JP2017092149A - 撮像素子 - Google Patents
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Abstract
Description
1.撮像素子の構成(従来)
2.撮像素子の構成
3.PN接合容量拡大部のN+領域の形状について
4.飽和信号電荷量が向上することについて
5.撮像素子の他の構成
6.画素共有について
7.撮像素子の使用例
図1は、撮像素子の一例の構成を示す図である。撮像素子10は、シリコン基板の上面から深さ方向に順に、P+領域21、N+領域22、N−領域23、P+領域24の各不純物領域を形成した構造となっており、側面は、P+領域25で形成された構造となっている。
図9は、本技術を適用した撮像素子の一実施の形態の構成を示す図である。
ここで、図13乃至図26を参照し、PN接合容量拡大部310のN+領域302の形状についてさらに説明する。図13乃至図26は、図11Cと同じく、PN接合容量拡大部310における断面図を示す。また図13乃至図26においては、説明のため、読み出し電極31も図示する。
上記した撮像素子300のように、P型不純物領域330、N型不純物領域320、およびPN接合容量拡大部310を積層した構造にすることで、飽和信号電荷量を向上させることが可能となる。ここで、飽和信号電荷量が向上することについて説明を加える。
撮像素子の他の構成について説明する。
上記した実施の形態において、1つの撮像素子を例示して説明した。例えば、撮像素子300は、m行n列の2次元アレイ状に画素アレイ部に配置されることで用いられる。複数の撮像素子300が配置されたとき、複数の画素、例えば、2画素または4画素でフローティングディフュージョン(FD)が共有された構造とすることができる。本技術を適用した撮像素子においても、画素間共有の技術を適用することができる。
図38は、上述の撮像素子の使用例を示す図である。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供され装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
(1)
半導体基板に基板の上面から深さ方向に順に、
第1のP型不純物領域と、
第1のN型不純物領域と、
第2のP型不純物領域と第2のN型不純物領域とからPN接合面を形成する容量拡大部と
を備える撮像素子。
(2)
前記第1のP型不純物領域の前記第2のN型不純物領域が設けられている面と対面する面に、蓄積された電荷を読み出す読み出し電極をさらに備え、
前記容量拡大部は、前記第1のN型不純物領域よりさらに前記読み出し電極より遠い領域に形成されている
前記(1)に記載の撮像素子。
(3)
前記容量拡大部には、前記第2のP型不純物領域と前記第2のN型不純物領域が、交互に配置されている
前記(1)または(2)に記載の撮像素子。
(4)
前記半導体基板をシリコンで構成し、
前記第2のP型不純物領域は、仕事関数差で前記シリコンとの界面をホールで満たすことができる材料で形成されている
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の撮像素子。
(5)
前記第1のP型不純物領域と、前記第2のP型不純物領域は、異なる方向に設けられた層である
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の撮像素子。
(6)
前記第1のN型不純物領域と、前記第2のN型不純物領域は、異なる方向に設けられた層である
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の撮像素子。
(7)
前記第1のN型不純物領域は、高濃度のN+型不純物領域と低濃度のN−型不純物領域とから構成されている
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の撮像素子。
(8)
前記第1のN型不純物領域は、低濃度のN―領域である
前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の撮像素子。
(9)
前記容量拡大部から前記読み出し電極までは、前記電荷を読み出すためにポテンシャルの勾配が付けられている
前記(2)に記載の撮像素子。
(10)
前記容量拡大部内の前記第2のN型不純物領域は、所定方向からの断面図において、四角形状に形成されている
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像素子。
(11)
前記容量拡大部内の前記第2のP型不純物領域は、所定方向からの断面図において、所定の幅を有する曲線形状に形成されている
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像素子。
(12)
前記容量拡大部内の前記第2のP型不純物領域は、所定方向からの断面図において、所定の幅を有する円形状に形成されている
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像素子。
(13)
前記容量拡大部の第2のP型不純物領域と第2のN型不純物領域の繰り返し間隔は、1μm以下とされている
前記(1)乃至(12)のいずれかに記載の撮像素子。
(14)
複数の撮像素子でフローティングディフュージョンを共有し、
前記フローティングディフュージョンの近傍に、前記読み出し電極が配置されている
前記(1)乃至(13)のいずれかに記載の撮像素子。
Claims (14)
- 半導体基板に基板の上面から深さ方向に順に、
第1のP型不純物領域と、
第1のN型不純物領域と、
第2のP型不純物領域と第2のN型不純物領域とからPN接合面を形成する容量拡大部と
を備える撮像素子。 - 前記第1のP型不純物領域の前記第2のN型不純物領域が設けられている面と対面する面に、蓄積された電荷を読み出す読み出し電極をさらに備え、
前記容量拡大部は、前記第1のN型不純物領域よりさらに前記読み出し電極より遠い領域に形成されている
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記容量拡大部には、前記第2のP型不純物領域と前記第2のN型不純物領域が、交互に配置されている
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記半導体基板をシリコンで構成し、
前記第2のP型不純物領域は、仕事関数差で前記シリコンとの界面をホールで満たすことができる材料で形成されている
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記第1のP型不純物領域と、前記第2のP型不純物領域は、異なる方向に設けられた層である
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記第1のN型不純物領域と、前記第2のN型不純物領域は、異なる方向に設けられた層である
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記第1のN型不純物領域は、高濃度のN+型不純物領域と低濃度のN−型不純物領域とから構成されている
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記第1のN型不純物領域は、低濃度のN―領域である
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記容量拡大部から前記読み出し電極までは、前記電荷を読み出すためにポテンシャルの勾配が付けられている
請求項2に記載の撮像素子。 - 前記容量拡大部内の前記第2のN型不純物領域は、所定方向からの断面図において、四角形状に形成されている
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記容量拡大部内の前記第2のP型不純物領域は、所定方向からの断面図において、所定の幅を有する曲線形状に形成されている
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記容量拡大部内の前記第2のP型不純物領域は、所定方向からの断面図において、所定の幅を有する円形状に形成されている
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記容量拡大部の第2のP型不純物領域と第2のN型不純物領域の繰り返し間隔は、1μm以下とされている
請求項1に記載の撮像素子。 - 複数の撮像素子でフローティングディフュージョンを共有し、
前記フローティングディフュージョンの近傍に、前記読み出し電極が配置されている
請求項1に記載の撮像素子。
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