JP2022033124A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
動作方法に関する。
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・
オブ・マター)に関するものである。
指す。よって、トランジスタやダイオードなどの半導体素子や半導体回路は半導体装置で
ある。また、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、撮像装置、および電子機器
などは、半導体素子や半導体回路を含む場合がある。よって、表示装置、発光装置、照明
装置、電気光学装置、撮像装置、および電子機器なども半導体装置を有する場合がある。
バッグ装置は、一般に、車両の衝突を加速度センサで感知してガス供給装置(インフレー
タ)を動作させ、インフレータから急激に発生したガスによりエアバッグを膨らませて、
乗員を保護する機能を有する。
メントパネル搭載型などの他に、助手席乗員の保護を目的とする助手席エアバッグ、後部
座席乗員の保護を目的とする後部座席用エアバッグなどが知られている。また、側面衝突
時の衝撃から乗員を保護するサイドエアバッグや、天井側に展開するエアバッグや、シー
トベルトにエアバッグを内蔵したエアベルトなども知られている。
シートの装着状態などを検出して、エアバッグ展開の有無、展開状態、展開方法などを決
定する、所謂「スマートエアバッグ」の実用化も進んでいる。
による加速度センサの誤動作を防ぐため、電磁波や超音波を用いて衝突を予知するエアバ
ッグ装置が開示されている。また、特許文献2には、イメージセンサで撮像した衝突予想
対象から衝突時の衝撃力を推定し、エアバッグ装置の作動開始タイミングやエアバッグ内
の圧力を最適化する技術思想が開示されている。
みで衝突予想対象そのものの推定ができないため、衝突時に生じる衝撃力の推定が困難で
ある。特許文献2に開示された方法では、特に夜間などの低照度下での撮像が既存のイメ
ージセンサ(撮像装置)では難しいため、衝突予知の精度が低下する。また、車両走行時
は、進行方向の正面方向や背面方向の外景と比較して、側面方向の外景は高速で変化する
。よって、車両走行時に撮像した側面方向の画像は歪み易く画像解析が難しい。このため
、特許文献2に開示された方法を、特に側面からの衝突予知に用いると、衝突予知の精度
が低下するという問題がある。
乗員保護装置などを提供することを課題の一つとする。または、夜間などの低照度下にお
いても正確に動作可能な乗員保護装置などを提供することを課題の一つとする。または、
車両走行時においても正確に動作可能な乗員保護装置などを提供することを課題の一つと
する。または、安全な乗員保護が可能な乗員保護装置などを提供することを課題の一つと
する。または、新規な乗員保護装置などを提供することを課題の一つとする。
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
であって、撮像装置は、セレンを含む受光素子と、酸化物半導体を有するトランジスタと
、を有し、制御装置は、撮像装置で撮像した画像を用いて衝突を予知する手段と、エアバ
ッグ装置を起動する手段と、を有する乗員保護装置である。
であって、撮像装置は、セレンを含む受光素子と、酸化物半導体を有するトランジスタと
、を有し、制御装置は、撮像装置で撮像した画像を用いて衝突を予知する手段と、予知に
もとづいて衝突以前にエアバッグ装置を起動する手段と、を有する乗員保護装置である。
、撮像装置は、グローバルシャッタ方式で動作することが好ましい。また、酸化物半導体
は、少なくともInまたはZnの一方を含むことが好ましい。
る。例えば、電車や機関車などの鉄道車両、クレーン車やブルドーザーなどの土木作業用
車両、有人ロボット、飛行機やヘリコプターなどの航空機、船舶、潜水艦、宇宙船などの
、様々な移動体に適用することができる。
提供することができる。または、夜間などの低照度下においても正確に動作可能な乗員保
護装置などを提供することができる。または、車両走行時においても正確に動作可能な乗
員保護装置などを提供することができる。または、安全な乗員保護が可能な乗員保護装置
を提供することができる。または、新規な乗員保護装置などを提供することができる。
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
瞭化するために誇張または省略されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに
限定されない。また、上面図(「平面図」ともいう。)や斜視図などにおいて、図面をわ
かりやすくするために、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。また、一部の隠れ
線などの記載を省略する場合がある。
付すものであり、工程順または積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではない。
また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同を避
けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。また、本明細書等にお
いて序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲において異なる序数詞が付さ
れる場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許
請求の範囲などにおいて序数詞を省略する場合がある。
は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合
と、XとYとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。
したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、
図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとす
る。
下の角度で配置されている状態をいう。従って、-5°以上5°以下の場合も含まれる。
また、「垂直」および「直交」とは、例えば、二つの直線が80°以上100°以下の角
度で配置されている状態をいう。従って、85°以上95°以下の場合も含まれる。
」または「均一」(これらの同意語を含む)などと言う場合は、明示されている場合を除
き、プラスマイナス20%の誤差を含むものとする。
ともいう)とは、低電源電位VSSよりも高い電位の電源電位を示す。また、低電源電位
VSS(以下、単に「VSS」または「L電位」ともいう)とは、高電源電位VDDより
も低い電位の電源電位を示す。また、接地電位をVDDまたはVSSとして用いることも
できる。例えばVDDが接地電位の場合には、VSSは接地電位より低い電位であり、V
SSが接地電位の場合には、VDDは接地電位より高い電位である。
じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜
」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用
語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
。
本発明の一態様の乗員保護装置110について、図面を参照して説明する。図1(A)は
、乗員保護装置110を有する車両100の外観を示す斜視図である。図1(B)は、車
両100の上面図である。なお、図面をわかりやすくするため、図1(B)などでは車両
100の構成要素の記載を一部省略している。図1(C)は、エアバッグ108が膨張し
た時の車両100の上面図である。また、図2に乗員保護装置110のブロック図を示す
。
車両100は、前方に撮像装置111aおよび撮像装置111bを有する。また、右側面
に撮像装置112aおよび撮像装置112bを有する。また、左側面に撮像装置113a
および撮像装置113bを有する。また、後方に撮像装置114aおよび撮像装置114
bを有する。
ード102にエアバッグ装置132を有する。また、ドア103a内にエアバッグ装置1
33aを有し、ドア103b内にエアバッグ装置133bを有する。また、ドア104a
内にエアバッグ装置134aを有し、ドア104b内にエアバッグ装置134bを有する
。また、車両100は、制御装置120を有する。
20を含んで構成される。具体的には、撮像装置111a、撮像装置111b、撮像装置
112a、撮像装置112b、撮像装置113a、撮像装置113b、撮像装置114a
、および撮像装置114bのそれぞれが制御装置120に接続され、エアバッグ装置13
1、エアバッグ装置132、エアバッグ装置133a、エアバッグ装置133b、エアバ
ッグ装置134a、およびエアバッグ装置134bのそれぞれが制御装置120に接続さ
れる(図2(A)参照。)。
あってもよいし、無線接続方式であってもよい。金属配線などを用いて直接接続する有線
接続方式は、無線通信などを用いて接続する無線接続方式よりもノイズの影響を受けにく
い。金属配線に換えて光ファイバーなどを用いてもよい。一方、無線接続方式を用いると
、接続に用いる配線の使用量を減らすことができる。また、各撮像装置および各エアバッ
グ装置の設置自由度を高めることができる。よって、乗員保護装置110の設置を容易と
することができる。
照。)。センサ119としては、例えば、電磁波センサ、超音波センサ、赤外線センサ、
または加速度センサなどがある。制御装置120に複数種類のセンサ119を接続しても
よい。
を有する。また、撮像装置112aと撮像装置112b、はそれぞれ車両100右側の外
景を撮像する機能を有する。また、撮像装置113aと撮像装置113b、はそれぞれ車
両100左側の外景を撮像する機能を有する。また、撮像装置114aと撮像装置114
b、はそれぞれ車両100後方の外景を撮像する機能を有する。
送られ、制御装置120は、それぞれの画像を比較して、右側から車両100に接近する
物体の位置や速度などを判断する。よって、撮像装置112aと撮像装置112bは、地
上からの設置高さhが等しいことが好ましい。また、撮像装置112aと撮像装置112
bの間の距離Lは、50cm以上、好ましくは1m以上、より好ましくは2m以上とする
。距離Lが長いほど、車両100に接近する物体の位置や速度などの検出精度を高めるこ
とができる。上記事項は、撮像装置111aと撮像装置111b、撮像装置113aと撮
像装置113b、撮像装置114aと撮像装置114bについても同様である。
高い位置に設置することでより遠くまで撮像することができる。よって、車両100に接
近する物体を早く検出することができる。図3(A)では、撮像装置111a、撮像装置
111b、撮像装置112a、および撮像装置112bを車両100のルーフ近傍に設置
する例を示している。
検出精度をより高めることができる。図3(B)および図3(C)では、撮像装置111
aと撮像装置111bの間に撮像装置111cを設ける例と、撮像装置112aと撮像装
置112bの間に撮像装置112cを設ける例を示している。
一態様はこれに限定されない。目的や使用方法によって、一方向に対して1つの撮像装置
を設ける場合もありうる。
次に、乗員保護装置110の動作例について、図面を参照して説明する。
を撮像する複数の撮像装置それぞれを用いて外景を撮像する(ステップS310)。撮像
されたそれぞれの画像は制御装置120に送信される。制御装置120は、当該画像と距
離Lから、三角測量法などを用いて三次元画像を合成する。(ステップS320)。制御
装置120は、前回合成した三次元画像から車両100に接近する物体があるか判断する
(ステップS330)。車両100に接近する物体がない場合はステップS310にもど
り、新たな三次元画像を合成する。
突予想対象の形状をデータベースと照合し、衝突予想対象の種別を特定する(ステップS
340)。例えば、衝突予想対象が動物、人、二輪車、小型車両、大型車両、壁、電柱な
どのうち、どれであるかを特定する。衝突予想対象の種別により、衝突により衝突予想対
象が車両100に与える衝撃の大きさが異なる。なお、衝突予想対象の種別の特定は、三
次元画像に、電磁波センサ、超音波センサ、および/または赤外線センサなどを組み合わ
せることで、より正確な特定が可能となる。
衝撃の大きさを推定する(ステップS350)。
、衝突予想対象が車両100に衝突するかしないかを判断する(ステップS360)。衝
突する可能性が低いと判断した場合は、ステップS310に戻る。衝突する可能性が高い
と判断した場合、制御装置120は、エアバッグ装置を起動する信号をエアバッグ装置に
送信エアバッグ装置を動作させる(ステップS370)。
バッグ内の圧力を適切に制御することにより、最適な乗員の保護を実現することができる
。また、加速度センサなどを用いて衝突直後の衝撃を検出して、エアバッグ内の圧力を調
節してもよい。また、衝突前からエアバッグ装置を起動できるため、乗員を遅滞無く保護
することができる。
れるため、衝突前はポンプなどの機械的方法によりエアバッグを膨張させ、衝突以降にイ
ンフレータにより急激にエアバッグを膨張させることもできる。
などして、エアバッグの圧力や膨張速度などを調節してもよい。エアバッグ装置に複数の
インフレータを設ける場合、それぞれのインフレータの爆発力は同じでもよいし、異なっ
ていてもよい。
を低減することができるため、エアバッグ装置の動作による二次災害発生の可能性を低減
することができる。また、インフレータ動作時の爆発音を低減できるため、乗員の心理的
負担などの軽減も可能である。
に不具合が生じても、他のインフレータによってエアバッグ装置を確実に動作させること
ができる。よって、エアバッグ装置の冗長性を高めることができる。すなわち、乗員保護
装置の冗長性を高めることができる。本発明の一態様によれば、確実に動作し、信頼性の
高い乗員保護装置を実現することができる。
いると、直前で衝突が回避された場合やインフレータを動作させる必要がない程度の軽微
な衝突の場合は、エアバッグを収納して再び使用することができる。インフレータを複数
搭載したエアバッグ装置においても、エアバッグ装置の動作後に未使用のインフレータが
残っている場合はエアバッグを収納して再び使用することができる。エアバッグ装置を交
換する必要が無いため、車両100の整備費用を低減することができる。
後に、当該推定に応じた圧力や膨張速度などでエアバッグを膨張させてもよい。この時、
複数のインフレータを同時に動作させてもよいし、連続して動作させてもよい。
ーでは、ステップS350までは図4と同様に動作し、次に、衝突予想対象が車両100
に衝突したのか、していないのかを判断する(ステップS365)。衝突していないと判
断した場合は、ステップS310に戻る。衝突したと判断した場合は、制御装置120は
、エアバッグ装置を起動する信号をエアバッグ装置に送信し、エアバッグ装置を動作させ
る(ステップS370)。
図6乃至図8を用いて、車両100の前方に車両900が衝突する場合の乗員保護装置1
10の動作例を説明する。
車両900が車両100に接近していることを検出する(図6参照。)。続いて、制御装
置120は、車両900の形状から、車両900の種別が自動車であると推定する。また
、車両900の種別と、車両100と車両900の相対速度などから、衝突時の衝撃の大
きさを推定する。
グ装置132を起動させる。すると、それぞれのエアバッグ108が膨張を始める(図7
参照。)。衝突直後、それぞれのエアバッグ108の膨張が終了する(図8参照。)。そ
れぞれのエアバッグ108内の圧力は、推定した衝撃の大きさにより決定される。
図9乃至図11を用いて、車両100の右側方に車両900が衝突する場合の乗員保護装
置110の動作例を説明する。
車両900が車両100に接近していることを検出する(図9参照。)。続いて、制御装
置120は、車両900の形状から、車両900の種別が自動車であると推定する。また
、車両900の種別と、車両100と車両900の相対速度などから、衝突時の衝撃の大
きさを推定する。
ッグ装置133bを起動させる。すると、それぞれのエアバッグ108が膨張を始める(
図10参照。)。衝突直後、両者のエアバッグ108の膨張が終了する(図11参照。)
。この時のそれぞれのエアバッグ108内の圧力は、推定した衝撃の大きさにより決定さ
れる。
図12乃至図14を用いて、車両100の後方に車両900が衝突する場合の車両用乗員
保護装置110の動作例を説明する。
車両900が車両100に接近していることを検出する(図12参照。)。続いて、制御
装置120は、車両900の形状から、車両900の種別が自動車であると推定する。ま
た、車両900の種別と、車両100と車両900の相対速度などから、衝突時の衝撃の
大きさを推定する。
グ装置132、エアバッグ装置135a、およびエアバッグ装置135bを起動させる。
すると、それぞれのエアバッグ108が膨張を始める(図13参照。)。衝突直後、それ
ぞれのエアバッグ108の膨張が終了する(図14参照。)。この時のそれぞれのエアバ
ッグ108内の圧力は、推定した衝撃の大きさにより決定される。
図15乃至図17を用いて、車両100の前方に車両900が衝突する場合の乗員保護装
置110の動作例を説明する。
車両900が車両100に接近していることを検出する(図15参照。)。続いて、制御
装置120は、車両900の形状から、車両900の種別が自動車であると推定する。ま
た、車両900の種別と、車両100と車両900の相対速度などから、衝突時の衝撃の
大きさを推定する。
ータを有しているものとする。また、制御装置120が、前述の推定から2段階の動作が
最適であると判断したものとする。
1が有する第1のインフレータを動作させる。また、エアバッグ装置132が有する第1
のインフレータを動作させる(図16参照。)。
バッグ装置132が有する第2のインフレータを動作させる(図17参照。)。
速度を最適化することができる。よって、最適な乗員保護を実現することができる。
よって、動作させるエアバッグ装置を決定することができる。例えば、車両100の右側
方からの衝突の場合、エアバッグ装置133aとエアバッグ装置133bに加えて、エア
バッグ装置131やエアバッグ装置132なども動作させることができる。
推定した衝撃の大きさや自車と衝突対象物との衝突角度などによってこれらを動作させて
もよい。例えば、制御装置120が車両100の横転または横転の可能性を検知した場合
に、天井側や床側にエアバックを展開させてもよい。
させるエアバッグ装置や、展開するエアバッグの内圧や膨張速度などを決定してもよい。
である。
本実施の形態では、実施の形態1に示した撮像装置に用いることができる撮像装置115
について、図面を参照して説明する。
図18(A)は、撮像装置115の構成例を示す平面図である。撮像装置115は、画素
部140と、第1の回路260、第2の回路270、第3の回路280、及び第4の回路
290を有する。なお、本明細書等において、第1の回路260乃至第4の回路290な
どを「周辺回路」もしくは「駆動回路」と呼ぶ場合がある。例えば、第1の回路260は
周辺回路の一部と言える。
およびqは2以上の自然数)のマトリクス状に配置された複数の画素141(撮像素子)
を有する。なお、図18(B)中のnは1以上p以下の自然数であり、mは1以上q以下
の自然数である。
イビジョン(「2K解像度」、「2K1K」、「2K」などとも言われる。)の解像度で
撮像可能な撮像装置115を実現することができる。また、例えば、画素141を409
6×2160のマトリクス状に配置すると、いわゆるウルトラハイビジョン(「4K解像
度」、「4K2K」、「4K」などとも言われる。)の解像度で撮像可能な撮像装置11
5を実現することができる。また、例えば、画素141を8192×4320のマトリク
ス状に配置すると、いわゆるスーパーハイビジョン(「8K解像度」、「8K4K」、「
8K」などとも言われる。)の解像度で撮像可能な撮像装置115を実現することができ
る。画素141を増やすことで、16Kや32Kの解像度で撮像可能な撮像装置115を
実現することも可能である。
41を駆動するための信号を供給する機能を有する。また、第1の回路260は、画素1
41から出力されたアナログ信号を処理する機能を有していてもよい。また、第3の回路
280は、周辺回路の動作タイミングを制御する機能を有していてもよい。例えば、クロ
ック信号を生成する機能を有していてもよい。また、外部から供給されたクロック信号の
周波数を変換する機能を有していてもよい。また、第3の回路280は、参照用電位信号
(例えば、ランプ波信号など)を供給する機能を有していてもよい。
処理回路261、列駆動回路262、出力回路263を有する。信号処理回路261は、
列ごとに設けられた回路264を有する。また、回路264は、CDS(Correla
ted Double Sampling:相関二重サンプリング)方式でノイズの除去
を行なうことができる回路264a(「CDS回路」ともいう。)、カウンタ回路264
b、ラッチ回路264cを有する。また、回路264は、アナログ-デジタル変換の機能
を有する。信号処理回路261は列並列型(カラム型)アナログ-デジタル変換装置とし
て機能することができる。
つの入力端子はスイッチを介して接続されている。なお、当該スイッチとして、トランジ
スタやMEMS(Micro Electro Mechanical Systems
)素子などを用いてもよい。また、コンパレータの一方の端子は容量素子を介して配線2
67と接続されている。コンパレータの他方の端子は列ごとに設けられた配線123と接
続される。なお、コンパレータの他方の端子と配線123は、容量素子を介して接続して
もよい。
から入力される参照用電位信号(例えば、ランプ波信号)の電位を比較し、H電位または
L電位を出力する機能を有する。カウンタ回路264bには、配線268からクロック信
号が入力され、回路264aから出力されるH電位またはL電位が入力される。カウンタ
回路264bは、H電位またはL電位が入力されている期間を計測し、計測結果をNビッ
トデジタル値のデジタル信号としてラッチ回路264cに出力する。また、カウンタ回路
264bには、配線265からセット信号またはリセット信号が入力される。ラッチ回路
264cは、該デジタル信号を保持する機能を有する。また、ラッチ回路264cには、
配線266からセット信号またはリセット信号が入力される。
ラッチ回路264cに保持された撮像データを読み出す列を選択する選択信号を生成する
。列駆動回路262は、シフトレジスタなどで構成することができる。列駆動回路262
により列が順次選択され、選択された列のラッチ回路264cから出力された撮像データ
が、配線269を介して出力回路263に入力される。配線269は水平転送線として機
能することができる。
5の外部に出力される。出力回路263は、例えばバッファ回路で構成することができる
。また、出力回路263は、撮像装置115の外部に信号を出力するタイミングを制御で
きる機能を有していてもよい。
力する機能を有する。なお、第2の回路270を、行選択回路、又は垂直駆動回路と呼ぶ
場合がある。このようにして、アナログ信号である撮像データを、Nビットデジタル値の
デジタル信号に変換して、外部に出力することができる。
1つを有する。また、周辺回路に用いるトランジスタなどは、後述する画素駆動回路11
2を作製するために形成する半導体の一部を用いて形成してもよい。また、周辺回路の一
部または全部にICチップ等の半導体装置を用いてもよい。
略してもよい。例えば、第1の回路260または第4の回路290の一方の機能を、第1
の回路260または第4の回路290の他方に付加して、第1の回路260または第4の
回路290の一方を省略してもよい。また、例えば、第2の回路270または第3の回路
280の一方の機能を、第2の回路270または第3の回路280の他方に付加して、第
2の回路270または第3の回路280の一方を省略してもよい。また、例えば、第1の
回路260乃至第4の回路290のいずれか1つに、他の周辺回路の機能を付加すること
で、他の周辺回路を省略してもよい。
部140を設けてもよい。図20(A)は第1の回路260乃至第4の回路290の上方
に重ねて画素部140を形成した撮像装置115の上面図である。また、図20(B)は
、図20(A)に示した撮像装置115の構成を説明するための斜視図である。
像装置115の大きさに対する画素部140の占有面積を大きくすることができる。よっ
て、撮像装置115の受光感度を向上することができる。また、撮像装置115のダイナ
ミックレンジを向上することができる。また、撮像装置115の解像度を向上することが
できる。また、撮像装置115で撮影した画像の品質を高めることができる。また、撮像
装置115集積度を向上することができる。
画素114に用いることができる回路の一例を、回路610として図21(A)乃至図2
1(C)に示す。
下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層A上の電極
B」の表現であれば、絶縁層Aの上に電極Bが直接接して形成されている必要はなく、絶
縁層Aと電極Bとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。
路動作において電流の方向が変化する場合など、動作条件などによって互いに入れ替わる
ため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。このため、
本明細書においては、ソースおよびドレインの用語は、入れ替えて用いることができるも
のとする。
のことを示す場合が多い。よって、電圧を電位と言い換えることが可能である。
図21(A)に示す回路610は、光電変換素子601、トランジスタ602、トランジ
スタ604、および容量素子606を有する。トランジスタ602のソースまたはドレイ
ンの一方は光電変換素子601と電気的に接続され、トランジスタ602のソースまたは
ドレインの他方はノード607を介してトランジスタ604のゲートと電気的に接続され
ている。
ンジスタ(「OSトランジスタ」ともいう。)を用いることが好ましい。
流(「オフ電流」ともいう。)を極めて小さくすることができるため、容量素子606を
小さくすることができる。または、図21(B)に示すように、容量素子606を省略す
ることができる。また、トランジスタ602としてOSトランジスタを用いると、ノード
607の電位が変動しにくい。よって、ノイズの影響を受けにくい撮像装置を実現するこ
とができる。
図において、OSトランジスタを用いることが好ましいトランジスタであることを明示す
るために、当該トランジスタの回路記号に「OS」の記載を付す場合がある。
イオード素子を用いることができる。または非晶質シリコン膜や微結晶シリコン膜などを
用いたpin型のダイオード素子などを用いてもよい。または、ダイオード接続のトラン
ジスタを用いてもよい。また、光電効果を利用した可変抵抗などをシリコン、ゲルマニウ
ム、セレンなど用いて形成してもよい。
て形成してもよい。放射線を吸収して電荷を発生させることが可能な材料としては、ヨウ
化鉛、ヨウ化水銀、ガリウムヒ素、CdTe、CdZnなどがある。
図21(C)に示す回路610は、光電変換素子601としてフォトダイオードを用いる
場合を示している。図21(C)に示す回路610は、光電変換素子601、トランジス
タ602、トランジスタ603、トランジスタ604、トランジスタ605、および容量
素子606を有する。トランジスタ602のソースまたはドレインの一方は光電変換素子
601のカソードと電気的に接続され、他方はノード607(電荷蓄積部)と電気的に接
続されている。光電変換素子601のアノードは、配線611と電気的に接続されている
。トランジスタ603のソースまたはドレインの一方はノード607と電気的に接続され
、他方は配線608と電気的に接続されている。トランジスタ604のゲートはノード6
07と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方はノード607と配線609と電
気的に接続され、他方はトランジスタ605のソースまたはドレインの一方と電気的に接
続されている。トランジスタ605のソースまたはドレインの他方は配線608と電気的
に接続されている。容量素子606の一方の電極はノード607と電気的に接続され、他
方の電極は配線611と電気的に接続される。
には、転送信号TXが供給される。トランジスタ603はリセットトランジスタとして機
能できる。トランジスタ603のゲートには、リセット信号RSTが供給される。トラン
ジスタ604は増幅トランジスタとして機能できる。トランジスタ605は選択トランジ
スタとして機能できる。トランジスタ605のゲートには、選択信号SELが供給される
。また、配線608にVDDが供給され、配線611にはVSSが供給される。
3をオン状態にして、ノード607にVDDを供給する(リセット動作)。その後、トラ
ンジスタ603をオフ状態にすると、ノード607にVDDが保持される。次に、トラン
ジスタ602をオン状態とすると、光電変換素子601の受光量に応じて、ノード607
の電位が変化する(蓄積動作)。その後、トランジスタ602をオフ状態にすると、ノー
ド607の電位が保持される。次に、トランジスタ605をオン状態とすると、ノード6
07の電位に応じた電位が配線609から出力される(選択動作)。配線609の電位を
検出することで、光電変換素子601の受光量を知ることができる。
ましい。前述した通り、OSトランジスタはオフ電流を極めて小さくすることができるた
め、容量素子606を小さくすることができる。または、容量素子606を省略すること
ができる。また、トランジスタ602およびトランジスタ603としてOSトランジスタ
を用いると、ノード607の電位が変動しにくい。よって、ノイズの影響を受けにくい撮
像装置を実現することができる。
このように、撮像装置115は、画素141毎にリセット動作、蓄積動作、および選択動
作を繰り返し行ない、画素部140全体を制御して撮像を行なう。画素部140全体を制
御する撮像方法としては、グローバルシャッタ方式とローリングシャッタ方式が知られて
いる。
が行われ、1行毎に順次読み出し動作が行われる。したがって、被写体が動体であっても
、歪みの少ない良好な画像を取得することができる。
行毎に順次行われる。したがって、一行目と最終行目では撮像のタイミングが異なるため
、全ての画素141における撮像の同時性が確保されない。よって、動体が被写体である
場合は歪の大きい画像となってしまう。
るまで、電荷蓄積部の電位を長時間保つ必要がある。電荷蓄積部の電位の長時間の保持は
、トランジスタ602およびトランジスタ603などにOSトランジスタを用いることで
実現できる。一方、トランジスタ602およびトランジスタ603などにチャネル形成領
域をシリコンなどで形成したトランジスタを適用した場合は、オフ電流が高いために電荷
蓄積部の電位を長時間保持できず、グローバルシャッタ方式を用いることが困難となる。
容易に実現することができる。
である。
本実施の形態では、上記実施の形態に示した撮像装置115を固体撮像装置の一種である
CMOSイメージセンサで構成する場合の例について、図面を参照して説明する。図22
に、撮像装置115が有する画素141の一部の断面図を示す。また、周辺回路領域25
2として、周辺回路の一部の断面図を示す。また、図23(A)にトランジスタ602の
拡大図を示す。また、図23(B)に容量素子606の拡大図を示す。また、図25(A
)にトランジスタ281の拡大図を示す。また、図25(B)にトランジスタ282の拡
大図を示す。なお、本実施の形態に示すトランジスタ602の構造は、上記実施の形態に
示す他のトランジスタに用いることができる。
また、基板401中に光電変換素子601のp型半導体221が設けられている。また、
基板401の一部が、光電変換素子601のn型半導体223として機能する。
ャネル型のトランジスタとして機能できる。また、基板401の一部にp型半導体のウェ
ル220が設けられている。ウェル220はp型半導体221の形成と同様の方法で設け
ることができる。ウェル220とp型半導体221は同時に形成することができる。また
、トランジスタ282はウェル220上に設けられている。トランジスタ282はnチャ
ネル型のトランジスタとして機能できる。トランジスタ281およびトランジスタ282
のチャネルは、基板401に形成される。
403が形成され、絶縁層403上に絶縁層404が形成されている。
ン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ラン
タン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム及び酸化タンタルなどの酸化物材料や、窒化シリコ
ン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどの窒化物材料など
を、単層または多層で形成することができる。絶縁層403は、スパッタリング法やCV
D法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
絶縁層403および絶縁層404は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属
等の不純物の拡散を防ぐ機能を有する絶縁材料を用いて形成することが好ましい。なお、
絶縁層403と絶縁層404のどちらか一方を省略してもよいし、絶縁層をさらに積層し
てもよい。
層405を有する。絶縁層405は、絶縁層403と同様の材料および方法で形成するこ
とができる。また、絶縁層405として、低誘電率材料(low-k材料)、シロキサン
系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)などを用いてもよい。ま
た、絶縁層405表面に化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanic
al Polishing)処理(以下、「CMP処理」ともいう。)を行ってもよい。
CMP処理を行うことにより、試料表面の凹凸を低減し、この後形成される絶縁層や導電
層の被覆性を高めることができる。
開口224が形成され、絶縁層403乃至絶縁層405のp型半導体221と重なる領域
に開口225が形成されている。また、開口224および開口225中に、コンタクトプ
ラグ406が形成されている。コンタクトプラグ406は絶縁層に設けられた開口内に導
電性材料を埋め込むことで形成される。導電性材料として、例えば、タングステン、ポリ
シリコン等の埋め込み性の高い導電性材料を用いることができる。また、図示しないが、
当該材料の側面および底面を、チタン層、窒化チタン層又はこれらの積層等からなるバリ
ア層(拡散防止層)で覆うことができる。この場合、バリア膜も含めてコンタクトプラグ
という場合がある。なお、開口224および開口225は、その数や配置に特段の制約は
無い。よって、レイアウトの自由度が高い撮像装置を実現できる。
は、開口224に設けられたコンタクトプラグ406を介してn型半導体223と電気的
に接続されている。また、配線429は、開口225に設けられたコンタクトプラグ40
6を介してp型半導体221と電気的に接続されている。
7は、絶縁層405と同様の材料および方法で形成することができる。また、絶縁層40
7表面にCMP処理を行ってもよい。CMP処理を行うことにより、試料表面の凹凸を低
減し、この後形成される絶縁層や導電層の被覆性を高めることができる。
リウム、ジルコニウム、モリブデン、マンガン、銀、タンタル、またはタングステンなど
の金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることがで
きる。例えば、マンガンを含む銅膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する
二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅-マグネシウム-
アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造
、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチ
タン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上
にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン
膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を
積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造、タン
グステン膜上に銅膜を積層し、さらにその上にタングステン膜を形成する三層構造等があ
る。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネ
オジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜
を用いてもよい。
、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸
化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、イン
ジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの酸素を含む導電性材
料、窒化チタン、窒化タンタルなどの窒素を含む導電性材料を用いてもよい。また、前述
した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることも
できる。また、前述した金属元素を含む材料と、窒素を含む導電性材料を組み合わせた積
層構造とすることもできる。また、前述した金属元素を含む材料、酸素を含む導電性材料
、および窒素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることもできる。
縁層409を介して絶縁層407上に形成されている。図示しない他のトランジスタなど
も、トランジスタ602と同様に絶縁層408および絶縁層409を介して絶縁層407
上に形成することができる。なお、本実施の形態では、トランジスタ602、およびトラ
ンジスタ289などをトップゲート構造のトランジスタとして例示しているが、ボトムゲ
ート構造のトランジスタとしてもよい。
タを用いることも可能である。また、チャネルが形成される半導体層を2つのゲート電極
で挟む構造の、デュアルゲート型のトランジスタを用いることも可能である。また、シン
グルゲート構造のトランジスタに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲ
ート型トランジスタ、例えばダブルゲート型トランジスタとしてもよい。
型(トライゲート型)などの、様々な構成のトランジスタを用いることが出来る。
いてもよい。トランジスタのサイズ(例えば、チャネル長、およびチャネル幅)等は、各
トランジスタで適宜調整すればよい。撮像装置115が有する複数のトランジスタを全て
同じ構造とする場合は、それぞれのトランジスタを同じ工程で同時に作製することができ
る。
極またはドレイン電極の一方として機能することができる電極244と、ソース電極また
はドレイン電極の他方として機能することができる電極245と、ゲート絶縁層として機
能できる絶縁層117と、半導体層242と、を有する(図23(A)参照。)。
能する電極245と、容量素子606の一方の電極として機能することができる電極を、
どちらも電極245を用いて形成している。ただし、本発明の一態様はこれに限定されな
い。トランジスタ602のソース電極またはドレイン電極の他方として機能する電極と、
容量素子606の一方の電極として機能することができる電極を、それぞれ異なる電極を
用いて形成してもよい。
245と、他方の電極として機能することができる電極273が、絶縁層277及び半導
体層272cを介して重なる構成を有する(図23(B)参照。)。また、電極273は
、電極243と同時に形成することができる。また、絶縁層277及び半導体層272c
は、誘電体として機能できる。また、絶縁層277は絶縁層117と同時に形成すること
ができる。また、半導体層272cは半導体層242cと同時に形成することができる。
なお、絶縁層277と半導体層272cの一方は省略してもよい。
防ぐ機能を有する絶縁材料を用いて形成することが好ましい。該絶縁材料としては、酸化
シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハ
フニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム等がある。なお
、該絶縁材料として、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム
、酸化アルミニウム等を用いることで、光電変換素子601側から拡散する不純物が、半
導体層242へ到達することを抑制することができる。なお、絶縁層408は、スパッタ
リング法、CVD法、蒸着法、熱酸化法などにより形成することができる。絶縁層408
は、これらの材料を単層で、もしくは積層して用いることができる。
導体層242として酸化物半導体を用いる場合、絶縁層409に化学量論的組成を満たす
酸素よりも多くの酸素を含む絶縁層を用いて形成することが好ましい。化学量論的組成を
満たす酸素よりも多くの酸素を含む絶縁層は、加熱により酸素の一部が脱離する。化学量
論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む絶縁層は、絶縁層の表面温度が100℃以
上700℃以下、好ましくは100℃以上500℃以下の加熱処理で行われるTDS分析
にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が1.0×1018atoms/cm3以上、
好ましくは3.0×1020atoms/cm3以上である絶縁層である。
加する処理を行って形成することもできる。酸素を添加する処理は、酸素雰囲気下による
熱処理や、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置を用いて行う
ことができる。酸素を添加するためのガスとしては、16O2もしくは18O2などの酸
素ガス、亜酸化窒素ガスまたはオゾンガスなどを用いることができる。なお、本明細書で
は酸素を添加する処理を「酸素ドープ処理」ともいう。
、微結晶半導体、ナノクリスタル半導体、セミアモルファス半導体、非晶質半導体等を用
いて形成することができる。例えば、非晶質シリコンや、微結晶ゲルマニウム等を用いる
ことができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素、酸化物半導体、窒化物半導体などの
化合物半導体や、有機半導体等を用いることができる。
は、単層でもよいし、複数層の積層でもよい。なお、半導体層242を複数層の積層とす
る場合は、同一種類の半導体材料の積層でもよいし、異なる種類の半導体材料の積層でも
よい。本実施の形態では、半導体層242を、半導体層242a、半導体層242b、お
よび半導体層242cの積層とする場合について説明する。
InもしくはGaの一方、または両方を含む材料で形成する。代表的には、In-Ga酸
化物(InとGaを含む酸化物)、In-Zn酸化物(InとZnを含む酸化物)、In
-M-Zn酸化物(Inと、元素Mと、Znを含む酸化物。元素Mは、Al、Ti、Ga
、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHfから選ばれた1種類以上の元素で、Inよりも
酸素との結合力が強い金属元素である。)がある。
ち、1種類以上の同じ金属元素を含む材料により形成されることが好ましい。このような
材料を用いると、半導体層242aおよび半導体層242bとの界面、ならびに半導体層
242cおよび半導体層242bとの界面に界面準位を生じにくくすることができる。よ
って、界面におけるキャリアの散乱や捕獲が生じにくく、トランジスタの電界効果移動度
を向上させることが可能となる。また、トランジスタのしきい値電圧のばらつきを低減す
ることが可能となる。よって、良好な電気特性を有する半導体装置を実現することが可能
となる。
くは3nm以上50nm以下とする。また、半導体層242bの厚さは、3nm以上20
0nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上50n
m以下とする。
層242cもIn-M-Zn酸化物であるとき、半導体層242aおよび半導体層242
cをIn:M:Zn=x1:y1:z1[原子数比]、半導体層242bをIn:M:Z
n=x2:y2:z2[原子数比]とすると、y1/x1がy2/x2よりも大きくなる
ように半導体層242a、半導体層242c、および半導体層242bを選択する。好ま
しくは、y1/x1がy2/x2よりも1.5倍以上大きくなるように半導体層242a
、半導体層242c、および半導体層242bを選択する。さらに好ましくは、y1/x
1がy2/x2よりも2倍以上大きくなるように半導体層242a、半導体層242c、
および半導体層242bを選択する。より好ましくは、y1/x1がy2/x2よりも3
倍以上大きくなるように半導体層242a、半導体層242cおよび半導体層242bを
選択する。このとき、半導体層242bにおいて、y1がx1以上であるとトランジスタ
に安定した電気特性を付与できるため好ましい。ただし、y1がx1の3倍以上になると
、トランジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、y1はx1の3倍未満であると
好ましい。半導体層242aおよび半導体層242cを上記構成とすることにより、半導
体層242aおよび半導体層242cを、半導体層242bよりも酸素欠損が生じにくい
層とすることができる。
nおよびOを除いてのInと元素Mの含有率は、好ましくはInが50atomic%未
満、元素Mが50atomic%以上、さらに好ましくはInが25atomic%未満
、元素Mが75atomic%以上とする。また、半導体層242bがIn-M-Zn酸
化物であるとき、ZnおよびOを除いてのInと元素Mの含有率は好ましくはInが25
atomic%以上、元素Mが75atomic%未満、さらに好ましくはInが34a
tomic%以上、元素Mが66atomic%未満とする。
242cとしてIn:Ga:Zn=1:3:2、1:3:4、1:3:6、1:6:4、
または1:9:6などの原子数比のターゲットを用いて形成したIn-Ga-Zn酸化物
や、In:Ga=1:9などの原子数比のターゲットを用いて形成したIn-Ga酸化物
や、酸化ガリウムなどを用いることができる。また、半導体層242bとしてIn:Ga
:Zn=3:1:2、1:1:1、5:5:6、または4:2:4.1などの原子数比の
ターゲットを用いて形成したIn-Ga-Zn酸化物を用いることができる。なお、半導
体層242a、半導体層242b、および半導体層242cの原子数比はそれぞれ、誤差
として上記の原子数比のプラスマイナス20%の変動を含む。
層242b中の不純物および酸素欠損を低減して高純度真性化し、半導体層242bを真
性または実質的に真性と見なせる酸化物半導体層とすることが好ましい。また、少なくと
も半導体層242b中のチャネル形成領域が真性または実質的に真性と見なせる半導体層
とすることが好ましい。
、8×1011/cm3未満、または1×1011/cm3未満、1×10-9/cm3
以上である酸化物半導体層をいう。
ここで、半導体層242a、半導体層242b、および半導体層242cの積層により構
成される半導体層242の機能およびその効果について、図24に示すエネルギーバンド
構造図を用いて説明する。図24は、図23(A)にC1-C2の一点鎖線で示す部位の
エネルギーバンド構造図である。図24は、トランジスタ602のチャネル形成領域のエ
ネルギーバンド構造を示している。
れぞれ、絶縁層409、半導体層242a、半導体層242b、半導体層242c、絶縁
層117の伝導帯下端のエネルギーを示している。
空準位と価電子帯上端のエネルギーとの差(イオン化ポテンシャルともいう。)からエネ
ルギーギャップを引いた値となる。なお、エネルギーギャップは、分光エリプソメータ(
HORIBA JOBIN YVON社 UT-300)を用いて測定できる。また、真
空準位と価電子帯上端のエネルギー差は、紫外線光電子分光分析(UPS:Ultrav
iolet Photoelectron Spectroscopy)装置(PHI社
VersaProbe)を用いて測定できる。
a-Zn酸化物のエネルギーギャップは約3.5eV、電子親和力は約4.5eVである
。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:3:4のターゲットを用いて形成したIn-
Ga-Zn酸化物のエネルギーギャップは約3.4eV、電子親和力は約4.5eVであ
る。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:3:6のターゲットを用いて形成したIn
-Ga-Zn酸化物のエネルギーギャップは約3.3eV、電子親和力は約4.5eVで
ある。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:6:2のターゲットを用いて形成したI
n-Ga-Zn酸化物のエネルギーギャップは約3.9eV、電子親和力は約4.3eV
である。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:6:8のターゲットを用いて形成した
In-Ga-Zn酸化物のエネルギーギャップは約3.5eV、電子親和力は約4.4e
Vである。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:6:10のターゲットを用いて形成
したIn-Ga-Zn酸化物のエネルギーギャップは約3.5eV、電子親和力は約4.
5eVである。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1のターゲットを用いて形
成したIn-Ga-Zn酸化物のエネルギーギャップは約3.2eV、電子親和力は約4
.7eVである。また、原子数比がIn:Ga:Zn=3:1:2のターゲットを用いて
形成したIn-Ga-Zn酸化物のエネルギーギャップは約2.8eV、電子親和力は約
5.0eVである。
3a、Ec383b、およびEc383cよりも真空準位に近い(電子親和力が小さい)
。
は、Ec383bよりも0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上または0
.15eV以上、かつ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下または0.4eV以下真
空準位に近いことが好ましい。
は、Ec383bよりも0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上または0
.15eV以上、かつ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下または0.4eV以下真
空準位に近いことが好ましい。
半導体層242cとの界面近傍では、混合領域が形成されるため、伝導帯下端のエネルギ
ーは連続的に変化する。即ち、これらの界面において、準位は存在しないか、ほとんどな
い。
を主として移動することになる。そのため、半導体層242aと絶縁層409との界面、
または、半導体層242cと絶縁層117との界面に準位が存在したとしても、当該準位
は電子の移動にほとんど影響しない。また、半導体層242aと半導体層242bとの界
面、および半導体層242cと半導体層242bとの界面に準位が存在しないか、ほとん
どないため、当該領域において電子の移動を阻害することもない。従って、上記酸化物半
導体の積層構造を有するトランジスタ602は、高い電界効果移動度を実現することがで
きる。
42cと絶縁層117の界面近傍には、不純物や欠陥に起因したトラップ準位390が形
成され得るものの、半導体層242a、および半導体層242cがあることにより、半導
体層242bと当該トラップ準位とを遠ざけることができる。
層242cで覆ってもよい。このように、半導体層242bを半導体層242aと半導体
層242cで覆う構成とすることで、上記トラップ順位の影響をさらに低減することがで
きる。
合、半導体層242bの電子が該エネルギー差を越えてトラップ準位に達することがある
。トラップ準位に電子が捕獲されることで、絶縁層の界面にマイナスの固定電荷が生じ、
トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。
ぞれ0.1eV以上、好ましくは0.15eV以上とすると、トランジスタのしきい値電
圧の変動が低減され、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができるため、好
ましい。
bのバンドギャップよりも広いほうが好ましい。
きる。よって、電気特性のばらつきが少ない半導体装置を実現することができる。本発明
の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。よって、信頼
性の良好な半導体装置を実現することができる。
体層に酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流を極めて小さくすることができる
。具体的には、チャネル幅1μm当たりのオフ電流を室温下において1×10-20A未
満、好ましくは1×10-22A未満、さらに好ましくは1×10-24A未満とするこ
とができる。すなわち、オンオフ比を20桁以上150桁以下とすることができる。
て、消費電力が少ない撮像装置や半導体装置を実現することができる。
ジスタを用いることで、容量素子606を小さくすることができる。よって、光電変換素
子601の受光可能面積を大きくすることができる。また、トランジスタ602にOSト
ランジスタを用いることで、ソースとドレインの間に意図せず流れる電流(「漏れ電流」
または「リーク電流」ともいう。)を低減することができる。よって、撮像装置115の
消費電力を低減することができる。また、電極244および電極245へのノイズの混入
を低減することができ、撮像装置115で撮像された画像の品質を向上させることができ
る。また、信頼性の高い撮像装置115を提供することができる。
。また、本発明の一態様によれば、ダイナミックレンジの広い撮像装置や半導体装置を実
現することができる。
用できる環境の温度範囲が広い。本発明の一態様によれば、動作温度範囲が広い撮像装置
や半導体装置を実現することができる。
の一方を形成しない2層構造としても構わない。
ここで、半導体層242に適用可能な酸化物半導体について詳細に説明しておく。
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
る。非単結晶酸化物半導体としては、CAAC-OS(C Axis Aligned
Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶酸化物半
導体、nc-OS(nanocrystalline Oxide Semicondu
ctor)、擬似非晶質酸化物半導体(a-like OS:amorphous li
ke Oxide Semiconductor)、非晶質酸化物半導体などがある。
導体とに分けられる。結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、CAAC-O
S、多結晶酸化物半導体、nc-OSなどがある。
て不均質構造を持たないことなどが知られている。また、結合角度が柔軟であり、短距離
秩序性は有するが、長距離秩序性を有さない構造と言い換えることもできる。
ely amorphous)酸化物半導体と呼ぶことはできない。また、等方的でない
(例えば、微小な領域において周期構造を有する)酸化物半導体を、完全な非晶質酸化物
半導体と呼ぶことはできない。ただし、a-like OSは、微小な領域において周期
構造を有するものの、鬆(ボイドともいう。)を有し、不安定な構造である。そのため、
物性的には非晶質酸化物半導体に近いといえる。
まずは、CAAC-OSについて説明する。
導体の一つである。
scope)によって、CAAC-OSの明視野像と回折パターンとの複合解析像(高分
解能TEM像ともいう。)を観察すると、複数のペレットを確認することができる。一方
、高分解能TEM像ではペレット同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバウンダリーとも
いう。)を明確に確認することができない。そのため、CAAC-OSは、結晶粒界に起
因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
試料面と略平行な方向から観察したCAAC-OSの断面の高分解能TEM像を示す。高
分解能TEM像の観察には、球面収差補正(Spherical Aberration
Corrector)機能を用いた。球面収差補正機能を用いた高分解能TEM像を、
特にCs補正高分解能TEM像と呼ぶ。Cs補正高分解能TEM像の取得は、例えば、日
本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡JEM-ARM200Fなどによって行うこ
とができる。
図38(B)より、ペレットにおいて、金属原子が層状に配列していることを確認できる
。金属原子の各層の配列は、CAAC-OSの膜を形成する面(被形成面ともいう。)ま
たは上面の凹凸を反映しており、CAAC-OSの被形成面または上面と平行となる。
は、特徴的な原子配列を、補助線で示したものである。図38(B)および図38(C)
より、ペレット一つの大きさは1nm以上のものや、3nm以上のものがあり、ペレット
とペレットとの傾きにより生じる隙間の大きさは0.8nm程度であることがわかる。し
たがって、ペレットを、ナノ結晶(nc:nanocrystal)と呼ぶこともできる
。また、CAAC-OSを、CANC(C-Axis Aligned nanocry
stals)を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
ト5100の配置を模式的に示すと、レンガまたはブロックが積み重なったような構造と
なる(図38(D)参照。)。図38(C)で観察されたペレットとペレットとの間で傾
きが生じている箇所は、図38(D)に示す領域5161に相当する。
補正高分解能TEM像を示す。図39(A)の領域(1)、領域(2)および領域(3)
を拡大したCs補正高分解能TEM像を、それぞれ図39(B)、図39(C)および図
39(D)に示す。図39(B)、図39(C)および図39(D)より、ペレットは、
金属原子が三角形状、四角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかし
ながら、異なるペレット間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
AC-OSについて説明する。例えば、InGaZnO4の結晶を有するCAAC-OS
に対し、out-of-plane法による構造解析を行うと、図40(A)に示すよう
に回折角(2θ)が31°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、InGaZ
nO4の結晶の(009)面に帰属されることから、CAAC-OSの結晶がc軸配向性
を有し、c軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。
近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れる場合がある。2θが36°近
傍のピークは、CAAC-OS中の一部に、c軸配向性を有さない結晶が含まれることを
示している。より好ましいCAAC-OSは、out-of-plane法による構造解
析では、2θが31°近傍にピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さない。
e法による構造解析を行うと、2θが56°近傍にピークが現れる。このピークは、In
GaZnO4の結晶の(110)面に帰属される。CAAC-OSの場合は、2θを56
°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)として試料を回転させながら分析(
φスキャン)を行っても、図40(B)に示すように明瞭なピークは現れない。これに対
し、InGaZnO4の単結晶酸化物半導体であれば、2θを56°近傍に固定してφス
キャンした場合、図40(C)に示すように(110)面と等価な結晶面に帰属されるピ
ークが6本観察される。したがって、XRDを用いた構造解析から、CAAC-OSは、
a軸およびb軸の配向が不規則であることが確認できる。
nO4の結晶を有するCAAC-OSに対し、試料面に平行にプローブ径が300nmの
電子線を入射させると、図41(A)に示すような回折パターン(制限視野透過電子回折
パターンともいう。)が現れる場合がある。この回折パターンには、InGaZnO4の
結晶の(009)面に起因するスポットが含まれる。したがって、電子回折によっても、
CAAC-OSに含まれるペレットがc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に略
垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ
径が300nmの電子線を入射させたときの回折パターンを図41(B)に示す。図41
(B)より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、電子回折によっても、
CAAC-OSに含まれるペレットのa軸およびb軸は配向性を有さないことがわかる。
なお、図41(B)における第1リングは、InGaZnO4の結晶の(010)面およ
び(100)面などに起因すると考えられる。また、図41(B)における第2リングは
(110)面などに起因すると考えられる。
晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、逆の見方をする
とCAAC-OSは不純物や欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物半導体ともいえる。
元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸素
との結合力の強い元素は、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を
乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二
酸化炭素などは、原子半径(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体の原子配列を
乱し、結晶性を低下させる要因となる。
る。例えば、酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラップとなる場合や、キャリ
ア発生源となる場合がある。また、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップとな
る場合や、水素を捕獲することによってキャリア発生源となる場合がある。
る。具体的には、8×1011/cm3未満、好ましくは1×1011/cm3未満、さ
らに好ましくは1×1010/cm3未満であり、1×10-9/cm3以上のキャリア
密度の酸化物半導体とすることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または
実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。CAAC-OSは、不純物濃度が低く、欠陥
準位密度が低い。即ち、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
次に、nc-OSについて説明する。
な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。nc-OSに含まれる結晶部は、
1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の大きさであることが多い。なお
、結晶部の大きさが10nmより大きく100nm以下である酸化物半導体を微結晶酸化
物半導体と呼ぶことがある。nc-OSは、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を
明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、CAAC-OSにおけるペレットと
起源を同じくする可能性がある。そのため、以下ではnc-OSの結晶部をペレットと呼
ぶ場合がある。
nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc-OSは、異なるペレ
ット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。した
がって、nc-OSは、分析方法によっては、a-like OSや非晶質酸化物半導体
と区別が付かない場合がある。例えば、nc-OSに対し、ペレットよりも大きい径のX
線を用いた場合、out-of-plane法による解析では、結晶面を示すピークは検
出されない。また、nc-OSに対し、ペレットよりも大きいプローブ径(例えば50n
m以上)の電子線を用いる電子回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観
測される。一方、nc-OSに対し、ペレットの大きさと近いかペレットより小さいプロ
ーブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測される。また、n
c-OSに対しナノビーム電子回折を行うと、円を描くように(リング状に)輝度の高い
領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域内に複数のスポットが観測される
場合がある。
OSを、RANC(Random Aligned nanocrystals)を有す
る酸化物半導体、またはNANC(Non-Aligned nanocrystals
)を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
nc-OSは、a-like OSや非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる
。ただし、nc-OSは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため
、nc-OSは、CAAC-OSと比べて欠陥準位密度が高くなる。
a-like OSは、nc-OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半
導体である。
分解能TEM像において、明確に結晶部を確認することのできる領域と、結晶部を確認す
ることのできない領域と、を有する。
OSが、CAAC-OSおよびnc-OSと比べて不安定な構造であることを示すため
、電子照射による構造の変化を示す。
試料Bと表記する。)およびCAAC-OS(試料Cと表記する。)を準備する。いずれ
の試料もIn-Ga-Zn酸化物である。
は、いずれも結晶部を有することがわかる。
InGaZnO4の結晶の単位格子は、In-O層を3層有し、またGa-Zn-O層を
6層有する、計9層がc軸方向に層状に重なった構造を有することが知られている。これ
らの近接する層同士の間隔は、(009)面の格子面間隔(d値ともいう。)と同程度で
あり、結晶構造解析からその値は0.29nmと求められている。したがって、格子縞の
間隔が0.28nm以上0.30nm以下である箇所を、InGaZnO4の結晶部と見
なすことができる。なお、格子縞は、InGaZnO4の結晶のa-b面に対応する。
size)を調査した例である。ただし、上述した格子縞の長さを結晶部の大きさとしている
。図42より、a-like OSは、電子の累積照射量(cumulative electron dose)
に応じて結晶部が大きくなっていくことがわかる。具体的には、図42中に(1)で示す
ように、TEMによる観察初期においては1.2nm程度の大きさだった結晶部(初期核
ともいう。)が、累積照射量が4.2×108e-/nm2においては2.6nm程度の
大きさまで成長していることがわかる。一方、nc-OSおよびCAAC-OSは、電子
照射開始時から電子の累積照射量が4.2×108e-/nm2までの範囲で、結晶部の
大きさに変化が見られないことがわかる。具体的には、図42中の(2)および(3)で
示すように、電子の累積照射量によらず、nc-OSおよびCAAC-OSの結晶部の大
きさは、それぞれ1.4nm程度および2.1nm程度であることがわかる。
る。一方、nc-OSおよびCAAC-OSは、電子照射による結晶部の成長がほとんど
見られないことがわかる。即ち、a-like OSは、nc-OSおよびCAAC-O
Sと比べて、不安定な構造であることがわかる。
て密度の低い構造である。具体的には、a-like OSの密度は、同じ組成の単結晶
の密度の78.6%以上92.3%未満となる。また、nc-OSの密度およびCAAC
-OSの密度は、同じ組成の単結晶の密度の92.3%以上100%未満となる。単結晶
の密度の78%未満となる酸化物半導体は、成膜すること自体が困難である。
面体晶構造を有する単結晶InGaZnO4の密度は6.357g/cm3となる。よっ
て、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において
、a-like OSの密度は5.0g/cm3以上5.9g/cm3未満となる。また
、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において、
nc-OSの密度およびCAAC-OSの密度は5.9g/cm3以上6.3g/cm3
未満となる。
単結晶を組み合わせることにより、所望の組成における単結晶に相当する密度を見積もる
ことができる。所望の組成の単結晶に相当する密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせ
る割合に対して、加重平均を用いて見積もればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない
種類の単結晶を組み合わせて見積もることが好ましい。
お、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、a-like OS、nc-OS、
CAAC-OSのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
物半導体の一例として、インジウムを含む酸化物を挙げることができる。酸化物は、例え
ば、インジウムを含むと、キャリア移動度(電子移動度)が高くなる。また、酸化物半導
体は、元素Mを含むと好ましい。元素Mは、好ましくは、アルミニウム、ガリウム、イッ
トリウムまたはスズなどとする。そのほかの元素Mに適用可能な元素としては、ホウ素、
シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン
、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどがある
。ただし、元素Mとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。元素M
は、例えば、酸素との結合エネルギーが高い元素である。元素Mは、例えば、酸化物のエ
ネルギーギャップを大きくする機能を有する元素である。また、酸化物半導体は、亜鉛を
含むと好ましい。酸化物が亜鉛を含むと、例えば、酸化物を結晶化しやすくなる。
えば、亜鉛スズ酸化物、ガリウムスズ酸化物、ガリウム酸化物であっても構わない。
ルギーギャップは、例えば、2.5eV以上4.2eV以下、好ましくは2.8eV以上
3.8eV以下、さらに好ましくは3eV以上3.5eV以下とする。
の電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減し、低キャリア密
度化および高純度化することが有効である。酸化物半導体中の不純物濃度を低減するため
には、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。
ある。そのため、酸化物半導体中のシリコン濃度を、二次イオン質量分析法(SIMS:
Secondary Ion Mass Spectrometry)において、1×1
019atoms/cm3未満、好ましくは5×1018atoms/cm3未満、さら
に好ましくは2×1018atoms/cm3未満とする。
。酸化物半導体の水素濃度はSIMSにおいて、2×1020atoms/cm3以下、
好ましくは5×1019atoms/cm3以下、より好ましくは1×1019atom
s/cm3以下、さらに好ましくは5×1018atoms/cm3以下とする。また、
酸化物半導体中に窒素が含まれると、キャリア密度を増大させてしまう場合がある。酸化
物半導体の窒素濃度は、SIMSにおいて、5×1019atoms/cm3未満、好ま
しくは5×1018atoms/cm3以下、より好ましくは1×1018atoms/
cm3以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm3以下とする。
および絶縁層117の水素濃度を低減すると好ましい。絶縁層409および絶縁層117
の水素濃度はSIMSにおいて、2×1020atoms/cm3以下、好ましくは5×
1019atoms/cm3以下、より好ましくは1×1019atoms/cm3以下
、さらに好ましくは5×1018atoms/cm3以下とする。また、酸化物半導体の
窒素濃度を低減するために、絶縁層409および絶縁層117の窒素濃度を低減すると好
ましい。絶縁層409および絶縁層117の窒素濃度は、SIMSにおいて、5×101
9atoms/cm3未満、好ましくは5×1018atoms/cm3以下、より好ま
しくは1×1018atoms/cm3以下、さらに好ましくは5×1017atoms
/cm3以下とする。
a上に半導体層242bを形成する。
リング法としては、RFスパッタリング法、DCスパッタリング法、ACスパッタリング
法等を用いることができる。DCスパッタリング法、またはACスパッタリング法は、R
Fスパッタリング法よりも均一性良く成膜することができる。
:Ga:Zn=1:3:2)を用いて、スパッタリング法により厚さ20nmのIn-G
a-Zn酸化物を形成する。なお、半導体層242aに適用可能な構成元素および組成は
これに限られるものではない。
層242bとして、In-Ga-Zn酸化物ターゲット(In:Ga:Zn=1:1:1
)を用いて、スパッタリング法により厚さ30nmのIn-Ga-Zn酸化物を形成する
。なお、半導体層242bに適用可能な構成元素および組成はこれに限られるものではな
い。
をさらに低減して、半導体層242aおよび半導体層242bを高純度化するために、加
熱処理を行ってもよい。
燥エア(CRDS(キャビティリングダウンレーザー分光法)方式の露点計を用いて測定
した場合の水分量が20ppm(露点換算で-55℃)以下、好ましくは1ppm以下、
好ましくは10ppb以下の空気)雰囲気下で、半導体層242aおよび半導体層242
bに加熱処理を施す。なお、酸化性雰囲気とは、酸素、オゾンまたは窒化酸素などの酸化
性ガスを10ppm以上含有する雰囲気をいう。また、不活性雰囲気とは、前述の酸化性
ガスが10ppm未満であり、その他、窒素または希ガスで充填された雰囲気をいう。
半導体層242aおよび半導体層242bに拡散させ、半導体層242aおよび半導体層
242bの酸素欠損を低減することができる。なお、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後
に、酸化性ガスを10ppm以上、1%以上または10%以上含む雰囲気で加熱処理を行
ってもよい。なお、加熱処理は、半導体層242bの形成後であれば、いつ行ってもよい
。例えば、半導体層242bの選択的なエッチング後に加熱処理を行ってもよい。
よい。処理時間は24時間以内とする。24時間を超える加熱処理は生産性の低下を招く
ため好ましくない。
体層242aおよび半導体層242bの一部を選択的にエッチングする。この時、絶縁層
409の一部がエッチングされ、絶縁層409に凸部が形成される場合がある。
ットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。エッチング終了後、レジストマスクを
除去する。
、電極244および電極245を有する。電極244および電極245(これらと同じ層
で形成される他の電極または配線を含む)は、配線421と同様の材料および方法で形成
することができる。
導体層242cを有する。半導体層242cは、半導体層242b、電極244、および
電極245の、それぞれの一部と接する。
a:Zn=1:3:2)を用いたスパッタリング法により形成する。なお、半導体層24
2cに適用可能な構成元素および組成はこれに限られるものではない。例えば、半導体層
242cとして酸化ガリウムを用いてもよい。また、半導体層242cに酸素ドープ処理
を行ってもよい。
7はゲート絶縁層として機能することができる。絶縁層117は、絶縁層409と同様の
材料及び方法で形成することができる。また、絶縁層117に酸素ドープ処理を行っても
よい。
体層242cおよび絶縁層117の一部を選択的にエッチングして、島状の半導体層24
2c、および島状の絶縁層117としてもよい。
らと同じ層で形成される他の電極または配線を含む)は、配線421と同様の材料および
方法で形成することができる。
る。例えば、電極243aを窒化タンタルで形成し、電極243bを銅で形成する。電極
243aがバリア層として機能し、銅元素の拡散を防ぐことができる。よって、信頼性の
高い半導体装置を実現することができる。
、絶縁層409と同様の材料及び方法で形成することができる。また、絶縁層418に酸
素ドープ処理を行ってもよい。また、絶縁層418表面にCMP処理を行ってもよい。
絶縁層439および絶縁層419は、絶縁層405と同様の材料および方法で形成するこ
とができる。また、絶縁層419表面にCMP処理を行ってもよい。CMP処理を行うこ
とにより、試料表面の凹凸を低減し、この後形成される絶縁層や導電層の被覆性を高める
ことができる。また、絶縁層419、絶縁層439、および絶縁層418の一部に開口が
形成されている。また、該開口中に、コンタクトプラグが形成されている。
他の電極または配線を含む)が形成されている。配線444は、絶縁層419及び絶縁層
418に設けられた開口において、コンタクトプラグを介して電極273と電気的に接続
されている。また、配線427は、絶縁層419及び絶縁層418に設けられた開口にお
いて、コンタクトプラグを介して電極243と電気的に接続されている。
の電極または配線を含む)を覆って絶縁層415を有する。絶縁層415は、絶縁層40
5と同様の材料および方法で形成することができる。また、絶縁層415表面にCMP処
理を行ってもよい。CMP処理を行うことにより、試料表面の凹凸を低減し、この後形成
される絶縁層や導電層の被覆性を高めることができる。また、絶縁層415の一部に開口
が形成されている。
で形成される他の電極または配線を含む)が形成されている。
または配線を含む)は、それぞれが絶縁層中に形成された開口およびコンタクトプラグを
介して、他層の配線または他層の電極と電気的に接続することができる。
416は、絶縁層405と同様の材料および方法で形成することができる。また、絶縁層
416表面にCMP処理を行ってもよい。
周辺回路を構成するトランジスタの一例として、図22に示したトランジスタ281の拡
大断面図を図25(A)に示す。また、図22に示したトランジスタ282の拡大断面図
を図25(B)に示す。本実施の形態では、一例として、トランジスタ281がpチャネ
ル型のトランジスタ、トランジスタ282がnチャネル型のトランジスタである場合につ
いて説明する。
層286、電極287、側壁288を有する。また、絶縁層286を介して側壁288と
重なる領域に低濃度p型不純物領域284を有する。絶縁層286はゲート絶縁層として
機能できる。電極287はゲート電極として機能できる。
マスクとして用いて不純物元素を導入することにより形成することができる。すなわち、
低濃度p型不純物領域284は、自己整合方式により形成することができる。側壁288
の形成後、高濃度p型不純物領域285を形成する。また、高濃度p型不純物領域285
は、光電変換素子601が有するp型半導体221と同一工程で同時に形成することがで
きる。なお、低濃度p型不純物領域284は高濃度p型不純物領域285と同じ導電型を
有し、導電型を付与する不純物の濃度が高濃度p型不純物領域285よりも低い。また、
低濃度p型不純物領域284は、状況に応じて設けなくてもよい。
トランジスタ282は、チャネル形成領域1283、高濃度n型不純物領域1285、絶
縁層286、電極287、側壁288を有する。また、絶縁層286を介して側壁288
と重なる領域に低濃度n型不純物領域1284を有する。
をマスクとして用いて不純物元素を導入することにより形成することができる。すなわち
、低濃度n型不純物領域1284は、自己整合方式により形成することができる。側壁2
88の形成後、高濃度n型不純物領域1285を形成する。なお、低濃度n型不純物領域
1284は高濃度n型不純物領域1285と同じ導電型を有し、導電型を付与する不純物
の濃度が高濃度n型不純物領域1285よりも低い。また、低濃度n型不純物領域128
4は、状況に応じて設けなくてもよい。
されている。素子分離領域の形成は、LOCOS(Local Oxidation o
f Silicon)法や、STI(Shallow Trench Isolatio
n)法などを用いることができる。
図22とは異なる撮像装置の構成例を図26に示す。図26に示すように、nチャネル型
のトランジスタ282を設けない構成としてもよい。周辺回路で必要なCMOS回路は、
nチャネル型のトランジスタ289とpチャネル型のトランジスタ281を組み合わせて
実現することができる。nチャネル型のトランジスタ282を設けないことで、撮像装置
115の作製工程を低減することができる。よって、生産性の良好な撮像装置を実現でき
る。また、製造コストが低減された撮像装置を実現できる。
図22および図26とは異なる撮像装置の構成例を図27に示す。図27に示すトランジ
スタ602およびトランジスタ289は、絶縁層409を介して半導体層242と重なる
領域に、バックゲートとして機能する電極213を設けている。また、容量素子606を
構成する電極273を、絶縁層409を介して電極245と重なる領域に設けている。
を設ける場合は、電極213を形成するための導電層の一部を用いて電極273を形成す
ることができる。電極213と電極273は、同じ層上に、同じ作製方法および材料を用
いて同時に作製することができる。すなわち、電極213と電極273は、同一の成膜工
程および同一のエッチング工程を経て島状に加工された層である。
とができる。ただし、容量素子606に透光性を付与する場合は、電極245および電極
273として透光性を有する導電性材料を用いることが好ましい。容量素子606に透光
性を付与することで、有効開口率を高めることができる。また、別途、電極273を形成
するための工程を設ける必要がないため、撮像装置の生産性を高めることができる。
リング法やプラズマCVD法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱CV
D(Chemical Vapor Deposition)法により形成してもよい。
熱CVD法の例としてMOCVD(Metal Organic Chemical V
apor Deposition)法やALD(Atomic Layer Depos
ition)法を使っても良い。
されることが無いという利点を有する。
たは減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行
ってもよい。
次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。
例えば、それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブとも呼ぶ)を切り替えて2種類以上
の原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第1の原
料ガスと同時またはその後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを導入し、第
2の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキ
ャリアガスとなり、また、第2の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよ
い。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1の原料ガスを排出した後
、第2の原料ガスを導入してもよい。第1の原料ガスが基板の表面に吸着して第1の層を
成膜し、後から導入される第2の原料ガスと反応して、第2の層が第1の層上に積層され
て薄膜が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返
すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順
序を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微
細なFET(Field Effect Transistor)を作製する場合に適し
ている。
金属膜、半導体膜、無機絶縁膜など様々な膜を形成することができ、例えば、In-Ga
-Zn-O膜を成膜する場合には、トリメチルインジウム(In(CH3)3)、トリメ
チルガリウム(Ga(CH3)3)、及びジメチル亜鉛(Zn(CH3)2)を用いる。
また、これらの組み合わせに限定されず、トリメチルガリウムに代えてトリエチルガリウ
ム(Ga(C2H5)3)を用いることもでき、ジメチル亜鉛に代えてジエチル亜鉛(Z
n(C2H5)2)を用いることもできる。
ハフニウム前駆体化合物を含む液体(ハフニウムアルコキシドや、テトラキスジメチルア
ミドハフニウム(TDMAH、Hf[N(CH3)2]4)などのハフニウムアミド)を
気化させた原料ガスと、酸化剤としてオゾン(O3)の2種類のガスを用いる。他の材料
としては、テトラキス(エチルメチルアミド)ハフニウムなどがある。
とアルミニウム前駆体化合物を含む液体(トリメチルアルミニウム(TMA、Al(CH
3)3)など)を気化させた原料ガスと、酸化剤としてH2Oの2種類のガスを用いる。
また、他の材料としては、トリス(ジメチルアミド)アルミニウム、トリイソブチルアル
ミニウム、アルミニウムトリス(2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオ
ナート)などがある。
ロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス(O2
、一酸化二窒素)のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
スとB2H6ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、WF6
ガスとH2ガスを順次繰り返し導入してタングステン膜を形成する。なお、B2H6ガス
に代えてSiH4ガスを用いてもよい。
膜を成膜する場合には、In(CH3)3ガスとO3ガスを順次繰り返し導入してIn-
O層を形成し、その後、Ga(CH3)3ガスとO3ガスを順次繰り返し導入してGaO
層を形成し、更にその後Zn(CH3)2ガスとO3ガスを順次繰り返し導入してZnO
層を形成する。なお、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを用い
てIn-Ga-O層やIn-Zn-O層、Ga-Zn-O層などの混合酸化物層を形成し
ても良い。なお、O3ガスに変えてAr等の不活性ガスで水をバブリングして得られたH
2Oガスを用いても良いが、Hを含まないO3ガスを用いる方が好ましい。また、In(
CH3)3ガスにかえて、In(C2H5)3ガスを用いても良い。また、Ga(CH3
)3ガスにかえて、Ga(C2H5)3ガスを用いても良い。
図22、図26および図27とは異なる撮像装置115の構成例を図28に示す。
。図28に示す光電変換素子601は、金属材料などで形成された電極686と透光性導
電層682との間に光電変換層681を有する。図28では、セレン系材料を光電変換層
681に用いた形態を示している。セレン系材料を用いた光電変換素子601は、可視光
に対する外部量子効率が高い特性を有する。当該光電変換素子では、アバランシェ現象に
より入射される光量に対する電子の増幅が大きい高感度のセンサとすることができる。ま
た、セレン系材料は光吸収係数が高いため、光電変換層681を薄くしやすい利点を有す
る。
ンは、一例として、非晶質セレンを成膜後、熱処理することで得ることができる。なお、
結晶セレンの結晶粒径を画素ピッチより小さくすることで、画素ごとの特性ばらつきを低
減させることができる。また、結晶セレンは、非晶質セレンよりも可視光に対する分光感
度や光吸収係数が高い特性を有する。
入阻止層として酸化ガリウムまたは酸化セリウムなどを設け、電極686側に電子注入阻
止層として酸化ニッケルまたは硫化アンチモンなどを設ける構成とすることもできる。
てもよい。または、銅、インジウム、ガリウム、セレンの化合物(CIGS)を含む層で
あってもよい。CISおよびCIGSでは、セレンの単層と同様にアバランシェ現象が利
用できる光電変換素子を形成することができる。
化カドミウムや硫化亜鉛等を接して設けてもよい。
V以上)を印加することが好ましい。OSトランジスタは、Siトランジスタよりもドレ
イン耐圧の高い特性を有するため、光電変換素子に比較的高い電圧を印加することが容易
である。したがって、ドレイン耐圧の高いOSトランジスタと、セレン系材料を光電変換
層とした光電変換素子とを組み合わせることで、高感度、かつ信頼性の高い撮像装置とす
ることができる。
化物、亜鉛を含む酸化インジウム、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛、アルミニウムを
含む酸化亜鉛、酸化錫、フッ素を含む酸化錫、アンチモンを含む酸化錫、またはグラフェ
ン等を用いることができる。また、透光性導電層682は単層に限らず、異なる膜の積層
であっても良い。
構成としているが、図29(A)に示すように画素ごとに分離する構成としてもよい。ま
た、隣接する画素間の電極686を有さない領域には、絶縁体で隔壁477を設け、光電
変換層681および透光性導電層682に亀裂が入らないようにすることが好ましいが、
図29(B)に示すように隔壁477を設けない構成としてもよい。また、図28では、
透光性導電層682と配線487が、配線488およびコンタクトプラグ489を介して
電気的に接続する構成を図示しているが、図29(C)、図29(D)に示すように透光
性導電層682と配線487が直接接してもよい。
。例えば、図29(E)に示すように、電極686を導電層686a、導電層686bの
二層とし、配線487を導電層487a、導電層487bの二層とすることができる。図
29(E)の構成においては、例えば、導電層686aおよび導電層487aを低抵抗の
金属等を選択して形成し、導電層686bおよび導電層487bを光電変換層681とコ
ンタクト特性の良い金属等を選択して形成するとよい。このような構成とすることで、光
電変換素子の電気特性を向上させることができる。また、一部の金属は透光性導電層68
2と接触することにより電蝕を起こすことがある。そのような金属を導電層487aに用
いた場合でも導電層487bを介することによって電蝕を防止することができる。
いることができる。また、導電層686aおよび導電層487aには、例えば、アルミニ
ウム、チタン、またはアルミニウムをチタンで挟むような積層を用いることができる。
有機樹脂などを用いて形成することができる。また、隔壁477は、トランジスタ等に対
する遮光のため、および/または1画素あたりの受光部の面積を確定するために黒色等に
着色されていてもよい。
る形態を例示しているが、バックゲートを有さない形態であってもよい。また、一部のト
ランジスタ、例えばトランジスタ289のみにバックゲートを有するような形態であって
もよい。当該バックゲートは、対向して設けられるゲートと電気的に接続する場合がある
。または、当該バックゲートにゲートとは異なる固定電位が供給される場合がある。なお
、当該バックゲート有無に関する形態は、本実施の形態で説明する他の撮像装置の形態に
も適用することができる。
n型のダイオード素子などを用いてもよい。当該フォトダイオードは、n型の半導体層、
i型の半導体層、およびp型の半導体層が順に積層された構成を有している。i型の半導
体層には非晶質シリコンを用いることが好ましい。また、p型の半導体層およびn型の半
導体層には、それぞれの導電型を付与するドーパントを含む非晶質シリコンまたは微結晶
シリコンなどを用いることができる。非晶質シリコンを光電変換層とするフォトダイオー
ドは可視光の波長領域における感度が高く、微弱な可視光を検知しやすい。
ることが好ましい。p型の半導体層を受光面とすることで、光電変換素子601の出力電
流を高めることができる。
膜工程、リソグラフィ工程、エッチング工程などの一般的な半導体作製工程を用いて作製
するこができる。また、セレン系材料は高抵抗であり、図28に示すように、光電変換層
681を画素間で分離しない構成とすることもできる。
図30(A1)は、撮像装置を同図中の二点鎖線X1-X2の方向に湾曲させた状態を示
している。図30(A2)は、図30(A1)中の二点鎖線X1-X2で示した部位の断
面図である。図30(A3)は、図30(A1)中の二点鎖線Y1-Y2で示した部位の
断面図である。
図中の二点鎖線Y3-Y4の方向に湾曲させた状態を示している。図30(B2)は、図
30(B1)中の二点鎖線X3-X4で示した部位の断面図である。図30(B3)は、
図30(B1)中の二点鎖線Y3-Y4で示した部位の断面図である。
像装置と組み合わせて用いるレンズなどの光学設計を容易とすることができる。例えば、
収差補正のためのレンズ枚数を低減できるため、撮像装置を用いた半導体装置などの小型
化や軽量化を容易とすることができる。また、撮像された画像の品質を向上させる事がで
きる。
である。
本実施の形態では、上記実施の形態に示したトランジスタに用いることができるトランジ
スタの構成例について、図面を参照して説明する。
図31(A1)に例示するトランジスタ410は、ボトムゲート型のトランジスタの一種
であるチャネル保護型のトランジスタである。トランジスタ410は、絶縁層409上に
ゲート電極として機能できる電極246を有する。また、電極246上に絶縁層216を
介して半導体層242を有する。電極246は電極243と同様の材料及び方法で形成す
ることができる。絶縁層216は絶縁層117と同様の材料及び方法で形成することがで
きる。
として機能できる絶縁層209を有する。絶縁層209は、絶縁層216と同様の材料お
よび方法により形成することができる。また、半導体層242の一部と接して、絶縁層2
16上に電極244および電極245を有する。電極244の一部、および電極245の
一部は、絶縁層209上に形成される。
時に生じる半導体層242の露出を防ぐことができる。よって、電極244および電極2
45の形成時に、半導体層242のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐこと
ができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することがで
きる。
18を有し、絶縁層418の上に絶縁層439を有する。
機能できる電極213を有する点が、トランジスタ410と異なる。電極213は、電極
243と同様の材料および方法で形成することができる。
層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電
極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位と
してもよいし、接地電位や、任意の電位などとしてもよい。また、バックゲート電極の電
位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を
制御することができる。
て、絶縁層216、絶縁層209、絶縁層418、および絶縁層439は、それぞれがゲ
ート絶縁層として機能することができる。
クゲート電極」という場合がある。例えば、トランジスタ411において、電極213を
「ゲート電極」と言う場合、電極246を「バックゲート電極」と言う。また、電極21
3を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ411をトップゲート型のトラン
ジスタの一種と考えることができる。
6および電極213を同電位とすることで、半導体層242においてキャリアの流れる領
域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、ト
ランジスタ411のオン電流が大きくなると共に、電界効果移動度が高くなる。
スタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ411の占有面積を
小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくす
ることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現する
ことができる。
生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能(特に静電気
などに対する電界遮蔽機能)を有する。バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し
、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。
、電極246の下方および電極213の上方に生じる荷電粒子等の電荷が半導体層242
のチャネル形成領域に影響しない。この結果、ストレス試験(例えば、ゲートに負の電荷
を印加する-GBT(Gate Bias-Temperature)ストレス試験)の
劣化が抑制される。また、電極246および電極213は、ドレイン電極から生じる電界
が半導体層に作用しないように遮断することができる。よって、ドレイン電圧の変動に起
因する、オン電流の立ち上がり電圧の変動を抑制することができる。なお、この効果は、
電極246および電極213に電位が供給されている場合において顕著に生じる。
スタの特性変化(経年変化)を短時間で評価することができる。特に、BTストレス試験
前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標
となる。BTストレス試験前後において、しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が
高いトランジスタであるといえる。
することで、しきい値電圧の変動量が低減される。このため、複数のトランジスタ間にお
ける電気特性のばらつきも同時に低減される。
ストレス試験前後におけるしきい値電圧の変動も、バックゲート電極を有さないトランジ
スタより小さい。
る導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐ
ことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフト
するなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。
3と絶縁層439の間に絶縁層を有していてもよい。
信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。
であるチャネル保護型のトランジスタである。トランジスタ420は、トランジスタ41
0とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層209が半導体層242を覆っている点が異
なる。また、半導体層242と重なる絶縁層209の一部を選択的に除去して形成した開
口部において、半導体層242と電極244が電気的に接続している。また、半導体層2
42と重なる絶縁層209の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導
体層242と電極245が電気的に接続している。絶縁層209の、チャネル形成領域と
重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。
機能できる電極213を有する点が、トランジスタ420と異なる。
42の露出を防ぐことができる。よって、電極244および電極245の形成時に半導体
層242の薄膜化を防ぐことができる。
ンジスタ411よりも、電極244と電極246の間の距離と、電極245と電極246
の間の距離が長くなる。よって、電極244と電極246の間に生じる寄生容量を小さく
することができる。また、電極245と電極246の間に生じる寄生容量を小さくするこ
とができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。
るチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ425は、絶縁層209を
用いずに電極244および電極245を形成する。このため、電極244および電極24
5の形成時に露出する半導体層242の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁
層209を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。
機能できる電極213を有する点が、トランジスタ420と異なる。
図32(A1)に例示するトランジスタ430は、トップゲート型のトランジスタの一種
である。トランジスタ430は、絶縁層409の上に半導体層242を有し、半導体層2
42および絶縁層409上に、半導体層242の一部に接する電極244および半導体層
242の一部に接する電極245を有し、半導体層242、電極244、および電極24
5上に絶縁層216を有し、絶縁層216上に電極246を有する。
45が重ならないため、電極246および電極244の間に生じる寄生容量、並びに、電
極246および電極245の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極
246を形成した後に、電極246をマスクとして用いて不純物元素255を半導体層2
42に導入することで、半導体層242中に自己整合(セルフアライメント)的に不純物
領域を形成することができる(図32(A3)参照)。本発明の一態様によれば、電気特
性の良好なトランジスタを実現することができる。
ズマ処理装置を用いて行うことができる。
も一種類の元素を用いることができる。また、半導体層242に酸化物半導体を用いる場
合は、不純物元素255として、希ガス、水素、および窒素のうち、少なくとも一種類の
元素を用いることも可能である。
がトランジスタ430と異なる。トランジスタ431は、絶縁層409の上に形成された
電極213を有し、電極213上に形成された絶縁層217を有する。前述した通り、電
極213は、バックゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層217は、
ゲート絶縁層として機能することができる。絶縁層217は、絶縁層216と同様の材料
および方法により形成することができる。
を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ4
31の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占
有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導
体装置を実現することができる。
である。トランジスタ440は、電極244および電極245を形成した後に半導体層2
42を形成する点が、トランジスタ430と異なる。また、図32(B2)に例示するト
ランジスタ441は、電極213および絶縁層217を有する点が、トランジスタ440
と異なる。トランジスタ440およびトランジスタ441において、半導体層242の一
部は電極244上に形成され、半導体層242の他の一部は電極245上に形成される。
を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ4
41の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占
有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導
体装置を実現することができる。
6をマスクとして用いて不純物元素255を半導体層242に導入することで、半導体層
242中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、
電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば
、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
図33に、半導体層242として酸化物半導体を用いたトランジスタ構造の一例を示す。
図33に例示するトランジスタ450は、半導体層242aの上に半導体層242bが形
成され、半導体層242bの上面および側面、並びに半導体層242aの側面が半導体層
242cに覆われた構造を有する。図33(A)はトランジスタ450の上面図である。
図33(B)は、図33(A)中のX1-X2の一点鎖線で示した部位の断面図(チャネ
ル長方向の断面図)である。図33(C)は、図33(A)中のY1-Y2の一点鎖線で
示した部位の断面図(チャネル幅方向の断面図)である。
設けている。絶縁層409の凸部上に半導体層242bを設けることによって、半導体層
242bの側面を電極243で覆うことができる。すなわち、トランジスタ450は、電
極243の電界によって、半導体層242bを電気的に取り囲むことができる構造を有し
ている。このように、導電膜の電界によって、チャネルが形成される半導体層を電気的に
取り囲むトランジスタの構造を、surrounded channel(s-chan
nel)構造とよぶ。また、s-channel構造を有するトランジスタを、「s-c
hannel型トランジスタ」もしくは「s-channelトランジスタ」ともいう。
る場合がある。s-channel構造では、トランジスタのドレイン電流を大きくする
ことができ、さらに大きいオン電流を得ることができる。また、電極243の電界によっ
て、半導体層242bに形成されるチャネル形成領域の全領域を空乏化することができる
。したがって、s-channel構造では、トランジスタのオフ電流をさらに小さくす
ることができる。
nnel構造によるオン電流の増大効果、オフ電流の低減効果などをより高めることがで
きる。また、半導体層242bの形成時に、露出する半導体層242aを除去してもよい
。この場合、半導体層242aと半導体層242bの側面が揃う場合がある。
して電極213を設けてもよい。図34(A)はトランジスタ451の上面図である。図
34(B)は、図34(A)中のX1-X2の一点鎖線で示した部位の断面図である。図
34(C)は、図34(A)中のY1-Y2の一点鎖線で示した部位の断面図である。
するトランジスタ452は、電極244および電極245が半導体層242b上に設けら
れ、半導体層242bおよび半導体層242aの側面に接していない。電極244は、絶
縁層418、絶縁層439、および絶縁層419に設けられた開口において、コンタクト
プラグを介して電極434と電気的に接続されている。電極245は、絶縁層418、絶
縁層439、および絶縁層419に設けられた開口において、コンタクトプラグを介して
電極435と電気的に接続されている。
本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
するトランジスタ453は、半導体層242aの上に半導体層242bが形成されている
。トランジスタ453は、バックゲート電極を有するボトムゲート型のトランジスタの一
種である。図36(A)はトランジスタ453の上面図である。図36(B)は、図36
(A)中のX1-X2の一点鎖線で示した部位の断面図(チャネル長方向の断面図)であ
る。図36(C)は、図36(A)中のY1-Y2の一点鎖線で示した部位の断面図(チ
ャネル幅方向の断面図)である。
439に設けられた開口247aおよび開口247bにおいて、電極246と電気的に接
続されている。よって、電極213と電極246には、同じ電位が供給される。また、開
口247aおよび開口247bは、どちらか一方を設けなくてもよい。また、開口247
aおよび開口247bの両方を設けなくてもよい。開口247aおよび開口247bの両
方を設けない場合は、電極213と電極246に異なる電位を供給することができる。
の2層構造とする例を示している。
す。図37は、トランジスタ453のチャネル形成領域のエネルギーバンド構造を示して
いる。
層242を半導体層242aと半導体層242bの2層とすることで、トランジスタの生
産性を高めることができる。なお、半導体層242cを設けない分、トラップ準位390
の影響を受けやすくなるが、半導体層242を単層構造とした場合よりも高い電界効果移
動度を実現することができる。
て、消費電力が少ない撮像装置などを実現することができる。本発明の一態様によれば、
信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。よって、信頼性の良好な撮像装置
などを実現することができる。
である。
101 ステアリング
102 ダッシュボード
108 エアバッグ
110 乗員保護装置
112 画素駆動回路
114 画素
115 撮像装置
117 絶縁層
119 センサ
120 制御装置
123 配線
131 エアバッグ装置
132 エアバッグ装置
140 画素部
141 画素
209 絶縁層
213 電極
216 絶縁層
217 絶縁層
219 絶縁層
220 ウェル
221 p型半導体
223 n型半導体
224 開口
225 開口
242 半導体層
243 電極
244 電極
245 電極
246 電極
252 周辺回路領域
255 不純物元素
260 回路
261 信号処理回路
262 列駆動回路
263 出力回路
264 回路
265 配線
266 配線
267 配線
268 配線
269 配線
270 回路
273 電極
277 絶縁層
280 回路
281 トランジスタ
282 トランジスタ
283 形成領域
284 低濃度p型不純物領域
285 高濃度p型不純物領域
286 絶縁層
287 電極
288 側壁
289 トランジスタ
290 回路
382 Ec
386 Ec
387 Ec
390 トラップ準位
401 基板
403 絶縁層
404 絶縁層
405 絶縁層
406 コンタクトプラグ
407 絶縁層
408 絶縁層
409 絶縁層
410 トランジスタ
411 トランジスタ
414 素子分離層
415 絶縁層
416 絶縁層
418 絶縁層
419 絶縁層
420 トランジスタ
421 配線
422 配線
423 配線
424 トランジスタ
425 トランジスタ
427 配線
429 配線
430 トランジスタ
431 トランジスタ
434 電極
435 電極
439 絶縁層
440 トランジスタ
441 トランジスタ
442 絶縁層
444 配線
450 トランジスタ
451 トランジスタ
452 トランジスタ
453 トランジスタ
477 隔壁
487 配線
488 配線
489 コンタクトプラグ
601 光電変換素子
602 トランジスタ
603 トランジスタ
604 トランジスタ
605 トランジスタ
606 容量素子
607 ノード
608 配線
609 配線
610 回路
611 配線
681 光電変換層
682 透光性導電層
686 電極
900 車両
1283 チャネル形成領域
1284 低濃度n型不純物領域
1285 高濃度n型不純物領域
5100 ペレット
5120 基板
5161 領域
103a ドア
103b ドア
104a ドア
104b ドア
108c 半導体層
111a 撮像装置
111b 撮像装置
111c 撮像装置
112a 撮像装置
112b 撮像装置
112c 撮像装置
113a 撮像装置
113b 撮像装置
114a 撮像装置
114b 撮像装置
133a エアバッグ装置
133b エアバッグ装置
134a エアバッグ装置
134b エアバッグ装置
242a 半導体層
242b 半導体層
242c 半導体層
243a 電極
243b 電極
247a 開口
247b 開口
264a 回路
264b カウンタ回路
264c ラッチ回路
272c 半導体層
383a Ec
383b Ec
383c Ec
487a 導電層
487b 導電層
686a 導電層
686b 導電層
Claims (2)
- マトリクス状に配置された複数の画素を有する画素部と、
前記複数の画素から読み出されたデータをアナログデジタル変換する機能を有する駆動回路と、
を有する撮像装置であって、
前記複数の画素は、受光素子と、第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタを介して前記受光素子のカソードと電気的に接続される容量素子と、をそれぞれ有し、
前記駆動回路は、第2のトランジスタを有し、
前記第2のトランジスタは、前記第1のトランジスタ、前記容量素子、及び前記受光素子とは異なる層に配置され、
前記第1のトランジスタ、及び前記容量素子は、前記受光素子のアノードと重なる領域を有し、
断面視において、前記第1のトランジスタが有するチャネル形成領域の、前記受光素子のアノードが配置されている側とは反対側に、前記第1のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層が配置され、
断面視において、前記第2のトランジスタが有するチャネル形成領域の、前記受光素子のアノードが配置されている側に、前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第2の導電層が配置され、
前記容量素子の第1の電極は、前記第1の導電層と同層に配置され、
前記容量素子の第2の電極は、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインに電気的に接続された第3の導電層と同層に配置される撮像装置。 - マトリクス状に配置された複数の画素を有する画素部と、
前記複数の画素から読み出されたデータをアナログデジタル変換する機能を有する駆動回路と、
を有する撮像装置であって、
前記複数の画素は、受光素子と、第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタを介して前記受光素子のカソードと電気的に接続される容量素子と、をそれぞれ有し、
前記駆動回路は、第2のトランジスタを有し、
前記第2のトランジスタは、前記第1のトランジスタ、前記容量素子、及び前記受光素子とは異なる層に配置され、
前記第1のトランジスタ、及び前記容量素子は、前記受光素子のアノードと重なる領域を有し、
断面視において、前記第1のトランジスタが有するチャネル形成領域の、前記受光素子のアノードが配置されている側とは反対側に、前記第1のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層が配置され、
断面視において、前記第2のトランジスタが有するチャネル形成領域の、前記受光素子のアノードが配置されている側に、前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第2の導電層が配置され、
前記容量素子の第1の電極は、前記第1の導電層と同層に配置され、
前記容量素子の第2の電極は、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインに電気的に接続された第3の導電層と同層に配置され、
前記受光素子の側面は絶縁層と接する領域を有する撮像装置。
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