JP7114783B2 - 撮像素子 - Google Patents
撮像素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7114783B2 JP7114783B2 JP2021103887A JP2021103887A JP7114783B2 JP 7114783 B2 JP7114783 B2 JP 7114783B2 JP 2021103887 A JP2021103887 A JP 2021103887A JP 2021103887 A JP2021103887 A JP 2021103887A JP 7114783 B2 JP7114783 B2 JP 7114783B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- oxide semiconductor
- layer
- pixel
- circuit
- 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 381
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 86
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 84
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 27
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 486
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 72
- 239000010408 film Substances 0.000 description 70
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 66
- 230000006870 function Effects 0.000 description 63
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 46
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 description 43
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 description 40
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 32
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 30
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 28
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 27
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 25
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 23
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 20
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 18
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 17
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 17
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 13
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 11
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 8
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- -1 and Co. Substances 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 5
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 5
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 5
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 5
- VUFNLQXQSDUXKB-DOFZRALJSA-N 2-[4-[4-[bis(2-chloroethyl)amino]phenyl]butanoyloxy]ethyl (5z,8z,11z,14z)-icosa-5,8,11,14-tetraenoate Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCC(=O)OCCOC(=O)CCCC1=CC=C(N(CCCl)CCCl)C=C1 VUFNLQXQSDUXKB-DOFZRALJSA-N 0.000 description 4
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 3
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 3
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 3
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 238000004098 selected area electron diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017566 Cu-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017871 Cu—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005555 GaZnO Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BKAYIFDRRZZKNF-VIFPVBQESA-N N-acetylcarnosine Chemical group CC(=O)NCCC(=O)N[C@H](C(O)=O)CC1=CN=CN1 BKAYIFDRRZZKNF-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910001632 barium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Inorganic materials [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052800 carbon group element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940065287 selenium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000003343 selenium compounds Chemical class 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Inorganic materials [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- YPMOSINXXHVZIL-UHFFFAOYSA-N sulfanylideneantimony Chemical compound [Sb]=S YPMOSINXXHVZIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 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
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
-
- 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
- H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
-
- 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
- H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
- H01L27/14614—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor having a special gate structure
-
- 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
- H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
- H01L27/14616—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor characterised by the channel of the transistor, e.g. channel having a doping gradient
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/30—Devices controlled by radiation
- H10K39/32—Organic image sensors
-
- 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
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
- H01L27/1225—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer with semiconductor materials not belonging to the group IV of the periodic table, e.g. InGaZnO
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・
オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明
の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装
置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの動作方法、または、それらの製造方法、を
一例として挙げることができる。
全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、
表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。
化物半導体として酸化亜鉛、またはIn-Ga-Zn系酸化物半導体を用いてトランジス
タを作製する技術が開示されている(特許文献1および特許文献2参照)。
許文献3に開示されている。
性シリコン層を有するフォトダイオードを積層する構成の撮像装置が特許文献4に開示さ
れている。
集積化から3次元的な集積化への移行が進んでいる。3次元的な集積化では作製工程が複
雑になることがあるが、各層の材料および設計ルールなどの自由度が高まることから、2
次元的な集積化では作製が困難な高機能の半導体集積回路を作製することができる。
は高い光感度が求められ、当該トランジスタには、オフ電流およびノイズ特性が小さいこ
とが求められる。光電変換素子およびトランジスタを3次元的に集積化する構成とし、そ
れぞれに適した材料を用いた製造工程を行うことで、より高機能の撮像素子を作製するこ
とができる。
略化することが好ましい。
供することを目的の一つとする。または、3次元的に集積化した撮像装置を提供すること
を目的の一つとする。または、酸化物半導体を用いたトランジスタを有する撮像装置を提
供することを目的の一つとする。または、ノイズの少ない画像を撮像することができる撮
像装置を提供することを目的の一つとする。または、広い温度範囲において使用可能な撮
像装置を提供することを目的の一つとする。または、信頼性の高い撮像装置を提供するこ
とを目的の一つとする。または、新規な撮像装置などを提供することを目的の一つとする
。
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
って、第1の画素は、第1の画素回路と、第1の回路と、を有し、第2の画素は、第2の
画素回路と、第2の回路と、を有し、第3の画素は、第3の画素回路と、第3の回路と、
を有し、第1の画素回路は、第1の信号を出力する機能を有し、第2の画素回路は、第2
の信号を出力する機能を有し、第3の画素回路は、第3の信号を出力する機能を有し、第
1の画素は、前記第2の画素と電気的に接続され、第2の画素は、前記第3の画素と電気
的に接続され、第1の回路は、前記第1の信号を記憶する機能を有し、第1の回路は、前
記第1の信号を前記第2の回路に転送する機能を有し、第2の回路は、前記第1の回路か
ら転送された信号および前記第2の信号を記憶する機能を有し、第2の回路は、第1の回
路から転送された信号および第2の信号を第3の回路に転送する機能を有し、第3の回路
は、第2の回路から転送された信号および第3の信号を外部に出力する機能を有すること
を特徴とする撮像装置である。
至第4のトランジスタと、をそれぞれに有し、光電変換素子の一方の電極は、第1のトラ
ンジスタのソースまたはドレインと電気的に接続され、光電変換素子の一方の電極は、第
2のトランジスタのソースまたはドレインと電気的に接続され、第1のトランジスタのソ
ースまたはドレインの他方は、第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第3の
トランジスタのソースまたはドレインの一方は、第4のトランジスタのソースまたはドレ
インの一方と電気的に接続され、第1の回路および第2の回路は、第5乃至第10のトラ
ンジスタと、第1および第2の容量素子と、を有し、第5のトランジスタのソースまたは
ドレインの一方は、第1の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第5のトランジス
タのソースまたはドレインの一方は、第6のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第7のトランジスタのソースまた
はドレインの一方と電気的に接続され、第7のトランジスタのソースまたはドレインの他
方は、第8のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第8のト
ランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2の容量素子の一方の電極と電気的に接
続され、第8のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第9のトランジスタのゲ
ートと電気的に接続され、第9のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第10
のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第3の回路は、第1
1のトランジスタと、出力端子と、を有し、第11のトランジスタのソースまたはドレイ
ンの一方は前記出力端子と電気的に接続されている構成とすることができる。
レインの他方は、第1の回路および前記第2の回路が有する第6のトランジスタのゲート
とそれぞれ電気的に接続することができる。
トランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続することができる。
有する第10のトランジスタのソースまたはドレインの他方と電気的に接続することがで
きる。
が有する第11のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続することが
できる。
導体は、Inと、Znと、M(MはAl、Ga、YまたはSn)と、を有することが好ま
しい。
有することが好ましい。
できる。
することができる。または、3次元的に集積化した撮像装置を提供することができる。ま
たは、酸化物半導体を用いたトランジスタを有する撮像装置を提供することができる。ま
たは、ノイズの少ない画像を撮像することができる撮像装置を提供することができる。ま
たは、広い温度範囲において使用可能な撮像装置を提供することができる。または、信頼
性の高い撮像装置を提供することができる。または、新規な撮像装置などを提供すること
ができる。
様は、場合によっては、または、状況に応じて、これらの効果以外の効果を有する場合も
ある。または、例えば、本発明の一態様は、場合によっては、または、状況に応じて、こ
れらの効果を有さない場合もある。
れず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変
更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施
の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成
において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通
して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。なお、図を構成する同じ要素のハ
ッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。
順を示すものではない。そのため、例えば、「第1の」を「第2の」または「第3の」な
どと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書などに記載されている序数詞
と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場
合と、XとYとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする
。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず
、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものと
する。
、など)であるとする。
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合であ
り、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量
素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さずに
、XとYとが、接続されている場合である。
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが
可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイ
ッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか
流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択し
て切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、Xと
Yとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変
換回路(D/A変換回路、A/D変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路
(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路な
ど)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出
来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号
生成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能
である。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された
信号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、X
とYとが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、X
とYとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
が電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子または別の回路を挟ん
で接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYと
の間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されてい
る場合(つまり、XとYとの間に別の素子または別の回路を挟まずに接続されている場合
)とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と
明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている
場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
は介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(または第2の端子など)
が、Z2を介して(または介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタ
のソース(または第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部
がXと直接的に接続され、トランジスタのドレイン(または第2の端子など)が、Z2の
一部と直接的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下
のように表現することが出来る。
第2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(ま
たは第1の端子など)、トランジスタのドレイン(または第2の端子など)、Yの順序で
電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース
(または第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(または
第2の端子など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(または第1の端
子など)、トランジスタのドレイン(または第2の端子など)、Yは、この順序で電気的
に接続されている」と表現することができる。または、「Xは、トランジスタのソース(
または第1の端子など)とドレイン(または第2の端子など)とを介して、Yと電気的に
接続され、X、トランジスタのソース(または第1の端子など)、トランジスタのドレイ
ン(または第2の端子など)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することが
できる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規
定することにより、トランジスタのソース(または第1の端子など)と、ドレイン(また
は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
)は、少なくとも第1の接続経路を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路
は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した、ト
ランジスタのソース(または第1の端子など)とトランジスタのドレイン(または第2の
端子など)との間の経路であり、前記第1の接続経路は、Z1を介した経路であり、トラ
ンジスタのドレイン(または第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路を介して、
Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有しておらず、前
記第3の接続経路は、Z2を介した経路である。」と表現することができる。または、「
トランジスタのソース(または第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路によって
、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有し
ておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタ
のドレイン(または第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路によって、Z2を介
して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有していな
い。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(または第1の端子な
ど)は、少なくとも第1の電気的パスによって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、
前記第1の電気的パスは、第2の電気的パスを有しておらず、前記第2の電気的パスは、
トランジスタのソース(または第1の端子など)からトランジスタのドレイン(または第
2の端子など)への電気的パスであり、トランジスタのドレイン(または第2の端子など
)は、少なくとも第3の電気的パスによって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前
記第3の電気的パスは、第4の電気的パスを有しておらず、前記第4の電気的パスは、ト
ランジスタのドレイン(または第2の端子など)からトランジスタのソース(または第1
の端子など)への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表
現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタ
のソース(または第1の端子など)と、ドレイン(または第2の端子など)とを、区別し
て、技術的範囲を決定することができる。
、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、
層、など)であるとする。
る場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もあ
る。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、およ
び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における
電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている
場合も、その範疇に含める。
じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜
」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用
語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
さによって大きさが決定される。したがって、「接地」「GND」「グラウンド」などと
記載されている場合であっても、必ずしも、電位が0ボルトであるとは限らないものとす
る。例えば、回路で最も低い電位を基準として、「接地」や「GND」を定義する場合も
ある。または、回路で中間くらいの電位を基準として、「接地」や「GND」を定義する
場合もある。その場合には、その電位を基準として、正の電位と負の電位が規定されるこ
ととなる。
本実施の形態では、本発明の一態様である撮像装置について、図面を参照して説明する。
撮像装置の構成および動作方法である。
的に接続され、両者は複数であってもよい。
続された第1の画素から入力される第2の信号を後段に接続された第1の画素または第2
の画素に出力することができる。
たは第2の画素が有する画素回路から出力される第3の信号を外部に出力することができ
る。
画素回路と並行して形成することができる。
イオードが形成された単結晶シリコン基板上に酸化物半導体を用いたトランジスタで画素
回路および読み出し回路を形成することができる。
み出し回路内にデータを保持するメモリを簡易に構成することができる。
素部22にm行n列(mは1以上の自然数、nは2以上の自然数)に配置された画素20
および画素21を有する。
23aは撮像機能を有する。回路24は、画素回路23aから出力される第1の信号、ま
たは前段に接続された画素20から入力される第2の信号を記憶することができる。
23bは撮像機能を有する。回路25は、前段に接続された画素20から入力される第1
の信号、第2の信号、または画素回路23bから出力される第3の信号を外部に出力する
ことができる。
また、配線64は、回路24および回路25を動作させるための信号線群である。全ての
画素は、配線70および配線64に並列に接続することができる。
1を配置する構成とすることができる。
UT1)を介して電気的に接続される。また、最後段の画素21の回路25は、その前段
の画素20の回路24と配線91(OUT1)を介して電気的に接続される。
憶した信号は、第2のノードに転送させることができる。また、第2のノードに記憶した
信号は、後段の画素20の回路24に転送することができる。または、後段の画素21の
回路25に転送することができる。つまり、隣り合う画素を通じて信号を転送させ、外部
に出力することができる。
配線92(OUT2)を介してA/Dコンバータ26を電気的に接続する。A/Dコンバ
ータ26には、n列目の信号、n-1列目の信号、n-2列目の信号の順で信号が順次入
力され、最後に1列目の信号が入力される。このような構成とすることで、行毎に並行し
て信号を順次取り出すことができるため、読み出しを高速に行うことができる。
像素子10は、第k行(kは1乃至m-1)の端にある画素と、第k+1行の端にある画
素を折り返すように電気的に接続し、全ての画素を電気的に接続する構成である。第m行
目の最後段に配置される画素を画素21とし、その他の画素を画素20とする構成とする
ことができる。
り、第m行の画素21に配線92(OUT2)を介してA/Dコンバータ26を接続する
。A/Dコンバータ26には、m行目におけるn列目の信号、n-1列目の信号、n-2
列目の信号の順で信号が順次入力され、最後に1行目における1列目の信号が入力される
。このような構成とすることで、A/Dコンバータを一つにすることができ、複数のA/
Dコンバータを用いた場合に起因する出力ばらつきを抑えることができる。
像素子10は、第k行の一方の端にある画素と、第k+1行の他方の端にある前記画素を
電気的に接続し、第m行目の最後段に配置される画素を画素21とし、その他の画素を画
素20とする構成である。
する。図2(A)では、行毎に行方向の読み出しの方向が反転するが、図2(B)では行
方向の読み出しの方向を一定とすることができる。
、図3などにおいてはトランジスタがn-ch型である場合の例を示すが、本発明の一態
様はこれに限定されず、一部のトランジスタをp-ch型トランジスタに置き換えてもよ
い。また、画素回路の構成は任意であり、本実施の形態で説明する画素回路以外の回路構
成であってもよい。なお、図3では、j列目の画素20として、画素20[j]を例示し
ている。
ランジスタ43と、トランジスタ44を有する構成とすることができる。光電変換素子P
Dの一方の電極は、トランジスタ41のソースまたはドレインの一方と電気的に接続され
る。光電変換素子PDの一方の電極は、トランジスタ42のソースまたはドレインの一方
と電気的に接続される。トランジスタ41のソースまたはドレインの他方は、トランジス
タ43のゲートに電気的に接続される。トランジスタ43のソースまたはドレインの一方
は、トランジスタ44のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。
接続されるノードFDを電荷検出部とする。なお、図16(A)に示すように、ノードF
Dに容量素子C3が接続される構成であってもよい。
れる。トランジスタ42のソースまたはドレインの他方は、配線72(VRS)に電気的
に接続される。トランジスタ43のソースまたはドレインの他方は、配線73(VPI)
に電気的に接続される。トランジスタ44のソースまたはドレインの他方は、回路24に
電気的に接続される。なお、図16(B)に示すように、光電変換素子PDの一方の電極
が配線71(VPD)に電気的に接続され、他方の電極がトランジスタ41のソースまた
はドレインの一方と電気的に接続されていてもよい。
機能を有することができる。例えば、配線71(VPD)は、低電位電源線として機能さ
せることができる。配線72(VRS)および配線73(VPI)は、高電位電源線とし
て機能させることができる。
2のゲートは、配線62(RS)と電気的に接続される。トランジスタ44のゲートは、
配線63(SE)と電気的に接続される。
トランジスタの導通を制御する信号線として機能させることができる。
のトランジスタとして機能させることができる。トランジスタ42は、ノードFDの電位
をリセットするためのトランジスタとして機能させることができる。トランジスタ43は
、ノードFDの電位に対応した出力を行うためのトランジスタとして機能させることがで
きる。トランジスタ44は、画素20を選択するためのトランジスタとして機能させるこ
とができる。
スタ48と、トランジスタ49と、トランジスタ50と、容量素子C1と、容量素子C2
と、配線91(OUT1)を有する構成とすることができる。なお、回路24はレジスタ
として機能させることができ、回路24を複数段接続することでシフトレジスタとして機
能させることができる。
に接続される。トランジスタ45のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ46の
ゲートと電気的に接続される。トランジスタ46のソースまたはドレインの一方は、トラ
ンジスタ47のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ47の
ソースまたはドレインの他方は、トランジスタ48のソースまたはドレインの一方と電気
的に接続される。トランジスタ48のソースまたはドレインの一方は、容量素子C2の一
方の電極と電気的に接続される。トランジスタ48のソースまたはドレインの一方は、ト
ランジスタ49のゲートと電気的に接続される。トランジスタ49のソースまたはドレイ
ンの一方は、トランジスタ50のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。ま
た、トランジスタ50のソースまたはドレインの他方は、配線91(OUT1)と電気的
に接続される。
およびトランジスタ46のゲートが接続される配線をノードN1とする。また、トランジ
スタ48のソースまたはドレインの一方、容量素子C2の一方の電極、およびトランジス
タ49のゲートが接続される配線をノードN2とする。
SS)に電気的に接続される。トランジスタ46、49のソースまたはドレインの他方は
、配線79(VDD)に電気的に接続される。配線74(VSS)および配線79(VD
D)は、電源線としての機能を有することができる。例えば、配線74(VSS)は、低
電位電源線として機能させることができる。配線79(VDD)は、高電位電源線として
機能させることができる。
トは、配線68と電気的に接続される。トランジスタ48のゲートは、配線67と電気的
に接続される。トランジスタ50のゲートは、配線66と電気的に接続される。
号線として機能させることができる。
1はノードN1に記憶する信号の保持容量としての機能を有することができる。トランジ
スタ46は、ノードN1の電位に対応した出力を行う機能を有することができる。トラン
ジスタ47は、トランジスタ46が出力する信号をノードN2に転送する機能を有するこ
とができる。
2はノードN2に記憶する信号の保持容量としての機能を有することができる。トランジ
スタ49は、ノードN2の電位に対応した出力を行う機能を有することができる。トラン
ジスタ50は、トランジスタ49が出力する信号を配線91(OUT1)に出力する機能
を有することができる。
23a[j]のトランジスタ44のソースまたはドレインの他方が電気的に接続される。
また、ノードN1には、前段の画素20[j-1]が有する回路24[j-1]が配線9
1(OUT1)[j-1]を介して電気的に接続される。また、配線91(OUT1)[
j]には、後段の画素20[j+1]が有する回路24[j+1]が電気的に接続される
。なお、配線91(OUT1)[j]には、後述する画素21が有する回路25が電気的
に接続されてもよい。
回路23bは、画素回路23aと同一の構成とすることができる。回路25は、トランジ
スタ51、配線92(OUT2)および端子30を有する構成とすることができる。
スタ44のソースまたはドレインの他方が電気的に接続される。トランジスタ51のソー
スまたはドレインの一方には、端子30が配線92(OUT2)を介して電気的に接続さ
れる。トランジスタ51のソースまたはドレインの他方には、配線74が電気的に接続さ
れる。トランジスタ51のゲートには配線65が電気的に接続される。
して機能することができる。
の他方が電気的に接続される。また、配線92(OUT2)には、前段の画素20が有す
る回路24が配線91(OUT1)を介して電気的に接続される。
以下、OSトランジスタ)とする構成が好ましい。OSトランジスタは極めてオフ電流が
低いため、OSトランジスタで構成した画素回路23a、23bはデータの保持特性に優
れる。そのため、回路構成や動作方法を複雑にすることなく、全画素で同時に電荷の蓄積
動作を行うグローバルシャッタ方式を適用することができる。また、OSトランジスタで
構成した回路24および回路25はデータ保持特性に優れる。したがって、回路24およ
び回路25で構成するシフトレジスタは、画素回路23a、23bで取得した撮像データ
を精度良く転送することができる。
iトランジスタ)よりも電気特性変動の温度依存性が小さいため、極めて広い温度範囲で
使用することができる。したがって、OSトランジスタを有する撮像装置および半導体装
置は、自動車、航空機、宇宙機などへの搭載にも適している。
セレン系材料などを光電変換層とした光電変換素子では、アバランシェ増倍を利用するた
めに比較的高い電圧(例えば、10V以上)を印加して動作させることが好ましい。した
がって、OSトランジスタと、セレン系材料を光電変換層とした光電変換素子とを組み合
わせることで、信頼性の高い撮像装置とすることができる。
容量素子、または一部の配線等が含まれない場合もある。または、上述した構成に含まれ
ない回路、トランジスタ、容量素子、配線等が含まれる場合もある。また、一部の配線の
接続形態が上述した構成とは異なる場合もある。
線との接続形態は一例であり、それぞれの要素が異なる配線と電気的に接続される場合や
、複数の要素が同一の配線に電気的に接続される場合もある。
FDに蓄積する。ノードFDのリセットはトランジスタ42により行い、ノードFDへの
電荷転送はトランジスタ41により制御する。ノードFDの電位は、光電変換素子PDに
入射した光の強度に応じた電位となる。
位に応じた信号をトランジスタ44を制御することで回路24に出力することができる。
なお、トランジスタ43をソースフォロアとすることで、画素回路23a、23bの出力
はノードFDの電位とすることができる。
1の電位を初期化した後、画素回路23aの出力または前段の回路24の出力を取得する
。当該動作により、ノードN1の電位を画素回路23aの出力または前段の回路24の出
力の電位(アナログ電位)に設定することができる。
わち、ノードN1の電位に応じた信号をノードN2に出力することができる。なお、トラ
ンジスタ46をソースフォロアとすることで、当該信号の電位をノードN1の電位とする
ことができる。
の電位を初期化した後、ノードN1の電位に応じた信号を取得することで、ノードN2の
電位を当該信号に応じた電位(アナログ電位)に設定することができる。つまり、ノード
N1の電位をノードN2の電位に設定することができる。
わち、ノードN2の電位に応じた信号を配線91(OUT1)に出力することができる。
なお、トランジスタ49をソースフォロアとすることで、当該信号の電位をノードN2の
電位とすることができる。
回路24の出力を取得することで、配線92(OUT2)の電位を前段の回路24のノー
ドN2の電位とすることができる。
スタ43のしきい値電圧を引いた電位となる。同様に、回路24におけるノードN2に出
力される信号は、ノードN1の電位からトランジスタ46のしきい値電圧を引いた電位と
なる。さらに、配線91(OUT1)に出力される信号は、ノードN2の電位からトラン
ジスタ49のしきい値電圧を引いた電位となる。
の電位が変化していくことになる。そのため、図18に示すように、少なくともトランジ
スタ43、46、49にバックゲートを設けることが好ましい。当該バックゲートの電位
を配線77および配線79で制御し、トランジスタ43、46、49のしきい値電圧を0
Vまたは0V付近とすることで、各段のレジスタの出力の電位の変化を抑えることができ
る。
十分な精度を得られる範囲、または外部回路で補正が可能な精度が得られる範囲で行えれ
ばよい。なお、当該外部回路としては、例えばレジスタの各段におけるしきい値電圧低下
分を積算した値を配線92(OUT2)の電位に加算する構成とすればよい。
T1)を介して接続された形態について、動作方法の詳細を図6のタイミングチャートを
用いて説明する。なお、より多くの画素20を有する場合であっても、同様の方法で動作
させることができる。
乃至T16はデータ出力期間である。なお、画素20[n-1]のノードFDをFD[1
]、画素20[n]のノードFDをFD[2]、画素21のノードFDをFD[3]とす
る。また、画素20[n-1]のノードN1をN1[1]、画素20[n-1]のノード
N2をN2[1]、画素20[n]のノードN1をN1[2]、画素20[n]のノード
N2をN2[2]とする。また、以下の説明において、“H”は高電位、“L”は低電位
を意味する。
を“H”とすることで、画素回路23a[n-1]、23a[n]、23bのノードFD
の電位を“H”にリセットする。
を“H”とすることで、光電変換素子PDに入射した光の強度に応じた電荷を各ノードF
Dに蓄積する。これは、各画素回路における撮像データの取得に相当する。図5に示す画
素回路では、光の強度が高いほどノードFDの電位は低くなる。
ノードN1[2]および配線92(OUT2)の電位を“L”にリセットする。
1]の電位をノードFD[1]の電位に設定し、ノードN1[2]の電位をノードFD[
2]の電位に設定する。また、配線92(OUT2)の電位をノードFD[3]の電位に
設定する。つまり、端子30には、画素回路23bで取得した撮像データが出力される。
よびノードN2[2]の電位を“L”にリセットする。
電位をノードN1[1]の電位に設定し、ノードN2[2]の電位をノードN1[2]の
電位に設定する。すなわち、ノードN2[1]の電位をノードFD[1]の電位に設定し
、ノードN2[2]の電位をノードFD[2]の電位に設定する。
ノードN1[2]および配線92(OUT2)の電位を“L”にリセットする。
の電位をノードN2[1]の電位に設定し、配線92(OUT2)の電位をノードN2[
2]の電位に設定する。すなわち、ノードN1[2]の電位をノードFD[1]の電位に
設定し、配線92(OUT2)の電位をノードFD[2]の電位に設定する。つまり、端
子30には、画素回路23a[n]で取得した撮像データが出力される。
]およびノードN2[2]の電位を“L”にリセットする。
]の電位をノードN1[1]の電位に設定し、ノードN2[2]の電位をノードN1[2
]の電位に設定する。すなわち、ノードN2[1]の電位を“L”(変化なし)に設定し
、ノードN2[2]の電位をノードFD[1]の電位に設定する。
]、ノードN1[2]および配線92(OUT2)の電位を“L”にリセットする。
]の電位をノードN2[1]に設定し、配線92(OUT2)の電位をノードN2[2]
の電位に設定する。すなわち、ノードN1[2]の電位を“L”(変化なし)に設定し、
配線92(OUT2)の電位をノードFD[1]の電位に設定する。つまり、端子30に
は、画素回路23a[n-1]で取得した撮像データが出力される。
3a[n-1]、23a[n]、23bで取得した撮像データが順次出力される。なお、
端子30にはアナログデータが出力されるため、A/Dコンバータによりデジタルデータ
に変換するなど、撮像素子10の外部に接続される半導体装置の構成に応じて処理するこ
とができる。
よび当該撮像データの出力時には、各画素回路に独立に入力する制御信号は不要である。
つまり、特定の行または列を選択する回路は不要とすることができる。
ランジスタ41、42、および回路24が有するトランジスタ46、47のチャネル長方
向を表す断面図である。
ラグ(導電体82)を個別の要素として図示しているが、それらが電気的に接続している
場合においては、同一の要素として設けられる場合もある。また、配線、電極および金属
層などの要素が導電体82を介して接続される形態は一例であり、各要素が導電体82を
介さずに直接接続される場合もある。
ての機能を有する絶縁層81a乃至81g等が設けられる。例えば、絶縁層81a乃至8
1gは、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
または、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの有機絶縁膜などを用いてもよい。絶縁層8
1a乃至81g等の上面は、必要に応じてCMP(Chemical Mechanic
al Polishing)法等で平坦化処理を行ってもよい。
ない配線やトランジスタ等が各層に含まれる場合もある。
お、画素21も同様に層1100および層1200を有することができる。
、2端子のフォトダイオードを用いることができる。当該フォトダイオードとしては、単
結晶シリコン基板を用いたpn型フォトダイオード、非晶質シリコン薄膜、微結晶シリコ
ン薄膜または多結晶シリコン薄膜を用いたpin型フォトダイオード、セレンまたはセレ
ンの化合物、または有機化合物を用いたフォトダイオードなどを用いることができる。
n型フォトダイオードを示している。当該光電変換素子PDは、p+領域620、p-領
域630、n型領域640、p+領域650を有する構成とすることができる。
ができ、図7では、画素回路23aが有するトランジスタ41、42、および回路24が
有するトランジスタ46、47を例示している。このように、光電変換素子PDと、画素
回路23aおよび回路24が重なる構成とすることができ、光電変換素子PDの受光面積
を広くすることができる。
トダイオードなど)が形成される領域との間には絶縁層80が設けられる。
ため、水素を含むことが好ましい。一方で、トランジスタ41、42等の活性層である酸
化物半導体層の近傍に設けられる絶縁層中の水素は、酸化物半導体層中にキャリアを生成
する要因の一つとなる。そのため、当該水素はトランジスタ41、42等の信頼性を低下
させる要因となる場合がある。したがって、Siデバイスを有する一方の層と、OSトラ
ンジスタを有する他方の層を積層する場合、これらの間に水素の拡散を防止する機能を有
する絶縁層80を設けることが好ましい。絶縁層80により、水素の拡散を防ぐことがで
きるため、SiデバイスおよびOSトランジスタの両者の信頼性を向上することができる
。
、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化
窒化ハフニウム、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)等を用いることができる。
配線69を介してトランジスタ41およびトランジスタ42と電気的に接続することがで
きる。
防止する機能を有することが好ましい。例えば、図7に示すように導電体82の少なくと
も貫通口の側壁と接する外側は水素に対してバリア性を有する導電体82bとし、内側は
抵抗の低い導電体82aとすればよい。例えば、導電体82aにはタングステン、導電体
82bには窒化タンタルなどを用いることができる。なお、導電体82を導電体82aの
みで構成することもできる。また、水素などの不純物を有する層と導電体82が接しない
場合は、導電体82を導電体82bのみで構成してもよい。
OSトランジスタは、層1100上に形成された絶縁層の積層(絶縁層81a、80、8
1b)上に設けられ、酸化物半導体層130と、ソース電極またはドレイン電極として機
能する導電層140、150と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層160と、ゲート電
極として機能する導電層170を有する。なお、絶縁層81bはゲート絶縁層としての機
能を有することもできる。
成を例示している。図7に示す構成では、層1100を通過した光がトランジスタの電気
特性を変動させることがあるため、遮光層を兼ねてバックゲート電極を設ける構成とする
ことが好ましい。また、バックゲートを設けることで、OSトランジスタのしきい値電圧
などを制御することができる。
板115上に層1200および層1100を設けた構成である。OSトランジスタ上に光
電変換素子PDを設ける構成となるため、OSトランジスタと光電変換素子PDの一方の
電極との電気的な接続が容易になる。
を用いた光電変換素子PDは、可視光に対する外部量子効率が高い特性を有する。また、
セレン系材料は光吸収係数が高いため、光電変換層561を薄くしやすい利点を有する。
セレン系材料を用いた光電変換素子PDでは、アバランシェ増倍により信号の増幅が大き
い高感度のセンサとすることができる。つまり、セレン系材料を光電変換層561に用い
ることで、画素面積が縮小しても十分な光電流を得ることができる。したがって、セレン
系材料を用いた光電変換素子PDは、低照度環境における撮像にも適しているといえる。
ンは、例えば、非晶質セレンを成膜後に熱処理することで得ることができる。結晶セレン
の結晶粒径を画素ピッチより小さくすることで、画素ごとの特性ばらつきを低減させるこ
とができる。また、結晶セレンは、非晶質セレンよりも可視光に対する分光感度や光吸収
係数が高い特性を有する。
面側に正孔注入阻止層568として酸化ガリウム、酸化セリウムまたはIn-Ga-Zn
酸化物などを設けてもよい。または、図9(B)に示すように、電極566側に電子注入
阻止層569として酸化ニッケルまたは硫化アンチモンなどを設けてもよい。または、図
9(C)に示すように、正孔注入阻止層568および電子注入阻止層569を設ける構成
としてもよい。
い。または、銅、インジウム、ガリウム、セレンの化合物(CIGS)を含む層であって
もよい。CISおよびCIGSでは、セレンの単層と同様にアバランシェ増倍を利用する
光電変換素子を形成することができる。
6と透光性導電層562との間に光電変換層561を有する構成とすることができる。ま
た、CISおよびCIGSはp型半導体であり、接合を形成するためにn型半導体の硫化
カドミウムや硫化亜鉛等を接して設けてもよい。
示すように配線588を介して両者が接する構成としてもよい。また、図8では光電変換
層561および透光性導電層562を画素回路間で分離しない構成としているが、図9(
E)に示すように回路間で分離する構成としてもよい。また、画素間においては、電極5
66を有さない領域には絶縁体で隔壁567を設け、光電変換層561および透光性導電
層562に亀裂が入らないようにすることが好ましいが、図10(A)、(B)に示すよ
うに隔壁567を設けない構成としてもよい。
ように、電極566を導電層566aおよび導電層566bの二層とし、配線571を導
電層571aおよび導電層571bの二層とすることができる。図10(C)の構成にお
いては、例えば、導電層566aおよび導電層571aを低抵抗の金属等を選択して形成
し、導電層566bおよび導電層571bを光電変換層561とコンタクト特性の良い金
属等を選択して形成するとよい。このような構成とすることで、光電変換素子PDの電気
特性を向上させることができる。また、一部の金属は透光性導電層562と接触すること
により電蝕を起こすことがある。そのような金属を導電層571aに用いた場合でも導電
層571bを介することによって電蝕を防止することができる。
いることができる。また、導電層566aおよび導電層571aには、例えば、アルミニ
ウム、チタン、またはアルミニウムをチタンで挟むような積層を用いることができる。
線588を介して接続してもよい。
壁567は、トランジスタ等に対する遮光、および/または1画素あたりの受光部の面積
を確定するために黒色等に着色されていてもよい。
、図8に示す画素20と層1100のみが異なり、その他の構成は同じである。
膜や微結晶シリコン膜などを用いたpin型フォトダイオードを示している。当該光電変
換素子PDは、n型の半導体層565、i型の半導体層564、p型の半導体層563、
電極566、配線571、配線588を有する構成とすることができる。
層563およびn型の半導体層565には、それぞれの導電型を付与するドーパントを含
む非晶質シリコンまたは微結晶シリコンなどを用いることができる。非晶質シリコンを光
電変換層とするフォトダイオードは可視光の波長領域における感度が高く、微弱な可視光
を検知しやすい。
に光電変換素子PDおよび配線の接続形態は、図12(A)、(B)、(C)に示す例で
あってもよい。なお、光電変換素子PDの構成、光電変換素子PDと配線の接続形態はこ
れらに限定されず、他の形態であってもよい。
を設けた構成である。透光性導電層562は電極として作用し、光電変換素子PDの出力
電流を高めることができる。
化物、亜鉛を含む酸化インジウム、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛、アルミニウムを
含む酸化亜鉛、酸化錫、フッ素を含む酸化錫、アンチモンを含む酸化錫、グラフェンまた
は酸化グラフェン等を用いることができる。また、透光性導電層562は単層に限らず、
異なる膜の積層であっても良い。
て接続された構成である。なお、光電変換素子PDのp型の半導体層563と配線571
が導電体82および配線588を介して接続された構成とすることもできる。なお、図1
2(B)においては、透光性導電層562を設けない構成とすることもできる。
る開口部が設けられ、当該開口部を覆う透光性導電層562と配線571が電気的な接続
を有する構成である。
工程、リソグラフィ工程、エッチング工程などの一般的な半導体作製工程を用いて作製す
ることができる。また、セレン系材料は高抵抗であり、図8に示すように、光電変換層5
61を回路間で分離しない構成とすることもできる。したがって、歩留りが高く、低コス
トで作製することができる。
、層1300上に層1200および層1100を設けた構成である。層1300には、例
えば、A/Dコンバータなどのデータ変換回路、バッファ回路、および撮像装置全体の制
御回路などを設けることができる。
る。図13において、トランジスタ52乃至55はシリコン基板600に設けられたフィ
ン型の構成を例示しているが、図14(A)に示すようにプレーナー型であってもよい。
または、図14(B)に示すように、シリコン薄膜の活性層660を有するトランジスタ
であってもよい。活性層660は、多結晶シリコンやSOI(Silicon on I
nsulator)の単結晶シリコンとすることができる。
1で示した構成に層1300を付加してもよい。
20a、20b、20c)を表している。
イクロレンズアレイ1540などを設けることができる。
て透光性の高い酸化シリコン膜などを用いることができる。また、パッシベーション膜と
して窒化シリコン膜を積層する構成としてもよい。また、反射防止膜として、酸化ハフニ
ウムなどの誘電体膜を積層する構成としてもよい。
素の境に配置され、斜め方向から侵入する迷光を遮蔽する機能を有する。遮光層1530
には、アルミニウム、タングステンなどの金属層や当該金属層と反射防止膜としての機能
を有する誘電体膜を積層する構成とすることができる。
0cを設けることができる。例えば、光学変換層1550a、1550b、1550cに
、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、C(シアン)、M(マゼンタ)などのカラ
ーフィルタを割り当てることにより、カラー画像を得ることができる。
することができる。また、光学変換層に近赤外線の波長以下の光を遮るフィルタを用いれ
ば遠赤外線撮像装置とすることができる。また、光学変換層に可視光線の波長以上の光を
遮るフィルタを用いれば紫外線撮像装置とすることができる。
を可視化した画像を得る撮像装置とすることができる。被写体を透過したX線等の放射線
がシンチレータに入射されると、フォトルミネッセンス現象により可視光線や紫外光線な
どの光(蛍光)に変換される。そして、当該光を光電変換素子PDで検知することにより
画像データを取得する。また、放射線検出器などに当該構成の撮像装置を用いてもよい。
て可視光や紫外光を発する物質を含む。例えば、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:P
r、Gd2O2S:Eu、BaFCl:Eu、NaI、CsI、CaF2、BaF2、C
eF3、LiF、LiI、ZnOを樹脂やセラミクスに分散させたものを用いることがで
きる。
を設けることができる。マイクロレンズアレイ1540が有する個々のレンズを通る光が
直下の光学変換層1550a、1550b、1550cを通り、光電変換素子PDに照射
されるようになる。
ランジスタ41乃至トランジスタ44にバックゲートを設けた構成であってもよい。図1
7(A)はバックゲートに定電位を印加する構成であり、しきい値電圧を制御することが
できる。
ることができる。または、図17(B)に示すように、トランジスタ41およびトランジ
スタ42が有するバックゲートに接続される配線は電気的に接続されていてもよい。また
、トランジスタ43およびトランジスタ44が有するバックゲートに接続される配線は電
気的に接続されていてもよい。
、しきい値電圧はプラス方向にシフトする。逆に、バックゲートにソース電位よりも高い
電位を印加すると、しきい値電圧はマイナス方向にシフトする。したがって、予め定めら
れたゲート電圧で各トランジスタのオン、オフを制御する場合、バックゲートにソース電
位よりも低い電位を印加すると、オフ電流を小さくすることができる。また、バックゲー
トにソース電位よりも高い電位を印加すると、オン電流を小さくすることができる。
述したようにトランジスタ41、42にはオフ電流の低いOSトランジスタを用いること
が好ましい。トランジスタ41、42のバックゲートにソース電位よりも低い電位を印加
することで、オフ電流をより小さくすることができる。したがって、ノードFDの電位保
持能力を高めることができる。
ることが好ましい。トランジスタ43、44のバックゲートにソース電位よりも高い電位
を印加することで、オン電流をより大きくすることができる。したがって、配線91(O
UT1)に出力される読み出し電位を速やかに確定することができる、すなわち、撮像装
置を高い周波数で動作させることができる。
クゲートに印加される構成であってもよい。
タにもバックゲートを設けてもよい。
る電位など、複数の電位を用いる。撮像装置の外部から複数の電位を供給すると、端子数
などが増加するため、撮像装置の内部で複数の電位を生成する電源回路を有していること
が好ましい。
ランジスタ43のゲートにトランジスタ42のソースまたはドレインの一方が電気的に接
続される構成であってもよい。
ランジスタ43のソースまたはドレインの他方と配線73(VPI)との間にトランジス
タ44を電気的に接続する構成であってもよい。
路23aをマトリクス状に設置し、画素回路23aと接続される回路24および回路25
を撮像素子10の第1の端部に設けた構成であってもよい。この構成では、画素の行を選
択する機能を有する回路27が設けられ、回路27で選択された画素回路23aの信号が
回路24または回路25に出力される。回路24または回路25に出力された信号は、前
述した動作によりA/Dコンバータ26などの外部回路に出力される。
と、第1の端部に対向する第2の端部に設けてもよい。この場合、例えば第1の端部に設
けた回路24および回路25は奇数段の画素回路23aの信号を読み出し、第2の端部に
設けた回路24および回路25は偶数段の画素回路23aの信号を読み出す構成とするこ
とができる。このような構成とすることで、二つの経路で外部に信号を出力することがで
きるため、図19(A)の構成よりも高速に信号を読み出すことができる。
構成であってもよい。
図21(A)に示すように、行毎に信号を転送させる方向の向きを変えてもよい。このよ
うな構成とすることで、A/Dコンバータ26またはA/Dコンバータ26と接続するた
めの端子を偏りなく配置することができる。
せる構成としてもよい。このような構成とすることで、A/Dコンバータ26の数を増加
させることができ、高速に信号の読み出しを行うことができる。
1にA/Dコンバータ26を接続する形態を示したが、図21(C)に示すように数行毎
に画素21を配置してもよい。例えば、2行毎、4行毎、8行毎など、全行数を等分割で
きる行数毎に画素21を配置すればよい。このような構成とすることで、A/Dコンバー
タ26の数を増加させることができ、高速に信号の読み出しを行うことができる。
図21(D)に示すように列方向に信号を読み出してもよい。図21(D)に示す構成に
限らず、前述したいずれの構成も列方向に信号を読み出す構成とすることができる。
タ26は、コンパレータ28、カウンター回路29等を有することができ、配線93(O
UT3)に複数ビットのデジタルデータを出力することができる。
するように掃引される基準電位(VREF)とが比較される。そして、コンパレータ28
の出力に応じてカウンター回路29が動作し、配線93(OUT3)にデジタル信号が出
力される。
できるSiトランジスタで形成することが好ましい。
端子30と端子31とをワイヤボンディング法などを用いてワイヤ32で接続すればよい
。
において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定さ
れない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載され
ているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様と
して、撮像装置に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない
。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、撮像装置に適用しなくて
もよい。例えば、本発明の一態様は、別の機能を有する半導体装置に適用してもよい。例
えば、本発明の一態様として、トランジスタのチャネル形成領域、ソースドレイン領域な
どが、酸化物半導体を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されな
い。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジス
タ、トランジスタのチャネル形成領域、または、トランジスタのソースドレイン領域など
は、様々な半導体を有していてもよい。場合によっては、または、状況に応じて、本発明
の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、または、トラ
ンジスタのソースドレイン領域などは、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲル
マニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、
窒化ガリウム、または、有機半導体などの少なくとも一つを有していてもよい。または例
えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジ
スタ、トランジスタのチャネル形成領域、または、トランジスタのソースドレイン領域な
どは、酸化物半導体を有していなくてもよい。例えば、本発明の一態様として、グローバ
ルシャッタ方式の場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合に
よっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、別の方式、例えば、ローリングシ
ャッタ方式を用いてもよい。または、場合によっては、または、状況に応じて、グローバ
ルシャッタ方式を用いなくてもよい。
である。
本実施の形態では、本発明の一態様に用いることのできるOSトランジスタについて図面
を用いて説明する。なお、本実施の形態における図面では、明瞭化のために一部の要素を
拡大、縮小、または省略して図示している。
断面図である。図23(A)は上面図であり、図23(A)に示す一点鎖線X1-X2方
向の断面が図23(B)に相当する。また、図23(A)に示す一点鎖線Y1-Y2方向
の断面が図23(C)に相当する。
、一点鎖線Y1-Y2方向をチャネル幅方向と呼ぶ。
層173と、絶縁層120と接する酸化物半導体層130と、酸化物半導体層130と電
気的に接続する導電層140および導電層150と、酸化物半導体層130、導電層14
0および導電層150と接する絶縁層160と、絶縁層160と接する導電層170を有
する。
、絶縁層160および導電層170と接する絶縁層180を必要に応じて設けてもよい。
三層構造とすることができる。
ゲート絶縁膜、導電層170はゲート電極層としてそれぞれ機能することができる。
流の増加や、しきい値電圧の制御を行うことができる。なお、導電層173は、遮光層と
しても機能させることができる。
ゲートトランジスタとして駆動させればよい。また、しきい値電圧の制御を行うには、導
電層170とは異なる定電位を導電層173に供給すればよい。
ス領域またはドレイン領域として機能することができる。
層130内に酸素欠損が生じ、当該酸素欠損と酸化物半導体層130内に残留または外部
から拡散する水素との相互作用により、当該領域は導電型がn型の低抵抗領域となる。
採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることが
ある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」という用語は、入れ替
えて用いることができるものとする。また、「電極層」は、「配線」と言い換えることも
できる。
ない構成となっている。このような構成にすることにより、絶縁層120が有する酸素に
よる酸化物半導体層130内の酸素欠損を補填しやすくなる。
よい。図24(A)はトランジスタ102の上面図であり、図24(A)に示す一点鎖線
X1-X2方向の断面が図24(B)に相当する。また、図24(A)に示す一点鎖線Y
1-Y2方向の断面が図24(C)に相当する。
、および導電層140および導電層150が酸化物半導体層130の側面と接している点
を除き、トランジスタ101と同様の構成を有する。
ってもよい。図25(A)はトランジスタ103の上面図であり、図25(A)に示す一
点鎖線X1-X2方向の断面が図25(B)に相当する。また、図25(A)に示す一点
鎖線Y1-Y2方向の断面が図25(C)に相当する。
150が酸化物半導体層130cおよび絶縁層160で覆われている点を除き、トランジ
スタ101と同様の構成を有する。
体層130a、130bおよび絶縁層120に対する酸素の補填効果を高めることができ
る。また、酸化物半導体層130cが介在することにより、絶縁層180による導電層1
40および導電層150の酸化を抑制することができる。
ってもよい。図26(A)はトランジスタ104の上面図であり、図26(A)に示す一
点鎖線X1-X2方向の断面が図26(B)に相当する。また、図26(A)に示す一点
鎖線Y1-Y2方向の断面が図26(C)に相当する。
150が酸化物半導体層130cで覆われている点、導電層170が絶縁層210で覆わ
れている点を除き、トランジスタ101と同様の構成を有する。
縁層210としては、例えば酸化アルミニウム等の金属酸化物を用いることができる。絶
縁層210が介在することにより、絶縁層180による導電層170の酸化を抑制するこ
とができる。
なる領域を有するトップゲート構造である。当該領域のチャネル長方向の幅は、寄生容量
を小さくするために3nm以上300nm未満とすることが好ましい。当該構成では、酸
化物半導体層130にオフセット領域が形成されないため、オン電流の高いトランジスタ
を形成しやすい。
よい。図27(A)はトランジスタ105の上面図であり、図27(A)に示す一点鎖線
X1-X2方向の断面が図27(B)に相当する。また、図27(A)に示す一点鎖線Y
1-Y2方向の断面が図27(C)に相当する。
層173と、絶縁層120と接する酸化物半導体層130と、酸化物半導体層130と接
する絶縁層160と、絶縁層160と接する導電層170を有する。
と接する導電体200と、酸化物半導体層130の領域232と接する導電体201が設
けられる。導電体200および導電体201は、ソース電極層の一部またはドレイン電極
層の一部として機能することができる。
を高めるための不純物を添加することが好ましい。酸化物半導体層に酸素欠損を形成する
不純物としては、例えば、リン、砒素、アンチモン、ホウ素、アルミニウム、シリコン、
窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、インジウム、フッ素、塩素
、チタン、亜鉛、および炭素のいずれかから選択される一つ以上を用いることができる。
当該不純物の添加方法としては、プラズマ処理法、イオン注入法、イオンドーピング法、
プラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いることができる。
元素および酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。酸化物半導体層に含まれる酸
素欠損と酸化物半導体層中に残存または後から添加される水素の相互作用により、酸化物
半導体層の導電率を高くすることができる。
損サイトに水素が入り伝導帯近傍にドナー準位が形成される。その結果、酸化物導電体を
形成することができる。ここでは、導電体化された酸化物半導体を酸化物導電体という。
有さないセルフアライン構造である。セルフアライン構造のトランジスタはゲート電極層
とソース電極層およびドレイン電極層間の寄生容量が極めて小さいため、高速動作用途に
適している。
よい。図28(A)はトランジスタ106の上面図であり、図28(A)に示す一点鎖線
X1-X2方向の断面が図28(B)に相当する。また、図28(A)に示す一点鎖線Y
1-Y2方向の断面が図28(C)に相当する。
接する導電層173と、絶縁層120上の酸化物半導体層130(酸化物半導体層130
a、酸化物半導体層130b、酸化物半導体層130c)と、酸化物半導体層130に接
し、間隔を開けて配置された導電層140および導電層150と、酸化物半導体層130
cと接する絶縁層160と、絶縁層160と接する導電層170を有する。
6上の絶縁層180に設けられた酸化物半導体層130a、酸化物半導体層130bおよ
び絶縁層120に達する開口部に設けられている。
よい。図29(A)はトランジスタ107の上面図であり、図29(A)に示す一点鎖線
X1-X2方向の断面が図29(B)に相当する。また、図29(A)に示す一点鎖線Y
1-Y2方向の断面が図29(C)に相当する。
150が酸化物半導体層130cおよび酸化物半導体層130dで覆われている点を除き
、トランジスタ106と同様の構成を有する。酸化物半導体層130dは酸化物半導体層
130cと同じ材料で形成することができる。
酸化物半導体層130a、130bおよび絶縁層120に対する酸素の補填効果を高める
ことができる。また、酸化物半導体層130dが介在することにより、絶縁層180によ
る導電層140および導電層150の酸化を抑制することができる。
となる導電体の重なる領域が少ないため、寄生容量を小さくすることができる。したがっ
て、トランジスタ106、107は、高速動作を必要とする回路の要素として適している
。
30を単層で形成してもよい。また、図30(B)に示すように、酸化物半導体層130
を2層で形成してもよい。
さない構成であってもよい。
接続するには、例えば、図30(D)に示すように、絶縁層120、酸化物半導体層13
0cおよび絶縁層160に導電層173に達する開口部を設け、当該開口部を覆うように
導電層170を形成すればよい。
導電層150のそれぞれと接する絶縁層145および絶縁層155を設けてもよい。絶縁
層145および絶縁層155により導電層140および導電層150の酸化を抑制するこ
とができる。
用いることができる。例えば、絶縁層145および絶縁層155として、酸化アルミニウ
ム等の金属酸化物を用いることができる。
電層171および導電層172の積層で形成してもよい。
ランジスタにおいては、図30(G)、(H)に示す上面図(酸化物半導体層130、導
電層140および導電層150のみを図示)のように酸化物半導体層130の幅(WOS
)よりも導電層140および導電層150の幅(WSD)が短く形成されていてもよい。
WOS≧WSD(WSDはWOS以下)とすることで、ゲート電界がチャネル形成領域全
体にかかりやすくなり、トランジスタの電気特性を向上させることができる。
該変形例は本実施の形態で説明したその他のトランジスタにも適用可能である。
層170(および導電層173)が絶縁層を介して酸化物半導体層130のチャネル幅方
向を電気的に取り囲む構成である。このような構成ではオン電流を高めることができ、s
urrounded channel(s-channel)構造とよぶ。
酸化物半導体層130a、酸化物半導体層130bおよび酸化物半導体層130cを有す
るトランジスタにおいては、酸化物半導体層130を構成する二層または三層の材料を適
切に選択することで酸化物半導体層130bに電流を流すことができる。酸化物半導体層
130bに電流が流れることで、界面散乱の影響を受けにくく、高いオン電流を得ること
ができる。
ことができる。
できる。
本実施の形態では、実施の形態2に示したトランジスタの構成要素について詳細を説明す
る。
理された金属基板などを用いることができる。または、トランジスタやフォトダイオード
が形成されたシリコン基板、および当該シリコン基板上に絶縁層、配線、コンタクトプラ
グとして機能を有する導電体等が形成されたものを用いることができる。なお、シリコン
基板にp-ch型のトランジスタを形成する場合は、n-型の導電型を有するシリコン基
板を用いることが好ましい。または、n-型またはi型のシリコン層を有するSOI基板
であってもよい。また、シリコン基板に設けるトランジスタがp-ch型である場合は、
トランジスタを形成する面の面方位は、(110)面であるシリコン基板を用いることが
好ましい。(110)面にp-ch型トランジスタを形成することで、移動度を高くする
ことができる。
ほか、酸化物半導体層130に酸素を供給する役割を担うことができる。したがって、絶
縁層120は酸素を含む絶縁膜であることが好ましく、化学量論組成よりも多い酸素を含
む絶縁膜であることがより好ましい。例えば、膜の表面温度が100℃以上700℃以下
、好ましくは100℃以上500℃以下の加熱処理で行われるTDS法にて、酸素原子に
換算した酸素の放出量が1.0×1019atoms/cm3以上である膜とする。また
、基板115が他のデバイスが形成された基板である場合、絶縁層120は、層間絶縁膜
としての機能も有する。その場合は、表面が平坦になるようにCMP法等で平坦化処理を
行うことが好ましい。
、Ni、Cu、Y、Zr、Mo、Ru、Ag、Mn、Nd、Sc、TaおよびWなどの導
電膜を用いることができる。また、上記材料の合金や上記材料の導電性窒化物を用いても
よい。また、上記材料、上記材料の合金、および上記材料の導電性窒化物から選ばれた複
数の材料の積層であってもよい。
窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム
、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルなどの酸化物絶縁膜
、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどの窒
化物絶縁膜、またはこれらの混合材料を用いることができる。また、上記材料の積層であ
ってもよい。
物半導体層130cを絶縁層120側から順に積んだ三層構造とすることができる。
0bに相当する層を用いればよい。
物半導体層130bに相当する層を絶縁層120側から順に積んだ積層を用いればよい。
この構成の場合、酸化物半導体層130aと酸化物半導体層130bとを入れ替えること
もできる。
体層130cよりも電子親和力(真空準位から伝導帯下端までのエネルギー)が大きい酸
化物半導体を用いる。
ち、伝導帯下端のエネルギーが最も小さい酸化物半導体層130bにチャネルが形成され
る。したがって、酸化物半導体層130bは半導体として機能する領域を有するといえる
が、酸化物半導体層130aおよび酸化物半導体層130cは絶縁体または半絶縁体とし
て機能する領域を有するともいえる。
て用いることのできる酸化物半導体は、少なくともInもしくはZnを含むことが好まし
い。または、InとZnの双方を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたト
ランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、Al、Ga、Y、または
Sn等のスタビライザーを含むことが好ましい。
1:3:2、1:3:3、1:3:4、1:3:6、1:4:5、1:6:4または1:
9:6(原子数比)、およびその近傍の原子数比を有するIn-Ga-Zn酸化物などを
用いることができる。また、酸化物半導体層130bにはIn:Ga:Zn=1:1:1
、2:1:3、5:5:6、3:1:2、3:1:4、5:1:6、または4:2:3(
原子数比)およびその近傍の原子数比を有するIn-Ga-Zn酸化物などを用いること
ができる。
結晶部が含まれていてもよい。例えばc軸に配向した結晶を用いることでトランジスタに
安定した電気特性を付与することができる。また、c軸に配向した結晶は歪曲に強く、フ
レキシブル基板を用いた半導体装置の信頼性を向上させることができる。
には、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Mn、Nd、Sc、お
よび当該金属材料の合金または導電性窒化物から選ばれた材料の単層、あるいは積層を用
いることができる。なお、導電性窒化物である窒化タンタルを用いることで酸化を防止す
ることができる。また、低抵抗のCuやCu-Mnなどの合金と上記材料との積層を用い
てもよい。
た酸化物半導体層の一部の領域では酸化物半導体層中の酸素が脱離し、酸素欠損が形成さ
れる。層中に僅かに含まれる水素と当該酸素欠損が結合することにより当該領域はn型化
しやすい。したがって、n型化した当該領域はトランジスタのソースまたはドレインとし
て作用させることができる。
酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸
化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、
酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、
絶縁層160は上記材料の積層であってもよい。
放出量の少ない膜を用いることが好ましい。窒素酸化物の放出量の多い絶縁層と酸化物半
導体が接した場合、窒素酸化物に起因する準位密度が高くなることがある。
きい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減
することができる。
、Cu、Y、Zr、Mo、Ru、Ag、Mn、Nd、Sc、TaおよびWなどの導電膜を
用いることができる。また、上記材料の合金や上記材料の導電性窒化物を用いてもよい。
また、上記材料、上記材料の合金、および上記材料の導電性窒化物から選ばれた複数の材
料の積層であってもよい。代表的には、タングステン、タングステンと窒化チタンの積層
、タングステンと窒化タンタルの積層などを用いることができる。また、低抵抗のCuま
たはCu-Mnなどの合金や上記材料とCuまたはCu-Mnなどの合金との積層を用い
てもよい。例えば、導電層171に窒化チタン、導電層172にタングステンを用いて導
電層170を形成することができる。
、酸化インジウムスズなどの酸化物導電層を用いてもよい。絶縁層160と接するように
酸化物導電層を設けることで、当該酸化物導電層から酸化物半導体層130に酸素を供給
することができる。
コン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコ
ニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを一種以上含
む絶縁膜を用いることができる。また、当該絶縁層は上記材料の積層であってもよい。
とが好ましい。絶縁層180から放出される酸素は絶縁層160を経由して酸化物半導体
層130のチャネル形成領域に拡散させることができることから、チャネル形成領域に形
成された酸素欠損に酸素を補填することができる。したがって、安定したトランジスタの
電気特性を得ることができる。
る膜を設けることが好ましい。当該ブロッキング膜には窒化シリコン膜、窒化アルミニウ
ム膜または酸化アルミニウム膜などを用いることができる。
ることができる。また、酸化アルミニウム膜は、水素、水分などの不純物、および酸素の
両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化アルミニウム膜は、ト
ランジスタの作製工程中および作製後において、水素、水分などの不純物の酸化物半導体
層130への混入防止、酸素の酸化物半導体層からの放出防止、絶縁層120からの酸素
の不必要な放出防止の効果を有する保護膜として用いることに適している。
の微細化によりトランジスタの電気特性は悪化する傾向にあり、例えばチャネル幅を縮小
させるとオン電流は低下してしまう。
化物半導体層130cで覆う構成とすることができる。当該構成では、チャネル形成層と
ゲート絶縁膜が接しないため、チャネル形成層とゲート絶縁膜との界面で生じるキャリア
の散乱を抑えることができ、トランジスタのオン電流を大きくすることができる。
方向を電気的に取り囲むようにゲート電極層(導電層170)が形成されているため、酸
化物半導体層130に対しては上面に垂直な方向からのゲート電界に加えて、側面に垂直
な方向からのゲート電界が印加される。すなわち、チャネル形成層に対して全体的にゲー
ト電界が印加されることになり実効チャネル幅が拡大するため、さらにオン電流を高めら
れる。
ッタ法やプラズマCVD法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱CVD
法により形成してもよい。熱CVD法の例としては、MOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)法やALD(Atom
ic Layer Deposition)法などがある。
されることが無いという利点を有する。
大気圧または減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで
成膜を行ってもよい。
ーに導入・反応させ、これを繰り返すことで成膜を行う。原料ガスと一緒に不活性ガス(
アルゴン、或いは窒素など)をキャリアガスとして導入しても良い。例えば2種類以上の
原料ガスを順番にチャンバーに供給してもよい。その際、複数種の原料ガスが混ざらない
ように第1の原料ガスの反応後、不活性ガスを導入し、第2の原料ガスを導入する。ある
いは、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1の原料ガスを排出した後、第
2の原料ガスを導入してもよい。第1の原料ガスが基板の表面に吸着・反応して第1の層
を成膜し、後から導入される第2の原料ガスが吸着・反応して、第2の層が第1の層上に
積層されて薄膜が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数
回繰り返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガ
ス導入の繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり
、微細なFETを作製する場合に適している。
。当該対向ターゲット式スパッタ装置を用いた成膜法を、VDSP(vapor dep
osition SP)と呼ぶこともできる。
半導体層の成膜時におけるプラズマ損傷を低減することができる。そのため、膜中の酸素
欠損を低減することができる。また、対向ターゲット式スパッタ装置を用いることで低圧
での成膜が可能となるため、成膜された酸化物半導体層中の不純物濃度(例えば水素、希
ガス(アルゴンなど)、水など)を低減させることができる。
できる。
本実施の形態では、本発明の一態様に用いることのできる酸化物半導体の材料について説
明する。
ムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、元素Mとしてアルミニウム
、ガリウム、イットリウムまたはスズなどが含まれていることが好ましい。また、元素M
としては、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モ
リブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、また
はマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
半導体が有するインジウム、元素Mおよび亜鉛の原子数比の好ましい範囲について説明す
る。なお、酸素の原子数比については記載しない。また、酸化物半導体が有するインジウ
ム、元素M、および亜鉛の原子数比のそれぞれの項を[In]、[M]、および[Zn]
とする。
:[Zn]=(1+α):(1-α):1の原子数比(-1≦α≦1)となるライン、[
In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):2の原子数比となるライン、[I
n]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):3の原子数比となるライン、[In
]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):4の原子数比となるライン、および[
In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):5の原子数比となるラインを表す
。
るライン、[In]:[M]:[Zn]=1:2:βの原子数比となるライン、[In]
:[M]:[Zn]=1:3:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]
=1:4:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=2:1:βの原子
数比となるライン、および[In]:[M]:[Zn]=5:1:βの原子数比となるラ
インを表す。
傍値の酸化物半導体は、スピネル型の結晶構造をとりやすい。
ウム、元素M、および亜鉛の原子数比の好ましい範囲の一例について示している。
4の結晶構造を示す。また、図32は、b軸に平行な方向から観察した場合のInMZn
O4の結晶構造である。なお、図32に示す元素M、Zn、酸素を有する層(以下、(M
,Zn)層)における金属元素は、元素Mまたは亜鉛を表している。この場合、元素Mと
亜鉛の割合が等しいものとする。元素Mと亜鉛とは、置換が可能であり、配列は不規則で
ある。
インジウム、および酸素を有する層(以下、In層)が1に対し、元素M、亜鉛、および
酸素を有する(M,Zn)層が2となる。
Mがインジウムと置換し、(In,M,Zn)層と表すこともできる。その場合、In層
が1に対し、(In,M,Zn)層が2である層状構造をとる。
に対し、(M,Zn)層が3である層状構造をとる。つまり、[In]および[M]に対
し[Zn]が大きくなると、酸化物半導体が結晶化した場合、In層に対する(M,Zn
)層の割合が増加する。
である場合、In層が1層に対し、(M,Zn)層の層数が整数である層状構造を複数種
有する場合がある。例えば、[In]:[M]:[Zn]=1:1:1.5である場合、
In層が1層に対し、(M,Zn)層の層数が2である層状構造と、(M,Zn)層の層
数が3である層状構造とが混在する層状構造となる場合がある。
た原子数比の膜が形成される。特に、成膜時の基板温度によっては、ターゲットの[Zn
]よりも、膜の[Zn]が小さくなる場合がある。
えば、[In]:[M]:[Zn]=0:2:1の原子数比の近傍値である原子数比では
、スピネル型の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。また、[In]:[
M]:[Zn]=1:0:0を示す原子数比の近傍値である原子数比では、ビックスバイ
ト型の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。酸化物半導体中に複数の相が
共存する場合、異なる結晶構造の間において、粒界(グレインバウンダリーともいう)が
形成される場合がある。
度)を高くすることができる。これは、インジウム、元素Mおよび亜鉛を有する酸化物半
導体では、主として重金属のs軌道がキャリア伝導に寄与しており、インジウムの含有率
を高くすることにより、s軌道が重なる領域がより大きくなるため、インジウムの含有率
が高い酸化物半導体はインジウムの含有率が低い酸化物半導体と比較してキャリア移動度
が高くなるためである。
低くなる。したがって、[In]:[M]:[Zn]=0:1:0を示す原子数比、およ
びその近傍値である原子数比(例えば図31(C)に示す領域C)では、絶縁性が高くな
る。
ない層状構造となりやすい、図31(A)の領域Aで示される原子数比を有することが好
ましい。
1、およびその近傍値を示している。近傍値には、例えば、原子数比が[In]:[M]
:[Zn]=5:3:4が含まれる。領域Bで示される原子数比を有する酸化物半導体は
、特に、結晶性が高く、キャリア移動度も高い優れた酸化物半導体である。
い。原子数比により、層状構造を形成するための難易の差はある。一方、同じ原子数比で
あっても、形成条件により、層状構造になる場合も層状構造にならない場合もある。した
がって、図示する領域は、酸化物半導体が層状構造を有する原子数比を示す領域であり、
領域A乃至領域Cの境界は厳密ではない。
減少させることができるため、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができ
る。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
えば、酸化物半導体は、キャリア密度が8×1011/cm3未満、好ましくは1×10
11/cm3未満、さらに好ましくは1×1010/cm3未満であり、1×10-9/
cm3以上とすればよい。
ないため、キャリア密度を低くすることができる。また、高純度真性または実質的に高純
度真性である酸化物半導体は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場
合がある。
く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い
酸化物半導体にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合
がある。
度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには
、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、
アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体または酸化物半導体と接
する層との界面近傍においては、シリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法(SIM
S:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られ
る濃度)が、2×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1017atoms
/cm3以下となる領域を有するように制御する。
成し、キャリアを生成する場合がある。したがって、アルカリ金属またはアルカリ土類金
属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい
。このため、酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減するこ
とが好ましい。具体的には、酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃
度(SIMS分析により得られる濃度)が、1×1018atoms/cm3以下、好ま
しくは2×1016atoms/cm3以下となる領域を有するように制御する。
密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に
用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。したがって、該酸化物半導体に
おいて、窒素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体中
の窒素濃度(SIMS分析により得られる濃度)が、5×1019atoms/cm3未
満、好ましくは5×1018atoms/cm3以下、より好ましくは1×1018at
oms/cm3以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm3以下となる領域
を有するように制御する。
、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子
が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャ
リアである電子を生成することがある。したがって、水素が含まれている酸化物半導体を
用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水
素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体中の水素濃度
(SIMS分析により得られる濃度)が、1×1020atoms/cm3未満、好まし
くは1×1019atoms/cm3未満、より好ましくは5×1018atoms/c
m3未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm3未満となる領域を有するよ
うに制御する。
で、安定した電気特性を付与することができる。また、上述のように高純度化された酸化
物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジスタのオフ電流は極めて小さい。例えば、
ソースとドレインとの間の電圧を0.1V、5V、または、10V程度とした場合に、ト
ランジスタのチャネル幅あたりのオフ電流を数yA/μm乃至数zA/μmにまで低減す
ることが可能となる。
半導体S1、酸化物半導体S2、および酸化物半導体S3の積層構造並びに積層構造に接
する絶縁体のバンド図と、酸化物半導体S2および酸化物半導体S3の積層構造並びに積
層構造に接する絶縁体のバンド図と、について、図33を用いて説明する。なお、酸化物
半導体S1は酸化物半導体層130a、酸化物半導体S2は酸化物半導体層130b、酸
化物半導体S3は酸化物半導体層130cに相当する。
、および絶縁体I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。また、図33
(B)は、絶縁体I1、酸化物半導体S2、酸化物半導体S3、および絶縁体I2を有す
る積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。なお、バンド図は、理解を容易にするた
め絶縁体I1、酸化物半導体S1、酸化物半導体S2、酸化物半導体S3、および絶縁体
I2の伝導帯下端のエネルギー準位(Ec)を示す。
ー準位が真空準位に近く、代表的には、酸化物半導体S2の伝導帯下端のエネルギー準位
と、酸化物半導体S1、酸化物半導体S3の伝導帯下端のエネルギー準位との差が、0.
15eV以上、または0.5eV以上、かつ2eV以下、または1eV以下であることが
好ましい。すなわち、酸化物半導体S1、酸化物半導体S3の電子親和力よりも、酸化物
半導体S2の電子親和力が大きく、酸化物半導体S1、酸化物半導体S3の電子親和力と
、酸化物半導体S2の電子親和力との差が、0.15eV以上、または0.5eV以上、
かつ2eV以下、または1eV以下であることが好ましい。
、酸化物半導体S3において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言
すると、連続的に変化または連続接合するともいうことができる。このようなバンド図を
有するためには、酸化物半導体S1と酸化物半導体S2との界面、または酸化物半導体S
2と酸化物半導体S3との界面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよ
い。
3が、酸素以外に共通の元素を有する(主成分とする)ことで、欠陥準位密度が低い混合
層を形成することができる。例えば、酸化物半導体S2がIn-Ga-Zn酸化物半導体
の場合、酸化物半導体S1、酸化物半導体S3として、In-Ga-Zn酸化物半導体、
Ga-Zn酸化物半導体、酸化ガリウムなどを用いるとよい。
半導体S2との界面、および酸化物半導体S2と酸化物半導体S3との界面における欠陥
準位密度を低くすることができるため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さく、
高いオン電流が得られる。
め、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。酸化物半導体S1、
酸化物半導体S3を設けることにより、トラップ準位を酸化物半導体S2より遠ざけるこ
とができる。当該構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧がプラス方向にシフト
することを防止することができる。
低い材料を用いる。このとき、酸化物半導体S2、酸化物半導体S2と酸化物半導体S1
との界面、および酸化物半導体S2と酸化物半導体S3との界面が、主にチャネル領域と
して機能する。例えば、酸化物半導体S1、酸化物半導体S3には、図31(C)におい
て、絶縁性が高くなる領域Cで示す原子数比の酸化物半導体を用いればよい。
物半導体S1および酸化物半導体S3には、[M]/[In]が1以上、好ましくは2以
上となる原子数比の酸化物半導体を用いることが好ましい。また、酸化物半導体S3とし
て、十分に高い絶縁性を得ることができる[M]/([Zn]+[In])が1以上とな
るような原子数比の酸化物半導体を用いることが好適である。
できる。
以下では、本発明の一態様に用いることのできる酸化物半導体の構造について説明する。
配置されている状態をいう。したがって、-5°以上5°以下の場合も含まれる。また、
「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう
。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。
。
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
れる。非単結晶酸化物半導体としては、CAAC-OS(c-axis-aligned
crystalline oxide semiconductor)、多結晶酸化物
半導体、nc-OS(nanocrystalline oxide semicond
uctor)、擬似非晶質酸化物半導体(a-like OS:amorphous-l
ike oxide semiconductor)および非晶質酸化物半導体などがあ
る。
導体と、に分けられる。結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、CAAC-
OS、多結晶酸化物半導体およびnc-OSなどがある。
が固定化していない、結合角度が柔軟である、短距離秩序は有するが長距離秩序を有さな
い、などといわれている。
rphous)酸化物半導体とは呼べない。また、等方的でない(例えば、微小な領域に
おいて周期構造を有する)酸化物半導体を、完全な非晶質酸化物半導体とは呼べない。一
方、a-like OSは、等方的でないが、鬆(ボイドともいう。)を有する不安定な
構造である。不安定であるという点では、a-like OSは、物性的に非晶質酸化物
半導体に近い。
まずは、CAAC-OSについて説明する。
導体の一種である。
析した場合について説明する。例えば、空間群R-3mに分類されるInGaZnO4の
結晶を有するCAAC-OSに対し、out-of-plane法による構造解析を行う
と、図34(A)に示すように回折角(2θ)が31°近傍にピークが現れる。このピー
クは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属されることから、CAAC-OSで
は、結晶がc軸配向性を有し、c軸がCAAC-OSの膜を形成する面(被形成面ともい
う。)、または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。なお、2θが31°
近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れる場合がある。2θが36°近
傍のピークは、空間群Fd-3mに分類される結晶構造に起因する。そのため、CAAC
-OSは、該ピークを示さないことが好ましい。
ne法による構造解析を行うと、2θが56°近傍にピークが現れる。このピークは、I
nGaZnO4の結晶の(110)面に帰属される。そして、2θを56°近傍に固定し
、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)として試料を回転させながら分析(φスキャン)を
行っても、図34(B)に示すように明瞭なピークは現れない。一方、単結晶InGaZ
nO4に対し、2θを56°近傍に固定してφスキャンした場合、図34(C)に示すよ
うに(110)面と等価な結晶面に帰属されるピークが6本観察される。したがって、X
RDを用いた構造解析から、CAAC-OSは、a軸およびb軸の配向が不規則であるこ
とが確認できる。
nO4の結晶を有するCAAC-OSに対し、CAAC-OSの被形成面に平行にプロー
ブ径が300nmの電子線を入射させると、図34(D)に示すような回折パターン(制
限視野電子回折パターンともいう。)が現れる場合がある。この回折パターンには、In
GaZnO4の結晶の(009)面に起因するスポットが含まれる。したがって、電子回
折によっても、CAAC-OSに含まれるペレットがc軸配向性を有し、c軸が被形成面
または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に
垂直にプローブ径が300nmの電子線を入射させたときの回折パターンを図34(E)
に示す。図34(E)より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、プロー
ブ径が300nmの電子線を用いた電子回折によっても、CAAC-OSに含まれるペレ
ットのa軸およびb軸は配向性を有さないことがわかる。なお、図34(E)における第
1リングは、InGaZnO4の結晶の(010)面および(100)面などに起因する
と考えられる。また、図34(E)における第2リングは(110)面などに起因すると
考えられる。
croscope)によって、CAAC-OSの明視野像と回折パターンとの複合解析像
(高分解能TEM像ともいう。)を観察すると、複数のペレットを確認することができる
。一方、高分解能TEM像であってもペレット同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバウ
ンダリーともいう。)を明確に確認することができない場合がある。そのため、CAAC
-OSは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
EM像を示す。高分解能TEM像の観察には、球面収差補正(Spherical Ab
erration Corrector)機能を用いた。球面収差補正機能を用いた高分
解能TEM像を、特にCs補正高分解能TEM像と呼ぶ。Cs補正高分解能TEM像は、
例えば、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡JEM-ARM200Fなどによ
って観察することができる。
できる。ペレット一つの大きさは1nm以上のものや、3nm以上のものがあることがわ
かる。したがって、ペレットを、ナノ結晶(nc:nanocrystal)と呼ぶこと
もできる。また、CAAC-OSを、CANC(C-Axis Aligned nan
ocrystals)を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。ペレットは、CAAC
-OSの被形成面または上面の凹凸を反映しており、CAAC-OSの被形成面または上
面と平行となる。
-OSの平面のCs補正高分解能TEM像を示す。図35(D)および図35(E)は、
それぞれ図35(B)および図35(C)を画像処理した像である。以下では、画像処理
の方法について説明する。まず、図35(B)を高速フーリエ変換(FFT:Fast
Fourier Transform)処理することでFFT像を取得する。次に、取得
したFFT像において原点を基準に、2.8nm-1から5.0nm-1の間の範囲を残
すマスク処理する。次に、マスク処理したFFT像を、逆高速フーリエ変換(IFFT:
Inverse Fast Fourier Transform)処理することで画像
処理した像を取得する。こうして取得した像をFFTフィルタリング像と呼ぶ。FFTフ
ィルタリング像は、Cs補正高分解能TEM像から周期成分を抜き出した像であり、格子
配列を示している。
一つのペレットである。そして、破線で示した箇所がペレットとペレットとの連結部であ
る。破線は、六角形状であるため、ペレットが六角形状であることがわかる。なお、ペレ
ットの形状は、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合が多い。
で示している。点線近傍においても、明確な結晶粒界を確認することはできない。点線近
傍の格子点を中心に周囲の格子点を繋ぐと、歪んだ六角形や、五角形または/および七角
形などが形成できる。即ち、格子配列を歪ませることによって結晶粒界の形成を抑制して
いることがわかる。これは、CAAC-OSが、a-b面方向において酸素原子の配列が
稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによ
って、歪みを許容することができるためと考えられる。
数のペレット(ナノ結晶)が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。よって、CA
AC-OSを、CAA crystal(c-axis-aligned a-b-pl
ane-anchored crystal)を有する酸化物半導体と称することもでき
る。
入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、逆の見方をするとCAAC-OS
は不純物や欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物半導体ともいえる。
元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸素
との結合力の強い元素は、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を
乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二
酸化炭素などは、原子半径(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体の原子配列を
乱し、結晶性を低下させる要因となる。
次に、nc-OSについて説明する。
、out-of-plane法による構造解析を行うと、配向性を示すピークが現れない
。即ち、nc-OSの結晶は配向性を有さない。
の領域に対し、被形成面に平行にプローブ径が50nmの電子線を入射させると、図36
(A)に示すようなリング状の回折パターン(ナノビーム電子回折パターン)が観測され
る。また、同じ試料にプローブ径が1nmの電子線を入射させたときの回折パターン(ナ
ノビーム電子回折パターン)を図36(B)に示す。図36(B)より、リング状の領域
内に複数のスポットが観測される。したがって、nc-OSは、プローブ径が50nmの
電子線を入射させることでは秩序性が確認されないが、プローブ径が1nmの電子線を入
射させることでは秩序性が確認される。
図36(C)に示すように、スポットが略正六角状に配置された電子回折パターンを観測
される場合がある。したがって、厚さが10nm未満の範囲において、nc-OSが秩序
性の高い領域、即ち結晶を有することがわかる。なお、結晶が様々な方向を向いているた
め、規則的な電子回折パターンが観測されない領域もある。
解能TEM像を示す。nc-OSは、高分解能TEM像において、補助線で示す箇所など
のように結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない
領域と、を有する。nc-OSに含まれる結晶部は、1nm以上10nm以下の大きさで
あり、特に1nm以上3nm以下の大きさであることが多い。なお、結晶部の大きさが1
0nmより大きく100nm以下である酸化物半導体を微結晶酸化物半導体(micro
crystalline oxide semiconductor)と呼ぶことがあ
る。nc-OSは、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確認できない場合
がある。なお、ナノ結晶は、CAAC-OSにおけるペレットと起源を同じくする可能性
がある。そのため、以下ではnc-OSの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
1nm以上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc-OSは
、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見ら
れない。したがって、nc-OSは、分析方法によっては、a-like OSや非晶質
酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
RANC(Random Aligned nanocrystals)を有する酸化物
半導体、またはNANC(Non-Aligned nanocrystals)を有す
る酸化物半導体と呼ぶこともできる。
nc-OSは、a-like OSや非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる
。ただし、nc-OSは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため
、nc-OSは、CAAC-OSと比べて欠陥準位密度が高くなる。
a-like OSは、nc-OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半
導体である。
電子照射開始時におけるa-like OSの高分解能断面TEM像である。図37(B
)は4.3×108e-/nm2の電子(e-)照射後におけるa-like OSの高
分解能断面TEM像である。図37(A)および図37(B)より、a-like OS
は電子照射開始時から、縦方向に延伸する縞状の明領域が観察されることがわかる。また
、明領域は、電子照射後に形状が変化することがわかる。なお、明領域は、鬆または低密
度領域と推測される。
OSが、CAAC-OSおよびnc-OSと比べて不安定な構造であることを示すため
、電子照射による構造の変化を示す。
の試料もIn-Ga-Zn酸化物である。
は、いずれも結晶部を有する。
O層を6層有する、計9層がc軸方向に層状に重なった構造を有することが知られている
。これらの近接する層同士の間隔は、(009)面の格子面間隔(d値ともいう。)と同
程度であり、結晶構造解析からその値は0.29nmと求められている。したがって、以
下では、格子縞の間隔が0.28nm以上0.30nm以下である箇所を、InGaZn
O4の結晶部と見なした。なお、格子縞は、InGaZnO4の結晶のa-b面に対応す
る。
。なお、上述した格子縞の長さを結晶部の大きさとしている。図38より、a-like
OSは、TEM像の取得などに係る電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなってい
くことがわかる。図38より、TEMによる観察初期においては1.2nm程度の大きさ
だった結晶部(初期核ともいう。)が、電子(e-)の累積照射量が4.2×108e-
/nm2においては1.9nm程度の大きさまで成長していることがわかる。一方、nc
-OSおよびCAAC-OSは、電子照射開始時から電子の累積照射量が4.2×108
e-/nm2までの範囲で、結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。図38よ
り、電子の累積照射量によらず、nc-OSおよびCAAC-OSの結晶部の大きさは、
それぞれ1.3nm程度および1.8nm程度であることがわかる。なお、電子線照射お
よびTEMの観察は、日立透過電子顕微鏡H-9000NARを用いた。電子線照射条件
は、加速電圧を300kV、電流密度を6.7×105e-/(nm2・s)、照射領域
の直径を230nmとした。
る。一方、nc-OSおよびCAAC-OSは、電子照射による結晶部の成長がほとんど
見られない。即ち、a-like OSは、nc-OSおよびCAAC-OSと比べて、
不安定な構造であることがわかる。
て密度の低い構造である。具体的には、a-like OSの密度は、同じ組成の単結晶
酸化物半導体の密度の78.6%以上92.3%未満である。また、nc-OSの密度お
よびCAAC-OSの密度は、同じ組成の単結晶酸化物半導体の密度の92.3%以上1
00%未満である。単結晶酸化物半導体の密度の78%未満である酸化物半導体は、成膜
すること自体が困難である。
面体晶構造を有する単結晶InGaZnO4の密度は6.357g/cm3である。よっ
て、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において
、a-like OSの密度は5.0g/cm3以上5.9g/cm3未満である。また
、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において、
nc-OSの密度およびCAAC-OSの密度は5.9g/cm3以上6.3g/cm3
未満である。
せることにより、所望の組成における単結晶に相当する密度を見積もることができる。所
望の組成の単結晶に相当する密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して、
加重平均を用いて見積もればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を組
み合わせて見積もることが好ましい。
お、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、a-like OS、nc-OS、
CAAC-OSのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
次に、酸化物半導体のキャリア密度について、以下に説明を行う。
Vo)、または酸化物半導体中の不純物などが挙げられる。
もいう)した際に、欠陥準位密度が高くなる。または、酸化物半導体中の不純物が多くな
ると、該不純物に起因し欠陥準位密度が高くなる。したがって、酸化物半導体中の欠陥準
位密度を制御することで、酸化物半導体のキャリア密度を制御することができる。
低減を目的とする場合においては、酸化物半導体のキャリア密度を低くする方が好ましい
。酸化物半導体のキャリア密度を低くする場合においては、酸化物半導体中の不純物濃度
を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠
陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。高純度真性の酸化
物半導体のキャリア密度としては、8×1015cm-3未満、好ましくは1×1011
cm-3未満、さらに好ましくは1×1010cm-3未満であり、1×10-9cm-
3以上とすればよい。
目的とする場合においては、酸化物半導体のキャリア密度を高くする方が好ましい。酸化
物半導体のキャリア密度を高くする場合においては、酸化物半導体の不純物濃度をわずか
に高める、または酸化物半導体の欠陥準位密度をわずかに高めればよい。あるいは、酸化
物半導体のバンドギャップをより小さくするとよい。例えば、トランジスタのId-Vg
特性のオン/オフ比が取れる範囲において、不純物濃度がわずかに高い、または欠陥準位
密度がわずかに高い酸化物半導体は、実質的に真性とみなせる。また、電子親和力が大き
く、それにともなってバンドギャップが小さくなり、その結果、熱励起された電子(キャ
リア)の密度が増加した酸化物半導体は、実質的に真性とみなせる。なお、より電子親和
力が大きな酸化物半導体を用いた場合には、トランジスタのしきい値電圧がより低くなる
。
、キャリア密度が高められた酸化物半導体を、「Slightly-n」と呼称してもよ
い。
m-3未満が好ましく、1×107cm-3以上1×1017cm-3以下がより好まし
く、1×109cm-3以上5×1016cm-3以下がさらに好ましく、1×1010
cm-3以上1×1016cm-3以下がさらに好ましく、1×1011cm-3以上1
×1015cm-3以下がさらに好ましい。
できる。
本実施の形態では、イメージセンサチップを収めたパッケージおよびカメラモジュールの
一例について説明する。当該イメージセンサチップには、本発明の一態様の撮像装置の構
成を用いることができる。
。当該パッケージは、イメージセンサチップ850を固定するパッケージ基板810、カ
バーガラス820および両者を接着する接着剤830等を有する。
半田ボールをバンプ840としたBGA(Ball grid array)の構成を有
する。なお、BGAに限らず、LGA(Land grid array)やPGA(P
in Grid Array)などであってもよい。
ージの斜視図であり、図39(D)は、当該パッケージの断面図である。パッケージ基板
810上には電極パッド860が形成され、電極パッド860およびバンプ840はスル
ーホール880およびランド885を介して電気的に接続されている。電極パッド860
は、イメージセンサチップ850が有する電極とワイヤ870によって電気的に接続され
ている。
ラモジュールの上面側の外観斜視図である。当該カメラモジュールは、イメージセンサチ
ップ851を固定するパッケージ基板811、レンズカバー821、およびレンズ835
等を有する。また、パッケージ基板811およびイメージセンサチップ851の間には撮
像装置の駆動回路および信号変換回路などの機能を有するICチップ890も設けられて
おり、SiP(System in package)としての構成を有している。
11の下面および4側面には、実装用のランド841が設けられるQFN(Quad f
lat no-lead package)の構成を有する。なお、当該構成は一例であ
り、QFP(Quad flat package)や前述したBGA等であってもよい
。
メラモジュールの斜視図であり、図40(D)は、当該カメラモジュールの断面図である
。ランド841の一部は電極パッド861として利用され、電極パッド861はイメージ
センサチップ851およびICチップ890が有する電極とワイヤ871によって電気的
に接続されている。
り、様々な半導体装置、電子機器に組み込むことができる。
できる。
本発明の一態様に係る撮像装置を用いることができる電子機器として、表示機器、パーソ
ナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置または画像再生装置、携帯電話、携帯
型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメ
ラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーショ
ンシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写
機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自
動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図41に示す。
。当該監視カメラにおける画像を取得するための部品の一つとして本発明の一態様の撮像
装置を備えることができる。なお、監視カメラとは慣用的な名称であり、用途を限定する
ものではない。例えば監視カメラとしての機能を有する機器はカメラ、またはビデオカメ
ラとも呼ばれる。
操作キー974、レンズ975、接続部976等を有する。操作キー974およびレンズ
975は第1筐体971に設けられており、表示部973は第2筐体972に設けられて
いる。当該ビデオカメラにおける画像を取得するための部品の一つとして本発明の一態様
の撮像装置を備えることができる。
63、発光部967、レンズ965等を有する。当該デジタルカメラにおける画像を取得
するための部品の一つとして本発明の一態様の撮像装置を備えることができる。
33、操作用のボタン935、竜頭936、カメラ939等を有する。表示部932はタ
ッチパネルとなっていてもよい。当該情報端末における画像を取得するための部品の一つ
として本発明の一態様の撮像装置を備えることができる。
904、マイク905、スピーカー906、操作キー907、スタイラス908、カメラ
909等を有する。なお、図41(E)に示した携帯型ゲーム機は、2つの表示部903
と表示部904とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定さ
れない。当該携帯型ゲーム機における画像を取得するための部品の一つとして本発明の一
態様の撮像装置を備えることができる。
する。表示部912が有するタッチパネル機能により情報の入出力を行うことができる。
当該携帯データ端末における画像を取得するための部品の一つとして本発明の一態様の撮
像装置を備えることができる。
。
20 画素
20a 画素
20b 画素
20c 画素
21 画素
22 画素部
23a 画素回路
23b 画素回路
24 回路
25 回路
26 A/Dコンバータ
27 回路
28 コンパレータ
29 カウンター回路
30 端子
31 端子
32 ワイヤ
41 トランジスタ
42 トランジスタ
43 トランジスタ
44 トランジスタ
45 トランジスタ
46 トランジスタ
47 トランジスタ
48 トランジスタ
49 トランジスタ
50 トランジスタ
51 トランジスタ
52 トランジスタ
55 トランジスタ
61 配線
62 配線
63 配線
64 配線
65 配線
66 配線
67 配線
68 配線
69 配線
70 配線
71 配線
72 配線
73 配線
74 配線
75 配線
77 配線
78 配線
79 配線
80 絶縁層
81a 絶縁層
81b 絶縁層
81g 絶縁層
81h 絶縁層
82 導電体
82a 導電体
82b 導電体
91 配線
92 配線
93 配線
101 トランジスタ
102 トランジスタ
103 トランジスタ
104 トランジスタ
105 トランジスタ
106 トランジスタ
107 トランジスタ
115 基板
120 絶縁層
130 酸化物半導体層
130a 酸化物半導体層
130b 酸化物半導体層
130c 酸化物半導体層
130d 酸化物半導体層
140 導電層
145 絶縁層
150 導電層
155 絶縁層
160 絶縁層
170 導電層
171 導電層
172 導電層
173 導電層
180 絶縁層
200 導電体
201 導電体
210 絶縁層
231 領域
232 領域
561 光電変換層
562 透光性導電層
563 半導体層
564 半導体層
565 半導体層
566 電極
566a 導電層
566b 導電層
567 隔壁
568 正孔注入阻止層
569 電子注入阻止層
571 配線
571a 導電層
571b 導電層
588 配線
600 シリコン基板
620 p+領域
630 p-領域
640 n型領域
650 p+領域
660 活性層
810 パッケージ基板
811 パッケージ基板
820 カバーガラス
821 レンズカバー
830 接着剤
835 レンズ
840 バンプ
841 ランド
850 イメージセンサチップ
851 イメージセンサチップ
860 電極パッド
861 電極パッド
870 ワイヤ
871 ワイヤ
880 スルーホール
885 ランド
890 ICチップ
901 筐体
902 筐体
903 表示部
904 表示部
905 マイク
906 スピーカー
907 操作キー
908 スタイラス
909 カメラ
911 筐体
912 表示部
919 カメラ
931 筐体
932 表示部
933 リストバンド
935 ボタン
936 竜頭
939 カメラ
951 筐体
952 レンズ
953 支持部
961 筐体
962 シャッターボタン
963 マイク
965 レンズ
967 発光部
971 筐体
972 筐体
973 表示部
974 操作キー
975 レンズ
976 接続部
1100 層
1200 層
1300 層
1400 層
1530 遮光層
1540 マイクロレンズアレイ
1550a 光学変換層
1550b 光学変換層
1550c 光学変換層
Claims (3)
- 画素回路と、回路とを有する画素を有し
前記画素回路は、光電変換素子と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタとを有し、
前記回路は、第1の容量素子と、第2の容量素子と、第3のトランジスタと、第4のトランジスタとを有し、
前記光電変換素子は、前記第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は、前記第2のトランジスタのゲート電極と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は、第1の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は、前記第1の容量素子の一方の端子及び前記第3のトランジスタのゲート電極と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は、第2の配線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は、前記第2の容量素子の一方の端子及び前記第4のトランジスタのゲート電極と電気的に接続される撮像素子。 - 請求項1において、
前記第4のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は、出力端子と電気的に接続される撮像素子。 - 請求項1または2において、
前記第1のトランジスタ乃至前記第4のトランジスタの少なくとも一は、チャネル形成領域に酸化物半導体を有する撮像素子。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016029900 | 2016-02-19 | ||
JP2016029900 | 2016-02-19 | ||
JP2017026866A JP6903445B2 (ja) | 2016-02-19 | 2017-02-16 | 撮像装置、モジュールおよび電子機器 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017026866A Division JP6903445B2 (ja) | 2016-02-19 | 2017-02-16 | 撮像装置、モジュールおよび電子機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021158686A JP2021158686A (ja) | 2021-10-07 |
JP7114783B2 true JP7114783B2 (ja) | 2022-08-08 |
Family
ID=59630177
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017026866A Active JP6903445B2 (ja) | 2016-02-19 | 2017-02-16 | 撮像装置、モジュールおよび電子機器 |
JP2021103887A Active JP7114783B2 (ja) | 2016-02-19 | 2021-06-23 | 撮像素子 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017026866A Active JP6903445B2 (ja) | 2016-02-19 | 2017-02-16 | 撮像装置、モジュールおよび電子機器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10347681B2 (ja) |
JP (2) | JP6903445B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200027123A (ko) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
JP7240151B2 (ja) | 2018-11-22 | 2023-03-15 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置及び表示装置 |
DE112019006318T5 (de) * | 2018-12-20 | 2021-10-14 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Bildgebungsvorrichtung |
JP7330124B2 (ja) * | 2020-03-19 | 2023-08-21 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
CN114975491A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种阵列基板、平板探测器和阵列基板的制作方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002530016A (ja) | 1998-11-05 | 2002-09-10 | シマゲ オユ | 撮像素子 |
JP2008252695A (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | National Univ Corp Shizuoka Univ | イメージセンサのための画素及びイメージセンサデバイス |
Family Cites Families (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3683193A (en) * | 1970-10-26 | 1972-08-08 | Rca Corp | Bucket brigade scanning of sensor array |
US3789240A (en) | 1970-10-26 | 1974-01-29 | Rca Corp | Bucket brigade scanning of sensor array |
JPS5678364U (ja) * | 1979-11-14 | 1981-06-25 | ||
JPS57100361U (ja) * | 1980-12-12 | 1982-06-21 | ||
JPS5870687A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像素子の駆動方法 |
JPS58151180A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-08 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
JPS58169965A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-06 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
JPS63226177A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-09-20 | Mitsubishi Electric Corp | Csd型固体撮像素子 |
US5471515A (en) * | 1994-01-28 | 1995-11-28 | California Institute Of Technology | Active pixel sensor with intra-pixel charge transfer |
JP3548244B2 (ja) * | 1994-10-19 | 2004-07-28 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
JP3630894B2 (ja) | 1996-12-24 | 2005-03-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電荷転送半導体装置およびその作製方法並びにイメージセンサ |
US6885396B1 (en) * | 1998-03-09 | 2005-04-26 | Micron Technology, Inc. | Readout circuit with gain and analog-to-digital a conversion for image sensor |
US9029793B2 (en) | 1998-11-05 | 2015-05-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Imaging device |
US6855937B2 (en) * | 2001-05-18 | 2005-02-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup apparatus |
JP4082056B2 (ja) * | 2002-03-28 | 2008-04-30 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 固体撮像装置 |
EP1705903A1 (en) * | 2004-01-13 | 2006-09-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state image pickup device and camera using the same |
JP2006332936A (ja) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Konica Minolta Photo Imaging Inc | 撮像装置 |
KR20070009382A (ko) * | 2005-07-15 | 2007-01-18 | 엘지전자 주식회사 | 데이터 재생방법 및 재생장치, 기록매체와 데이터 기록방법및 기록장치 |
JP5064747B2 (ja) | 2005-09-29 | 2012-10-31 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、電気泳動表示装置、表示モジュール、電子機器、及び半導体装置の作製方法 |
JP5078246B2 (ja) | 2005-09-29 | 2012-11-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 |
KR100660905B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2006-12-26 | 삼성전자주식회사 | Cmos 이미지 센서 |
JP2008042826A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像素子およびカメラ |
JP4921911B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2012-04-25 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置 |
US9609243B2 (en) * | 2007-05-25 | 2017-03-28 | Uti Limited Partnership | Systems and methods for providing low-noise readout of an optical sensor |
WO2011055626A1 (en) | 2009-11-06 | 2011-05-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
KR20120099483A (ko) | 2010-01-15 | 2012-09-10 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 이를 구동하는 방법 |
WO2011099368A1 (en) | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and display device including the same |
WO2011102183A1 (en) | 2010-02-19 | 2011-08-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
CN102792677B (zh) | 2010-03-08 | 2015-08-05 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体器件及其制造方法 |
WO2011111521A1 (en) | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Driving method of display device |
KR101773992B1 (ko) * | 2010-03-12 | 2017-09-01 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
KR101840185B1 (ko) | 2010-03-12 | 2018-03-20 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 회로를 구동하는 방법 및 표시 장치를 구동하는 방법 |
US9236408B2 (en) | 2012-04-25 | 2016-01-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Oxide semiconductor device including photodiode |
JP6176990B2 (ja) * | 2013-04-25 | 2017-08-09 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置および撮像装置 |
JP2015026946A (ja) * | 2013-07-25 | 2015-02-05 | 株式会社東芝 | カメラモジュール |
US9324747B2 (en) | 2014-03-13 | 2016-04-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Imaging device |
KR20230062676A (ko) | 2014-03-13 | 2023-05-09 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 촬상 장치 |
US9654712B2 (en) * | 2015-10-07 | 2017-05-16 | Semiconductor Components Industries, Llc | Pixels with a global shutter and high dynamic range |
-
2017
- 2017-02-14 US US15/431,937 patent/US10347681B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2017-02-16 JP JP2017026866A patent/JP6903445B2/ja active Active
-
2019
- 2019-07-08 US US16/505,147 patent/US11189656B2/en active Active
-
2021
- 2021-06-23 JP JP2021103887A patent/JP7114783B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002530016A (ja) | 1998-11-05 | 2002-09-10 | シマゲ オユ | 撮像素子 |
JP2008252695A (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | National Univ Corp Shizuoka Univ | イメージセンサのための画素及びイメージセンサデバイス |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6903445B2 (ja) | 2021-07-14 |
US20200035738A1 (en) | 2020-01-30 |
JP2021158686A (ja) | 2021-10-07 |
US10347681B2 (en) | 2019-07-09 |
US20170243909A1 (en) | 2017-08-24 |
JP2017153074A (ja) | 2017-08-31 |
US11189656B2 (en) | 2021-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6959468B2 (ja) | カメラモジュール、及び、電子機器 | |
JP7117466B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP6811342B2 (ja) | 光電変換装置 | |
JP6737633B2 (ja) | 撮像装置および電子機器 | |
JP6960025B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP7269394B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP7291270B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP7114783B2 (ja) | 撮像素子 | |
JP7212752B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP6903413B2 (ja) | 撮像装置、モジュール、および電子機器 | |
JP6904730B2 (ja) | 撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210719 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220630 |
|
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: 20220705 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220727 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7114783 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |