JP2013084742A - 光電変換装置および撮像システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光電変換ユニットに含まれる光電変換素子の信号を加算する光電変換装置において、光電変換素子のそれぞれは信号電荷を収集する第1導電型の第1半導体領域を含み、光電変換ユニットに含まれ、互いに隣接して配置された光電変換素子の間には第2導電型の第2半導体領域が配され、隣接して配置された異なる光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子のうち互いに隣接して配された光電変換素子の間には第2導電型の第3半導体領域が配され、第2半導体領域の不純物濃度は、前記第3半導体領域の不純物濃度よりも低い。
【選択図】 図3
Description
前記複数の光電変換素子のそれぞれは信号電荷を収集する第1導電型の第1半導体領域を含み、前記光電変換ユニットに含まれ、互いに隣接して配置された光電変換素子の第1半導体領域の間には第2導電型の第2半導体領域が配され、隣接して配置された異なる光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子のうち互いに隣接して配された光電変換素子の第1半導体領域の間には第2導電型の第3半導体領域が配され、前記第2半導体領域の少なくとも一部の領域の第2導電型の不純物濃度は、前記第3半導体領域の第2導電型の不純物濃度よりも低いことを特徴とする。
図2は本実施形態の撮像装置100の光電変換ユニットの上面を示す概略図である。201は1つの光電変換ユニットを表す。図2では2行、2列に配された4つの光電変換ユニットが図示されている。
本発明の第2の実施形態について図面を用いて説明する。図6は本実施形態の光電変換ユニットの断面構造を示した図である。第1の実施形態と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。断面図は図2のA−B断面を示すが、図2のC−D断面に関しては、図3(c)と同様の構成とすることができる。これは以下の実施形態においても同様である。
本発明の第3の実施形態について図面を用いて説明する。図7は本実施形態の光電変換ユニットの上面図である。
本発明の第4の実施形態について図面を用いて説明する。第1〜第3の実施形態と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。
本発明の第5の実施形態について図面を用いて説明する。第1〜第4の実施形態と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。
上述の実施形態で説明した光電変換装置は、撮像装置及び撮像面における焦点検出を行なう装置として利用することが可能である。具体的に撮像面において位相差検出による撮像時の焦点検出を行なう一例を説明する。
図11に、上述の各実施形態の撮像装置を適用可能な撮像システムの一例を示す。
203、204 光電変換素子
305、306、601、602、701、702、801、1208、1209 P型(第2導電型)の半導体領域
Claims (16)
- 複数の光電変換素子を含む光電変換ユニットを複数有し、前記光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子の信号を加算する光電変換装置において、
前記複数の光電変換素子のそれぞれは信号電荷を収集する第1導電型の第1半導体領域を含み、
前記光電変換ユニットに含まれ、互いに隣接して配置された光電変換素子の第1半導体領域の間には第2導電型の第2半導体領域が配され、
隣接して配置された異なる光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子のうち互いに隣接して配された光電変換素子の第1半導体領域の間には第2導電型の第3半導体領域が配され、
前記第2半導体領域の少なくとも一部の領域の第2導電型の不純物濃度は、前記第3半導体領域の第2導電型の不純物濃度よりも低いことを特徴とする光電変換装置。 - 各光電変換ユニットは、1つのマイクロレンズにより集光される光が入射する複数の光電変換素子を含むことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。
- 前記第3半導体領域の不純物濃度は、前記一部の領域の不純物濃度の3倍以上であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の光電変換装置。
- 前記第3半導体領域の不純物濃度は、前記一部の領域の不純物濃度の10倍以上であることを特徴とする請求項3に記載の光電変換装置。
- 前記第2半導体領域は第1部分と第2部分とを有しており、前記第1部分は前記第2部分よりも不純物濃度が低い、もしくは、前記第1部分を平面視した場合の幅が前記第2部分を平面視した場合の幅よりも狭いことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光電変換装置。
- 前記第1部分は前記第2部分と異なる深さに配されていることを特徴とする請求項5に記載の光電変換装置。
- 前記第2半導体領域を平面視した場合に、前記第1部分は前記第2部分と平面的に異なる位置に配されることを特徴とする請求項5または6のいずれかに記載の光電変換装置。
- 前記第1部分の不純物濃度ピークの深さは前記第1半導体領域の不純物濃度ピークの深さと異なることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 各光電変換ユニットは、1つのマイクロレンズにより集光される光が入射する複数の光電変換素子を含み、
前記第1部分は、
前記マイクロレンズの中心位置の受光面への投影位置に対して、少なくとも一方向においてオフセットして配されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記オフセット量は0.1μm以上であることを特徴とする請求項9に記載の光電変換装置。
- 前記複数の光電変換素子は平面視した場合に互いに異なる位置に配されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 複数の光電変換素子を含む光電変換ユニットを複数有し、前記光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子の信号を加算する光電変換装置において、
前記複数の光電変換素子のそれぞれは信号電荷を収集する第1導電型の第1半導体領域を含み、
同一の光電変換ユニットに含まれ、互いに隣接して配置された光電変換素子の第1半導体領域の間の少なくとも一部の領域の信号電荷に対するポテンシャル障壁の高さは、
隣接して配置された異なる光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子のうち、互いに隣接して配された光電変換素子の第1半導体領域の間の領域のポテンシャル障壁の高さよりも低いことを特徴とする光電変換装置。 - 前記同一の光電変換ユニットに含まれ、互いに隣接して配置された光電変換素子の第1半導体領域の間の少なくとも一部の領域には第2導電型の第2半導体領域が配され、
前記隣接して配置された異なる光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子のうち、互いに隣接して配された光電変換素子の第1半導体領域の間の領域には絶縁体が配されることを特徴とする請求項12に記載の光電変換装置。 - 前記絶縁体の下部に第2導電型の第3半導体領域が配されることを特徴とする請求項13に記載の光電変換装置。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の光電変換装置を有し、
前記光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子の信号を加算して得られた信号により撮像を行ない、
前記光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子の信号の少なくとも一つの信号を用いることで前記撮像時の焦点検出を行なうことを特徴とする撮像システム。 - 請求項15に記載の撮像システムにおいて、前記光電変換ユニット内の一つ以上の光電変換素子が蓄積可能な電荷量を超えたときに、焦点検出を停止させることを特徴とする撮像システム。
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