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公開番号2025111250
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024005561
出願日2024-01-17
発明の名称光電変換装置、光電変換システム、移動体および機器
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H10F 39/18 20250101AFI20250723BHJP()
要約【課題】クロストークの抑制に有利な技術を提供する。
【解決手段】第1主面および第2主面を有し、互いに隣り合う第1アバランシェフォトダイオードおよび第2アバランシェフォトダイオードを備える半導体層と、前記第1主面から前記第2主面に向かって延びるトレンチと、を備える光電変換装置であって、前記トレンチの少なくとも一部は、前記第1アバランシェフォトダイオードと前記第2アバランシェフォトダイオードとの間に配され、前記トレンチには、第1導電部および第2導電部が配され、前記第1主面に対する正射影において、前記第1導電部と前記第2導電部とは、離隔して配されている。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
第１主面および第２主面を有し、互いに隣り合う第１アバランシェフォトダイオードおよび第２アバランシェフォトダイオードを備える半導体層と、前記第１主面から前記第２主面に向かって延びるトレンチと、を備える光電変換装置であって、
前記トレンチの少なくとも一部は、前記第１アバランシェフォトダイオードと前記第２アバランシェフォトダイオードとの間に配され、
前記トレンチには、第１導電部および第２導電部が配され、
前記第１主面に対する正射影において、前記第１導電部と前記第２導電部とは、離隔して配されていることを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１アバランシェフォトダイオードおよび前記第２アバランシェフォトダイオードのそれぞれは、前記第１主面と前記第２主面との間に配された第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域と前記第２主面との間に配され、前記第１半導体領域との間でアバランシェ増倍を誘起する第２導電型の第２半導体領域と、を含む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主面と前記第２主面とを結ぶ方向である深さ方向において、前記第１導電部および前記第２導電部は、少なくとも前記第２半導体領域が配される深さに配され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４】
前記トレンチにおいて、前記第１導電部と前記第２導電部との間に、絶縁体が配され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５】
前記絶縁体は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層と前記トレンチの内壁との間に配され、前記第１絶縁層とは異なる材料を含む第２絶縁層と、を含むことを特徴する請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記トレンチの内壁と前記第１導電部との間、および、前記トレンチの内壁と前記第２導電部との間に、前記第２絶縁層が配されていることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記トレンチは、前記第１アバランシェフォトダイオードを取り囲むように配された部分および前記第２アバランシェフォトダイオードを取り囲むように配された部分を含む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８】
前記第１主面に対する正射影において、前記第１導電部は、前記第１アバランシェフォトダイオードの中心と前記第２アバランシェフォトダイオードの中心との間に配されている部分を含む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】
前記第１主面に対する正射影において、
前記トレンチは、前記第１アバランシェフォトダイオードを取り囲むように配された多角形状の第１部分および前記第２アバランシェフォトダイオードを取り囲むように配された多角形状の第２部分を含み、
前記第１部分と前記第２部分とは、１つの辺を共有しており、
前記第１導電部は、前記１つの辺に配され、
前記第２導電部は、前記１つの辺に配され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主面に対する正射影において、
前記トレンチは、前記第１アバランシェフォトダイオードを取り囲むように配された多角形状の第１部分および前記第２アバランシェフォトダイオードを取り囲むように配された多角形状の第２部分を含み、
前記第１部分と前記第２部分とは、１つの頂点を共有しており、
前記第１導電部は、前記１つの頂点に配されている部分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、光電変換システム、移動体および機器に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
単一光子レベルの光を検出可能なアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が知られている。特許文献１には、ｐｎ接合に高い逆バイアスを印加し、高電界領域（アバランシェ増倍領域）を形成することによって、１つのフォトンの検出に用いることができるシングルフォトンアバランシェフォトダイオード（ＳＰＡＤ）が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
２０１５－０４１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャリアの増倍時に、高電界領域で励起したキャリアが光子を放出するアバランシェ発光が生じると、発光が生じた画素に隣接する画素によって光が検出されてしまうクロストークが発生する可能性がある。
【０００５】
本発明は、クロストークの抑制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主面を有し、互いに隣り合う第１アバランシェフォトダイオードおよび第２アバランシェフォトダイオードを備える半導体層と、前記第１主面から前記第２主面に向かって延びるトレンチと、を備える光電変換装置であって、前記トレンチの少なくとも一部は、前記第１アバランシェフォトダイオードと前記第２アバランシェフォトダイオードとの間に配され、前記トレンチには、第１導電部および第２導電部が配され、前記第１主面に対する正射影において、前記第１導電部と前記第２導電部とは、離隔して配されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、クロストークの抑制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６の画素の製造工程例を示す断面図。
図６の画素の製造工程例を示す断面図。
図６の画素の製造工程例を示す断面図。
図６の画素の製造工程例を示す断面図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す平面図。
図１２の画素の構成例を示す断面図。
図１２の画素の製造工程例を示す断面図。
図１２の画素の製造工程例を示す断面図。
図１２の画素の製造工程例を示す断面図。
図１２の画素の製造工程例を示す断面図。
図１２の画素の製造工程例を示す断面図。
図１２の画素の製造工程例を示す断面図。
図１２の画素の製造工程例を示す断面図。
図１２の画素の製造工程例を示す断面図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す平面図。
図２２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２４の画素の構成例を示す断面図。
図２４の画素の変形例を示す平面図。
図２４の画素の変形例を示す平面図。
図２７の画素の構成例を示す断面図。
本実施形態の光電変換装置を用いた光電変換システムの機能ブロック図。
本実施形態の光電変換装置を用いた光電変換システムの機能ブロック図。
本実施形態の光電変換装置を用いた光電変換システムの機能ブロック図。
本実施形態の光電変換装置を用いた光電変換システムの機能ブロック図。
本実施形態の光電変換装置を用いた光電変換システムを示す図。
【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、以下に説明する光電変換装置１００に用いられうるアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤと示す場合がある。）について説明する。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（以下、単に基板１１と示す場合がある。）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。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などが配されている。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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