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公開番号
2025010567
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-01-22
出願番号
2024168153,2021515871
出願日
2024-09-27,2020-03-17
発明の名称
撮像装置
出願人
パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人
個人
,
個人
,
個人
主分類
H10F
39/18 20250101AFI20250115BHJP()
要約
【課題】画質を向上させることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、画素10eと、画素10fと、を備える。画素10eおよび画素10fのそれぞれは、画素電極11と、対向電極12と、光電変換層15と、電子ブロッキング層16と、を含む。光電変換層15は、画素10eと画素10fとにまたがって配置される。画素10eにおける電子ブロッキング層16の面積は、画素10eにおける画素電極11の面積よりも大きく、画素10fにおける電子ブロッキング層16の面積は、画素10fにおける画素電極11の面積よりも大きい。撮像装置は、さらに、画素10eの電子ブロッキング層16および画素10fの電子ブロッキング層16の下方に位置する層間絶縁層50と、画素10eの電子ブロッキング層16と画素10fの電子ブロッキング層16との間に位置し、層間絶縁層50とは異なる材料を含む層間絶縁層51と、を備える。
【選択図】図8
特許請求の範囲
【請求項1】
第1画素と、
前記第1画素に隣接する第2画素と、を備え、
前記第1画素および前記第2画素のそれぞれは、
第1電極と、
前記第1電極の上方に位置し、前記第1電極に対向する第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に位置する光電変換層と、
前記第1電極と前記光電変換層との間に位置する第1電荷ブロッキング層と、を含み、
前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と、前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層とは分離され、
前記光電変換層は、前記第1画素と前記第2画素とにまたがって配置され、
平面視において、前記第1画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第1画素における前記第1電極の面積よりも大きく、前記第2画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第2画素における前記第1電極の面積よりも大きく、
さらに、前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層および前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層の下方に位置する第1絶縁層と、
前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層との間に位置し、前記第1絶縁層とは異なる材料を含む第2絶縁層と、を備える、
撮像装置。
続きを表示(約 1,000 文字)
【請求項2】
第1画素と、
前記第1画素に隣接する第2画素と、を備え、
前記第1画素および前記第2画素のそれぞれは、
第1電極と、
前記第1電極の上方に位置し、前記第1電極に対向する第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に位置する光電変換層と、
前記第1電極と前記光電変換層との間に位置する第1電荷ブロッキング層と、を含み、
前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と、前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層とは分離され、
前記光電変換層は、前記第1画素と前記第2画素とにまたがって配置され、
平面視において、前記第1画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第1画素における前記第1電極の面積よりも小さく、前記第2画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第2画素における前記第1電極の面積よりも小さく、
前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層および前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層の下方に位置する第1絶縁層と、
前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層との間に位置し、前記第1絶縁層とは異なる材料を含む第2絶縁層と、をさらに備える、
撮像装置。
【請求項3】
前記第2絶縁層に接し、平面視において、前記第1画素の前記第1電極と前記第2画素
の前記第1電極との間に位置する第3電極をさらに備える、
請求項1または2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記第2絶縁層は、酸化アルミニウムまたは窒化ケイ素からなる、
請求項1から3のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記第1電極は、金属窒化物からなる、
請求項1から4のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記第1電荷ブロッキング層は、酸化物半導体からなる、
請求項1から5のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記第1電荷ブロッキング層は、前記光電変換層で発生した電子を前記第1電極へ輸送する機能を有する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記第1電荷ブロッキング層は、正孔ブロッキング層である、
請求項1から7のいずれか一項に記載の撮像装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本開示は、撮像装置に関する。
続きを表示(約 3,200 文字)
【背景技術】
【0002】
近年、光電変換素子が半導体基板上に設けられた積層型撮像装置が実現されている。積層型撮像装置では、半導体基板と異なる材料によって光電変換素子の光電変換層を形成することができる。このため、例えば、特許文献1および2に開示されているように、シリコンなどの従来の半導体材料とは異なる無機材料または有機材料によって光電変換層を形成することが可能であり、従来とは異なる波長帯域に感度を有する等、従来の撮像装置とは異なる物性または機能を有する撮像装置が実現可能である。また、積層型撮像装置では、信号電荷を取り出すための電極から信号電荷とは異なる電荷が光電変換層へ流入することを抑制するために、電荷ブロッキング層が光電変換層と電極との間に積層される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018-152393号公報
特開2016-127264号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
積層型撮像装置において、電荷取出し速度および効率を上げるため電荷ブロッキング層および光電変換層の電気伝導度を上げると、隣接画素へ電荷が広がる確率も上がり、混色および解像度低下を招き、画質が低下する。また、混色を防止するために、光電変換層のパターニングを実施すると、光電変換層にダメージが入り光電変換層で発生する暗電流が多くなり、画質を低下させてしまう。
【0005】
そこで、本開示では、画質を向上させることができる撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様に係る撮像装置は、第1画素と、前記第1画素に隣接する第2画素と、を備え、前記第1画素および前記第2画素のそれぞれは、第1電極と、前記第1電極の上方に位置し、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置する光電変換層と、前記第1電極と前記光電変換層との間に位置する第1電荷ブロッキング層と、を含み、前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と、前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層とは分離され、前記光電変換層は、前記第1画素と前記第2画素とにまたがって配置され、平面視において、前記第1画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第1画素における前記第1電極の面積よりも大きく、前記第2画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第2画素における前記第1電極の面積よりも大きく、さらに、前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層および前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層の下方に位置する第1絶縁層と、前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層との間に位置し、前記第1絶縁層とは異なる材料を含む第2絶縁層と、を備える。
【0007】
また、本開示の一態様に係る撮像装置は、第1画素と、前記第1画素に隣接する第2画素と、を備え、前記第1画素および前記第2画素のそれぞれは、第1電極と、前記第1電極の上方に位置し、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置する光電変換層と、前記第1電極と前記光電変換層との間に位置する第1電荷ブロッキング層と、を含み、前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と、前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層とは分離され、前記光電変換層は、前記第1画素と前記第2画素とにまたがって配置され、平面視において、前記第1画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第1画素における前記第1電極の面積よりも小さく、前記第2画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第2画素における前記第1電極の面積よりも小さく、前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層および前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層の下方に位置する第1絶縁層と、前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層との間に位置し、前記第1絶縁層とは異なる材料を含む第2絶縁層と、をさらに備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一態様によれば、画質を向上させることができる撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1は、実施の形態1に係る撮像装置の回路構成を示す回路図である。
図2は、実施の形態1に係る撮像装置の隣接する2つの画素の断面構造を示す概略断面図である。
図3は、比較例1に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図4は、比較例2に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図5は、実施の形態1に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図6は、実施の形態1に係る撮像装置の画素電極および電子ブロッキング層の平面レイアウトを示す平面図である。
図7は、実施の形態1の別の例に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図8は、実施の形態2に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図9は、実施の形態3に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図10は、実施の形態3に係る撮像装置の画素電極および電子ブロッキング層の平面レイアウトを示す平面図である。
図11は、比較例3に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図12は、実施の形態4に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図13は、実施の形態4に係る撮像装置の画素電極、シールド電極および電子ブロッキング層の平面レイアウトを示す平面図である。
図14は、実施の形態5に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図15は、実施の形態6に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図16は、実施の形態6の別の例に係る撮像装置の光電変換部の断面構造を示す概略断面図である。
図17は、実施の形態6の別の例に係る撮像装置の画素電極、シールド電極および電子ブロッキング層の平面レイアウトを示す平面図である。
図18は、実施の形態7に係る撮像装置の画素電極、電子ブロッキング層およびカラーフィルタの平面レイアウトを示す平面図である。
図19は、実施の形態8に係るカメラシステムの構造を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
(本開示の概要)
本開示の一態様に係る撮像装置は、第1画素と、前記第1画素に隣接する第2画素と、を備える。前記第1画素および前記第2画素のそれぞれは、第1電極と、前記第1電極の上方に位置し、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置する光電変換層と、前記第1電極と前記光電変換層との間に位置する第1電荷ブロッキング層と、を含む。前記第1画素の前記第1電荷ブロッキング層と、前記第2画素の前記第1電荷ブロッキング層とは分離されている。前記光電変換層は、前記第1画素と前記第2画素とにまたがって配置されている。平面視において、前記第1画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第1画素における前記第1電極の面積よりも大きい。平面視において、前記第2画素における前記第1電荷ブロッキング層の面積は、前記第2画素における前記第1電極の面積よりも大きい。
(【0011】以降は省略されています)
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