JP7414569B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
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Description
1.実施の形態(固体撮像素子)…図1~図14
2.変形例(固体撮像素子)…図15~図17
3.適用例(撮像システム)…図18
4.応用例
移動体への応用例…図19、図20
内視鏡手術システムへの応用例…図21、図22
[構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る固体撮像素子1の概略構成の一例を表す。固体撮像素子1は、複数の画素11が行列状に配置された画素領域10を備える。図1には、行方向を示す符号としてDrが、列方向を示す符号としてDcがそれぞれ示されている。図2は、画素11の断面構成の一例を表す。
次に、図7、図9、図10を参照して、光電変換素子110(光電変換部11G)の動作について説明する。図9は、光電変換素子110(光電変換部11G)における電荷蓄積時のポテンシャルの一例を表す。図10は、光電変換素子110(光電変換部11G)における電荷転送時のポテンシャルの一例を表す。図9(A)、図10(A)は、光電変換素子110(光電変換部11G)における横方向(堆積方向と直交する方向)のポテンシャルの一例を表す。図9(B)、図10(B)は、光電変換素子110(光電変換部11G)における垂直方向(堆積方向と平行な方向)のポテンシャルの一例を表す。
・A:第2光電変換層112Bのうち、蓄積電極114と対向する領域であって、かつ電極111から離れた領域
・B:第1光電変換層112Aのうち、蓄積電極114と対向する領域であって、かつ電極111寄りの領域
・C:第1光電変換層112Aのうち、電極111と対向する領域
・D:第2光電変換層112Bのうち、蓄積電極114と対向する領域であって、かつ電極111寄りの領域
次に、本実施の形態に係る固体撮像素子1の効果について説明する。
以下に、上記実施の形態に係る固体撮像素子1の変形例について説明する。
図15は、光電変換素子110(光電変換部11G)の断面構成の一変形例を表す。上記実施の形態の光電変換素子110(光電変換部11G)において、第2光電変換層112Bは、第1光電変換層112Aと同一の層内にだけ形成されていてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
図16は、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像素子1における画素11の断面構成の一変形例を表す。上記実施の形態およびその変形例では、光電変換素子120が半導体基板140内に設けられていた。しかし、上記実施の形態およびその変形例において、光電変換素子120が半導体基板140の上方に設けられていてもよい。光電変換素子120は、例えば、図16に示したように、光電変換素子110の上に設けられていてもよい。
図17は、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像素子1における画素11の断面構成の一変形例を表す。本変形例では、3つの光電変換素子110,120,130全てが、半導体基板140の上方に設けられている。つまり、本変形例にかかる固体撮像素子1は、上記変形例Bに係る固体撮像素子1において、光電変換素子130を半導体基板140の上方に設けた装置に相当する。
図18は、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像素子1を備えた撮像システム2の概略構成の一例を表したものである。撮像システム2は、例えば、光学系220と、シャッタ装置230と、固体撮像素子1と、信号処理回路240と、表示部250とを備える。
[応用例1]
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図21は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
(1)
半導体量子ドットの堆積層で構成され、堆積方向と直交する方向において電位勾配を有する光電変換層を備えた
固体撮像素子。
(2)
前記光電変換層で発生した電荷を読み出すための読み出し電極と、
前記読み出し電極に隣接して設けられ、前記光電変換層で発生した電荷を前記光電変換層内に蓄積させるための蓄積電極と
を更に備え、
前記光電変換層は、前記蓄積電極と対向する部分において、前記蓄積電極側から前記読み出し電極側に向かって電位勾配を有する
(1)に記載の固体撮像素子。
(3)
前記光電変換層において、前記半導体量子ドットの組成が前記堆積方向と直交する方向において異なる
(2)に記載の固体撮像素子。
(4)
前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成された第1光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成された第2光電変換層と
を有し、
前記第1光電変換層および前記第2光電変換層において、前記半導体量子ドットの組成が互いに異なる
(3)に記載の固体撮像素子。
(5)
前記光電変換層において、前記半導体量子ドットにおけるリガンド組成が前記堆積方向と直交する方向において異なる
(2)に記載の固体撮像素子。
(6)
前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成された第1光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成された第2光電変換層と
を有し、
前記第1光電変換層および前記第2光電変換層において、前記半導体量子ドットにおけるリガンド組成が互いに異なる
(5)に記載の固体撮像素子。
(7)
前記光電変換層において、前記半導体量子ドットのサイズが前記堆積方向と直交する方向において異なる
(2)に記載の固体撮像素子。
(8)
前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成された第1光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成された第2光電変換層と
を有し、
前記第1光電変換層および前記第2光電変換層において、前記半導体量子ドットのサイズが互いに異なる
(7)に記載の固体撮像素子。
(9)
前記光電変換層において、前記半導体量子ドットを被覆するリガンドの比率が前記堆積方向と直交する方向において異なる
(2)に記載の固体撮像素子。
(10)
前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成された第1光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成された第2光電変換層と
を有し、
前記第1光電変換層および前記第2光電変換層において、前記半導体量子ドットを被覆するリガンドの比率が互いに異なる
(9)に記載の固体撮像素子。
(11)
前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成されたn型光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成されたp型光電変換層と
を有する
(2)に記載の固体撮像素子。
(12)
前記p型光電変換層は、前記n型半導体層を覆うように形成される
(11)に記載の固体撮像素子。
Claims (11)
- 半導体量子ドットの堆積層で構成され、堆積方向と垂直な方向において電位勾配を有する光電変換層と、
前記光電変換層で発生した電荷を読み出すための読み出し電極と、
前記読み出し電極に隣接して設けられ、前記光電変換層で発生した電荷を前記光電変換層内に蓄積させるための蓄積電極と
を備え、
前記光電変換層は、前記蓄積電極と対向する部分において、前記蓄積電極側から前記読み出し電極側に向かって電位勾配を有する
固体撮像素子。 - 前記光電変換層において、前記半導体量子ドットの組成が前記堆積方向と垂直な方向において異なる
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成された第1光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成された第2光電変換層と
を有し、
前記第1光電変換層および前記第2光電変換層において、前記半導体量子ドットの組成が互いに異なる
請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換層において、前記半導体量子ドットにおけるリガンド組成が前記堆積方向と垂直な方向において異なる
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成された第1光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成された第2光電変換層と
を有し、
前記第1光電変換層および前記第2光電変換層において、前記半導体量子ドットにおけるリガンド組成が互いに異なる
請求項4に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換層において、前記半導体量子ドットのサイズが前記堆積方向と垂直な方向において異なる
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成された第1光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成された第2光電変換層と
を有し、
前記第1光電変換層および前記第2光電変換層において、前記半導体量子ドットのサイズが互いに異なる
請求項6に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換層において、前記半導体量子ドットを被覆するリガンドの比率が前記堆積方向と垂直な方向において異なる
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成された第1光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成された第2光電変換層と
を有し、
前記第1光電変換層および前記第2光電変換層において、前記半導体量子ドットを被覆するリガンドの比率が互いに異なる
請求項8に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換層は、
前記蓄積電極と対向する領域のうち前記読み出し電極寄りの領域から、前記読み出し電極と対向する領域に渡って形成されたn型光電変換層と、
第1光電変換層と同一の層内に形成され、前記蓄積電極と対向する領域のうち、前記第1光電変換層の未形成領域に形成されたp型光電変換層と
を有する
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記p型光電変換層は、前記n型光電変換層を覆うように形成される
請求項10に記載の固体撮像素子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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