JP2014204043A5 - - Google Patents

Description

本発明の光電変換装置は、複数の光電変換素子を含む光電変換ユニットを複数有する光電変換装置において、前記複数の光電変換素子の各々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、前記複数の光電変換ユニットの１つに含まれ互いに隣接して配置された２つの光電変換素子の第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、前記第１半導体領域は各々が異なる深さに配された複数の不純物濃度ピークを有し、前記第２半導体領域は各々が異なる深さに配された複数の不純物濃度ピークを有し、前記第１半導体領域の複数の不純物濃度ピークは、第１不純物濃度ピークと、前記第１不純物濃度ピークよりも不純物濃度が低い第２不純物濃度ピークと、を含み、前記第２半導体領域の複数の不純物濃度ピークは、第３不純物濃度ピークと、前記第３不純物濃度ピークよりも不純物濃度が高く、且つ前記第３不純物濃度ピークよりも表面側に配された第４不純物濃度ピークと、前記第３不純物濃度ピークよりも不純物濃度が高く、且つ前記第３不純物濃度ピークよりも深い位置に配された第５不純物濃度ピークと、を含み、前記第３不純物濃度ピークに対応する領域が配される深さは、前記第１不純物濃度ピークに対応する領域が配される深さに比べて、前記第２不純物濃度ピークに対応する領域が配される深さに近いことを特徴とする光電変換装置。ことを特徴とする。

Claims (19)

1. 複数の光電変換素子を含む光電変換ユニットを複数有する光電変換装置において、
   前記複数の光電変換素子の各々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、
   前記複数の光電変換ユニットの１つに含まれ互いに隣接して配置された２つの光電変換素子の第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、
   前記第１半導体領域は各々が異なる深さに配された複数の不純物濃度ピークを有し、
   前記第２半導体領域は各々が異なる深さに配された複数の不純物濃度ピークを有し、
   前記第１半導体領域の複数の不純物濃度ピークは、
   第１不純物濃度ピークと、
   前記第１不純物濃度ピークよりも不純物濃度が低い第２不純物濃度ピークと、を含み、
   前記第２半導体領域の複数の不純物濃度ピークは、
   第３不純物濃度ピークと、
   前記第３不純物濃度ピークよりも不純物濃度が高く、且つ前記第３不純物濃度ピークよりも表面側に配された第４不純物濃度ピークと、
   前記第３不純物濃度ピークよりも不純物濃度が高く、且つ前記第３不純物濃度ピークよりも深い位置に配された第５不純物濃度ピークと、を含み、
   前記第３不純物濃度ピークが配される深さは、前記第１不純物濃度ピークが配される深さに比べて、前記第２不純物濃度ピークが配される深さに近いことを特徴とする光電変換装置。
2. 前記複数の光電変換ユニットのうち隣接して配置された異なる２つの光電変換ユニットにそれぞれ含まれ、互いに隣接して配された２つの光電変換素子の第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請求項１に記載の光電変換装置。
3. 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または２のいずれかに記載の光電変換装置。
4. 前記第３半導体領域の不純物濃度は、前記第１不純物濃度ピークの不純物濃度の３倍以上であることを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
5. 前記第３半導体領域の不純物濃度は、前記第３不純物濃度ピークの不純物濃度の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。
6. 前記第３不純物濃度ピークに対応する領域を平面視した場合の幅が前記第４不純物濃度ピークに対応する領域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１〜５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
7. 前記第２半導体領域を平面視した場合に、前記第３不純物濃度ピークに対応する領域は前記第４不純物濃度ピークに対応する領域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６に記載の光電変換装置。
8. 前記第３不純物濃度ピークの深さは前記第１半導体領域が有する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１〜７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
9. 前記第１半導体領域を平面視した場合に、前記第１不純物濃度ピークに対応する領域よりも、前記第２不純物濃度ピークに対応する領域の方が、平面視した際の面積が大きいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
10. 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３不純物濃度ピークに対応する領域は、
    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７〜９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
11. 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１０に記載の光電変換装置。
12. 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１〜１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
13. 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各々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、
    前記複数の光電変換ユニットの１つに含まれ互いに隣接して配置された２つの光電変換素子の第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、
    前記第１半導体領域は、
    各々が異なる深さに位置する、信号電荷に対するポテンシャル障壁の高さが第１の値となる第１領域と、信号電荷に対するポテンシャル障壁の高さが第１の値よりも低い第２の値となる第２領域と、を有し、
    前記第２半導体領域は、
    各々が異なる深さに位置する、信号電荷に対するポテンシャル障壁の高さが第３の値となる第３領域と、信号電荷に対するポテンシャル障壁の高さが第３の値よりも高い第４の値となる第４領域と、信号電荷に対するポテンシャル障壁の高さが第３の値よりも高い第５の値となる第５領域と、を有し、
    前記第３領域は、前記第４領域及び前記第５領域との間の深さに配され、
    前記第３領域が配される深さは、前記第１領域が配される深さに比べて、前記第２領域が配される深さに近いことを特徴とする光電変換装置。
14. 前記複数の光電変換ユニットのうち隣接して配置された異なる２つの光電変換ユニットにそれぞれ含まれ、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３領域の信号電荷に対するポテンシャル障壁の高さは、前記第３半導体領域の信号電荷に対するポテンシャル障壁の高さよりも低いことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
15. 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半導体領域の間の領域には絶縁体による分離構造が配されておらず、
    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１３または１４のいずれかに記載の光電変換装置。
16. 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１５に記載の光電変換装置。
17. 請求項１〜１６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。
18. 請求項１７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。
19. 請求項１〜１６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測距演算を行なうことを特徴とする撮像システム。