JP2019012996A - Photodetection device and imaging device - Google Patents

Photodetection device and imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP2019012996A
JP2019012996A JP2018095283A JP2018095283A JP2019012996A JP 2019012996 A JP2019012996 A JP 2019012996A JP 2018095283 A JP2018095283 A JP 2018095283A JP 2018095283 A JP2018095283 A JP 2018095283A JP 2019012996 A JP2019012996 A JP 2019012996A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charge
transfer path
charge transfer
unit
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018095283A
Other languages
English (en)
Inventor
雅之 高瀬
Masayuki Takase
雅之 高瀬
三四郎 宍戸
Sanshiro Shishido
三四郎 宍戸
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
Panasonic Ip Management Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2017127582 priority Critical
Priority to JP2017127582 priority
Application filed by パナソニックIpマネジメント株式会社, Panasonic Ip Management Corp filed Critical パナソニックIpマネジメント株式会社
Publication of JP2019012996A publication Critical patent/JP2019012996A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281Shape of the body
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/1446Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infra-red, visible or ultra-violet radiation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/335Transforming light or analogous information into electric information using solid-state image sensors [SSIS]
    • H04N5/369SSIS architecture; Circuitry associated therewith
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

【課題】光が入射されたタイミングの検出において、さらなる時間分解能の向上が望まれている。
【解決手段】光電変換部と、光電変換部からの電荷を第1端から第2端に向かう第1方向に転送する第1電荷転送経路と、第1電荷転送経路の第1位置から分岐する第2電荷転送経路と、第1電荷転送経路の、第1位置よりも光電変換部から遠い第2位置から分岐する第3電荷転送経路と、第2電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第1電荷蓄積部と、第3電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第2電荷蓄積部と、第1電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えを行う第1ゲート電極と、第2電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えと、第3電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えとを行う第2ゲート電極と、を備え、平面視において、第3電荷転送経路の幅は、第2電荷転送経路の幅よりも広い、光検出装置。
【選択図】図4
It is desired to further improve the time resolution in detecting the timing at which light is incident.
A photoelectric conversion unit, a first charge transfer path for transferring charges from the photoelectric conversion unit in a first direction from a first end toward a second end, and a first position of the first charge transfer path are branched. Charge transferred via the second charge transfer path, the third charge transfer path that branches from the second position farther from the photoelectric conversion unit than the first position, and the second charge transfer path. A first charge accumulation unit that accumulates the charge, a second charge accumulation unit that accumulates the charge transferred via the third charge transfer path, and a first charge that switches between transfer and blocking of the charge in the first charge transfer path. A gate electrode; and a second gate electrode that performs switching between charge transfer and blocking in the second charge transfer path and switching of charge transfer and blocking in the third charge transfer path. The width of the charge transfer path is the second charge transfer Wider than the width of the road, the optical detector.
[Selection] Figure 4

Description

本開示は、光を検出する光検出装置に関する。   The present disclosure relates to a light detection device that detects light.

光が入射されたタイミングを検出する光検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。これらの光検出装置によると、光が入射されたタイミングを、ある程度の精度で検出することができる。   A light detection device that detects the timing at which light is incident is known (see, for example, Patent Document 1). According to these photodetectors, the timing at which light is incident can be detected with a certain degree of accuracy.

特開2017−17583号公報JP 2017-17583 A

光が入射されたタイミングの検出において、さらなる時間分解能の向上が望まれている。   In detecting the timing at which light is incident, further improvement in time resolution is desired.

本開示の限定的ではないある例示的な実施形態によれば、以下が提供される。   According to certain non-limiting exemplary embodiments of the present disclosure, the following is provided.

電荷を生成する光電変換部と、第1端と第2端とを有し、前記第1端が前記光電変換部と接続され、前記光電変換部からの電荷を前記第1端から前記第2端に向かう第1方向に転送する第1電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の第1位置から分岐する第2電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置よりも前記光電変換部から遠い第2位置から分岐する第3電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路から前記第2電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第1電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路から前記第3電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第2電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えを行う第1ゲート電極と、前記第2電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えと、前記第3電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えとを行う、少なくとも1つの第2ゲート電極と、を備え、平面視において、前記第3電荷転送経路の幅は、前記第2電荷転送経路の幅よりも広い、光検出装置。   A photoelectric conversion unit that generates a charge; a first end; and a second end; the first end is connected to the photoelectric conversion unit; and the charge from the photoelectric conversion unit is transferred from the first end to the second end. A first charge transfer path that transfers in a first direction toward the end, a second charge transfer path that branches from a first position of the first charge transfer path, and the first charge transfer path in the first direction. A third charge transfer path that branches from a second position farther from the photoelectric conversion unit than the first position; and a first charge that accumulates charges transferred from the first charge transfer path via the second charge transfer path. A charge accumulator, a second charge accumulator for accumulating charges transferred from the first charge transfer path via the third charge transfer path, and switching between charge transfer and blocking in the first charge transfer path A first gate electrode for performing the second charge transfer path At least one second gate electrode that performs switching of charge transfer and blocking in the third charge transfer path and switching of charge transfer and blocking in the third charge transfer path, and in plan view, the third charge transfer path Is wider than the width of the second charge transfer path.

包括的または具体的な態様は、素子、デバイス、モジュール、システム、集積回路または方法で実現されてもよい。また、包括的または具体的な態様は、素子、デバイス、モジュール、システム、集積回路および方法の任意の組み合わせによって実現されてもよい。   Inclusive or specific aspects may be realized in an element, device, module, system, integrated circuit or method. In addition, comprehensive or specific aspects may be realized by any combination of elements, devices, modules, systems, integrated circuits, and methods.

開示された実施形態の追加的な効果および利点は、明細書および図面から明らかになる。効果および/または利点は、明細書および図面に開示の様々な実施形態または特徴によって個々に提供され、これらの1つ以上を得るために全てを必要とはしない。   Additional effects and advantages of the disclosed embodiments will become apparent from the specification and drawings. The effects and / or advantages are individually provided by the various embodiments or features disclosed in the specification and drawings, and not all are required to obtain one or more of these.

光が入射されたタイミングの検出において、時間分解能を従来よりも向上し得る。   In detection of the timing at which light is incident, the time resolution can be improved as compared with the conventional case.

図1は、実施の形態1に係る光検出装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of the photodetecting device according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係る光検出装置のX1−X2線における断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line X1-X2 of the light detection device according to the first embodiment. 図3は、実施の形態1に係る光検出装置のY1−Y2線における断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line Y1-Y2 of the light detection device according to the first embodiment. 図4は、実施の形態1に係る光検出装置に形成される電荷転送経路の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a charge transfer path formed in the photodetector according to the first embodiment. 図5は、第1電荷転送経路が電荷を転送する様子を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing how the first charge transfer path transfers charges. 図6は、第2電荷転送経路が電荷を転送する様子を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating how the second charge transfer path transfers charges. 図7は、第6電荷転送経路が電荷を転送する様子を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing how the sixth charge transfer path transfers charges. 図8は、各トランジスタTG1〜TG5の単位ゲート幅当たりの電流−電圧特性を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics per unit gate width of the transistors TG1 to TG5. 図9は、実施の形態1に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. 図10は、第1電荷転送経路を走行中の電荷群の分布を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the distribution of charge groups traveling on the first charge transfer path. 図11は、実施の形態2に係る光検出装置10の平面図である。FIG. 11 is a plan view of the photodetector 10 according to the second embodiment. 図12は、実施の形態2に係る光検出装置に形成される電荷転送経路の模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of a charge transfer path formed in the photodetector according to the second embodiment. 図13は、実施の形態2に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment. 図14は、第1電荷転送経路を走行中の電荷群の分布を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing the distribution of charge groups traveling on the first charge transfer path. 図15は、実施の形態3に係る光検出装置の平面図である。FIG. 15 is a plan view of the light detection device according to the third embodiment. 図16は、実施の形態3に係る光検出装置に形成される電荷転送経路の模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram of a charge transfer path formed in the photodetector according to the third embodiment. 図17は、実施の形態3に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the third embodiment. 図18は、実施の形態4に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to the fourth embodiment. 図19は、参考例に係る光検出装置の構成図である。FIG. 19 is a configuration diagram of a photodetection device according to a reference example. 図20は、参考例に係る光検出装置における、走行中の電荷群の分布を示す模式図である。FIG. 20 is a schematic diagram illustrating a distribution of charge groups during traveling in the light detection device according to the reference example.

(本開示の一態様を得るに至った知見)
ここでは、まず、参考例の光検出装置について説明する。
(Knowledge that led to obtaining one embodiment of the present disclosure)
Here, first, a photodetection device of a reference example will be described.

図19は、参考例に係る光検出装置(すなわち、撮像素子101)の構成図である。   FIG. 19 is a configuration diagram of a photodetection device (that is, the image sensor 101) according to a reference example.

参考例の光検出装置では、まず、第1ゲート電極111の電位を制御することで、第1ゲート電極111下にチャネル(転送チャネルとも呼ぶ)を形成する。そして、受光部113に光が入射したことで生成された電荷群を、その転送チャネル内において、受光部113側から電荷掃引部114側へと走行させる。そして、電荷群の走行中に、第2ゲート電極112の電位を制御することで、その走行中の電荷群の少なくとも一部を、それぞれが読み出し回路(120a〜120e)に接続される複数のFDへと導く。そして、走行中の電荷群の少なくとも一部が、どの位置のFDから読み出されたかを特定することで、その電荷群が発生した時刻、すなわち、光が入射されたタイミングを検出する。   In the photodetector of the reference example, first, a channel (also referred to as a transfer channel) is formed under the first gate electrode 111 by controlling the potential of the first gate electrode 111. Then, the charge group generated by the light incident on the light receiving unit 113 is caused to travel from the light receiving unit 113 side to the charge sweeping unit 114 side in the transfer channel. Then, by controlling the potential of the second gate electrode 112 while the charge group is traveling, at least a part of the traveling charge group is connected to the readout circuits (120a to 120e). Lead to. Then, by identifying from which FD at least a part of the traveling charge group is read, the time when the charge group is generated, that is, the timing when the light is incident is detected.

ここで、参考例の光検出装置では、図19に示されるように、第1ゲート電極111下に形成されるチャネルから分岐する各分岐転送チャネルの幅は等しくなっている。   Here, in the photodetector of the reference example, as shown in FIG. 19, the widths of the branch transfer channels branched from the channel formed under the first gate electrode 111 are equal.

発明者は、上記参考例の光検出装置に関し、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能をさらに向上すべく検討を重ねた。   The inventor has studied the photodetection device of the above reference example in order to further improve the time resolution in detecting the timing at which light is incident.

図20は、参考例の光検出装置における、走行中の電荷群の分布を示す模式図である。   FIG. 20 is a schematic diagram illustrating the distribution of charge groups during travel in the photodetection device of the reference example.

同図に示されるように、走行中の電荷群は、その走行距離が長くなればなるほど、すなわち、受光部113から遠くまで走行すればするほど、その電荷密度の分布が広がっていく。このため、受光部113から遠い位置(例えば、図19におけるTG3、TG4、TG5付近)まで走行した電荷群は、複数の読み出し回路で読み出されてしまうことがある。また、互いに異なる第1の電荷群と第2の電荷群とが、受光部113から遠い位置(例えば、図20におけるTG3,TG4、TG5付近)まで走行した場合に、第1の電荷群の一部と第2の電荷群の一部とが混じり合ってしまう領域が生じることがある。   As shown in the drawing, the charge density distribution of the traveling charge group becomes wider as the traveling distance becomes longer, that is, as the distance travels farther from the light receiving unit 113. For this reason, the charge group that has traveled to a position far from the light receiving unit 113 (for example, in the vicinity of TG3, TG4, and TG5 in FIG. 19) may be read by a plurality of readout circuits. Further, when the first charge group and the second charge group which are different from each other travel to a position far from the light receiving unit 113 (for example, near TG3, TG4, and TG5 in FIG. 20), There may be a region where the portion and a part of the second charge group are mixed.

発明者は、光検出装置において、これら現象による影響を抑制することで、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得ることを見出した。   The inventor has found that the time resolution in detecting the timing at which light is incident can be improved by suppressing the influence of these phenomena in the photodetector.

発明者は、このような検討を重ねた結果、下記光検出装置、及び撮像装置に想到した。   As a result of such studies, the inventor has conceived the following photodetection device and imaging device.

本開示の一態様に係る光検出装置は、電荷を生成する光電変換部と、第1端と第2端とを有し、前記第1端が前記光電変換部と接続され、前記光電変換部からの電荷を前記第1端から前記第2端に向かう第1方向に転送する第1電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の第1位置から分岐する第2電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置よりも前記光電変換部から遠い第2位置から分岐する第3電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路から前記第2電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第1電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路から前記第3電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第2電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えを行う第1ゲート電極と、前記第2電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えと、前記第3電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えとを行う、少なくとも1つの第2ゲート電極と、を備え、平面視において、前記第3電荷転送経路の幅は、前記第2電荷転送経路の幅よりも広い。   A photodetector according to one embodiment of the present disclosure includes a photoelectric conversion unit that generates a charge, a first end, and a second end, the first end is connected to the photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion unit A first charge transfer path that transfers charges from the first end in a first direction from the first end to the second end, a second charge transfer path that branches from a first position of the first charge transfer path, A third charge transfer path that branches from a second position that is farther from the photoelectric conversion unit than the first position in the first direction, and a second charge transfer path that extends from the first charge transfer path. A first charge accumulation unit that accumulates charges transferred via the second charge accumulation unit; a second charge accumulation unit that accumulates charges transferred from the first charge transfer route via the third charge transfer route; A first gate for switching between charge transfer and blocking in one charge transfer path; And at least one second gate electrode that performs switching between charge transfer and blocking in the second charge transfer path and switching between charge transfer and blocking in the third charge transfer path, In plan view, the width of the third charge transfer path is wider than the width of the second charge transfer path.

上記構成の光検出装置では、光電変換部(受光部)から、電荷の転送経路において遠い側に位置する第3電荷転送経路の幅のほうが、近い側に位置する第2電荷転送経路の幅よりも広くなっている。このため、第1電荷転送経路における第2電荷転送経路への分岐点近傍を走行中の電荷群の電荷分布密度よりも、第1電荷転送経路における第3電荷転送経路への分岐点近傍を走行中の電荷群の電荷密度の方が広がってしまっても、第3電荷転送経路への分岐点近傍を走行中の電荷群の一部の電荷を、第2電荷蓄積部以外の電荷蓄積部に蓄積してしまう可能性を低減し得る。   In the photodetection device having the above configuration, the width of the third charge transfer path located on the far side in the charge transfer path from the photoelectric conversion part (light receiving part) is larger than the width of the second charge transfer path located on the near side. Is also getting wider. For this reason, it travels near the branch point to the third charge transfer path in the first charge transfer path rather than the charge distribution density of the charge group traveling in the vicinity of the branch point to the second charge transfer path in the first charge transfer path. Even if the charge density of the charge group in the region spreads, a part of the charge group traveling near the branch point to the third charge transfer path is transferred to the charge accumulation unit other than the second charge accumulation unit. The possibility of accumulating can be reduced.

従って、上記構成の光検出装置によると、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得る。   Therefore, according to the photodetection device having the above-described configuration, it is possible to improve the time resolution in detecting the timing at which light is incident.

本開示の一態様に係る光検出装置は、電荷を生成する光電変換部と、第1端と第2端とを有し、前記第1端が前記光電変換部と接続され、前記光電変換部からの電荷を前記第1端から前記第2端に向かう第1方向に転送する第1電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の第1位置から分岐する第2電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置よりも前記光電変換部から遠い第2位置から分岐する第3電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置と前記第2位置との間に位置する第3位置から分岐する第4電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路から前記第2電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第1電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路から前記第3電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第2電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路から前記第4電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第3電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えを行う第1ゲート電極と、前記第2電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えと、前記第3電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えと、前記第4電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えとを行う、少なくとも1つの第2ゲート電極と、を備え、記第1電荷蓄積部及び前記第2電荷蓄積部は、蓄積された電荷を読み出す読み出し回路に接続され、前記第3電荷蓄積部は、蓄積された電荷を読み出す読み出し回路に接続されていない。   A photodetector according to one embodiment of the present disclosure includes a photoelectric conversion unit that generates a charge, a first end, and a second end, the first end is connected to the photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion unit A first charge transfer path that transfers charges from the first end in a first direction from the first end to the second end, a second charge transfer path that branches from a first position of the first charge transfer path, A third charge transfer path that branches from a second position farther from the photoelectric conversion unit than the first position in the first direction of the one charge transfer path; and the first charge transfer path in the first direction of the first charge transfer path. A fourth charge transfer path that branches from a third position located between the first position and the second position, and stores charges transferred from the first charge transfer path via the second charge transfer path And the third charge transfer unit from the first charge transfer path. A second charge storage section for storing charges transferred via a path; a third charge storage section for storing charges transferred from the first charge transfer path via the fourth charge transfer path; A first gate electrode that switches between transfer and blocking of charge in the first charge transfer path; switching of transfer and blocking of charge in the second charge transfer path; and transfer and blocking of charge in the third charge transfer path And at least one second gate electrode that performs switching between charge transfer and blocking in the fourth charge transfer path, and the first charge accumulation unit and the second charge accumulation unit The third charge accumulation unit is not connected to the read circuit that reads the accumulated charges.

上記構成の光検出装置では、第1電荷転送経路において、第2電荷転送経路への分岐点近傍を走行中の第1の電荷群の一部と、第3電荷転送経路への分岐点近傍を走行中の第2の電荷群の一部とが、第4電荷転送経路への分岐点経路近傍で混じり合ってしまっても、第4電荷転送経路の分岐点近傍で混じり合っている電荷群の一部の電荷が読み出されることはない。これに対して、第2電荷転送経路への分岐点近傍を走行中の第1の電荷群の一部は、第1電荷蓄積部に蓄積された電荷として読み出され、第3電荷転送経路への分岐点近傍を走行中の第2の電荷群の一部は、第2電荷蓄積部に蓄積された電荷として読み出される。   In the photodetection device configured as described above, in the first charge transfer path, a part of the first charge group traveling near the branch point to the second charge transfer path and the vicinity of the branch point to the third charge transfer path Even if a part of the traveling second charge group is mixed in the vicinity of the branch point path to the fourth charge transfer path, the charge group mixed in the vicinity of the branch point of the fourth charge transfer path Some charges are not read out. On the other hand, a part of the first charge group that is traveling near the branch point to the second charge transfer path is read out as charges accumulated in the first charge accumulation section, and is transferred to the third charge transfer path. A part of the second charge group traveling in the vicinity of the branch point is read as the charge accumulated in the second charge accumulation unit.

従って、上記構成の光検出装置によると、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得る。   Therefore, according to the photodetection device having the above-described configuration, it is possible to improve the time resolution in detecting the timing at which light is incident.

また、例えば、前記第4電荷転送経路の幅は、前記第2電荷転送経路の幅、及び前記第3電荷転送経路の幅よりも狭いとしてもよい。   For example, the width of the fourth charge transfer path may be narrower than the width of the second charge transfer path and the width of the third charge transfer path.

これにより、読み出しの対象となる電荷の割合を、より高くすることができる。このため、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能をさらに向上し得る。   As a result, the ratio of the charges to be read can be further increased. For this reason, the time resolution in the detection of the timing at which light is incident can be further improved.

本開示の一態様に係る光検出装置は、電荷を生成する光電変換部と、第1端と第2端とを有し、前記第1端が前記光電変換部と接続され、前記光電変換部からの電荷を前記第1端から前記第2端に向かう第1方向に転送する第1電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の第1位置から分岐する第2電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置よりも前記光電変換部から遠い第2位置から分岐する第3電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置と前記第2位置との間に位置する第3位置から分岐する第4電荷転送経路と、前記第1電荷転送経路から前記第2電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第1電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路から前記第3電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第2電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路から前記第4電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第3電荷蓄積部と、前記第1電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えを行う第1ゲート電極と、前記第2電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えと、前記第3電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えと、前記第4電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えとを行う、少なくとも1つの第2ゲート電極と、前記第1電荷蓄積部、前記第2電荷蓄積部、及び前記第3電荷蓄積部のそれぞれに接続され、蓄積された電荷を読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路に接続された信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記第1電荷蓄積部及び前記第2電荷蓄積部から読み出された電荷の電荷量を利用し、前記第3電荷蓄積部から読み出された電荷の電荷量は利用せずに信号処理を行う。   A photodetector according to one embodiment of the present disclosure includes a photoelectric conversion unit that generates a charge, a first end, and a second end, the first end is connected to the photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion unit A first charge transfer path that transfers charges from the first end in a first direction from the first end to the second end, a second charge transfer path that branches from a first position of the first charge transfer path, A third charge transfer path that branches from a second position farther from the photoelectric conversion unit than the first position in the first direction of the one charge transfer path; and the first charge transfer path in the first direction of the first charge transfer path. A fourth charge transfer path that branches from a third position located between the first position and the second position, and stores charges transferred from the first charge transfer path via the second charge transfer path And the third charge transfer unit from the first charge transfer path. A second charge storage section for storing charges transferred via a path; a third charge storage section for storing charges transferred from the first charge transfer path via the fourth charge transfer path; A first gate electrode that switches between transfer and blocking of charge in the first charge transfer path; switching of transfer and blocking of charge in the second charge transfer path; and transfer and blocking of charge in the third charge transfer path And at least one second gate electrode, the first charge accumulation unit, the second charge accumulation unit, and the third charge that perform switching between charge transfer and blocking in the fourth charge transfer path. A readout circuit connected to each of the storage units and reading out the accumulated charge; and a signal processing unit connected to the readout circuit, wherein the signal processing unit includes the first charge storage unit and Utilizing the amount of charge read out from the second charge accumulation portion, amount of charge read from the third charge accumulation section performs signal processing without using.

上記構成の光検出装置では、第1の電荷転送経路を、第1の電荷群と第2の電荷群とが走行している場合において、第1の電荷群の一部と第2の電荷群の一部とが混じり合ってしまう領域の電荷が読み出されてしまっても、その混じり合ってしまう領域の電荷に対応する信号を利用せずに、信号処理を行うことが可能となる。   In the photodetection device having the above-described configuration, when the first charge group and the second charge group are traveling on the first charge transfer path, a part of the first charge group and the second charge group are provided. Even if a charge in a region mixed with a part of the signal is read, signal processing can be performed without using a signal corresponding to the charge in the mixed region.

従って、上記構成の光検出装置によると、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得る。   Therefore, according to the photodetection device having the above-described configuration, it is possible to improve the time resolution in detecting the timing at which light is incident.

本開示の一態様に係る撮像装置は、上記光検出装置からなる複数の画素がアレイ状に配置される画素アレイを備える。   An imaging device according to an aspect of the present disclosure includes a pixel array in which a plurality of pixels including the light detection device are arranged in an array.

上記構成の撮像装置が備える複数の画素は、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得る光検出装置からなる。   The plurality of pixels included in the imaging device having the above-described configuration includes a light detection device that can improve the time resolution in detecting the timing at which light is incident.

従って、上記構成の撮像装置によると、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得る。   Therefore, according to the imaging apparatus having the above configuration, it is possible to improve the time resolution in detecting the timing at which light is incident.

以下、本開示の一態様に係る光検出装置、及び撮像装置の具体例について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ(工程)及びステップの順序等は、一例であって本開示を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。   Hereinafter, specific examples of the light detection device and the imaging device according to one embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments shown here shows a specific example of the present disclosure. Therefore, numerical values, shapes, components, arrangement and connection forms of components, and steps (processes) and order of steps shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present disclosure. . Among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims can be arbitrarily added. Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly.

(実施の形態1)
以下、実施の形態1に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。この撮像装置は、実施の形態1に係る光検出装置からなる複数の画素がアレイ状に配置される画素アレイを備える。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the imaging apparatus according to Embodiment 1 will be described with reference to the drawings. This imaging device includes a pixel array in which a plurality of pixels including the photodetecting device according to Embodiment 1 are arranged in an array.

[1−1.構成]
ここではまず、実施の形態1に係る光検出装置について説明する。
[1-1. Constitution]
Here, first, the photodetecting device according to the first embodiment will be described.

図1は、実施の形態1に係る光検出装置10の平面図である。図2は、実施の形態1に係る光検出装置10の、図1に示すX1−X2線における断面図である。図3は、実施の形態1に係る光検出装置10の、図1に示すY1−Y2線における断面図である。   FIG. 1 is a plan view of the photodetection device 10 according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view of the photodetecting device 10 according to Embodiment 1 taken along line X1-X2 shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the photodetecting device 10 according to Embodiment 1 taken along the line Y1-Y2 shown in FIG.

図1、図2、図3に示されるように、光検出装置10は、第1ゲート電極11と、第2ゲート電極12と、光電変換部13と、電荷掃引部14と、注入領域15と、第1電荷蓄積部21と、第2電荷蓄積部22と、第3電荷蓄積部23と、第4電荷蓄積部24と、第5電荷蓄積部25とを含んで構成される。   As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the photodetector 10 includes a first gate electrode 11, a second gate electrode 12, a photoelectric conversion unit 13, a charge sweep unit 14, and an injection region 15. The first charge storage unit 21, the second charge storage unit 22, the third charge storage unit 23, the fourth charge storage unit 24, and the fifth charge storage unit 25 are configured.

図1に示されるように、第5電荷蓄積部25の幅は、第4電荷蓄積部24の幅よりも広く、第4電荷蓄積部24の幅は、第3電荷蓄積部23の幅よりも広く、第3電荷蓄積部23の幅は、第2電荷蓄積部22の幅よりも広く、第2電荷蓄積部22の幅は、第1電荷蓄積部21の幅よりも広くなっている。なお、図1、図2、図3は、あくまでも説明のための模式的な図であり、図面中における各部のサイズは、必ずしも現実のサイズを反映していない。他の図面についても同様に、図面中に示される要素のサイズと、その要素の現実のサイズとが一致しないことがある。   As shown in FIG. 1, the width of the fifth charge accumulation unit 25 is wider than the width of the fourth charge accumulation unit 24, and the width of the fourth charge accumulation unit 24 is larger than the width of the third charge accumulation unit 23. The third charge storage unit 23 is wider than the second charge storage unit 22, and the second charge storage unit 22 is wider than the first charge storage unit 21. 1, 2, and 3 are schematic diagrams for explanation only, and the size of each part in the drawings does not necessarily reflect the actual size. Similarly, in other drawings, the size of an element shown in the drawing may not match the actual size of the element.

光電変換部13は、入射した光を受けて電荷を生成可能な光電変換素子を含む。ここでは、光電変換素子としてフォトダイオードを例示する。   The photoelectric conversion unit 13 includes a photoelectric conversion element that can generate charges by receiving incident light. Here, a photodiode is illustrated as the photoelectric conversion element.

図2および図3に示されるように、この例では、光電変換部13、電荷掃引部14、注入領域15、第1電荷蓄積部21、第2電荷蓄積部22、第3電荷蓄積部23、第4電荷蓄積部24、及び第5電荷蓄積部25は、シリコン(Si)基板などの半導体基板2内に形成されている。半導体基板2は、その全体が半導体である基板に限定されず、感光領域が形成される側の表面に半導体層が設けられた絶縁性基板などであってもよい。以下では、半導体基板2としてp型シリコン基板を例示する。この例では、p型シリコン基板に不純物領域(ここではN型領域)を形成することにより、光電変換部13が形成されている。また、p型シリコン基板に、光電変換部13と同等、あるいは高い濃度の不純物領域(ここではN型領域)を形成することにより、注入領域15が形成されている。そして、p型シリコン基板に、注入領域15よりも高い濃度の不純物領域(ここではN型領域)を形成することにより、第1電荷蓄積部21、第2電荷蓄積部22、第3電荷蓄積部23、第4電荷蓄積部24、及び第5電荷蓄積部25が形成される。   2 and 3, in this example, the photoelectric conversion unit 13, the charge sweep unit 14, the injection region 15, the first charge storage unit 21, the second charge storage unit 22, the third charge storage unit 23, The fourth charge storage unit 24 and the fifth charge storage unit 25 are formed in a semiconductor substrate 2 such as a silicon (Si) substrate. The semiconductor substrate 2 is not limited to a substrate that is a semiconductor as a whole, and may be an insulating substrate in which a semiconductor layer is provided on the surface on the side where a photosensitive region is formed. Hereinafter, a p-type silicon substrate will be exemplified as the semiconductor substrate 2. In this example, the photoelectric conversion unit 13 is formed by forming an impurity region (here, an N-type region) in a p-type silicon substrate. Further, the implantation region 15 is formed by forming an impurity region (here, an N-type region) having a concentration equal to or higher than that of the photoelectric conversion unit 13 on the p-type silicon substrate. Then, an impurity region (here, an N-type region) having a concentration higher than that of the implantation region 15 is formed in the p-type silicon substrate, whereby the first charge accumulation unit 21, the second charge accumulation unit 22, and the third charge accumulation unit. 23, a fourth charge storage unit 24, and a fifth charge storage unit 25 are formed.

図1に示されるように、第5電荷蓄積部25の幅は、第4電荷蓄積部24の幅より広く、第4電荷蓄積部24の幅は、第3電荷蓄積部23の幅より広く、第3電荷蓄積部23の幅は、第2電荷蓄積部22の幅より広く、第2電荷蓄積部22の幅は、第1電荷蓄積部21の幅より広い。   As shown in FIG. 1, the width of the fifth charge storage unit 25 is wider than the width of the fourth charge storage unit 24, and the width of the fourth charge storage unit 24 is wider than the width of the third charge storage unit 23. The third charge storage unit 23 is wider than the second charge storage unit 22, and the second charge storage unit 22 is wider than the first charge storage unit 21.

また、図1に示されるように、注入領域15は、長尺状の主部30と、第1フィンガ部31と、第2フィンガ部32と、第3フィンガ部33と、第4フィンガ部34と、第5フィンガ部35とから構成される。主部30の一端は光電変換部13に接続され、他端は電荷掃引部14に接続される。第1フィンガ部31は、主部30から分岐して第1電荷蓄積部21に接続される。第2フィンガ部32は、主部30から分岐して第2電荷蓄積部22に接続される。第3フィンガ部33は、主部30から分岐して第3電荷蓄積部23に接続される。第4フィンガ部34は、主部30から分岐して第4電荷蓄積部24に接続される。第5フィンガ部35は、主部30から分岐して第5電荷蓄積部25に接続される。   Further, as shown in FIG. 1, the injection region 15 includes an elongated main portion 30, a first finger portion 31, a second finger portion 32, a third finger portion 33, and a fourth finger portion 34. And a fifth finger portion 35. One end of the main portion 30 is connected to the photoelectric conversion unit 13, and the other end is connected to the charge sweeping unit 14. The first finger unit 31 branches from the main unit 30 and is connected to the first charge storage unit 21. The second finger part 32 branches from the main part 30 and is connected to the second charge storage part 22. The third finger unit 33 branches from the main unit 30 and is connected to the third charge storage unit 23. The fourth finger part 34 branches from the main part 30 and is connected to the fourth charge storage part 24. The fifth finger portion 35 branches from the main portion 30 and is connected to the fifth charge storage portion 25.

図1に示されるように、第5フィンガ部35の幅は、第5電荷蓄積部25の幅と等しい。第4フィンガ部34の幅は、第4電荷蓄積部24の幅と等しい。第3フィンガ部33の幅は、第3電荷蓄積部23の幅と等しい。第2フィンガ部32の幅は、第2電荷蓄積部22の幅と等しい。第1フィンガ部31の幅は、第1電荷蓄積部21の幅と等しい。すなわち、第5フィンガ部35の幅は、第4フィンガ部34の幅より広い。第4フィンガ部34の幅は、第3フィンガ部33の幅より広い。第3フィンガ部33の幅は、第2フィンガ部32の幅より広い。第2フィンガ部32の幅は、第1フィンガ部31の幅より広い。また、第5フィンガ部35は、第4フィンガ部34よりも、光電変換部13から遠い位置において主部30から分岐している。第4フィンガ部34は、第3フィンガ部33よりも、光電変換部13から遠い位置において主部30から分岐している。第3フィンガ部33は、第2フィンガ部32よりも、光電変換部13から遠い位置において主部30から分岐している。第2フィンガ部32は、第1フィンガ部31よりも、光電変換部13から遠い位置において主部30から分岐している。   As shown in FIG. 1, the width of the fifth finger portion 35 is equal to the width of the fifth charge storage portion 25. The width of the fourth finger part 34 is equal to the width of the fourth charge storage part 24. The width of the third finger part 33 is equal to the width of the third charge storage part 23. The width of the second finger part 32 is equal to the width of the second charge storage part 22. The width of the first finger unit 31 is equal to the width of the first charge storage unit 21. That is, the width of the fifth finger portion 35 is wider than the width of the fourth finger portion 34. The width of the fourth finger portion 34 is wider than the width of the third finger portion 33. The width of the third finger portion 33 is wider than the width of the second finger portion 32. The width of the second finger portion 32 is wider than the width of the first finger portion 31. Further, the fifth finger portion 35 branches from the main portion 30 at a position farther from the photoelectric conversion portion 13 than the fourth finger portion 34. The fourth finger part 34 branches from the main part 30 at a position farther from the photoelectric conversion part 13 than the third finger part 33. The third finger part 33 branches off from the main part 30 at a position farther from the photoelectric conversion part 13 than the second finger part 32. The second finger part 32 branches off from the main part 30 at a position farther from the photoelectric conversion part 13 than the first finger part 31.

図1〜図3に示されるように、第1ゲート電極11は、主部30の上方に重ねて配置されている。そして、第2ゲート電極12は、第1フィンガ部31〜第5フィンガ部35にまたがって、それらの上方に重ねて配置されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the first gate electrode 11 is disposed above the main portion 30. The second gate electrode 12 is disposed so as to overlap the first finger portion 31 to the fifth finger portion 35 and above them.

ここでは、第2ゲート電極12と第1フィンガ部31とによって形成されるトランジスタをTG1と呼ぶ。第2ゲート電極12と第2フィンガ部32とによって形成されるトランジスタをTG2と呼ぶ。第2ゲート電極12と第3フィンガ部33とによって形成されるトランジスタをTG3と呼ぶ。第2ゲート電極12と第4フィンガ部34とによって形成されるトランジスタをTG4と呼ぶ。第2ゲート電極12と第5フィンガ部35とによって形成されるトランジスタをTG5と呼ぶ。   Here, a transistor formed by the second gate electrode 12 and the first finger portion 31 is referred to as TG1. A transistor formed by the second gate electrode 12 and the second finger portion 32 is referred to as TG2. A transistor formed by the second gate electrode 12 and the third finger portion 33 is referred to as TG3. A transistor formed by the second gate electrode 12 and the fourth finger portion 34 is referred to as TG4. A transistor formed by the second gate electrode 12 and the fifth finger portion 35 is referred to as TG5.

注入領域15は、その上部に位置するゲート電極(ここでは、例えば、第1ゲート電極11又は第2ゲート電極12)に所定電位が印加されることで、その表面部分に、反転層が形成される。この反転層は、光電変換部13によって生成された電荷を、電荷掃引部14、第1電荷蓄積部21、第2電荷蓄積部22、第3電荷蓄積部23、第4電荷蓄積部24、又は第5電荷蓄積部25のいずれかに転送する電荷転送経路として機能する。   The injecting region 15 is formed with an inversion layer on its surface by applying a predetermined potential to the gate electrode (here, for example, the first gate electrode 11 or the second gate electrode 12) located above the implantation region 15. The This inversion layer converts the charge generated by the photoelectric conversion unit 13 into the charge sweep unit 14, the first charge accumulation unit 21, the second charge accumulation unit 22, the third charge accumulation unit 23, the fourth charge accumulation unit 24, or It functions as a charge transfer path for transferring to any of the fifth charge storage units 25.

図4は、第1ゲート電極11に第1の所定電位が印加され、第2ゲート電極12に第2の所定電位が印加される場合において形成される電荷転送経路を模式的に図示する模式図である。ここで、第1の所定電位は、第1ゲート電極11の下に位置する注入領域15の表面に反転層を形成するための電位である。また、第2の所定電位は、第2ゲート電極12の下に位置する注入領域15の表面に反転層を形成するための電位である。   FIG. 4 is a schematic diagram schematically illustrating a charge transfer path formed when a first predetermined potential is applied to the first gate electrode 11 and a second predetermined potential is applied to the second gate electrode 12. It is. Here, the first predetermined potential is a potential for forming an inversion layer on the surface of the implantation region 15 located under the first gate electrode 11. The second predetermined potential is a potential for forming an inversion layer on the surface of the implantation region 15 located under the second gate electrode 12.

図4に示されるように、注入領域15の表面に形成される電荷転送経路は、第1電荷転送経路41と、第2電荷転送経路42と、第3電荷転送経路43と、第4電荷転送経路44と、第5電荷転送経路45と、第6電荷転送経路46とから構成される。ここで、第1電荷転送経路41の幅は、主部30の幅と略等しくなる。第6電荷転送経路46の幅は、第5フィンガ部35の幅と略等しくなる。第5電荷転送経路45の幅は、第4フィンガ部34の幅と略等しくなる。第4電荷転送経路44の幅は、第3フィンガ部33の幅と略等しくなる。第3電荷転送経路43の幅は、第2フィンガ部32の幅と略等しくなる。第2電荷転送経路42の幅は、第1フィンガ部31の幅と略等しくなる。ここで、「略等しい」とは、例えば幅の差が20%以内であることを意味する。   As shown in FIG. 4, the charge transfer paths formed on the surface of the injection region 15 are the first charge transfer path 41, the second charge transfer path 42, the third charge transfer path 43, and the fourth charge transfer. The path 44, the fifth charge transfer path 45, and the sixth charge transfer path 46 are configured. Here, the width of the first charge transfer path 41 is substantially equal to the width of the main portion 30. The width of the sixth charge transfer path 46 is substantially equal to the width of the fifth finger portion 35. The width of the fifth charge transfer path 45 is substantially equal to the width of the fourth finger portion 34. The width of the fourth charge transfer path 44 is substantially equal to the width of the third finger portion 33. The width of the third charge transfer path 43 is substantially equal to the width of the second finger portion 32. The width of the second charge transfer path 42 is substantially equal to the width of the first finger portion 31. Here, “substantially equal” means, for example, that the difference in width is within 20%.

このため、第6電荷転送経路46の幅は、第5電荷転送経路45の幅よりも広くなる。第5電荷転送経路45の幅は、第4電荷転送経路44の幅よりも広くなる。第4電荷転送経路44の幅は、第3電荷転送経路43の幅よりも広くなる。第3電荷転送経路43の幅は、第2電荷転送経路42の幅よりも広くなる。第2電荷転送経路42の幅は、第1電荷転送経路41の幅よりも広くなる。また、第6電荷転送経路46は、第5電荷転送経路45よりも、光電変換部13から遠い位置において第1電荷転送経路41から分岐する。第5電荷転送経路45は、第4電荷転送経路44よりも、光電変換部13から遠い位置において第1電荷転送経路41から分岐する。第4電荷転送経路44は、第3電荷転送経路43よりも、光電変換部13から遠い位置において第1電荷転送経路41から分岐する。第3電荷転送経路43は、第2電荷転送経路42よりも、光電変換部13から遠い位置において第1電荷転送経路41から分岐する。   For this reason, the width of the sixth charge transfer path 46 is wider than the width of the fifth charge transfer path 45. The width of the fifth charge transfer path 45 is wider than the width of the fourth charge transfer path 44. The width of the fourth charge transfer path 44 is wider than the width of the third charge transfer path 43. The width of the third charge transfer path 43 is wider than the width of the second charge transfer path 42. The width of the second charge transfer path 42 is wider than the width of the first charge transfer path 41. The sixth charge transfer path 46 branches from the first charge transfer path 41 at a position farther from the photoelectric conversion unit 13 than the fifth charge transfer path 45. The fifth charge transfer path 45 branches from the first charge transfer path 41 at a position farther from the photoelectric conversion unit 13 than the fourth charge transfer path 44. The fourth charge transfer path 44 branches from the first charge transfer path 41 at a position farther from the photoelectric conversion unit 13 than the third charge transfer path 43. The third charge transfer path 43 branches from the first charge transfer path 41 at a position farther from the photoelectric conversion unit 13 than the second charge transfer path 42.

第1電荷転送経路41は、電荷掃引部14の電位を、光電変換部13の電位よりも低い所定の電位とすることで、光電変換部13で発生した電荷を電荷掃引部14へ転送する。   The first charge transfer path 41 transfers the charge generated in the photoelectric conversion unit 13 to the charge sweeping unit 14 by setting the potential of the charge sweeping unit 14 to a predetermined potential lower than the potential of the photoelectric conversion unit 13.

図5は、図4に示すA1−A2線の断面において、第1電荷転送経路41が、電荷を転送する様子を示す模式図である。実線で示されるのは、図4に示すA1−A2線の断面におけるポテンシャルである。   FIG. 5 is a schematic diagram showing how the first charge transfer path 41 transfers charges in the cross section taken along line A1-A2 shown in FIG. What is indicated by a solid line is the potential in the cross section of the A1-A2 line shown in FIG.

同図に示されるように、電荷掃引部14の電位を、光電変換部13の電位よりも低い所定の電位とすることで、第1電荷転送経路41内のポテンシャルは、光電変換部13側から電荷掃引部14側へと傾斜することとなる。これにより、第1電荷転送経路41は、光電変換部13で発生した電荷を電荷掃引部14へ転送する。   As shown in the figure, by setting the potential of the charge sweep unit 14 to a predetermined potential lower than the potential of the photoelectric conversion unit 13, the potential in the first charge transfer path 41 is changed from the photoelectric conversion unit 13 side. It will incline toward the charge sweep unit 14 side. As a result, the first charge transfer path 41 transfers the charge generated in the photoelectric conversion unit 13 to the charge sweep unit 14.

図6は、図4に示すB1−B2線の断面において、第2電荷転送経路42が、電荷を転送する様子を示す模式図である。実線で示されるのは、図4に示すB1−B2線の断面における、トランジスタTG1がオフのときのポテンシャルである。破線で示されるのは、図4に示すB1−B2線の断面における、トランジスタTG1がオンのときのポテンシャルである。   FIG. 6 is a schematic diagram showing how the second charge transfer path 42 transfers charges in the cross section taken along line B1-B2 shown in FIG. What is indicated by a solid line is the potential when the transistor TG1 is off in the cross section taken along line B1-B2 shown in FIG. What is indicated by a broken line is a potential when the transistor TG1 is on in the cross section taken along line B1-B2 shown in FIG.

同図に示されるように、第1電荷蓄積部21の電位を、第1電荷転送経路41における第2電荷転送経路42への分岐点の電位よりも低い所定の電位とすることで、第2電荷転送経路42内のポテンシャルは、図6中の破線で示されるように、第1電荷転送経路41側から第1電荷蓄積部21側へと傾斜することとなる。このため、第2電荷転送経路42は、第1電荷転送経路41を転送中の電荷群の一部の電荷を、第1電荷蓄積部21へ転送する。   As shown in the figure, the potential of the first charge storage unit 21 is set to a predetermined potential lower than the potential of the branch point of the first charge transfer path 41 to the second charge transfer path 42, so that the second The potential in the charge transfer path 42 is inclined from the first charge transfer path 41 side to the first charge accumulation unit 21 side, as indicated by a broken line in FIG. For this reason, the second charge transfer path 42 transfers a part of the charges in the charge group being transferred through the first charge transfer path 41 to the first charge accumulation unit 21.

一方で、TG1がオフの場合には、第2電荷転送経路42は形成されない。この場合には、第1電荷転送経路41における第2電荷転送経路42への分岐点と第1電荷蓄積部21との間のポテンシャルは、図6中の実線に示されるようになる。このため、この場合には、第1電荷転送経路41を走行中の電荷は、第1電荷蓄積部21へ転送されることはない。   On the other hand, when TG1 is off, the second charge transfer path 42 is not formed. In this case, the potential between the branch point of the first charge transfer path 41 to the second charge transfer path 42 and the first charge accumulation unit 21 is as shown by a solid line in FIG. For this reason, in this case, the charge traveling on the first charge transfer path 41 is not transferred to the first charge storage unit 21.

同様に、第2電荷蓄積部22〜第5電荷蓄積部25の電位のそれぞれを、第1電荷転送経路41における第3電荷転送経路43〜第6電荷転送経路46への分岐点の電位よりも低い所定の電位とすることで、第3電荷転送経路43〜第6電荷転送経路46のそれぞれは、第1電荷転送経路41を転送中の電荷群の一部の電荷を、第2電荷蓄積部22〜第5電荷蓄積部25へ転送する。   Similarly, each of the potentials of the second charge accumulation unit 22 to the fifth charge accumulation unit 25 is set to be higher than the potential at the branch point of the first charge transfer route 41 to the third charge transfer route 43 to the sixth charge transfer route 46. By setting the potential to a low predetermined potential, each of the third charge transfer path 43 to the sixth charge transfer path 46 converts a part of the charge group being transferred through the first charge transfer path 41 to the second charge accumulation unit. 22 to the fifth charge storage unit 25.

一例として、図7は、図4に示すC1−C2線の断面において、第6電荷転送経路46が、電荷を転送する様子を示す模式図である。実線で示されるのは、図4に示すC1−C2線の断面における、トランジスタTG5がオフのときのポテンシャルである。破線で示されるのは、図4に示すC1−C2線の断面における、トランジスタTG5がオンのときのポテンシャルである。   As an example, FIG. 7 is a schematic diagram illustrating how the sixth charge transfer path 46 transfers charges in the cross section taken along line C1-C2 illustrated in FIG. The solid line indicates the potential when the transistor TG5 is off in the cross section taken along line C1-C2 shown in FIG. What is indicated by a broken line is the potential when the transistor TG5 is on in the cross section taken along line C1-C2 shown in FIG.

但し、例えば、図6と図7とを比較しても理解されるように、第1電荷転送経路41における、他の各電荷転送経路への分岐点における電位は、第2電荷転送経路42への分岐点側から第6電荷転送経路46への分岐点側へかけて、順に低くなっている。このため、第2電荷転送経路42から第6電荷転送経路46のそれぞれにおける単位幅当たりの電荷転送量は、第2電荷転送経路42から第6電荷転送経路46にかけて、順に少なくなっている。言い換えると、TG1〜TG5における単位ゲート幅当たりの電流駆動能力は、TG1〜TG5にかけて、順に低下していく。   However, for example, as can be understood by comparing FIG. 6 and FIG. 7, the potential at the branch point of the first charge transfer path 41 to each of the other charge transfer paths is to the second charge transfer path 42. From the branch point side to the branch point side to the sixth charge transfer path 46 in order. Therefore, the charge transfer amount per unit width in each of the second charge transfer path 42 to the sixth charge transfer path 46 decreases in order from the second charge transfer path 42 to the sixth charge transfer path 46. In other words, the current drive capability per unit gate width in TG1 to TG5 decreases in order from TG1 to TG5.

図8に、TG1〜TG5のそれぞれについて、第1電荷転送経路41側をソース、第1電荷蓄積部21〜第5電荷蓄積部25側をドレインとする場合における、各トランジスタTG1〜TG5の単位ゲート幅当たりの電流−電圧特性を示す特性図を示す。   In FIG. 8, for each of TG1 to TG5, the unit gates of the transistors TG1 to TG5 when the first charge transfer path 41 side is the source and the first charge accumulation unit 21 to the fifth charge accumulation unit 25 side are the drains. The characteristic view which shows the current-voltage characteristic per width | variety is shown.

第1電荷蓄積部21は、第2電荷転送経路42を経由して転送された電荷を蓄積する。第2電荷蓄積部22は、第3電荷転送経路43を経由して転送された電荷を蓄積する。第3電荷蓄積部23は、第4電荷転送経路44を経由して転送された電荷を蓄積する。第4電荷蓄積部24は、第5電荷転送経路45を経由して転送された電荷を蓄積する。第5電荷蓄積部25は、第6電荷転送経路46を経由して転送された電荷を蓄積する。   The first charge storage unit 21 stores the charges transferred via the second charge transfer path 42. The second charge accumulation unit 22 accumulates the charges transferred via the third charge transfer path 43. The third charge storage unit 23 stores the charges transferred via the fourth charge transfer path 44. The fourth charge accumulation unit 24 accumulates the charges transferred via the fifth charge transfer path 45. The fifth charge storage unit 25 stores the charge transferred via the sixth charge transfer path 46.

図1に示されるように、第1電荷蓄積部21〜第5電荷蓄積部25のそれぞれは、ソースフォロアトランジスタ60a〜ソースフォロアトランジスタ60eを介して、蓄積された電荷を読み出す読み出し回路70a〜読み出し回路70eに接続される。   As shown in FIG. 1, each of the first charge accumulation unit 21 to the fifth charge accumulation unit 25 reads out the accumulated charge via a source follower transistor 60a to a source follower transistor 60e. 70e.

第1ゲート電極11と第2ゲート電極12とは、例えば、不純物が注入されることにより導電性が付与されたポリシリコンから形成される。   The first gate electrode 11 and the second gate electrode 12 are made of, for example, polysilicon provided with conductivity by implanting impurities.

第1ゲート電極11は、印加電圧を切り替えることで、第1ゲート電極11の下に位置する注入領域15の表面に反転層を形成されるか否かの切り替えを行うことができる。   The first gate electrode 11 can switch whether or not an inversion layer is formed on the surface of the implantation region 15 located below the first gate electrode 11 by switching the applied voltage.

すなわち、第1ゲート電極11は、印加電圧を切り替えることで、第1電荷転送経路41を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えを行う。   That is, the first gate electrode 11 performs switching between charge transfer and blocking via the first charge transfer path 41 by switching the applied voltage.

同様に、第2ゲート電極12は、印加電圧を切り替えることで、第2ゲート電極12の下に位置する注入領域15の表面に反転層を形成されるか否の切り替えを行うことができる。   Similarly, the second gate electrode 12 can switch whether or not an inversion layer is formed on the surface of the implantation region 15 located under the second gate electrode 12 by switching the applied voltage.

すなわち、第2ゲート電極12は、印加電圧を切り替えることで、第2電荷転送経路42を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えと、第3電荷転送経路43を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えと、第4電荷転送経路44を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えと、第5電荷転送経路45を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えと、第6電荷転送経路46を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えとを行う。   That is, the second gate electrode 12 switches the applied voltage to switch the transfer and blocking of charges via the second charge transfer path 42 and transfer and block the charges via the third charge transfer path 43. Switching, switching of charge transfer and blocking via the fourth charge transfer path 44, switching of charge transfer and blocking via the fifth charge transfer path 45, and via the sixth charge transfer path 46 The charge transfer and switching are performed.

次に、上記構成の光検出装置10を含んで構成される、実施の形態1に係る撮像装置について説明する。   Next, the imaging apparatus according to Embodiment 1 configured to include the light detection apparatus 10 having the above configuration will be described.

図9は、実施の形態1に係る撮像装置1の構成を示すブロック図である。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus 1 according to the first embodiment.

同図に示されるように、撮像装置1は、画素アレイ50と、垂直走査回路51と、読み出し回路52と、信号処理部53とを備える。   As illustrated in FIG. 1, the imaging device 1 includes a pixel array 50, a vertical scanning circuit 51, a readout circuit 52, and a signal processing unit 53.

画素アレイ50は、光検出装置10からなる画素が、アレイ状(例えば、行列状)に複数配置されて構成される。   The pixel array 50 is configured by arranging a plurality of pixels including the light detection device 10 in an array (for example, in a matrix).

各光検出装置10において、第1電荷蓄積部21〜第5電荷蓄積部25のそれぞれは、ソースフォロアトランジスタ60a〜ソースフォロアトランジスタ60eと、読み出し線61a〜読み出し線61eとを介して読み出し回路52に接続される。すなわち、図1における読み出し回路70a〜読み出し回路70eは、それぞれ、図9における読み出し回路52に対応する。ここで、読み出し線61a〜読み出し線61eは、列単位で共通の信号線となっている。   In each photodetector 10, the first charge accumulation unit 21 to the fifth charge accumulation unit 25 are connected to the readout circuit 52 via the source follower transistor 60a to the source follower transistor 60e and the readout line 61a to the readout line 61e. Connected. That is, the readout circuit 70a to readout circuit 70e in FIG. 1 correspond to the readout circuit 52 in FIG. Here, the readout line 61a to the readout line 61e are common signal lines for each column.

また、各光検出装置10は、行単位で共通な複数の制御信号線(図示されず)を介して垂直走査回路51に接続される。   Each photodetection device 10 is connected to the vertical scanning circuit 51 via a plurality of control signal lines (not shown) that are common to each row.

垂直走査回路51は、画素アレイ50に対して、行単位で共通な複数の制御信号線(図示されず)を介して、各光検出装置10の動作を、行単位で制御する。   The vertical scanning circuit 51 controls the operation of each photodetector 10 in units of rows with respect to the pixel array 50 via a plurality of control signal lines (not shown) that are common in units of rows.

垂直走査回路51は、画素アレイ50の最上位側の行から最下位側の行に向けて順に、行単位による光検出装置10の制御を、所定周期で繰り返し行う。   The vertical scanning circuit 51 repeatedly controls the photodetection device 10 in units of rows in order from the uppermost row of the pixel array 50 toward the lowermost row.

読み出し回路52は、垂直走査回路51と同期して動作し、画素アレイ50から、垂直走査回路51によって制御される行単位で、その行に位置する各光検出装置10における第1電荷蓄積部21〜第5電荷蓄積部25に蓄積された電荷の量に応じた信号を読み出す。そして、読み出した信号を、信号処理部53へ出力する。   The readout circuit 52 operates in synchronization with the vertical scanning circuit 51, and in units of rows controlled by the vertical scanning circuit 51 from the pixel array 50, the first charge accumulation unit 21 in each photodetecting device 10 located in that row. A signal corresponding to the amount of charge stored in the fifth charge storage unit 25 is read out. Then, the read signal is output to the signal processing unit 53.

信号処理部53は、読み出し回路52から出力された信号に対して、各種信号処理を行う。一例として、信号処理部53は、プロセッサとメモリとを含んで構成され、メモリに記憶されるプログラムをプロセッサが実行することで実現されてもよいし、専用ハードウエアによって実現されてもよい。   The signal processing unit 53 performs various signal processing on the signal output from the readout circuit 52. As an example, the signal processing unit 53 includes a processor and a memory, and may be realized by the processor executing a program stored in the memory, or may be realized by dedicated hardware.

[1−2.考察]
以下、光検出装置10について考察する。
[1-2. Discussion]
Hereinafter, the photodetector 10 will be considered.

図10は、光検出装置10における、第1電荷転送経路41を走行中の電荷群の分布を示す模式図である。   FIG. 10 is a schematic diagram showing a distribution of charge groups traveling in the first charge transfer path 41 in the photodetecting device 10.

同図に示されるように、第1電荷転送経路41を走行中の電荷群は、その走行距離が長くなればなるほど、すなわち、光電変換部13から遠くまで走行すればするほど、その電荷密度の分布が広がっていく。   As shown in the figure, the charge group traveling in the first charge transfer path 41 has a charge density that increases as the travel distance increases, that is, as the travel distance from the photoelectric conversion unit 13 increases. The distribution spreads.

一方で、上述した通り、第1電荷転送経路41から分岐する第2電荷転送経路42〜第6電荷転送経路46は、分岐する位置が光電変換部13から遠くなれば遠くなる程、電荷転送経路の幅が広くなっていく。   On the other hand, as described above, the second charge transfer path 42 to the sixth charge transfer path 46 branched from the first charge transfer path 41 have a charge transfer path that is further away as the branch position is farther from the photoelectric conversion unit 13. The width of is getting wider.

このため、例えば、第1電荷転送経路41から分岐する位置が、光電変換部13から比較的近い位置の電荷転送経路(ここでは、例えば、第2電荷転送経路42)への分岐点近傍を走行中の電荷群の電荷分布密度よりも、光電変換部13から比較的遠い位置の電荷転送経路(ここでは、例えば、第6電荷転送経路46。以下、「遠方電荷転送経路」とも呼ぶ。)への分岐点近傍を走行中の電荷群の電荷分布密度の方が広がってしまったとする。しかしこの場合でも、その遠方電荷転送経路への分岐点近傍を走行中の電荷群の一部の電荷を、対応する電荷蓄積部(ここでは、例えば、第5電荷蓄積部25)以外の電荷蓄積部に蓄積してしまう可能性を低減し得る。   For this reason, for example, the position branched from the first charge transfer path 41 travels near the branch point to the charge transfer path (here, for example, the second charge transfer path 42) relatively close to the photoelectric conversion unit 13. To the charge transfer path (herein, for example, the sixth charge transfer path 46; hereinafter also referred to as “far-off charge transfer path”) at a position relatively far from the photoelectric conversion unit 13 than the charge distribution density of the charge group in the middle. Suppose that the charge distribution density of the charge group traveling near the bifurcation point becomes wider. However, even in this case, a part of the charges traveling in the vicinity of the branch point to the far charge transfer path is converted into a charge storage other than the corresponding charge storage unit (for example, the fifth charge storage unit 25 in this case). The possibility of accumulating in the part can be reduced.

従って、光検出装置10によると、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得る。   Therefore, according to the light detection device 10, the time resolution in the detection of the timing at which light is incident can be improved.

また、上述した通り、図8に示されるように、TG1〜TG5は、光電変換部13から遠くなればなるほど、単位ゲート幅当たりの電流駆動能力が低下していく。   Further, as described above, as shown in FIG. 8, the current driving capability per unit gate width of TG1 to TG5 decreases as the distance from the photoelectric conversion unit 13 increases.

一方で、図1に示されるように、TG1〜TG5は、光電変換部13から遠くなればなるほど、ゲート幅は広くなっていく。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the gate widths of TG <b> 1 to TG <b> 5 become wider as the distance from the photoelectric conversion unit 13 increases.

このため、光電変換部13から比較的遠い位置のトランジスタ(ここでは、例えば、TG5)は、光電変換部13から比較的近い位置のトランジスタ(ここでは、例えば、TG1)と比べて、単位ゲート幅当たりの電流駆動能力は低下するものの、ゲート幅が広くなっていることにより、トランジスタとしての電流駆動能力の低下は抑制されることとなる。   For this reason, the transistor (here, for example, TG5) located relatively far from the photoelectric conversion unit 13 has a unit gate width compared to the transistor (here, eg, TG1) located relatively near from the photoelectric conversion unit 13. Although the permissible current driving capability is reduced, the reduction in the current driving capability as a transistor is suppressed by the wide gate width.

これにより、光検出装置10では、光電変換部13から比較的遠い位置のトランジスタ(ここでは、例えば、TG5)であっても、読み出しのために必要となる電荷を、対応する電荷蓄積部(ここでは、例えば、第5電荷蓄積部25)に蓄積するために、そのトランジスタをオンにしておく必要がある期間を短縮し得る。   As a result, in the photodetecting device 10, even if the transistor is relatively far from the photoelectric conversion unit 13 (here, for example, TG5), the charge necessary for reading is transferred to the corresponding charge accumulation unit (here Then, for example, in order to store in the fifth charge storage unit 25), the period during which the transistor needs to be turned on can be shortened.

従って、光検出装置10によると、電荷を読み出す読み出しサイクルを、短縮し得る。   Therefore, according to the photodetection device 10, the read cycle for reading out charges can be shortened.

(実施の形態2)
ここでは、実施の形態1に係る撮像装置1から、その構成の一部が変更された実施の形態2に係る撮像装置について説明する。
(Embodiment 2)
Here, an imaging apparatus according to Embodiment 2 in which a part of the configuration is changed from imaging apparatus 1 according to Embodiment 1 will be described.

実施の形態1では、撮像装置1を構成する光検出装置10は、各電荷蓄積部(第1電荷蓄積部21〜第5電荷蓄積部25)に、それぞれ読み出し回路が接続される構成であった。   In the first embodiment, the light detection device 10 constituting the imaging device 1 has a configuration in which a readout circuit is connected to each charge storage unit (the first charge storage unit 21 to the fifth charge storage unit 25). .

これに対して、実施の形態2では、実施の形態2に係る撮像装置を構成する光検出装置は、一部の電荷蓄積部には読み出し回路が接続される一方で、他の一部の電荷蓄積部には読み出し回路が接続されない構成となっている。   On the other hand, in the second embodiment, in the photodetecting device constituting the imaging device according to the second embodiment, a readout circuit is connected to a part of the charge storage unit, while another part of the charge is included. A reading circuit is not connected to the storage unit.

[2−1.構成]
以下、実施の形態2に係る撮像装置について、実施の形態1に係る撮像装置1との相違点を中心に、図面を参照しながら説明する。
[2-1. Constitution]
Hereinafter, the imaging apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the imaging apparatus 1 according to the first embodiment.

図11は、実施の形態2に係る光検出装置10aの平面図である。   FIG. 11 is a plan view of the photodetector 10a according to the second embodiment.

同図に示されるように、光検出装置10aは、実施の形態1に係る光検出装置10から、注入領域15が注入領域15aに変更されている。また、第1電荷蓄積部21が第1電荷蓄積部21aに変更されている。また、第2電荷蓄積部22が第2電荷蓄積部22aに変更されている。また、第3電荷蓄積部23が第3電荷蓄積部23aに変更されている。また、第4電荷蓄積部24が第4電荷蓄積部24aに変更されている。また、第5電荷蓄積部25が第5電荷蓄積部25aに変更されている。   As shown in the figure, in the light detection device 10a, the injection region 15 is changed to the injection region 15a from the light detection device 10 according to the first embodiment. Further, the first charge storage unit 21 is changed to the first charge storage unit 21a. Further, the second charge storage unit 22 is changed to a second charge storage unit 22a. Further, the third charge storage unit 23 is changed to a third charge storage unit 23a. The fourth charge storage unit 24 is changed to a fourth charge storage unit 24a. Further, the fifth charge accumulation unit 25 is changed to a fifth charge accumulation unit 25a.

そして、第1電荷蓄積部21a、第3電荷蓄積部23a、第5電荷蓄積部25aは、それぞれ、読み出し回路70a、読み出し回路70c、読み出し回路70eに接続される。一方、第2電荷蓄積部22aと第4電荷蓄積部24aとは、読み出し回路に接続されないように変更されている。   The first charge accumulation unit 21a, the third charge accumulation unit 23a, and the fifth charge accumulation unit 25a are connected to the read circuit 70a, the read circuit 70c, and the read circuit 70e, respectively. On the other hand, the second charge accumulation unit 22a and the fourth charge accumulation unit 24a are changed so as not to be connected to the readout circuit.

すなわち、光検出装置10aは、読み出し回路に接続される電荷蓄積部(ここでは、例えば、第1電荷蓄積部21a、第3電荷蓄積部23a、第5電荷蓄積部25a)と、読み出し回路に接続されない電荷蓄積部(ここでは、第2電荷蓄積部22a、第4電荷蓄積部24a)とが、光電変換部13側から順に交互に配置される構成となっている。   That is, the photodetection device 10a is connected to the charge storage unit (here, for example, the first charge storage unit 21a, the third charge storage unit 23a, and the fifth charge storage unit 25a) connected to the readout circuit and the readout circuit. The charge storage units (here, the second charge storage unit 22a and the fourth charge storage unit 24a) that are not performed are alternately arranged in order from the photoelectric conversion unit 13 side.

また、図11に示されるように、第1電荷蓄積部21aの幅と、第2電荷蓄積部22aの幅と、第3電荷蓄積部23aの幅と、第4電荷蓄積部24aの幅と、第5電荷蓄積部25aの幅とが等しくなっている。   Further, as shown in FIG. 11, the width of the first charge storage unit 21a, the width of the second charge storage unit 22a, the width of the third charge storage unit 23a, the width of the fourth charge storage unit 24a, The fifth charge storage portion 25a has the same width.

注入領域15aは、実施の形態1に係る注入領域15から、主部30が主部30aに変更されている。また、第1フィンガ部31が第1フィンガ部31aに変更されている。また、第2フィンガ部32が第2フィンガ部32aに変更されている。また、第3フィンガ部33が第3フィンガ部33aに変更されている。また、第4フィンガ部34が第4フィンガ部34aに変更されている。また、第5フィンガ部35が第5フィンガ部35aに変更されている。   In the implantation region 15a, the main portion 30 is changed to the main portion 30a from the implantation region 15 according to the first embodiment. Moreover, the 1st finger part 31 is changed into the 1st finger part 31a. Moreover, the 2nd finger part 32 is changed into the 2nd finger part 32a. Moreover, the 3rd finger part 33 is changed into the 3rd finger part 33a. Moreover, the 4th finger part 34 is changed into the 4th finger part 34a. Further, the fifth finger portion 35 is changed to a fifth finger portion 35a.

上述したように、第1電荷蓄積部21aの幅と、第2電荷蓄積部22aの幅と、第3電荷蓄積部23aの幅と、第4電荷蓄積部24aの幅と、第5電荷蓄積部25aの幅とが等しくなっている。このことから、図11に示されるように、第1フィンガ部31aの幅と、第2フィンガ部32aの幅と、第3フィンガ部33aの幅と、第4フィンガ部34aの幅と、第5フィンガ部35aの幅とが等しくなっている。   As described above, the width of the first charge storage unit 21a, the width of the second charge storage unit 22a, the width of the third charge storage unit 23a, the width of the fourth charge storage unit 24a, and the fifth charge storage unit. The width of 25a is equal. From this, as shown in FIG. 11, the width of the first finger portion 31a, the width of the second finger portion 32a, the width of the third finger portion 33a, the width of the fourth finger portion 34a, and the fifth The width of the finger portion 35a is equal.

図12は、第1ゲート電極11に第1の所定電位が印加され、第2ゲート電極12に第2の所定電位が印加される場合において形成される電荷転送経路を模式的に図示する模式図である。ここで、第1の所定電位は、第1ゲート電極11の下に位置する注入領域15aの表面に反転層を形成するための電位であり、第2の所定電位は、第2ゲート電極12の下に位置する注入領域15aの表面に反転層を形成するための電位である。   FIG. 12 is a schematic diagram schematically illustrating a charge transfer path formed when a first predetermined potential is applied to the first gate electrode 11 and a second predetermined potential is applied to the second gate electrode 12. It is. Here, the first predetermined potential is a potential for forming an inversion layer on the surface of the implantation region 15 a located below the first gate electrode 11, and the second predetermined potential is the second predetermined potential of the second gate electrode 12. This is a potential for forming an inversion layer on the surface of the implantation region 15a located below.

図12に示されるように、注入領域15aの表面に形成される電荷転送経路は、実施の形態1に係る電荷転送経路から、第2電荷転送経路42が第2電荷転送経路42aに変更される。また、第3電荷転送経路43が第3電荷転送経路43aに変更される。また、第4電荷転送経路44が第4電荷転送経路44aに変更される。また、第5電荷転送経路45が第5電荷転送経路45aに変更される。また、第6電荷転送経路46が第6電荷転送経路46aに変更されるように形成される。   As shown in FIG. 12, in the charge transfer path formed on the surface of the injection region 15a, the second charge transfer path 42 is changed from the charge transfer path according to the first embodiment to the second charge transfer path 42a. . Further, the third charge transfer path 43 is changed to a third charge transfer path 43a. Further, the fourth charge transfer path 44 is changed to the fourth charge transfer path 44a. Further, the fifth charge transfer path 45 is changed to a fifth charge transfer path 45a. Further, the sixth charge transfer path 46 is formed to be changed to the sixth charge transfer path 46a.

ここで、第2電荷転送経路42aの幅は、第1フィンガ部31aの幅と略等しくなる。また、第3電荷転送経路43aの幅は、第2フィンガ部32aの幅と略等しくなる。また、第4電荷転送経路44aの幅は、第3フィンガ部33aの幅と略等しくなる。また、第5電荷転送経路45aの幅は、第4フィンガ部34aの幅と略等しくなる。また、第6電荷転送経路46aの幅は、第5フィンガ部35aの幅と略等しくなる。このため、第2電荷転送経路42aの幅と、第3電荷転送経路43aの幅と、第4電荷転送経路44aの幅と、第5電荷転送経路45aの幅と、第6電荷転送経路46aの幅とが等しくなっている。   Here, the width of the second charge transfer path 42a is substantially equal to the width of the first finger portion 31a. Further, the width of the third charge transfer path 43a is substantially equal to the width of the second finger portion 32a. Further, the width of the fourth charge transfer path 44a is substantially equal to the width of the third finger portion 33a. Further, the width of the fifth charge transfer path 45a is substantially equal to the width of the fourth finger portion 34a. Further, the width of the sixth charge transfer path 46a is substantially equal to the width of the fifth finger portion 35a. Therefore, the width of the second charge transfer path 42a, the width of the third charge transfer path 43a, the width of the fourth charge transfer path 44a, the width of the fifth charge transfer path 45a, and the width of the sixth charge transfer path 46a. The width is equal.

図13は、実施の形態2に係る撮像装置1aの構成を示すブロック図である。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus 1a according to the second embodiment.

同図に示されるように、撮像装置1aは、実施の形態1に係る撮像装置1から、画素アレイ50が画素アレイ50aに変更され、読み出し回路52が読み出し回路52aに変更されている。   As shown in the figure, in the imaging apparatus 1a, the pixel array 50 is changed to the pixel array 50a and the readout circuit 52 is changed to the readout circuit 52a from the imaging apparatus 1 according to the first embodiment.

画素アレイ50aは、実施の形態1に係る画素アレイ50から、アレイ状(ここでは、行列状)に配置される各画素が、実施の形態1に係る光検出装置10から、光検出装置10aへと変更されている。そして、各光検出装置10に対応するソースフォロアトランジスタ60a〜ソースフォロアトランジスタ60eのうち、ソースフォロアトランジスタ60bとソースフォロアトランジスタ60dとが削除され、各光検出装置10に対応する読み出し線61a〜読み出し線61eのうち、読み出し線61bと読み出し線61dとが削除されるよう変更されている。   In the pixel array 50a, each pixel arranged in an array form (here, in a matrix form) from the pixel array 50 according to the first embodiment is changed from the light detection apparatus 10 according to the first embodiment to the light detection apparatus 10a. And have been changed. The source follower transistor 60b and the source follower transistor 60d are deleted from the source follower transistors 60a to 60e corresponding to each photodetection device 10, and the readout lines 61a to readout lines corresponding to the photodetection devices 10 are deleted. Of 61e, the read line 61b and the read line 61d are changed to be deleted.

読み出し回路52aは、実施の形態1に係る読み出し回路52から、各光検出装置10aにおいて、電荷を読み出す対象とする電荷蓄積部が、第1電荷蓄積部21aと第3電荷蓄積部23aと第5電荷蓄積部25aとの3つとなるように変更されている。   The readout circuit 52a includes the first charge accumulation unit 21a, the third charge accumulation unit 23a, and the fifth charge accumulation unit to be read from each of the photodetectors 10a from the readout circuit 52 according to the first embodiment. The charge storage unit 25a is changed to three.

[2−2.考察]
以下、光検出装置10aについて考察する。
[2-2. Discussion]
Hereinafter, the photodetector 10a will be considered.

図14は、光検出装置10aにおける、第1電荷転送経路41を走行中の電荷群の分布を示す模式図である。   FIG. 14 is a schematic diagram showing the distribution of charge groups traveling in the first charge transfer path 41 in the light detection device 10a.

同図に示されるように、第1電荷転送経路41を走行中の各電荷群は、電荷分布に広がりを持つ。このため、第1の電荷転送経路41を、第1の電荷群と第2の電荷群とが走行している場合において、第1の電荷群の一部と、第2の電荷群の一部とが、混じり合ってしまうことがある。   As shown in the figure, each charge group traveling on the first charge transfer path 41 has a spread in the charge distribution. For this reason, when the first charge group and the second charge group travel through the first charge transfer path 41, a part of the first charge group and a part of the second charge group. May be mixed.

光検出装置10aでは、第1電荷転送経路41において、第2電荷転送経路42aへの分岐点近傍を走行中の第1の電荷群の一部と、第4電荷転送経路44aへの分岐点近傍を走行中の第2の電荷群の一部とが、第3電荷転送経路43aへの分岐点経路近傍で混じり合ってしまっても、第3電荷転送経路43aの分岐点近傍で混じり合っている電荷群の一部の電荷が読み出されることはない。これに対して、第2電荷転送経路42aへの分岐点近傍を走行中の第1の電荷群の一部は、第1電荷蓄積部21aに蓄積された電荷として読み出され、第4電荷転送経路44aへの分岐点近傍を走行中の第2の電荷群の一部は、第3電荷蓄積部23aに蓄積された電荷として読み出される。第2電荷転送経路42aを第4電荷転送経路44aと読み替え、第4電荷転送経路44aを第6電荷転送経路46aと読み替え、第3電荷転送経路43aを第5電荷転送経路45aと読み替え、第1電荷蓄積部21aを第3電荷蓄積部23aと読み替え、第3電荷蓄積部23aを第5電荷蓄積部25aと読み替えても同様である。   In the photodetecting device 10a, in the first charge transfer path 41, a part of the first charge group traveling near the branch point to the second charge transfer path 42a and the vicinity of the branch point to the fourth charge transfer path 44a Even if a part of the second charge group traveling on the road is mixed near the branch point path to the third charge transfer path 43a, it is mixed near the branch point of the third charge transfer path 43a. Some charges in the charge group are not read out. On the other hand, a part of the first charge group traveling near the branch point to the second charge transfer path 42a is read as the charge accumulated in the first charge accumulation unit 21a, and the fourth charge transfer. A part of the second charge group traveling near the branch point to the path 44a is read as the charge accumulated in the third charge accumulation unit 23a. The second charge transfer path 42a is read as the fourth charge transfer path 44a, the fourth charge transfer path 44a is read as the sixth charge transfer path 46a, the third charge transfer path 43a is read as the fifth charge transfer path 45a, and the first The same applies when the charge storage unit 21a is replaced with the third charge storage unit 23a, and the third charge storage unit 23a is replaced with the fifth charge storage unit 25a.

従って、光検出装置10aによると、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得る。   Therefore, according to the light detection device 10a, the time resolution in the detection of the timing at which the light is incident can be improved.

また、上述した通り、読み出し回路に接続される電荷蓄積部(ここでは、例えば、第1電荷蓄積部21a、第3電荷蓄積部23a、第5電荷蓄積部25a)間には、読み出し回路に接続されない電荷蓄積部(ここでは、第2電荷蓄積部22a、第4電荷蓄積部24a)が配置されている。   In addition, as described above, a charge storage unit (here, for example, the first charge storage unit 21a, the third charge storage unit 23a, and the fifth charge storage unit 25a) connected to the read circuit is connected to the read circuit. Charge storage units that are not performed (here, the second charge storage unit 22a and the fourth charge storage unit 24a) are arranged.

これにより、読み出しに用いられる電荷間で、電荷発生の時間差が大きくなる。しかし、各電荷群の間で電荷の混じり合いを抑制することができるため、電荷群の分離性能を向上し得る。   This increases the time difference in charge generation between the charges used for reading. However, since charge mixing between the charge groups can be suppressed, the charge group separation performance can be improved.

従って、光検出装置10aによると、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能を向上し得る。   Therefore, according to the light detection device 10a, the time resolution in the detection of the timing at which the light is incident can be improved.

(実施の形態3)
ここでは、実施の形態2に係る撮像装置1aから、その構成の一部が変更された実施の形態3に係る撮像装置について説明する。
(Embodiment 3)
Here, an imaging apparatus according to Embodiment 3 in which a part of the configuration is changed from the imaging apparatus 1a according to Embodiment 2 will be described.

実施の形態3では、実施の形態3に係る撮像装置を構成する光検出装置は、実施の形態2に係る撮像装置1aを構成する光検出装置10aに対して、読み出し回路に接続されない電荷蓄積部の幅、及びその電荷蓄積部に接続される電荷転送経路の幅が、読み出し回路に接続される電荷蓄積部の幅、及びその電荷蓄積部に接続される電荷転送路の幅よりも狭くなるように変更されて構成される。   In the third embodiment, the photodetecting device constituting the imaging device according to the third embodiment is different from the photodetecting device 10a constituting the imaging device 1a according to the second embodiment in that the charge storage unit is not connected to the readout circuit. And the width of the charge transfer path connected to the charge storage portion are narrower than the width of the charge storage portion connected to the readout circuit and the width of the charge transfer path connected to the charge storage portion. To be configured.

[3−1.構成]
以下、実施の形態3に係る撮像装置について、実施の形態2に係る撮像装置1aとの相違点を中心に、図面を参照しながら説明する。
[3-1. Constitution]
Hereinafter, an imaging apparatus according to Embodiment 3 will be described with reference to the drawings, centering on differences from imaging apparatus 1a according to Embodiment 2.

図15は、実施の形態3に係る光検出装置10bの平面図である。   FIG. 15 is a plan view of the photodetector 10b according to the third embodiment.

同図に示されるように、光検出装置10bは、実施の形態2に係る光検出装置10aから、注入領域15aが注入領域15bに変更され、第2電荷蓄積部22aが第2電荷蓄積部22bに変更され、第4電荷蓄積部24aが第4電荷蓄積部24bに変更されている。   As shown in the figure, the photodetector 10b is different from the photodetector 10a according to the second embodiment in that the injection region 15a is changed to the injection region 15b, and the second charge accumulation unit 22a is changed to the second charge accumulation unit 22b. The fourth charge accumulation unit 24a is changed to the fourth charge accumulation unit 24b.

第2電荷蓄積部22bは、実施の形態2に係る第2電荷蓄積部22aから、その幅が狭くなるように変更されている。   The second charge accumulation unit 22b is changed from the second charge accumulation unit 22a according to the second embodiment so that the width thereof is narrower.

第4電荷蓄積部24bは、実施の形態2に係る第4電荷蓄積部24aから、その幅が狭くなり、第2電荷蓄積部22bの幅と等しくなるように変更されている。   The fourth charge accumulation unit 24b is changed from the fourth charge accumulation unit 24a according to the second embodiment so that the width thereof is narrower and equal to the width of the second charge accumulation unit 22b.

その結果、図15に示されるように、第2電荷蓄積部22bの幅と第4電荷蓄積部24bの幅とが等しくなっており、さらに、第2電荷蓄積部22bの幅と第4電荷蓄積部24bの幅とが、第1電荷蓄積部21aの幅と第3電荷蓄積部23aの幅と第5電荷蓄積部25aの幅とよりも狭くなっている。   As a result, as shown in FIG. 15, the width of the second charge storage unit 22b and the width of the fourth charge storage unit 24b are equal, and further, the width of the second charge storage unit 22b and the fourth charge storage unit. The width of the portion 24b is narrower than the width of the first charge accumulation portion 21a, the width of the third charge accumulation portion 23a, and the width of the fifth charge accumulation portion 25a.

注入領域15bは、実施の形態2に係る注入領域15aから、第2フィンガ部32aが第2フィンガ部32bに変更され、第4フィンガ部34aが第4フィンガ部34bに変更されている。   In the injection region 15b, the second finger portion 32a is changed to the second finger portion 32b and the fourth finger portion 34a is changed to the fourth finger portion 34b from the injection region 15a according to the second embodiment.

上述したように、第2電荷蓄積部22bの幅と第4電荷蓄積部24bの幅とが等しくなっており、さらに、第2電荷蓄積部22bの幅と第4電荷蓄積部24bの幅とが、第1電荷蓄積部21aの幅と第3電荷蓄積部23aの幅と第5電荷蓄積部25aの幅とよりも狭くなっている。このことから、図15に示されるように、第2フィンガ部32bの幅と第4フィンガ部34bの幅とが等しくなっており、さらに、第2フィンガ部32bの幅と第4フィンガ部34bの幅とが、第1フィンガ部31aの幅と第3フィンガ部33aの幅と第5フィンガ部35aの幅とよりも狭くなっている。   As described above, the width of the second charge storage unit 22b and the width of the fourth charge storage unit 24b are equal, and further, the width of the second charge storage unit 22b and the width of the fourth charge storage unit 24b are the same. The width of the first charge storage unit 21a, the width of the third charge storage unit 23a, and the width of the fifth charge storage unit 25a are narrower. From this, as shown in FIG. 15, the width of the second finger portion 32b and the width of the fourth finger portion 34b are equal, and further, the width of the second finger portion 32b and the width of the fourth finger portion 34b. The width is narrower than the width of the first finger portion 31a, the width of the third finger portion 33a, and the width of the fifth finger portion 35a.

図16は、第1ゲート電極11に第1の所定電位が印加され、第2ゲート電極12に第2の所定電位が印加される場合において形成される電荷転送経路を模式的に図示する模式図である。ここで、第1の所定電位は、第1ゲート電極11の下に位置する注入領域15bの表面に反転層を形成するための電位であり、第2の所定電位は、第2ゲート電極12の下に位置する注入領域15bの表面に反転層を形成するための電位である。   FIG. 16 is a schematic diagram schematically illustrating a charge transfer path formed when a first predetermined potential is applied to the first gate electrode 11 and a second predetermined potential is applied to the second gate electrode 12. It is. Here, the first predetermined potential is a potential for forming an inversion layer on the surface of the implantation region 15 b located below the first gate electrode 11, and the second predetermined potential is the second predetermined potential of the second gate electrode 12. This is a potential for forming an inversion layer on the surface of the implantation region 15b located below.

図16に示されるように、注入領域15bの表面に形成される電荷転送経路は、実施の形態2に係る電荷転送経路から、第3電荷転送経路43aが第3電荷転送経路43bに変更され、第5電荷転送経路45aが第5電荷転送経路45bに変更される。   As shown in FIG. 16, the charge transfer path formed on the surface of the injection region 15b is changed from the charge transfer path according to the second embodiment to the third charge transfer path 43a from the charge transfer path according to the second embodiment. The fifth charge transfer path 45a is changed to the fifth charge transfer path 45b.

ここで、第3電荷転送経路43bの幅は、第2フィンガ部32bの幅と略等しく、第5電荷転送経路45bの幅は、第4フィンガ部34bの幅と略等しくなる。このため、図16に示されるように、第3電荷転送経路43bの幅と第5電荷転送経路45bの幅とが等しくなっている。さらに、第3電荷転送経路43bの幅と第5電荷転送経路45bの幅とが、第2電荷転送経路42aの幅と第4電荷転送経路44aの幅と第6電荷転送経路46aの幅とよりも狭くなっている。   Here, the width of the third charge transfer path 43b is substantially equal to the width of the second finger part 32b, and the width of the fifth charge transfer path 45b is substantially equal to the width of the fourth finger part 34b. For this reason, as shown in FIG. 16, the width of the third charge transfer path 43b is equal to the width of the fifth charge transfer path 45b. Further, the width of the third charge transfer path 43b and the width of the fifth charge transfer path 45b are determined by the width of the second charge transfer path 42a, the width of the fourth charge transfer path 44a, and the width of the sixth charge transfer path 46a. Is also narrower.

図17は、実施の形態3に係る撮像装置1bの構成を示すブロック図である。   FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging device 1b according to the third embodiment.

同図に示されるように、撮像装置1bは、実施の形態2に係る撮像装置1aから、画素アレイ50aが画素アレイ50bに変更されている。   As shown in the figure, in the imaging device 1b, the pixel array 50a is changed to the pixel array 50b from the imaging device 1a according to the second embodiment.

画素アレイ50bは、実施の形態2に係る画素アレイ50aから、アレイ状(ここでは、行列状)に配置される各画素が、実施の形態2に係る光検出装置10aから、光検出装置10bへと変更されている。   In the pixel array 50b, each pixel arranged in an array form (here, in a matrix) from the pixel array 50a according to the second embodiment is changed from the light detection apparatus 10a according to the second embodiment to the light detection apparatus 10b. And have been changed.

[3−2.考察]
以下、光検出装置10bについて考察する。
[3-2. Discussion]
Hereinafter, the photodetecting device 10b will be considered.

上述したように、光検出装置10bは、読み出し回路に接続されない電荷蓄積部の幅、及びその電荷蓄積部に接続される電荷転送経路の幅が、読み出し回路に接続される電荷蓄積部の幅、及びその電荷蓄積部に接続される電荷転送路の幅よりも狭くなっている。これにより、読み出しの対象となる電荷の割合を、より高くすることができる。   As described above, the photodetector 10b includes the width of the charge storage unit that is not connected to the readout circuit and the width of the charge transfer path that is connected to the charge storage unit. And the width of the charge transfer path connected to the charge storage portion is narrower. As a result, the ratio of the charges to be read can be further increased.

従って、光検出装置10bによると、光が入射されたタイミングの検出における時間分解能をさらに向上し得る。   Therefore, according to the light detection device 10b, the time resolution in the detection of the timing at which light is incident can be further improved.

(実施の形態4)
ここでは、実施の形態2に係る撮像装置1aから、その構成の一部が変更された実施の形態4に係る撮像装置について説明する。
(Embodiment 4)
Here, an imaging apparatus according to Embodiment 4 in which a part of the configuration is changed from imaging apparatus 1a according to Embodiment 2 will be described.

実施の形態4では、実施の形態4に係る撮像装置は、各光検出装置10aにおける5つの電荷蓄積部が読み出し回路52に接続される。そして、その一方で、実施の形態4に係る撮像装置は、読み出された電荷に対応する信号を用いて行う信号処理において、第1電荷蓄積部21aと第3電荷蓄積部23aと第5電荷蓄積部25aとから読み出された電荷に対応する信号を利用し、第2電荷蓄積部22bと第4電荷蓄積部24bとから読み出された電荷に対応する信号を利用しないように、信号処理において利用する信号を選択して信号処理を行う構成となっている。   In the fourth embodiment, in the imaging device according to the fourth embodiment, five charge storage units in each photodetecting device 10 a are connected to the readout circuit 52. On the other hand, the imaging device according to Embodiment 4 uses the first charge accumulation unit 21a, the third charge accumulation unit 23a, and the fifth charge in signal processing performed using a signal corresponding to the read charge. Signal processing is performed so that signals corresponding to the charges read from the storage unit 25a are used and signals corresponding to the charges read from the second charge storage unit 22b and the fourth charge storage unit 24b are not used. In this configuration, signal processing is performed by selecting a signal to be used.

[4−1.構成]
以下、実施の形態4に係る撮像装置について、実施の形態2に係る撮像装置1aとの相違点を中心に、図面を参照しながら説明する。
[4-1. Constitution]
Hereinafter, an imaging apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the imaging apparatus 1a according to the second embodiment.

図18は、実施の形態4に係る撮像装置1cの構成を示すブロック図である。   FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus 1c according to the fourth embodiment.

同図に示されるように、撮像装置1cは、実施の形態2に係る撮像装置1aから、画素アレイ50aが画素アレイ50cに変更され、読み出し回路52aが、実施の形態1に係る読み出し回路52に変更され、信号処理部53が信号処理部53cに変更されている。   As shown in the figure, in the imaging device 1c, the pixel array 50a is changed to the pixel array 50c from the imaging device 1a according to the second embodiment, and the readout circuit 52a is changed to the readout circuit 52 according to the first embodiment. Thus, the signal processing unit 53 is changed to the signal processing unit 53c.

画素アレイ50cは、実施の形態2に係る画素アレイ50aに対して、各光検出装置10aにおける第2電荷蓄積部22aと第4電荷蓄積部24aとが、それぞれ読み出し回路52に接続されるように、ソースフォロアトランジスタ60bとソースフォロアトランジスタ60dと読み出し線61bと読み出し線61dとが追加されるように変更されている。   Compared to the pixel array 50a according to the second embodiment, the pixel array 50c is configured such that the second charge accumulation unit 22a and the fourth charge accumulation unit 24a in each photodetector 10a are connected to the readout circuit 52, respectively. The source follower transistor 60b, the source follower transistor 60d, the readout line 61b, and the readout line 61d are changed.

信号処理部53cは、実施の形態2に係る信号処理部53から、読み出し回路52から読み出された電荷に対応する信号のうち、信号処理において利用する信号を選択して信号処理を行うように変更されている。   The signal processing unit 53c performs signal processing by selecting a signal used in signal processing from signals corresponding to the charges read from the reading circuit 52 from the signal processing unit 53 according to the second embodiment. has been changed.

ここでは、信号処理部53cは、読み出し回路52から読み出された電荷量のうち、第1電荷蓄積部21aと第3電荷蓄積部23aと第5電荷蓄積部25aとから読み出された電荷に対応する信号を利用し、第2電荷蓄積部22aと第4電荷蓄積部24aとから読み出された電荷に対応する信号を利用しないように、信号処理において利用する信号を選択する。   Here, the signal processing unit 53c uses the charge read from the first charge storage unit 21a, the third charge storage unit 23a, and the fifth charge storage unit 25a out of the charge amount read from the read circuit 52. A signal to be used in signal processing is selected so as not to use a signal corresponding to the charge read from the second charge accumulation unit 22a and the fourth charge accumulation unit 24a using the corresponding signal.

すなわち、信号処理部53cは、複数の電荷蓄積部(ここでは、第1電荷蓄積部21a〜第5電荷蓄積部25a)のうち、少なくとも一部の電荷蓄積部(ここでは、第2電荷蓄積部22a、第4電荷蓄積部24a)を除く他の電荷蓄積部(ここでは、第1電荷蓄積部21a、第3電荷蓄積部23a、第5電荷蓄積部25a)から読み出された電荷に対応する信号を利用して信号処理を行う。   That is, the signal processing unit 53c includes at least a part of the plurality of charge storage units (here, the first charge storage unit 21a to the fifth charge storage unit 25a) (here, the second charge storage unit). 22a, corresponding to the charges read from the other charge storage units (herein, the first charge storage unit 21a, the third charge storage unit 23a, and the fifth charge storage unit 25a) except for the fourth charge storage unit 24a). Signal processing is performed using the signal.

[4−2.考察]
以下、撮像装置1cについて考察する。
[4-2. Discussion]
Hereinafter, the imaging device 1c will be considered.

上述した通り、撮像装置1cでは、実施の形態2に係る撮像装置1aと同様に、各光検出装置10aのうち、第1電荷蓄積部21aと第3電荷蓄積部23aと第5電荷蓄積部25aとから読み出された電荷に対応する信号を利用し、第2電荷蓄積部22aと第4電荷蓄積部24aとから読み出された電荷に対応する信号を利用せずに、信号処理が行われる。   As described above, in the imaging device 1c, the first charge accumulation unit 21a, the third charge accumulation unit 23a, and the fifth charge accumulation unit 25a among the respective photodetection devices 10a, similarly to the imaging device 1a according to the second embodiment. The signal processing is performed without using the signals corresponding to the charges read from the second charge accumulation unit 22a and the fourth charge accumulation unit 24a. .

これにより、撮像装置1cは、実施の形態2に係る撮像装置1aと同様の信号処理を行うことができる。   Thereby, the imaging device 1c can perform the same signal processing as the imaging device 1a according to the second embodiment.

従って、撮像装置1cは、実施の形態2に係る撮像装置1aと同様の効果を奏する。   Therefore, the imaging device 1c has the same effect as the imaging device 1a according to the second embodiment.

(補足)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1〜実施の形態4について説明した。しかしながら、本開示による技術は、これらに限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。
(Supplement)
As mentioned above, Embodiment 1-Embodiment 4 were demonstrated as an illustration of the technique disclosed in this application. However, the technology according to the present disclosure is not limited thereto, and can also be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately made without departing from the spirit of the present disclosure.

以下に、本開示における変形例の一例について列記する。   Below, an example of the modification in this indication is listed.

(1)実施の形態1において、光検出装置10は、備える電荷蓄積部の数が5つであるとして説明した。しかしながら、光検出装置10が備える電荷蓄積部の数は、2つ以上であれば、必ずしも5つである例に限定されない。   (1) In the first embodiment, it has been described that the light detection device 10 includes five charge storage units. However, the number of charge storage units included in the photodetector 10 is not necessarily limited to five as long as it is two or more.

(2)実施の形態1において、光検出装置10は、備える第2ゲート電極12の数が1つの構造体であるとして説明した。しかしながら、第2ゲート電極12は、必ずしも1つの構造体である必要はなく、複数に分割されて構成されていてもよい。つまり、第2ゲート電極12は、印加電圧を切り替えることで、第2電荷転送経路42を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えと、第3電荷転送経路43を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えと、第4電荷転送経路44を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えと、第5電荷転送経路45を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えと、第6電荷転送経路46を経由した、電荷の転送及び遮断の切り替えとを実現することができればよい。   (2) In the first embodiment, it has been described that the light detection device 10 is a structure having one second gate electrode 12. However, the second gate electrode 12 does not necessarily need to be a single structure, and may be divided into a plurality of parts. That is, the second gate electrode 12 switches the applied voltage to switch the transfer and blocking of charges via the second charge transfer path 42 and transfer and block the charges via the third charge transfer path 43. Switching, switching of charge transfer and blocking via the fourth charge transfer path 44, switching of charge transfer and blocking via the fifth charge transfer path 45, and via the sixth charge transfer path 46 Thus, it is only necessary to realize charge transfer and switching between interruptions.

(3)実施の形態2において、光検出装置10aは、第1電荷蓄積部21a〜第5電荷蓄積部25a幅が等しく、第1フィンガ部31a〜第5フィンガ部35aの幅が等しいとして説明した。しかしながら、光検出装置10aは、必ずしも、上記構成に限られる必要はない。一例として、光検出装置10aは、実施の形態1に係る光検出装置10と同様に、第1電荷蓄積部21a〜第5電荷蓄積部25aの幅が、光電変換部13から遠くなればなるほど広くなり、第1フィンガ部31a〜第5フィンガ部35aの幅が、光電変換部13から遠くなればなるほど広くなるように構成される例等も考えらえる。   (3) In the second embodiment, the light detection device 10a has been described on the assumption that the widths of the first charge accumulation unit 21a to the fifth charge accumulation unit 25a are equal and the widths of the first finger unit 31a to the fifth finger unit 35a are equal. . However, the light detection device 10a is not necessarily limited to the above configuration. As an example, the light detection device 10 a is wider as the width of the first charge accumulation unit 21 a to the fifth charge accumulation unit 25 a is farther from the photoelectric conversion unit 13, similarly to the light detection device 10 according to the first embodiment. Thus, an example in which the width of the first finger portion 31a to the fifth finger portion 35a is configured to become wider as the distance from the photoelectric conversion portion 13 increases can be considered.

(4)実施の形態4において、信号処理部53cは、信号処理において利用する信号の選択が、読み出し回路52から読み出された電荷に対応する信号のうち、第1電荷蓄積部21aと第3電荷蓄積部23aと第5電荷蓄積部25aとから読み出された電荷に対応する信号を利用し、第2電荷蓄積部22aと第4電荷蓄積部24aとから読み出された電荷に対応する信号を利用しないように選択するとして説明した。しかしながら、どの電荷蓄積部から読み出された電荷に対応する信号を利用し、どの電荷蓄積部から読み出された電荷に対応する信号を利用しないかの選択は、上記選択の例に限定されず、どのような選択であってもよい。他の一例として、信号処理部53cは、第2電荷蓄積部22aと第4電荷蓄積部24aとから読み出された電荷に対応する信号を利用し、第1電荷蓄積部21aと第3電荷蓄積部23aと第5電荷蓄積部25aとから読み出された電荷に対応する信号を利用しないように選択する構成の例等が考えられる。   (4) In the fourth embodiment, the signal processing unit 53c uses the first charge storage unit 21a and the third charge among the signals corresponding to the charges read from the reading circuit 52 for selection of signals used in the signal processing. A signal corresponding to the electric charge read from the second electric charge accumulating part 22a and the fourth electric charge accumulating part 24a using a signal corresponding to the electric charge read from the electric charge accumulating part 23a and the fifth electric charge accumulating part 25a. It was explained that it chooses not to use. However, the selection of which charge storage unit uses the signal corresponding to the charge read out and which charge storage unit does not use the signal corresponding to the charge read out is not limited to the above selection example. Any choice is acceptable. As another example, the signal processing unit 53c uses a signal corresponding to the charges read from the second charge storage unit 22a and the fourth charge storage unit 24a, and uses the first charge storage unit 21a and the third charge storage unit. An example of a configuration in which the signal corresponding to the charges read from the unit 23a and the fifth charge storage unit 25a is selected so as not to be used can be considered.

(5)実施の形態4において、読み出し回路52は、第1電荷蓄積部21a〜第5電荷蓄積部25aから電荷を読み出して信号として出力し、信号処理部53cは、読み出し回路52から読み出された信号のうち、一部を選択して信号処理を行う構成であった。しかしながら、信号処理において利用する信号を選択することができれば、必ずしも上記構成によって実現される例に限定されない。他の一例として、読み出し回路52は、読み出した電荷量から、出力する信号量を選択して出力を行い、信号処理部53cは、読み出し回路52から出力された信号を利用して信号処理を行う構成の例等が考えられる。より具体的に言えば、例えば、読み出し回路52は、読み出した電荷量のうち、第1電荷蓄積部21aと第3電荷蓄積部23aと第5電荷蓄積部25aとから読み出された電荷の量に対応する信号を出力し、第2電荷蓄積部22aと第4電荷蓄積部24aとから読み出された電荷の量に対応する信号を出力しないように選択して出力する構成であってもよい。   (5) In the fourth embodiment, the readout circuit 52 reads out the charges from the first charge accumulation unit 21a to the fifth charge accumulation unit 25a and outputs them as signals, and the signal processing unit 53c is read out from the readout circuit 52. The signal processing is performed by selecting a part of the received signals. However, the present invention is not necessarily limited to the example realized by the above configuration as long as a signal used in signal processing can be selected. As another example, the read circuit 52 selects and outputs a signal amount to be output from the read charge amount, and the signal processing unit 53c performs signal processing using the signal output from the read circuit 52. Examples of configurations are conceivable. More specifically, for example, the readout circuit 52 includes the amount of charge read from the first charge accumulation unit 21a, the third charge accumulation unit 23a, and the fifth charge accumulation unit 25a out of the read charge amount. May be selected and output so as not to output a signal corresponding to the amount of charge read from the second charge accumulation unit 22a and the fourth charge accumulation unit 24a. .

(6)実施の形態1において、光電変換素子の例としてフォトダイオードを例示した。しかしながら光電変換素子は、入射した光を受けて電荷を生成することができれば、必ずしもフォトダイオードに限定される必要はない。一例として、光電変換素子は、光電変換膜が積層されて構成される素子であってもよい。   (6) In Embodiment 1, a photodiode is illustrated as an example of the photoelectric conversion element. However, the photoelectric conversion element is not necessarily limited to the photodiode as long as it can generate charges upon receiving incident light. As an example, the photoelectric conversion element may be an element formed by stacking photoelectric conversion films.

本開示に係る光検出装置、及び撮像装置は、入力された光を検出する装置に広く利用可能である。   The light detection device and the imaging device according to the present disclosure can be widely used in devices that detect input light.

1、1a、1b、1c 撮像装置
10、10a、10b 光検出装置
11 第1ゲート電極
12 第2ゲート電極
13 光電変換部
14 電荷掃引部
21、21a 第1電荷蓄積部
22、22a、22b 第2電荷蓄積部
23、23a 第3電荷蓄積部
24、24a、24b 第4電荷蓄積部
25、25a 第5電荷蓄積部
41 第1電荷転送経路
42、42a、42b 第2電荷転送経路
43、43a、43b 第3電荷転送経路
44、44a、44b 第4電荷転送経路
45、45a、45b 第5電荷転送経路
46、46a、46b 第6電荷転送経路
50、50a、50b、50c 画素アレイ
51 垂直走査回路
52、52a 読み出し回路
53、53c 信号処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b, 1c Image pick-up device 10, 10a, 10b Photodetection device 11 1st gate electrode 12 2nd gate electrode 13 Photoelectric conversion part 14 Charge sweep part 21, 21a 1st charge storage part 22, 22a, 22b 2nd Charge storage unit 23, 23a Third charge storage unit 24, 24a, 24b Fourth charge storage unit 25, 25a Fifth charge storage unit 41 First charge transfer path 42, 42a, 42b Second charge transfer path 43, 43a, 43b Third charge transfer path 44, 44a, 44b Fourth charge transfer path 45, 45a, 45b Fifth charge transfer path 46, 46a, 46b Sixth charge transfer path 50, 50a, 50b, 50c Pixel array 51 Vertical scanning circuit 52, 52a Read circuit 53, 53c Signal processor

Claims (6)

  1. 電荷を生成する光電変換部と、
    第1端と第2端とを有し、前記第1端が前記光電変換部と接続され、前記光電変換部からの電荷を前記第1端から前記第2端に向かう第1方向に転送する第1電荷転送経路と、
    前記第1電荷転送経路の第1位置から分岐する第2電荷転送経路と、
    前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置よりも前記光電変換部から遠い第2位置から分岐する第3電荷転送経路と、
    前記第1電荷転送経路から前記第2電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第1電荷蓄積部と、
    前記第1電荷転送経路から前記第3電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第2電荷蓄積部と、
    前記第1電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えを行う第1ゲート電極と、
    前記第2電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えと、前記第3電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えとを行う、少なくとも1つの第2ゲート電極と、
    を備え、
    平面視において、前記第3電荷転送経路の幅は、前記第2電荷転送経路の幅よりも広い、
    光検出装置。
    A photoelectric conversion unit that generates electric charge;
    The first end is connected to the photoelectric conversion unit, and charges from the photoelectric conversion unit are transferred in a first direction from the first end toward the second end. A first charge transfer path;
    A second charge transfer path that branches from a first position of the first charge transfer path;
    A third charge transfer path that branches from a second position farther from the photoelectric conversion unit than the first position in the first direction of the first charge transfer path;
    A first charge accumulating unit for accumulating charges transferred from the first charge transfer path via the second charge transfer path;
    A second charge accumulating unit that accumulates charges transferred from the first charge transfer path via the third charge transfer path;
    A first gate electrode for switching between charge transfer and blocking in the first charge transfer path;
    At least one second gate electrode for switching between charge transfer and blocking in the second charge transfer path and switching between charge transfer and blocking in the third charge transfer path;
    With
    In plan view, the width of the third charge transfer path is wider than the width of the second charge transfer path.
    Photodetector.
  2. 前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置と前記第2位置との間に位置する第3位置から分岐する第4電荷転送経路と、
    前記第1電荷転送経路から前記第4電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第3電荷蓄積部と、
    をさらに備え、
    前記少なくとも1つの第2ゲート電極は、前記第4電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えを行い、
    前記第1電荷蓄積部及び前記第2電荷蓄積部は、蓄積された電荷を読み出す読み出し回路に接続され、
    前記第3電荷蓄積部は、蓄積された電荷を読み出す読み出し回路に接続されていない、請求項1に記載の光検出装置。
    A fourth charge transfer path that branches from a third position of the first charge transfer path located between the first position and the second position in the first direction;
    A third charge storage section for storing charges transferred from the first charge transfer path via the fourth charge transfer path;
    Further comprising
    The at least one second gate electrode performs switching between charge transfer and blocking in the fourth charge transfer path;
    The first charge storage unit and the second charge storage unit are connected to a readout circuit that reads out the stored charge,
    The photodetection device according to claim 1, wherein the third charge accumulation unit is not connected to a readout circuit that reads the accumulated charges.
  3. 平面視において、前記第4電荷転送経路の幅は、前記第2電荷転送経路の幅、及び前記第3電荷転送経路の幅よりも狭い、請求項2に記載の光検出装置。   3. The photodetecting device according to claim 2, wherein, in a plan view, the width of the fourth charge transfer path is narrower than the width of the second charge transfer path and the width of the third charge transfer path.
  4. 前記第1電荷転送経路の、前記第1方向において前記第1位置と前記第2位置との間に位置する第3位置から分岐する第4電荷転送経路と、
    前記第1電荷転送経路から前記第4電荷転送経路を経由して転送された電荷を蓄積する第3電荷蓄積部と、
    前記第1電荷蓄積部、前記第2電荷蓄積部、及び前記第3電荷蓄積部のそれぞれに接続され、蓄積された電荷を読み出す読み出し回路と、
    前記読み出し回路に接続された信号処理部と、
    をさらに備え、
    前記少なくとも1つの第2ゲート電極は、前記第4電荷転送経路における電荷の転送及び遮断の切り替えを行い、
    前記信号処理部は、前記第1電荷蓄積部及び前記第2電荷蓄積部から読み出された電荷の電荷量を利用し、前記第3電荷蓄積部から読み出された電荷の電荷量は利用せずに信号処理を行う、請求項1に記載の光検出装置。
    A fourth charge transfer path that branches from a third position of the first charge transfer path located between the first position and the second position in the first direction;
    A third charge storage section for storing charges transferred from the first charge transfer path via the fourth charge transfer path;
    A read circuit connected to each of the first charge storage unit, the second charge storage unit, and the third charge storage unit to read out the stored charge;
    A signal processing unit connected to the readout circuit;
    Further comprising
    The at least one second gate electrode performs switching between charge transfer and blocking in the fourth charge transfer path;
    The signal processing unit uses the charge amount read from the first charge accumulation unit and the second charge accumulation unit, and the charge amount read from the third charge accumulation unit is not used. The light detection device according to claim 1, wherein the signal processing is performed without any processing.
  5. 前記第1電荷転送経路の前記第2端に接続する電荷掃引部をさらに備える、請求項1に記載の光検出装置。   The photodetection device according to claim 1, further comprising a charge sweep unit connected to the second end of the first charge transfer path.
  6. 請求項1に記載された光検出装置からなる複数の画素がアレイ状に配置される画素アレイを備える、撮像装置。   An imaging device comprising a pixel array in which a plurality of pixels comprising the light detection device according to claim 1 are arranged in an array.
JP2018095283A 2017-06-29 2018-05-17 Photodetection device and imaging device Pending JP2019012996A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017127582 2017-06-29
JP2017127582 2017-06-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019012996A true JP2019012996A (ja) 2019-01-24

Family

ID=64739165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018095283A Pending JP2019012996A (ja) 2017-06-29 2018-05-17 Photodetection device and imaging device

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10367108B2 (ja)
JP (1) JP2019012996A (ja)
CN (1) CN109216381A (ja)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007201160A (ja) 2006-01-26 2007-08-09 Fujifilm Corp 電荷結合素子
JP2009130015A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Sanyo Electric Co Ltd 撮像装置
JP5211008B2 (ja) 2009-10-07 2013-06-12 本田技研工業株式会社 光電変換素子、受光装置、受光システム及び測距装置
JP5936386B2 (ja) * 2012-02-17 2016-06-22 キヤノン株式会社 撮像装置
JP6524502B2 (ja) * 2015-07-02 2019-06-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 撮像素子

Also Published As

Publication number Publication date
US10367108B2 (en) 2019-07-30
CN109216381A (zh) 2019-01-15
US20190006543A1 (en) 2019-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10257452B2 (en) Solid-state image pickup apparatus, signal processing method for a solid-state image pickup apparatus, and electronic apparatus
US9843751B2 (en) Solid-state image sensor and camera system
US9374505B2 (en) Solid-state imaging device
US10129444B2 (en) Solid-state imaging element and camera system
US20180269241A1 (en) Imaging apparatus
US10586818B2 (en) Solid-state imaging device, camera module and electronic apparatus
RU2666525C2 (ru) Устройство фотоэлектрического преобразования, аппарат измерения дальности и система обработки информации
US8582009B2 (en) Solid-state image sensor and image sensing apparatus
US8917341B2 (en) Solid-state image pickup apparatus, driving method for solid-state image pickup apparatus and electronic device
JP5355079B2 (ja) CMOS image sensor pixel with selective binning mechanism
CN101909167B (zh) 固体摄像器件、其驱动方法和包括该器件的电子系统
US7362366B2 (en) High-speed solid-state imaging device capable of suppressing image noise
KR101508410B1 (ko) 거리 화상 센서, 및 촬상 신호를 비행시간법에 의해 생성하는 방법
US9264637B2 (en) Solid-state image pickup apparatus
US7619196B2 (en) Imaging device including a multiplier electrode
TWI446789B (zh) 固態影像感測器件、固態影像感測器件之類比至數位轉換方法、及電子裝置
US8988571B2 (en) Solid-state image sensor
US20160284750A1 (en) One Transistor Active Pixel Sensor with Tunnel FET
US8767189B2 (en) Solid state imaging device and distance image measurement device
KR100682566B1 (ko) 제어 가능한 감도를 가진 수광 장치 및 그러한 수광장치를 이용하는 공간 정보 검출 장치
JP4428235B2 (ja) 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、撮像方法および撮像装置
US8023025B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and image pickup system using the same
JP5358136B2 (ja) 固体撮像装置
US7592575B2 (en) Photoelectric conversion device having plural pixel columns and independent readout wiring, multichip image sensor, contact image sensor, and image scanner
US9185319B2 (en) Pixel-grouping image sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201204