JP6006514B2 - 距離センサ及び距離画像センサ - Google Patents
距離センサ及び距離画像センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6006514B2 JP6006514B2 JP2012070790A JP2012070790A JP6006514B2 JP 6006514 B2 JP6006514 B2 JP 6006514B2 JP 2012070790 A JP2012070790 A JP 2012070790A JP 2012070790 A JP2012070790 A JP 2012070790A JP 6006514 B2 JP6006514 B2 JP 6006514B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- charge
- pixel
- signal
- semiconductor
- 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.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 232
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 42
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 39
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 10
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 38
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 24
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 17
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
- G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
-
- 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
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- 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
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
半導体基板1Aの第一基板領域1Aa:厚さ5〜700μm/不純物濃度1×1018〜1020cm−3
半導体基板1Aの第二基板領域1Ab:厚さ3〜50μm/不純物濃度1×1013〜1016cm−3
第一半導体領域FD1:厚さ0.1〜0.4μm/不純物濃度1×1018〜1020cm−3
第三半導体領域FD3:厚さ0.1〜0.4μm/不純物濃度1×1018〜1020cm−3
第四半導体領域SR:厚さ1〜5μm/不純物濃度1×1016〜1018cm−3
ΔV=Q1/Cfd
ΔV=Q2/Cfd
したがって、第一半導体領域FD1の面積が低減されると、第一半導体領域FD1の静電容量(Cfd)も低減され、発生する電圧変化(ΔV)が大きくなる。すなわち、電荷電圧変換ゲインが高くなる。この結果、距離画像センサ1の高感度化を図ることができる。
第二半導体領域FD2:厚さ0.1〜0.4μm/不純物濃度1×1018〜1020cm−3
Claims (7)
- 多角形状の画素領域における角部を除く領域内に配置され、入射光に応じて電荷が発生する電荷発生領域と、
前記画素領域の中心部で且つ前記電荷発生領域に囲まれるように前記電荷発生領域の内側に配置され、前記電荷発生領域からの信号電荷を収集する信号電荷収集領域と、
前記電荷発生領域の上に配置されるフォトゲート電極と、
前記信号電荷収集領域と前記電荷発生領域との間に配置され、入力された信号に応じて前記電荷発生領域からの信号電荷を前記信号電荷収集領域に流入させる転送電極と、
一部が前記画素領域の前記角部に位置すると共に残部が前記画素領域の外側に位置し、前記信号電荷収集領域とは異なる導電型であり且つ周囲よりも不純物濃度が高い半導体領域と、
前記半導体領域に配置され、前記信号電荷収集領域に蓄積された電荷量に対応する信号を読み出す読出回路と、を備え、
前記画素領域のすべての前記角部に対して前記半導体領域が配置され、
隣り合う複数の前記画素領域を備えており、
前記半導体領域の前記残部は、隣に位置する前記画素領域の前記角部に位置している、距離センサ。 - 前記画素領域の辺に沿うように前記電荷発生領域の外側に配置され、前記電荷発生領域からの不要電荷を排出する不要電荷排出領域と、
前記不要電荷排出領域と前記電荷発生領域との間に配置され、入力された信号に応じて前記電荷発生領域からの不要電荷を前記不要電荷排出領域に流入させる不要電荷排出ゲート電極と、を更に備えている、請求項1に記載の距離センサ。 - 前記転送電極には、所定のタイミンクで間欠的に位相シフトが与えられた電荷転送信号が与えられる、請求項1又は2に記載の距離センサ。
- 前記複数の画素領域の前記電荷発生領域同士が、一体的に形成され、
前記複数の画素領域の前記フォトゲート電極同士が、一体的に形成されている、請求項1に記載の距離センサ。 - 前記複数の画素領域の前記転送電極には、異なる位相の電荷転送信号がそれぞれ与えられる、請求項4に記載の距離センサ。
- 前記信号電荷収集領域は、平面視で矩形状であり、
前記転送電極は、略多角形環状を呈している、請求項1〜5のいずれか一項に記載の距離センサ。 - 一次元状又は二次元状に配置された複数のユニットからなる撮像領域を半導体基板上に備え、前記ユニットから出力される電荷量に基づいて、距離画像を得る距離画像センサであって、
前記ユニットそれぞれが、請求項1〜6のいずれか一項に記載の距離センサである、距離画像センサ。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012070790A JP6006514B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 距離センサ及び距離画像センサ |
US13/431,136 US9134401B2 (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Range sensor and range image sensor |
CH01469/14A CH708171B1 (de) | 2012-03-27 | 2012-11-13 | Bereichssensor und Bereichsbildsensor. |
PCT/JP2012/079414 WO2013145420A1 (ja) | 2012-03-27 | 2012-11-13 | 距離センサ及び距離画像センサ |
DE112012006401.1T DE112012006401B4 (de) | 2012-03-27 | 2012-11-13 | Bereichssensor und Bereichsbildsensor |
KR1020147022171A KR102028224B1 (ko) | 2012-03-27 | 2012-11-13 | 거리 센서 및 거리 화상 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012070790A JP6006514B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 距離センサ及び距離画像センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013206903A JP2013206903A (ja) | 2013-10-07 |
JP6006514B2 true JP6006514B2 (ja) | 2016-10-12 |
Family
ID=49234587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012070790A Active JP6006514B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 距離センサ及び距離画像センサ |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9134401B2 (ja) |
JP (1) | JP6006514B2 (ja) |
KR (1) | KR102028224B1 (ja) |
CH (1) | CH708171B1 (ja) |
DE (1) | DE112012006401B4 (ja) |
WO (1) | WO2013145420A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5932400B2 (ja) | 2012-03-02 | 2016-06-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離センサ及び距離画像センサ |
JP6010425B2 (ja) * | 2012-10-26 | 2016-10-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離センサ及び距離画像センサ |
JP6314418B2 (ja) * | 2013-10-18 | 2018-04-25 | 株式会社デンソー | レーダ装置 |
JP6386777B2 (ja) * | 2014-05-08 | 2018-09-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離画像センサ |
JP6231940B2 (ja) * | 2014-05-08 | 2017-11-15 | 浜松ホトニクス株式会社 | 測距装置及び測距装置の駆動方法 |
EP2966856B1 (en) * | 2014-07-08 | 2020-04-15 | Sony Depthsensing Solutions N.V. | A high dynamic range pixel and a method for operating it |
JP6280002B2 (ja) * | 2014-08-22 | 2018-02-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | 測距方法及び測距装置 |
KR20180080931A (ko) | 2017-01-05 | 2018-07-13 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
JP7175655B2 (ja) * | 2018-07-18 | 2022-11-21 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子および測距モジュール |
DE102018118353B4 (de) * | 2018-07-30 | 2020-09-24 | Ifm Electronic Gmbh | Lichtlaufzeitsensor und Lichtlaufzeit-Sensormodul für ein Lichtlaufzeit-Entfernungsmesssystem sowie entsprechendes Lichtlaufzeit-Entfernungsmesssystem |
US11573320B2 (en) * | 2019-02-20 | 2023-02-07 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Light receiving element and ranging module |
KR20220119661A (ko) | 2019-12-26 | 2022-08-30 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 측거 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
US20230048727A1 (en) | 2019-12-26 | 2023-02-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Ranging image sensor |
WO2021246076A1 (ja) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
JP6953595B1 (ja) | 2020-09-09 | 2021-10-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離画像取得装置及び距離画像取得方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6037643A (en) * | 1998-02-17 | 2000-03-14 | Hewlett-Packard Company | Photocell layout for high-speed optical navigation microchips |
JP4807253B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2011-11-02 | 株式会社デンソー | 画像データ生成装置及び受光デバイス |
JP5356726B2 (ja) * | 2008-05-15 | 2013-12-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離センサ及び距離画像センサ |
US8264581B2 (en) | 2008-07-17 | 2012-09-11 | Microsoft International Holdings B.V. | CMOS photogate 3D camera system having improved charge sensing cell and pixel geometry |
US7977717B1 (en) * | 2009-02-25 | 2011-07-12 | ON Semiconductor Trading, Ltd | Pixel sensing circuit |
DE102009037596B4 (de) * | 2009-08-14 | 2014-07-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Pixelstruktur, System und Verfahren zur optischen Abstandsmessung sowie Steuerschaltung für die Pixelstruktur |
JP5558999B2 (ja) | 2009-11-24 | 2014-07-23 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離センサ及び距離画像センサ |
JP5620087B2 (ja) * | 2009-11-30 | 2014-11-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離センサ及び距離画像センサ |
JP5302244B2 (ja) | 2010-02-26 | 2013-10-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離画像センサ |
DE102011079589A1 (de) * | 2010-08-11 | 2012-02-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Einheitspixel für ein Photodetektionsbauelement |
KR101845257B1 (ko) * | 2011-02-07 | 2018-04-04 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
-
2012
- 2012-03-27 JP JP2012070790A patent/JP6006514B2/ja active Active
- 2012-03-27 US US13/431,136 patent/US9134401B2/en active Active
- 2012-11-13 DE DE112012006401.1T patent/DE112012006401B4/de active Active
- 2012-11-13 WO PCT/JP2012/079414 patent/WO2013145420A1/ja active Application Filing
- 2012-11-13 CH CH01469/14A patent/CH708171B1/de unknown
- 2012-11-13 KR KR1020147022171A patent/KR102028224B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9134401B2 (en) | 2015-09-15 |
WO2013145420A1 (ja) | 2013-10-03 |
KR102028224B1 (ko) | 2019-10-02 |
DE112012006401B4 (de) | 2024-02-08 |
DE112012006401T5 (de) | 2015-02-26 |
KR20140138625A (ko) | 2014-12-04 |
CH708171B1 (de) | 2015-07-15 |
US20130258311A1 (en) | 2013-10-03 |
JP2013206903A (ja) | 2013-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6006514B2 (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP5518667B2 (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP5558999B2 (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP2011112614A (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP6026755B2 (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP5502694B2 (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
KR102342233B1 (ko) | 거리 센서 및 거리 화상 센서 | |
JP2012083213A (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP6010425B2 (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP2012083214A (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP2012083221A (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP5932400B2 (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP2012083220A (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP2012083219A (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ | |
JP2012083222A (ja) | 距離センサ及び距離画像センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150331 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160105 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160816 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160909 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6006514 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |