特許ウォッチ

公開番号2023077741
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-06
出願番号2021191148
出願日2021-11-25
発明の名称光電変換装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20230530BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】暗電流ノイズの低減及び感度の向上が実現された光電変換装置を提供する。
【解決手段】第1面及び第2面を有する基板と、前記第1面側に配された絶縁層と、前記基板内に配され、前記絶縁層を通過して入射された入射光に応じた電荷を生成する光電変換部と、を有し、前記絶縁層は、前記絶縁層に平行な方向において、第1絶縁体と第2絶縁体とが交互に繰り返される構造を有しており、前記第1絶縁体及び前記第2絶縁体は、前記絶縁層を通過した前記入射光が1つの前記光電変換部に入射され得る領域において、前記絶縁層に平行な方向に複数組配されており、前記第2絶縁体を構成する材料と、前記第1絶縁体を構成する材料が異なる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１面及び第２面を有する基板と、
前記第１面側に配された絶縁層と、
前記基板内に配され、前記絶縁層を通過して入射された入射光に応じた電荷を生成する光電変換部と、
を有し、
前記絶縁層は、前記絶縁層に平行な方向において、第１絶縁体と第２絶縁体とが交互に繰り返される構造を有しており、
前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体は、前記絶縁層を通過した前記入射光が１つの前記光電変換部に入射され得る領域において、前記絶縁層に平行な方向に複数組配されており、
前記第２絶縁体を構成する材料と、前記第１絶縁体を構成する材料が異なる
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第２絶縁体の屈折率は、前記第１絶縁体の屈折率よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体の実効周期は、ｈｃ／Ｅ
ａ
（ｈ：プランク定数［Ｊ・ｓ］、ｃ：光速［ｍ／ｓ］、Ｅ
ａ
：前記基板のバンドギャップ［Ｊ］）よりも小さい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体の少なくとも一方の幅は、ｈｃ／２Ｅ
ａ
（ｈ：プランク定数［Ｊ・ｓ］、ｃ：光速［ｍ／ｓ］、Ｅ
ａ
：前記基板のバンドギャップ［Ｊ］）よりも小さい
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第２絶縁体は、前記第１絶縁体に形成されたトレンチに埋め込まれている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記基板は、前記第１面に配された凹凸構造を有する
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。
【請求項７】
前記凹凸構造の実効周期はｈｃ／Ｅ
ａ
（ｈ：プランク定数［Ｊ・ｓ］、ｃ：光速［ｍ／ｓ］、Ｅ
ａ
：前記基板のバンドギャップ［Ｊ］）よりも小さい
ことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
複数の前記光電変換部を有し、
前記基板に垂直な方向からの平面視において、前記絶縁層内には２つの光電変換部の間に遮光部が配されている
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。
【請求項９】
前記遮光部の前記第１面に最も近い端部は、前記第１絶縁体の前記第１面から最も遠い端部及び前記第２絶縁体の前記第１面から最も遠い端部のいずれよりも、前記第１面に近い
ことを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記絶縁層には、前記第１絶縁体と前記第２絶縁体とが交互に繰り返される構造が前記絶縁層内の互いに異なる深さにおいて第１層及び第２層の２層にわたって配されている
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、固体撮像装置において、入射光に対する感度を向上するために、フォトダイオードが形成される半導体層の受光面側の界面に微小な凹凸構造を設ける構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１７４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構造の光電変換領域の半導体層においては、界面及びその近傍にある欠陥準位により、暗電流ノイズが増加することがあり得る。
【０００５】
本発明は、暗電流ノイズの低減及び感度の向上が実現された光電変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、第１面及び第２面を有する基板と、前記第１面側に配された絶縁層と、前記基板内に配され、前記絶縁層を通過して入射された入射光に応じた電荷を生成する光電変換部と、を有し、前記絶縁層は、前記絶縁層に平行な方向において、第１絶縁体と第２絶縁体とが交互に繰り返される構造を有しており、前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体は、前記絶縁層を通過した前記入射光が１つの前記光電変換部に入射され得る領域において、前記絶縁層に平行な方向に複数組配されており、前記第２絶縁体を構成する材料と、前記第１絶縁体を構成する材料が異なることを特徴とする光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、暗電流ノイズの低減及び感度の向上が実現された光電変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る光電変換装置の全体構成を示す概略図である。
第１実施形態に係るセンサ基板の構成例を示す概略ブロック図である。
第１実施形態に係る回路基板の構成例を示す概略ブロック図である。
第１実施形態に係る光電変換部及び画素信号処理部の１画素分の構成例を示す概略ブロック図である。
第１実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの動作を説明する図である。
第１実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの構造を示す図である。
第１実施形態に係るトレンチ構造を拡大して示す断面模式図である。
第１実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの平面模式図である。
第２実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの構造を示す図である。
第３実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの断面模式図である。
第４実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの断面模式図である。
第５実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの断面模式図である。
第６実施形態に係る光検出システムのブロック図である。
第７実施形態に係る光検出システムのブロック図である。
第８実施形態に係る内視鏡手術システムの概略図である。
第９実施形態に係る光検出システムの概略図である。
第９実施形態に係る移動体の概略図である。
第９実施形態に係る光検出システムの動作を表すフローチャートである。
第１０実施形態に係る電子機器の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。各図面が示す部材の大きさ及び位置関係は、説明を明確にするために誇張されていることがある。複数の図面にわたって同一の要素又は対応する要素には共通の符号が付されており、その説明は省略又は簡略化されることがある。
【００１０】
以下の説明では、必要に応じて特定の方向又は位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）が用いられる。それらの用語の使用は図面を参照した実施形態の理解を容易にするためのものであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許