特許ウォッチ

公開番号2025016041
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023119050
出願日2023-07-21
発明の名称光検出装置
出願人ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10F 39/18 20250101AFI20250124BHJP()
要約【課題】性能の向上を可能とする光検出装置を提供する。
【解決手段】光検出装置において、第1画素は、第1光電変換部と、第1光電変換部から転送される電荷を保持可能な第1電荷保持部と、第1面と第1電荷保持部との間に設けられた第1遮光部と、を有する。第2画素は、第2光電変換部と、第2光電変換部から転送される電荷を保持可能な第2電荷保持部と、第1面と第2電荷保持部との間に設けられた第2遮光部と、を有する。平面視で、第1遮光部に設けられている第1開口部と、第2遮光部に設けられている第2開口部は、線対称である。平面視で、第1遮光部の第1開口部に沿う第1端部と、第2遮光部の第2開口部に沿う第2端部は、第1方向及び第2方向の両方と斜めに交差する方向にそれぞれ延びている。
【選択図】図4E
特許請求の範囲【請求項１】
第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた複数のセンサ画素と、を備え、
前記複数のセンサ画素の各々は、
第１画素と、
前記第１面に平行な第１方向において、前記第１画素と隣り合う第２画素と、を有し、
前記第１画素は、
前記第１面側から入射した光を光電変換して電荷を生成可能な第１光電変換部と、
前記第１光電変換部を挟んで前記第１面の反対側に設けられ、前記第１光電変換部から転送される前記電荷を保持可能な第１電荷保持部と、
前記第１面と前記第１電荷保持部との間に設けられた第１遮光部と、を有し、
前記第２画素は、
前記第１面側から入射した光を光電変換して電荷を生成可能な第２光電変換部と、
前記第２光電変換部を挟んで前記第１面の反対側に設けられ、前記第２光電変換部から転送される前記電荷を保持可能な第２電荷保持部と、
前記第１面と前記第２電荷保持部との間に設けられた第２遮光部と、を有し、
前記第１面の法線方向からの平面視で、前記第１遮光部に設けられている第１開口部と、前記第２遮光部に設けられている第２開口部は、前記センサ画素の中央を通り前記第１方向と直交する第２方向に平行な直線を対称軸として線対称であり、
前記平面視で、前記第１遮光部の前記第１開口部に沿う第１端部と、前記第２遮光部の前記第２開口部に沿う第２端部は、前記第１方向及び前記第２方向の両方と斜めに交差する方向にそれぞれ延びている、光検出装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１遮光部及び前記第２遮光部はそれぞれ、前記第１面に対して平行に、かつ前記第１面から互いに同じ深さに設けられている、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記複数のセンサ画素の各々は、
前記第１画素と前記第２画素との間であって前記対称軸と重なる位置に配置された画素内分離部をさらに有する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記画素内分離部は、
第１画素内分離部と、
前記第２方向で前記第１画素内分離部と向かい合う第２画素内分離部とを有し、
前記第１画素内分離部と前記第２画素内分離部との間には、前記第１画素と前記第２画素とを連通する第１スペースが設けられている、請求項３に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記第１画素内分離部の前記第２方向における長さは、前記第２画素内分離部の前記第２方向における長さよりも長い、請求項４に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記第１面及び前記第２面の一方から他方に至る方向を前記半導体基板の厚さ方向とすると、
前記第１画素内分離部は、
前記半導体基板の前記厚さ方向に設けられた第１トレンチと、
前記第１トレンチ内に絶縁膜を介して設けられた第１金属膜とを有する、請求項４に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記厚さ方向において、前記第１トレンチは、前記第２面から前記第１遮光部及び前記第２遮光部に至る間まで設けられており、前記第１遮光部及び前記第２遮光部から前記第１面に至る間には設けられていない、請求項６に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記第１遮光部及び前記第２遮光部は、それぞれ、前記第１画素内分離部と一体に形成されている、請求項４に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記半導体基板に設けられ、前記複数のセンサ画素のうちの隣り合う一方のセンサ画素と他方のセンサ画素との間に配置される画素間分離部、をさらに備え、
前記画素間分離部には、前記一方のセンサ画素と前記他方のセンサ画素との間を連通する第２スペースが設けられており、
前記平面視で、前記第１スペースは前記第２スペースよりも幅が広い、請求項４に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記第１画素は、
前記第１面と前記第１電荷保持部との間であって、前記第１遮光部よりも前記第１面に近い位置に設けられた第３遮光部をさらに有し、
前記第２画素は、
前記第１面と前記第２電荷保持部との間であって、前記第２遮光部よりも前記第１面に近い位置に設けられた第４遮光部をさらに有する、請求項１に記載の光検出装置。
（【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】
本開示は、光検出装置に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
光入射方向においてフォトダイオードとメモリとが積層され、フォトダイオードとメモリとの間に遮光膜が配置された構造を有する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１／１１７６４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の撮像装置では、性能のさらなる向上が求められている。
【０００５】
本開示はこのような事情に鑑みてなされたもので、性能向上を可能とする光検出装置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】
本開示の一態様に係る光検出装置は、第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体基板と、前記半導体基板に設けられた複数のセンサ画素と、を備える。前記複数のセンサ画素の各々は、第１画素と、前記第１面に平行な第１方向において、前記第１画素と隣り合う第２画素と、を有する。前記第１画素は、前記第１面側から入射した光を光電変換して電荷を生成可能な第１光電変換部と、前記第１光電変換部を挟んで前記第１面の反対側に設けられ、前記第１光電変換部から転送される前記電荷を保持可能な第１電荷保持部と、前記第１面と前記第１電荷保持部との間に設けられた第１遮光部と、を有する。前記第２画素は、前記第１面側から入射した光を光電変換して電荷を生成可能な第２光電変換部と、前記第２光電変換部を挟んで前記第１面の反対側に設けられ、前記第２光電変換部から転送される前記電荷を保持可能な第２電荷保持部と、前記第１面と前記第２電荷保持部との間に設けられた第２遮光部と、を有する。前記第１面の法線方向からの平面視で、前記第１遮光部に設けられている第１開口部と、前記第２遮光部に設けられている第２開口部は、前記センサ画素の中央を通り前記第１方向と直交する第２方向に平行な直線を対称軸として線対称である。前記平面視で、前記第１遮光部の前記第１開口部に沿う第１端部と、前記第２遮光部の前記第２開口部に沿う第２端部は、前記第１方向及び前記第２方向の両方と斜めに交差する方向にそれぞれ延びている。
【０００７】
これによれば、第１遮光部及び第２遮光部によって、第１電荷保持部及び第２電荷保持部への光の入射を抑制することができるので、ＰＬＳ（ＰａｒａｓｉｔｉｃＬｉｇｈｔＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；寄生光感度）の低減を図ることができる。また、第１遮光部に設けられている第１開口部と、第２遮光部に設けられている第２開口部は、センサ画素の中央を通る直線を対称軸として線対称である。これにより、第１画素と第２画素との間で、入射光の感度差を小さくできる。さらに、第１遮光部は斜めの第１端部を有し、第２遮光部は斜めの第２端部を有する。これにより、電荷の転送効率向上とＰＬＳ抑制の両立が可能となる。以上から、光検出装置の性能の向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の実施形態１に係る撮像装置の機能の構成例を示すブロック図である。
図２は、本開示の実施形態１に係るセンサ画素の隣り合う２つの画素の回路構成例を示す図である。
図３は、本開示の実施形態１に係るセンサ画素の構成例を示す断面図である。
図４Ａは、本開示の実施形態１に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図４Ｂは、本開示の実施形態１に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図４Ｃは、本開示の実施形態１に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図４Ｄは、本開示の実施形態１に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図４Ｅは、本開示の実施形態１に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図５Ａは、本開示の比較例に係る水平遮光部と、水平遮光部に設けられた開口部とを示す平面図である。
図５Ｂは、本開示の実施形態に係る水平遮光部と、水平遮光部に設けられた開口部とを示す平面図である。
図６は、本開示の実施形態２に係るセンサ画素の構成例を示す断面図である。
図７Ａは、本開示の実施形態２に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図７Ｂは、本開示の実施形態２に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図７Ｃは、本開示の実施形態２に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図７Ｄは、本開示の実施形態２に係るセンサ画素の構成例を示す平面図である。
図８は、本開示の実施形態２の変形例１に係るセンサ画素の構成を示す断面図である。
図９は、本開示の実施形態２の変形例１に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１０は、本開示の実施形態２の変形例２に係るセンサ画素の構成を示す断面図である。
図１１は、本開示の実施形態２の変形例２に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１２は、本開示の実施形態２の変形例３に係るセンサ画素の構成を示す断面図である。
図１３は、本開示の実施形態２の変形例３に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１４は、本開示の実施形態２の変形例４に係るセンサ画素の構成を示す断面図である。
図１５Ａは、本開示の実施形態２の変形例５に係るセンサ画素の構成を示す断面図である。
図１５Ｂは、本開示の実施形態２の変形例５に係るセンサ画素の構成を示す断面図である。
図１６Ａは、本開示の実施形態２の変形例５に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１６Ｂは、本開示の実施形態２の変形例５に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１６Ｃは、本開示の実施形態２の変形例５に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１６Ｄは、本開示の実施形態２の変形例５に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１６Ｅは、本開示の実施形態２の変形例５に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１７は、本開示の実施形態２の変形例６に係るセンサ画素の構成を示す断面図である。
図１８Ａは、本開示の実施形態２の変形例６に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１８Ｂは、本開示の実施形態２の変形例６に係るセンサ画素の構成を示す平面図である。
図１９は、本開示の実施形態２の変形例６に好適なトレンチの形成方法を工程順に示す断面図である。
図２０は、本技術が適用され得る電子機器の構成例を示す図である。
図２１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
図２２は、撮像部の設置位置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下において、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、１８０°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。
（【００１１】以降は省略されています）

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