JP2018129359A5 - - Google Patents
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Description
本発明の一観点によれば、第１の受光部と、前記第１の受光部が検出した光量に応じた光量で発光する発光部と、をそれぞれが含む複数の第１の画素が設けられた第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、前記第１の画素の前記発光部から出射された光を検出する第２の受光部をそれぞれが含む複数の第２の画素と、前記複数の第２の画素が検出した情報に基づく画像信号を出力する読み出し回路と、が設けられた第２の基板と、を有し、前記第１の基板には、第１導電型の第１の化合物半導体層と、前記第１の化合物半導体層の上に設けられた第２導電型の第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物半導体層の上に設けられた前記第１導電型の第３の化合物半導体層とを含む複数の化合物半導体層が積層されており、前記第２の化合物半導体層の厚さは、前記第２の化合物半導体層における前記第１導電型のキャリアの拡散長に相当する厚さよりも厚い撮像装置が提供される。
なお、絶縁層１４０は、必ずしも一種類の絶縁材料により構成されている必要はなく、異なる材料を含む複数の絶縁層の積層体により構成されていてもよい。例えば、絶縁層１４０は、シリコン基板１１０の表面における反射を防止する反射防止膜、導電部材の拡散を防止する拡散防止膜、エッチングストッパ膜等を含み得る。
厚さ約５００μｍのＩｎＰ基板２１０の主面の上には、各画素２０２の受光部２２０に接続される共通層２１２が設けられている。共通層２１２は、例えば厚さ３μｍのｐ型ＩｎＰ層により構成される。共通層２１２の上には、厚さ４μｍのアンドープＩｎＧａＡｓ層２２２と、厚さ１μｍのｎ型ＩｎＰ層２２４とが、この順番で積層されている。共通層２１２、アンドープＩｎＧａＡｓ層２２２及びｎ型ＩｎＰ層２２４が上述の受光部２２０を構成し、アンドープＩｎＧａＡｓ層２２２が受光層として機能する。ＩｎＧａＡｓからなる受光層は、赤外線の波長帯域に吸収波長帯域をもつ。ｎ型ＩｎＰ層２２４の上には、厚さ４μｍのｎ型ＩｎＰ層２３２と、アンドープＩｎＰ層２３４と、ｐ型ＩｎＰ層２３６とが、この順番で積層されている。ｎ型ＩｎＰ層２３２、アンドープＩｎＰ層２３４及びｐ型ＩｎＰ層２３６が上述の発光部２３０を構成し、アンドープＩｎＰ層２３４が発光層として機能する。発光層がＩｎＰで構成される発光部２３０の発光中心波長は、約９２０ｎｍである。ｐ型ＩｎＰ層２３６の上には、不図示のＩｎＧａＡｓコンタクト層を介して、リング電極２６０が設けられている。各画素２０２の発光部２３０上に設けられているリング電極２６０は、前述のように、互いに電気的に接続されており、これらを接続する配線の電気抵抗による電圧降下分を除けば、実質的に同電位となっている。
例えば、発光部の開口部の幅ｗを５μｍ、受光部１１６の開口部の幅を５μｍ、発光部２３０の表面と受光部１１６の表面との光学的な距離を５μｍ、画素ピッチを１９μｍとすると、上記関係を満たす遮光壁の高さｈは１．３μｍとなる。
遮光壁の高さは、発光部２３０の光の出射面からの高さとの差が重要となる。そのため、必ずしも遮光壁としての部材をその高さまで設ける必要はない。例えば、発光部２３０の光を出射する部分を０．５μｍエッチングし、その周囲に高さ０．８μｍのリング電極２６０を配置することによっても、同様の効果を備えた遮光壁を実現することができる。また、（３）式を満たす遮光壁は、必ずしもリング電極２６０である必要はなく、他の部材を用いて形成してもよい。また、読み出し回路基板１００側に同様の機能を備えた遮光壁を設けるようにしてもよい。
このように、本実施形態によれば、第６実施形態の効果に加え、隣接画素へのクロストークを低減することができる。
このように、本実施形態によれば、第６実施形態の効果に加え、隣接画素へのクロストークを低減することができる。
Claims (15)
- 第１の受光部と、前記第１の受光部が検出した光量に応じた光量で発光する発光部と、をそれぞれが含む複数の第１の画素が設けられた第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられ、前記第１の画素の前記発光部から出射された光を検出する第２の受光部をそれぞれが含む複数の第２の画素と、前記複数の第２の画素が検出した情報に基づく画像信号を出力する読み出し回路と、が設けられた第２の基板と、を有し、
前記第１の基板には、第１導電型の第１の化合物半導体層と、前記第１の化合物半導体層の上に設けられた第２導電型の第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物半導体層の上に設けられた前記第１導電型の第３の化合物半導体層とを含む複数の化合物半導体層が積層されており、
前記第２の化合物半導体層の厚さは、前記第２の化合物半導体層における前記第１導電型のキャリアの拡散長に相当する厚さよりも厚い
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記複数の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間に設けられた前記第１の受光部の受光層と、前記第２の化合物半導体層と前記第３の化合物半導体層との間に設けられた前記発光部の発光層とを含み、
前記受光層を構成する第１の化合物半導体材料のエネルギーバンドギャップと、前記発光層を構成する第２の化合物半導体材料のエネルギーバンドギャップとが異なっている
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 前記第２の化合物半導体材料の前記エネルギーバンドギャップは、前記第１の化合物半導体材料の前記エネルギーバンドギャップよりも大きい
ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。 - 前記複数の化合物半導体層は、ＩｎＰ層を含む
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第２の受光部を構成する半導体材料の吸収波長帯域は、前記第１の化合物半導体材料の吸収波長帯域よりも長波長である
ことを特徴とする請求項２又は３記載の撮像装置。 - 前記半導体材料は、シリコンである
ことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。 - 前記複数の第１の画素の前記第１の化合物半導体層及び前記複数の第１の画素の前記第３の化合物半導体層のそれぞれは、互いに電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記複数の第１の画素の少なくとも一部は、前記第２の化合物半導体層に電気的に接続された個別電極を有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第１の画素の前記第３の化合物半導体層は、前記発光部が局所的に強く発光するように、前記第１導電型の不純物に面内分布が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第１の画素は、前記第３の化合物半導体層に電気的に接続された電極を更に有し、
前記電極は、前記第１の画素の前記発光部から出射された光が、前記第１の画素に対応する第２の画素とは異なる他の第２の画素に入射するのを防止する遮光壁として機能する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第２の基板に設けられ、前記発光部から出射された光を前記第２の受光部に集光する第１のレンズを更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第１の基板に設けられ、前記発光部から出射された光を前記第２の受光部に集光する第２のレンズを更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記複数の第１の画素のそれぞれは、少なくとも前記発光部が互いに独立したメサ構造体をなしており、前記メサ構造体の側壁に遮光膜を有する
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第１の基板と前記第２の基板との間に、空気の層又は前記発光部から出射された光に対して透明な材料からなる層が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力される前記画像信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。
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