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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