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公開番号2024140524
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023051698
出願日2023-03-28
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,個人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】光電変換装置の性能向上
【解決手段】複数の画素を有する光電変換装置であって、第1の面と、前記第1の面に対向する第2の面を備え、複数のAPDを有する半導体層と、第1の配線と、第2の配線とを備え、前記第1の面の側に設けられた配線層と、を有し、前記複数の画素のそれぞれは、第1のAPDと、前記第1のAPDと第1の方向で隣り合う第2のAPDと、前記第1のAPDと前記第2のAPDに共通して配され、前記第2の面の側に設けられるMLを含み、前記第1の方向において、前記複数の画素同士の間に配された前記第1の配線の幅よりも、前記第1のAPDの前記第2の配線と前記第2のAPDの前記第2の配線との間に配された前記第1の配線の幅が広いことを特徴とする光電変換装置。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
複数の画素を有する光電変換装置であって、
第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面を備え、複数のアバランシェフォトダイオードを有する半導体層と、
第１の配線と、第２の配線とを備え、前記第１の面の側に設けられた配線層と、を有し、
前記複数の画素のそれぞれは、
第１のアバランシェフォトダイオードと、
前記第１のアバランシェフォトダイオードと第１の方向で隣り合う第２のアバランシェフォトダイオードと、
前記第１のアバランシェフォトダイオードと前記第２のアバランシェフォトダイオードに共通して配され、前記第２の面の側に設けられるマイクロレンズを含み、
前記第１の方向において、前記複数の画素同士の間に配された前記第１の配線の幅よりも、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線と前記第２のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線との間に配された前記第１の配線の幅が広いことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１の配線は前記アバランシェフォトダイオードの一方の端子に電圧を供給し、
前記第２の配線は前記アバランシェフォトダイオードの他方の端子に電圧を供給す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のアバランシェフォトダイオードは、前記第１の面の側から順に第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域との間でＰＮ接合を構成する第２導電型の第２半導体領域と、を含み、
平面視において、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線は、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第１半導体領域と重な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４】
平面視において、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第１半導体領域の形状と、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線の形状とは相似であることを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記複数の画素のそれぞれは第３のアバランシェフォトダイオードと第４のアバランシェフォトダイオードとを含み、
前記第３のアバランシェフォトダイオードと前記第４のアバランシェフォトダイオードとは前記第１のアバランシェフォトダイオード及び前記第２のアバランシェフォトダイオードと前記マイクロレンズを共有す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６】
請求項１に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が出力する信号を用いて画像を生成する信号処理部と、を有することを特徴とする光電変換システム。
【請求項７】
請求項１に記載の光電変換装置を含む移動体であって、
前記光電変換装置が出力する信号を用いて前記移動体の移動を制御する制御部を有することを特徴とする移動体。
【請求項８】
複数の画素を有する光電変換装置であって、
第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面を備え、複数のアバランシェフォトダイオードを有する半導体層と、
第１の配線と、第２の配線とを備え、前記第１の面の側に設けられた配線層と、を有し、
前記複数の画素のそれぞれは、
第１のアバランシェフォトダイオードと、
前記第１のアバランシェフォトダイオードと第１の方向で隣り合う第２のアバランシェフォトダイオードと、
前記第１のアバランシェフォトダイオードと前記第２のアバランシェフォトダイオードに共通して配され、前記第２の面の側に設けられるマイクロレンズを含み、
前記第１の方向において、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線と前記第２のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線との間に前記第１の配線を設けないことを特徴とする光電変換装置。
【請求項９】
前記第１の配線は前記アバランシェフォトダイオードの一方の端子に電圧を供給し、
前記第２の配線は前記アバランシェフォトダイオードの他方の端子に電圧を供給す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１０】
前記第１のアバランシェフォトダイオードは、前記第１の面の側から順に第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域との間でＰＮ接合を構成する第２導電型の第２半導体領域と、を含み、
平面視において、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線は、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第１半導体領域と重なる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 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）を含む光電変換装置が知られている。特許文献１にはＡＰＤを含む複数の画素上に１つのマイクロレンズを配置することにより位相差検出を可能とした構成が示されている。また、特許文献２には、感度の向上を目的としてＡＰＤを含む複数の画素にメタル配線による反射構造を設ける構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１４１１２２号公報
特開２０１８－０８８４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行文献１に開示された構成では配線層中への光の侵入により感度の低下や隣接画素へのクロストークが懸念される。また、複数のＡＰＤ上に１つのマイクロレンズを配置した光電変換装置に先行文献２に開示された構成を適用した場合、１つのＡＰＤの上に１つのマイクロレンズを配置した場合と比較して集光位置に対するメタル配線の配置が最適でなくなる。そのため、感度の低下やクロストークの増加を引き起こす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの側面は、複数の画素を有する光電変換装置であって、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面を備え、複数のアバランシェフォトダイオードを有する半導体層と、第１の配線と、第２の配線とを備え、前記第１の面の側に設けられた配線層と、を有し、前記複数の画素のそれぞれは、第１のアバランシェフォトダイオードと、前記第１のアバランシェフォトダイオードと第１の方向で隣り合う第２のアバランシェフォトダイオードと、前記第１のアバランシェフォトダイオードと前記第２のアバランシェフォトダイオードに共通して配され、前記第２の面の側に設けられるマイクロレンズを含み、前記第１の方向において、前記複数の画素同士の間に配された前記第１の配線の幅よりも、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線と前記第２のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線との間に配された前記第１の配線の幅が広いことを特徴とする。
【０００６】
本発明の別の側面は、複数の画素を有する光電変換装置であって、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面を備え、複数のアバランシェフォトダイオードを有する半導体層と、第１の配線と、第２の配線とを備え、前記第１の面の側に設けられた配線層と、を有し、前記複数の画素のそれぞれは、第１のアバランシェフォトダイオードと、前記第１のアバランシェフォトダイオードと第１の方向で隣り合う第２のアバランシェフォトダイオードと、前記第１のアバランシェフォトダイオードと前記第２のアバランシェフォトダイオードに共通して配され、前記第２の面の側に設けられるマイクロレンズを含み、前記第１の方向において、前記第１のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線と前記第２のアバランシェフォトダイオードの前記第２の配線との間に前記第１の配線を設けないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光電変換装置の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
撮像装置の概略図である。
画素アレイの概略図である。
撮像装置のブロック図である。
画素の等価回路図である。
ＳＰＡＤ画素の動作説明図である。
画素の断面図の比較例である。
画素の平面図の比較例である。
第１実施形態に係る撮像装置の画素の平面図である。
第１実施形態に係る撮像装置の画素の断面図である。
第１実施形態に係る撮像装置の画素の断面図である。
第２実施形態に係る撮像装置の画素の平面図である。
第２実施形態に係る撮像装置の画素の断面図である。
第３実施形態に係る撮像装置の画素の平面図である。
第４実施形態に係る撮像装置の画素の平面図である。
第４実施形態に係る撮像装置の画素の断面図である。
第５実施形態に係る撮像装置の画素の平面図である。
第５実施形態に係る撮像装置の画素の断面図である。
第６実施形態に係る撮像装置の画素の平面図である。
第６実施形態に係る撮像装置の画素の断面図である。
第５の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第６の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第７の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第８の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第９の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。以下の説明において、同一の構成については同一の番号を付して説明を省略することがある。
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、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実施形態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。
（【００１１】以降は省略されています）

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