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公開番号2024103656
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024088516,2022155816
出願日2024-05-31,2015-04-22
発明の名称撮像装置及び電子機器
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20240725BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】撮像品質が高く、低コストで作製することのできる撮像装置を提供する。
【解決手段】第1のトランジスタおよび第2のトランジスタを含んで構成される第1の回
路と、第2のトランジスタおよびフォトダイオードを含んで構成される第2の回路と、を
有し、第1のトランジスタはシリコン基板の第1の面に設けられ、第2のトランジスタは
シリコン基板の第1の面上に第1の絶縁層を介して設けられ、シリコン基板は第2の絶縁
層を有し、第2の絶縁層は、フォトダイオードの側面を囲むように設けられ、第1のトラ
ンジスタはシリコン基板に活性領域を有するp-ch型トランジスタであり、第2のトラ
ンジスタは酸化物半導体層を活性層とするn-ch型トランジスタであり、フォトダイオ
ードはシリコン基板の第1の面とは逆側の面を受光面とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
シリコン基板と、コンタクトプラグと、配線層と、を有する、裏面照射型の撮像装置であって、
前記シリコン基板中に、トランジスタのチャネル形成領域と、第１乃至第５のフォトダイオードと、が設けられ、
前記第１乃至第５のフォトダイオードの受光面は、前記シリコン基板の裏面側に配置され、
前記チャネル形成領域は、前記シリコン基板の裏面とは逆側の面である前記シリコン基板のおもて面側に配置され、
前記第１のフォトダイオードは、前記裏面側の平面視において略四角形状を有し、
前記第２のフォトダイオードは、前記第１のフォトダイオードの前記略四角形状の第１の辺に対応した位置に隣接して配置され、
前記第３のフォトダイオードは、前記第１のフォトダイオードの前記略四角形状の第２の辺に対応した位置に隣接して配置され、
前記第４のフォトダイオードは、前記第１のフォトダイオードの前記略四角形状の第３の辺に対応した位置に隣接して配置され、
前記第５のフォトダイオードは、前記第１のフォトダイオードの前記略四角形状の第４の辺に対応した位置に隣接して配置され、
第１の中空部は、前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードとの間に設けられ、
第２の中空部は、前記第１のフォトダイオードと前記第３のフォトダイオードとの間に設けられ、
第３の中空部は、前記第１のフォトダイオードと前記第４のフォトダイオードとの間に設けられ、
第４の中空部は、前記第１のフォトダイオードと前記第５のフォトダイオードとの間に設けられ、
前記第１の中空部は、平面視において、前記第１の辺に沿う方向の大きさが、前記第１の辺と直交する方向の大きさよりも大きく、
前記第２の中空部は、平面視において、前記第２の辺に沿う方向の大きさが、前記第２の辺と直交する方向の大きさよりも大きく、
前記第３の中空部は、平面視において、前記第３の辺に沿う方向の大きさが、前記第３の辺と直交する方向の大きさよりも大きく、
前記第４の中空部は、平面視において、前記第４の辺に沿う方向の大きさが、前記第４の辺と直交する方向の大きさよりも大きく、
前記シリコン基板の裏面を上側とし、前記シリコン基板のおもて面を下側とした場合において、前記コンタクトプラグは、前記配線層の上方且つ前記シリコン基板の下方に配置された領域を有し、
前記コンタクトプラグは、前記コンタクトプラグと前記シリコン基板とが接するコンタクト領域を介して、前記第１のフォトダイオードのアノードと接続され、
前記コンタクトプラグは、前記配線層に接続され、
前記配線層は、前記第１のフォトダイオードのアノードに電位を供給する機能を有する、撮像装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
シリコン基板と、コンタクトプラグと、配線層と、を有する、裏面照射型の撮像装置であって、
前記シリコン基板中に、トランジスタのチャネル形成領域と、第１乃至第５のフォトダイオードと、が設けられ、
前記第１乃至第５のフォトダイオードの受光面は、前記シリコン基板の裏面側に配置され、
前記チャネル形成領域は、前記シリコン基板の裏面とは逆側の面である前記シリコン基板のおもて面側に配置され、
前記第１のフォトダイオードは、前記裏面側の平面視において略四角形状を有し、
前記第２のフォトダイオードは、前記第１のフォトダイオードの前記略四角形状の第１の辺に対応した位置に隣接して配置され、
前記第３のフォトダイオードは、前記第１のフォトダイオードの前記略四角形状の第２の辺に対応した位置に隣接して配置され、
前記第４のフォトダイオードは、前記第１のフォトダイオードの前記略四角形状の第３の辺に対応した位置に隣接して配置され、
前記第５のフォトダイオードは、前記第１のフォトダイオードの前記略四角形状の第４の辺に対応した位置に隣接して配置され、
第１の中空部は、前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードとの間に設けられ、
第２の中空部は、前記第１のフォトダイオードと前記第３のフォトダイオードとの間に設けられ、
第３の中空部は、前記第１のフォトダイオードと前記第４のフォトダイオードとの間に設けられ、
第４の中空部は、前記第１のフォトダイオードと前記第５のフォトダイオードとの間に設けられ、
前記第１の中空部は、平面視において、前記第１の辺に沿うように延伸した形状を有し、
前記第２の中空部は、平面視において、前記第２の辺に沿うように延伸した形状を有し、
前記第３の中空部は、平面視において、前記第３の辺に沿うように延伸した形状を有し、
前記第４の中空部は、平面視において、前記第４の辺に沿うように延伸した形状を有し、
前記シリコン基板の裏面を上側とし、前記シリコン基板のおもて面を下側とした場合において、前記コンタクトプラグは、前記配線層の上方且つ前記シリコン基板の下方に配置された領域を有し、
前記コンタクトプラグは、前記コンタクトプラグと前記シリコン基板とが接するコンタクト領域を介して、前記第１のフォトダイオードのアノードと接続され、
前記コンタクトプラグは、前記配線層に接続され、
前記配線層は、前記第１のフォトダイオードのアノードに電位を供給する機能を有する、撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記コンタクト領域は、平面視において、前記第１乃至第４の中空部と重ならないように配置されている、撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の撮像装置と、表示部とを有する、電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた撮像装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。そのため、より具体的に本明
細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、それらの駆
動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【０００３】
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、
表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する。
【背景技術】
【０００４】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が
注目されている。当該トランジスタは集積回路（ＩＣ）や画像表示装置（単に表示装置と
も表記する）のような電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半
導体薄膜として、シリコン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化
物半導体が注目されている。
【０００５】
例えば、酸化物半導体として酸化亜鉛、またはＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物半導体を用いて
トランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００６】
また、特許文献３では、酸化物半導体を有し、かつオフ電流が極めて低いトランジスタを
少なくとも画素回路の一部に用い、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ
ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路が作製可能なシリコン半導体を有する
トランジスタを周辺回路に用いることで、高速かつ低消費電力の撮像装置が作製できるこ
とが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
特開２０１１－１１９７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
撮像装置は、あらゆる環境下における用途が想定されるため、低照度環境や動体を被写体
とした場合においても高い撮像品質などが求められる。また、それらの要求を満たしつつ
、より低コストで作製することのできる撮像装置が望まれている。
【０００９】
したがって、本発明の一態様では、低照度下で撮像することができる撮像装置を提供する
ことを目的の一つとする。または、ダイナミックレンジの広い撮像装置を提供することを
目的の一つとする。または、解像度の高い撮像装置を提供することを目的の一つとする。
または、集積度の高い撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、広い温度範
囲において使用可能な撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、高速動作に
適した撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、低消費電力の撮像装置を提
供することを目的の一つとする。または、高開口率の撮像装置を提供することを目的の一
つとする。または、低コストの撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、信
頼性の高い撮像装置を提供することを目的の一つとする。
【００１０】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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