KR20210142617A - 센서 칩, 전자 기기 및 거리측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 하나의 실시의 형태의 센서 칩은 광이 입사하는 광 입사면을 가짐과 함께 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 증배 영역을 갖는 광전 변환부와, 광전 변환부의 광 입사면과는 반대측의 면에 대향하여 마련된 광 반사부와, 광전 변환부와 광 반사부의 사이에 마련된 집광부를 갖는 화소를 구비한다.
Description
본 개시는 예를 들면 애벌란시 포토 다이오드를 갖는 센서 칩, 그것을 구비한 전자 기기 및 거리측정 장치에 관한 것이다.
애벌란시 포토 다이오드(APD; Avalanche Photodiode)는 pn 접합에 소정의 역전압(逆電壓)이 인가되어 넓어지는 공핍층에 고전계(高電界) 영역이 형성된 포토 다이오드이다. 고전계 영역이 형성되면, 광전 효과에 의해 발생한 캐리어(전자)가 전계(電界)에서 가속되어 충돌 전리(電離)를 일으키는 과정이 반복되는 애벌란시 증배(애벌란시 항복)가 발생 가능해진다.
APD는 항복 전압 근방에서 구동되는 리니어 모드에서의 구동과 항복 전압보다 큰 전압으로 구동되는 가이거 모드에서의 구동이 가능하다. 가이거 모드의 APD는 싱글 포톤 애벌란시 다이오드(SPAD; Single Photon Avalanche Diode)라고도 칭해지고, 포토 다이오드에 입사한 1개의 포톤을 검출할 수 있다.
특허문헌 1에는, 애벌란시 포토 다이오드를 포함하는 화소가 어레이 형상으로 배치된 센서 칩이 개시되어 있다.
SPAD를 갖는 센서에서는, PDE(Photon Detection Efficiency)를 향상시키는 것이 요망되고 있다.
SPAD를 가지며, PDE를 향상시킬 수 있는 센서 칩, 및 그와 같은 센서 칩을 갖는 전자 기기 및 거리측정 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 하나의 실시의 형태에서의 센서 칩은 광전 변환부와, 광 반사부와, 집광부를 갖는 화소를 구비한 것이다. 광전 변환부는 광이 입사하는 광 입사면을 가짐과 함께 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 증배 영역을 갖는다. 광 반사부는 광전 변환부의 광 입사면과는 반대측의 면에 대향하여 마련되어 있다. 집광부는 광전 변환부와 광 반사부의 사이에 마련되어 있다.
본 개시의 하나의 실시의 형태에서의 전자 기기는 광학계와, 센서 칩과, 신호 처리 회로를 구비한 것이고, 센서 칩으로서, 상기 본 개시의 하나의 실시의 형태의 센서 칩을 갖는다.
본 개시의 하나의 실시의 형태에서의 거리측정 장치는 광학계와, 센서 칩과, 상기 센서 칩의 출력 신호로부터 측정 대상물까지의 거리를 산출하는 신호 처리 회로를 구비한 것이고, 센서 칩으로서, 상기 본 개시의 하나의 실시의 형태의 센서 칩을 갖는다.
본 개시의 하나의 실시의 형태에서의 센서 칩, 하나의 실시의 형태에서의 전자 기기 및 하나의 실시의 형태에서의 거리측정 장치에서는, 광전 변환부와 광 반사부의 사이에 집광부를 마련함에 의해, 광전 변환부를 통과한 광을 광 반사부를 향하여 집광한다.
도 1은 본 개시의 하나의 실시의 형태에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시한 센서 칩의 회절 렌즈의 평면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 3은 변형례 A에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 변형례 B에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 5는 변형례 C에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 6은 변형례 D에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 7은 변형례 E에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 8은 도 7에 도시한 센서 칩의 콘택트층의 평면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 9는 변형례 F에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 10은 변형례 G에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 11은 변형례 H에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 12는 변형례 I에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 13은 변형례 J에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 14는 상기 실시의 형태 및 그 변형례에 관한 센서 칩을 구비한 전자 기기의 개략 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 15는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 16은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
도 2는 도 1에 도시한 센서 칩의 회절 렌즈의 평면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 3은 변형례 A에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 변형례 B에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 5는 변형례 C에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 6은 변형례 D에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 7은 변형례 E에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 8은 도 7에 도시한 센서 칩의 콘택트층의 평면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 9는 변형례 F에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 10은 변형례 G에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 11은 변형례 H에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 12는 변형례 I에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 13은 변형례 J에 관한 센서 칩의 단면 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 14는 상기 실시의 형태 및 그 변형례에 관한 센서 칩을 구비한 전자 기기의 개략 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 15는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 16은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 본 개시의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 실시의 형태(센서 칩) … 도 1~도 2
SPAD와 광반사막의 사이에 절연막 및 도전막의 적층체로 이루어지는 회절 렌즈가 마련된 예
2. 변형례(센서 칩)
변형례 A: 회절 렌즈가 반도체 기판의 홈에 매입된 절연막으로 이루어지는 예 … 도 3
변형례 B: 회절 렌즈가 도전막 또는 절연막으로 이루어지는 예 … 도 4
변형례 C: SPAD와 광반사막의 사이에 이너 렌즈가 마련된 예 … 도 5
변형례 D: 회절 렌즈가 제1 배선으로 이루어지는 예 … 도 6
변형례 E: 회절 렌즈를 구성하는 제1 배선에 각각 콘택트층이 마련된 예 … 도 7~도 8
변형례 F: SPAD의 캐소드가 화소의 중앙부에 마련된 예 … 도 9
변형례 G: 광반사막이 화소의 중앙부를 포함하는 화소의 일부에 대향하여 제2 배선에 마련된 예 … 도 10
변형례 H: 광반사막이 화소의 중앙부를 포함하는 화소의 일부에 대향하여 제1 배선에 마련된 예 … 도 11
변형례 I: 광 입사면에 요철 형상이 마련되지 않은 예 … 도 12
변형례 J: 온 칩 렌즈가 마련되지 않은 예 … 도 13
3. 적용례: 상기 실시의 형태 및 그 변형례에 관한 센서 칩을 전자 기기에 적용한 예 … 도 14
4. 응용례: 상기 실시의 형태 및 그 변형례에 관한 센서 칩을 이동체에 응용한 예 … 도 15, 도 16
5. 기타의 변형례
<1. 실시의 형태>
[구성례]
도 1은 본 개시의 하나의 실시의 형태에 관한 센서 칩(1)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. 센서 칩(1)은 복수의 화소(P)가 어레이 형상으로 배치된 화소 어레이를 갖는다. 화소(P)는 본 개시의 「화소」의 한 구체례에 대응한다.
각 화소(P)는 SPAD(2)와 배선층(26)이 적층된 구조를 가지며, 배선층(26)은 광반사막(LR)을 포함하고, SPAD(2)와 광반사막(LR)의 사이에 회절 렌즈(DL)가 마련되어 있다. 이 SPAD(2)가 본 개시의 「광전 변환부」의 한 구체례에 대응하고, 광반사막(LR)이 본 개시의 「광 반사부」의 한 구체례에 대응하고, 회절 렌즈(DL)가 본 개시의 「집광부」의 한 구체례에 대응한다.
센서 칩(1)은 반도체 기판(10)의 이면부터 입사하는 광을 검출하는 이면 조사형의 센서 칩이다. SPAD(2)는 반도체 기판(10)에 마련되어 있고, 고전계 영역에 의해 캐리어(전자)를 애벌란시 증배시키는 증배 영역(MR)을 갖는다. SPAD(2)는 광 입사면(10A)을 가지며, 반도체 기판(10)의 일방의 면이 SPAD(2)의 광 입사면(10A)에 대응한다. 광 입사면(10A)은 반도체 기판(10)의 이면을 연마한 결과 얻어진 면이고, 광 입사면(10A)을 반도체 기판(10)의 이면이라고도 칭한다. 또한, 반도체 기판(10)의 타방의 면(광 입사면(10A)과는 반대측의 면)을 반도체 기판(10)의 표면(10C)이라고도 칭한다. 광반사막(LR)은 반도체 기판(10)의 표면(10C)에 대향하여 마련되어 있다.
반도체 기판(10)에는, 인접하는 화소(P) 사이를 분리하는 화소 분리홈(30)이 마련되어 있다. 화소 분리홈(30)에는 화소 분리막(TI)이 매설되어 있다. 화소 분리막(TI)은 예를 들면 산화 실리콘(SiO2), 산화 탄탈(Ta2O5), 산화 하프늄(HfO2) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 절연막(31)과, 텅스텐(W) 및 알루미늄(Al) 등의 차광성의 금속막(32)의 적층 구조를 갖는다. 또한, 금속막(32)의 내부에는, 보이드(V)가 마련되어 있다. 이에 의해, 인접하는 화소(P) 사이가 전기적 및 광학적으로 분리되어 있다. 또한, 금속막(32) 내부의 보이드(V)는 마련되어 있지 않아도 좋다.
반도체 기판(10)에 마련되는 SPAD(2)에 관해 설명한다. 반도체 기판(10)의 화소 분리막(TI)에 의해 분리된 영역에 웰층(11)이 마련되어 있다. 웰층(11)의 내부에는, 광 입사면(10A)측의 p형 반도체 영역(14) 및 반도체 기판(10)의 표면(10C)측의 n형 반도체 영역(15)이 pn 접합을 구성하도록 마련되어 있다. n형 반도체 영역(15)부터 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 관통하도록 캐소드(16)가 마련되어 있다. 또한, 웰층(11)의 측면과 화소 분리막(TI)의 사이에는 p형 반도체 영역인 피닝층(12)이 마련되어 있다. 반도체 기판(10)의 표면(10C)측의 피닝층(12)의 단부에 p형 반도체 영역인 애노드(13)가 마련되어 있다.
반도체 기판(10)은 예를 들면 실리콘(Si)으로 형성되어 있다. 웰층(11)은 n형 반도체 영역이라도 좋으며, p형 반도체 영역이라도 좋다. 웰층(11)은 예를 들면 1×1014원자/㎝-3 정도 이하의 저농도의 n형 또는 p형의 반도체 영역인 것이 바람직하고, 이에 의해 웰층(11)을 공핍화 시키기 쉬워지고, SPAD(2)의 PDE를 향상시킬 수 있다.
p형 반도체 영역(14)은 불순물 농도가 높은 p형의 반도체 영역(p+)이다. n형 반도체 영역(15)은 불순물 농도가 높은 n형의 반도체 영역(n+)이다.
캐소드(16)는 불순물 농도가 높은 n형의 반도체 영역(n++)이다. 캐소드(16)는 n형 반도체 영역(15)에 접속하고 있고, n형 반도체 영역(15)에 소정의 바이어스를 인가 가능하게 마련되어 있다.
피닝층(12)은 p형의 반도체 영역(p)이다. 피닝층(12)은 화소 분리막(TI)에 따라 웰층(11)의 측면을 둘러싸도록 형성되어 있다. 피닝층(12)은 홀을 축적한다. 피닝층(12)에는, 애노드(13)가 접속되어 있고, 애노드(13)로부터 바이어스 조정이 가능하다. 이에 의해 피닝층(12)의 홀 농도가 강화되어, 피닝이 강고하게 됨에 의해, 예를 들면 화소 분리막(TI)과 웰층(11)과의 계면에서 발생하는 암전류의 발생을 억제할 수 있다. 피닝층(12)은, 예를 들면, 화소 분리막(TI)에서 보아 p형의 반도체 영역(p+) 및 p형 반도체 영역(p)이 차례로 적층한 구조라도 좋다.
애노드(13)는 불순물 농도가 높은 p형의 반도체 영역(p++)이다. 애노드(13)는 피닝층(12)에 접속하여 있고, 피닝층(12)에 소정의 바이어스를 인가 가능하게 마련되어 있다.
SPAD(2)는 애노드(13)에 큰 부전압이 인가되어 pn 접합에 소정의 역전압이 인가됨으로써, p형 반도체 영역(14)과 n형 반도체 영역(15)의 pn 접합으로부터 공핍층이 넓어지고, 고전계 영역이 형성되도록 구성되어 있다. 고전계 영역이 형성되면, 캐리어를 애벌란시 증배시키는 것이 가능한 증배 영역(MR)이 형성된다. SPAD(2)는, 증배 영역(MR)에서 발생한 애벌란시 증배에 의해, 광 입사면(10A)으로부터 입사하는 1개의 포톤에 의해 발생한 캐리어를 증배하여 검출하는 것이 가능하다. 이상과 같이 SPAD(2)가 구성되어 있다.
반도체 기판(10)의 표면(10C)(광 입사면(10A)과는 반대측의 면)에는, 절연막(20) 및 도전막(21)의 적층체로 이루어지는 제2의 요철 형상부(10D)가 마련되어 있다(제1의 요철 형상부(10B)에 관해서는, 후술한다.) 예를 들면, 절연막(20)은 산화 실리콘으로 이루어지고, 도전막(21)은 폴리실리콘으로 이루어진다. 절연막(20) 및 도전막(21)은 화소(P)가 마련되지 않은 영역에서 반도체 기판(10)에 마련되는 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 트랜지스터의 게이트 절연막 및 게이트 전극과, 각각 같은 층에 의해 형성되어 있다.
도 2는 센서 칩(1)의 회절 렌즈(DL)의 평면 구성의 한 예를 도시한 것이다. 절연막(20) 및 도전막(21)의 적층체에 의해, 동심원형상으로 주기적으로 마련된 요철을 갖는 제2의 요철 형상부(10D)가 마련되어 있다. 제2의 요철 형상부(10D)는 본 개시의 「제2의 요철 형상부」의 한 구체례에 대응한다. 제2의 요철 형상부(10D)는 회절 렌즈(DL)로서 기능하는 것이다. 회절 렌즈(DL)란, 광을 회절시켜서 렌즈와 같은 작용을 가져오는 광학 부재이다. 회절 렌즈(DL)은 광의 파장 정도의 미세한 요철 형상이 동심원형상으로 주기적으로 마련되어 구성되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 도전막(21)의 측벽 및 반도체 기판(10)의 표면(10C)를 덮어 사이드 월 절연막(22)이 형성되어 있다. 예를 들면, 사이드 월 절연막(22)은 질화 실리콘으로 이루어진다. 도전막(21) 및 사이드 월 절연막(22)을 덮어 패시베이션 절연막(23)이 형성되어 있다. 예를 들면, 패시베이션 절연막(23)은 산화 실리콘으로 이루어진다.
패시베이션 절연막(23)을 덮고, 절연막(24) 중에 적층한 복수의 배선이 매설되어 이루어지는 배선층(26)이 마련되어 있다. 복수의 배선은 예를 들면 제1 배선(25B), 제2 배선(25D), 및 제3 배선(25F)을 포함한다. 또한, 도 1에서는 3층의 적층한 배선을 포함하는 예를 나타내고 있는데, 적층된 배선의 층수는 특히 한정되지 않는다. 이들 복수의 배선은 콘택트층(25A), 제1 수직 접속층(25C) 및 제2 수직 접속층(25E)에 의해 접속되어 있다. 제1 배선(25B), 제2 배선(25D), 제3 배선(25F), 콘택트층(25A), 제1 수직 접속층(25C) 및 제2 수직 접속층(25E)은 예를 들면 각각 구리 등의 금속막으로 형성되어 있다. 절연막(24)은 예를 들면 산화 실리콘 등으로 형성되어 있다. 도면상에서는 절연막(24)을 하나의 층으로서 나타내고 있는데, 복수의 배선의 각 층에 대응하여 마련된 절연막의 적층체이다. 콘택트층(25A)은 사이드 월 절연막(22) 및 패시베이션 절연막(23)을 관통하여 애노드(13) 또는 캐소드(16)를 제1 배선(25B)에 접속하도록 마련되어 있다. 배선층(26)에 매설된 복수의 배선은 애노드(13) 및 캐소드(16)에 각각 소정의 바이어스를 인가할 수 있도록 구성되어 있다. 제1 배선(25B) 중의 SPAD(2)에 대향하는 부분은 광반사막(LR)으로 되어 있다. 광반사막(LR)은 SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 재차 SPAD(2)로 반사시키도록 구성되어 있다. 제3 배선(25F)은 절연막(24)로부터 노출하여 있고, 외부 접속용의 단자로 되어 있다.
반도체 기판(10)의 이면(SPAD(2)의 광 입사면(10A))에는, 제1의 요철 형상부(10B)가 마련되어 있다. 제1의 요철 형상부(10B)는, 본 개시의 「제1의 요철 형상부」의 한 구체례에 대응한다. 제1의 요철 형상부(10B)는 예를 들면 사각추(四角錐) 오목형상(역(逆)피라미드형상)이 어레이 형상으로 나열된 것이다. 제1의 요철 형상부(10B)는 SPAD(2)에의 입사광을 회절·난반사함으로써 확산시킨다. 입사광(L)을 확산시킴에 의해, SPAD(2) 내에서의 광로 길이를 늘려서, PDE를 향상시키는 것이 가능하다. 제1의 요철 형상부(10B)는 예를 들면 반도체 기판(10)의 광 입사면(10A)에 에칭 처리를 시행함으로써 형성된다.
반도체 기판(10)의 이면에는, 화소 분리막(TI)에 접하여 화소간 차광막(33)이 마련되어 있다. 화소간 차광막(33)은 예를 들면 W나 Al 등의 차광성의 금속으로 형성되어 있다. 화소간 차광막(33)은 광 입사면(10A)에 대해 비스듬하게 입사하는 광이 입사해야 할 화소(P)에 입사하지 않고 인접하는 화소(P)에 입사하는 것을 억제하도록 구성되어 있다.
제1의 요철 형상부(10B)의 요철 형상에 따름과 함께 SPAD(2)의 광 입사면(10A)을 덮어, 반사 방지막(35)이 마련되어 있다. 반사 방지막(35)은, 예를 들면, 고정 전하막 및 산화막이 적층된 적층 구조를 가지며, ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의한 고유전율(High-k)의 절연 박막을 이용할 수 있다. 예를 들면, 반사 방지막(35)은 제1 반사 방지막(35A), 제2 반사 방지막(35B) 및 제3 반사 방지막(35C)의 적층체로 이루어진다. 제1 반사 방지막(35A), 제2 반사 방지막(35B) 및 제3 반사 방지막(35C)은, 각각, 예를 들면, 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 티탄(TiO2), STO(Strontium Titan Oxide)로 형성되어 있다. 예를 들면, 제1 반사 방지막(35A)이 산화 하프늄으로 이루어지고, 제2 반사 방지막(35B)이 산화 알루미늄으로 이루어지고, 제3 반사 방지막(35C)이 산화 실리콘으로 이루어지는 구성을 이용할 수 있다. 제2 반사 방지막(35B)은 화소 분리막(TI)을 구성하는 절연막(31)과 같은 층에서 형성되어 있다. 또한, 제3 반사 방지막(35C)은 화소간 차광막(33)을 피복하고 전면에 형성되어 있다.
또한, 반도체 기판(10)의 이면에는, 광 입사면(10A)을 덮도록 반사 방지막(35)의 상층에 온 칩 렌즈(34)가 마련되어 있다. 온 칩 렌즈(34)는 예를 들면 열가소성의 포지형 감광성 수지 또는 질화 실리콘 등의 광투과성의 재료에 의해 형성되어 있다. 온 칩 렌즈(34)는 광 입사면(10A)에 입사하는 입사광(L)을 증배 영역(MR)으로 집광하도록 구성되어 있다. 온 칩 렌즈(34)의 상층에, 전면에 보호막(36)이 형성되어 있다.
[제조 방법]
다음에, 센서 칩(1)의 제조 방법에 관해 설명한다. 예를 들면, 반도체 기판(10)에, 이온 주입에 의해, 웰층(11), 피닝층(12), 애노드(13), p형 반도체 영역(14), n형 반도체 영역(15), 캐소드(16) 및 p형 반도체 영역(17)을 각각 형성한 후, 반도체 기판(10)의 표면(10C)에, 예를 들면 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 절연막(20) 및 도전막(21)을 형성하여 동심원형상의 형상으로 에칭함에 의해, 제2의 요철 형상부(10D)(회절 렌즈(DL))를 형성한다. 다음에, 사이드 월 절연막(22) 및 패시베이션 절연막(23)을 형성한다. 계속해서, 절연막의 형성 및 도전막의 형성을 반복하여 배선층(26)을 형성한다. 다음에, 반도체 기판(10)의 이면에서, 반도체 기판(10)의 연마(광 입사면(10A)의 형성), 화소 분리막(TI)의 형성, 제1의 요철 형상부(10B)의 형성 및 반사 방지막(35)의 형성, 화소간 차광막(33)의 형성, 온 칩 렌즈(34)의 형성 및 보호막(36)의 형성을 행한다. 이와 같이 하여, 센서 칩(1)이 제조된다.
[동작]
센서 칩(1)에서는, 각 화소(P)의 SPAD(2)에서, 애노드(13)에 큰 부전압이 인가되어 pn 접합에 소정의 역전압이 인가됨으로써, p형 반도체 영역(14) 및 n형 반도체 영역(15)의 pn 접합으로부터 공핍층이 넓어지고, 고전계 영역이 형성된다. 얻어진 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 것이 가능한 증배 영역(MR)이 형성된다. 증배 영역(MR)은, 광 입사면(10A)으로부터 입사하는 1개의 포톤에 의해 발생한 캐리어를 증배하여, 증배된 신호 전하를 생성한다. 얻어진 신호 전하는 SPAD(2)로부터 취출되어, 신호 처리 회로에 의해 신호 처리가 행해진다.
센서 칩(1)은 ToF(Time of Flight)법에 의한 거리측정 센서로서 이용할 수 있다. ToF법에서는, 신호 전하에 의한 신호와 기준 신호 사이의 신호 지연 시간이 측정 대상물까지의 거리로 환산된다. 신호 처리 회로는, 예를 들면, 각 화소(P)의 SPAD(2)로부터 얻어진 신호 전하에 의한 신호 및 기준 신호로부터 신호 지연 시간을 산출한다. 얻어진 신호 지연 시간은 거리로 환산되고, 이에 의해 측정 대상물까지의 거리가 측정된다.
[작용·효과]
본 실시의 형태의 센서 칩(1)은 SPAD(2)와 광반사막(LR)의 사이에 회절 렌즈(DL)가 마련되어 있고, 광 입사면(10A)부터 입사해 SPAD(2)에서 광전 변환되지 않고 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하는 것이 가능하게 되어 있다.
광반사막(LR)은 SPAD(2)에서 광전 변환되지 않고 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 SPAD(2)의 방향으로 반사하기 위한 것이다. 회절 렌즈(DL)가 마련되지 않는 경우에는, 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광은 반드시 광반사막(LR)에 닿는 것이 아니고, 광반사막(LR)의 간극으로부터 화소(P)의 외부에 빠져 버리는 것이 있다. 이에 의해, PDE의 저하를 초래하고, 나아가서는, 어느 화소(P)로부터 빠진 광이 다른 화소(P)에 입사함으로써 크로스토크가 발생하는 일이 있다.
본 실시의 형태의 센서 칩(1)은, 상기한 바와 같이 회절 렌즈(DL)가 마련되어 있기 때문에, 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 광반사막(LR)으로 집광할 수 있다. 이에 의해, 광반사막(LR)에서 반사해 SPAD(2)로 되돌아오는 광을 증가시킬 수 있다. 광이 SPAD(2)로 되돌아오는 것에 의해 광전 변환되어 PDE에 기여하는 기회가 증가하고, 이에 의해 PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부로 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다.
특히, 광 입사면(10A)에 제1의 요철 형상부(10B)가 마련되어 있는 경우, 제1의 요철 형상부(10B)에 의해 SPAD(2)에의 입사광을 확산시켜, SPAD(2) 내에서의 광로 길이를 늘려서 PDE를 향상시키는 것이 가능하지만, 한편으로 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에서는, 광반사막(LR)에 닿지 않는 광의 증가에 의해 PDE의 저하를 초래하는 일이 있다. 센서 칩(1)에서는, 광 입사면(10A)에 제1의 요철 형상부(10B)가 마련되어 PDE를 향상시킨데다가, 또한, 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에서는 광반사막(LR)에 집광되어 SPAD(2)에 반사하는 광이 증가하고, 이에 의해서도 PDE를 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태의 센서 칩(1)에서는, 화소에서 PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다.
<2. 변형례>
이하에, 상기 실시의 형태에 관한 센서 칩(1)의 변형례에 관해 설명한다. 또한, 이하의 변형례에서, 상기 실시의 형태와 공통의 구성에 대해서는, 동일한 부호가 부여되어 있다.
[변형례 A]
상기 센서 칩(1)에서는, 제2의 요철 형상부(10D)(회절 렌즈(DL))는 절연막(20) 및 도전막(21)의 적층체로 형성된 구성이었지만, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, SPAD(2)의 광 입사면(10A)과는 반대측의 면(반도체 기판(10)의 표면(10C))에 형성된 홈(27A)에 매입된 절연막(27B)으로 형성된 구성이라도 좋다.
도 3은 변형례 A로서의 센서 칩(1A)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. SPAD(2)의 광 입사면(10A)과는 반대측의 면(반도체 기판(10)의 표면(10C))에는, 홈(27A)이 마련되어 있다. 홈(27A)에 절연막(27B)이 매입되어 있다. 예를 들면, 절연막(27B)은 산화 실리콘으로 이루어진다. 절연막(27B)은 동심원형상으로 주기적으로 마련된 요철을 가지며, 제2의 요철 형상부(10D)를 구성한다. 제2의 요철 형상부(10D)는 회절 렌즈(DLA)로서 기능하는 것이다. 홈(27A)에 매입된 절연막(27B)은 화소(P)가 마련되지 않은 영역에서 반도체 기판(10)에 마련된 STI(Shallow Trench Isolation) 소자 분리막과 같은 층에 의해 형성되어 있다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1A)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다. 또한, 사이드 월이 마련되지 않은 회절 렌즈(DL)을 실현할 수 있다.
[변형례 B]
상기 센서 칩(1)에서는, 제2의 요철 형상부(10D)(회절 렌즈(DL))는 절연막(20) 및 도전막(21)의 적층체로 형성된 구성이었지만, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, SPAD(2)의 광 입사면(10A)과는 반대측의 면(반도체 기판(10)의 표면(10C))에 형성된 도전막(28)으로 형성된 구성이라도 좋다.
도 4는 변형례 B로서의 센서 칩(1B)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. SPAD(2)의 광 입사면(10A)과는 반대측의 면(반도체 기판(10)의 표면(10C))에는, 사이드 월 절연막(22) 및 패시베이션 절연막(23)을 통하여, 도전막(28)이 마련되어 있다. 사이드 월 절연막(22)은 반도체 기판(10)의 도시하지 않은 영역에서 트랜지스터의 게이트 전극의 측벽에 형성된 사이드 월 절연막과 같은 층이다. 예를 들면, 도전막(28)은 폴리실리콘으로 이루어진다. 도전막(28)은 동심원형상으로 주기적으로 마련된 요철을 가지며, 제2의 요철 형상부(10D)를 구성한다. 제2의 요철 형상부(10D)는 회절 렌즈(DLB)로서 기능하는 것이다. 도전막(28)은 화소(P)가 마련되지 않은 영역에서 배선으로서 형성된 막과 같은 층에 의해 형성되어 있다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1B)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DLB)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다. 또한, 사이드 월이 마련되지 않은 회절 렌즈(DL)을 실현할 수 있다.
제2의 요철 형상부(10D)를 형성하는 막은 도전막(28)으로 한하지 않고, 산화 실리콘이나 질화 실리콘 등의 절연막으로 형성되어 있어도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2의 요철 형상부(10D)를 구성하는 한 도전막(28) 또는 절연막은 다층막이라도 좋다.
[변형례 C]
상기 센서 칩(1)에서는, SPAD(2)와 광반사막(LR)의 사이에 회절 렌즈(DL)가 형성된 구성이었지만, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, 회절 렌즈(DL) 대신에 이너 렌즈(IL)가 형성된 구성이라도 좋다.
도 5는, 변형례 C로서의 센서 칩(1C)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. SPAD(2)와 광반사막(LR)의 사이에 이너 렌즈(IL)가 형성되어 있다. 이너 렌즈(IL)는 예를 들면 산화 실리콘보다도 고굴절율의 재료에 의해 형성되어 있다. 도 5에서는, 이너 렌즈(IL)는 광반사막(LR)으로부터 SPAD(2)의 방향으로 볼록형상의 형상을 갖는 것을 나타내고 있는데, 이것으로 한하지 않고, 예를 들면 SPAD(2)로부터 광반사막(LR)의 방향으로 볼록형상의 형상을 가져도 좋다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1C)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 이너 렌즈(IL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)으로 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다.
[변형례 D]
상기 센서 칩(1)에서는, 제2의 요철 형상부(10D)(회절 렌즈(DL))는 절연막(20) 및 도전막(21)의 적층체로 형성된 구성이었지만, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, 배선층(26)에 매설되어 이루어지는 복수의 배선 중의 어느 하나의 층과 같은 층의 도전막으로 구성되어 있어도 좋다.
도 6은 변형례 D로서의 센서 칩(1D)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. 배선층(26)에는, 적층한 복수의 배선이 매설되어 있다. 복수의 배선은 예를 들면 제1 배선(25B), 제2 배선(25D), 제3 배선(25F) 및 제4 배선(25H)을 포함한다. 또한, 도 6에서는 4층의 적층한 배선을 포함하는 예를 나타내고 있는데, 적층된 배선의 층수는 특히 한정되지 않다. 이들 복수의 배선은 콘택트층(25A), 제1 수직 접속층(25C), 제2 수직 접속층(25E) 및 제3 수직 접속층(25G)에 의해 접속되어 있다. 제1 배선(25B), 제2 배선(25D), 제3 배선(25F), 제4 배선(25H), 콘택트층(25A), 제1 수직 접속층(25C), 제2 수직 접속층(25E) 및 제3 수직 접속층(25G)은 예를 들면 각각 구리 등의 금속막으로 형성되어 있다. 제1 배선(25B)과 같은 층의 도전막에 제2의 요철 형상부(10D)가 형성되고, 회절 렌즈(DLC)가 마련되어 있다. 이 제1 배선(25B)은 적층한 복수의 배선 중의 가장 SPAD(2)에 가까운 층이다. 또한, 제2 배선(25D) 중의 SPAD(2)에 대향하는 부분은 광반사막(LR)을 구성한다. 제3 배선(25F)은 절연막(24)의 내부에 마련되고, 제4 배선(25H)은 절연막(24)으로부터 노출하고 있고, 외부 접속용의 단자로 되어 있다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1D)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DLC)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다. 배선층(26) 중에 매설되어 있던 복수의 배선의 레이아웃 형상을 변경함으로써, 회절 렌즈(DL) 및 광반사막(LR)을 갖는 구조를 실현할 수 있다.
[변형례 E]
상기 센서 칩(1D)에서는, 적층한 복수의 배선 중의 가장 SPAD(2)에 가까운 층(제1 배선(25B))에 제2의 요철 형상부(10D)(회절 렌즈(DLC))가 형성된 구성이었지만, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, 동심원형상의 제2의 요철 형상부(10D)를 구성하는 제1 배선(25B)의 각각과 SPAD(2)의 사이에 콘택트층(25A)이 마련되어 있어도 좋다.
도 7은 변형례 E로서의 센서 칩(1E)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. 배선층(26)에 매설된 적층한 복수의 배선의 구성은 센서 칩(1D)과 마찬가지이다. 센서 칩(1E)에서는, 동심원형상의 제2의 요철 형상부(10D)를 구성하는 제1 배선(25B)의 각각과 SPAD(2)의 사이에 콘택트층(25A)이 마련되어 있다.
제1 배선(25B)에 의해 형성된 제2의 요철 형상부(10D)의 평면 구성은 도 2에 도시한 것과 마찬가지이고, 동심원형상으로 주기적으로 마련되어 있다. 도 8은 센서 칩(1E)의 콘택트층(25A)의 평면 구성의 한 예를 도시한 것이다. 콘택트층(25A)은 동심원형상의 제2의 요철 형상부(10D)를 구성하는 제1 배선(25B)의 각각과 SPAD(2)의 사이에 마련되어 있다. 콘택트층(25A)은 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같은 도트형상의 레이아웃 형상으로 형성되어 있다. 도트형상의 콘택트층(25A)은, 각각, 동심원형상의 제2의 요철 형상부(10D)의 어느 하나와 겹침을 갖는다. 즉, 콘택트층(25A)은, 각각, 제2의 요철 형상부(10D)의 어느 하나에 접속하도록 마련되어 있다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1D)과 같은 구성을 갖는다. 또한, 콘택트층(25A)은 도 8에 도시한 도트형상의 레이아웃으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 제2의 요철 형상부(10D)와 마찬가지로, 동심원형상의 레이아웃 형상으로 하여도 좋다. 또는, 라인형상의 레이아웃 형상으로 하여도 좋다.
센서 칩(1E)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1D)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DLC)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다. 배선층 중에 매설되어 있던 복수의 배선의 레이아웃 형상을 변경함으로써, 회절 렌즈(DL) 및 광반사막(LR)을 구성할 수 있다. 동심원형상의 제1 배선(25B)의 각각에 접속하도록 콘택트층(25A)이 마련되어 있기 때문에, 콘택트층(25A)에 접속 가능한 범위에서 캐소드(16)의 위치를 변경할 수 있고, 설계의 자유도가 증가한다. 동심원형상의 제1 배선(25B) 중의 최외주가 아닌 제1 배선(25B)에 캐소드(16)를 접속하는 경우에는, 제2 배선(25D) 및 그것보다 상층의 배선의 레이아웃 형상은 캐소드(16)가 접속된 제1 배선(25B)에 접속 가능하게 선택된다. 이 경우에는, 후술하는 변형례 G에서 설명하는 바와 같이 광반사막(LR)을 작게 하는 것이 가능하고, 이에 의해 화소 용량을 저감할 수 있다.
센서 칩(1E)에서는, 제2의 요철 형상부(10D)는 제1 배선(25B)과 같은 층의 도전층에서 형성되어 있는데, 복수의 배선 중의 가장 SPAD(2)에 가까운 층이 아닌 층(제2 배선(25D) 및 그것보다 상층의 배선)과 같은 층의 도전막으로 구성되어 있어도 좋다.
[변형례 F]
상기 센서 칩(1E)에서는, 캐소드(16)는 화소(P)의 중앙부보다 단부에 가까운 위치에 마련된 구성이었지만, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, 광 입사면(10A)과 평행한 방향에서의 화소(P)의 중앙부에 캐소드(16)가 마련되어 있어도 좋다.
도 9는 변형례 F로서의 센서 칩(1F)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. 제2의 요철 형상부(10D)는 절연막(20) 및 도전막(21)의 적층체로 형성되어 있다. 광 입사면(10A)과 평행한 방향에서의 화소(P)의 중앙부에 캐소드(16)가 마련되고, 캐소드(16)에 접속하도록 콘택트층(25A) 및 제1 배선(25B)이 마련되어 있다. 광반사막(LR)은 제2 배선(25D)과 같은 층의 도전막에 의해 형성되어 있다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1E)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1F)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1E)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다.
[변형례 G]
상기 센서 칩(1F)에서는, 광반사막(LR)은 광 입사면(10A)과 평행한 방향의 화소(P)의 개략 전(全) 영역에 대향하도록 마련된 구성이었지만, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, 광 입사면(10A)과 평행한 방향의 중앙부를 포함하는 화소(P)의 일부에 대향하도록 마련된 구성이라도 좋다.
도 10은 변형례 G로서의 센서 칩(1G)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. 광반사막(LR)은 제2 배선(25D)과 같은 층의 도전층에 의해 형성되고, 광 입사면(10A)과 평행한 방향의 중앙부를 포함하는 화소(P)의 일부에 대향하도록 마련되어 있다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같은 화소의 개략 전 영역에 대향하도록 마련된 구성의 광반사막(LR)보다도 광 입사면(10A)과 평행한 방향으로 넓어지는 면적이 작게 되어 있다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1F)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1G)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1F)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다. 광반사막(LR)을 작게 함에 의해, 화소 용량을 저감할 수 있다.
[변형례 H]
상기 센서 칩(1G)에서는, 배선층(26)에 매설된 복수의 배선은 4층의 배선의 적층체였지만, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, 배선층(26)에 매설된 복수의 배선은 3층 이하라도 좋다.
도 11은 변형례 H로서의 센서 칩(1H)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. 배선층(26)에 매설된 복수의 배선은, 제1 배선(25B), 제2 배선(25D) 및 제3 배선(25F)의 3층의 적층체이다. 이들 복수의 배선은 콘택트층(25A), 제1 수직 접속층(25C) 및 제2 수직 접속층(25E)에 의해 접속되어 있다. 광반사막(LR)은 제1 배선(25B)와 같은 층의 도전층에 의해 형성되고, 광 입사면(10A)과 평행한 방향의 중앙부를 포함하는 화소(P)의 일부에 대향하도록 마련되어 있다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1G)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1H)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1G)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다. 광반사막(LR)을 작게 하고 있고, 또한 배선층(26)에 매설된 배선의 층수가 감소됨에 의해, 화소 용량을 저감할 수 있다.
[변형례 I]
상기 센서 칩(1)에서는, SPAD(2)의 광 입사면(10A)에 제1의 요철 형상부(10B)가 마련되어 있는데, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, 광 입사면(10A)은 평탄한 면이라도 좋다.
도 12는 변형례 I로서의 센서 칩(1I)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. SPAD(2)의 광 입사면(10A)은 평탄한 면이다. 광 입사면(10A)을 덮는 반사 방지막(35)도 평탄하게 형성되어 있다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1I)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다. 제1의 요철 형상부(10B)에 의한 광의 산란은 일어나지 않지만, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 SPAD(2)측으로 되돌려서 감도에 기여시키는 점에서는 같은 효과를 얻을 수 있다.
[변형례 J]
상기 센서 칩(1I)에서는, SPAD(2)의 광 입사면(10A)에 대향하여 온 칩 렌즈(34)가 마련되어 있는데, 본 개시에서는 이것으로 한하지 않고, 온 칩 렌즈(34)가 마련되지 않은 구성이라도 좋다.
도 13은 변형례 J로서의 센서 칩(1J)의 화소(P)의 단면 구성의 한 예를 도시한 것이다. SPAD(2)의 광 입사면(10A)은 평탄한 면이고, 광 입사면(10A)을 덮고 형성된 반사 방지막(35)도 평탄한 면을 갖고 있다. 광 입사면(10A)상에는 온 칩 렌즈(34)는 마련되어 있지 않다. 상기를 제외하고는, 센서 칩(1)과 같은 구성을 갖는다.
센서 칩(1J)의 화소(P)에서는, 센서 칩(1I)과 마찬가지로, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 회절 렌즈(DL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의해, PDE를 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(P)의 외부에 광이 빠져 버리는 것이 억제되어, 크로스토크를 억제할 수 있다. 제1의 요철 형상부(10B)에 의한 광의 산란은 일어나지 않지만, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달한 광을 SPAD(2)측으로 되돌려 감도에 기여시키는 점에서는 같은 효과를 얻을 수 있다. 특히, 온 칩 렌즈(34)가 마련되어 있지 않기 때문에, SPAD(2)를 통과하여 반도체 기판(10)의 표면(10C)측에 도달하는 광이 많아지기 때문에, 광을 회절 렌즈(DL)에 의해 광반사막(LR)에 집광하여 광반사막(LR)에서 SPAD(2)로 반사시킴에 의한 PDE 향상의 효과는 커진다.
<3. 적용례>
상술한 센서 칩(1, 1A~1J)(대표하여 센서 칩(1)이라고 한다)는, 예를 들면, 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 촬상 기능을 구비한 휴대 전화기, 또는, 촬상 기능을 구비한 다른 기기라는 각종의 전자 기기에 적용할 수 있다.
도 14는 상기 실시의 형태 및 그 변형례에 관한 센서 칩(1)을 구비한 전자 기기의 개략 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
도 14에 도시되어는 전자 기기(201)는 광학계(202), 셔터 장치(203), 센서 칩(1), 구동 회로(205), 신호 처리 회로(206), 모니터(207) 및 메모리(208)를 구비하여 구성되고, 정지화상 및 동화상을 촬상 가능하다.
광학계(202)는 1장 또는 복수장의 렌즈를 갖고 구성되고, 피사체로부터의 광(입사광)을 센서 칩(1)에 유도하여, 센서 칩(1)의 수광면에 결상시킨다.
셔터 장치(203)는 광학계(202) 및 센서 칩(1)의 사이에 배치되고, 구동 회로(205)의 제어에 따라, 센서 칩(1)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다.
센서 칩(1)은 상술한 센서 칩을 포함하는 패키지에 의해 구성된다. 센서 칩(1)은 광학계(202) 및 셔터 장치(203)를 통하여 수광면에 결상된 광에 응하여, 신호 전하를 생성한다. 센서 칩(1)에서 생성된 신호 전하는 신호 처리 회로(206)에 출력된다.
신호 처리 회로(206)는 센서 칩(1)으로부터 출력된 신호 전하에 대해 각종의 신호 처리를 시행한다. 신호 처리 회로(206)가 신호 처리를 시행함에 의해 얻어진 화상(화상 데이터)은 모니터(207)에 공급되어 표시되거나, 메모리(208)에 공급되어 기억(기록)되거나 한다.
상기한 바와 같이 구성되어 있는 전자 기기(201)에서도, 센서 칩(1)을 적용함에 의해, PDE를 향상시켜 고정밀 촬상 화상을 얻는 것이 가능해진다.
<4. 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재된 장치로서 실현되어도 좋다.
도 15는 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 15에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040) 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052) 및 차량탑재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구 및 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하고, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 좋다.
촬상부(12031)는 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별해도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 눈부심 방지를 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 15의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 16은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 16에서는, 차량(12100)은 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실내의 프런트글라스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 프런트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)에서 취득된 전방의 화상은 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 16에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)로 촬상된 화상 데이터가 맞겹쳐짐에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는 선행차와 내차와의 사이에 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를 이륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 차량(12100)의 주변의 장애물을 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행해진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예에 관해 설명했다. 본 개시에 관한 기술은 이상 설명한 구성 중 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 상기 실시의 형태 및 그 변형례에 관한 센서 칩(1)은 촬상부(12031)에 적용할 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, PDE를 향상시켜 고정밀 촬영 화상을 얻을 수 있기 때문에, 이동체 제어 시스템에서 촬영 화상을 이용한 고정밀한 제어를 행할 수가 있다.
<5. 기타의 변형례>
이상, 실시의 형태 및 그 변형례 A~J, 적용례 및 응용례를 들어 본 개시를 설명했지만, 본 개시는 상기 실시의 형태 등으로 한정되는 것이 아니고, 여러 가지 변형이 가능하다.
상기 실시의 형태 및 변형례의 센서 칩은 센서 칩의 출력 신호로부터 측정 대상물까지의 거리를 산출하는 거리측정 장치에 적용할 수 있다. 이 경우, 거리측정 장치는 센서 칩의 출력 신호로부터 측정 대상물까지의 거리를 산출하는 신호 처리 회로를 갖는다.
또한, 상기 실시의 형태 및 변형례의 센서 칩에서는, 차광막으로 차광된 무효 화소나 화소 주변부 등의 유효 화소 영역 외에는, 회절 렌즈나 이너 렌즈 등의 집광부는 마련되어 있지 않아도 좋다. 화소 어레이를 구성하는 경우, 화소의 수에 특히 제한은 없다. 또한, 실시의 형태 및 그 변형례 A~J는 적절히 조합시킬 수 있다.
또한, 실시의 형태 및 그 변형례 A~J의 각 화소(P)의 SPAD(2)에서, n형 불순물 영역과 p형 불순물 영역이 교체된 구성이라도 좋다. 이 경우에는, 웰층(11)의 측면과 화소 분리막(TI)의 사이에 n형 불순물 영역이 마련되고, 그 단부에 캐소드가 마련되어 있다. 또한, pn 접합을 구성하는 n형 불순물 영역 및 p형 불순물 영역이 웰층(11)의 내부에 마련되고, 이 p형 불순물 영역에 접속하도록 애노드가 마련되어 있다. 이와 같은 구성의 SPAD는 애노드(13)에 큰 부전압이 인가되어 pn 접합에 소정의 역전압이 인가되어 구동된다.
또한, 본 명세서 중에 기재된 효과는 어디까지나 예시이다. 본 개시의 효과는 본 명세서 중에 기재된 효과로 한정되는 것이 아니다. 본 개시가, 본 명세서 중에 기재된 효과 이외의 효과를 갖고 있어도 좋다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성으로 할 수 있다. 이하의 구성의 본 기술에 의하면, PDE를 향상시킬 수 있다.
(1)
광이 입사하는 광 입사면을 가짐과 함께 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 증배 영역을 갖는 광전 변환부와,
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에 대향하여 마련된 광 반사부와,
상기 광전 변환부와 상기 광 반사부의 사이에 마련된 집광부를 갖는 화소를 구비한 센서 칩.
(2)
상기 집광부는 상기 광전 변환부를 통과한 상기 광을 상기 광 반사부를 향하여 집광하는 상기 (1)에 기재된 센서 칩.
(3)
상기 광 입사면은 상기 광을 확산시키는 제1의 요철 형상부가 마련되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 센서 칩.
(4)
상기 광 입사면에 대향하여 마련된 온 칩 렌즈를 더 구비한 상기 (1)~(3)의 어느 하나에 기재된 센서 칩.
(5)
상기 집광부는 회절 렌즈를 갖는 상기 (1)~(4)의 어느 하나에 기재된 센서 칩.
(6)
상기 회절 렌즈는 동심원형상으로 주기적으로 마련된 제2의 요철 형상부를 갖는 상기 (5)에 기재된 센서 칩.
(7)
상기 제2의 요철 형상부는 도전막으로 구성되어 있는 상기 (6)에 기재된 센서 칩.
(8)
상기 제2의 요철 형상부는 절연막 및 도전막의 적층체로 구성되어 있는 상기 (6)에 기재된 센서 칩.
(9)
상기 제2의 요철 형상부는 절연막으로 구성되어 있는 상기 (6)에 기재된 센서 칩.
(10)
상기 절연막은 상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에 형성된 홈에 매입되어 있는 상기 (9)에 기재된 센서 칩.
(11)
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에, 적층한 복수의 배선이 절연막 중에 매설되어 이루어지는 배선층이 마련되어 있고,
상기 제2의 요철 형상부는 상기 복수의 배선 중의 어느 하나의 층과 같은 층의 도전막으로 구성되어 있는 상기 (6)에 기재된 센서 칩.
(12)
동심원형상의 상기 제2의 요철 형상부를 구성하는 상기 도전막의 각각과 상기 광전 변환부의 사이에 콘택트부가 마련되어 있는 상기 (11)에 기재된 센서 칩.
(13)
상기 제2의 요철 형상부는 상기 복수의 배선 중의 가장 상기 광전 변환부에 가까운 층과 같은 층의 도전막으로 구성되어 있는 상기 (11) 또는 (12)에 기재된 센서 칩.
(14)
상기 제2의 요철 형상부는 상기 복수의 배선 중의 가장 상기 광전 변환부에 가까운 층이 아닌 층과 같은 층의 도전막으로 구성되어 있는 상기 (11) 또는 (12)에 기재된 센서 칩.
(15)
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에, 적층한 복수의 배선이 절연막 중에 매설되어 이루어지는 배선층이 마련되어 있고,
상기 광 입사면과 평행한 방향에서의 상기 화소의 중앙부에서 상기 광전 변환부의 캐소드에 접속하도록 상기 복수의 배선이 마련되어 있는 상기 (6)에 기재된 센서 칩.
(16)
상기 광 반사부는 상기 광 입사면과 평행한 방향에서의 상기 화소의 중앙부를 포함하는 상기 화소의 일부에 대향하여 마련되어 있는 상기 (1)~(15)의 어느 하나에 기재된 센서 칩.
(17)
상기 집광부는 이너 렌즈를 갖는 상기 (1)~(4)의 어느 하나에 기재된 센서 칩.
(18)
광학계와,
센서 칩과,
신호 처리 회로를 구비하고,
상기 센서 칩은,
광이 입사하는 광 입사면을 가짐과 함께 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 증배 영역을 갖는 광전 변환부와,
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에 대향하여 마련된 광 반사부와,
상기 광전 변환부와 상기 광 반사부의 사이에 마련된 집광부를 갖는 화소를 갖는 전자 기기.
(19)
광학계와,
센서 칩과,
상기 센서 칩의 출력 신호로부터 측정 대상물까지의 거리를 산출하는 신호 처리 회로를 구비하고,
상기 센서 칩은,
광이 입사하는 광 입사면을 가짐과 함께 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 증배 영역을 갖는 광전 변환부와,
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에 대향하여 마련된 광 반사부와,
상기 광전 변환부와 상기 광 반사부의 사이에 마련된 집광부를 갖는 화소를 갖는 거리측정 장치.
본 출원은 일본 특허청에서 2019년 3월 19일에 출원된 일본 특허출원 번호 2019-050885호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자라면, 설계상의 요건이나 다른 요인에 응하여, 여러 가지의 수정, 콤비네이션, 서브콤비네이션 및 변경을 상도할 수 있는데, 그것들은 첨부한 청구의 범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것으로 이해된다.
Claims (19)
- 광이 입사하는 광 입사면을 가짐과 함께 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 증배 영역을 갖는 광전 변환부와,
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에 대향하여 마련된 광 반사부와,
상기 광전 변환부와 상기 광 반사부의 사이에 마련된 집광부를 갖는 화소를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제1항에 있어서,
상기 집광부는 상기 광전 변환부를 통과한 상기 광을 상기 광 반사부를 향하여 집광하는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제1항에 있어서,
상기 광 입사면은 상기 광을 확산시키는 제1의 요철 형상부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제1항에 있어서,
상기 광 입사면에 대향하여 마련된 온 칩 렌즈를 더 구비한 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제1항에 있어서,
상기 집광부는 회절 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제5항에 있어서,
상기 회절 렌즈는 동심원형상으로 주기적으로 마련된 제2의 요철 형상부를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제6항에 있어서,
상기 제2의 요철 형상부는 도전막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제6항에 있어서,
상기 제2의 요철 형상부는 절연막 및 도전막의 적층체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제6항에 있어서,
상기 제2의 요철 형상부는 절연막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제9항에 있어서,
상기 절연막은 상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에 형성된 홈에 매입되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제6항에 있어서,
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에, 적층한 복수의 배선이 절연막 중에 매설되어 이루어지는 배선층이 마련되어 있고,
상기 제2의 요철 형상부는 상기 복수의 배선 중의 어느 하나의 층과 같은 층의 도전막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제11항에 있어서,
동심원형상의 상기 제2의 요철 형상부를 구성하는 상기 도전막의 각각과 상기 광전 변환부의 사이에 콘택트부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제11항에 있어서,
상기 제2의 요철 형상부는 상기 복수의 배선 중의 가장 상기 광전 변환부에 가까운 층과 같은 층의 도전막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제11항에 있어서,
상기 제2의 요철 형상부는 상기 복수의 배선 중의 가장 상기 광전 변환부에 가까운 층이 아닌 층과 같은 층의 도전막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제6항에 있어서,
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에, 적층한 복수의 배선이 절연막 중에 매설되어 이루어지는 배선층이 마련되어 있고,
상기 광 입사면과 평행한 방향에서의 상기 화소의 중앙부에서 상기 광전 변환부의 캐소드에 접속하도록 상기 복수의 배선이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제1항에 있어서,
상기 광 반사부는 상기 광 입사면과 평행한 방향에서의 상기 화소의 중앙부를 포함하는 상기 화소의 일부에 대향하여 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 제1항에 있어서,
상기 집광부는 이너 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 칩. - 광학계와,
센서 칩과,
신호 처리 회로를 구비하고,
상기 센서 칩은,
광이 입사하는 광 입사면을 가짐과 함께 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 증배 영역을 갖는 광전 변환부와,
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에 대향하여 마련된 광 반사부와,
상기 광전 변환부와 상기 광 반사부의 사이에 마련된 집광부를 갖는 화소를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 광학계와,
센서 칩과,
상기 센서 칩의 출력 신호로부터 측정 대상물까지의 거리를 산출하는 신호 처리 회로를 구비하고,
상기 센서 칩은,
광이 입사하는 광 입사면을 가짐과 함께 고전계 영역에 의해 캐리어를 애벌란시 증배시키는 증배 영역을 갖는 광전 변환부와,
상기 광전 변환부의 상기 광 입사면과는 반대측의 면에 대향하여 마련된 광 반사부와,
상기 광전 변환부와 상기 광 반사부의 사이에 마련된 집광부를 갖는 화소를 갖는 것을 특징으로 하는 거리측정 장치.
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