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公開番号2024127607
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036869
出願日2023-03-09
発明の名称光電変換装置及び光電変換システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】積層型の光電変換装置の機能や特性を更に向上するための技術を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、第1基板と第2基板とを含む複数の基板が積層されてなり、入射光に応じた信号を出力する画素を有する。画素は、入射光の光量に応じた電荷を生成する光電変換素子と、光電変換素子が保持する電荷を第1ノードに転送する第1トランジスタと、ソース及びドレインのうちの一方が第1ノードに電気的に接続された第2トランジスタと、ゲートが第1ノードに電気的に接続された第3トランジスタと、を有する。第1基板は、光電変換素子、第1トランジスタ及び第2トランジスタが設けられた第1半導体層を有し、第2基板は、第3トランジスタが設けられた第2半導体層を有する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
第１基板と第２基板とを含む複数の基板が積層されてなり、入射光に応じた信号を出力する画素を有する光電変換装置であって、
前記画素は、入射光の光量に応じた電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子が保持する電荷を第１ノードに転送する第１トランジスタと、ソース及びドレインのうちの一方が前記第１ノードに電気的に接続された第２トランジスタと、ゲートが前記第１ノードに電気的に接続された第３トランジスタと、を有し、
前記第１基板は、前記光電変換素子、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが設けられた第１半導体層を有し、
前記第２基板は、前記第３トランジスタが設けられた第２半導体層を有する
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２トランジスタは、前記第１ノードの電位をリセットするためのリセットトランジスタである
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第２基板は、前記第１基板に対してフェイス・トゥ・バックで貼り合わされており、
前記第２トランジスタの前記ソース及び前記ドレインのうちの他方に、前記第２半導体層を貫通するように設けられた第１貫通電極を介して電源配線が電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項２記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第２トランジスタは、前記第１ノードの容量を切り替えるための蓄積トランジスタである
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記画素は、前記第２トランジスタのソース及びドレインのうちの一方が電気的に接続されたリセットトランジスタを更に有する
ことを特徴とする請求項４記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記リセットトランジスタは、前記第１半導体層に設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第２基板は、前記第１基板に対してフェイス・トゥ・バックで貼り合わされており、
前記リセットトランジスタの前記ソース及び前記ドレインのうちの他方に、前記第２半導体層を貫通するように設けられた第１貫通電極を介して電源配線が電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項６記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記リセットトランジスタは、前記第２半導体層に設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第２基板は、前記第１基板に対してフェイス・トゥ・バックで貼り合わされており、
前記第２トランジスタの前記ソース及び前記ドレインのうちの他方に、前記第２半導体層を貫通するように設けられた第１貫通電極を介して前記リセットトランジスタが電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項８記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第２基板は、前記第１基板に対してフェイス・トゥ・バックで貼り合わされており、
前記第３トランジスタは、前記第２半導体層を貫通するように設けられた第２貫通電極を介して前記第１ノードに電気的に接続されている
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、光電変換装置及び光電変換システムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳイメージセンサなどに代表される光電変換装置の更なる高性能化・高機能化の要求に伴い、光電変換素子とその他の回路要素とを別々の基板に配置した積層型の光電変換装置が提案されている。特許文献１には、光電変換素子が設けられた第１基板と、画素回路が設けられた第２基板と、信号処理回路が設けられた第３基板とを積層した積層型の撮像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１９／１３０７０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、各基板に設けられる回路要素が必ずしも適切に配置されているとは言えず、微細化やノイズ抑制が十分に図られているとは言えなかった。
【０００５】
本発明の目的は、積層型の光電変換装置の機能や特性を更に向上するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の一開示によれば、第１基板と第２基板とを含む複数の基板が積層されてなり、入射光に応じた信号を出力する画素を有する光電変換装置であって、前記画素は、入射光の光量に応じた電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子が保持する電荷を第１ノードに転送する第１トランジスタと、ソース及びドレインのうちの一方が前記第１ノードに電気的に接続された第２トランジスタと、ゲートが前記第１ノードに電気的に接続された第３トランジスタと、を有し、前記第１基板は、前記光電変換素子、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが設けられた第１半導体層を有し、前記第２基板は、前記第３トランジスタが設けられた第２半導体層を有する光電変換装置が提供される。
【０００７】
また、本明細書の他の一開示によれば、第１基板と第２基板とを含む複数の基板が積層されてなり、入射光に応じた信号を出力する画素を有する光電変換装置であって、前記画素は、入射光の光量に応じた電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子が保持する電荷を第１ノードに転送する第１トランジスタと、ソース及びドレインのうちの一方が前記第１ノードに電気的に接続された第２トランジスタと、ゲートが前記第１ノードに電気的に接続された第３トランジスタと、を有し、前記第１基板は、前記光電変換素子及び前記第１トランジスタが設けられた第１半導体層を有し、前記第２基板は、前記第２トランジスタ及び前記第３トランジスタが設けられた第２半導体層を有し、前記第１トランジスタのゲートは、前記第１ノードとの間に容量を構成する要素と平面視において重ならない光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、積層型の光電変換装置において、機能や特性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第１実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す模式図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置における画素の等価回路図（その１）である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置における画素の等価回路図（その２）である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図（その１）である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図（その２）である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図（その３）である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図（その４）である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す平面図である。
本発明の第２実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示す等価回路図である。
本発明の第２実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図である。
本発明の第３実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示す等価回路図である。
本発明の第３実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図である。
本発明の第４実施形態による光電変換装置の構成例を示す平面図（その１）である。
本発明の第４実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図（その１）である。
本発明の第４実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図（その２）である。
本発明の第４実施形態による光電変換装置の構成例を示す平面図（その２）である。
本発明の第５実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。
本発明の第５実施形態による光電変換装置を示す概略断面図である。
本発明の第６実施形態による光電変換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７実施形態による光電変換システム及び移動体の構成例を示す図である。
本発明の第８実施形態による機器の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に示す形態は、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や位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、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。すなわち、上下が逆転した構成であっても、本発明の技術的範囲に属する。
（【００１１】以降は省略されています）

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