JP7346072B2 - 光電変換装置、撮像システム、および、移動体 - Google Patents
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Description
本実施形態の光電変換装置は、CMOSイメージセンサである。一般的に、CMOSイメージセンサは、画素アレイ部、垂直駆動部、カラム処理部、水平駆動部、システム制御部等を含んで構成される。画素アレイ部には、入射光量に応じた電荷量の光電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子を有する単位画素が二次元配置されている。今後、単位画素を単に画素と記述し、光電変換部領域と電荷保持部領域を抜粋して説明する。なお、イメージセンサではなく単に光センサとして光電変換装置が用いられる場合、光電変換装置は少なくとも1つの画素を有していればよく、複数の画素を有していなくてもよい。
の電荷に基づく信号を、伝達したり保持したりする。
部106を半導体基板53の第2面から離して設けていてもよい。このように、遮光部106および遮光部107の全部が同程度の深さまで形成される構成は、製造工程の増加を招くことがない点で有利である。
低減することができる。
図6は、実施形態2に係る画素の断面的な構成例を示す図である。図7は、光の入射方向から見た実施形態2に係る画素の平面的な構成例を示す図である。図6は、図7におけるCC’間の断面図を示している。図1~図5と同じ機能を有する部分には、同じ符号を付している。図1~図5の同様の要素についての説明は、適宜、図6および図7に援用される。
ト103あるいは半導体基板53の第2面から離して設けてもよい。また、同様に、遮光部106を半導体基板53の第2面から離して設けていてもよい。このように、遮光部106および遮光部107の全部が同程度の深さまで形成される構成は、製造工程の増加を招くことがない点で有利である。
まれている配線101で反射した光を、遮光膜111で遮り、電荷保持部領域57に入射することを防止することができる。遮光膜111が設けられていない構成では、配線101で反射した光が電荷保持部105に入射し、光学的なノイズが発生することが想定される。本実施形態では、このようなノイズの発生を防止できる。
保持部領域57への入射光が減少し、光学的なノイズを低減することができる。
本発明の実施形態3による撮像システムについて、図8を用いて説明する。図8は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
れら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。A/D変換機能は、撮像装置100が備えていてもかまわない。画像処理部2016は、A/D変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成する処理装置であり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。表示部2020は、液晶表示装置(LCD)等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ2022は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体2024は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
本発明の実施形態4による撮像システム及び移動体について、図9A及び図9Bを用いて説明する。図9A及び図9Bは、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
103 転送ゲート
104 光電変換部
105 電荷保持部
107 遮光部
Claims (19)
- 光の入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板に配された浮遊拡散領域と、
前記半導体基板に配され、入射した光を電荷に変換する光電変換部と、
前記半導体基板に配され、前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部と、
前記半導体基板のうち前記光電変換部と前記電荷保持部の間に設けられた溝に配された遮光部と、
前記半導体基板の前記第2面の側に形成され、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する転送ゲートと、
を有し、
平面視において前記遮光部と前記転送ゲートとが重なり、
前記遮光部と前記光電変換部との距離は、前記遮光部と前記電荷保持部との距離より短い、
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記光電変換部は、前記電荷保持部の保持する電荷と同じ極性の電荷を多数キャリアとする第1導電型の第1半導体領域を含み、
前記電荷保持部は、前記第1導電型の第2半導体領域を含み、
前記遮光部と前記光電変換部の前記第1半導体領域との距離が、前記遮光部と前記電荷保持部の前記第2半導体領域との距離より短い、
請求項1に記載の光電変換装置。 - 前記第1面または前記第2面に対する平面視において前記転送ゲートと重なる領域の少なくとも一部において、前記半導体基板に設けられた前記溝が前記第2面から離間している、
請求項1または2に記載の光電変換装置。 - 光の入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有する半導体基板と、遮光部と、を有する光電変換装置であって、
前記半導体基板は、入射した光を電荷に変換する光電変換部が配される第1半導体領域と、前記光電変換部から転送された電荷を保持する電荷保持部が配される第2半導体領域と、を含み、
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域とを通る断面において、前記遮光部は前記光電変換部と前記電荷保持部の間に配され、
前記半導体基板の前記第2面の側に形成され、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する転送ゲートを有し、
平面視において前記遮光部と前記転送ゲートとが重なり、
前記遮光部と前記光電変換部との距離は、前記遮光部と前記電荷保持部との距離より短い、
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記遮光部は、前記光電変換部と前記電荷保持部の中間よりも前記光電変換部に近い領域に配置される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記遮光部は、前記転送ゲートの直下以外の領域に配された部分を含み、
前記遮光部は、前記転送ゲートの直下以外の領域の少なくとも一部において、前記半導体基板の前記第2面まで延在する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記遮光部は、前記転送ゲートの直下以外の領域に配された部分を含み、
前記遮光部の配された前記溝は、転送ゲートの直下以外の領域の少なくとも一部において、前記半導体基板の前記第1面から前記第2面まで貫通する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記半導体基板の前記第1面の側に、少なくとも電荷保持部の一部を覆うように第1の遮光膜が配置される、
請求項1から7のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第1の遮光膜は、前記光電変換部を除く全ての領域を覆うように配置される、
請求項8に記載の光電変換装置。 - 前記遮光部と前記第1の遮光膜は導電性材料で形成され、前記遮光部と前記第1の遮光膜の少なくとも一つには電圧が供給されている、
請求項8または9に記載の光電変換装置。 - 前記半導体基板の前記第2面の側に形成された配線層をさらに有し、
前記転送ゲートと前記配線層内の配線との間に、第2の遮光膜が配置される、
請求項1から8のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第2の遮光膜は、前記配線層のうちの最も前記転送ゲートの近くに配された配線と前記転送ゲートとの間に配置される、
請求項11に記載の光電変換装置。 - 前記第2の遮光膜は、前記光電変換部を透過し前記配線層で反射した光が、前記光電変換部に近い側の前記遮光部の下端に到達する反射光線を遮る位置に形成される、
請求項11または12に記載の光電変換装置。 - 前記第2の遮光膜の幅は、前記転送ゲートのゲート幅以上である、
請求項11から13のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第2の遮光膜は、前記電荷保持部を覆う、
請求項11から14のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第1面または前記第2面に対する平面視において、前記第2の遮光膜は前記転送ゲートに少なくとも部分的に重なる、
請求項11から15のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第2の遮光膜は、導電性材料で形成され、かつ、電圧が供給されている、
請求項11から16のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 請求項1から17のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理部と、
を有することを特徴とする撮像システム。 - 移動体であって、
請求項1から17のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
移動装置と、
前記光電変換装置から出力される信号から情報を取得する処理装置と、
前記情報に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする移動体。
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