JP2022073873A - 光電変換装置、光電変換システム、および移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態1に係る光電変換装置500を示している。光電変換装置は、半導体デバイスICである。本実施形態に係る光電変換装置500とは、例えば、イメージセンサや、測光センサ、測距センサとして用いることができる。
図4は、実施形態2における半導体素子層11の端部における上面模式図を示している。また図5は、図4におけるX-X’断面の断面模式図を示している。本実施形態は、遮光層13がウェル領域14を覆うように配置されている点が実施形態1とは異なる。この点および以下で説明する点以外は、実施形態1と実質的に同じであるため説明を省略する。
図6は、実施形態3における半導体素子層11の端部における上面模式図を示している。また図7は、図6におけるX-X’断面の断面模式図を示している。本実施形態は、半導体素子層11のパッド部16の周りに分離領域18が配置されている点が実施形態2とは異なる。この点および以下で説明する事項以外は、実施形態2と実質的に同じであるため説明を省略する。
図8は、実施形態4における積層型の裏面照射型の光電変換装置における断面模式図を示している。本実施形態は、半導体素子層11がアバランシェフォトダイオード(以下、APD)を含む点が異なる。また、APD駆動電圧が印加される第2導電型の半導体領域161と、余剰電荷を排出する半導体領域171との間の距離L4が、実施形態3におけるウェル19と半導体領域171との間の距離よりも大きい点が実施形態3とは異なる。これらの点および以下で説明する点以外は、実施形態3と実質的に同じであるため説明を省略する。
図9は、実施形態5における積層型の裏面照射型の光電変換装置における断面模式図を示している。本実施形態は、ドレイン部17がパッド部16と同一基板内で接続される点が実施形態4とは異なる。この点および以下で説明する点以外は、実施形態4と実質的に同じであるため説明を省略する。
図10は、実施形態6における積層型の裏面照射型の光電変換装置における断面模式図を示しており、図11は、実施形態6における光電変換装置の光入射面側から視た遮光層の概略平面図を示している。図11では、平面視でのビアプラグの位置をわかりやすくするために、ビアプラグの位置も図示している。本実施形態は、第2導電型の半導体領域161と遮光層13とがビアプラグ191a、191b、191cを介して接続されている点が異なる。また、異なる色のカラーフィルタが配されている点が異なる。これらの点以外は、実施形態5と実質的に同じであるため説明を省略する。
図13は、本実施形態に係る光電変換システム1200の構成を示すブロック図である。本実施形態の光電変換システム1200は、光電変換装置1204を含む。ここで、光電変換装置1204は、上述の実施形態で述べた光電変換装置のいずれかを適用することができる。光電変換システム1200は例えば、撮像システムとして用いることができる。撮像システムの具体例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラ等が挙げられる。図13では、光電変換システム1200としてデジタルスチルカメラの例を示している。
本実施形態の光電変換システムおよび移動体について、図14及び図15用いて説明する。図14は、本実施形態による光電変換システムおよび移動体の構成例を示す概略図である。図15は、本実施形態による光電変換システムの動作を示すフロー図である。本実施形態では、光電変換システムとして、車載カメラの一例を示す。
2 第2基板
3 接合面
13 遮光層
14 ウェル領域
15 外周領域
16 パッド部
17 ドレイン部
30 金属接続部
Claims (15)
- 複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部が配されるウェルと、を含む第1半導体素子層を有する第1基板と、
前記複数の光電変換部で得られた信号を処理する回路を含む第2半導体素子層を有する第2基板と、を備え、
前記第1基板と前記第2基板とは積層されており、
前記第1半導体素子層は、前記複数の光電変換部を有する有効画素領域と、前記有効画素領域と前記第1半導体素子の端との間に設けられ、前記複数の光電変換部を有するオプティカル・ブラック画素領域と、前記オプティカル・ブラック画素領域と前記第1半導体素子層の端との間に配された外周領域と、を有し、
平面視で、前記オプティカル・ブラック画素領域には、遮光層で構成される遮光領域が重複しており、前記外周領域には前記遮光領域が重複しておらず、
前記外周領域には、信号電荷と同じ導電型の半導体領域を含む電荷排出領域があり、
前記電荷排出領域には、固定電位が供給されていることを特徴とする光電変換装置。 - 前記外周領域の導電型は、N型であり、前記電荷排出領域には正の電位が印加されていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。
- 前記外周領域の導電型は、P型であり、前記電荷排出領域にはグラウンド電位が印加されていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。
- 平面視で、前記遮光領域は、前記ウェルおよび前記外周領域の一部と重複することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 平面視で、前記ウェルは前記遮光領域から露出しないことを特徴とする請求項4に記載の光電変換装置。
- 前記外周領域には、前記光電変換装置と外部との通電を行うパッド部が配されており、
前記パッド部と前記ウェルとの間に、前記電荷排出領域が配されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記電荷排出領域と、前記パッド部との間には、前記第1半導体素子層を貫通するように配された素子分離が配されることを特徴とする請求項6に記載の光電変換装置。
- 前記素子分離は、絶縁材料が埋め込まれた領域を有することを特徴とする請求項7に記載の光電変換装置。
- 前記パッド部の中心と前記遮光層との距離は、30μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記光電変換部は、アバランシェフォトダイオードであり、
前記ウェルと前記電荷排出領域との距離は、1μm以上であることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換部は、アバランシェフォトダイオードであり、
前記ウェルと前記電荷排出領域とは、アバランシェ増倍が起こらない距離であることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記パッド部は、前記第1基板に配された配線層と接続されることを特徴とする請求項10または11に記載の光電変換装置。
- 前記第1半導体素子層において、前記パッド部と前記ウェルとの間には、回路素子が配されていないことを特徴とする請求項6乃至11のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が出力す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光電変換システム。 - 請求項1乃至13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き、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。
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