JP2021086851A5

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Publication number: JP2021086851A5
Application number: JP2019212300A
Authority: JP
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2039-11-25

Claims

行列状に配された複数の画素と、遮光部と、を有し、表面および裏面を有する半導体層を備える半導体装置であって、
前記複数の画素のうちの１つの画素は、前記半導体層の中に設けられた複数のフォトダイオードを含み、
前記半導体層の前記裏面における前記１つの画素の受光領域を、行方向および列方向のそれぞれにおいて３等分して得られる９つの区画は、第１区画と、第２区画、第３区画、第４区画、第５区画、第６区画、第７区画、第８区画および第９区画を含む８つの区画と、を含み、前記第１区画は、前記第２区画と前記第３区画の間かつ前記第４区画と前記第５区画との間に位置し、
前記裏面に垂直な方向において前記第１区画に重なる位置に、前記複数のフォトダイオードのうちの或るフォトダイオードに含まれる第１光電変換部が配され、
前記裏面に垂直な方向において前記第２区画に重なる位置に、前記或るフォトダイオードとは別のフォトダイオードに含まれる第２光電変換部が配され、
前記裏面に垂直な方向において前記第３区画に重なる位置に、前記或るフォトダイオードとは別のフォトダイオードに含まれる第３光電変換部が配され、
前記半導体層の表面の上には、各々が前記半導体層と共にＭＩＳ構造を成す複数の電極が設けられており、
前記複数の電極の少なくとも１つの電極は、前記裏面に垂直な方向において、前記８つの区画の少なくとも１つの区画に重なり、
前記複数の電極のうち、前記１つの画素に対応づけられた電極の少なくとも１つの電極と前記ＭＩＳ構造を構成する前記半導体層の素子領域は、前記表面に垂直な方向において、前記遮光部に重なる領域に設けられることを特徴とする半導体装置。
前記複数の電極の少なくとも１つの電極は、前記裏面に垂直な方向において、前記第１区画に重なる、請求項１に記載の半導体装置。
前記半導体層の前記表面の側にはＳＴＩ構造を有する素子分離部が設けられており、
前記複数の電極の少なくとも１つの電極は、前記裏面に垂直な方向において、前記８つの区画の少なくとも１つの区画に重なり、かつ、前記表面に垂直な方向において前記素子分離部に重なる、請求項１または２に記載の半導体装置。
前記複数の電極は、前記第１光電変換部で生じた電荷を前記半導体層の中に設けられた電荷保持部へ転送するための第１転送電極と、前記第２光電変換部で生じた電荷を前記電荷保持部へ転送するための第２転送電極と、を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記第１転送電極は、前記裏面に垂直な方向において、前記第１区画に重なる、請求項４に記載の半導体装置。
前記第１転送電極は、前記裏面に垂直な方向において、前記８つの区画の少なくとも１つの区画に重なる、請求項４または５に記載の半導体装置。
前記電荷保持部に接続されたコンタクトプラグが、前記裏面に垂直な方向において、前記第１区画に重なる、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記複数の電極は、前記電荷保持部へ接続された、ＭＩＳ型のキャパシタを構成するキャパシタ電極を含み、前記キャパシタ電極は、前記裏面に垂直な方向において、前記８つの区画の少なくとも２つの区画に重なる、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記複数の電極は、前記第２光電変換部で生じた電荷を前記半導体層の中に設けられた電荷排出部へ転送するための第３転送電極を含み、前記第３転送電極が、前記裏面に垂直な方向において、前記８つの区画の少なくとも１つの区画に重なる、請求項４乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記第２転送電極および前記第３転送電極が、前記裏面に垂直な方向において、前記第４区画に重なる、請求項９に記載の半導体装置。
前記電荷排出部に接続されたコンタクトプラグが、前記表面に垂直な方向において、前記半導体層の前記表面のうちの前記受光領域に重ならない領域に接触する、請求項９または１０に記載の半導体装置。
前記複数の電極は、前記第３光電変換部で生じた電荷を前記電荷保持部へ転送するための第４転送電極を含み、前記電荷保持部に接続されたコンタクトプラグが、前記第３転送電極と前記第４転送電極との間に位置する、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記電荷保持部および前記電荷排出部の少なくとも一方が、前記１つの画素とは別の画素に共有されている、請求項４乃至１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記電荷保持部に接続されたコンタクトプラグが、前記第１転送電極と前記第２転送電極との間に位置する、請求項４乃至１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記表面からの距離がＤ以上かつ３×Ｄ未満である範囲には、前記裏面に垂直な方向において前記８つの区画に重なるように第１導電型の第１半導体領域が配され、
前記表面からの距離がＤ未満である範囲には、前記表面に垂直な方向における前記第１半導体領域と前記表面との間に第２導電型の第２半導体領域が配され、
前記表面に垂直な方向における前記第１半導体領域と前記表面との間に前記第１導電型の第３半導体領域が配され、
前記表面と前記裏面との距離がＴであり、Ｄ＝Ｔ／４である、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記第１半導体領域は、前記裏面に垂直な方向において前記第４区画に重なる第１部分と、前記裏面に垂直な方向において前記第２区画に重なる第２部分と、前記裏面に垂直な方向において前記第５部分に重なる第３部分と、を含み、前記第１部分の不純物濃度が前記第２部分の不純物濃度よりも高く、前記第３部分の不純物濃度が前記第２部分の不純物濃度よりも低い、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記第２半導体領域が前記第１半導体領域を囲む、請求項１５または１６に記載の半導体装置。
前記裏面の上には複数のマイクロレンズが設けられており、前記複数のマイクロレンズの１つのマイクロレンズが、前記裏面に垂直な方向において、前記９つの区画のうちの少なくとも４つの区画に重なる、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記複数のフォトダイオードは、入れ子構造を有する第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードを含み、前記第１フォトダイオードが前記第１光電変換部を含み、前記第２フォトダイオードが前記第２光電変換部および前記第３光電変換部を含む、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記複数の電極の１つは、前記第１フォトダイオードの電荷に基づく信号および前記第２フォトダイオードの電荷に基づく信号を生成する増幅トランジスタのゲート電極である、請求項１９に記載の半導体装置。
前記電極は、前記表面に垂直な方向において、前記素子領域と、前記素子領域に隣り合う、前記素子領域とは異なる導電型の半導体領域と、に重なることを特徴とする請求項1乃至請求２０項に記載の半導体装置。
前記複数の電極のうち少なくとも２つの電極と前記ＭＩＳ構造を構成する、少なくとも２つの前記素子領域は、前記表面に垂直な方向において、前記遮光部に重なる領域に設けられることを特徴とする請求項１乃至２１請求項のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記少なくとも２つの前記素子領域を含む前記ＭＩＳ構造同士の間には、前記素子領域同士を分離する分離領域が配され、
前記表面に垂直な方向において、前記分離領域が前記遮光部に重なる領域に設けられることを特徴とする請求項２２記載の半導体装置。
請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の半導体装置を備える機器であって、
前記半導体装置に対応した光学装置、
前記半導体装置を制御する制御装置、
前記半導体装置から出力された信号を処理する処理装置、
前記半導体装置で得られた情報を表示する表示装置、
前記半導体装置で得られた情報を記憶する記憶装置、および、
前記半導体装置で得られた情報に基づいて動作する機械装置、の少なくともいずれかを更に備えることを特徴とする機器。
請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置を移動させるための機械装置と、を備える輸送機器。
前記半導体装置で得られた情報を用いて前記輸送機器の運転支援および／または自動運転を行う、請求項２５に記載の輸送機器。