JP6929057B2 - 光電変換素子、撮像システム - Google Patents
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Description
(光電変換素子の構成)
図1は、本実施例の光電変換素子を示した図である。本実施例の光電変換素子は、列信号線10、画素20を有する。画素20は、画素アレイ100において、複数行および複数列に渡って配されている。列信号線10は、画素20が配された列に対応して配されている。また、光電変換素子は垂直走査回路101を有する。1行の画素20に、垂直走査回路101から共通の信号が供給されるように、行単位で画素20と垂直走査回路101とが制御線30を介して接続されている。垂直走査回路101は、画素20の蓄積期間を制御する制御部である。
図2は、図1に示した画素20のうち、2行2列の画素20の回路を示した回路図である。以下の説明では、光電変換部であるフォトダイオードが蓄積する電荷が電子であるものとする。画素20が備えるトランジスタは、すべてN型のトランジスタであるものとする。一方、フォトダイオードが蓄積する電荷を正孔としてもよく、この場合には、画素20のトランジスタをP型トランジスタとしてもよい。つまり、信号として取り扱う電荷の極性に応じて、以下の説明で用いる導電型の規定を変更することができる。
図3は、画素20の一部の断面構造を示している。
図4(a)は、本実施例の導光部の断面構造を示した図である。図4(b)は、受光面205に平行な面であって、図4(a)に示したH1〜H5のそれぞれの面における導光部の上面図である。
図5を用いて、本実施例の効果について説明する。
本実施例について、実施例1と異なる点を中心に説明する。
本実施例の光電変換素子について、実施例1と異なる点を中心に説明する。
本実施例の光電変換素子について、実施例1と異なる点を中心に説明する。本実施例の光電変換素子の画素は、フォトダイオードと、浮遊拡散容量との間の電気的経路に、さらに保持容量を備える。フォトダイオードが電荷の蓄積を開始するタイミングをすべての画素で同時とし、さらにフォトダイオードから保持容量への電荷の転送動作の終了タイミングをすべての画素で同時とする。これにより、本実施例の光電変換素子は、グローバル電子シャッタを実現することができる。
本実施例の光電変換素子について、実施例4と異なる点を中心に説明する。
本実施例では、図12を参照しながら導光部110の製造方法について説明する。本実施例では、実施例1の導光部110の製造方法を主として説明するが、他の実施例の導光部110についても本実施例の製造方法を適用することができる。
本発明に係る撮像システムの実施例について説明する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、カメラヘッド、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などがあげられる。図13に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
図14(A)は、車載カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム1000は、上述した各実施例の光電変換素子を撮像装置1010として備える撮像システムである。撮像システム1000は、撮像装置1010により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部1030と、撮像システム1000により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の取得を行う視差取得部1040を有する。
本実施形態では車両の周囲、例えば前方または後方を撮像システム1000で撮像する。
103 カラーフィルタ
110 導光部
118 N型半導体領域
119 P型半導体領域
120 ブロック層
126 低屈折率部
127 高屈折率部
205 受光面
H1 導光部の出射面
H5 導光部の入射面
210 半導体基板
Claims (11)
- 第1光電変換部と、
第2光電変換部と、
前記第1光電変換部および前記第2光電変換部の上に設けられた導光部とを備え、
前記第1光電変換部の受光面に沿った第1平面と、
前記第1光電変換部の受光面に沿った面であって、前記第1平面よりも前記受光面に近接する第2平面と、
前記第1光電変換部の受光面に沿った面であって、前記第2平面よりも前記受光面に近接する第3平面とを有し、
前記導光部は、第1部分と、前記第1部分に囲まれ、前記第1部分よりも屈折率の低い第2部分とを前記第1平面、前記第2平面、前記第3平面のそれぞれにおいて含み、
前記第1平面において、前記第2部分の幅の長さは第1の長さであり、
前記第2平面において、前記第2部分の幅の長さは第2の長さであり、
前記第3平面において、前記第2部分の幅の長さは第3の長さであり、
前記第2の長さが、前記第1の長さと、前記第3の長さのそれぞれよりも短く、
前記第2平面における前記第1部分の幅の長さが、前記第1部分の前記第1平面における幅の長さと、前記第1部分の前記第3平面における幅の長さのそれぞれよりも長いことを特徴とする光電変換素子。 - 前記第1部分と、前記第2部分はともにシリコンと窒素を主として含み、前記第2部分の方が、前記第1部分よりも、窒素に対するシリコンの比が低いことを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記第1部分と、前記第2部分はともにシリコンと窒素を主として含み、
前記第2部分の方が、前記第1部分よりも、シリコンと窒素の密度が低いことを特徴とする請求項1または2に記載の光電変換素子。 - 前記第2部分は、前記第1部分よりもArを多く含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換素子。
- 前記第1平面から前記第2平面に向かって、前記第2部分の前記第1光電変換部の受光面に平行な幅が単調に減少し、
前記第2平面から前記第3平面に向かって、前記第2部分の前記第1光電変換部の受光面に平行な幅が単調に増加することを特徴とする請求項1〜4に記載の光電変換素子。 - 前記第1の長さが、前記第3の長さ以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換素子。
- 前記第3の長さが、前記第1の長さよりも長いことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電変換素子。
- 前記光電変換素子は複数の層間膜を有し、
前記複数の層間膜のうち、最も入射面側に位置する層間膜の位置に前記第1平面が位置することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光電変換素子。 - 前記第1光電変換部の電荷を蓄積する電荷蓄積部をさらに有し、
前記第3平面が、第1領域と、前記第1領域よりも前記電荷蓄積部に近接する第2領域とを有し、
前記第1光電変換部から前記電荷蓄積部への方向である第1方向の、前記第2領域における前記第1部分の長さが、
前記第1方向に対して平面視において交差する第2方向の、前記第1領域における前記第1部分の長さよりも短いことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光電変換素子。 - 前記第1部分の前記第3平面における幅の長さが、前記第1部分の前記第1平面における幅の長さよりも短いことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換素子。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換素子と、
前記光電変換素子が出力する信号を用いて画像を生成する信号処理部とを有することを特徴とする撮像システム。
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