummern bezeichnet werden.
  • [Modifikationsbeispiel Q]
  • In dem oben beschriebenen Sensorchip 5 ist nur die Wannenschicht 11 zwischen der Pinningschicht 12 und dem n-Typ-Halbleiterbereich 15A bereitgestellt, um dessen Position schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel hin zu ändern, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt; eine Relaxationsschicht 18 für das elektrische Feld kann zwischen dem n-Typ-Halbleiterbereich 15A und der Pinningschicht 12 bereitgestellt werden.
  • 30 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PQ eines Sensorchips 5Q als Modifikationsbeispiel Q. Ähnlich wie beim Sensorchip 5 wird die Position des Vervielfältigungsbereichs MR schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PQ hin geändert. Zusätzlich ist die Relaxationsschicht 18 für das elektrische Feld zwischen dem n-Typ-Halbleiterbereich 15A und der Pinningschicht 12 bereitgestellt. Die Relaxationsschicht für das elektrische Feld 18 wird beispielsweise durch einen n-Typ-Halbleiterbereich gebildet. Die Konzentration der in der Relaxationsschicht 18 für das elektrische Feld enthaltenen n-Typ-Verunreinigungen ist beispielsweise niedriger als die des n-Typ-Halbleiterbereichs 15A. Die Konzentration der in der Relaxationsschicht 18 für das elektrische Feld enthaltenen n-Typ-Verunreinigungen kann schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixels PQ hin geändert werden, oder sie kann von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PQ hin gleich sein. Mit Ausnahme des oben beschriebenen, weist der Sensorchip 5Q ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 5.
  • Wenn der n-Typ-Halbleiterbereich 15A und die Pinningschicht 12 in unmittelbare Nähe zueinander gebracht werden, wird die Intensität des elektrischen Feldes dazwischen erhöht, was möglicherweise zu einem Durchbruch führen kann. Die Relaxationsschicht 18 für das elektrische Feld ist jedoch in einem äußeren peripheren Pixel PR eines Sensorchips 1R bereitgestellt, wodurch es möglich ist, den Durchbruch zwischen dem n-Typ-Halbleiterbereich 15A und der Pinningschicht 12 zu verhindern.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 5 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PQ des Sensorchips 5Q zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel R]
  • Der oben beschriebene Sensorchip 5 weist eine Konfiguration auf, in der die Position des Vervielfältigungsbereichs MR von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel P5 hin geändert wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann es eine Konfiguration geben, bei der ein Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes, bei dem die Konzentration schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PR hin geändert wird, innerhalb der SPAD 2 bereitgestellt ist, anstatt dass die Position des Vervielfältigungsbereichs MR geändert wird.
  • 31 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration des äußeren peripheren Pixels PR eines Sensorchips 5R als Modifikationsbeispiel R. Der Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes ist innerhalb der SPAD 2 des äußeren peripheren Pixels PR bereitgestellt. Der Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes ist beispielsweise ein Halbleiterbereich vom n-Typ. Der Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes ist so positioniert, dass er in der -X-Richtung und in der Z-Richtung vom Vervielfältigungsbereich MR aus gesehen beabstandet ist. Eine Konzentration der Verunreinigungen im Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes wird schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PR hin geändert. Zusätzlich sind die Position des Vervielfältigungsbereichs MR des mittleren Pixels und die Position des Vervielfältigungsbereichs MR des äußeren peripheren Pixels PR identisch. Mit Ausnahme des oben beschriebenen, weist der Sensorchip 5R ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 5.
  • In einem Fall, in dem der Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes nicht bereitgestellt ist, führt die Erzeugung von Trägern an einer vom Vervielfältigungsbereich MR entfernten Position dazu, dass die Träger eine längere Strecke als den kürzesten Weg zum Vervielfältigungsbereich MR zurücklegen, wie durch die gepunktete Linie JT in 31 angedeutet, und somit wird der Jitter verschlechtert. Im äußeren peripheren Pixel PR des Sensorchips 5R ermöglicht die Bereitstellung des Verunreinigungsbereichs 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes die Einstellung eines Gradienten des elektrischen Feldes zwischen dem Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes und dem Vervielfältigungsbereich MR, wodurch Träger, die in der Nähe des Verunreinigungsbereichs 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes erzeugt werden, unmittelbar zum Vervielfältigungsbereich MR gelangen können. Dies ermöglicht die Unterdrückung des Jitters in dem äußeren peripheren Pixel PR des Sensorchips 5R. Zusätzlich ermöglicht dies auch eine Verbesserung der PDE sowie eine Reduzierung des Übersprechens. Die Einstellung der Konzentration und Position des Verunreinigungsbereichs 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes ermöglicht die Einstellung des Gradienten des elektrischen Feldes zwischen dem Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes und dem Vervielfältigungsbereich MR.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 5 ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PR des Sensorchips 5R zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • [Modifikationsbeispiel S]
  • Der oben beschriebene Sensorchip 5R weist eine Konfiguration auf, bei der der Verunreinigungsbereich 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes innerhalb der SPAD 2 bereitgestellt ist, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann es eine Konfiguration geben, in der eine ladungsinduzierende Verunreinigungsregion 19B, in der die Konzentration schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PR hin geändert wird, innerhalb der SPAD 2 anstelle der Verunreinigungsregion 19A zur Einstellung des elektrischen Feldes bereitgestellt ist.
  • 32 zeigt ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines äußeren peripheren Pixels PS eines Sensorchips 5S als Modifikationsbeispiel S. Der ladungsinduzierende Verunreinigungsbereich 19B ist innerhalb der SPAD 2 des äußeren peripheren Pixels PS bereitgestellt. Der ladungsinduzierende Verunreinigungsbereich 19B ist beispielsweise ein Halbleiterbereich vom P-Typ. Der ladungsinduzierende Verunreinigungsbereich 19B befindet sich entlang der Pinningschicht 12 in -X-Richtung, von dem Vervielfältigungsbereich MR aus gesehen, und ist in Z-Richtung von dem Vervielfältigungsbereich MR aus gesehen an der Seite bereitgestellt. Eine Konzentration der Verunreinigungen im ladungsinduzierenden Verunreinigungsbereich 19B wird schrittweise von dem mittleren Pixel zu dem äußeren peripheren Pixel PS hin geändert. Zusätzlich sind die Position des Vervielfältigungsbereichs MR des mittleren Pixels und die Position des Vervielfältigungsbereichs MR des äußeren peripheren Pixels PS identisch. Mit Ausnahme des oben beschriebenen, weist der Sensorchip 5S ähnliche Konfigurationen auf wie der Sensorchip 5R.
  • In einem Fall, in dem der ladungsinduzierende Verunreinigungsbereich 19B nicht bereitgestellt ist, können Träger, die in der Nähe der Pinningschicht 12 in der -X-Richtung, von dem Vervielfältigungsbereich MR aus gesehen, erzeugt werden, in einigen Fällen zwischen dem Vervielfältigungsbereich MR und der Pinningschicht 12 hindurchtreten, um zur Seite der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 10 zu wandern, wie durch eine gestrichelte Linie CM in 32 angedeutet. In diesem Fall wird der PDE-Wert gesenkt. Der ladungsinduzierende Verunreinigungsbereich 19B ist in dem äußeren peripheren Pixel PS des Sensorchips 5S bereitgestellt, wodurch bewirkt wird, dass Träger in Richtung des Vervielfältigungsbereichs MR induziert werden, ohne zwischen dem Vervielfältigungsbereich MR und der Pinningschicht 12 hindurchzutreten. Dies ermöglicht eine Verbesserung der PDE in dem äußeren peripheren Pixel PS des Sensorchips 5S. Außerdem lassen sich auf diese Weise der Jitter und das Übersprechen verringern. Die Anpassung der Konzentration und der Position des ladungsinduzierenden Verunreinigungsbereichs 19B ermöglicht die Einstellung eines Pfads, durch den Träger induziert werden.
  • Ähnlich wie beim Sensorchip 5R ist es möglich, die PDE im äußeren peripheren Pixel PS des Sensorchips 5S zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Jitter und das Übersprechen zu unterdrücken, wodurch es möglich ist, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen.
  • <5. Anwendungsbeispiel>
  • Jeder der oben beschriebenen Sensorchips 1 und 1A bis 1S (typischerweise als Sensorchip 1 bezeichnet) ist beispielsweise für verschiedene elektronische Geräte wie eine Kamera wie eine digitale Fotokamera oder eine digitale Videokamera, ein Mobiltelefon mit einer Bildgebungsfunktion oder ein anderes Gerät mit einer Bildgebungsfunktion anwendbar.
  • 33 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer elektronischen Einrichtung mit dem Sensorchip gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen zeigt.
  • Ein in 33 dargestellte elektronische Einrichtung 201 umfasst ein optisches System 202, eine Verschlussvorrichtung 203, den Sensorchip 1, eine Treiberschaltung 205, eine Signalverarbeitungsschaltung 206, einen Monitor 207 und einen Speicher 208 und ist in der Lage, ein Standbild und ein bewegtes Bild aufzunehmen.
  • Das optische System 202 ist durch eine oder mehrere Linsen konfiguriert und leitet Licht (einfallendes Licht) von einem Objekt zu dem Sensorchip 1, um ein Bild auf einer Lichtempfangsfläche des Sensorchips 1 zu erzeugen.
  • Die Verschlussvorrichtung 203 ist zwischen dem optischen System 202 und dem Sensorchip 1 angeordnet und steuert unter der Kontrolle der Steuereinheit 205 die Zeiten der Lichteinstrahlung und der Lichtabschirmung in Bezug auf den Sensorchip 1.
  • Der Sensorchip 1 ist durch ein Gehäuse konfiguriert, das den oben beschriebenen Sensorchip umfasst. Der Sensorchip 1 erzeugt Signalladungen in Reaktion auf Licht, das durch das optische System 202 und die Verschlussvorrichtung 203 auf die lichtempfangende Oberfläche abgebildet wird. Die von dem Sensorchip 1 erzeugten Signalladungen werden an die Signalverarbeitungsschaltung 206 ausgegeben.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung 206 führt verschiedene Arten der Signalverarbeitung an den von dem Sensorchip 1 ausgegebenen Signalladungen durch. Ein Bild (Bilddaten), das durch die Signalverarbeitungsschaltung 206, die die Signalverarbeitung durchführt, erhalten wird, wird dem Monitor 207 zugeführt, um angezeigt zu werden, oder dem Speicher 208 zugeführt, um gespeichert (aufgezeichnet) zu werden.
  • Auch in der elektronischen Einrichtung 201, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, macht es die Anwendung des Sensorchips 1 möglich, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen und somit ein hochauflösendes aufgenommenes Bild zu erhalten.
  • <6. praktisches Anwendungsbeispiel>
  • Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in Form einer Einrichtung realisiert werden, die an einem beweglichen Körper beliebiger Art montiert werden kann. Nicht einschränkende Beispiele für den beweglichen Körper können ein Automobil, ein Elektrofahrzeug, ein Hybrid-Elektrofahrzeug, ein Motorrad, ein Fahrrad, eine Vorrichtung für persönliche Mobilität, ein Flugzeug, ein unbemanntes Luftfahrzeug (Drohne), ein Schiff, und ein Roboter umfassen.
  • 34 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung beweglicher Körper veranschaulicht, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 34 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuereinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuereinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen die Operation von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, einen Lenkmechanismus, um den Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, eine Bremsvorrichtung, um die Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als Alternative zu einem Schlüssel gesendet werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 empfängt diese eingespeisten Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über die äußere Umgebung des das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 enthaltenden Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs mit einer Bildgebungssektion 12031 verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungssektion 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Wagens, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands dazu ausführen.
  • Die Bildgebungssektion 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der entsprechend einer empfangenen Lichtmenge des Lichts ein elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungssektion 12031 kann auch das elektrische Signal als Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand abgeben. Außerdem kann das von der Bildgebungssektion 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug detektiert Information über das Innere bzw. aus dem Inneren des Fahrzeugs. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug ist zum Beispiel mit einer Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands verbunden, die den Zustand eines Fahrers detektiert. Die Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug kann auf der Basis einer von der Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Information über das Innere oder die äußere Umgebung des Fahrzeugs berechnen, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird, und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu gedacht ist, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, dessen Funktionen eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, die das Fahrzeug, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information über die äußere Umgebung oder das Innere des Fahrzeugs gesteuert werden, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann außerdem einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die dazu gedacht ist, eine Blendung zu verhindern, indem die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird, um von Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten.
  • Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die eine Information einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs optisch oder akustisch übermitteln kann. Im Beispiel von 34 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und ein Armaturenbrett 12063 angegeben. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
  • 35 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungssektion 12031 veranschaulicht.
  • In 35 umfasst die Bildgebungssektion 12031 Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Frontpartie, von Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür, des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungssektion 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungssektion 12105 erhalten vorwiegend ein Bild von vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 und 12103 erhalten vorwiegend ein Bild von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungssektion 12104 erhält vorwiegend ein Bild von hinter dem Fahrzeug 12100. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren vorgesehene Bildgebungssektion 12105 wird vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • Im Übrigen stellt 35 ein Beispiel von Fotografierbereichen der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 dar. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungssektion 12101. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 bzw. 12103. Ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungssektion 12104. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem beispielsweise durch die Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 abgebildete Bilddaten aufeinander gelegt werden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen aufgebaut ist, oder kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel für eine Detektion von Phasendifferenzen enthält.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation bestimmen und dadurch insbesondere als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt extrahieren, das sich auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 befindet und das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen beizubehaltenden Folgeabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorher festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) oder dergleichen durchführen. Folglich ist es möglich, eine kooperative Steuerung auszuführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, was das Fahrzeug, ohne vom Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs üblicher Größe, eines großen Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Telefonmasten und andere dreidimensionale Objekte auf der Basis der Abstandsinformation klassifizieren, die von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhalten werden, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objekten zum automatischen Ausweichen eines Hindernisses nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem eingestellten Wert oder höher ist und somit eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigesektion 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und führt über die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob sich in aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 ein Fußgänger befindet oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise mittels einer Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und einer Prozedur, um zu bestimmen, ob es der Fußgänger ist oder nicht, indem eine Verarbeitung zum Musterabgleich an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die die Kontur des Objekts angeben. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 einen Fußgänger gibt, und somit den Fußgänger erkennt, steuert die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 die Anzeigesektion 12062, so dass eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 kann auch die Anzeigesektion 12062 so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Vorstehend wurde ein Beispiel für ein System zur Steuerung beweglicher Körper beschrieben, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann auf die Bildgebungssektion 12031 aus den oben beschriebenen Konfigurationen angewendet werden. Insbesondere ist der Sensorchip 1 gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen auf die Bildgebungssektion 12031 anwendbar. Die Anwendung der Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf die Bildgebungssektion 12031 ermöglicht es, die Eigenschaften des mittleren Pixels und des äußeren peripheren Pixels des Pixelarrays anzugleichen und somit ein hochauflösendes erfasstes Bild zu erhalten, wodurch eine hochpräzise Steuerung unter Verwendung des erfassten Bildes in dem System zur Steuerung beweglicher Körper ermöglicht wird.
  • <7. Andere Modifikationsbeispiele>
  • Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen und die Modifikationsbeispiele A bis S, das Anwendungsbeispiel und das praktische Anwendungsbeispiel gegeben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen und dergleichen beschränkt und kann auf vielfältige Weise modifiziert werden.
  • In den vorangegangenen Ausführungsformen und Modifikationsbeispielen wurde das Beispiel beschrieben, bei dem der mittlere Teil des Pixelarrays AR ein mittleres Pixel und der äußere periphere Teil ein äußeres peripheres Pixel ist; dies ist jedoch nicht einschränkend. Alternativ ist die vorliegende Offenbarung auch auf einen Sensorchip anwendbar, der eine Konfiguration aufweist, bei der der mittlere Teil aus einer Vielzahl von Pixeln besteht, die im mittleren Bereich des Pixelarrays AR angeordnet sind. Darüber hinaus ist die vorliegende Offenbarung auch auf einen Sensorchip anwendbar, der eine Konfiguration aufweist, bei der der äußere periphere Teil eine Vielzahl von Pixeln ist, die in der äußeren peripheren Region des Pixelarrays AR angeordnet sind. Ferner kann es eine Konfiguration geben, in der mindestens eine aus einer Struktur des Lichtkondensorabschnitts, einer internen Struktur des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts oder einer Struktur eines lichtreflektierenden Abschnitts schrittweise für jedes der Vielzahl von Pixeln (oder jedes der Pixel in einer Vielzahl von Spalten) geändert wird. 1 und 24 zeigen eine Pixelanordnung, die 25 Pixel P in fünf Zeilen und fünf Spalten umfasst, aber dies ist nur beispielhaft; die Anzahl der Zeilen der in der Pixelanordnung enthaltenen Pixel P, die Anzahl der Spalten der Pixel P und die Anzahl der Pixel P sind nicht besonders begrenzt. Die Ausführungsformen und die Modifikationsbeispiele A bis S können in geeigneter Weise kombiniert werden.
  • Es ist zu beachten, dass die hier beschriebenen Effekte lediglich illustrativ sind. Die Effekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die hierin beschriebenen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann andere Effekte haben als die hierin beschriebenen.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen aufweisen kann. Gemäß der vorliegenden Technologie, die die folgende Konfiguration aufweist, ist es möglich, die Eigenschaften des mittleren Teils und des äußeren peripheren Teils des Pixelarrays anzugleichen.
    • (1) Sensorchip, umfassend:
      • einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der einen Vervielfältigungsbereich umfasst, der Träger durch einen Bereich mit hohem elektrischem Feld lawinenartig vervielfacht;
      • einen Lichtkondensorabschnitt, der einfallendes Licht zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt hin bündelt; und
      • ein Pixelarray, in dem eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils den photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und den Lichtkondensorabschnitt umfassen, in einem Array angeordnet sind und mindestens eine aus einer Struktur des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts oder einer Struktur des Lichtkondensorabschnitts schrittweise von einem mittleren Teil zu einem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (2) Sensorchip gemäß (1), bei dem eine Position des Lichtkondensorabschnitts relativ zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (3) Sensorchip gemäß (1) oder (2), bei dem der Lichtkondensorabschnitt eine On-Chip-Linse umfasst, und eine Breite der On-Chip-Linse in einer Richtung parallel zu einer Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (4) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (3), bei dem der Lichtkondensorabschnitt die On-Chip-Linse umfasst, und eine Krümmung der On-Chip-Linse schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (5) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (4), bei dem der Lichtkondensorabschnitt die On-Chip-Linse umfasst, und eine Höhe der On-Chip-Linse schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (6) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (5), bei dem der Lichtkondensorabschnitt einen Interpixel-Lichtabschirmungsabschnitt umfasst, der zwischen dem Lichtkondensorabschnitt und dem benachbarten Lichtkondensorabschnitt bereitgestellt ist, und eine Breite des Interpixel-Lichtabschirmungsabschnitts in der Richtung parallel zu der Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (7) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (6), bei dem der Lichtkondensorabschnitt eine gestapelte Struktur aus einer inneren Linse, die einer Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts zugewandt ist, und einer äußeren Linse, die als Schicht über der inneren Linse bereitgestellt ist, aufweist.
    • (8) Sensorchip gemäß (7), bei dem eine Position der inneren Linse relativ zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (9) Sensorchip gemäß (7) oder (8), bei dem eine Breite der inneren Linse in der Richtung parallel zur Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (10) Sensorchip gemäß einem der Punkte (7) bis (9), bei dem die Krümmung der inneren Linse schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (11) Sensorchip nach einem der Punkte (7) bis (10), bei dem die Höhe der inneren Linse schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin verändert wird.
    • (12) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (11), bei dem eine unebene Form, die das einfallende Licht streut, auf der Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts ausgebildet ist, und die Anzahl der unebenen Form schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (13) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (12), bei dem die unebene Form, die das einfallende Licht streut, auf der Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts ausgebildet ist, und eine Größe der unebenen Form schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (14) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (13), bei dem der Lichtkondensorabschnitt einen lichtreflektierenden Abschnitt umfasst, der das einfallende Licht reflektiert, und eine Struktur des lichtreflektierenden Abschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (15) Sensorchip gemäß (14), bei dem eine Position des lichtreflektierenden Abschnitts relativ zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (16) Sensorchip gemäß (14) oder (15), bei dem eine Breite des lichtreflektierenden Abschnitts in der Richtung parallel zu der Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (17) Sensorchip gemäß einem der Punkte (1) bis (16), bei dem eine Position des Vervielfältigungsbereichs im photoelektrischen Umwandlungsabschnitt schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (18) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (17), bei dem der photoelektrische Umwandlungsabschnitt einen Verunreinigungsbereich zur Einstellung eines elektrischen Feldes umfasst, und eine Menge an Verunreinigungen, die in dem Verunreinigungsbereich zur Einstellung des elektrischen Feldes enthalten sind, schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (19) Sensorchip nach einem der Punkte (1) bis (18), bei dem der photoelektrische Umwandlungsabschnitt einen ladungsinduzierenden Verunreinigungsbereich umfasst, und eine Menge an Verunreinigungen, die in dem ladungsinduzierenden Verunreinigungsbereich enthalten sind, schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
    • (20) Elektronisches Gerät, umfassend:
      • ein optisches System;
      • einen Sensorchip; und
      • eine Signalverarbeitungsschaltung,
      • der Sensorchip umfassend
      • einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der einen Vervielfältigungsbereich umfasst, der Träger durch einen Bereich mit hohem elektrischem Feld lawinenartig vervielfacht,
      • einen Lichtkondensorabschnitt, der einfallendes Licht zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt hin bündelt, und
      • ein Pixelarray, in dem eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils den photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und den Lichtkondensorabschnitt umfassen, in einem Array angeordnet sind und mindestens eine aus einer Struktur des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts oder einer Struktur des Lichtkondensorabschnitts schrittweise von einem mittleren Teil zu einem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  • Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der japanischen Prioritäts-Patentanmeldung JP2019-050884 , die am 19. März 2019 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
  • Der Fachmann sollte verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen in Abhängigkeit von Konstruktionsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, sofern sie in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2019050884 [0200]

Claims (20)

  1. Sensorchip, aufweisend: einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der einen Vervielfältigungsbereich umfasst, der Träger durch einen Bereich mit hohem elektrischem Feld lawinenartig vervielfacht; einen Lichtkondensorabschnitt, der einfallendes Licht zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt hin bündelt; und ein Pixelarray, in dem eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils den photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und den Lichtkondensorabschnitt umfassen, in einem Array angeordnet sind und mindestens eine aus einer Struktur des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts oder einer Struktur des Lichtkondensorabschnitts schrittweise von einem mittleren Teil zu einem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  2. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei eine Position des Lichtkondensorabschnitts relativ zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  3. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei der Lichtkondensorabschnitt eine On-Chip-Linse umfasst, und eine Breite der On-Chip-Linse in einer Richtung parallel zu einer Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  4. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei der Lichtkondensorabschnitt eine On-Chip-Linse aufweist, und eine Krümmung der On-Chip-Linse schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  5. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei der Lichtkondensorabschnitt eine On-Chip-Linse umfasst, und eine Höhe der On-Chip-Linse schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  6. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei der Lichtkondensorabschnitt einen Interpixel-Lichtabschirmungsabschnitt umfasst, der zwischen dem Lichtkondensorabschnitt und dem benachbarten Lichtkondensorabschnitt bereitgestellt ist, und eine Breite des Interpixel-Lichtabschirmungsabschnitts in einer Richtung parallel zu einer Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  7. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei der Lichtkondensorabschnitt eine gestapelte Struktur aus einer inneren Linse, die einer Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts zugewandt ist, und einer äußeren Linse, die als Schicht über der inneren Linse bereitgestellt ist, aufweist.
  8. Sensorchip nach Anspruch 7, wobei eine Position der inneren Linse relativ zum photoelektrischen Umwandlungsabschnitt schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  9. Sensorchip nach Anspruch 7, wobei eine Breite der inneren Linse in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  10. Sensorchip nach Anspruch 7, wobei eine Krümmung der inneren Linse schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  11. Sensorchip nach Anspruch 7, wobei eine Höhe der inneren Linse schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  12. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei eine unebene Form, die das einfallende Licht streut, auf einer Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts ausgebildet ist, und die Anzahl der unebenen Form schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  13. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei eine unebene Form, die das einfallende Licht streut, auf einer Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts ausgebildet ist, und eine Größe der unebenen Form schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  14. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei der Lichtkondensorabschnitt einen lichtreflektierenden Abschnitt umfasst, der das einfallende Licht reflektiert, und eine Struktur des lichtreflektierenden Abschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  15. Sensorchip nach Anspruch 14, wobei eine Position des lichtreflektierenden Abschnitts relativ zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  16. Sensorchip nach Anspruch 14, wobei eine Breite des lichtreflektierenden Abschnitts in einer Richtung parallel zu einer Lichteinfallsfläche des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  17. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei eine Position des Vervielfältigungsbereichs in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  18. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei der photoelektrische Umwandlungsabschnitt einen Verunreinigungsbereich zur Einstellung eines elektrischen Feldes umfasst, und eine Menge an Verunreinigungen, die in dem Verunreinigungsbereich zur Einstellung des elektrischen Feldes enthalten sind, schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  19. Sensorchip nach Anspruch 1, wobei der photoelektrische Umwandlungsabschnitt einen ladungsinduzierenden Verunreinigungsbereich umfasst, und eine Menge an Verunreinigungen, die in dem ladungsinduzierenden Verunreinigungsbereich enthalten sind, schrittweise von dem mittleren Teil zu dem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
  20. Elektronisches Gerät, umfassend: ein optisches System; einen Sensorchip; und eine Signalverarbeitungsschaltung, der Sensorchip umfassend: einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der einen Vervielfältigungsbereich umfasst, der Träger durch einen Bereich mit hohem elektrischem Feld lawinenartig vervielfacht, einen Lichtkondensorabschnitt, der einfallendes Licht zu dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt hin bündelt, und ein Pixelarray, in dem eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils den photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und den Lichtkondensorabschnitt umfassen, in einem Array angeordnet sind und mindestens eine aus einer Struktur des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts oder einer Struktur des Lichtkondensorabschnitts schrittweise von einem mittleren Teil zu einem äußeren peripheren Teil hin geändert wird.
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