JP2023072513A - Light detection device and electronic apparatus - Google Patents
Light detection device and electronic apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023072513A JP2023072513A JP2021185112A JP2021185112A JP2023072513A JP 2023072513 A JP2023072513 A JP 2023072513A JP 2021185112 A JP2021185112 A JP 2021185112A JP 2021185112 A JP2021185112 A JP 2021185112A JP 2023072513 A JP2023072513 A JP 2023072513A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photoelectric conversion
- shielding film
- conversion element
- receiving lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 265
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 117
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 69
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 63
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
Abstract
Description
本開示は、光学的及び電気的クロストークを抑制した固体撮像装置などの光検出装置及び当該光検出装置を使用した電子機器に関する。 The present disclosure relates to a photodetector such as a solid-state imaging device that suppresses optical and electrical crosstalk, and an electronic device using the photodetector.
従来、光検出装置の例である固体撮像装置の画素間には、斜め方向からの入射光が隣接する画素に入射されることにより混色が発生するという課題がある。かかる混色を防ぐために、例えば、隣接する素子間に画素分離部を形成されることが行われている。
画素分離部の構造としては、画素分離部を構成するシリコン(Si)の厚膜化や基板の裏面(下面)から絶縁溝を掘り込む構造であるRDTI(Reverse side Deep Trench Isolation)などが採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a problem that color mixture occurs between pixels of a solid-state imaging device, which is an example of a photodetector, when incident light from an oblique direction enters adjacent pixels. In order to prevent such color mixture, for example, a pixel isolation portion is formed between adjacent elements.
As the structure of the pixel isolation part, a thick film of silicon (Si) constituting the pixel isolation part, RDTI (Reverse side Deep Trench Isolation), which is a structure in which an insulating trench is dug from the back surface (lower surface) of the substrate, etc. are adopted. ing.
このような「混色」の発生を防止して、撮像画像の画像品質を向上させる光検出装置について、具体的には、次のような技術が開示されている。
半導体基板の内部には、複数の画素のそれぞれに対応して入射光を受光面で受光する光電変換部が複数設けられている。当該光電変換部は、半導体基板の入射光の入射面側において、光電変換部の側部に設けられたトレンチ内に埋め込まれた画素分離部により画素間を区切り、その区切られた区画内に配設されている。これにより他の画素Pと分離されている。画素分離部は複数の画素の間を電気的に分離する隔壁であり、入射光を遮光する絶縁材料などによって形成されている。
Specifically, the following techniques have been disclosed for photodetection devices that prevent the occurrence of such "mixed colors" and improve the image quality of captured images.
Inside the semiconductor substrate, a plurality of photoelectric conversion units are provided corresponding to each of the plurality of pixels and receiving incident light on a light receiving surface. The photoelectric conversion unit is arranged in the partitioned section by dividing the pixels by the pixel separation unit embedded in the trench provided on the side of the photoelectric conversion unit on the incident light incident surface side of the semiconductor substrate. is set. It is separated from other pixels P by this. The pixel separation section is a partition that electrically separates a plurality of pixels, and is made of an insulating material or the like that blocks incident light.
特許文献1に開示された技術において、各画素の光電変換部は、画素分離部により隣接する画素と区切られている。しかしながら、光電変換部の側部において光電変換より生成された電子は、光電変換部から画素トランジスタへ移動する際に、隣接する画素にドリフト(Drift)などにより移動して電気的クロストークを生じるという問題を有している。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the photoelectric conversion portion of each pixel is separated from adjacent pixels by a pixel separating portion. However, when electrons generated by photoelectric conversion at the side of the photoelectric conversion portion move from the photoelectric conversion portion to the pixel transistor, they move to adjacent pixels due to drift or the like, causing electrical crosstalk. have a problem.
本開示は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、光電変換における電気的クロストークを抑制した光検出装置及び当該光検出装置を使用した電子機器を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of such problems, and aims to provide a photodetector that suppresses electrical crosstalk in photoelectric conversion and an electronic device using the photodetector.
本開示は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その第1の態様は、光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、前記入光遮光膜に対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側と反対側に配設され、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有する出光遮光膜と、前記入光遮光膜と前記出光遮光膜の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲む画素分離壁と、を有する光検出装置である。 The present disclosure has been made to solve the above problems. A first aspect of the present disclosure includes a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion, and pixels on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element. a light-receiving lens disposed for each light-receiving lens, and a light-receiving lens disposed facing the light-receiving lens, disposed on the light-receiving lens side of the photoelectric conversion element, and a light entrance for incident light condensed by the light-receiving lens and a light shielding film having a The photodetector includes a light exit light shielding film having an opening, and a pixel separation wall connecting peripheral edges of the light entrance light shielding film and the light exit light shielding film and surrounding at least a portion of the photoelectric conversion element.
また、第1の態様において、前記光電変換部は、前記入光遮光膜の入光口の周縁から光軸方向に沿って延設された前記画素分離壁により形成される光電変換筒を、その内部に配設してもよい。 Further, in the first aspect, the photoelectric conversion unit includes a photoelectric conversion tube formed by the pixel separation wall extending along the optical axis direction from the peripheral edge of the light entrance of the light shielding film. It may be arranged inside.
また、第1の態様において、前記画素分離壁は、前記光電変換素子の側面全体を取り囲んでもよい。 Moreover, in the first aspect, the pixel separation wall may surround the entire side surface of the photoelectric conversion element.
その第2の態様は、光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、前記入光遮光膜に対向して、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有し、前記入光遮光膜の周縁又は前記入光遮光膜の入光口の周縁と前記出光口の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲んで前記光電変換部を形成する画素分離壁と、を有する光検出装置である。 A second aspect thereof includes a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion portion that performs photoelectric conversion, a light receiving lens provided for each pixel on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element, and a light receiving lens provided facing the light receiving lens. a light shielding film disposed on the light receiving lens side of the photoelectric conversion element and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens; The photoelectric conversion element has a light exit opening for light that has passed through the photoelectric conversion element, the peripheral edge of the light incident light shielding film or the peripheral edge of the light entrance light shielding film and the peripheral edge of the light exit opening are connected to each other, and at least the photoelectric conversion element and a pixel separation wall that partially surrounds the photoelectric conversion unit to form the photoelectric conversion unit.
また、第2の態様において、前記画素分離壁は、前記光電変換素子の4側面を取り囲むとともに、光軸方向に沿って斜め方向に延設され、前記光電変換素子のうち、前記画素分離壁に取り囲まれた部分は、略四角錐状に形成されてもよい。 In the second aspect, the pixel separation wall surrounds four side surfaces of the photoelectric conversion element and extends obliquely along the optical axis direction. The enclosed portion may be formed in a substantially square pyramid shape.
また、第2の態様において、前記画素分離壁は、前記光電変換素子の4側面を取り囲むとともに、前記画素分離壁の4側面のうち対向する一の2側面が、光軸方向に沿って斜め方向に延設され、対向する他の2側面が、光軸方向に沿って延設されることで、前記光電変換素子のうち、前記画素分離壁に取り囲まれた部分は、略台形状に形成されてもよい。 In the second aspect, the pixel separation wall surrounds four side surfaces of the photoelectric conversion element, and one of the four side surfaces of the pixel separation wall, one of which faces two side surfaces, extends in an oblique direction along the optical axis direction. , and the other two opposing side surfaces are extended along the optical axis direction, so that the portion of the photoelectric conversion element surrounded by the pixel separation wall is formed in a substantially trapezoidal shape. may
その第2の態様は、光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、前記光電変換部は、前記入光遮光膜に対向して、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有し、前記入光遮光膜の周縁又は入光口の周縁と前記光電変換部の出光口の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲む画素分離壁と、を有する光検出装置である。 A second aspect thereof includes a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion portion that performs photoelectric conversion, a light receiving lens provided for each pixel on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element, and a light receiving lens provided facing the light receiving lens. a light shielding film disposed on the light receiving lens side of the photoelectric conversion element and having a light entrance for incident light condensed by the light receiving lens; facing the photoelectric conversion element, the photoelectric conversion element has a light exit opening for light passing through the photoelectric conversion element, and the peripheral edge of the light incident light shielding film or the peripheral edge of the light entrance opening and the peripheral edge of the light exit opening of the photoelectric conversion unit are connected to each other; and a pixel separation wall surrounding at least a portion of the conversion element.
また、第2の態様において、前記画素分離壁は、前記光電変換素子の4側面を取り囲むとともに、光軸方向に沿って斜め方向に延設され、前記画素分離壁に取り囲まれた前記光電変換素子は、略四角錐状に形成されてもよい。 In the second aspect, the pixel separation wall surrounds four side surfaces of the photoelectric conversion element and extends obliquely along the optical axis direction, and the photoelectric conversion element surrounded by the pixel separation wall may be formed in a substantially quadrangular pyramid shape.
また、第2の態様において、前記画素分離壁は、前記光電変換素子の4側面を取り囲むとともに、前記画素分離壁の4側面のうち対向する一の2側面が、光軸方向に沿って斜め方向に延設され、対向する他の2側面が、光軸方向に沿って延設されることで、前記画素分離壁に取り囲まれた前記光電変換素子は、略台形状に形成されてもよい。 In the second aspect, the pixel separation wall surrounds four side surfaces of the photoelectric conversion element, and one of the four side surfaces of the pixel separation wall, one of which faces two side surfaces, extends in an oblique direction along the optical axis direction. , and other two opposing side surfaces thereof extend along the optical axis direction, so that the photoelectric conversion element surrounded by the pixel separation wall may be formed in a substantially trapezoidal shape.
また、第1又は第2の態様において、前記入光遮光膜の入光口は、前記出光遮光膜又前記は光電変換部の出光口よりも広く形成されてもよい。 In the first or second aspect, the light entrance opening of the light entrance shielding film may be formed wider than the light exit opening of the light exit light shielding film or the photoelectric conversion section.
また、第1又は第2の態様において、前記マイクロレンズは、前記入光遮光膜の入光口に集光するように焦点を形成されてもよい。 Further, in the first or second aspect, the microlens may be focused so as to converge on the light entrance of the light shielding film.
また、第1又は第2の態様において、前記入光遮光膜に対向する前記出光遮光膜は、2以上配設されてもよい。 Further, in the first or second aspect, two or more of the outgoing light shielding films may be disposed facing the incoming light shielding film.
また、第1又は第2の態様において、前記入光遮光膜の入光口と、前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口とは、前記受光レンズの光軸上に配設されてもよい。 In the first or second aspect, the light entrance opening of the light entrance shielding film and the light exit opening of the light exit light shielding film or the photoelectric conversion unit may be arranged on the optical axis of the light receiving lens. good.
また、第1又は第2の態様において、前記入光遮光膜の入光口と、前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口とは、前記受光レンズの光軸に対して、ずらせて配設されてもよい。 Further, in the first or second aspect, the light entrance opening of the light entrance light shielding film and the light exit opening of the light exit light shielding film or the photoelectric conversion section are displaced with respect to the optical axis of the light receiving lens. may be set.
また、第1又は第2の態様において、前記入光遮光膜の入光口と、前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口とは、前記受光レンズの光軸に対して、斜交いに配設されてもよい。 Further, in the first or second aspect, the light entrance opening of the light entrance shielding film and the light exit opening of the light exit light shielding film or the photoelectric conversion section are oblique to the optical axis of the light receiving lens. may be placed in
また、第1又は第2の態様において、前記入光遮光膜の入光口又は前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口は、矩形状に形成されてもよい。 In the first or second aspect, the light entrance opening of the light entrance shielding film, the light exit light shielding film, or the light exit opening of the photoelectric conversion section may be formed in a rectangular shape.
また、第1又は第2の態様において、前記入光遮光膜の入光口又は前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口は、円形状に形成されてもよい。 Further, in the first or second aspect, the light entrance opening of the light entrance shielding film, the light exit light shielding film, or the light exit opening of the photoelectric conversion section may be formed in a circular shape.
また、第1又は第2の態様において、前記画素分離壁又は前記入光遮光膜は、窒化ケイ素(SiN)、二酸化ケイ素(SiO2)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)又は空気から形成されてもよい。 Further, in the first or second aspect, the pixel separation wall or the light shielding film is made of silicon nitride (SiN), silicon dioxide (SiO 2 ), tungsten (W), aluminum (Al), or air. may
また、第1又は第2の態様において、前記出光遮光膜は、窒化ケイ素(SiN)、二酸化ケイ素(SiO2)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)又は空気から形成されてもよい。 In the first or second aspect, the light shielding film may be made of silicon nitride (SiN), silicon dioxide (SiO 2 ), tungsten (W), aluminum (Al), or air.
その第3の態様は、光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、前記入光遮光膜に対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側と反対側に配設され、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有する出光遮光膜と、前記入光遮光膜と前記出光遮光膜の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲む画素分離壁と、を有する光検出装置、又は、光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、前記入光遮光膜に対向して、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有し、前記入光遮光膜の周縁又は前記入光遮光膜の入光口の周縁と前記出光口の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲んで前記光電変換部を形成する画素分離壁と、を有する光検出装置を有する電子機器である。 A third aspect thereof includes a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion portion that performs photoelectric conversion, a light receiving lens provided for each pixel on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element, and a light receiving lens provided facing the light receiving lens. a light-incident light-shielding film disposed on the light-receiving lens side of the photoelectric conversion element and having a light entrance for incident light condensed by the light-receiving lens; a light exiting light shielding film disposed on the opposite side of the photoelectric conversion element from the light receiving lens side and having a light exit opening for light that has passed through the photoelectric conversion element; A photodetector having a pixel separation wall that connects peripheral edges and surrounds at least a portion of the photoelectric conversion element, or a photoelectric conversion element that includes a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion, and a light receiving surface of the photoelectric conversion element. a light-receiving lens arranged for each pixel on the side of the light-receiving lens; a light-incident light-shielding film having a light-incident light-shielding film; and a light-emitting port facing the light-incident light-shielding film for the light that has passed through the photoelectric conversion element. The electronic device includes a pixel separation wall that connects the periphery of the light entrance and the periphery of the light exit and surrounds at least a portion of the photoelectric conversion element to form the photoelectric conversion section. .
上記の態様を取ることにより、光電変換における電気的クロストークを抑制した光検出装置及び当該光検出装置を使用した電子機器を提供することができる。 By taking the above aspect, it is possible to provide a photodetector in which electrical crosstalk in photoelectric conversion is suppressed and an electronic device using the photodetector.
次に、図面を参照して、本開示を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を下記の順序で説明する。以下の図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。
1.本開示に係る光検出装置の第1実施形態
2.本開示に係る光検出装置の第2実施形態
3.本開示に係る光検出装置の第3実施形態
4.本開示に係る光検出装置の第4実施形態
5.本開示に係る光検出装置の第5実施形態
6.本開示に係る光検出装置の第6実施形態
7.本開示に係る光検出装置の第7実施形態
8.本開示に係る光検出装置の第8実施形態
9.本開示に係る光検出装置の第9実施形態
10.本開示に係る光検出装置の第10実施形態
11.本開示に係る光検出装置の第11実施形態
12.本開示に係る光検出装置の第12実施形態
13.本開示に係る光検出装置の第13実施形態
14.本開示に係る光検出装置の第14実施形態
15.本開示に係る光検出装置の製造方法
16.電子機器の構成例
Next, with reference to the drawings, modes for carrying out the present disclosure (hereinafter referred to as "embodiments") will be described in the following order. In the following drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the dimensional ratios and the like of each part do not necessarily match the actual ones. In addition, it goes without saying that there are portions with different dimensional relationships and ratios between the drawings.
1. First Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure2. Second Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure3. 3. Third Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure; Fourth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure5. 5. Fifth embodiment of the photodetector according to the present disclosure; Sixth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure7. Seventh Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure8. 8. Eighth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure; Ninth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure 10 . Tenth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure 11. Eleventh Embodiment of Photodetection Device According to Present Disclosure 12. 12th embodiment of the photodetector according to the present disclosure 13. 13. Photodetector according to the thirteenth embodiment of the present disclosure. Fourteenth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure 15 . Method for manufacturing photodetector according to present disclosure 16 . Configuration example of electronic equipment
<1.本開示に係る光検出装置の第1実施形態>
[第1実施形態の基本形]
以下、図1に基づき、本開示に係る光検出装置100の第1実施形態の基本形について説明する。ここで、第1実施形態に係る光検出装置100は、固体撮像装置のうち「裏面照射型CMOSイメージセンサ」を例に、以下に説明する。
<1. First Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
[Basic form of the first embodiment]
The basic form of the first embodiment of the
図1は、光検出装置100を構成する図2に示す画素Pの部分平面図のX1-X1部分の端面断面図である。なお、光検出装置100においては、半導体基板110の板厚方向(図1における上下方向)を上下方向とする。
FIG. 1 is a cross-sectional end view of the X1-X1 portion of the partial plan view of the pixel P shown in FIG. In the
光検出装置100は、図2に示すように、複数の画素Pが撮像面の平面視において、水平方向と、垂直方向にマトリクス状に配設されている。画素Pは、図1に示すように、上方からの入射光Hを、光電変換素子であるフォトダイオード120が受光し、これを光電変換することによってカラー画像信号を生成するように構成されている。そこで、光検出装置100では、それぞれの画素Pに対応してフォトダイオード120が配設されている。
In the
半導体基板110は、例えば、薄膜化された単結晶シリコンで形成されている。そして、その内部には、図1に示すように、各画素Pに対応したフォトダイオード120と、光軸LA方向に沿って各フォトダイオード120のp型半導体領域120pの4側面を取り囲む画素分離壁130が配設されている。画素分離壁130は、半導体基板110の下面側から、トレンチ111を穿設し、そのトレンチ111の中に形成されている。
The
半導体基板110の上面には、受光レンズとしてのマイクロレンズ101及びカラーフィルタ102が、平坦化膜103を介して入光遮光膜104に積層されている。入光遮光膜104は、半導体基板110に積層されている。
On the upper surface of the
半導体基板110の下面には、転送トランジスタゲート121が配設されている。また、図1に示すように、転送トランジスタゲート121と電気的に接続して回路を構成する配線301、302を含む配線層300が積層されている。配線層300の下面には、支持基板320が積層されている。
第1実施形態に係る光検出装置100の概略構成は以上のとおりである。以下に、各構成部分について、さらに詳しく説明する。
A
The schematic configuration of the
マイクロレンズ101は、各画素Pに対応して、それぞれの画素Pに配設されている。マイクロレンズ101は、半導体基板110の上面において、上に凸の平凸レンズであり、各画素Pの入射光Hを、それぞれに対応するフォトダイオード120へ集光するように構成されている。具体的には、マイクロレンズ101は、後述する入光遮光膜104の入光口104aに集光するように焦点を形成している。したがって、仮に、入光口104aを狭隘な小孔に形成したとしても、マイクロレンズ101への入射光Hは、光量を減ずることなくフォトダイオード120へ入射することができる。マイクロレンズ101は、例えば、樹脂などの有機材料を用いて形成されている。
A
カラーフィルタ102は、図2に示すように、赤色フィルタ層102Rと、緑色フィルタ層102Gと、青色フィルタ層102Bとを含む。これらのカラーフィルタ102は、画素Pのそれぞれに対応して設けられている。そして、赤色フィルタ層102Rと、緑色フィルタ層102Gと、青色フィルタ層102Bとは、それぞれが、いわゆるベイヤー配列されている。
The
赤色フィルタ層102Rは、赤色に対応する波長帯域(例えば、625~740nm)において光透過率が高く、赤色の入射光Hが入光遮光膜104の入光口104aを通過するように形成されている。
The
また、緑色フィルタ層102Gは、緑色に対応する波長帯域(例えば、500~565nm)において光透過率が高く、緑色の入射光Hが入光遮光膜104の入光口104aを通過するように形成されている。
In addition, the
また、青色フィルタ層102Bは、青色に対応する波長帯域(例えば、450~485nm)において光透過率が高く、青色の入射光Hが入光遮光膜104の入光口104aを通過するように形成されている。
In addition, the
カラーフィルタ102の下面には、図1に示すように、平坦化膜103が積層されている。平坦化膜103は、光を透過する絶縁材料である。そして、平坦化膜103を介して半導体基板110が積層されている。半導体基板110には、光電変換素子であるフォトダイオード120などが形成されている。
A
次に、本実施形態における半導体基板110の構成についてさらに詳しく説明する。図3Aは、本開示に係る光検出装置の第1実施形態の概略構造を示す2画素の端面断面図である。図3Aは、図1に相当する。ただし、図3Aは図1に対し、上下を逆にし、配線層300及び支持基板320は省略している。したがって、マイクロレンズ101は下向きとなっている。図3Bは、図3AのX2-X2部分の右側の入光遮光膜104の端面断面図である。また、図3Cは、図3AのX3-X3部分の右側の出光遮光膜106の端面断面図である。
なお、図3A及び以下に説明する各実施形態の図2のX1-X1部分の端面断面図に相当する図面(図4Aから図12A、図15A、図16A、図19Aから図21A)は、各図面における下側(図3Aの下方)が入光遮光膜104側、上側(図3Aの上方)がフォトダイオード120の後端側となる。
Next, the configuration of the
3A and the drawings corresponding to the end cross-sectional views of the X1-X1 portion of FIG. 2 of each embodiment described below (FIGS. 4A to 12A, 15A, 16A, 19A to 21A) The lower side of the drawing (lower side in FIG. 3A) is the incident
入光遮光膜104は、マイクロレンズ101により集光された入射光Hを、入光口104aから通過させてフォトダイオード120に入光し、それ以外の光は遮光するものである。
The
入光遮光膜104は、図3Aに示すように、マイクロレンズ101に対向して、フォトダイオード120のマイクロレンズ101側(上側)に配設されている。また、入光遮光膜104は、平坦化膜103との間にシリコン酸化膜などの絶縁膜(不図示)を介して配設してもよい。入光遮光膜104は、図3Bに示すように、断面形状が矩形状に形成されている。そして、その光軸LA上に入射光Hが通過する入光口104aが矩形状に開口されている。
The incident
入光遮光膜104は、トレンチ111をマイクロレンズ101に垂直方向に穿設した後、水平方向に穿設してマイクロレンズ101と平行になるように形成する。なお、入光遮光膜104及びトレンチ111の製造方法については、後述する。
The
ここで、入光口104aの開口の形状は、矩形状に限定されるものではない。例えば、円形、楕円形、三角形、台形、菱形、扇形、星形など任意の形状にしても差し支えない。
円形に形成した場合に、その等価直径De(等価直径De=4×面積/周長)は正方形と同じである。しかし、円形は正方形に比べて周長が小さくてすむ。例えば、正方形の一辺をWとすると、その等価直径DeはWであり、周長は4Wとなる。一方、円の直径をWとすると、その等価直径DeはWである。しかし、周長はπWであり、正方形よりも小さい。
また、マイクロレンズ101が平面視円形の平凸レンズであるため、集光した入射光Hの光度分布は同心円状となる。したがって、入光口104aの開口の形状を円形に形成することで無駄なく入光できる。これにより、開口率を小さくすることができる。なお、出光遮光膜106の出光口106aの開口の形状も、同様に、矩形状に限定されるものではなく円形等であってもよい。
Here, the shape of the opening of the
When formed in a circle, its equivalent diameter De (equivalent diameter De=4×area/perimeter) is the same as that of a square. However, a circle can have a smaller perimeter than a square. For example, if one side of a square is W, its equivalent diameter De is W and its perimeter is 4W. On the other hand, if the diameter of a circle is W, its equivalent diameter De is W. However, the perimeter is πW, which is smaller than the square.
Further, since the
入光遮光膜104は、遮光性及び反射性を有する材料で形成されている。入光遮光膜104は、例えば、窒化ケイ素(SiN)、二酸化ケイ素(SiO2)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)又は空気などの材料を使用することができる。
なお、シリコンと空気では、屈折率の差が大きいため、一旦シリコンに入光した光は、空気との境界面においてそのまま反射し、シリコンの内部で反射を繰り返すため、入射光Hを閉じ込めることができる。このため、入光遮光膜104や画素分離壁130の材料として、トレンチ111に何も埋め込まないで空気を使用することも選択肢として考えられ得る。また、金属や導電体で構成する部分で、電気的絶縁を必要とする部分は、特に図示していないが、当然に所定の絶縁膜等の処理により絶縁がされているものとする。
The incident
Since there is a large difference in refractive index between silicon and air, light that has once entered silicon is reflected as it is at the interface with air, and is repeatedly reflected inside silicon, so that incident light H can be confined. can. For this reason, using air as a material for the incident
出光遮光膜106は、図3Cに示すように、入光遮光膜104と同様に、遮光性を有し、端面断面が矩形状に形成されている。そして、光軸LA上に入射光Hが受光面へ通過する出光口106aが矩形状に開口されている。出光口106aは、光電変換により生成された電子eの出口である。また光電変換されなかった入射光Hの出口ともなる。このように出光口106aを光軸LA上に開口することにより、電子e及び入射光Hの出口と、隣接する画素Pとの距離を均等に遠く離すことができる。
出光遮光膜106は、図3Aに示すように、p型半導体領域120pとn型半導体領域120nの接合面の位置に、入光遮光膜104に対向して配設されている。ただし、n型半導体領域120nを含む位置に配設してもよい。
As shown in FIG. 3C, the outgoing
As shown in FIG. 3A, the outgoing
フォトダイオード120は、入射光Hを受光し、これを光電変換することによって信号電荷である電子eを生成し、集積する光電変換素子である。
The
具体的には、図1に示すように、フォトダイオード120は、画素Pへの入射光Hを、マイクロレンズ101、カラーフィルタ102、平坦化膜103及び入光遮光膜104の入光口104aを介して受光する。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
フォトダイオード120は、p型半導体を基材とし、受光面側である図3Aの下側(図1では上側)に、p型半導体領域120pが形成されている。また、受光面の反対側、すなわち、図3Aの上側(図1では下側)にn型半導体領域120nが形成されている。また、n型半導体領域120nは、受光面側から遠くなるほど不純物濃度が高くなるように形成されている。このように形成することにより、光電変換により生成された電子eは、バンドギャップエネルギーの差によりn型半導体領域120nの不純物濃度が高い領域である転送トランジスタゲート121の方向に移動し、そこで集積される。
The
ここで、フォトダイオード120に入射光Hが入射すると、フォトダイオード120のp型半導体領域120p及びn型半導体領域120nの全領域において光電変換が行われ、電子eが生成される。
しかし、光電変換により生成された電子eは、ドリフトや拡散などにより、隣接する画素Pの側に移動することがある。このような現象が生じると電気的クロストークとなり、いわゆる「混色」となる。
Here, when the incident light H enters the
However, the electrons e generated by photoelectric conversion may move to the adjacent pixel P side due to drift, diffusion, or the like. When such a phenomenon occurs, electrical crosstalk occurs, resulting in so-called "mixed colors".
一方、入射光Hが、仮に、光電変換されなかった場合は、そのまま当該フォトダイオード120を通過してしまうこととなり、好ましくない。
このような場合には、フォトダイオード120に入射された光子(photon)の数に比して、光電変換により生成される電子(electron)eの数が少ないこととなる。この結果、生成された電子eの数と入射された格子の数との比である量子効率(Quantum Efficiency)が低下することとなる。
On the other hand, if the incident light H were not photoelectrically converted, it would pass through the
In this case, the number of electrons e generated by photoelectric conversion is smaller than the number of photons incident on the
また、フォトダイオード120で光電変換されることなく通過した光が、隣接する画素Pのフォトダイオード120に入射され、そこで光電変換されると光学的クロストーク(混色)を生じることとなる。
Also, light that passes through the
したがって、電気的クロストークの発生を抑制するとともに、併せて光学的クロストークの発生の抑制及び量子効率を改善するためには、入射光Hがフォトダイオード120において光電変換されるまでの経路長をできるだけ長く確保することが望ましい。また、生成された電子eが隣接する画素Pに移動することができないように構成することが望ましい。
Therefore, in order to suppress the occurrence of electrical crosstalk and to suppress the occurrence of optical crosstalk and improve the quantum efficiency, the path length for photoelectric conversion of the incident light H in the
そこで、半導体基板110の内部には、図3Aに示すように、複数の画素Pのフォトダイオード120の4側面を電気的に分離する画素分離壁130が設けられている。
Therefore, inside the
画素分離壁130は、図3Aに示すように、画素Pごとに設けられた入光遮光膜104の周縁から立設され、これを光軸LAに沿った下方向(図3Aにおいて上方向。以下、図4Aから図12A、図15A、図16A、図19Aから図21Aの説明において、光軸LAの方向を「下方向」とする。)に延設してフォトダイオード120の4側面を取り囲んでいる。そして、延設された画素分離壁130後端と、出光遮光膜106とを連結して、入光遮光膜104、画素分離壁130及び出光遮光膜106とで6面が取り囲まれた略方形状の光電変換部150が形成されている。
As shown in FIG. 3A, the
すなわち、光電変換部150は、前端に入光遮光膜104が配設され、光電変換素子であるフォトダイオード120のp型半導体領域120pの4側面は画素分離壁130により取り囲まれ、後端に入光遮光膜104に対向して出光遮光膜106が配設されることで略方形状に形成されている。
That is, the
このように構成された光電変換部150における光電変換について説明する。本実施形態において、光電変換部150は、フォトダイオード120のp型半導体領域120pを含んでいる。またn型半導体領域120nの一部を含んでもよい。マイクロレンズ101で集光された入射光Hは、入光口104aを通過して光電変換部150に入光する。光電変換部150に入光した入射光Hは、光電変換部150の内壁に衝突して反射を繰り返す。ここで、光電変換部150の内壁とは、入光遮光膜104、出光遮光膜106及び画素分離壁130の4側面で構成される光電変換素子であるフォトダイオード120の一部を取り囲む計6面の壁の内壁のことである。これらの内壁は、例えば、窒化ケイ素(SiN)、二酸化ケイ素(SiO2)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)又は空気などで形成されて反射材を構成している。
Photoelectric conversion in the
したがって、入光口104aを通過した入射光Hは、図3Aに示すように、光電変換部150の内壁に衝突し、反射を繰り返す。入射光Hは、反射を繰り返すうちに、フォトダイオード120において光電変換される。すなわち、入射光Hは、内壁に衝突しながら反射を繰り返すことにより経路長が長くなる。これにより、入射光Hは、いずれかの時点でフォトダイオード120において光電変換される。したがって、入射光Hがフォトダイオード120において光電変換されることなく、出光遮光膜106の出光口106aから出光することを抑制することができる。
Therefore, the incident light H that has passed through the
このようにして光電変換により生成された電子eは、フォトダイオード120内をn型不純物濃度の高い後端の転送トランジスタゲート121側に移動してそこに集積される。そして、電子eは、ポリシリコンで形成された転送トランジスタゲート121の作動により拡散容量(FD:Floating Diffusion)122に転送され、そこに蓄積される。拡散容量122に蓄積された電子eは、増幅トランジスタ(不図示)及び選択トランジスタ(不図示)の作動により画像データとしてビア124及び配線301を介して配線層300に形成された信号処理部(不図示)に読み出される。なお、図3以降の図面では、煩瑣を避けるために転送トランジスタゲート121及び拡散容量122の回路構成は適宜省略して図示している。
The electrons e generated by photoelectric conversion in this manner move in the
本開示に係る第1実施形態は、以上説明したように、光電変換部150が設けられているために、入射光Hは、光電変換部150へ入光し、光電変換部150の内壁に衝突して反射を繰り返す。これにより経路長を長く確保し、フォトダイオード120において光電変換されるよう構成されている。
In the first embodiment according to the present disclosure, as described above, since the
したがって、入射光Hがフォトダイオード120において光電変換されることなく、出光遮光膜106の出光口106aから出光することを抑制することができる。
また、反射性を有する電気的絶縁物で形成された光電変換部150を構成する画素分離壁130により4側面が取り囲まれており、しかも出光口106aは光軸LA上に小孔に形成されている。これにより、出光口106aと隣接する画素Pまでの距離が長くなるため光電変換により生成された電子eは、その移動方向が制限される。
Therefore, it is possible to prevent the incident light H from being photoelectrically converted in the
Further, the
したがって、光電変換により生成された電子eが隣接する画素Pの側に移動することを防止できるため、電気的クロストークを抑制することができる。併せて、光学的クロストークの発生を抑制することもできる。
また、第1実施形態の構成によれば、フォトダイオード120に入射された光子は、そのほとんどが光電変換部150内において光電変換されて電子eが生成されるために、量子効率を改善することができる。
Therefore, electrons e generated by photoelectric conversion can be prevented from moving to the adjacent pixel P side, so that electrical crosstalk can be suppressed. At the same time, it is possible to suppress the occurrence of optical crosstalk.
Further, according to the configuration of the first embodiment, most of the photons incident on the
[第1実施形態の変形例]
次に、第1実施形態の変形例について説明する。第1実施形態の基本形では、図3Aに示すように、隣接する2個の転送トランジスタゲート121が1個の拡散容量122を共用している。一方、本変形例では、図4Aに示すように、1個の転送トランジスタゲート121に対応して1個の拡散容量122が配設されている点で基本形と相違する。それ以外は、基本形と同様であるため説明を省略する。なお、転送トランジスタゲート121は、本図において向かって右寄りに配設されているが、左寄りや中央部であっても差し支えない。また、本変形例は、以下に説明する各実施形態においても適用可能である。
[Modification of First Embodiment]
Next, a modified example of the first embodiment will be described. In the basic form of the first embodiment, two adjacent
<2.本開示に係る光検出装置の第2実施形態>
次に、図5に基づき、本開示に係る光検出装置100の第2実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第2実施形態とを比較すると、第1実施形態では、入光口104aと、出光口106aとは、それぞれがマイクロレンズ101の光軸LA上に配設されている。
これに対し、第2実施形態では、図5A、図5B及び図5Cに示すように、入光口104aと、出光口106aとは、それぞれがマイクロレンズ101の光軸LAに対して斜交いに配設されている点で、第1実施形態と相違する。
<2. Second Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a second embodiment of the
On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIGS. 5A, 5B and 5C, the
このように構成することにより、入光遮光膜104の入光口104aから出光遮光膜106の出光口106aまでの距離は、両者の対角線となるため、入射光Hの経路長を長くすることができる。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
With this configuration, the distance from the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
なお、図5B及び図5Cでは、図5Aの右側の入光口104aと出光口106aとが、光軸LAに対して斜交いに配設された例を示しているが、光軸LAに対して、それぞれを任意の位置にずらせて配設してもよい。また、本実施形態に係る入光口104aと出光口106aとの光軸LAに対する位置関係は、後述する他の実施形態においても適用可能である。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
5B and 5C show an example in which the
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<3.本開示に係る光検出装置の第3実施形態>
次に、図6に基づき、本開示に係る光検出装置100の第3実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第3実施形態とを比較すると、第1実施形態では、図3Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設され、これを下方向に延設して、略方形状の光電変換部150が形成されている。
<3. Third Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a third embodiment of the
これに対し、第3実施形態では、図6Aに示すように、入光遮光膜104の入光口104aの開口縁から画素分離壁130が立設され、これを下方向のn型半導体領域120nを含む位置まで延設して、光電変換部150よりも小形の略方形状の光電変換筒151が形成されている点で、第1実施形態と相違する。ここで、光電変換筒151の後端の開口部分が、出光遮光膜106の出光口106aに相当する。
On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG. 6A, the
このように構成することにより、光電変換部150を小型化することができる。また、光電変換筒151の後端の開口部分は、画素Pの略光軸LA上となるため、隣接する画素Pに対して距離を確保することができる。すなわち、光電変換筒151は、光電変換部150を小型にしたものであり、光電変換筒151の内部で光電変換を行うとともに、後端の開口部分が、出光口106aに相当する。このため光電変換筒151は、光電変換部150の一実施態様である。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
By configuring in this way, the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
また、光電変換筒151の容積は、入光口104aの開口面積を調整することで、これに応じて大きくすることも、又は小さくすることも可能である。また、入光口104aの開口面積を広く形成し、光電変換筒151の後端の開口面積を入光口104aよりも狭く形成してもよい。例えば、光電変換筒151の後端に、出光口106aを入光口104aよりも狭く形成した出光遮光膜106を設けてもよい。なお、光電変換筒151の構造については、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Also, the volume of the
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<4.本開示に係る光検出装置の第4実施形態>
次に、図7に基づき、本開示に係る光検出装置100の第4実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第4実施形態とを比較すると、第4実施形態では、図7Bに示すように、入光遮光膜104の入光口104aを、画素分離壁130の4側面が形成する矩形状の内壁と略同寸法に大きく開口している点で相違する。また、本実施形態では、図7Aに示すように、大きく開口した入光口104aの周縁から画素分離壁130が立設されている。そして、画素分離壁130を下方向に斜め方向にn型半導体領域120nを含む位置まで延設して、フォトダイオード120の4側面を取り囲んでいる。これにより、画素分離壁130に取り囲まれたフォトダイオード120の領域は、光軸LA方向に狭隘化する略四角錐状の光電変換部150が形成されている点で、第1実施形態と相違する。
<4. Fourth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a fourth embodiment of the
このように構成することにより、入射光Hは、光電変換部150の内壁での反射方向を、入光遮光膜104の方向に寄せることができる。したがって、入射光Hが光電変換部150の内壁に反射することによる経路長を、さらに長くすることができる。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
With this configuration, the direction of reflection of the incident light H on the inner wall of the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
なお、第4実施形態では、図7Aに示すように、入光遮光膜104の周縁に立設された画素分離壁130の4側面を、それぞれ斜め方向に延設することにより、光電変換部150は、略四角錐状を形成するものである。しかし、4側面の画素分離壁130のうち、対向する2側面を斜め方向に延設し、残りの対向する2側面については平行に延設して光電変換部150を略台形状に形成してもよい。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 7A, the four side surfaces of the
また、マイクロレンズ101の焦点距離は、第1実施形態のように、必ずしも入光口104aの開口位置に正確に合わせる必要はない。しかも、入光遮光膜104は、大きな開口を有しているために、十分な光量の入射光Hを得ることができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Also, unlike the first embodiment, the focal length of the
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<5.本開示に係る光検出装置の第5実施形態>
次に、図8に基づき、本開示に係る光検出装置100の第5実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第5実施形態とを比較すると、第5実施形態では、図8Aに示すように、フォトダイオード120の4側面を取り囲む画素分離壁130は、入光口104aの小孔が開口した入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設されている。そして、画素分離壁130を下方向に斜め方向にn型半導体領域120nを含む位置まで延設して、フォトダイオード120の4側面を取り囲んでいる。これにより、画素分離壁130に取り囲まれたフォトダイオード120の領域は、光軸LA方向に狭隘化する略四角錐状に形成されている点で、第1実施形態と相違する。また、入光遮光膜104の入光口104aが第1実施形態と同様の矩形状の小孔である点で、第4実施形態とも相違する。
<5. Fifth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a fifth embodiment of the
このように構成することにより、入射光Hは、光電変換部150の内壁での反射方向を、入光遮光膜104の方向に寄せることができる。したがって、入射光Hが光電変換部150の内壁に反射することによる経路長を、さらに長くすることができる。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
また、第4実施形態と同様に、画素分離壁130は、フォトダイオード120の4側面を取り囲むとともに、画素分離壁130の4側面のうち対向する一の2側面が、光軸方向に沿って斜め方向に延設され、対向する他の2側面が、光軸方向に沿って延設されることで、画素分離壁130に取り囲まれたフォトダイオード120の領域を、略台形状に形成してもよい。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
With this configuration, the direction of reflection of the incident light H on the inner wall of the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Further, similarly to the fourth embodiment, the
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<6.本開示に係る光検出装置の第6実施形態>
次に、図9に基づき、本開示に係る光検出装置100の第6実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第6実施形態とを比較すると、第6実施形態では、図9Bに示すように、入光遮光膜104の入光口104aは、画素分離壁130の4側面が形成する矩形状の内壁の内径と略同じ寸法に大きく開口している点で、第1実施形態と相違する。
<6. Sixth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a sixth embodiment of the
このように構成することにより、マイクロレンズ101の焦点距離は、第1実施形態のように、必ずしも入光口104aの開口位置に正確に合わせる必要はない。しかも、入光遮光膜104は、入光口104aを大きく開口しているために、十分な光量の入射光Hを得ることができる。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
With this configuration, the focal length of the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<7.本開示に係る光検出装置の第7実施形態>
次に、図10に基づき、本開示に係る光検出装置100の第7実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第7実施形態とを比較すると、第7実施形態では、図10Bに示すように、入光遮光膜104の入光口104aは、画素分離壁130の4側面が形成する矩形状の内壁の内径と略同じ寸法に大きく開口している点で、第1実施形態と相違する。
<7. Seventh Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a seventh embodiment of the
また、図10Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設され、これを下方向に延設して、p型半導体領域120pの所定の位置まで延設して出光口106aが開口された第1の出光遮光膜106を配設している。
さらに、光電変換部150は、図10Aに示すように、そのまま画素分離壁130を下方向にn型半導体領域120nを含む位置まで延設している。そして、その後端に出光口106aが開口されたもう1つの第2の出光遮光膜106を配設して、略方形状に形成されている。すなわち、出光遮光膜106を2個設けることにより光電変換部150が2個設けられている。以上の点で、第1実施形態と相違する。
Further, as shown in FIG. 10A, the
Furthermore, as shown in FIG. 10A, the
このように構成することにより、マイクロレンズ101の焦点距離は、第1実施形態のように、必ずしも入光口104aの開口位置に正確に合わせる必要はない。または、焦点距離を第1の出光遮光膜106の出光口106aに合わせてもよい。しかも、入光遮光膜104は、入光口104aを大きく開口しているために、十分な光量の入射光Hを得ることができる。
With this configuration, the focal length of the
また、光電変換部150は、入光遮光膜104と第1の出光遮光膜106とで区画される区域と、第1の出光遮光膜106と第2の出光遮光膜106とで区画される区域の二つの光電変換を行う区域を有している。したがって、光電変換を行う入射光Hの経路長を長くすることができる。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Further, the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<8.本開示に係る光検出装置の第8実施形態>
次に、図11に基づき、本開示に係る光検出装置100の第8実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第8実施形態とを比較すると、第8実施形態では、図11Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光口104aが開口された入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設されている。そして、これを下方向にn型半導体領域120nを含む位置まで延設して出光口106aが開口された出光遮光膜106を配設して略方形状の光電変換部150が形成されている。
<8. Eighth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, an eighth embodiment of the
さらに、光電変換部150は、図11Aに示すように、そのまま画素分離壁130を下方向にフォトダイオード120の後端まで延設してフォトダイオード120全体の4側面を取り囲み、後端が開放の略方形状の筒体に形成されている。以上の点で、第1実施形態と相違する。
Further, as shown in FIG. 11A, the
このように構成することにより、出光遮光膜106の出光口106aを通過した光電変換により生成された電子eは、4側面を画素分離壁130に取り囲まれているために、隣接する画素Pのフォトダイオード120への移動が阻止される。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
With this configuration, the electrons e generated by photoelectric conversion that pass through the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<9.本開示に係る光検出装置の第9実施形態>
次に、図12に基づき、本開示に係る光検出装置100の第9実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第9実施形態とを比較すると、第9実施形態では、図12Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光口104aが開口された入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設されている。そして、これを下方向にn型半導体領域120nを含む位置まで延設して出光口106aが開口された出光遮光膜106を配設して略方形状の光電変換部150が形成されている。
さらに、光電変換部150は、図12Aに示すように、そのまま画素分離壁130を下方向に、フォトダイオード120の後端まで延設してフォトダイオード120全体の4側面を取り囲み、後端が開放の略方形状の筒体に形成されている。
<9. Ninth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, based on FIG. 12, a ninth embodiment of the
Further, as shown in FIG. 12A, the
また、入光遮光膜104の入光口104aの周縁から画素分離壁130が立設され、これを下方向に延設して、光電変換部150の内部に後端が開放の略方形状の筒体に形成された光電変換筒151を形成している。すなわち、画素分離壁130がフォトダイオード120の4側面及び後面を囲っているとともに、光電変換部150の内部に、さらに、後端が開放の略方形状の筒体状に形成された光電変換筒151を形成して、二重箱構造に形成している。以上の点で、第1実施形態及び第9実施形態と相違する。
In addition, a
このように構成することにより、入射光Hは、入光遮光膜104と出光遮光膜106の間に形成された光電変換筒151の内部で反射しながら光電変換される。光電変換筒151を通過した入射光Hは、次段に形成された光電変換部150の内部で同様にして光電変換される。
With this configuration, the incident light H is photoelectrically converted while being reflected inside the
しかも、出光口106aを通過した光電変換により生成された電子eは、第8実施形態と同様に、画素分離壁130に4側面を取り囲まれているために、隣接する画素Pのフォトダイオード120への移動が阻止される。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Moreover, the electrons e generated by photoelectric conversion that have passed through the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
ここで、第6実施形態から第9実施形態における光学変換部150のトレンチ111と結晶構造との関係について説明する。図13は、シリコンの(100)面の基板において、エピタキシャル(EPI:epitaxial、以下、「EPI」という。)プロセスフローを用いた場合の、単画素PのX3-X3部分の端面断面図である。
図14は、シリコンの(111)面の基板において、ESS(リコン基板内部に設けた平板状の巨大空洞:Empty Space in Silicon、以下、「ESS」という。)プロセスフローを用いた場合の、単画素PのX3-X3部分の端面断面図である。
Here, the relationship between the
FIG. 14 is a diagram of a silicon (111) plane substrate using an ESS (Empty Space in Silicon, hereinafter referred to as “ESS”) process flow. 3 is a cross-sectional end view of the X3-X3 portion of the pixel P; FIG.
図13及び図14の例は、入光口104a及び出光口106aを、いずれも画素Pの光軸LA上に開口させた場合である。図14の場合には、入光口104a及び出光口106aは、画素Pの配置に対して45度傾いた配置になる。なお、出光口106aの開口の形状は、前記のとおり、矩形に限定されるものではなく円形等であっても差し支えない。また、EPIプロセスフロー及びESSプロセスフローの詳細については後述する。
13 and 14, the
<10.本開示に係る光検出装置の第10実施形態>
次に、図15に基づき、本開示に係る光検出装置100の第10実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第10実施形態とを比較すると、第10実施形態では、図15Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光口104aが開口された入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設されている。そして、これを下方向に延設して、フォトダイオード120の4側面を取り囲んでいる。
<10. Tenth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a tenth embodiment of the
さらに、延設された画素分離壁130の後端に出光遮光膜106の代わりに、転送トランジスタゲート121が配置された後端遮光膜107が配設されている。これにより、略方形状の光電変換部150を形成している。
すなわち、画素分離壁130がフォトダイオード120全体の4側面を取り囲むとともに、出光遮光膜106の代わりに後端遮光膜107が後面を囲んでいる。以上の点で、第1実施形態と相違する。
Furthermore, instead of the outgoing
That is, the
このように構成することにより、入光口104aを通過した入射光Hは、光電変換部150の各画素分離壁130、入光遮光膜104及び後端遮光膜107のそれぞれの内壁間で反射しながら光電変換される。そして、光電変換により生成された電子eは、画素分離壁130に4側面を取り囲まれ、さらに、後端は後端遮光膜107で画素分離がされているために、隣接する画素Pのフォトダイオード120に移動することが阻止される。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
With this configuration, the incident light H that has passed through the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<11.本開示に係る光検出装置の第11実施形態>
次に、図16に基づき、本開示に係る光検出装置100の第11実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第11実施形態とを比較すると、第11実施形態では、図16Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光口104aが開口された入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設され、これを下方向に延設して、フォトダイオード120の4側面を取り囲んでいる。
<11. Eleventh Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, an eleventh embodiment of the
さらに、延設された画素分離壁130の後端に転送トランジスタゲート121が配置された後端遮光膜107が配設されている。これにより、略方形状の光電変換部150を形成している。
Furthermore, a rear light-shielding
さらに、光電変換部150内において、フォトダイオード120のn型半導体領域120nを含む位置に、出光口106aが光軸LAから偏移して開口された出光遮光膜106が配設されている。なお、出光口106aの開口位置は、転送トランジスタゲート121よりも離れた位置に偏移するのが好ましい。
すなわち、画素分離壁130及び後端遮光膜107が、フォトダイオード120全体の4側面及び後面を取り囲んでいる。以上の点で、第1実施形態と相違する。
Further, in the
That is, the
このように構成することにより、経路長を長くすることができる。そして、入光口104aを通過した入射光Hは、光電変換部150の各画素分離壁130、入光遮光膜104及び出光遮光膜106のそれぞれの内壁間で反射しながら光電変換される。さらに、光電変換により生成された電子eは、画素分離壁130に4側面を取り囲まれ、後端は後端遮光膜107で画素分離がされているために、隣接する画素Pのフォトダイオード120に移動することが阻止される。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
By configuring in this way, the path length can be increased. The incident light H that has passed through the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
ここで、第11実施形態における光学変換部150のトレンチ111の結晶構造との関係について説明する。図17は、シリコンの(100)面の基板において、EPIプロセスフローを用いた場合の単画素PのX3-X3部分の端面断面図である。
図18は、シリコンの(111)面の基板において、ESSプロセスフローを用いた場合の単画素PのX3-X3部分の端面断面図である。
Here, the relationship with the crystal structure of the
FIG. 18 is a cross-sectional end view of the X3-X3 portion of the single pixel P when the ESS process flow is used on the substrate of the (111) plane of silicon.
図17及び図18の例は、出光口106aを、いずれも画素Pの光軸LAから偏移した位置に開口させた場合である。図18の場合には、出光口106aは、画素Pの配置に対して45度傾いた配置になる。なお、入光口104aの開口位置を光軸LAから偏移させた場合も同様である。なお、出光口106aの開口の形状は、前記のとおり、矩形に限定されるものではなく円形等であっても差し支えない。また、EPIプロセスフロー及びESSプロセスフローの詳細については後述する。
17 and 18 are cases in which the
<12.本開示に係る光検出装置の第12実施形態>
次に、図19に基づき、本開示に係る光検出装置100の第12実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第12実施形態とを比較すると、第12実施形態では、図19Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設されている。そして、これを下方向に延設して、p型半導体領域120pの所定の位置に出光口106aが開口された第1の出光遮光膜106を配設している。
<12. Twelfth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a twelfth embodiment of the
さらに、図19Aに示すように、そのまま画素分離壁130を下方向に延設して、フォトダイオード120のn型半導体領域120nを含む位置に、出光口106aが開口された第2の出光遮光膜106を配設している。さらに、そのまま画素分離壁130を下方向に、フォトダイオード120の後端まで延設している。そして、画素分離壁130の延設された後端に転送トランジスタゲート121が配置された後端遮光膜107が配設されている。これにより、略方形状の光電変換部150が形成されている。すなわち、画素分離壁130及び後端遮光膜107がフォトダイオード120全体の4側面及び後面を囲うとともに、出光遮光膜106を2個設けることにより光電変換部150が2個設けられている。以上の点で、第1実施形態と相違する。
Further, as shown in FIG. 19A, the
このように構成することにより、マイクロレンズ101の焦点距離は、第1実施形態のように、必ずしも入光口104aの開口位置に正確に合わせる必要はない。または、焦点距離を第1の出光遮光膜106の出光口106aに合わせてもよい。しかも、入光遮光膜104は、大きな開口を有しているために、十分な光量の入射光Hを得ることができる。
With this configuration, the focal length of the
また、本実施形態では、入光遮光膜104と第1の出光遮光膜106とで区画される区域と、第1の出光遮光膜106と第2の出光遮光膜106とで区画される区域と、第2の出光遮光膜106と後端遮光膜107との3つの光電変換を行う区域を有している。したがって、入射光Hの経路長を長くすることができる。
In addition, in this embodiment, a section defined by the incident
本実施形態は、以上のように構成されているために、入光遮光膜104を通過した入射光Hは、3つの光電変換を行う区画において、いずれかの時点で光電変換される。そして、光電変換により生成された電子eは、画素分離壁130に4側面を取り囲まれ、さらに、後端は後端遮光膜107で画素分離がされているために、隣接する画素Pのフォトダイオード120に移動することが阻止される。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Since this embodiment is configured as described above, the incident light H that has passed through the incident
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<13.本開示に係る光検出装置の第13実施形態>
次に、図20に基づき、本開示に係る光検出装置100の第13実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第13実施形態とを比較すると第13実施形態では、図20Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光口104aが開口された入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設され、これを下方向に延設して、n型半導体領域120nを含む位置に出光口106aが開口された出光遮光膜106が配設されている。
<13. Thirteenth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a thirteenth embodiment of the
さらに、図20Aに示すように、そのまま画素分離壁130を下方向に、フォトダイオード120の後端まで延設している。そして、画素分離壁130の延設された後端に転送トランジスタゲート121が配置された後端遮光膜107が配設されている。これにより、略方形状の光電変換部150が形成されている。すなわち、画素分離壁130及び後端遮光膜107がフォトダイオード120全体の4側面及び後面を囲っている。以上の点で、第1実施形態と相違する。
Furthermore, as shown in FIG. 20A, the
このように構成することにより、経路長を長くすることができる。そして、入光口104aを通過した入射光Hは、光電変換部150の内壁、入光遮光膜104及び出光遮光膜106との間で反射しながら光電変換される。そして、光電変換により生成された電子eは、画素分離壁130及び出光遮光膜106に4側面が取り囲まれ、さらに、後端は後端遮光膜107で画素分離がされているために、隣接する画素Pのフォトダイオード120に移動することが阻止される。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
By configuring in this way, the path length can be increased. The incident light H that has passed through the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
<14.本開示に係る光検出装置の第14実施形態>
次に、図21に基づき、本開示に係る光検出装置100の第14実施形態について説明する。ここで、第1実施形態と第14実施形態とを比較すると第14実施形態では、図21Aに示すように、画素分離壁130は、画素Pごとに設けられた入光口104aが開口された入光遮光膜104の周縁から画素分離壁130が立設され、これを下方向に延設して、n型半導体領域120nを含む位置に出光口106aが開口された出光遮光膜106が配設されている。
<14. Fourteenth Embodiment of Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a fourteenth embodiment of the
さらに、図21Aに示すように、そのまま画素分離壁130を下方向に、フォトダイオード120の後端まで延設している。そして、画素分離壁130の延設された後端に転送トランジスタゲート121が配置された後端遮光膜107が配設されている。これにより、略方形状の光電変換部150が形成されている。
Furthermore, as shown in FIG. 21A, the
また、入光遮光膜104の入光口104a周縁から画素分離壁130が立設され、これを下方向に延設して、光電変換部150の内部に後端が開放の略筒体に形成された光電変換筒151を形成している。すなわち、画素分離壁130がフォトダイオード120の4側面及び後面を囲っているとともに、光電変換部150の内部に、さらに、後端が開放の略方形状の筒体状に形成された光電変換筒151を形成して、二重箱構造に形成している。以上の点で、第1実施形態及び第9実施形態と相違する。
A
このように構成することにより、経路長を長くすることができる。そして、入光口104aを通過した入射光Hは、入光遮光膜104と出光遮光膜106の間に形成された光電変換筒151の内部で反射しながら光電変換される。さらに、光電変換筒151を通過した入射光Hは、次段に形成された光電変換部150の内部で同様にして光電変換される。
By configuring in this way, the path length can be increased. The incident light H that has passed through the
光電変換により生成された電子eは、出光遮光膜106の出光口106aを通過しても次段の光電変換部150の空間は、画素分離壁130により4側面が画素分離され、後端は、後端遮光膜107で画素分離がされているために、隣接する画素Pのフォトダイオード120へ移動することが阻止される。
これにより、電気的クロストークを防止することができる。併せて、光学的クロストークも防止することができる。
上記以外は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Even if the electrons e generated by photoelectric conversion pass through the
This can prevent electrical crosstalk. At the same time, optical crosstalk can also be prevented.
Other than the above, since it is the same as the first embodiment, the description is omitted.
以上説明したように、本開示に係る光検出装置100によれば、電気的クロストークを抑制した光検出像装置を提供することができる。併せて、光学的クロストークを抑制するとともに、量子効率の改善をすることもできる。
As described above, according to the
<15.本開示に係る光検出装置の製造方法>
次に、本開示に係る光検出装置100の製造方法について、第1実施形態を例に図22及び図23に基づき説明する。
図22は、本開示に係る光検出装置100のEPIプロセスによるトレンチ111、画素分離壁130及び入光遮光膜104の製造方法の説明図である。
また、図23は、本開示に係る光検出装置100のESSプロセスによる製造方法の説明図である。
<15. Method for Manufacturing Photodetector According to Present Disclosure>
Next, a method for manufacturing the
FIG. 22 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the
23A and 23B are explanatory diagrams of a method for manufacturing the
[EPIプロセスによる製造方法]
まず、EPIプロセスによるトレンチ111、画素分離壁130及び入光遮光膜104の製造方法について説明する。
[Manufacturing method by EPI process]
First, a method for manufacturing the
図22Aにおいて、半導体基板110を準備する。半導体基板110は、シリコン(Si)の単結晶の(100)面の基板が使用される。そして半導体基板110上にフォトレジストにより入光遮光膜104の入光口104aとなる領域のマスク401を形成する。
In FIG. 22A, a
次に、図22Bにおいて、半導体基板110上に、例えば、二酸化ケイ素(SiO2)などの酸化膜又はタングステン(W)などの金属膜を形成する。この金属膜が入光遮光膜104となる。
Next, in FIG. 22B, an oxide film such as silicon dioxide (SiO 2 ) or a metal film such as tungsten (W) is formed on the
次に、図22Cにおいて、フォトレジストによるマスク401を除去する。これにより入光遮光膜104の入光口104aとなる領域に、酸化膜又は金属膜が形成されていないパターンが形成される。
Next, in FIG. 22C, the
次に、図22Dにおいて、入光遮光膜104となる酸化膜又は金属膜のパターンが形成された半導体基板110上にEPIプロセスによりシリコンを成長させる。
Next, in FIG. 22D, silicon is grown by the EPI process on the
次に、図22Eにおいて、半導体基板110を180度反転させ、つまり表裏をひっくり返して、半導体基板110上にフォトレジストにより画素分離壁130のトレンチ111となる領域のマスク402を形成する。
Next, in FIG. 22E, the
次に、図22Fにおいて、半導体基板110のシリコンをエッチング等により掘り進めてゆく。これによりマスク402がされていない領域のシリコンが除去され、画素分離壁130となるトレンチ111が形成される。
Next, in FIG. 22F, the silicon of the
次に、図22Gにおいて、トレンチ111が形成された半導体基板110上のマスク402を除去し、EPIプロセスにより酸化膜又は金属膜を成長させる。これにより、トレンチ111の内部に酸化膜又は金属膜からなる画素分離壁130が形成される。
Next, in FIG. 22G, the
以上のような、工程により、入光遮光膜104及び画素分離壁130となるトレンチ111を形成することができる。なお、これ以外の製造工程は、従来の製造技術を用いるか、又は若干の変更を加えることで形成することができるため、説明を省略する。
Through the steps described above, the
[ESSプロセスによる製造方法]
次に、ESSプロセスによるトレンチ111、画素分離壁130及び入光遮光膜104の製造方法について説明する。
[Manufacturing method by ESS process]
Next, a method for manufacturing the
図23Aにおいて、半導体基板110を準備する。半導体基板110は、シリコン(Si)の単結晶の(111)面の基板が使用される。そして半導体基板110上に正珪酸四エチル(TEOS:tetra eth oxy silane、以下「TEOS」という。)膜を形成し、さらにフォトレジストにより画素分離壁130となる領域のマスク403を形成する。
In FIG. 23A, a
次に、図23Bにおいて、マスク403をマスクとして、ドライ加工により、TEOS膜404及び半導体基板110のシリコンをエッチングして、トレンチ111を形成する。
Next, in FIG. 23B, using the
次に、図23Cにおいて、ケミカルドライエッチング(CDE:Chemical Dry Etching)によりトレンチ111の内面をエッチングする。
Next, in FIG. 23C, the inner surface of the
次に、図23Dにおいて、トレンチ111の内面にTEOS膜404を成膜する。
Next, in FIG. 23D, a
次に、図23Eにおいて、トレンチ111の底面のTEOS膜404をエッチバックにより除去する。
Next, in FIG. 23E, the
次に、図23Fにおいて、アルカリエッチング等によりトレンチ111の底面を逆T字状にシリコンを除去する。これにより画素分離壁130となるトレンチ111及び入光遮光膜104となる空間が形成される。
Next, in FIG. 23F, silicon is removed from the bottom surface of the
以上のような、工程により、入光遮光膜104及び画素分離壁130となるESSによる空間を形成することができる。このようにして形成されたトレンチ111及び入光遮光膜104となる空間は、その内部を埋めないで空気のままでも画素分離壁130の役目を果たすことができる。シリコンは、空気の屈折率に比べてはるかに大きな屈折率を有している。例えば、入射光Hの波長が550nmの場合の屈折率は、約4程度である。したがって、空気の屈折率との違いは非常に大きいため、シリコン基板に一旦入射した光は、シリコン基板内で反射を繰り返し、外部に出てくることはない。したがって、入射光Hを簡単に閉じ込めることができる。
なお、これ以外の製造工程は、従来の製造技術を用いるか、又は若干の変更を加えることで製造することができるため、説明を省略する。
Through the steps described above, a space of the ESS that becomes the
The manufacturing steps other than this can be manufactured by using conventional manufacturing techniques or by adding a slight change, so description thereof will be omitted.
[第4実施形態及び第5実施形態の画素分離壁を斜め方向に形成する製造方法]
次に、第4実施形態及び第5実施形態における光電変換部150の4側面の画素分離壁130を斜め方向に延設する加工方法について説明する。図24は、クラスタービームにより半導体基板110を加工する例の説明図である。
[Manufacturing method for obliquely forming pixel separation walls in the fourth and fifth embodiments]
Next, a processing method for obliquely extending the
本図において、チャンバー440内に載置された半導体基板110の表面にはマスク401が形成されている。チャンバー440は、コリメーション441により仕切られており、仕切りの左側にはノズル444が配設されている。ノズル444は、コリメーション441に開口された小孔442を介して原子又は分子451からなるクラスター450を射出する。射出されたクラスター450は、表面がマスク401に被覆された半導体基板110に衝突すると、マスク401に被覆されていない部分がエッチングされる。画素分離壁130を構成するトレンチ111は、例えば、このような加工方法を用いて形成することもできる。
In this figure, a
図25は、クラスタービームにより半導体基板110に斜めのエッチング加工をする例の説明図である。本図に示すように、チャンバー440内に載置された表面がマスク401に被覆された半導体基板110を斜めに載置する。ノズル444は、コリメーション441に形成された小孔442を介して原子又は分子451からなるクラスター450を射出する。射出されたクラスター450は、表面がマスク401に被覆された半導体基板110に斜めに衝突すると、マスク401に被覆されていない部分が斜め方向にエッチングされる。このように、半導体基板110を傾けた状態でクラスタービームを射出することにより斜め方向のエッチングをすることができる。
第4実施形態及び第5実施形態において、画素分離壁130を斜め方向に延設するためのトレンチ111は、以上説明した加工方法により形成することができる。
FIG. 25 is an explanatory diagram of an example in which the
In the fourth and fifth embodiments, the
<16.電子機器の構成例>
上述した実施形態に係る光検出装置100の電子機器への適用例について、図26を用いて説明する。なお、この適用例は第1実施形態から第14実施形態に係る光検出装置100に共通する。
<16. Configuration example of electronic device>
An application example of the
光検出装置100は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置200や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に光検出装置100を用いる複写機など、画像取込部(光電変換機能)を用いる電子機器全般に対して適用可能である。光検出装置100は、ワンチップとして形成された形態のものであってもよいし、パッケージングされた光検出装置100でもよい。また、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態のものであってもよい。
The
図26に示すように、電子機器としての撮像装置200は、光学部202と、光検出装置100と、カメラ信号処理回路であるDSP(Digital Signal Processor)回路203と、フレームメモリ204と、表示部205と、記録部206と、操作部207と、電源部208とを備える。DSP回路203、フレームメモリ204、表示部205、記録部206、操作部207及び電源部208は、信号線及び給電線よりなるバスライン209を介して相互に接続されている。
As shown in FIG. 26, an
光学部202は、複数のレンズを含み、被写体からの入射光(像光)Hを取り込んで光検出装置100の撮像面上に結像する。光検出装置100は、光学部202によって撮像面上に結像された入射光Hの光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
The
表示部205は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、光検出装置100で撮像された動画または静止画を表示する。記録部206は、光検出装置100で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
The
操作部207は、ユーザによる操作の下に、撮像装置200が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部208は、DSP回路203、フレームメモリ204、表示部205、記録部206及び操作部207の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
The
以上のような撮像装置200によれば、薄型化小型化した光検出装置100を使用するために小型化、軽量化を実現することができる。また集積度を向上することが可能になるため、高画質な撮像画像を得ることができる。
According to the
最後に、上述した各実施形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施形態に限定されることはない。このため、上述した各実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって、これに限定されるものではなく、さらに他の効果があってもよい。 Finally, the description of each embodiment described above is an example of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the above-described embodiments. Therefore, it goes without saying that various modifications other than the above-described embodiments can be made in accordance with the design and the like within the scope of the technical concept of the present disclosure. In addition, the effects described in this specification are merely examples, and the present invention is not limited to these, and other effects may be provided.
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、
前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、
前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、
前記入光遮光膜に対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側と反対側に配設され、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有する出光遮光膜と、
前記入光遮光膜と前記出光遮光膜の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲む画素分離壁と、
を有する光検出装置。
(2)
前記光電変換部は、前記入光遮光膜の入光口の周縁から光軸方向に沿って延設された前記画素分離壁により形成される光電変換筒を、その内部に配設した前記(1)に記載の光検出装置。
(3)
前記画素分離壁は、前記光電変換素子の側面全体を取り囲んだ前記(1)又は前記(2)に記載の光検出装置。
(4)
光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、
前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、
前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、
前記入光遮光膜に対向して、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有し、前記入光遮光膜の周縁又は前記入光遮光膜の入光口の周縁と前記出光口の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲んで前記光電変換部を形成する画素分離壁と、
を有する光検出装置。
(5)
前記画素分離壁は、前記光電変換素子の4側面を取り囲むとともに、光軸方向に沿って斜め方向に延設され、前記光電変換素子のうち、前記画素分離壁に取り囲まれた部分は、略四角錐状に形成された前記(4)に記載の光検出装置。
(6)
前記画素分離壁は、前記光電変換素子の4側面を取り囲むとともに、前記画素分離壁の4側面のうち対向する一の2側面が、光軸方向に沿って斜め方向に延設され、対向する他の2側面が、光軸方向に沿って延設されることで、前記光電変換素子のうち、前記画素分離壁に取り囲まれた部分は、略台形状に形成された前記(4)に記載の光検出装置。
(7)
前記入光遮光膜の入光口は、前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口よりも広く形成された前記(1)から前記(3)の何れかに記載の光検出装置。
(8)
前記マイクロレンズは、前記入光遮光膜の入光口に集光するように焦点を形成された前記(1)から前記(7)の何れかに記載の光検出装置。
(9)
前記入光遮光膜に対向する前記出光遮光膜は、2以上配設された前記(1)から前記(3)又は前記(7)又は前記(8)の何れかに記載の光検出装置。
(10)
前記入光遮光膜の入光口と、前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口とは、前記受光レンズの光軸上に配設された前記(1)から前記(9)の何れかに記載の光検出装置。
(11)
前記入光遮光膜の入光口と、前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口とは、前記受光レンズの光軸に対して、ずらせて配設された前記(1)から前記(9)の何れかに記載の光検出装置。
(12)
前記入光遮光膜の入光口と、前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口とは、前記受光レンズの光軸に対して、斜交いに配設された前記(1)から前記(9)の何れかに記載の光検出装置。
(13)
前記入光遮光膜の入光口又は前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口は、矩形状に形成された前記(1)から前記(12)の何れかに記載の光検出装置。
(14)
前記入光遮光膜の入光口又は前記出光遮光膜又は前記光電変換部の出光口は、円形状に形成された前記(1)から前記(12)の何れかに記載の光検出装置。
(15)
前記画素分離壁又は前記入光遮光膜は、窒化ケイ素(SiN)、二酸化ケイ素(SiO2)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)又は空気から形成された前記(1)から前記(14)の何れかに記載の光検出装置。
(16)
前記出光遮光膜は、窒化ケイ素(SiN)、二酸化ケイ素(SiO2)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)又は空気から形成された前記(1)から前記(3)又は前記(7)から前記(15)の何れかに記載の光検出装置。
(17)
光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、
前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、
前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、
前記入光遮光膜に対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側と反対側に配設され、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有する出光遮光膜と、
前記入光遮光膜と前記出光遮光膜の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲む画素分離壁と、
を有する光検出装置、又は、
光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、
前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、
前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、
前記入光遮光膜に対向して、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有し、前記入光遮光膜の周縁又は前記入光遮光膜の入光口の周縁と前記出光口の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲んで前記光電変換部を形成する画素分離壁と、
を有する光検出装置を有する電子機器。
Note that the present technology can also take the following configuration.
(1)
a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion;
a light-receiving lens provided for each pixel on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element;
a light shielding film disposed opposite to the light receiving lens, disposed on the side of the photoelectric conversion element facing the light receiving lens, and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens;
a light output light shielding film disposed opposite to the light input light shielding film and disposed on a side of the photoelectric conversion element opposite to the light receiving lens side, the light output light shielding film having a light output port for light passing through the photoelectric conversion element;
a pixel separation wall connecting peripheral edges of the incident light shielding film and the exit light shielding film and surrounding at least a portion of the photoelectric conversion element;
A photodetector having
(2)
The photoelectric conversion unit includes a photoelectric conversion tube formed by the pixel separation wall extending along the optical axis direction from the peripheral edge of the light entrance of the light shielding film. ).
(3)
The photodetector according to (1) or (2), wherein the pixel separation wall surrounds the entire side surface of the photoelectric conversion element.
(4)
a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion;
a light-receiving lens provided for each pixel on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element;
a light shielding film disposed opposite to the light receiving lens, disposed on the side of the photoelectric conversion element facing the light receiving lens, and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens;
A light exit opening for light that has passed through the photoelectric conversion element is provided facing the light entrance shielding film, and the peripheral edge of the light entrance shielding film or the periphery of the light entrance aperture of the light entrance shielding film and the periphery of the light exit aperture is provided. a pixel separation wall that connects the pixels and surrounds at least a portion of the photoelectric conversion element to form the photoelectric conversion unit;
A photodetector having
(5)
The pixel separation wall surrounds four side surfaces of the photoelectric conversion element and extends obliquely along the optical axis direction. The photodetector according to (4), which is formed in a pyramid shape.
(6)
The pixel separation wall surrounds the four side surfaces of the photoelectric conversion element, and one of the four side surfaces of the pixel separation wall, which is one of the four side surfaces, extends obliquely along the optical axis direction, The two side surfaces of the photoelectric conversion element extend along the optical axis direction, so that the portion of the photoelectric conversion element surrounded by the pixel separation wall is formed in a substantially trapezoidal shape. Photodetector.
(7)
The photodetector according to any one of (1) to (3), wherein the light entrance opening of the light entrance shielding film is wider than the light exit opening of the light exit light shielding film or the photoelectric conversion section.
(8)
The photodetector according to any one of (1) to (7), wherein the microlens is focused so as to converge on the light entrance of the light shielding film.
(9)
The photodetector according to any one of (1) to (3), (7), or (8), wherein two or more of the outgoing light shielding films facing the incident light shielding film are provided.
(10)
The light entrance opening of the light entrance shielding film and the light exit opening of the light exit light shielding film or the photoelectric conversion unit are arranged on the optical axis of the light receiving lens according to any one of (1) to (9) above. 3. The photodetector according to .
(11)
The light entrance opening of the light entrance light shielding film and the light exit light shielding film or the light exit opening of the photoelectric conversion unit are arranged to be offset from the optical axis of the light receiving lens (1) to (9). ).
(12)
The light entrance opening of the light entrance light shielding film and the light exit light shielding film or the light exit opening of the photoelectric conversion unit are disposed obliquely with respect to the optical axis of the light receiving lens. (9) The photodetector according to any one of (9).
(13)
The light detection device according to any one of (1) to (12) above, wherein the light entrance opening of the light entrance light shielding film, the light exit light shielding film, or the light exit opening of the photoelectric conversion section is formed in a rectangular shape.
(14)
The light detection device according to any one of (1) to (12), wherein the light entrance opening of the light entrance shielding film, the light exit light shielding film, or the light exit opening of the photoelectric conversion section is formed in a circular shape.
(15)
The pixel separation wall or the incident light shielding film of (1) to (14) above is formed of silicon nitride (SiN), silicon dioxide (SiO 2 ), tungsten (W), aluminum (Al), or air. A photodetector according to any one of the preceding claims.
(16)
The outgoing light shielding film is formed of silicon nitride (SiN), silicon dioxide (SiO 2 ), tungsten (W), aluminum (Al), or air. (15) The photodetector according to any one of (15).
(17)
a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion;
a light-receiving lens provided for each pixel on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element;
a light shielding film disposed opposite to the light receiving lens, disposed on the side of the photoelectric conversion element facing the light receiving lens, and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens;
a light output light shielding film disposed opposite to the light input light shielding film and disposed on a side of the photoelectric conversion element opposite to the light receiving lens side, the light output light shielding film having a light output port for light passing through the photoelectric conversion element;
a pixel separation wall connecting peripheral edges of the incident light shielding film and the exit light shielding film and surrounding at least a portion of the photoelectric conversion element;
or
a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion;
a light-receiving lens provided for each pixel on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element;
a light shielding film disposed opposite to the light receiving lens, disposed on the side of the photoelectric conversion element facing the light receiving lens, and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens;
A light exit opening for light that has passed through the photoelectric conversion element is provided facing the light entrance shielding film, and the peripheral edge of the light entrance shielding film or the periphery of the light entrance aperture of the light entrance shielding film and the periphery of the light exit aperture is provided. a pixel separation wall that connects the pixels and surrounds at least a portion of the photoelectric conversion element to form the photoelectric conversion unit;
An electronic device having a photodetector having
100 光検出装置
101 マイクロレンズ
102 カラーフィルタ
102R 赤色フィルタ層
102G 緑色フィルタ層
102B 青色フィルタ層
103 平坦化膜
104 入光遮光膜
104a 入光口
106 出光遮光膜
106a 出光口
107 後端遮光膜
110 半導体基板
111 トレンチ
120 フォトダイオード
120p p型半導体領域
120n n型半導体領域
121 転送トランジスタゲート
122 拡散容量
124 ビア
130 画素分離壁
150 光電変換部
151 光電変換筒
200 撮像装置
300 配線層
301 配線
302 配線
320 支持基板
401 マスク
402 マスク
403 マスク
404 TEOS膜
440 チャンバー
441 コリメーション
442 小孔
444 ノズル
450 クラスター
451 原子又は分子
H 入射光
P 画素
LA 光軸
e 電子
REFERENCE SIGNS
Claims (17)
前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、
前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、
前記入光遮光膜に対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側と反対側に配設され、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有する出光遮光膜と、
前記入光遮光膜と前記出光遮光膜の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲む画素分離壁と、
を有する光検出装置。 a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion;
a light-receiving lens provided for each pixel on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element;
a light shielding film disposed opposite to the light receiving lens, disposed on the side of the photoelectric conversion element facing the light receiving lens, and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens;
a light output light shielding film disposed opposite to the light input light shielding film and disposed on a side of the photoelectric conversion element opposite to the light receiving lens side, the light output light shielding film having a light output port for light passing through the photoelectric conversion element;
a pixel separation wall connecting peripheral edges of the incident light shielding film and the exit light shielding film and surrounding at least a portion of the photoelectric conversion element;
A photodetector having
前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、
前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、
前記入光遮光膜に対向して、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有し、前記入光遮光膜の周縁又は前記入光遮光膜の入光口の周縁と前記出光口の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲んで前記光電変換部を形成する画素分離壁と、
を有する光検出装置。 a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion;
a light-receiving lens provided for each pixel on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element;
a light shielding film disposed opposite to the light receiving lens, disposed on the side of the photoelectric conversion element facing the light receiving lens, and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens;
A light exit opening for light that has passed through the photoelectric conversion element is provided facing the light entrance shielding film, and the peripheral edge of the light entrance shielding film or the periphery of the light entrance aperture of the light entrance shielding film and the periphery of the light exit aperture is provided. a pixel separation wall that connects the pixels and surrounds at least a portion of the photoelectric conversion element to form the photoelectric conversion unit;
A photodetector having
前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、
前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、
前記入光遮光膜に対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側と反対側に配設され、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有する出光遮光膜と、
前記入光遮光膜と前記出光遮光膜の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲む画素分離壁と、
を有する光検出装置、又は、
光電変換を行う光電変換部を含む光電変換素子と、
前記光電変換素子の受光面側に画素ごとに配設された受光レンズと、
前記受光レンズに対向して配設されるとともに、前記光電変換素子の前記受光レンズ側に配設され、前記受光レンズで集光した入射光の入光口を有する入光遮光膜と、
前記入光遮光膜に対向して、前記光電変換素子を通過した光の出光口を有し、前記入光遮光膜の周縁又は前記入光遮光膜の入光口の周縁と前記出光口の周縁同士を連結し、前記光電変換素子の少なくとも一部を取り囲んで前記光電変換部を形成する画素分離壁と、
を有する光検出装置を有する電子機器。
a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion;
a light-receiving lens provided for each pixel on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element;
a light shielding film disposed opposite to the light receiving lens, disposed on the side of the photoelectric conversion element facing the light receiving lens, and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens;
a light output light shielding film disposed opposite to the light input light shielding film and disposed on a side of the photoelectric conversion element opposite to the light receiving lens side, the light output light shielding film having a light output port for light passing through the photoelectric conversion element;
a pixel separation wall connecting peripheral edges of the incident light shielding film and the exit light shielding film and surrounding at least a portion of the photoelectric conversion element;
or
a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion;
a light-receiving lens provided for each pixel on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element;
a light shielding film disposed opposite to the light receiving lens, disposed on the side of the photoelectric conversion element facing the light receiving lens, and having a light inlet for incident light condensed by the light receiving lens;
A light exit opening for light that has passed through the photoelectric conversion element is provided facing the light entrance shielding film, and the peripheral edge of the light entrance shielding film or the periphery of the light entrance aperture of the light entrance shielding film and the periphery of the light exit aperture is provided. a pixel separation wall that connects the pixels and surrounds at least a portion of the photoelectric conversion element to form the photoelectric conversion unit;
An electronic device having a photodetector having
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021185112A JP2023072513A (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Light detection device and electronic apparatus |
PCT/JP2022/040534 WO2023085132A1 (en) | 2021-11-12 | 2022-10-28 | Light detection device, and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021185112A JP2023072513A (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Light detection device and electronic apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023072513A true JP2023072513A (en) | 2023-05-24 |
Family
ID=86335642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021185112A Pending JP2023072513A (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Light detection device and electronic apparatus |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023072513A (en) |
WO (1) | WO2023085132A1 (en) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009188316A (en) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Denso Corp | Light receiving element |
JP2015095468A (en) * | 2013-11-08 | 2015-05-18 | ソニー株式会社 | Solid state imaging element, method for manufacturing solid state imaging element, and electronic apparatus |
JP2016001633A (en) * | 2014-06-11 | 2016-01-07 | ソニー株式会社 | Solid state image sensor and electronic equipment |
CN107431075B (en) * | 2015-02-27 | 2021-06-15 | 索尼公司 | Solid-state imaging device and electronic device |
CN107039468B (en) * | 2015-08-06 | 2020-10-23 | 联华电子股份有限公司 | Image sensor and manufacturing method thereof |
JP2018148039A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state image pickup device and manufacturing method of the same |
JP2018198272A (en) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
CN112119503B (en) * | 2018-06-15 | 2024-01-19 | 索尼半导体解决方案公司 | Image pickup apparatus, method of manufacturing image pickup apparatus, and electronic device |
JP2021132086A (en) * | 2020-02-19 | 2021-09-09 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device and electronic apparatus |
-
2021
- 2021-11-12 JP JP2021185112A patent/JP2023072513A/en active Pending
-
2022
- 2022-10-28 WO PCT/JP2022/040534 patent/WO2023085132A1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023085132A1 (en) | 2023-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11735620B2 (en) | Solid-state imaging device having optical black region, method of manufacturing the same, and electronic apparatus | |
US9640578B2 (en) | Solid-state imaging device and camera module | |
KR101550866B1 (en) | Method for manufacturing a image sensor by filling a upper part of dielectric trench and forming air gap to improve optical cross-talk | |
US7683407B2 (en) | Structure and method for building a light tunnel for use with imaging devices | |
KR101458271B1 (en) | Backside image sensor pixel with silicon microlenses and metal reflector | |
KR100745985B1 (en) | Image sensor | |
JPWO2011142065A1 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
US11646340B2 (en) | Semiconductor image sensor | |
JP2010182765A (en) | Solid-state image pickup apparatus and electronic apparatus | |
WO2023085132A1 (en) | Light detection device, and electronic apparatus | |
JP2012099743A (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method therefor | |
US20220375983A1 (en) | Image sensor | |
TWI776415B (en) | Image sensor and formation method thereof | |
US20240113142A1 (en) | Image sensor | |
KR20240014781A (en) | Image sensor | |
KR20240054578A (en) | Image sensor comprising micro lens with a plurality of curvatures and method of fabricating the same | |
KR20240047627A (en) | Image sensor | |
KR20240046947A (en) | Backside illumiated image sensor and method of manufacturing the same | |
CN117673104A (en) | Image sensor | |
KR20120001338A (en) | Cmos image sensor including photo diode which has regions of diffrent refractive indices |