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公開番号2024056859
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-23
出願番号2024019767,2019146308
出願日2024-02-13,2019-08-08
発明の名称光電変換装置、光電変換システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20240416BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】信頼性を確保することのできるアバランシェダイオードを有する光電変換装置を提供する。
【解決手段】光電変換装置の外部から第1電圧が供給される第1電極が、第1多層配線層または第2多層配線層に設けられており、第1電極は、第2半導体層と電気的に接続されていない。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
光電変換装置であって、
アバランシェダイオードを備えた第１半導体層と、第１多層配線層とを有する第１チップと、
前記アバランシェダイオードからの出力に基づく信号を処理する信号処理部を備えた第２半導体層と、第２多層配線層とを有する第２チップと、を備え、
前記第１チップと、前記第２チップは積層されており、
前記アバランシェダイオードには、第１電圧と第２電圧が供給され、
前記信号処理部には、第３電圧が供給され、
前記第１電圧と前記第３電圧の電位差は、前記第２電圧と前記第３電圧の電位差よりも大きく、
前記第１チップおよび前記第２チップの外部から前記第１電圧が供給される第１電極が、前記第１多層配線層または前記第２多層配線層に設けられており、
前記第１電極は、前記第２半導体層と電気的に接続されていない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１電圧は負電圧である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電圧と前記第２電圧の電位差は前記アバランシェダイオードの降伏電圧よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
光電変換装置であって、
アバランシェダイオードを備えた第１半導体層を有する第１チップと、
前記アバランシェダイオードからの出力に基づく信号を処理する信号処理部を備えた第２半導体層を有する第２チップと、を備え、
前記第１チップと、前記第２チップは積層されており、
前記アバランシェダイオードには、負電圧である第１電圧と正電圧である第２電圧が供給され、
前記第１チップおよび前記第２チップの外部から前記第１電圧が供給される第１電極が、前記第１半導体層の表面から前記第２チップまでの間に設けられており、
前記第１電極は、前記第２半導体層と電気的に接続されていないことを特徴とする光電変換装置。
【請求項５】
前記第１チップが第１多層配線層を有し、
前記第２チップは第２多層配線層を有することを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１チップおよび前記第２チップの外部から第３電圧が供給され、
前記第１電圧と前記第３電圧の電位差は、前記第２電圧と前記第３電圧の電位差よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１電圧と前記第２電圧の電位差は、前記アバランシェダイオードの降伏電圧よりも大き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】
前記第１電圧と前記第３電圧の電位差は、前記アバランシェダイオードの降伏電圧よりも大きいことを特徴とする請求項１から３、６または７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記アバランシェダイオードのアバランシェ増倍を抑制するクエンチ素子は、前記第２チップに配されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第１チップおよび前記第２チップの外部から前記第２電圧が供給される第２電極が、前記第１多層配線層または前記第２多層配線層に設けられていることを特徴とする請求項１から３、６から８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、光電変換装置および光電変換システムの構造に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
アバランシェ（電子なだれ）増倍を利用し、単一光子レベルの微弱光を検出可能な光電変換装置が知られている。特許文献１は、複数の画素が配列されたセンサチップと、信号処理を行う回路が形成された回路チップの双方を積層構造で電気的に接続した光電変換装置が開示されている。この光電変換装置のセンサチップ内の画素には、電荷がアバランシェ増倍を起こすアバランシェダイオードが用いられることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１７／０１８６７９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、積層構造のアバランシェダイオードを駆動する高電圧を供給する際の配線に関する検討がなされておらず、光電変換装置の信頼性の確保が十分ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光電変換装置は、アバランシェダイオードを備えた第１半導体層と、第１多層配線層とを有する第１チップと、前記アバランシェダイオードからの信号を処理する信号処理部を備えた第２半導体層と、第２多層配線層とを有する第２チップと、を備え、前記第１チップと、前記第２チップは積層されており、前記アバランシェダイオードには、第１電圧と第２電圧が供給され、前記信号処理部には、第３電圧が供給され、前記第１電圧と前記第３電圧の電位差は、前記第２電圧と前記第３電圧の電位差よりも大きく、前記光電変換装置の外部から前記第１電圧が供給される第１電極が、前記第１多層配線層または前記第２多層配線層に設けられており、前記第１電極は、前記第２半導体層と電気的に接続されていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る光電変換装置によれば、信頼性を確保することのできるアバランシェダイオードを有する光電変換装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態に係る光電変換装置、画素チップ、回路チップの概略図である。
第１の実施形態に係る画素のブロック図である。
第１の実施形態に係る光電変換装置の断面図である。
第１の実施形態に係る光電変換装置の平面図である。
第２の実施形態に係る光電変換装置の断面図である。
第３の実施形態に係る光電変換装置の断面図である。
第３の実施形態に係る光電変換装置の平面図である。
第４の実施形態に係る光電変換装置の断面図である。
第４の実施形態に係る光電変換装置の平面図である。
第５の実施形態に係る光電変換装置の断面図である。
第５の実施形態に係る光電変換装置の平面図である。
第６の実施形態に係る光電変換装置の断面図である。
第７の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
第８の実施形態の光電変換システムおよび移動体の概略図である。
第８の実施形態の光電変換システムの動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に係る実施形態に係る光電変換装置について説明する。各実施形態の共通している符号は同じ部材または同じ機能・効果を奏する部材であるため、説明を省略することがある。また、各実施形態で説明した構成は、その他の実施形態で説明した構成と相互に置換することが可能である。
【０００９】
［第１の実施形態］
図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係る積層型の光電変換装置の構成を示す図である。光電変換装置１０１０は、センサチップ１１と、回路チップ２１の２枚のチップが積層され、且つ電気的に接続されることにより構成される。
【００１０】
センサチップ１１には、画素領域１２が配され、回路チップ２１には、画素領域１２で検出された信号を処理する回路領域２２が配される。
（【００１１】以降は省略されています）

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