JP2021106222A - Photoelectric conversion device - Google Patents

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善之 中川
Yoshiyuki Nakagawa
善之 中川
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Abstract

To provide a photoelectric conversion device that can improve the characteristics of transferring a signal load from a photoelectric conversion unit to a floating diffusion unit.SOLUTION: A photoelectric conversion device has: a semiconductor layer that includes a first semiconductor region of a first conductivity type and a second semiconductor region of a second conductivity type different from the first conductivity type; a transfer electrode that is provided on the semiconductor layer and transfers an electric charge generated in photoelectric conversion in the second semiconductor region; and a member that is formed of the same material as the transfer electrode and is provided separate from the transfer electrode to cover the second semiconductor region. The first semiconductor region is located between the second semiconductor region and the member. The semiconductor layer has an impurity region at a position overlapping a portion between the transfer electrode and the member. The gross concentration of impurities in at least a part of the impurity region is higher than the gross concentration of impurities in the first semiconductor region.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、光電変換装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device.

特許文献1には、シリコン層に設けられた光電変換部とオーバーラップする位置に応力を有する膜を配置し、シリコン層に歪を与えてこの歪み部をゲッタリングサイトとして機能させることにより、シリコン層内の汚染金属を捕獲する技術が記載されている。このようにしてシリコン層内の汚染金属を捕獲することにより、画素信号に重畳するノイズ成分を低減することができる。 In Patent Document 1, a film having stress is arranged at a position overlapping with a photoelectric conversion portion provided on the silicon layer, and strain is applied to the silicon layer to make this strain portion function as a gettering site. Techniques for capturing contaminant metals in the layer are described. By capturing the contaminated metal in the silicon layer in this way, it is possible to reduce the noise component superimposed on the pixel signal.

特開2010−192794号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-192794

特許文献1に記載の固体撮像装置においては、応力を有するゲッタリング層を、光電変換部の信号電荷を浮遊拡散部に転送するための転送トランジスタのゲート電極の近傍に配置していた。そのため、転送トランジスタのゲート電極とゲッタリング層との間で寄生容量が発生し、光電変換部から浮遊拡散部への信号電荷の転送特性が悪化することがあった。また、光電変換部と転送トランジスタのゲート電極との間の位置合わせずれに起因して転送特性にばらつきが生じることがあった。 In the solid-state image sensor described in Patent Document 1, a stressed gettering layer is arranged in the vicinity of the gate electrode of the transfer transistor for transferring the signal charge of the photoelectric conversion unit to the floating diffusion unit. Therefore, a parasitic capacitance is generated between the gate electrode of the transfer transistor and the gettering layer, and the transfer characteristic of the signal charge from the photoelectric conversion part to the stray diffusion part may be deteriorated. In addition, the transfer characteristics may vary due to the misalignment between the photoelectric conversion unit and the gate electrode of the transfer transistor.

本発明の目的は、光電変換部から浮遊拡散部への信号電荷の転送特性を向上しうる光電変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device capable of improving the transfer characteristics of signal charges from a photoelectric conversion unit to a floating diffusion unit.

本発明の一観点によれば、第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1導電型と異なる第2導電型の第2の半導体領域と、を含む半導体層と、前記半導体層の上に設けられ、前記第2の半導体領域における光電変換で生じた電荷を転送する転送電極と、前記転送電極と同じ材料からなり、前記転送電極から離隔して、前記第2の半導体領域を覆うように設けられた部材と、を有し、前記第1の半導体領域は、前記第2の半導体領域と前記部材との間に位置し、前記半導体層は、前記転送電極と前記部材との間の部分に重なる位置に、不純物領域を有し、前記不純物領域の少なくとも一部のグロスの不純物濃度は、前記第1の半導体領域のグロスの不純物濃度よりも高い光電変換装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a semiconductor layer including a first conductive type first semiconductor region and a second conductive type second semiconductor region different from the first conductive type, and the semiconductor layer. It is made of a transfer electrode provided above and for transferring the charge generated by photoelectric conversion in the second semiconductor region and the same material as the transfer electrode, and is separated from the transfer electrode to cover the second semiconductor region. The first semiconductor region is located between the second semiconductor region and the member, and the semiconductor layer is located between the transfer electrode and the member. Provided is a photoelectric conversion device having an impurity region at a position overlapping the portion of the above, and the impurity concentration of at least a part of the gloss of the impurity region is higher than the impurity concentration of the gloss of the first semiconductor region.

また、本発明の他の一観点によれば、半導体層に設けられた光電変換部と、前記半導体層の上に設けられ、前記光電変換部で生じた電荷を転送する転送電極と、前記転送電極と同じ材料からなり、前記転送電極から離隔して、前記光電変換部を覆うように設けられた部材と、を有し、前記転送電極と前記部材との間の部分には、窒化シリコンよりも誘電率の低い物質が配置されている光電変換装置が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, the photoelectric conversion unit provided on the semiconductor layer, the transfer electrode provided on the semiconductor layer and transferring the electric charge generated by the photoelectric conversion unit, and the transfer. It is made of the same material as the electrode, has a member provided so as to cover the photoelectric conversion portion, separated from the transfer electrode, and a portion between the transfer electrode and the member is made of silicon nitride. Also provided is a photoelectric conversion device in which a substance having a low dielectric constant is arranged.

本発明によれば、光電変換装置において、光電変換部から浮遊拡散部への信号電荷の転送特性を向上することができる。 According to the present invention, in the photoelectric conversion device, the transfer characteristic of the signal charge from the photoelectric conversion unit to the floating diffusion unit can be improved.

本発明の第1実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置における画素の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the pixel in the photoelectric conversion apparatus according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置における画素の平面図である。It is a top view of the pixel in the photoelectric conversion apparatus according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置における画素の概略断面図である。It is schematic cross-sectional view of the pixel in the photoelectric conversion apparatus according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。It is a process sectional view (the 1) which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。It is a process sectional view (the 2) which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。It is a process sectional view (the 3) which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図(その4)である。It is a process sectional view (the 4) which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図(その5)である。It is a process sectional view (No. 5) which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図(その6)である。It is a process sectional view (No. 6) which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による光電変換装置における画素の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the pixel in the photoelectric conversion apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による光電変換装置における画素の平面図である。It is a top view of the pixel in the photoelectric conversion apparatus according to 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the image pickup system according to 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the image pickup system and the moving body by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態による機器の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the apparatus by 5th Embodiment of this invention.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による光電変換装置の構成について、図1乃至図4を用いて説明する。図1は、本実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、本実施形態による光電変換装置における画素の構成例を示す回路図である。図3は、本実施形態による光電変換装置における画素の平面図である。図4は、本実施形態による光電変換装置における画素の概略断面図である。
[First Embodiment]
The configuration of the photoelectric conversion device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a photoelectric conversion device according to the present embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of pixels in the photoelectric conversion device according to the present embodiment. FIG. 3 is a plan view of pixels in the photoelectric conversion device according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of pixels in the photoelectric conversion device according to the present embodiment.

本実施形態による光電変換装置100は、図1に示すように、画素領域10と、垂直走査回路30と、読み出し回路40と、水平走査回路50と、出力回路60と、制御回路70とを有する。 As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment includes a pixel region 10, a vertical scanning circuit 30, a reading circuit 40, a horizontal scanning circuit 50, an output circuit 60, and a control circuit 70. ..

画素領域10には、複数の行及び複数の列に渡ってマトリクス状に配された複数の画素12が設けられている。それぞれの画素12は、入射光をその光量に応じた電荷に変換する光電変換部を含む。画素領域10に配される画素12の行数及び列数は、特に限定されるものではない。画素領域10に複数の画素12を配置することで、エリアセンサーとしての機能を持たせることができる。なお、画素領域10には、入射光の光量に応じた信号を出力する画素12のほかに、遮光されたオプティカルブラック画素や信号を出力しないダミー画素等の他の画素(図示せず)が配置されていてもよい。 The pixel region 10 is provided with a plurality of pixels 12 arranged in a matrix over a plurality of rows and a plurality of columns. Each pixel 12 includes a photoelectric conversion unit that converts incident light into an electric charge according to the amount of light thereof. The number of rows and columns of the pixels 12 arranged in the pixel area 10 is not particularly limited. By arranging a plurality of pixels 12 in the pixel area 10, it is possible to have a function as an area sensor. In the pixel area 10, in addition to the pixel 12 that outputs a signal according to the amount of incident light, other pixels (not shown) such as a shaded optical black pixel and a dummy pixel that does not output a signal are arranged. It may have been done.

画素領域10の各行には、第1の方向(図1において横方向)に延在する制御線14が配されている。制御線14は、第1の方向に並ぶ画素12にそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御線14の延在する第1の方向は、行方向或いは水平方向と呼ぶことがある。各行の制御線14は、垂直走査回路30に接続されている。なお、各行の制御線14は、複数の信号線を含みうる。 A control line 14 extending in the first direction (horizontal direction in FIG. 1) is arranged in each line of the pixel region 10. The control line 14 is connected to each of the pixels 12 arranged in the first direction, and forms a signal line common to these pixels 12. The first direction in which the control line 14 extends is sometimes referred to as a row direction or a horizontal direction. The control line 14 of each line is connected to the vertical scanning circuit 30. The control line 14 of each line may include a plurality of signal lines.

画素領域10の各列には、第1の方向と交差する第2の方向(図1において縦方向)に延在する出力線16が設けられている。出力線16は、第2の方向に並ぶ画素12にそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。出力線16の延在する第2の方向は、列方向或いは垂直方向と呼ぶことがある。各列の出力線16は、読み出し回路40に接続されている。 Each row of the pixel region 10 is provided with an output line 16 extending in a second direction (vertical direction in FIG. 1) intersecting the first direction. The output lines 16 are connected to pixels 12 arranged in the second direction, respectively, and form a signal line common to these pixels 12. The extending second direction of the output line 16 may be referred to as a column direction or a vertical direction. The output line 16 of each column is connected to the read circuit 40.

垂直走査回路30は、画素12の各々から信号を読み出す際に画素12内の読み出し回路を駆動するための制御信号を、画素領域10の行毎に設けられた制御線14を介して画素12に供給する制御部である。垂直走査回路30は、シフトレジスタやアドレスデコーダを用いて構成されうる。画素12から読み出された信号は、画素領域10の列毎に設けられた出力線16を介して読み出し回路40に入力される。 The vertical scanning circuit 30 transmits a control signal for driving the reading circuit in the pixel 12 to the pixel 12 via a control line 14 provided for each row of the pixel region 10 when reading a signal from each of the pixels 12. It is a control unit that supplies. The vertical scanning circuit 30 may be configured by using a shift register or an address decoder. The signal read from the pixel 12 is input to the reading circuit 40 via the output lines 16 provided for each row of the pixel area 10.

読み出し回路40は、画素12から読み出された信号に対して所定の処理、例えば、増幅処理や加算処理等の信号処理を実施する回路部である。読み出し回路40は、信号保持部、列アンプ、相関二重サンプリング(CDS)回路、加算回路等を含みうる。読み出し回路40は、必要に応じてA/D変換回路等を更に含んでもよい。 The reading circuit 40 is a circuit unit that performs predetermined processing, for example, signal processing such as amplification processing and addition processing, on the signal read from the pixel 12. The readout circuit 40 may include a signal holding unit, a column amplifier, a correlated double sampling (CDS) circuit, an adder circuit, and the like. The readout circuit 40 may further include an A / D conversion circuit or the like, if necessary.

水平走査回路50は、読み出し回路40において処理された信号を列毎に順次、出力回路60に転送するための制御信号を、読み出し回路40に供給する回路部である。水平走査回路50は、シフトレジスタやアドレスデコーダを用いて構成されうる。出力回路60は、バッファアンプや差動増幅器などから構成され、水平走査回路50によって選択された列の信号を増幅して出力するための回路部である。 The horizontal scanning circuit 50 is a circuit unit that supplies a control signal for sequentially transferring the signals processed by the reading circuit 40 to the output circuit 60 for each row to the reading circuit 40. The horizontal scanning circuit 50 may be configured by using a shift register or an address decoder. The output circuit 60 is composed of a buffer amplifier, a differential amplifier, and the like, and is a circuit unit for amplifying and outputting a signal in a row selected by the horizontal scanning circuit 50.

制御回路70は、垂直走査回路30、読み出し回路40及び水平走査回路50に、それらの動作やタイミングを制御する制御信号を供給するための回路部である。垂直走査回路30、読み出し回路40及び水平走査回路50に供給する制御信号の一部又は総ては、光電変換装置100の外部から供給してもよい。 The control circuit 70 is a circuit unit for supplying a control signal for controlling the operation and timing of the vertical scanning circuit 30, the reading circuit 40, and the horizontal scanning circuit 50. A part or all of the control signals supplied to the vertical scanning circuit 30, the reading circuit 40, and the horizontal scanning circuit 50 may be supplied from the outside of the photoelectric conversion device 100.

画素12の各々は、例えば図2に示すように、光電変換部PDと、転送トランジスタM1と、リセットトランジスタM2と、増幅トランジスタM3と、選択トランジスタM4と、を含んで構成されうる。 Each of the pixels 12 may include, for example, as shown in FIG. 2, a photoelectric conversion unit PD, a transfer transistor M1, a reset transistor M2, an amplification transistor M3, and a selection transistor M4.

光電変換部PDは、例えばフォトダイオードである。光電変換部PDのフォトダイオードは、アノードが接地電圧ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM1のソースに接続されている。転送トランジスタM1のドレインは、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートに接続されている。転送トランジスタM1のドレイン、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートの接続ノードは、いわゆる浮遊拡散部FDである。浮遊拡散部FDは、容量成分(浮遊拡散容量)を含み、この容量成分による電荷の保持部を構成する。 The photoelectric conversion unit PD is, for example, a photodiode. In the photodiode of the photoelectric conversion unit PD, the anode is connected to the ground voltage node and the cathode is connected to the source of the transfer transistor M1. The drain of the transfer transistor M1 is connected to the source of the reset transistor M2 and the gate of the amplification transistor M3. The connection node of the drain of the transfer transistor M1, the source of the reset transistor M2, and the gate of the amplification transistor M3 is a so-called floating diffusion unit FD. The floating diffusion unit FD includes a capacitance component (floating diffusion capacitance), and constitutes a charge holding portion by this capacitance component.

リセットトランジスタM2のドレイン及び増幅トランジスタM3のドレインは、電源電圧ノード(電圧Vdd)に接続されている。なお、リセットトランジスタM2のドレインに供給される電圧と、増幅トランジスタM3のドレインに供給される電圧とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。増幅トランジスタM3のソースは、選択トランジスタM4のドレインに接続されている。選択トランジスタM4のソースは、当該画素12に対応する列の出力線16に接続されている。出力線16には、電流源18が接続されている。 The drain of the reset transistor M2 and the drain of the amplification transistor M3 are connected to the power supply voltage node (voltage Vdd). The voltage supplied to the drain of the reset transistor M2 and the voltage supplied to the drain of the amplification transistor M3 may be the same or different. The source of the amplification transistor M3 is connected to the drain of the selection transistor M4. The source of the selection transistor M4 is connected to the output line 16 of the column corresponding to the pixel 12. A current source 18 is connected to the output line 16.

図2に示す構成の画素12の場合、画素領域10の各行に配された制御線14は、制御信号TX,RES,SELを供給する3本の信号線を含む。制御信号TXを供給する信号線は、対応する行に属する画素12の転送トランジスタM1のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号RESを供給する信号線は、対応する行に属する画素12のリセットトランジスタM2のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号SELを供給する信号線は、対応する行に属する画素12の選択トランジスタM4のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。画素12を構成する各トランジスタがN型トランジスタで構成される場合、垂直走査回路30からハイレベルの制御信号が供給されることにより、対応するトランジスタはオンになる。また、垂直走査回路30からローレベルの制御信号が供給されることにより、対応するトランジスタはオフになる。 In the case of the pixel 12 having the configuration shown in FIG. 2, the control line 14 arranged in each line of the pixel area 10 includes three signal lines for supplying the control signals TX, RES, and SEL. The signal line for supplying the control signal TX is connected to the gate of the transfer transistor M1 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a common signal line for these pixels 12. The signal line for supplying the control signal RES is connected to the gate of the reset transistor M2 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. The signal line for supplying the control signal SEL is connected to the gate of the selection transistor M4 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. When each transistor constituting the pixel 12 is composed of an N-type transistor, the corresponding transistor is turned on by supplying a high-level control signal from the vertical scanning circuit 30. Further, when the low level control signal is supplied from the vertical scanning circuit 30, the corresponding transistor is turned off.

光電変換部PDは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換(光電変換)するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタM1は、制御信号TXによって制御され、オンになることにより、光電変換部PDが保持する電荷を浮遊拡散部FDに転送する。浮遊拡散部FDは、光電変換部PDから転送された電荷を保持するとともに、その電圧を浮遊拡散部FDの容量と転送された電荷の量とに応じた所定の電圧に設定する。リセットトランジスタM2は、制御信号RESによって制御され、オンになることにより、浮遊拡散部FDを電圧Vddに応じた所定の電圧にリセットする。 The photoelectric conversion unit PD converts the incident light into an amount of electric charge corresponding to the amount of light (photoelectric conversion), and accumulates the generated electric charge. The transfer transistor M1 is controlled by the control signal TX, and when it is turned on, the electric charge held by the photoelectric conversion unit PD is transferred to the floating diffusion unit FD. The floating diffusion unit FD holds the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit PD, and sets the voltage to a predetermined voltage according to the capacity of the floating diffusion unit FD and the amount of the transferred electric charge. The reset transistor M2 is controlled by the control signal RES, and when it is turned on, the floating diffusion unit FD is reset to a predetermined voltage corresponding to the voltage Vdd.

増幅トランジスタM3は、ドレインに電圧Vddが供給され、ソースに出力線16を介して電流源18からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部(ソースフォロワ回路)を構成している。これにより、増幅トランジスタM3は、光電変換部PDへの入射光により生じた電荷の量に応じた信号を出力線16に出力する。 The amplification transistor M3 has a configuration in which a voltage Vdd is supplied to the drain and a bias current is supplied to the source from the current source 18 via the output line 16. An amplification unit (source follower circuit) having a gate as an input node. Consists of. As a result, the amplification transistor M3 outputs a signal to the output line 16 according to the amount of electric charge generated by the incident light on the photoelectric conversion unit PD.

画素12のこれら構成要素のうち、本実施形態による光電変換装置の主たる特徴部分である光電変換部PD及び転送トランジスタM1の具体的な構成例について、図3及び図4を用いて説明する。図3は光電変換装置が形成される基板の法線方向から見た平面レイアウト図であり、図4は図3のA−A′線断面図である。なお、図3及び図4には光電変換部PD及び転送トランジスタM1の主要な構成部分のみを示しており、制御線14や出力線16などの配線、カラーフィルタやマイクロレンズなどの光学構造体等の記載は省略している。 Among these constituent elements of the pixel 12, specific configuration examples of the photoelectric conversion unit PD and the transfer transistor M1, which are the main characteristic parts of the photoelectric conversion device according to the present embodiment, will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a plan layout view seen from the normal direction of the substrate on which the photoelectric conversion device is formed, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. Note that FIGS. 3 and 4 show only the main components of the photoelectric conversion unit PD and the transfer transistor M1, wiring such as control lines 14 and output lines 16, optical structures such as color filters and microlenses, and the like. Is omitted.

画素12を構成する各素子は、対向する一対の表面である第1面114及び第2面116を有する半導体層112に設けられる。半導体層112の第1面114の側の表面部には、第1面114に活性領域を画定する素子分離領域118が設けられている。素子分離領域118には、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法やLOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)法などにより形成された絶縁構造体が適用されうる。 Each element constituting the pixel 12 is provided on a semiconductor layer 112 having a pair of facing surfaces, a first surface 114 and a second surface 116. On the surface portion of the semiconductor layer 112 on the side of the first surface 114, an element separation region 118 that defines an active region is provided on the first surface 114. An insulating structure formed by, for example, the STI (Shallow Trench Isolation) method or the LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) method can be applied to the element separation region 118.

素子分離領域118によって第1面114に画定された活性領域の表面部には、p型半導体領域120及びn型半導体領域122と、n型半導体領域124とが、互いに離間して設けられている。p型半導体領域120は、第1面114に接し、その底部においてn型半導体領域122との間にPN接合を形成している。n型半導体領域122は、その下層に構成されるp型半導体領域123(pウェル)との間にPN接合を形成している。n型半導体領域122とp型半導体領域123との間のPN接合により、光電変換部PDとしてのフォトダイオードが構成されている。光電変換部PDを構成するフォトダイオードは、n型半導体領域122と、p型半導体領域123と、表面保護層としての役割を有するp型半導体領域120と、を有する埋め込みフォトダイオードである。n型半導体領域122は、信号電荷(電子)を蓄積する電荷蓄積層としての役割を有する。なお、信号電荷は、必ずしも電子である必要はなく、正孔であってもよい。この場合、各半導体領域の導電型は逆導電型となる。 The p-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 122 and the n-type semiconductor region 124 are provided on the surface portion of the active region defined on the first surface 114 by the element separation region 118 so as to be separated from each other. .. The p-type semiconductor region 120 is in contact with the first surface 114 and forms a PN junction with the n-type semiconductor region 122 at the bottom thereof. The n-type semiconductor region 122 forms a PN junction with the p-type semiconductor region 123 (p-well) formed under the n-type semiconductor region 122. A photodiode as a photoelectric conversion unit PD is configured by a PN junction between the n-type semiconductor region 122 and the p-type semiconductor region 123. The photodiode that constitutes the photoelectric conversion unit PD is an embedded photodiode having an n-type semiconductor region 122, a p-type semiconductor region 123, and a p-type semiconductor region 120 that serves as a surface protection layer. The n-type semiconductor region 122 has a role as a charge storage layer for accumulating signal charges (electrons). The signal charge does not necessarily have to be an electron, but may be a hole. In this case, the conductive type of each semiconductor region is a reverse conductive type.

n型半導体領域122とn型半導体領域124との間の半導体層112の第1面114の上には、ゲート絶縁膜128を介して転送電極130が設けられている。これにより、n型半導体領域122をソース、n型半導体領域124をドレイン、転送電極130を含むMOS構造をゲートとする転送トランジスタM1が構成されている。転送電極130は転送トランジスタM1のゲート電極である。n型半導体領域124は、転送トランジスタM1のドレインを構成するとともに、浮遊拡散部FDでもある。ゲート絶縁膜128は、例えば酸化シリコンなどの絶縁材料により構成されうる。転送電極130は、例えばポリシリコンなどの導電材料により構成されうる。 A transfer electrode 130 is provided on the first surface 114 of the semiconductor layer 112 between the n-type semiconductor region 122 and the n-type semiconductor region 124 via a gate insulating film 128. As a result, the transfer transistor M1 having the n-type semiconductor region 122 as the source, the n-type semiconductor region 124 as the drain, and the MOS structure including the transfer electrode 130 as the gate is configured. The transfer electrode 130 is a gate electrode of the transfer transistor M1. The n-type semiconductor region 124 constitutes the drain of the transfer transistor M1 and is also a floating diffusion unit FD. The gate insulating film 128 may be made of an insulating material such as silicon oxide. The transfer electrode 130 may be made of a conductive material such as polysilicon.

光電変換部PDが設けられた領域の半導体層112の第1面114の上には、絶縁膜126を介して転送電極130と同じ材料からなる部材132が設けられている。部材132は、転送電極130から所定の距離、物理的に離隔して設けられている。本明細書では、転送電極130と部材132との間の間隙を、間隙部134と呼ぶものとする。部材132は、平面視において、転送電極130及び間隙部134と重なる領域を除く光電変換部PD上の全面に設けられていることが望ましい。なお、本明細書において平面視とは、半導体層112の主面に平行な投影面に各部を垂直投影した平面レイアウト図に対応する。 A member 132 made of the same material as the transfer electrode 130 is provided via an insulating film 126 on the first surface 114 of the semiconductor layer 112 in the region where the photoelectric conversion unit PD is provided. The member 132 is provided at a predetermined distance and physically separated from the transfer electrode 130. In the present specification, the gap between the transfer electrode 130 and the member 132 is referred to as a gap 134. It is desirable that the member 132 is provided on the entire surface of the photoelectric conversion unit PD except for the region overlapping the transfer electrode 130 and the gap portion 134 in a plan view. In the present specification, the plan view corresponds to a plan layout view in which each part is vertically projected on a projection plane parallel to the main plane of the semiconductor layer 112.

絶縁膜126は、例えば酸化シリコンなどの絶縁材料により構成されうる。絶縁膜126は、ゲート絶縁膜128と同時に形成された絶縁膜により構成されていてもよい。部材132は、前述のように、転送電極130と同一の材料、例えばポリシリコンにより構成されうる。部材132は、転送電極130を構成する導電膜と同時に形成された導電膜により構成されていてもよい。なお、ポリシリコンは、金属不純物(metal contaminant)に対するゲッタリングサイトとして機能しうるとともに、光吸収層としても機能しうる。したがって、部材132は金属不純物を含有するポリシリコンでありうる。部材132に含まれ得る金属不純物は、例えば鉄やコバルト、ニッケルなどの鉄族元素でありうる。 The insulating film 126 may be made of an insulating material such as silicon oxide. The insulating film 126 may be composed of an insulating film formed at the same time as the gate insulating film 128. As described above, the member 132 may be made of the same material as the transfer electrode 130, for example polysilicon. The member 132 may be composed of a conductive film formed at the same time as the conductive film constituting the transfer electrode 130. In addition, polysilicon can function as a gettering site for metal impurities (metal contamination) and also as a light absorption layer. Therefore, the member 132 can be polysilicon containing metal impurities. The metal impurities that can be contained in the member 132 can be iron group elements such as iron, cobalt, and nickel.

p型半導体領域120とn型半導体領域122との間の接合部の転送電極130側の端部には、転送電極130及び部材132によって位置が規定された不純物領域136が設けられている。不純物領域136は、p型半導体領域120及びn型半導体領域122を構成する不純物とは別に、n型又はp型の不純物が導入された領域である。なお、転送電極130及び部材132によって位置が規定されているとは、転送電極130及び部材132に対して自己整合的に不純物領域136が設けられていることを意味する。 An impurity region 136 whose position is defined by the transfer electrode 130 and the member 132 is provided at the end of the junction between the p-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 122 on the transfer electrode 130 side. The impurity region 136 is a region into which an n-type or p-type impurity is introduced in addition to the impurities constituting the p-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 122. The position defined by the transfer electrode 130 and the member 132 means that the impurity region 136 is provided in a self-aligned manner with respect to the transfer electrode 130 and the member 132.

転送電極130及び部材132が設けられた半導体層112の第1面114の上には、バッファ膜140と、エッチングストップ膜144と、層間絶縁膜146と、がこの順番で設けられている。バッファ膜140、エッチングストップ膜144及び層間絶縁膜146の中には、転送電極130に電気的に接続されたコンタクトプラグ148と、n型半導体領域124に電気的に接続されたコンタクトプラグ150と、が設けられている。 A buffer film 140, an etching stop film 144, and an interlayer insulating film 146 are provided in this order on the first surface 114 of the semiconductor layer 112 on which the transfer electrode 130 and the member 132 are provided. In the buffer film 140, the etching stop film 144, and the interlayer insulating film 146, a contact plug 148 electrically connected to the transfer electrode 130, a contact plug 150 electrically connected to the n-type semiconductor region 124, and the like. Is provided.

バッファ膜140は、エッチングストップ膜144と半導体層112との間の応力を緩和する役割を有しており、例えば、酸化シリコンなどの絶縁材料により構成されうる。エッチングストップ膜144は、層間絶縁膜146にコンタクトプラグ148,150を埋め込むためのコンタクトホールを形成する際のエッチングストッパとしての役割を有しており、例えば、窒化シリコンなどの絶縁材料により構成されうる。層間絶縁膜146は、例えば酸化シリコンなどの絶縁材料により構成されうる。 The buffer film 140 has a role of relieving stress between the etching stop film 144 and the semiconductor layer 112, and may be made of an insulating material such as silicon oxide. The etching stop film 144 has a role as an etching stopper when forming contact holes for embedding contact plugs 148 and 150 in the interlayer insulating film 146, and may be made of an insulating material such as silicon nitride, for example. .. The interlayer insulating film 146 may be made of an insulating material such as silicon oxide.

層間絶縁膜146よりも更に上層には、ここでは図示や詳細な説明を省略するが、図2の画素回路を構成するために必要な配線、封止膜、支持基板などが設けられている。 Further above the interlayer insulating film 146, wiring, a sealing film, a support substrate, and the like necessary for forming the pixel circuit of FIG. 2 are provided, although illustration and detailed description thereof are omitted here.

一方、半導体層112に対して転送電極130や部材132等が設けられた第1面114とは反対側の第2面116の上には、不図示のピニング膜や反射防止膜などを介して、層間絶縁膜152と、封止膜156と、がこの順番で設けられている。層間絶縁膜152の中には、光電変換部PD以外の領域への光入射を抑制するための遮光膜154が設けられている。遮光膜154は、画素間における光学混色を防止できるよう各画素12の受光領域を囲うように配置される。遮光膜154は、配線や電極であってもよいし、配線や電極を構成する金属層の一部でもよい。封止膜156の光入射側には更に、不図示のカラーフィルタやマイクロレンズなどの光学構造体が配置されている。 On the other hand, on the second surface 116 opposite to the first surface 114 on which the transfer electrode 130, the member 132, etc. are provided with respect to the semiconductor layer 112, a pinning film (not shown), an antireflection film, or the like is interposed. , The interlayer insulating film 152 and the sealing film 156 are provided in this order. The interlayer insulating film 152 is provided with a light-shielding film 154 for suppressing light incident on a region other than the photoelectric conversion unit PD. The light-shielding film 154 is arranged so as to surround the light-receiving region of each pixel 12 so as to prevent optical color mixing between the pixels. The light-shielding film 154 may be a wiring or an electrode, or may be a part of a metal layer constituting the wiring or the electrode. Further, an optical structure such as a color filter or a microlens (not shown) is arranged on the light incident side of the sealing film 156.

ピニング膜は、例えば、AlやHfOなどの絶縁材料により構成されうる。反射防止膜は、例えば、Taなどの絶縁材料により構成されうる。層間絶縁膜146は、酸化シリコンなどの絶縁材料により構成されうる。封止膜156は、窒化シリコンなどの耐湿性に優れた絶縁材料により構成されうる。封止膜156は、反射防止機能を高めるために、積層膜により構成してもよい。この場合、封止膜156は、例えば、酸窒化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜により構成されうる。遮光膜154は、例えば、Al,W,Cu等の金属材料により構成されうる。 The pinning film may be made of an insulating material such as Al 2 O 3 or HfO. The antireflection film may be made of an insulating material such as Ta 2 O 5. The interlayer insulating film 146 may be made of an insulating material such as silicon oxide. The sealing film 156 can be made of an insulating material having excellent moisture resistance such as silicon nitride. The sealing film 156 may be formed of a laminated film in order to enhance the antireflection function. In this case, the sealing film 156 may be composed of, for example, a laminated film of a silicon oxynitride film and a silicon nitride film. The light-shielding film 154 can be made of, for example, a metal material such as Al, W, or Cu.

このように、本実施形態による光電変換装置は、半導体層112の第2面116の側から入射する光を光電変換部PDで受光する裏面照射型の光電変換装置である。半導体層112の第2面116の側から光電変換部PDに光が入射すると、光電変換部PDにおける光電変換によって入射光の光量に応じた信号電荷(電子)が生成される。光電変換部PDで生成された信号電荷は、n型半導体領域122に蓄積される。光電変換部PDに蓄積された信号電荷は、転送トランジスタM1がオンになることにより、n型半導体領域122からn型半導体領域124へと転送される。 As described above, the photoelectric conversion device according to the present embodiment is a back-illuminated photoelectric conversion device that receives light incident from the side of the second surface 116 of the semiconductor layer 112 by the photoelectric conversion unit PD. When light is incident on the photoelectric conversion unit PD from the side of the second surface 116 of the semiconductor layer 112, signal charges (electrons) corresponding to the amount of incident light are generated by the photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit PD. The signal charge generated by the photoelectric conversion unit PD is accumulated in the n-type semiconductor region 122. The signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit PD is transferred from the n-type semiconductor region 122 to the n-type semiconductor region 124 when the transfer transistor M1 is turned on.

ここで、本実施形態による光電変換装置は、光が入射する第2面116側とは反対側の半導体層112の第1面114の側に、光電変換部PDを覆うように絶縁膜126を介して設けられた部材132を有している。 Here, in the photoelectric conversion device according to the present embodiment, the insulating film 126 is provided on the side of the first surface 114 of the semiconductor layer 112 opposite to the side of the second surface 116 on which light is incident so as to cover the photoelectric conversion unit PD. It has a member 132 provided therethrough.

部材132は、光電変換部PDを覆うように、半導体層112の第1面114の側に配置されている。部材132は、半導体層112中に含まれる金属不純物や、部材132を形成する工程よりも後の工程で発生する金属不純物を捕獲し、これら金属不純物に起因するノイズ発生を抑制する役割を備える。 The member 132 is arranged on the side of the first surface 114 of the semiconductor layer 112 so as to cover the photoelectric conversion unit PD. The member 132 has a role of capturing metal impurities contained in the semiconductor layer 112 and metal impurities generated in a step after the step of forming the member 132, and suppressing noise generation caused by these metal impurities.

金属不純物のゲッタリング効果を高めるためには、部材132はより大面積であることが望ましい。例えば、転送電極130及び間隙部134と重なる領域を除く光電変換部PD上の全面に部材132を配置することで、部材132を形成する工程よりも後の工程で発生する金属不純物が光電変換部PDへと浸入するのを効果的に防ぐことができる。 In order to enhance the gettering effect of metal impurities, it is desirable that the member 132 has a larger area. For example, by arranging the member 132 on the entire surface of the photoelectric conversion unit PD excluding the region overlapping the transfer electrode 130 and the gap 134, the metal impurities generated in the process after the step of forming the member 132 are removed from the photoelectric conversion unit. It can effectively prevent infiltration into PD.

また、部材132は、半導体層112の第2面116の側から入射した光のうち、光電変換部PDで吸収されずに通過した光を吸収する光吸収層としての役割をも備える。光電変換部PDを通過した光を部材132で吸収することにより、この光が上層の金属層などで反射されて隣接画素に入射することにより生じる隣接画素間の混色を防止することができる。 Further, the member 132 also has a role as a light absorption layer that absorbs the light that has passed through without being absorbed by the photoelectric conversion unit PD among the light incident from the side of the second surface 116 of the semiconductor layer 112. By absorbing the light that has passed through the photoelectric conversion unit PD by the member 132, it is possible to prevent the color mixing between the adjacent pixels caused by the light being reflected by the upper metal layer or the like and incident on the adjacent pixels.

なお、部材132は、絶縁膜126を介して半導体層112の上に配置することが望ましい。部材132を半導体層112の上に直に形成すると、部材132を堆積する際、部材132をパターニングする際、部材132を覆う絶縁膜を成膜する際などにおけるプラズマダメージが光電変換部PDに加わって結晶欠陥が誘起される虞がある。このようにして生じる結晶欠陥は、暗電流を増大し、白キズ等の画質を低下するノイズの原因となる。 It is desirable that the member 132 is arranged on the semiconductor layer 112 via the insulating film 126. When the member 132 is formed directly on the semiconductor layer 112, plasma damage is added to the photoelectric conversion unit PD when the member 132 is deposited, when the member 132 is patterned, when an insulating film covering the member 132 is formed, and the like. There is a risk that crystal defects will be induced. The crystal defects generated in this way increase the dark current and cause noise such as white scratches that deteriorate the image quality.

また、部材132は、不図示のいずれかの配線に接続されていてもよいが、電気的にフローティングの状態であることがより望ましい。部材132を上層の配線と電気的に接続すると、この配線によるアンテナ効果により、部材132の上層に絶縁膜や配線を形成する際のプラズマダメージが部材132を介して光電変換部PDに伝わり、結晶欠陥が誘起される虞がある。このようにして生じる結晶欠陥も、暗電流を増大し、白キズ等の画質を低下するノイズの原因となる。 Further, the member 132 may be connected to any wiring (not shown), but it is more desirable that the member 132 is in an electrically floating state. When the member 132 is electrically connected to the wiring in the upper layer, plasma damage when forming an insulating film or wiring in the upper layer of the member 132 is transmitted to the photoelectric conversion unit PD via the member 132 due to the antenna effect of this wiring, resulting in crystals. Defects may be induced. The crystal defects generated in this way also increase the dark current and cause noise such as white scratches that deteriorate the image quality.

部材132と転送電極130との間の間隙部134の幅は、狭くするほどに部材132を大面積にすることができ、金属不純物のゲッタリング効果や光吸収効率を高めることが可能である。しかしその一方で、間隙部134の幅が狭くなると、転送電極130と部材132との間の寄生容量が大きくなり、ひいては転送電極130の寄生容量成分が増大し、転送トランジスタM1の信号ノイズの増大や信号遅れなどを招く虞がある。 As the width of the gap 134 between the member 132 and the transfer electrode 130 is narrowed, the area of the member 132 can be increased, and the gettering effect of metal impurities and the light absorption efficiency can be enhanced. However, on the other hand, when the width of the gap 134 is narrowed, the parasitic capacitance between the transfer electrode 130 and the member 132 is increased, and the parasitic capacitance component of the transfer electrode 130 is increased, so that the signal noise of the transfer transistor M1 is increased. And signal delay may occur.

このような観点から、間隙部134には、窒化シリコンよりも誘電率の低い物質を配置することが望ましい。この物質は気体であってもよい。例えば、間隙部134には、空隙を設け、或いは、酸化シリコンや炭素を添加した酸化シリコンなどの低誘電率の絶縁材料を配置することができる。間隙部134に空隙や低誘電率絶縁膜を設け、窒化シリコンなどの絶縁材料を配置した場合よりも間隙部134を低誘電率化することで、転送電極130と部材132との間の寄生容量を低減することができる。このように構成することで、転送トランジスタM1の信号ノイズの増大や信号遅れなどを低減することができる。 From this point of view, it is desirable to dispose a substance having a dielectric constant lower than that of silicon nitride in the gap 134. This substance may be a gas. For example, a gap may be provided in the gap 134, or a low dielectric constant insulating material such as silicon oxide or silicon oxide added with carbon can be arranged. By providing a gap or a low dielectric constant insulating film in the gap 134 and lowering the dielectric constant of the gap 134 as compared with the case where an insulating material such as silicon nitride is arranged, the parasitic capacitance between the transfer electrode 130 and the member 132 Can be reduced. With this configuration, it is possible to reduce an increase in signal noise and a signal delay of the transfer transistor M1.

部材132と転送電極130との間の距離や間隙部134の構造は、所望の転送特性が得られる程度に部材132と転送電極130との間の寄生容量を低減できるように、適宜設定することが望ましい。 The distance between the member 132 and the transfer electrode 130 and the structure of the gap 134 shall be appropriately set so that the parasitic capacitance between the member 132 and the transfer electrode 130 can be reduced to the extent that the desired transfer characteristics can be obtained. Is desirable.

また、本実施形態による光電変換装置は、p型半導体領域120の転送電極130の側の端部の近傍に、転送電極130及び部材132によって配置場所が規定された不純物領域136を有している。別の言い方をすると、転送電極130と部材132との間の部分に重なる位置における不純物領域の少なくとも一部のグロスの不純物濃度は、不純物領域136があることにより、p型半導体領域120のグロスの不純物濃度よりも高い。 Further, the photoelectric conversion device according to the present embodiment has an impurity region 136 whose placement location is defined by the transfer electrode 130 and the member 132 in the vicinity of the end portion of the p-type semiconductor region 120 on the transfer electrode 130 side. .. In other words, the impurity concentration of at least a part of the impurity region at the position overlapping the portion between the transfer electrode 130 and the member 132 is that of the gloss of the p-type semiconductor region 120 due to the presence of the impurity region 136. Higher than the impurity concentration.

ここで、p型半導体領域120や転送電極130は、フォトリソグラフィなどの手法によりパターニングされたフォトレジストを用いて形成されるため、露光装置におけるアライメント精度の影響を受け、配置場所に数十nm程度のばらつきを生じることがある。p型半導体領域120と転送電極130とは別々のフォトリソグラフィ工程を経て形成されるため、これらの配置場所がそれぞればらつくことで、p型半導体領域120と転送電極130との間の距離にもばらつきが生じうる。その結果、転送電極130の近傍のポテンシャル分布にばらつきが生じ、n型半導体領域122からn型半導体領域124に信号電荷を転送する際の転送特性にばらつきが生じることがある。 Here, since the p-type semiconductor region 120 and the transfer electrode 130 are formed by using a photoresist patterned by a method such as photolithography, they are affected by the alignment accuracy in the exposure apparatus and are about several tens of nm at the arrangement location. May cause variations. Since the p-type semiconductor region 120 and the transfer electrode 130 are formed through separate photolithography steps, the distance between the p-type semiconductor region 120 and the transfer electrode 130 also varies due to the variation in their placement locations. Can occur. As a result, the potential distribution in the vicinity of the transfer electrode 130 may vary, and the transfer characteristics when the signal charge is transferred from the n-type semiconductor region 122 to the n-type semiconductor region 124 may vary.

この点、本実施形態による光電変換装置においては、p型半導体領域120の転送電極130の側の端部の近傍に不純物領域136が設けられている。不純物領域136は、転送電極130及び部材132をマスクとして行うイオン注入により形成されたものであり、転送電極130及び部材132によって配置場所が規定される。したがって、不純物領域136に導入される不純物やそのイオン注入条件を適宜設定することにより、p型半導体領域120と転送電極130との間の距離ばらつきによる影響を緩和することができる。なお、不純物領域136を設けることによる効果の詳細については、後述する製造方法の説明の中で述べる。 In this regard, in the photoelectric conversion device according to the present embodiment, the impurity region 136 is provided in the vicinity of the end portion of the p-type semiconductor region 120 on the transfer electrode 130 side. The impurity region 136 is formed by ion implantation using the transfer electrode 130 and the member 132 as masks, and the arrangement location is defined by the transfer electrode 130 and the member 132. Therefore, by appropriately setting the impurities introduced into the impurity region 136 and the ion implantation conditions thereof, the influence of the distance variation between the p-type semiconductor region 120 and the transfer electrode 130 can be mitigated. The details of the effect of providing the impurity region 136 will be described in the description of the manufacturing method described later.

次に、本実施形態による光電変換装置の製造方法について、図5乃至図10を用いて説明する。図5乃至図10は、本実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、ここでは本実施形態による光電変換装置の主たる特徴部分である光電変換部PD及び転送トランジスタM1の製造方法について説明するものとする。 Next, a method of manufacturing the photoelectric conversion device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 10. 5 to 10 are process cross-sectional views showing a method of manufacturing a photoelectric conversion device according to the present embodiment. Here, a method of manufacturing the photoelectric conversion unit PD and the transfer transistor M1, which are the main feature parts of the photoelectric conversion device according to the present embodiment, will be described.

まず、対向する一対の表面である第1面114及び第2面116を有する半導体基板110を用意する。半導体基板110としては、特に限定されるものではないが、例えばp型シリコン基板を適用することができる。 First, a semiconductor substrate 110 having a pair of facing surfaces, a first surface 114 and a second surface 116, is prepared. The semiconductor substrate 110 is not particularly limited, but for example, a p-type silicon substrate can be applied.

次いで、半導体基板110の第1面114の側に、例えばSTI法やLOCOS法により、光電変換部PD及び転送トランジスタM1が配置される活性領域を画定する素子分離領域118を形成する(図5(a))。図5(a)には一例として、STI法により形成した素子分離領域118を示している。 Next, an element separation region 118 that defines an active region in which the photoelectric conversion unit PD and the transfer transistor M1 are arranged is formed on the side of the first surface 114 of the semiconductor substrate 110 by, for example, the STI method or the LOCOS method (FIG. 5 (FIG. 5). a)). FIG. 5A shows an element separation region 118 formed by the STI method as an example.

光電変換部PDや転送トランジスタM1(浮遊拡散部FDを含む)が配される活性領域を画定する素子分離領域118は、隣接する画素との間における混色を防ぐ観点から、酸化シリコンなどの絶縁材料よりなる絶縁構造体によって構成することが望ましい。一方、隣接画素間の分離は、必ずしも素子分離領域118と同じ絶縁構造体である必要はなく、PN接合分離であってもよい。或いは、素子分離領域118と同様の絶縁構造体に、PN接合分離を併用してもよい。PN接合分離を用いる場合には、分離部に、電荷蓄積層(n型半導体領域122)と逆導電型の半導体領域を配置する。 The element separation region 118 that defines the active region in which the photoelectric conversion unit PD and the transfer transistor M1 (including the floating diffusion unit FD) are arranged is an insulating material such as silicon oxide from the viewpoint of preventing color mixing with adjacent pixels. It is desirable to construct it with an insulating structure made of. On the other hand, the separation between adjacent pixels does not necessarily have to be the same insulating structure as the element separation region 118, and may be a PN junction separation. Alternatively, PN junction separation may be used in combination with the same insulating structure as the element separation region 118. When PN junction separation is used, a charge storage layer (n-type semiconductor region 122) and a reverse conductive type semiconductor region are arranged in the separation portion.

次いで、フォトリソグラフィ及びイオン注入を用い、素子分離領域118により画定された活性領域内の所定の領域に、p型半導体領域120及びn型半導体領域122をそれぞれ形成する(図5(b))。p型半導体領域120及びn型半導体領域122は、イオン注入法を用いることで、所望の深さに所望の不純物濃度で再現性よく形成することができる。一方、平面視におけるp型半導体領域120及びn型半導体領域122の形成場所については、露光装置のアライメント精度などの影響により、所望の位置に対して数十nm程度のばらつきが生じうる。 Next, using photolithography and ion implantation, a p-type semiconductor region 120 and an n-type semiconductor region 122 are formed in predetermined regions within the active region defined by the device separation region 118, respectively (FIG. 5 (b)). The p-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 122 can be formed at a desired depth and at a desired impurity concentration with good reproducibility by using an ion implantation method. On the other hand, the locations where the p-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 122 are formed in a plan view may vary from a desired position by about several tens of nm due to the influence of the alignment accuracy of the exposure apparatus and the like.

次いで、熱酸化法やCVD法などにより、少なくとも半導体基板110の第1面114上に、酸化シリコン等の絶縁材料よりなる絶縁膜126を形成する。 Next, an insulating film 126 made of an insulating material such as silicon oxide is formed on at least the first surface 114 of the semiconductor substrate 110 by a thermal oxidation method, a CVD method, or the like.

次いで、絶縁膜126の上に、例えば減圧CVD法により、転送電極130及び部材132となる導電膜、例えばポリシリコン膜を形成する。 Next, a conductive film to be the transfer electrode 130 and the member 132, for example, a polysilicon film, is formed on the insulating film 126 by, for example, a reduced pressure CVD method.

次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてこのポリシリコン膜をパターニングし、ポリシリコン膜よりなる転送電極130及び部材132を形成する(図5(c))。以後、転送電極130下の絶縁膜126は、その機能に着目しゲート絶縁膜128と呼ぶものとする。なお、ここでは転送電極130下の絶縁膜と部材132下の絶縁膜とを同じ絶縁膜(絶縁膜126)としたが、必ずしも同じである必要はなく、膜厚や材料の異なる絶縁膜によってこれらを作り分けてもよい。 Next, the polysilicon film is patterned using photolithography and dry etching to form a transfer electrode 130 and a member 132 made of the polysilicon film (FIG. 5 (c)). Hereinafter, the insulating film 126 under the transfer electrode 130 will be referred to as a gate insulating film 128, paying attention to its function. Here, the insulating film under the transfer electrode 130 and the insulating film under the member 132 are the same insulating film (insulating film 126), but they do not necessarily have to be the same. May be made separately.

減圧CVD法により成膜したポリシリコン膜は、例えば、膜厚が500nm程度のとき、真性応力値が−200Pa程度の引張り応力を有する膜となる。したがって、このポリシリコン膜により部材132を構成することで、部材132が有する応力によって半導体層112に歪が与えられ、この歪が与えられて形成される歪み層がゲッタリング層として機能しうる。 The polysilicon film formed by the reduced pressure CVD method is, for example, a film having a tensile stress having an intrinsic stress value of about −200 Pa when the film thickness is about 500 nm. Therefore, by forming the member 132 with the polysilicon film, the semiconductor layer 112 is distorted by the stress of the member 132, and the strain layer formed by applying this strain can function as a gettering layer.

部材132は、部材132を形成する工程よりも後の工程で発生する金属不純物を捕獲し、これら金属不純物に起因するノイズ発生を抑制するゲッタリング層としての役割をも併せ持つ。部材132を光電変換部PDの上に残存することには、ゲッタリングサイトや光吸収層としての役割のほか、ポリシリコン膜をドライエッチングする際のエッチングダメージが光電変換部PDに導入されるのを抑制する効果もある。これらの目的においては、部材132は、必ずしも応力を有する膜でなくてもよい。 The member 132 also has a role as a gettering layer that captures metal impurities generated in a step after the step of forming the member 132 and suppresses noise generation caused by these metal impurities. In order for the member 132 to remain on the photoelectric conversion unit PD, in addition to its role as a gettering site and a light absorption layer, etching damage during dry etching of the polysilicon film is introduced into the photoelectric conversion unit PD. It also has the effect of suppressing. For these purposes, the member 132 does not necessarily have to be a stressed film.

部材132に対しては、ゲッタリング効果を高めるための追加の処理を施してもよい。例えば、フォトリソグラフィ及びドライエッチング等を用いて部材132の表面に凹凸を設けて表面積を増やすことにより、ゲッタリングサイトを増やすことができる。或いは、ポリシリコン膜にGeイオンやNイオンをイオン注入して結晶粒界を小さくすることにより、トラップサイトとなる界面を増やすことができる。 The member 132 may be subjected to an additional treatment for enhancing the gettering effect. For example, the gettering site can be increased by providing unevenness on the surface of the member 132 by using photolithography, dry etching, or the like to increase the surface area. Alternatively, by Ge ions and N 2 ions are implanted to reduce the crystal grain boundaries in the polysilicon film, it is possible to increase the surface to be trap site.

転送電極130及び部材132を形成する際のフォトリソグラフィにおいても、露光装置のアライメント精度などの影響により、所望の位置に対して数十nm程度のばらつきが生じうる。そのため、p型半導体領域120と転送電極130との間の距離は、ロット毎、基板毎、チップ毎、或いは、画素毎に、数十nm程度のばらつきをもつ可能性がある。 Even in photolithography when forming the transfer electrode 130 and the member 132, a variation of about several tens of nm may occur with respect to a desired position due to the influence of the alignment accuracy of the exposure apparatus and the like. Therefore, the distance between the p-type semiconductor region 120 and the transfer electrode 130 may vary by several tens of nm for each lot, each substrate, each chip, or each pixel.

次いで、フォトリソグラフィ及びイオン注入を用い、素子分離領域118により画定された活性領域内の所定の領域に、n型半導体領域124及び不純物領域136をそれぞれ形成する(図6(a))。n型半導体領域124及び不純物領域136は、イオン注入法を用いることで、所望の深さに所望の不純物濃度で再現性よく形成することができる。また、転送電極130、部材132及び素子分離領域118をイオン注入の際のマスクとして利用することで、n型半導体領域124及び不純物領域136をこれらに対して自己整合的に形成することができる。これにより、n型半導体領域124及び不純物領域136については、平面視における形成場所においても、転送電極130や部材132に対するばらつきを抑制することができる。 Next, using photolithography and ion implantation, an n-type semiconductor region 124 and an impurity region 136 are formed in predetermined regions within the active region defined by the device separation region 118, respectively (FIG. 6A). The n-type semiconductor region 124 and the impurity region 136 can be formed at a desired depth and a desired impurity concentration with good reproducibility by using an ion implantation method. Further, by using the transfer electrode 130, the member 132, and the element separation region 118 as masks at the time of ion implantation, the n-type semiconductor region 124 and the impurity region 136 can be formed in a self-aligned manner with respect to them. As a result, it is possible to suppress variations in the transfer electrode 130 and the member 132 with respect to the n-type semiconductor region 124 and the impurity region 136 even at the formation location in a plan view.

ここで、不純物領域136の形成工程について、図8及び図9を用いてより具体的に説明する。図8は不純物領域136をn型不純物のイオン注入により形成する場合の例であり、図9は不純物領域136をp型不純物のイオン注入により形成する場合の例である。図8(a)及び図9(a)は転送電極130とp型半導体領域120との間の距離がD1である場合を示し、図8(b)及び図9(b)は転送電極130とp型半導体領域120との間の距離がD1よりも大きいD2である場合を示している。転送電極130とp型半導体領域120との間の距離のばらつきは、前述の通り、p型半導体領域120及び転送電極130を形成する際のフォトリソグラフィ工程における位置合わせずれに起因して生じうる。 Here, the step of forming the impurity region 136 will be described more specifically with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 shows an example in which the impurity region 136 is formed by ion implantation of an n-type impurity, and FIG. 9 shows an example in which the impurity region 136 is formed by ion implantation of a p-type impurity. 8 (a) and 9 (a) show the case where the distance between the transfer electrode 130 and the p-type semiconductor region 120 is D1, and FIGS. 8 (b) and 9 (b) show the case where the distance between the transfer electrode 130 and the p-type semiconductor region 120 is D1. The case where the distance between the p-type semiconductor region 120 and the p-type semiconductor region 120 is larger than D1 is shown. As described above, the variation in the distance between the transfer electrode 130 and the p-type semiconductor region 120 may occur due to the misalignment in the photolithography step when forming the p-type semiconductor region 120 and the transfer electrode 130.

不純物領域136を形成するためのイオン注入は、図8及び図9に矢印で示すように、半導体基板110の法線方向に対し、転送電極130から見てn型半導体領域124の側(図において右側)に所定の角度、傾斜した方向から行う。これにより、転送電極130と不純物領域136との間隔は、転送電極130によるシャドー効果によって、注入イオンの入射角度及び転送電極130の高さに応じた所定の距離となる。 Ion implantation for forming the impurity region 136 is performed on the side of the n-type semiconductor region 124 as viewed from the transfer electrode 130 with respect to the normal direction of the semiconductor substrate 110, as shown by arrows in FIGS. 8 and 9 (in the figure). Perform from the direction of inclination at a predetermined angle (on the right side). As a result, the distance between the transfer electrode 130 and the impurity region 136 becomes a predetermined distance according to the incident angle of the injected ions and the height of the transfer electrode 130 due to the shadow effect of the transfer electrode 130.

図8に示すように、不純物領域136を形成するための不純物としてp型半導体領域120とは逆導電型のn型不純物(砒素イオンや燐イオン)を用いた場合、p型半導体領域120と不純物領域136とが重なる領域138においてp型キャリアが補償される。これにより、不純物領域136と重なる領域138におけるp型半導体領域120のキャリア濃度が低下する。 As shown in FIG. 8, when an n-type impurity (arsenic ion or phosphorus ion) that is inversely conductive from the p-type semiconductor region 120 is used as the impurity for forming the impurity region 136, the p-type semiconductor region 120 and the impurity are used. The p-type carrier is compensated in the region 138 where the region 136 overlaps. As a result, the carrier concentration of the p-type semiconductor region 120 in the region 138 overlapping the impurity region 136 decreases.

なお、不純物領域136を形成するための不純物としてp型半導体領域120とは逆導電型のn型不純物(砒素イオンや燐イオン)を用いる場合、p型半導体領域120を打ち消す(緩和する)必要がある。したがって、不純物領域136は、p型半導体領域120を覆うように、p型半導体領域120に対して同等以上の深さが好ましい。ただし、不純物領域136の注入濃度やデバイス設計によっては、不純物領域136はp型半導体領域120に対して同等未満の深さであってもよい。 When an n-type impurity (arsenic ion or phosphorus ion) that is inversely conductive from the p-type semiconductor region 120 is used as the impurity for forming the impurity region 136, it is necessary to cancel (relax) the p-type semiconductor region 120. be. Therefore, the impurity region 136 preferably has a depth equal to or greater than that of the p-type semiconductor region 120 so as to cover the p-type semiconductor region 120. However, depending on the injection concentration of the impurity region 136 and the device design, the impurity region 136 may have a depth less than the same as that of the p-type semiconductor region 120.

したがって、転送電極130とp型半導体領域120との間の距離が仮に距離D1や距離D2のようにばらついたとしても、p型半導体領域120とn型半導体領域122との境界部に生じる急峻なポテンシャル分布を緩和することができる。すなわち、よりばらつきの少ない転送特性をうることができ、転送特性のばらつきに起因するノイズ成分を低減することができる。 Therefore, even if the distance between the transfer electrode 130 and the p-type semiconductor region 120 varies as in the distance D1 and the distance D2, the steepness that occurs at the boundary between the p-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 122 occurs. The potential distribution can be relaxed. That is, it is possible to obtain transfer characteristics with less variation, and it is possible to reduce noise components caused by variations in transfer characteristics.

不純物領域136を形成するためのn型不純物の注入量は、例えば、不純物領域136中のn型不純物の濃度が、p型半導体領域120中のp型不純物の濃度と、n型半導体領域122中のn型不純物の濃度との間の濃度となるように、適宜設定することができる。 Regarding the injection amount of the n-type impurity for forming the impurity region 136, for example, the concentration of the n-type impurity in the impurity region 136 is the concentration of the p-type impurity in the p-type semiconductor region 120 and the concentration of the p-type impurity in the n-type semiconductor region 122. It can be appropriately set so that the concentration is between the concentration of the n-type impurity and the concentration of the n-type impurity.

また、図9に示すように、不純物領域136を形成するための不純物としてp型半導体領域120と同じ導電型のp型不純物(硼素イオン)を用いた場合、不純物領域136によってp型半導体領域120が転送電極130の方向に延伸されることになる。前述のように、不純物領域136は転送電極130に対して自己整合的に形成されるため、不純物領域136と転送電極130との間の距離(D3)は、精度よく制御することができる。 Further, as shown in FIG. 9, when the same conductive type p-type impurity (boron ion) as the p-type semiconductor region 120 is used as the impurity for forming the impurity region 136, the p-type semiconductor region 120 is formed by the impurity region 136. Will be stretched in the direction of the transfer electrode 130. As described above, since the impurity region 136 is formed in a self-aligned manner with respect to the transfer electrode 130, the distance (D3) between the impurity region 136 and the transfer electrode 130 can be controlled with high accuracy.

なお、不純物領域136を形成するための不純物としてp型半導体領域120と同じ導電型のp型不純物(硼素イオン)を用いる場合、電荷の転送を阻害しないよう、不純物領域136はp型半導体領域120に対して同等以下の深さが好ましい。不純物領域136がp型半導体領域120よりも深くなると、不純物領域136でポテンシャルの障壁ができてしまい、転送残りが生じやすくなるためである。ただし、不純物領域136の注入濃度やデバイス設計によっては、不純物領域136はp型半導体領域120よりも深く形成されてもよい。 When the same conductive p-type impurity (boron ion) as the p-type semiconductor region 120 is used as the impurity for forming the impurity region 136, the impurity region 136 is the p-type semiconductor region 120 so as not to hinder the transfer of electric charges. The depth is preferably equal to or less than that of the above. This is because when the impurity region 136 is deeper than the p-type semiconductor region 120, a potential barrier is formed in the impurity region 136, and transfer residue is likely to occur. However, depending on the injection concentration of the impurity region 136 and the device design, the impurity region 136 may be formed deeper than the p-type semiconductor region 120.

したがって、転送電極130とp型半導体領域120との間の距離が仮に距離D1や距離D2のようにばらついたとしても、p型半導体領域120及び不純物領域136により構成されるp型領域と転送電極130との間の距離D3を一定にすることができる。これにより、転送電極130の近傍に、より安定したポテンシャル分布を形成できるようになる。すなわち、よりばらつきの少ない転送特性を得ることができ、転送特性のばらつきに起因するノイズ成分を低減することができる。 Therefore, even if the distance between the transfer electrode 130 and the p-type semiconductor region 120 varies as in the distance D1 and the distance D2, the p-type region and the transfer electrode composed of the p-type semiconductor region 120 and the impurity region 136 The distance D3 between the 130 and the 130 can be kept constant. This makes it possible to form a more stable potential distribution in the vicinity of the transfer electrode 130. That is, it is possible to obtain transfer characteristics with less variation, and it is possible to reduce noise components caused by variations in transfer characteristics.

不純物領域136を形成するためのp型不純物の注入量は、例えば、不純物領域136中のp型不純物の濃度が、p型半導体領域120中のp型不純物の濃度と、n型半導体領域122中のn型不純物の濃度との間の濃度となるように、適宜設定することができる。 The injection amount of the p-type impurity for forming the impurity region 136 is, for example, that the concentration of the p-type impurity in the impurity region 136 is the concentration of the p-type impurity in the p-type semiconductor region 120 and the concentration of the p-type impurity in the n-type semiconductor region 122. It can be appropriately set so that the concentration is between the concentration of the n-type impurity and the concentration of the n-type impurity.

次いで、転送電極130や部材132などが設けられた半導体基板110の第1面114の側に、例えばTEOSなどの原料ガスを用いたCVD法により、例えば酸化シリコンなどの絶縁材料よりなるバッファ膜140を形成する(図6(b))。バッファ膜140を構成する絶縁材料としては、窒化シリコンよりも誘電率の低い酸化シリコン系の絶縁材料を適用することが望ましい。 Next, a buffer film 140 made of an insulating material such as silicon oxide is formed on the side of the first surface 114 of the semiconductor substrate 110 provided with the transfer electrode 130 and the member 132 by a CVD method using a raw material gas such as TEOS. (Fig. 6 (b)). As the insulating material constituting the buffer film 140, it is desirable to use a silicon oxide-based insulating material having a dielectric constant lower than that of silicon nitride.

この際、転送電極130と部材132との間隙部134は、バッファ膜140を構成する絶縁材料によって充填することが望ましい。典型的には、転送電極130と部材132との間隔を、転送電極130及び部材132の高さに相当する距離以下に設定することで、バッファ膜140を構成する絶縁材料によって間隙部134を充填することができる。 At this time, it is desirable that the gap 134 between the transfer electrode 130 and the member 132 is filled with an insulating material constituting the buffer film 140. Typically, by setting the distance between the transfer electrode 130 and the member 132 to be equal to or less than the distance corresponding to the height of the transfer electrode 130 and the member 132, the gap 134 is filled with the insulating material constituting the buffer film 140. can do.

或いは、例えば図10に示すように、転送電極130と部材132との間隙部134の少なくとも一部に空隙142が残存するように、バッファ膜140を堆積するようにしてもよい。CVD法により堆積した膜のステップカバレッジは、例えば成膜温度や成膜速度などに依存する。例えば、相対的に低い成膜温度や相対的に成膜速度の速い条件で成膜を行うことにより、ステップカバレッジの劣る膜となり、間隙部134の一部を空隙142として残すことが可能である。 Alternatively, as shown in FIG. 10, for example, the buffer film 140 may be deposited so that the gap 142 remains in at least a part of the gap 134 between the transfer electrode 130 and the member 132. The step coverage of the film deposited by the CVD method depends on, for example, the film formation temperature and the film formation rate. For example, by forming a film under conditions of a relatively low film formation temperature or a relatively high film formation rate, the film has poor step coverage, and a part of the gap 134 can be left as a gap 142. ..

このようにして、間隙部134の上をバッファ膜140で覆うことにより、その後に成膜する窒化シリコン膜などの誘電率の高い膜が間隙部134に入り込むのを防止することができる。これにより、転送電極130と部材132との間の寄生容量を低減し、信号電荷の転送時に発生する信号ノイズや信号遅れを抑制することができる。 By covering the gap 134 with the buffer film 140 in this way, it is possible to prevent a film having a high dielectric constant, such as a silicon nitride film, which is subsequently formed, from entering the gap 134. As a result, the parasitic capacitance between the transfer electrode 130 and the member 132 can be reduced, and the signal noise and signal delay generated when the signal charge is transferred can be suppressed.

次いで、バッファ膜140の上に、例えばCVD法により、例えば窒化シリコンよりなるエッチングストップ膜144と、例えば酸化シリコンよりなる層間絶縁膜146と、を形成する。 Next, an etching stop film 144 made of, for example, silicon nitride and an interlayer insulating film 146 made of, for example, silicon oxide are formed on the buffer film 140 by, for example, a CVD method.

次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、層間絶縁膜146、エッチングストップ膜144及びバッファ膜140をパターニングし、転送電極130及びn型半導体領域124に達するコンタクトホールを形成する。 Next, the interlayer insulating film 146, the etching stop film 144, and the buffer film 140 are patterned by photolithography and dry etching to form contact holes reaching the transfer electrode 130 and the n-type semiconductor region 124.

次いで、CVD法やスパッタ法等によりTiNなどのバリアメタル及びW等の金属材料を堆積後、層間絶縁膜146上のこれら導電膜を除去することにより、コンタクトホール内に形成されたコンタクトプラグ148,150を形成する(図6(c))。 Next, a barrier metal such as TiN and a metal material such as W are deposited by a CVD method, a sputtering method, or the like, and then these conductive films on the interlayer insulating film 146 are removed to form a contact plug 148 in the contact hole. 150 is formed (FIG. 6 (c)).

この後、コンタクトプラグ148,150が埋め込まれた層間絶縁膜146の上に、コンタクトプラグ148,150に接続される不図示の配線や封止膜などを形成し、不図示の支持基板との貼り合わせを行う。 After that, wiring, a sealing film, etc. (not shown) connected to the contact plugs 148, 150 are formed on the interlayer insulating film 146 in which the contact plugs 148, 150 are embedded, and attached to a support substrate (not shown). Make adjustments.

次いで、半導体基板110を、第2面116の側から薄化し、半導体層112を形成する(図7(a))。半導体基板110の薄化には、バックグラインド、ウェットエッチング、化学的機械的研磨(CMP)などを用いることができる。以後の説明では、半導体基板110の薄化により露出した半導体基板110の新たな表面についても、便宜的に第2面116と呼ぶものとする。すなわち、半導体基板110を薄化することにより形成される半導体層112は、一対の表面である第1面114及び第2面116を有するものである。 Next, the semiconductor substrate 110 is thinned from the side of the second surface 116 to form the semiconductor layer 112 (FIG. 7A). Backgrinding, wet etching, chemical mechanical polishing (CMP), and the like can be used to thin the semiconductor substrate 110. In the following description, the new surface of the semiconductor substrate 110 exposed due to the thinning of the semiconductor substrate 110 will also be referred to as the second surface 116 for convenience. That is, the semiconductor layer 112 formed by thinning the semiconductor substrate 110 has a pair of surfaces, a first surface 114 and a second surface 116.

次いで、半導体層112の第2面116の上に、不図示のピニング膜や不図示の反射防止膜を介して、層間絶縁膜152、遮光膜154、封止膜156などを形成する(図7(b))。 Next, an interlayer insulating film 152, a light-shielding film 154, a sealing film 156, and the like are formed on the second surface 116 of the semiconductor layer 112 via a pinning film (not shown) and an antireflection film (not shown) (FIG. 7). (B)).

この後、封止膜156の上に、カラーフィルタやマイクロレンズ等の光学部材を含む不図示の光学層を形成し、本実施形態による光電変換装置を完成する。 After that, an optical layer (not shown) including an optical member such as a color filter and a microlens is formed on the sealing film 156 to complete the photoelectric conversion device according to the present embodiment.

このように、本実施形態によれば、光電変換部で生じるノイズを低減するとともに、光電変換部から浮遊拡散部への信号電荷の転送特性を向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the noise generated in the photoelectric conversion unit and improve the transfer characteristics of the signal charge from the photoelectric conversion unit to the floating diffusion unit.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による光電変換装置について、図11及び図12を用いて説明する。第1実施形態による光電変換装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
[Second Embodiment]
The photoelectric conversion device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. The same components as those of the photoelectric conversion device according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態では、第1実施形態の構成を、画素構成の異なる他の光電変換装置に適用した例を説明する。 In this embodiment, an example in which the configuration of the first embodiment is applied to another photoelectric conversion device having a different pixel configuration will be described.

本実施形態による光電変換装置は、図11に示すように、1つの画素12が、光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4と、転送トランジスタM11,M12,M13,M14と、を有している。また、本実施形態による光電変換装置は、リセットトランジスタM2と、増幅トランジスタM3と、選択トランジスタM41,M42と、スイッチトランジスタM5と、蓄積容量CSと、を有している。 In the photoelectric conversion device according to the present embodiment, as shown in FIG. 11, one pixel 12 includes photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4 and transfer transistors M11, M12, M13, M14. .. Further, the photoelectric conversion device according to the present embodiment includes a reset transistor M2, an amplification transistor M3, selection transistors M41 and M42, a switch transistor M5, and a storage capacitance CS.

光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4は、例えばフォトダイオードである。光電変換部PD1のフォトダイオードは、アノードが接地電圧ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM11のソースに接続されている。光電変換部PD2のフォトダイオードは、アノードが接地電圧ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM12のソースに接続されている。光電変換部PD3のフォトダイオードは、アノードが接地電圧ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM13のソースに接続されている。光電変換部PD4のフォトダイオードは、アノードが接地電圧ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM14のソースに接続されている。 The photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4 are, for example, photodiodes. In the photodiode of the photoelectric conversion unit PD1, the anode is connected to the ground voltage node and the cathode is connected to the source of the transfer transistor M11. In the photodiode of the photoelectric conversion unit PD2, the anode is connected to the ground voltage node and the cathode is connected to the source of the transfer transistor M12. In the photodiode of the photoelectric conversion unit PD3, the anode is connected to the ground voltage node and the cathode is connected to the source of the transfer transistor M13. In the photodiode of the photoelectric conversion unit PD4, the anode is connected to the ground voltage node and the cathode is connected to the source of the transfer transistor M14.

転送トランジスタM11,M12,M13,M14のドレインは、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートに接続されている。転送トランジスタM11,M12,M13,M14のドレイン、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートの接続ノードは、いわゆる浮遊拡散部FDである。浮遊拡散部FDには、スイッチトランジスタM5を介して蓄積容量CSが接続されている。浮遊拡散部FDは、容量成分(浮遊拡散容量)を含み、この容量成分による電荷の保持部を構成する。 The drains of the transfer transistors M11, M12, M13, and M14 are connected to the source of the reset transistor M2 and the gate of the amplification transistor M3. The connection node of the drain of the transfer transistors M11, M12, M13, and M14, the source of the reset transistor M2, and the gate of the amplification transistor M3 is a so-called floating diffusion unit FD. A storage capacitance CS is connected to the floating diffusion unit FD via a switch transistor M5. The floating diffusion unit FD includes a capacitance component (floating diffusion capacitance), and constitutes a charge holding portion by this capacitance component.

リセットトランジスタM2のドレイン及び増幅トランジスタM3のドレインは、電源電圧ノード(電圧Vdd)に接続されている。なお、リセットトランジスタM2のドレインに供給される電圧と、増幅トランジスタM3のドレインに供給される電圧とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。増幅トランジスタM3のソースは、選択トランジスタM41のドレイン及び選択トランジスタM42のドレインに接続されている。選択トランジスタM41のソースは、当該画素12に対応する列の出力線161に接続されている。選択トランジスタM42のソースは、当該画素12に対応する列の出力線162に接続されている。出力線161,162の各々には、電流源18が接続されている。 The drain of the reset transistor M2 and the drain of the amplification transistor M3 are connected to the power supply voltage node (voltage Vdd). The voltage supplied to the drain of the reset transistor M2 and the voltage supplied to the drain of the amplification transistor M3 may be the same or different. The source of the amplification transistor M3 is connected to the drain of the selection transistor M41 and the drain of the selection transistor M42. The source of the selection transistor M41 is connected to the output line 161 of the column corresponding to the pixel 12. The source of the selection transistor M42 is connected to the output line 162 of the column corresponding to the pixel 12. A current source 18 is connected to each of the output lines 161, 162.

図11に示す構成の画素12の場合、画素領域10の各行に配された制御線14は、制御信号TX1,TX2,TX3,TX4,RES,SEL1,SEL2,SWを供給する8本の信号線を含む。制御信号TX1を供給する信号線は、対応する行に属する画素12の転送トランジスタM11のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号TX2を供給する信号線は、対応する行に属する画素12の転送トランジスタM12のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号TX3を供給する信号線は、対応する行に属する画素12の転送トランジスタM13のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号TX4を供給する信号線は、対応する行に属する画素12の転送トランジスタM14のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号RESを供給する信号線は、対応する行に属する画素12のリセットトランジスタM2のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号SEL1を供給する信号線は、対応する行に属する画素12の選択トランジスタM41のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号SEL2を供給する信号線は、対応する行に属する画素12の選択トランジスタM42のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御信号SWを供給する信号線は、対応する行に属する画素12のスイッチトランジスタM5のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。画素12を構成する各トランジスタがN型トランジスタで構成される場合、垂直走査回路30からハイレベルの制御信号が供給されることにより、対応するトランジスタはオンになる。また、垂直走査回路30からローレベルの制御信号が供給されることにより、対応するトランジスタはオフになる。 In the case of the pixel 12 having the configuration shown in FIG. 11, the control lines 14 arranged in each line of the pixel area 10 are eight signal lines for supplying the control signals TX1, TX2, TX3, TX4, RES, SEL1, SEL2, SW. including. The signal line for supplying the control signal TX1 is connected to the gate of the transfer transistor M11 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. The signal line for supplying the control signal TX2 is connected to the gate of the transfer transistor M12 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. The signal line for supplying the control signal TX3 is connected to the gate of the transfer transistor M13 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. The signal line for supplying the control signal TX4 is connected to the gate of the transfer transistor M14 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. The signal line for supplying the control signal RES is connected to the gate of the reset transistor M2 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. The signal line for supplying the control signal SEL1 is connected to the gate of the selection transistor M41 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. The signal line for supplying the control signal SEL2 is connected to the gate of the selection transistor M42 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a signal line common to these pixels 12. The signal line for supplying the control signal SW is connected to the gate of the switch transistor M5 of the pixel 12 belonging to the corresponding line, and forms a common signal line for these pixels 12. When each transistor constituting the pixel 12 is composed of an N-type transistor, the corresponding transistor is turned on by supplying a high-level control signal from the vertical scanning circuit 30. Further, when the low level control signal is supplied from the vertical scanning circuit 30, the corresponding transistor is turned off.

光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4は、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換(光電変換)するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタM11は、制御信号TX1によって制御され、オンになることにより、光電変換部PD1が保持する電荷を浮遊拡散部FDに転送する。同様に、転送トランジスタM12は、制御信号TX2によって制御され、オンになることにより、光電変換部PD2が保持する電荷を浮遊拡散部FDに転送する。また、転送トランジスタM13は、制御信号TX3によって制御され、オンになることにより、光電変換部PD3が保持する電荷を浮遊拡散部FDに転送する。また、転送トランジスタM14は、制御信号TXによって制御され、オンになることにより、光電変換部PD4が保持する電荷を浮遊拡散部FDに転送する。 The photoelectric conversion unit PD1, PD2, PD3, PD4 converts the incident light into an amount of electric charge corresponding to the amount of light (photoelectric conversion) and accumulates the generated electric charge. The transfer transistor M11 is controlled by the control signal TX1 and is turned on to transfer the electric charge held by the photoelectric conversion unit PD1 to the floating diffusion unit FD. Similarly, the transfer transistor M12 is controlled by the control signal TX2 and turned on to transfer the electric charge held by the photoelectric conversion unit PD2 to the floating diffusion unit FD. Further, the transfer transistor M13 is controlled by the control signal TX3, and when it is turned on, the electric charge held by the photoelectric conversion unit PD3 is transferred to the floating diffusion unit FD. Further, the transfer transistor M14 is controlled by the control signal TX, and when it is turned on, the electric charge held by the photoelectric conversion unit PD4 is transferred to the floating diffusion unit FD.

浮遊拡散部FDは、光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4から転送された電荷を保持するとともに、その電圧を浮遊拡散部FDの容量と転送された電荷の量とに応じた所定の電圧に設定する。リセットトランジスタM2は、制御信号RESによって制御され、オンになることにより、浮遊拡散部FDを電圧Vddに応じた所定の電圧にリセットする。 The floating diffusion unit FD holds the charges transferred from the photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4, and sets the voltage to a predetermined voltage according to the capacity of the floating diffusion unit FD and the amount of the transferred charges. Set. The reset transistor M2 is controlled by the control signal RES, and when it is turned on, the floating diffusion unit FD is reset to a predetermined voltage corresponding to the voltage Vdd.

スイッチトランジスタM5は、制御信号SWによって制御され、オンになることにより、浮遊拡散部FDに蓄積容量CSを接続する。すなわち、スイッチトランジスタM5がオンのとき、浮遊拡散部FDの容量に蓄積容量CSが並列に接続され、スイッチトランジスタM5がオフのときよりも浮遊拡散部FDの容量が増加する。 The switch transistor M5 is controlled by the control signal SW and is turned on to connect the storage capacitance CS to the floating diffusion unit FD. That is, when the switch transistor M5 is on, the storage capacitance CS is connected in parallel to the capacitance of the floating diffusion section FD, and the capacitance of the floating diffusion section FD increases as compared with when the switch transistor M5 is off.

増幅トランジスタM3は、ドレインに電圧Vddが供給され、選択トランジスタM41及び出力線161を介して、或いは、選択トランジスタM42及び出力線162を介して、ソースに電流源18からバイアス電流が供給される構成となっている。すなわち、増幅トランジスタM3は、ゲートを入力ノードとする増幅部(ソースフォロワ回路)を構成している。これにより、増幅トランジスタM3は、光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4への入射光により生じた電荷の量に応じた信号を出力する。 The amplification transistor M3 has a configuration in which a voltage Vdd is supplied to the drain and a bias current is supplied to the source from the current source 18 via the selection transistor M41 and the output line 161 or via the selection transistor M42 and the output line 162. It has become. That is, the amplification transistor M3 constitutes an amplification unit (source follower circuit) having a gate as an input node. As a result, the amplification transistor M3 outputs a signal corresponding to the amount of electric charge generated by the incident light on the photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4.

選択トランジスタM41は、制御信号SEL1によって制御され、オンになることにより、増幅トランジスタM3の出力信号を出力線161に出力する。選択トランジスタM42は、制御信号SEL2によって制御され、オンになることにより、増幅トランジスタM3の出力信号を出力線162に出力する。 The selection transistor M41 is controlled by the control signal SEL1 and is turned on to output the output signal of the amplification transistor M3 to the output line 161. The selection transistor M42 is controlled by the control signal SEL2, and when it is turned on, the output signal of the amplification transistor M3 is output to the output line 162.

転送トランジスタM11〜M14のうち、動作モードに応じたいずれか1つ以上の転送トランジスタM11〜M14をオンにすることにより、オンになった転送トランジスタM11〜M14に接続された光電変換部PDの電荷が浮遊拡散部FDへと転送される。例えば、転送トランジスタM11のみをオンにした場合、光電変換部PD1に保持された電荷が浮遊拡散部FDへと転送され、光電変換部PD1への入射光により生じた電荷の量に応じた信号が出力線161又は出力線162に出力される。また、転送トランジスタM11〜M14を総てオンにした場合、光電変換部PD1〜PD4に保持された電荷が浮遊拡散部FDで加算され、光電変換部PD1〜PD4への入射光により生じた電荷の総量に応じた信号が出力線161又は出力線162に出力される。 By turning on any one or more of the transfer transistors M11 to M14 according to the operation mode, the electric charge of the photoelectric conversion unit PD connected to the transfer transistors M11 to M14 turned on. Is transferred to the floating diffusion unit FD. For example, when only the transfer transistor M11 is turned on, the electric charge held in the photoelectric conversion unit PD1 is transferred to the floating diffusion unit FD, and a signal corresponding to the amount of electric charge generated by the incident light on the photoelectric conversion unit PD1 is output. It is output to the output line 161 or the output line 162. Further, when all the transfer transistors M11 to M14 are turned on, the charges held in the photoelectric conversion units PD1 to PD4 are added by the floating diffusion unit FD, and the charges generated by the incident light on the photoelectric conversion units PD1 to PD4 are charged. A signal corresponding to the total amount is output to the output line 161 or the output line 162.

このように、本実施形態による光電変換装置の画素12は、1つの浮遊拡散部FDを共有する4つの光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4を有している。また、増幅トランジスタM3に接続された2つの選択トランジスタM41,M42を有しており、増幅トランジスタM3の出力信号を、選択トランジスタM41,M42を介して、出力線161又は出力線162のいずれかに出力できるように構成されている。 As described above, the pixel 12 of the photoelectric conversion device according to the present embodiment has four photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4 that share one floating diffusion unit FD. Further, it has two selection transistors M41 and M42 connected to the amplification transistor M3, and the output signal of the amplification transistor M3 is transmitted to either the output line 161 or the output line 162 via the selection transistors M41 and M42. It is configured to output.

図12は、図11の回路構成を実現するための平面レイアウトの一例である。図12には、Y方向に隣り合う2つの画素12の一部について、活性領域(素子分離領域118)及びゲート層のパターンを示している。図中、実線が活性領域を示し、斜線を付した領域がゲート層である。また、一点鎖線の領域は、n型半導体領域122が設けられた領域、すなわち光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4に対応している。図12では、画素12を構成するトランジスタのゲートに、それらの符号を付している。 FIG. 12 is an example of a plane layout for realizing the circuit configuration of FIG. FIG. 12 shows a pattern of an active region (element separation region 118) and a gate layer for a part of two pixels 12 adjacent to each other in the Y direction. In the figure, the solid line indicates the active region, and the shaded region is the gate layer. The alternate long and short dash line region corresponds to the region provided with the n-type semiconductor region 122, that is, the photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, and PD4. In FIG. 12, the gates of the transistors constituting the pixel 12 are designated by their reference numerals.

図12において、浮遊拡散部FDを挟むように上下に2つずつ配された光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4が、1つの画素12の4つの光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4である。Y方向に隣り合う一の画素12の光電変換部PD1,PD2と他の画素12の光電変換部PD3,PD4との間は、不図示のp型半導体領域によって互いに分離されている。また、1つの画素の、光電変換部PD1と光電変換部PD2との間及び光電変換部PD3と光電変換部PD4との間も、不図示のp型半導体領域によって互いに分離されている。 In FIG. 12, the photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4 arranged vertically so as to sandwich the floating diffusion unit FD are the four photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4 of one pixel 12. be. The photoelectric conversion units PD1 and PD2 of one pixel 12 adjacent to each other in the Y direction and the photoelectric conversion units PD3 and PD4 of the other pixel 12 are separated from each other by a p-type semiconductor region (not shown). Further, one pixel between the photoelectric conversion unit PD1 and the photoelectric conversion unit PD2 and between the photoelectric conversion unit PD3 and the photoelectric conversion unit PD4 are also separated from each other by a p-type semiconductor region (not shown).

これら画素12の光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4の上には、第1実施形態の場合と同様、部材132が設けられている。ここで、本実施形態の光電変換装置においては、図12に示すように、1つの画素12の光電変換部PD1,PD2が、連続する1つの部材132によって覆われている。また、1つの画素12の光電変換部PD3,PD4が、連続する1つの部材132によって覆われている。一の画素12の光電変換部PD1,PD2を覆う部材132と、この画素12に隣接する他の画素12の光電変換部PD3,PD4を覆う部材132とは、連続する1つのパターンにより構成されていることが望ましい。図12には、一の画素12の光電変換部PD1,PD2を覆う部材132と、この画素12に隣接する他の画素12の光電変換部PD3,PD4を覆う部材132とが連続する1つのパターンにより構成された例を示している。 As in the case of the first embodiment, the member 132 is provided on the photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4 of these pixels 12. Here, in the photoelectric conversion device of the present embodiment, as shown in FIG. 12, the photoelectric conversion units PD1 and PD2 of one pixel 12 are covered with one continuous member 132. Further, the photoelectric conversion units PD3 and PD4 of one pixel 12 are covered with one continuous member 132. The member 132 that covers the photoelectric conversion units PD1 and PD2 of one pixel 12 and the member 132 that covers the photoelectric conversion units PD3 and PD4 of the other pixel 12 adjacent to the pixel 12 are composed of one continuous pattern. It is desirable to be there. In FIG. 12, one pattern in which a member 132 covering the photoelectric conversion units PD1 and PD2 of one pixel 12 and a member 132 covering the photoelectric conversion units PD3 and PD4 of another pixel 12 adjacent to the pixel 12 are continuous. An example composed of is shown.

このように部材132を構成することで、光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4の配置領域及びこれらの分離領域を、部材132によって覆うことができる。これにより、部材132を形成する工程よりも後の工程で発生する金属不純物が光電変換部PDへと浸入するのを効果的に防ぐことができる。 By configuring the member 132 in this way, the arrangement region of the photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4 and the separation region thereof can be covered by the member 132. As a result, it is possible to effectively prevent metal impurities generated in a step after the step of forming the member 132 from infiltrating into the photoelectric conversion unit PD.

なお、第1実施形態では、転送電極130と部材132との間の距離は所望の転送特性が得られる程度にこれらの間の寄生容量を低減できるように設定することが望ましいことを述べたが、他のトランジスタのゲート電極については必ずしも同じである必要はない。例えば、リセットトランジスタM2や選択トランジスタM41,M42のゲート電極と部材132との間の距離は、図12に示すように転送トランジスタM11,M12,M13,M14の転送電極と部材132との間の距離より小さくても大きくてもよい。画素12をより高密度に配置する観点からは、リセットトランジスタM2等のゲート電極と部材132との間の距離は、転送トランジスタM11,M12,M13,M14の転送電極と部材132との間の距離よりも小さくすることが望ましい。 In the first embodiment, it has been stated that it is desirable to set the distance between the transfer electrode 130 and the member 132 so that the parasitic capacitance between them can be reduced to the extent that desired transfer characteristics can be obtained. , The gate electrodes of other transistors do not necessarily have to be the same. For example, the distance between the gate electrodes of the reset transistors M2 and the selection transistors M41 and M42 and the member 132 is the distance between the transfer electrodes of the transfer transistors M11, M12, M13 and M14 and the member 132 as shown in FIG. It may be smaller or larger. From the viewpoint of arranging the pixels 12 at a higher density, the distance between the gate electrode such as the reset transistor M2 and the member 132 is the distance between the transfer electrode of the transfer transistors M11, M12, M13, and M14 and the member 132. It is desirable to make it smaller than.

このように、本実施形態によれば、光電変換部で生じるノイズを低減するとともに、光電変換部から浮遊拡散部への信号電荷の転送特性を向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the noise generated in the photoelectric conversion unit and improve the transfer characteristics of the signal charge from the photoelectric conversion unit to the floating diffusion unit.

[第3実施形態]
本発明の第3実施形態による撮像システムについて、図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
[Third Embodiment]
The imaging system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging system according to the present embodiment.

上記第1及び第2実施形態で述べた光電変換装置100は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系を成す光学装置と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図13には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。 The photoelectric conversion device 100 described in the first and second embodiments is applicable to various imaging systems. Examples of applicable imaging systems include digital still cameras, digital camcorders, surveillance cameras, copiers, fax machines, mobile phones, in-vehicle cameras, observation satellites and the like. The image pickup system also includes a camera module including an optical device forming an optical system such as a lens and an image pickup device. FIG. 13 illustrates a block diagram of a digital still camera as an example of these.

図13に例示した撮像システム200は、撮像装置201、被写体の光学像を撮像装置201に結像させるレンズ202、レンズ202を通過する光量を可変にするための絞り204、レンズ202の保護のためのバリア206を有する。レンズ202及び絞り204は、撮像装置201に光を集光する光学系を成す光学装置である。撮像装置201は、第1及び第2実施形態のいずれかで説明した光電変換装置100であって、レンズ202により結像された光学像を画像データに変換する。 The image pickup system 200 illustrated in FIG. 13 includes an image pickup device 201, a lens 202 for forming an optical image of a subject on the image pickup device 201, an aperture 204 for varying the amount of light passing through the lens 202, and protection of the lens 202. Has a barrier 206 of. The lens 202 and the diaphragm 204 are optical devices that form an optical system that collects light on the image pickup device 201. The image pickup apparatus 201 is the photoelectric conversion apparatus 100 described in any of the first and second embodiments, and converts an optical image formed by the lens 202 into image data.

撮像システム200は、また、撮像装置201より出力される出力信号の処理を行う信号処理部208を有する。信号処理部208は、撮像装置201が出力するデジタル信号から画像データの生成を行う。また、信号処理部208は必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。撮像装置201は、信号処理部208で処理されるデジタル信号を生成するAD変換部を備えうる。AD変換部は、撮像装置201の光電変換部が形成された半導体層(半導体基板)に形成されていてもよいし、撮像装置201の光電変換部が形成された半導体層とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、信号処理部208が撮像装置201と同一の半導体基板に形成されていてもよい。 The imaging system 200 also has a signal processing unit 208 that processes an output signal output from the imaging device 201. The signal processing unit 208 generates image data from the digital signal output by the image pickup apparatus 201. Further, the signal processing unit 208 performs an operation of performing various corrections and compressions as necessary and outputting image data. The image pickup apparatus 201 may include an AD conversion unit that generates a digital signal processed by the signal processing unit 208. The AD conversion unit may be formed on a semiconductor layer (semiconductor substrate) on which the photoelectric conversion unit of the image pickup apparatus 201 is formed, or a semiconductor substrate different from the semiconductor layer on which the photoelectric conversion unit of the image pickup apparatus 201 is formed. It may be formed in. Further, the signal processing unit 208 may be formed on the same semiconductor substrate as the image pickup apparatus 201.

撮像システム200は、更に、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部210、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部(外部I/F部)212を有する。更に撮像システム200は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体214、記録媒体214に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部(記録媒体制御I/F部)216を有する。なお、記録媒体214は、撮像システム200に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。 The imaging system 200 further includes a memory unit 210 for temporarily storing image data, and an external interface unit (external I / F unit) 212 for communicating with an external computer or the like. Further, the imaging system 200 includes a recording medium 214 such as a semiconductor memory for recording or reading imaging data, and a recording medium control interface unit (recording medium control I / F unit) 216 for recording or reading on the recording medium 214. Has. The recording medium 214 may be built in the imaging system 200 or may be detachable.

更に撮像システム200は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部218、撮像装置201と信号処理部208に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部220を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム200は少なくとも撮像装置201と、撮像装置201から出力された出力信号を処理する信号処理部208とを有すればよい。 Further, the image pickup system 200 includes an overall control / calculation unit 218 that controls various calculations and the entire digital still camera, and a timing generation unit 220 that outputs various timing signals to the image pickup device 201 and the signal processing unit 208. Here, a timing signal or the like may be input from the outside, and the imaging system 200 may have at least an imaging device 201 and a signal processing unit 208 that processes an output signal output from the imaging device 201.

撮像装置201は、撮像信号を信号処理部208に出力する。信号処理部208は、撮像装置201から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部208は、撮像信号を用いて、画像を生成する。 The image pickup apparatus 201 outputs an image pickup signal to the signal processing unit 208. The signal processing unit 208 performs predetermined signal processing on the image pickup signal output from the image pickup apparatus 201, and outputs image data. The signal processing unit 208 uses the image pickup signal to generate an image.

このように、本実施形態によれば、第1又は第2実施形態による光電変換装置100を適用した撮像システムを実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize an imaging system to which the photoelectric conversion device 100 according to the first or second embodiment is applied.

[第4実施形態]
本発明の第4実施形態による撮像システム及び移動体について、図14を用いて説明する。図14は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
[Fourth Embodiment]
The imaging system and the moving body according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an imaging system and a moving body according to the present embodiment.

図14(a)は、車載カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム300は、撮像装置310を有する。撮像装置310は、上記第1及び第2実施形態のいずれかに記載の光電変換装置100である。撮像システム300は、撮像装置310により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部312と、撮像システム300により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う視差取得部314を有する。また、撮像システム300は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部316と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部318と、を有する。ここで、視差取得部314や距離取得部316は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部318はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated circuit)等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。 FIG. 14A shows an example of an imaging system related to an in-vehicle camera. The imaging system 300 includes an imaging device 310. The imaging device 310 is the photoelectric conversion device 100 according to any one of the first and second embodiments. The image pickup system 300 has an image processing unit 312 that performs image processing on a plurality of image data acquired by the image pickup device 310, and a parallax (phase difference of the parallax image) from the plurality of image data acquired by the image pickup system 300. It has a parallax acquisition unit 314 that performs calculation. Further, the imaging system 300 includes a distance acquisition unit 316 that calculates the distance to the object based on the calculated parallax, and a collision determination unit 318 that determines whether or not there is a possibility of collision based on the calculated distance. And have. Here, the parallax acquisition unit 314 and the distance acquisition unit 316 are examples of distance information acquisition means for acquiring distance information to an object. That is, the distance information is information on parallax, defocus amount, distance to an object, and the like. The collision determination unit 318 may determine the possibility of collision by using any of these distance information. The distance information acquisition means may be realized by specially designed hardware or may be realized by a software module. Further, it may be realized by FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like, or may be realized by a combination thereof.

撮像システム300は車両情報取得装置320と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム300は、衝突判定部318での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ECU330が接続されている。また、撮像システム300は、衝突判定部318での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置340とも接続されている。例えば、衝突判定部318の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ECU330はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置340は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。 The imaging system 300 is connected to the vehicle information acquisition device 320, and can acquire vehicle information such as vehicle speed, yaw rate, and steering angle. Further, the imaging system 300 is connected to a control ECU 330 which is a control device that outputs a control signal for generating a braking force to the vehicle based on the determination result of the collision determination unit 318. The imaging system 300 is also connected to an alarm device 340 that issues an alarm to the driver based on the determination result of the collision determination unit 318. For example, when there is a high possibility of a collision as a result of the collision determination unit 318, the control ECU 330 controls the vehicle to avoid the collision and reduce the damage by applying the brake, returning the accelerator, suppressing the engine output, and the like. The alarm device 340 warns the user by sounding an alarm such as a sound, displaying alarm information on the screen of a car navigation system or the like, or giving vibration to the seat belt or steering wheel.

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム300で撮像する。図14(b)に、車両前方(撮像範囲350)を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置320が、撮像システム300ないしは撮像装置310に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。 In the present embodiment, the periphery of the vehicle, for example, the front or the rear, is imaged by the image pickup system 300. FIG. 14B shows an imaging system for imaging the front of the vehicle (imaging range 350). The vehicle information acquisition device 320 sends an instruction to the image pickup system 300 or the image pickup device 310. With such a configuration, the accuracy of distance measurement can be further improved.

上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体(移動装置)に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。 In the above, an example of controlling so as not to collide with another vehicle has been described, but it can also be applied to control for automatically driving following other vehicles and control for automatically driving so as not to go out of the lane. .. Further, the imaging system can be applied not only to a vehicle such as a own vehicle but also to a moving body (moving device) such as a ship, an aircraft, or an industrial robot. In addition, it can be applied not only to mobile objects but also to devices that widely use object recognition, such as intelligent transportation systems (ITS).

[第5実施形態]
本発明の第5実施形態による機器について、図15を用いて説明する。図15は、本実施形態による機器の概略構成を示すブロック図である。
[Fifth Embodiment]
The device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of the device according to the present embodiment.

図15は、光電変換装置APRを含む機器EQPを示す模式図である。光電変換装置APRの全部又は一部が、半導体デバイスICである。本例の光電変換装置APRは、例えば、イメージセンサやAF(Auto Focus)センサ、測光センサ、測距センサとして用いることができる。半導体デバイスICは、光電変換部を含む画素回路PXCが行列状に配列された画素エリアPXを有する。半導体デバイスICは画素エリアPXの周囲に周辺エリアPRを有することができる。周辺エリアPRには画素回路以外の回路を配置することができる。 FIG. 15 is a schematic view showing an apparatus EQP including a photoelectric conversion device APR. All or part of the photoelectric conversion device APR is a semiconductor device IC. The photoelectric conversion device APR of this example can be used as, for example, an image sensor, an AF (Auto Focus) sensor, a photometric sensor, or a distance measuring sensor. The semiconductor device IC has a pixel area PX in which pixel circuits PXC including a photoelectric conversion unit are arranged in a matrix. The semiconductor device IC can have a peripheral area PR around the pixel area PX. A circuit other than the pixel circuit can be arranged in the peripheral area PR.

光電変換装置APRは、複数の光電変換部が設けられた第1半導体チップと、周辺回路が設けられた第2半導体チップとを積層した構造(チップ積層構造)を有していてもよい。第2半導体チップにおける周辺回路は、ぞれぞれ、第1半導体チップの画素列に対応した列回路とすることができる。また、第2半導体チップにおける周辺回路は、それぞれ、第1半導体チップの画素あるいは画素ブロックに対応したマトリクス回路とすることもできる。第1半導体チップと第2半導体チップとの接続は、貫通電極(TSV)、銅等の導電体の直接接合によるチップ間配線、チップ間のマイクロバンプによる接続、ワイヤボンディングによる接続などを採用することができる。 The photoelectric conversion device APR may have a structure (chip laminated structure) in which a first semiconductor chip provided with a plurality of photoelectric conversion units and a second semiconductor chip provided with peripheral circuits are laminated. The peripheral circuits in the second semiconductor chip can be column circuits corresponding to the pixel sequences of the first semiconductor chip, respectively. Further, the peripheral circuits in the second semiconductor chip may be matrix circuits corresponding to the pixels or pixel blocks of the first semiconductor chip, respectively. For the connection between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip, wire-to-chip wiring by direct coupling of a through electrode (TSV), a conductor such as copper, connection by microbumps between chips, connection by wire bonding, etc. shall be adopted. Can be done.

光電変換装置APRは、半導体デバイスICの他に、半導体デバイスICを収容するパッケージPKGを含みうる。パッケージPKGは、半導体デバイスICが固定された基体と、半導体デバイスICに対向するガラス等の蓋体と、基体に設けられた端子と半導体デバイスICに設けられた端子とを接続するボンディングワイヤやバンプ等の接続部材と、を含みうる。 The photoelectric conversion device APR may include a package PKG containing the semiconductor device IC in addition to the semiconductor device IC. The package PKG is a bonding wire or bump that connects a substrate on which a semiconductor device IC is fixed, a lid such as glass facing the semiconductor device IC, and a terminal provided on the substrate and a terminal provided on the semiconductor device IC. Etc., and may include a connecting member such as.

機器EQPは、光学装置OPT、制御装置CTRL、処理装置PRCS、表示装置DSPL、記憶装置MMRYの少なくともいずれかを更に備えうる。光学装置OPTは、光電変換装置としての光電変換装置APRに対応するものであり、例えばレンズやシャッター、ミラーである。制御装置CTRLは、光電変換装置APRを制御するものであり、例えばASICなどの半導体デバイスである。処理装置PRCSは、光電変換装置APRから出力された信号を処理するものであり、AFE(アナログフロントエンド)あるいはDFE(デジタルフロントエンド)を構成する。処理装置PRCSは、CPU(中央処理装置)やASIC(特定用途向け集積回路)などの半導体デバイスである。表示装置DSPLは、光電変換装置APRで得られた情報(画像)を表示する、EL表示装置や液晶表示装置である。記憶装置MMRYは、光電変換装置APRで得られた情報(画像)を記憶する、磁気デバイスや半導体デバイスである。記憶装置MMRYは、SRAMやDRAMなどの揮発性メモリ、或いは、フラッシュメモリやハードディスクドライブなどの不揮発性メモリである。機械装置MCHNは、モーターやエンジン等の可動部あるいは推進部を有する。機器EQPでは、光電変換装置APRから出力された信号を表示装置DSPLに表示したり、機器EQPが備える通信装置(不図示)によって外部に送信したりする。そのために、機器EQPは、光電変換装置APRが有する記憶回路部や演算回路部とは別に、記憶装置MMRYや処理装置PRCSを更に備えることが好ましい。 The equipment EQP may further include at least one of an optical device OPT, a control device CTRL, a processing device PRCS, a display device DSPL, and a storage device MMRY. The optical device OPT corresponds to the photoelectric conversion device APR as a photoelectric conversion device, and is, for example, a lens, a shutter, or a mirror. The control device CTRL controls the photoelectric conversion device APR, and is a semiconductor device such as an ASIC. The processing device PRCS processes the signal output from the photoelectric conversion device APR, and constitutes an AFE (analog front end) or a DFE (digital front end). The processing device PRCS is a semiconductor device such as a CPU (central processing unit) or an ASIC (integrated circuit for a specific application). The display device DSPL is an EL display device or a liquid crystal display device that displays information (images) obtained by the photoelectric conversion device APR. The storage device MMRY is a magnetic device or a semiconductor device that stores information (images) obtained by the photoelectric conversion device APR. The storage device MMRY is a volatile memory such as SRAM or DRAM, or a non-volatile memory such as a flash memory or a hard disk drive. The mechanical device MCNH has a moving part or a propulsion part such as a motor or an engine. In the device EQP, the signal output from the photoelectric conversion device APR is displayed on the display device DSPL, or transmitted to the outside by a communication device (not shown) included in the device EQP. Therefore, it is preferable that the device EQP further includes a storage device MMRY and a processing device PRCS in addition to the storage circuit unit and the arithmetic circuit unit of the photoelectric conversion device APR.

図15に示した機器EQPは、撮影機能を有する情報端末(例えばスマートフォンやウエアラブル端末)やカメラ(例えばレンズ交換式カメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ)などの電子機器でありうる。カメラにおける機械装置MCHNはズーミングや合焦、シャッター動作のために光学装置OPTの部品を駆動することができる。また、機器EQPは、車両や船舶、飛行体などの輸送機器(移動体)でありうる。また、機器EQPは、内視鏡やCTスキャナーなどの医療機器でありうる。また、機器EQPは、内視鏡やCTスキャナーなどの医療機器でありうる。 The device EQP shown in FIG. 15 can be an electronic device such as an information terminal (for example, a smartphone or a wearable terminal) or a camera (for example, an interchangeable lens camera, a compact camera, a video camera, or a surveillance camera) having a photographing function. The mechanical device MCNH in the camera can drive the components of the optical device OPT for zooming, focusing, and shutter operation. Further, the device EQP can be a transportation device (mobile body) such as a vehicle, a ship, or a flying object. Further, the device EQP can be a medical device such as an endoscope or a CT scanner. Further, the device EQP can be a medical device such as an endoscope or a CT scanner.

輸送機器における機械装置MCHNは移動装置として用いられうる。輸送機器としての機器EQPは、光電変換装置APRを輸送するものや、撮影機能により運転(操縦)の補助及び/又は自動化を行うものに好適である。運転(操縦)の補助及び/又は自動化のための処理装置PRCSは、光電変換装置APRで得られた情報に基づいて移動装置としての機械装置MCHNを操作するための処理を行うことができる。 The mechanical device MCNH in the transportation equipment can be used as a mobile device. The equipment EQP as a transportation device is suitable for transporting a photoelectric conversion device APR and for assisting and / or automating operation (maneuvering) by a photographing function. The processing device PRCS for assisting and / or automating the operation (maneuvering) can perform processing for operating the mechanical device MCNH as a mobile device based on the information obtained by the photoelectric conversion device APR.

本実施形態による光電変換装置APRは、その設計者、製造者、販売者、購入者及び/又は使用者に、高い価値を提供することができる。そのため、光電変換装置APRを
機器EQPに搭載すれば、機器EQP価値も高めることができる。よって、機器EQPの製造、販売を行う上で、本実施形態の光電変換装置APRの機器EQPへの搭載を決定することは、機器EQPの価値を高める上で有利である。
The photoelectric conversion device APR according to the present embodiment can provide high value to its designer, manufacturer, seller, purchaser and / or user. Therefore, if the photoelectric conversion device APR is mounted on the device EQP, the device EQP value can be increased. Therefore, in manufacturing and selling the equipment EQP, it is advantageous to determine the mounting of the photoelectric conversion device APR of the present embodiment on the equipment EQP in order to increase the value of the equipment EQP.

[変形実施形態]
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
[Modification Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways.
For example, an example in which a part of the configuration of any of the embodiments is added to another embodiment or an example in which a part of the configuration of another embodiment is replaced with another embodiment is also an embodiment of the present invention.

また、上記第1実施形態では、転送電極130と部材132との間の寄生容量を低減する構成と、p型半導体領域120と転送電極130との位置合わせずれによる影響を低減する構成と、を含む形態を説明したが、いずれか一方のみを含む形態でもよい。 Further, in the first embodiment, the configuration for reducing the parasitic capacitance between the transfer electrode 130 and the member 132 and the configuration for reducing the influence of the misalignment between the p-type semiconductor region 120 and the transfer electrode 130 are provided. Although the including form has been described, a form including only one of them may be used.

また、上記実施形態で説明した画素構成は例示であり、適宜変更が可能である。
例えば、上記第1実施形態では、1つの画素12が1つの光電変換部PDを有する場合について説明した。また、上記第2実施形態では、1つの画素12が4つの光電変換部PD1,PD2,PD3,PD4を有する場合を説明した。しかしながら、画素12の構成は、これら実施形態の例に限定されるものではない。例えば、1つの画素12が有する光電変換部PDの数は、特に限定されるものではなく、2つ、3つ或いは5つ以上であってもよい。
Further, the pixel configuration described in the above embodiment is an example and can be changed as appropriate.
For example, in the first embodiment, the case where one pixel 12 has one photoelectric conversion unit PD has been described. Further, in the second embodiment, the case where one pixel 12 has four photoelectric conversion units PD1, PD2, PD3, PD4 has been described. However, the configuration of the pixel 12 is not limited to the examples of these embodiments. For example, the number of photoelectric conversion units PD included in one pixel 12 is not particularly limited, and may be two, three, or five or more.

また、連続する1つのパターンで構成される部材132が覆う光電変換部PDの数も、上記実施形態の例に限定されるものではない。例えば、第1実施形態の場合のように各々の画素12が1つの光電変換部PDを有する場合において、隣り合う画素12の2つの光電変換部PDを連続する1つのパターンで構成される部材132により覆うように構成してもよい。或いは、各々の画素12が2つの光電変換部PDを有する場合において、隣り合う画素12の4つの光電変換部PDを連続する1つのパターンで構成される部材132により覆うように構成してもよい。また、連続する1つのパターンで構成される部材132が、3つ以上の画素12の光電変換部PDを覆うように構成されていてもよい。1つの部材132により覆われる複数の光電変換部PDは、図12に示すように1つの活性領域に設けられていてもよいし、別々の活性領域に設けられていてもよい。 Further, the number of photoelectric conversion units PD covered by the member 132 composed of one continuous pattern is not limited to the example of the above embodiment. For example, when each pixel 12 has one photoelectric conversion unit PD as in the case of the first embodiment, the member 132 in which two photoelectric conversion units PD of adjacent pixels 12 are formed by one continuous pattern. It may be configured to cover with. Alternatively, when each pixel 12 has two photoelectric conversion units PD, the four photoelectric conversion units PD of adjacent pixels 12 may be covered with a member 132 composed of one continuous pattern. .. Further, the member 132 composed of one continuous pattern may be configured to cover the photoelectric conversion unit PD of three or more pixels 12. As shown in FIG. 12, the plurality of photoelectric conversion units PD covered by one member 132 may be provided in one active region or may be provided in separate active regions.

また、上記第2実施形態では、2つの選択トランジスタM41,M42を有する画素12を例示したが、第1実施形態と同様、選択トランジスタは1つであってもよい。 Further, in the second embodiment, the pixel 12 having the two selection transistors M41 and M42 is illustrated, but as in the first embodiment, the number of selection transistors may be one.

また、上記実施形態では、ゲッタリングサイト及び光吸収層として適用可能な部材132の構成材料としてポリシリコンを例示したが、ポリシリコン以外の他の材料により構成してもよい。また、部材132の構成材料は、ゲッタリングサイト及び光吸収層のうちのいずれか一方にのみ適用可能な材料であってもよい。 Further, in the above embodiment, polysilicon is exemplified as a constituent material of the member 132 applicable as a gettering site and a light absorption layer, but it may be composed of a material other than polysilicon. Further, the constituent material of the member 132 may be a material applicable to only one of the gettering site and the light absorption layer.

また、上記第3及び第4実施形態に示した撮像システムは、本発明の光電変換装置を適用しうる撮像システムの例を示したものであり、本発明の光電変換装置を適用可能な撮像システムは図13及び図14に示した構成に限定されるものではない。第5実施形態に示した機器についても同様である。 Further, the imaging system shown in the third and fourth embodiments shows an example of an imaging system to which the photoelectric conversion device of the present invention can be applied, and an imaging system to which the photoelectric conversion device of the present invention can be applied. Is not limited to the configurations shown in FIGS. 13 and 14. The same applies to the equipment shown in the fifth embodiment.

なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that all of the above embodiments merely show examples of embodiment in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.

12…画素
100…光電変換装置
112…半導体層
118…素子分離領域
120…p型半導体領域
122,124…n型半導体領域
128…ゲート絶縁膜
130…転送電極
132…部材
134…間隙部
136…不純物領域
140…バッファ膜
142…空隙142
144…エッチングストップ膜
12 ... Pixel 100 ... Photoelectric conversion device 112 ... Semiconductor layer 118 ... Element separation region 120 ... P-type semiconductor region 122, 124 ... n-type semiconductor region 128 ... Gate insulating film 130 ... Transfer electrode 132 ... Member 134 ... Gap 136 ... Impurities Region 140 ... Buffer film 142 ... Void 142
144 ... Etching stop film

Claims (20)

第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1導電型と異なる第2導電型の第2の半導体領域と、を含む半導体層と、
前記半導体層の上に設けられ、前記第2の半導体領域における光電変換で生じた電荷を転送する転送電極と、
前記転送電極と同じ材料からなり、前記転送電極から離隔して、前記第2の半導体領域を覆うように設けられた部材と、を有し、
前記第1の半導体領域は、前記第2の半導体領域と前記部材との間に位置し、
前記半導体層は、前記転送電極と前記部材との間の部分に重なる位置に、不純物領域を有し、
前記不純物領域の少なくとも一部のグロスの不純物濃度は、前記第1の半導体領域のグロスの不純物濃度よりも高い
ことを特徴とする光電変換装置。
A semiconductor layer including a first conductive type first semiconductor region and a second conductive type second semiconductor region different from the first conductive type.
A transfer electrode provided on the semiconductor layer and transferring charges generated by photoelectric conversion in the second semiconductor region, and a transfer electrode.
It has a member made of the same material as the transfer electrode, separated from the transfer electrode, and provided so as to cover the second semiconductor region.
The first semiconductor region is located between the second semiconductor region and the member.
The semiconductor layer has an impurity region at a position overlapping the portion between the transfer electrode and the member.
A photoelectric conversion device characterized in that the impurity concentration of at least a part of the gloss in the impurity region is higher than the impurity concentration of the gloss in the first semiconductor region.
前記不純物領域の前記一部は、前記第1導電型の不純物及び前記第2導電型の不純物を含み、
前記不純物領域は、前記転送電極及び/又は前記部材により規定される位置に設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の光電変換装置。
The part of the impurity region contains the first conductive type impurity and the second conductive type impurity.
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the impurity region is provided at a position defined by the transfer electrode and / or the member.
前記不純物領域は、前記第1導電型である
ことを特徴とする請求項1又は2記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to claim 1 or 2, wherein the impurity region is the first conductive type.
前記不純物領域は、前記第2導電型である
ことを特徴とする請求項1又は2記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to claim 1 or 2, wherein the impurity region is the second conductive type.
前記転送電極と前記部材との間の間隙部は、窒化シリコンよりも誘電率の低い物質により構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the gap between the transfer electrode and the member is made of a substance having a dielectric constant lower than that of silicon nitride.
半導体層に設けられた光電変換部と、
前記半導体層の上に設けられ、前記光電変換部で生じた電荷を転送する転送電極と、
前記転送電極と同じ材料からなり、前記転送電極から離隔して、前記光電変換部を覆うように設けられた部材と、を有し、
前記転送電極と前記部材との間の部分には、窒化シリコンよりも誘電率の低い物質が配置されている
ことを特徴とする光電変換装置。
A photoelectric conversion unit provided on the semiconductor layer and
A transfer electrode provided on the semiconductor layer and transferring the electric charge generated in the photoelectric conversion unit,
It has a member made of the same material as the transfer electrode, separated from the transfer electrode, and provided so as to cover the photoelectric conversion portion.
A photoelectric conversion device characterized in that a substance having a dielectric constant lower than that of silicon nitride is arranged in a portion between the transfer electrode and the member.
前記物質は、酸化シリコン系の絶縁材料である
ことを特徴とする請求項5又は6記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to claim 5 or 6, wherein the substance is a silicon oxide-based insulating material.
前記転送電極と前記部材との間の部分の少なくとも一部は空隙である
ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 5 to 7, wherein at least a part of a portion between the transfer electrode and the member is a gap.
前記転送電極と前記部材との間の距離は、前記転送電極及び前記部材の高さに相当する距離以下である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 8, wherein the distance between the transfer electrode and the member is equal to or less than a distance corresponding to the height of the transfer electrode and the member. ..
前記転送電極と前記部材との間の距離は、前記転送電極を含む画素の他のトランジスタのゲート電極と前記部材との間の距離よりも大きい
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光電変換装置。
Any of claims 1 to 9, wherein the distance between the transfer electrode and the member is larger than the distance between the gate electrode of another transistor of the pixel including the transfer electrode and the member. The photoelectric conversion device according to item 1.
複数の光電変換部が連続する1つの前記部材により覆われている
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 10, wherein a plurality of photoelectric conversion units are covered with one continuous member.
前記複数の光電変換部は、第1の画素の光電変換部と、第2の画素の光電変換部と、を含む
ことを特徴とする請求項11記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to claim 11, wherein the plurality of photoelectric conversion units include a photoelectric conversion unit of a first pixel and a photoelectric conversion unit of a second pixel.
前記複数の光電変換部は、1つの活性領域に設けられている
ことを特徴とする請求項11又は12記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to claim 11 or 12, wherein the plurality of photoelectric conversion units are provided in one active region.
前記部材は、電気的にフローティングの状態である
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 13, wherein the member is electrically in a floating state.
前記部材は、ポリシリコンにより構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 14, wherein the member is made of polysilicon.
前記部材は、鉄族元素を含有する
ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 15, wherein the member contains an iron group element.
前記半導体層に対して前記部材とは反対側に配された光学構造体を更に有する
ことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 16, further comprising an optical structure arranged on the side opposite to the member with respect to the semiconductor layer.
請求項1乃至17のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 17.
An imaging system characterized by having a signal processing unit that processes a signal output from the photoelectric conversion device.
移動体であって、
請求項1乃至17のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
It ’s a mobile body,
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 17.
A distance information acquisition means for acquiring distance information to an object from a parallax image based on a signal from the photoelectric conversion device, and
A moving body having a control means for controlling the moving body based on the distance information.
請求項1乃至17のいずれか1項に記載の光電変換装置を備える機器であって、
前記光電変換装置に対応する光学装置、
前記光電変換装置を制御する制御装置、
前記光電変換装置から出力された信号を処理する処理装置、
前記光電変換装置で得られた情報に基づいて制御される機械装置、
前記光電変換装置で得られた情報を表示する表示装置、及び、
前記光電変換装置で得られた情報を記憶する記憶装置
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。
A device including the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 17.
An optical device corresponding to the photoelectric conversion device,
A control device that controls the photoelectric conversion device,
A processing device that processes a signal output from the photoelectric conversion device,
A mechanical device controlled based on the information obtained by the photoelectric conversion device,
A display device that displays the information obtained by the photoelectric conversion device, and a display device that displays the information obtained by the photoelectric conversion device.
A device further comprising at least one of a storage devices for storing information obtained by the photoelectric conversion device.
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