JP2020013909A - 受光素子、測距モジュール、および、電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の深さ方向の少なくとも一部について、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている。
オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の少なくとも一部の深さで、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている
受光素子と、
周期的に明るさが変動する照射光を照射する光源と、
前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と
を備える。
オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の少なくとも一部の深さで、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている
受光素子と、
周期的に明るさが変動する照射光を照射する光源と、
前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と
を備える測距モジュール
を備える。
1.受光素子の構成例
2.画素の第1構成例に係る断面図
3.画素の回路構成例
4.画素の平面図
5.画素のその他の回路構成例
6.画素の平面図
7.裏面照射型の効果
8.画素の第2構成例に係る断面図
9.画素の第3構成例に係る断面図
10.画素の第4構成例に係る断面図
11.画素の第5構成例に係る断面図
12.画素の第6構成例に係る断面図
13.4タップの画素構成例
14.測距モジュールの構成例
15.電子機器の構成例
16.移動体への応用例
図1は、本技術を適用した受光素子の概略構成例を示すブロック図である。
図2は、画素アレイ部21に配置される画素10の第1構成例を示す断面図である。
図3は、画素アレイ部21に2次元配置された画素10の回路構成を示している。
図4は、図3に示した画素回路の配置例を示した平面図である。
図5は、画素10のその他の回路構成例を示している。
図6は、図5に示した画素回路の配置例を示した平面図である。
以上のような受光素子1によれば、以下のような効果を奏することができる。
すなわち、例えば外部から矢印A23や矢印A24に示すように、ある程度の角度を持ってPD104に対して斜めに入射してくる光は配線に遮られることなくPD104に入射する。これにより、より多くの光を受光して画素の感度を向上させることができる。
図12は、画素10の第2構成例を示す断面図である。
図13は、画素10の第3構成例を示す断面図である。
図14は、画素10の第4構成例を示す断面図である。
図15は、画素10の第5構成例を示す断面図である。
図16のAは、半導体基板41のPD上部領域223に形成されているモスアイ構造の斜視図である。
図19は、画素10の第6構成例を示す断面図である。
次に、図20を参照して、第6構成例の製造方法について説明する。
第1構成例乃至第6構成例に係る画素10は、1つのフォトダイオードPDに対して、転送ゲートとして2つの転送トランジスタTRG1およびTRG2を有し、電荷蓄積部として2つの浮遊拡散領域FD1およびFD2とを有し、フォトダイオードPDで生成された電荷を、2つの浮遊拡散領域FD1およびFD2に振り分ける、いわゆる2タップの画素構造であった。
図22は、上述した受光素子1を用いて測距情報を出力する測距モジュールの構成例を示すブロック図である。
なお、受光素子1は、上述したように測距モジュールに適用できる他、例えば、測距機能を備えるデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、測距機能を備えたスマートフォンといった各種の電子機器に適用することができる。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
(1)
オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の深さ方向の少なくとも一部について、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている
受光素子。
(2)
前記画素間分離部は、深さ方向に前記半導体層を貫通して構成される
前記(1)に記載の受光素子。
(3)
前記半導体層は、
第1の付加容量と、
前記第1の付加容量を前記第1の電荷蓄積部に接続する第1の切替トランジスタと、
第2の付加容量と、
前記第2の付加容量を前記第2の電荷蓄積部に接続する第2の切替トランジスタと
をさらに備える
前記(1)または(2)に記載の受光素子。
(4)
前記第1の付加容量および前記第2の付加容量は、前記配線層の配線容量で構成される
前記(3)に記載の受光素子。
(5)
前記配線層は、前記遮光部材が形成された層と、前記配線容量が形成された層とを含み、
前記配線容量は、前記遮光部材よりも前記半導体層から遠い層に形成されるように構成される
前記(4)に記載の受光素子。
(6)
前記遮光部材は、2層で構成される
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の受光素子。
(7)
前記半導体層の画素境界部に、画素間遮光膜をさらに備える
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の受光素子。
(8)
前記半導体層の前記フォトダイオードの上方の領域は、微細な凹凸が形成されたモスアイ構造である
前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の受光素子。
(9)
前記半導体層は、別の半導体層である第2半導体層と前記配線層を介して貼り合わされて構成され、
前記第2半導体層は、増幅トランジスタ、選択トランジスタを少なくとも有する
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の受光素子。
(10)
オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の少なくとも一部の深さで、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている
受光素子と、
周期的に明るさが変動する照射光を照射する光源と、
前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と
を備える測距モジュール。
(11)
オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の少なくとも一部の深さで、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている
受光素子と、
周期的に明るさが変動する照射光を照射する光源と、
前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と
を備える測距モジュール
を備える電子機器。
Claims (11)
- オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の深さ方向の少なくとも一部について、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている
受光素子。 - 前記画素間分離部は、深さ方向に前記半導体層を貫通して構成される
請求項1に記載の受光素子。 - 前記半導体層は、
第1の付加容量と、
前記第1の付加容量を前記第1の電荷蓄積部に接続する第1の切替トランジスタと、
第2の付加容量と、
前記第2の付加容量を前記第2の電荷蓄積部に接続する第2の切替トランジスタと
をさらに備える
請求項1に記載の受光素子。 - 前記第1の付加容量および前記第2の付加容量は、前記配線層の配線容量で構成される
請求項3に記載の受光素子。 - 前記配線層は、前記遮光部材が形成された層と、前記配線容量が形成された層とを含み、
前記配線容量は、前記遮光部材よりも前記半導体層から遠い層に形成されるように構成される
請求項4に記載の受光素子。 - 前記遮光部材は、2層で構成される
請求項1に記載の受光素子。 - 前記半導体層の画素境界部に、画素間遮光膜をさらに備える
請求項1に記載の受光素子。 - 前記半導体層の前記フォトダイオードの上方の領域は、微細な凹凸が形成されたモスアイ構造である
請求項1に記載の受光素子。 - 前記半導体層は、別の半導体層である第2半導体層と前記配線層を介して貼り合わされて構成され、
前記第2半導体層は、増幅トランジスタ、選択トランジスタを少なくとも有する
請求項1に記載の受光素子。 - オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の少なくとも一部の深さで、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている
受光素子と、
周期的に明るさが変動する照射光を照射する光源と、
前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と
を備える測距モジュール。 - オンチップレンズと、
配線層と、
前記オンチップレンズと前記配線層との間に配される半導体層とを備え、
前記半導体層は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第1の電荷蓄積部に転送する第1の転送トランジスタと、
前記フォトダイオードで生成された電荷を第2の電荷蓄積部に転送する第2の転送トランジスタと、
前記半導体層の少なくとも一部の深さで、隣接する画素どうしの前記半導体層を分離する画素間分離部と
を備え、
前記配線層は、遮光部材を備える1層を少なくとも有し、
前記遮光部材は、平面視において前記フォトダイオードと重なるように設けられている
受光素子と、
周期的に明るさが変動する照射光を照射する光源と、
前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と
を備える測距モジュール
を備える電子機器。
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