JP6985054B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
複数のフォトダイオードを有する撮像素子と、前記撮像素子を制御する制御装置と、を備える撮像装置であって、
前記複数のフォトダイオードの各々は、
前記複数のフォトダイオードに共通に形成された第1導電型の第1半導体領域と、
前記複数のフォトダイオードに共通に形成された第1導電型のチャンネルストッパにより隣接のフォトダイオードから分離されて、前記第1半導体領域の表面側に形成され、第1導電型とは反対の導電型としての第2導電型である第2半導体領域と、
前記第1半導体領域の表面側に形成され、第1導電型の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域に電位を設定する第1電位設定手段と、
前記第3半導体領域に電位を設定する第2電位設定手段と、
を有し、
前記制御装置は、第1電位設定手段と第2電位設定手段とに相互に異なる電圧を供給して、前記第1半導体領域に生成された正負一方の電荷を前記第2半導体領域に加速して移動させる加速電界を生成することを特徴とする。
前記撮像素子は、複数のフォトダイオードに共通に形成された第1導電型の半導体基板層を有し、
前記第1半導体領域は、前記半導体基板層の表面側に形成されたエピタキシャル層であり、
前記第1電位設定手段は前記半導体基板層であり、
前記第2電位設定手段は前記チャンネルストッパ又は前記第3半導体領域であり、
前記制御装置は、前記第1電位設定手段と前記第2電位設定手段とに電圧を印加して、前記加速電界を生成することが好ましい。
前記撮像素子は、複数のフォトダイオードに共通に形成された第1導電型の半導体基板層を有し、
前記第1半導体領域は、前記半導体基板層の表面側に形成されたエピタキシャル層であり、
前記第1電位設定手段は、導電型透明薄膜層であり、
前記第2電位設定手段は、前記第3半導体領域であり、
前記制御装置は、前記第1電位設定手段と前記第2電位設定手段に電圧を印加して、前記加速電界を生成することが好ましい。
図1は撮像装置1の全体構成図である。撮像装置1は、変調光出射部2、カメラ4及び制御装置5を備え、撮像装置1からカメラ4の撮影範囲6に存在する測距対象7までの距離Dを画素G(図2)ごとに計測する。
式(1):位相差φ=tan−1{(C1−C3)/(C2−C4)}
上式において、「tan」は正接(タンジェント)を意味し、「tan−1」とは逆正接(アークタンジェント)を意味する。C1〜C4の個々には、背景光由来の入射光に因る蓄積電荷量が含まれるが、差分C1−C3、及び差分C2−C4からは、背景光由来の入射光に因る影響が除去されている。
図5及び図6を参照して、撮像素子400の構造について説明する。なお、撮像素子400の構造を理解し易くするために、図5及び図6では、撮像素子400と比較例の撮像素子400b又は撮像素子400cとを対比している。比較例の撮像素子400b,400cにおいて、撮像素子400の要素と対応する要素には、撮像素子400の要素に付けた符号と同一の符号を付けている。また、副画素Po,Peの総称として副画素Pcを用いる。
実施形態において、p−epi112、p型ウェル119及びp+領域123は、それぞれ本発明の第1半導体領域、第2半導体領域及び第3半導体領域の一例である。p−epi112及びチャンネルストッパ115は、複数のPDに共通に形成されている。PDの構成要素であるn型半導体領域117及びp+領域123は、隣接の副画素Pc(隣接のPDでもある。)から分離されて副画素Pcごとに形成されている。
Claims (9)
- 複数のフォトダイオードを有する撮像素子と、前記撮像素子を制御する制御装置と、を備える撮像装置であって、
前記複数のフォトダイオードの各々は、
前記複数のフォトダイオードに共通に形成された第1導電型の第1半導体領域と、
前記複数のフォトダイオードに共通に形成された第1導電型のチャンネルストッパにより隣接のフォトダイオードから分離されて、前記第1半導体領域の表面側に形成され、第1導電型とは反対の導電型としての第2導電型である第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の表面側に形成され、かつ前記チャンネルストッパに接続されている第1導電型の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域に電位を設定する第1電位設定手段と、
前記チャンネルストッパであって前記第3半導体領域に電位を設定する第2電位設定手段と、
を有し、
前記制御装置は、第1電位設定手段と第2電位設定手段とに相互に異なる電圧を供給して、前記第1半導体領域に生成された正負一方の電荷を前記第2半導体領域に加速して移動させる加速電界を生成することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1記載の撮像装置において、
前記第3半導体領域は、前記チャンネルストッパにより隣接のフォトダイオードから分離されて、不純物濃度が前記チャンネルストッパ及び前記第1半導体領域の不純物濃度より高くかつ厚みが前記第2半導体領域より小さいことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1又は2に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、前記第2半導体領域の表面側を受光面としていることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1又は2に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、前記第1半導体領域の裏面側を受光面側としていることを特徴とする撮像装置。 - 請求項3に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、複数のフォトダイオードに共通に形成された第1導電型の半導体基板層を有し、
前記第1半導体領域は、前記半導体基板層の表面側に形成されたエピタキシャル層であることを特徴とする撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、複数のフォトダイオードに共通に形成された第1導電型の半導体基板層を有し、
前記第1半導体領域は、前記半導体基板層の表面側に形成されたエピタキシャル層であり、
前記第1電位設定手段は、前記エピタキシャル層の裏面側に形成された導電型透明薄膜層であることを特徴とする撮像装置。 - 請求項5又は6記載の撮像装置において、
前記エピタキシャル層の不純物濃度は、前記チャンネルストッパの不純物濃度より低くされていることを特徴とする撮像装置。 - 請求項5〜7のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記エピタキシャル層の不純物濃度は、前記半導体基板層の不純物濃度より低くされていることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記第1導電型及び前記第2導電型は、それぞれp型及びn型であることを特徴とする撮像装置。
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