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公開番号2024166817
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023083186
出願日2023-05-19
発明の名称光電変換装置および機器
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H01L 27/146 20060101AFI20241122BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】長波長領域の感度向上に有利な技術を提供する。
【解決手段】第1主面および第2主面を有する半導体層に複数の画素が配された光電変換装置であって、前記複数の画素のそれぞれは、前記半導体層に配されたアバランシェフォトダイオードと、前記半導体層と前記第2主面に接する電極パターンとによって構成されるショットキーバリアダイオードと、を含み、前記第2主面は、前記第2主面に対する正射影において前記アバランシェフォトダイオードと重なる領域を有し、前記領域は、前記電極パターンに接している第1領域と、絶縁層に接している第2領域と、を含む。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
第１主面および第２主面を有する半導体層に複数の画素が配された光電変換装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、
前記半導体層に配されたアバランシェフォトダイオードと、
前記半導体層と前記第２主面に接する電極パターンとによって構成されるショットキーバリアダイオードと、を含み、
前記第２主面は、前記第２主面に対する正射影において前記アバランシェフォトダイオードと重なる領域を有し、前記領域は、前記電極パターンに接している第１領域と、絶縁層に接している第２領域と、を含むことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第２主面に対する正射影において、前記電極パターンはスリットを有し、
前記スリットが、前記第２領域を構成してい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２主面に対する正射影において、前記電極パターンは、第１方向を長手方向とし、前記第１方向と交差する第２方向に並ぶように配された複数の第１部分と、前記複数の第１部分の前記第１方向の一方の端部を互いに接続するように前記第２方向に沿って配された第２部分と、を含み、
前記第２主面に対する正射影において、前記第２主面のうち前記複数の第１部分のそれぞれの間に配された前記電極パターンに覆われていない領域が、前記第２領域のうち少なくとも一部を構成してい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】
前記第２主面に対する正射影において、前記電極パターンは、前記複数の第１部分の前記第１方向の他方の端部を互いに接続するように前記第２方向に沿って配された第３部分をさらに含む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】
前記第２主面に対する正射影において、前記電極パターンは、前記第２部分と前記第３部分との間に配され、前記複数の第１部分を互いに接続するように前記第２方向に沿って配された１つ以上の第４部分をさらに含む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】
前記複数の画素は、第１画素と第２画素とを含み、
前記第２主面に対する正射影において、
前記第１画素の前記電極パターンは、第１方向を長手方向とし、前記第１方向と交差する第２方向に並ぶように配された複数の第１部分と、前記複数の第１部分の前記第１方向の一方の端部を互いに接続するように前記第２方向に沿って配された第２部分と、を含み、
前記第１画素において、前記第２主面のうち前記複数の第１部分のそれぞれの間に配された前記電極パターンに覆われていない領域が、前記第２領域のうち少なくとも一部を構成し
前記第２画素の前記電極パターンは、前記第２方向を長手方向とし、前記第１方向に並ぶように配された複数の第３部分と、前記複数の第３部分の前記第２方向の一方の端部を互いに接続するように前記第１方向に沿って配された第４部分と、を含み、
前記第２画素において、前記第２主面のうち前記複数の第３部分のそれぞれの間に配された前記電極パターンに覆われていない領域が、前記第２領域のうち少なくとも一部を構成し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７】
前記第１画素と前記第２画素とが、互いに隣り合うように配されている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】
前記電極パターンは、第１電極パターンと第２電極パターンとを含み、
前記第２主面に対する正射影において、
前記第１電極パターンは、第１方向を長手方向とし、前記第１方向と交差する第２方向に並ぶように配された複数の第１部分と、前記複数の第１部分の前記第１方向の一方の端部を互いに接続するように前記第２方向に沿って配された第２部分と、を含み、
前記第２電極パターンは、前記第１方向を長手方向とし、前記第２方向に並ぶように配された複数の第３部分と、前記複数の第３部分の前記第１方向の他方の端部を互いに接続するように前記第２方向に沿って配された第４部分と、を含み、
前記第２主面のうち前記複数の第１部分および前記複数の第３部分のそれぞれの間に配された前記第１電極パターンおよび前記第２電極パターンに覆われていない領域が、前記第２領域のうち少なくとも一部を構成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９】
前記複数の第１部分と前記複数の第３部分とは、互いに接していな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】
前記第１電極パターンと前記第２電極パターンとが、互いに異なる材料を含む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、光電変換装置および機器に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
単一光子レベルの微弱光を検出可能なアバランシェ増倍を起こすアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いた光電変換素子が知られている。特許文献１には、ＡＰＤを画素領域にアレイ状に配したセンサチップと、ＡＰＤから出力される信号の処理やＡＰＤに電力を供給する回路が配されたロジックチップと、が積層された光検出器が示されている。また、特許文献１には、シリコン基板にＡＰＤを形成することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－２０１００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シリコンは、長波長側の吸収係数が低いため、短波赤外（ＳＷＩＲ）領域などの感度が低くなってしまう。
【０００５】
本発明は、長波長領域の感度向上に有利な技術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】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る光電変換素子は、第１主面および第２主面を有する半導体層に複数の画素が配された光電変換装置であって、前記複数の画素のそれぞれは、前記半導体層に配されたアバランシェフォトダイオードと、前記半導体層と前記第２主面に接する電極パターンとによって構成されるショットキーバリアダイオードと、を含み、前記第２主面は、前記第２主面に対する正射影において前記アバランシェフォトダイオードと重なる領域を有し、前記領域は、前記電極パターンに接している第１領域と、絶縁層に接している第２領域と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、長波長領域の感度向上に有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態の光電変換装置の構成例を示す図。
図１の光電変換装置の画素アレイの構成例を示す図。
図１の光電変換装置の構成例を示すブロック図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す回路図。
図１の光電変換装置の画素の動作例を説明する図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す平面図。
図６の画素の構成例を示す断面図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す平面図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す平面図。
図９の画素の構成例を示す断面図。
図９の画素の構成例を示す断面図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す断面図。
図１２の画素の特性を示す図。
図１２の画素のピラー構造を説明する図。
図１２の画素の特性を示す図。
本実施形態の光電変換装置が組み込まれたカメラの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
まず、図１～図５を用いて、以下に説明する各実施形態に共通する構成を説明する。図１は、光電変換装置１００の構成例を示す図である。光電変換装置１００は、センサ基板１１と回路基板２１との２つの基板が積層され、かつ、電気的に接続されることによって構成されうる。つまり、光電変換装置１００は、積層型のデバイスであってもよい。センサ基板１１には、後述するように、複数の画素１０１が配された半導体層３０１や配線構造体３０２などが配されている。回路基板２１には、後述するように、信号処理回路１０３などの回路を有する半導体層３０４や配線構造体３０５などが配されている。光電変換装置１００は、回路基板２１の半導体層３０４、回路基板２１の配線構造体３０５、センサ基板１１の配線構造体３０２、センサ基板１１の半導体層３０１の順に積層して構成されうる。光電変換装置１００は、センサ基板１１の半導体層３０１の主面３９３から光が入射する、所謂、裏面照射型の光電変換装置でありうる。センサ基板１１には、複数の画素１０１を備える画素領域１２が配される。回路基板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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