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公開番号2025058593
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023168618
出願日2023-09-28
発明の名称光電変換装置、機器、および移動体
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H10F 39/18 20250101AFI20250402BHJP()
要約【課題】性能への影響を低減しつつ、入射光に対する感度を向上した光電変換装置を提供する。
【解決手段】本開示の光電変換装置は、各々がアバランシェフォトダイオードを含む複数の画素を有し、前記複数の画素は、第1の画素と、前記第1の画素が光電変換する入射光の波長よりも短い波長の光を含む入射光を光電変換する第2の画素と、を含み、入射光を回折する回折領域が、前記第1の画素に設けられ、前記第2の画素に設けられていないことを特徴とする。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
各々がアバランシェフォトダイオードを含む複数の画素を有し、
前記複数の画素は、第１の画素と、前記第１の画素が光電変換する入射光の波長よりも短い波長の光を含む入射光を光電変換する第２の画素と、を含み、
入射光を回折する回折領域が、前記第１の画素に設けられ、前記第２の画素に設けられていないこと
を特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記回折領域は、前記アバランシェフォトダイオードを設けた半導体層の光入射面である第１面に形成した複数の凹部からなる第１凹部を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３】
前記第２の画素は、入射光の反射を低減する複数の凹部からなる第２凹部を有する反射低減領域を備え、
前記第２凹部は、前記第１凹部よりも複数の凹部の間隔が狭いことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記アバランシェフォトダイオードを設けた半導体層の光入射面である第１面と対向する第２面の側に配線層を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５】
前記配線層は、入射光を反射する反射メタルを有し、
平面視において、前記第１の画素に重なる前記反射メタルは、前記第２の画素に重なる前記反射メタルよりも面積が大きい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】
前記アバランシェフォトダイオードを設けた半導体層は、前記複数の画素の間に設けられた半導体領域を有し、
前記第１の画素において、前記半導体領域と、前記配線層に設けられた配線と、の接続部が、平面視において前記アバランシェフォトダイオードを囲う形状で設けられていること
を特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１凹部が有する複数の凹部の間隔が、前記画素の中央部と周辺部で異なっていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第１凹部が有する複数の凹部の間隔が、前記画素の中央部よりも周辺部で狭いことを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第１凹部が有する複数の凹部の間隔が、前記画素の中央部よりも周辺部で広いことを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第１面と対向する第２面の側に設けられた、前記回折領域と異なる回折領域をさらに有し、
前記異なる回折領域は、平面視において、前記第１の画素に設けられ、前記第２の画素に設けられていないこと
を特徴とする請求項２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】
本開示は、光電変換装置、機器、および移動体に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
アバランシェ増倍を利用し、単一光子レベルの微弱光を検出可能な光電変換装置が知られている。特許文献１には、複数の画素が配列されたセンサチップと、信号処理を行う回路が形成された回路チップとを積層し電気的に接続した光電変換装置が開示されている。この光電変換装置のセンサチップ内の画素には、電荷が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が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１７／０１８６７９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
入射光に対する感度を向上するために、アバランシェフォトダイオードを用いる画素の半導体層に回折領域が設けられることがある。回折領域を設けることにより、半導体層中の入射光の光路長が伸びることで、画素の感度が向上する。
【０００５】
しかしながら、検討の結果、赤外光に比べて波長の短いある色の可視光は半導体層を構成するシリコンへの侵入長が短いため、この可視光を光電変換する画素においては、回折領域による感度向上効果は小さいことが分かった。
【０００６】
また、半導体層に回折領域を設けた場合、半導体層と他の層との界面が増えることにより暗電流が増加し、光電変換装置の性能に影響するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一つの側面は、各々がアバランシェフォトダイオードを含む複数の画素を有し、前記複数の画素は、第１の画素と、前記第１の画素が光電変換する入射光の波長よりも短い波長の光を含む入射光を光電変換する第２の画素と、を含み、入射光を回折する回折領域が、前記第１の画素に設けられ、前記第２の画素に設けられていないことを特徴とする光電変換装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の少なくとも一つの実施形態によれば、性能への影響を低減しつつ、入射光に対する感度を向上した光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態に係る光電変換装置の概略図である。
実施形態に係る光電変換装置の画素基板の概略図である。
実施形態に係る光電変換装置の回路基板の概略図である。
実施形態に係る光電変換装置の画素回路の構成例である。
実施形態に係る光電変換装置の画素回路の駆動を示す模式図である。
第１の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第１の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第２の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第３の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第４の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第５の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第６の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第７の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第８の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第９の実施形態に係る画素の例を示す模式図である。
第１０の実施形態に係る機器の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に示す形態は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、本開示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。
（【００１１】以降は省略されています）

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