JP6972068B2 - 光電変換装置 - Google Patents
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Description
光電変換装置が提供される。
本発明の第1実施形態による光電変換装置について、図1乃至図4を用いて説明する。図1は、本実施形態による光電変換装置の概略構成を示す回路図である。図2は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構造を示す平面図である。図3は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構造を示す概略断面図である。図4は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部のポテンシャル図である。
本発明の第2実施形態による光電変換装置について、図6及び図7を用いて説明する。図6は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構造を示す平面図である。図7は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構造を示す概略断面図である。第1実施形態による光電変換装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
本発明の第3実施形態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。
本発明の第4実施形態による撮像システム及び移動体について、図9を用いて説明する。図9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。
本発明の第5実施形態による放射線撮像システムについて、図10を用いて説明する。図10は、本実施形態による放射線撮像システムを示す図である。本実施形態では、第1及び第2実施形態で説明した光電変換装置を放射線撮像システムに応用した例を示す。
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
PD…光電変換部
10…画素
30…演算増幅器
40…積分容量
100…光電変換装置
110…半導体基板
112…光電変換部形成領域
120,124,130,138,140…N型半導体領域
122,126,128,132,134,136…P型半導体領域
142…枝部
Claims (19)
- 光の入射により第1の極性の信号電荷を生じる光電変換部と、
前記信号電荷を信号電圧に変換する電荷変換回路と、
前記光電変換部から前記電荷変換回路に前記信号電荷を転送する転送トランジスタと、を有し、
前記光電変換部は、
半導体基板の表面部に設けられ、前記第1の極性のキャリアを多数キャリアとする第1導電型の第1の半導体領域と、
前記半導体基板の前記表面部に、前記第1の半導体領域から離間して設けられ、前記第1の極性と異なる第2の極性のキャリアを多数キャリアとする第2導電型の第2の半導体領域及び第3の半導体領域と、
前記第2の半導体領域が設けられた深さよりも深い第1の深さに設けられた前記第1導電型の第4の半導体領域と、
前記第4の半導体領域が設けられた深さよりも深い第2の深さに設けられ、平面視において前記第2の半導体領域と重なる前記第2導電型の第5の半導体領域と、
前記第5の半導体領域が設けられた深さよりも深い第3の深さに設けられた前記第1導電型の第6の半導体領域と、を有し、
前記第1の半導体領域は、前記転送トランジスタに電気的に接続されており、
前記第1の半導体領域は、前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との間に配されており、
前記第1の半導体領域、前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、深さ方向に電気的に接続されており、
前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、平面視において前記第1の半導体領域、前記第2の半導体領域、前記第3の半導体領域及び前記第5の半導体領域と重なっている
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、平面視において前記第1の半導体領域と重なる幹部と、前記幹部から延伸し、平面視において前記第2の半導体領域及び前記第5の半導体領域と重なる複数の枝部と、を有する
ことを特徴とする請求項1記載の光電変換装置。 - 平面視における前記枝部の幅は、前記幹部から遠ざかるほどに狭くなっている
ことを特徴とする請求項2記載の光電変換装置。 - 前記第1の半導体領域は、第1の方向に延在する矩形状のパターンを有し、
前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域の前記複数の枝部は、前記第1の方向と交差する第2の方向に延在している
ことを特徴とする請求項2又は3記載の光電変換装置。 - 前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、前記幹部において前記第1の半導体領域と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域の不純物濃度は、前記第1の半導体領域の不純物濃度よりも低い
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域が平面視において前記第2の半導体領域及び前記第5の半導体領域と重なる部分は、前記光電変換部のリセット時に空乏化している
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第1の深さに設けられた前記第2導電型の第7の半導体領域と、
前記第3の深さに設けられた前記第2導電型の第8の半導体領域と、を更に有し、
平面視における前記第4の半導体領域の外縁部は、前記第4の半導体領域と前記第7の半導体領域との間の接合部によって規定されており、
平面視における前記第6の半導体領域の外縁部は、前記第6の半導体領域と前記第8の半導体領域との間の接合部によって規定されている
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 光の入射により第1の極性の信号電荷を生じる光電変換部と、
前記信号電荷を信号電圧に変換する電荷変換回路と、
前記光電変換部から前記電荷変換回路に前記信号電荷を転送する転送トランジスタと、を有し、
前記光電変換部は、
半導体基板の表面部に設けられ、前記第1の極性のキャリアを多数キャリアとする第1導電型の第1の半導体領域と、
前記半導体基板の前記表面部に、前記第1の半導体領域から離間して設けられ、前記第1の極性と異なる第2の極性のキャリアを多数キャリアとする第2導電型の第2の半導体領域及び第3の半導体領域と、
前記第2の半導体領域が設けられた深さよりも深い第1の深さに設けられた前記第1導電型の第4の半導体領域と、
前記第4の半導体領域が設けられた深さよりも深い第2の深さに設けられ、平面視において前記第2の半導体領域と重なる前記第2導電型の第5の半導体領域と、
前記第5の半導体領域が設けられた深さよりも深い第3の深さに設けられた前記第1導電型の第6の半導体領域と、を有し、
前記第1の半導体領域は、前記転送トランジスタに電気的に接続されており、
前記第1の半導体領域は、前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との間に配されており、
前記第1の半導体領域、前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、深さ方向に電気的に接続されており、
前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、平面視において前記第1の半導体領域、前記第2の半導体領域、前記第3の半導体領域及び前記第5の半導体領域と重なっており、
前記第1の深さに設けられた前記第2導電型の第7の半導体領域と、
前記第3の深さに設けられた前記第2導電型の第8の半導体領域と、を更に有し、
平面視における前記第4の半導体領域の外縁部は、前記第4の半導体領域と前記第7の半導体領域との間の接合部によって規定されており、
平面視における前記第6の半導体領域の外縁部は、前記第6の半導体領域と前記第8の半導体領域との間の接合部によって規定されている
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記第7の半導体領域及び前記第8の半導体領域は、素子間を分離する分離層を構成している
ことを特徴とする請求項8又は9記載の光電変換装置。 - 前記第4の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、前記第1の深さから前記第3の深さに渡って設けられた前記第1導電型の第9の半導体領域の一部であり、
前記第2の深さにおける前記第1導電型の不純物の濃度は、前記第9の半導体領域と前記第5の半導体領域とにおいて同じである
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記第3の深さよりも深い第4の深さに設けられ、平面視において前記光電変換部の形成領域の全体と重なる前記第2導電型の第10の半導体領域を更に有する
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記電荷変換回路は、電荷積分型である
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 光の入射により第1の極性の信号電荷を生じる光電変換部と、
前記信号電荷を信号電圧に変換する電荷変換回路と、
前記光電変換部から前記電荷変換回路に前記信号電荷を転送する転送トランジスタと、を有し、
前記光電変換部は、
半導体基板の表面部に設けられ、前記第1の極性のキャリアを多数キャリアとする第1導電型の第1の半導体領域と、
前記半導体基板の前記表面部に、前記第1の半導体領域から離間して設けられ、前記第1の極性と異なる第2の極性のキャリアを多数キャリアとする第2導電型の第2の半導体領域及び第3の半導体領域と、
前記第2の半導体領域が設けられた深さよりも深い第1の深さに設けられた前記第1導電型の第4の半導体領域と、
前記第4の半導体領域が設けられた深さよりも深い第2の深さに設けられ、平面視において前記第2の半導体領域と重なる前記第2導電型の第5の半導体領域と、を有し、
前記第1の半導体領域は、前記転送トランジスタに電気的に接続されており、
前記第1の半導体領域は、前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との間に配されており、
前記第1の半導体領域及び前記第4の半導体領域は、深さ方向に電気的に接続されており、
前記第4の半導体領域は、平面視において前記第1の半導体領域、前記第2の半導体領域、前記第3の半導体領域及び前記第5の半導体領域と重なっている
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記光電変換部は、前記半導体基板の前記表面部に設けられた前記第1導電型の第11の半導体領域を更に有し、
前記第3の半導体領域は、前記第1の半導体領域と前記第11の半導体領域との間に、前記第1の半導体領域及び前記第11の半導体領域から離間して配されている
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 放射線を可視光に変換するシンチレータを更に備え、
前記光電変換部は、前記シンチレータから入射する前記可視光に基づいて前記信号電荷を生成する
ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光で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乃至15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の信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。 - 請求項16に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置にて得られた画像信号を処理する制御装置と
を有することを特徴とする放射線撮像システム。
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