JP7797140B2

JP7797140B2 - 光電変換装置、光電変換システム、移動体

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Description

本発明は、光電変換装置、該光電変換装置を用いた光電変換システムおよび移動体に関する。

光電変換装置の製造工程において、エッチング等の加工によって基板結晶内に格子欠陥などが生じた場合、この格子欠陥は暗電流等のノイズ源になりうる。特許文献１には、センサ部の光入射面にホール蓄積層を形成する負の固定電荷膜を形成した後、周辺回路部の固定電荷膜を除去する光電変換装置の製造方法が記載されている。

特開２００９－８８４３０号

周辺回路部に重なる固定電荷膜を除去する際には、特許文献１に示すように固定電荷膜の下に界面準位を下げる膜を形成しなければ基板にエッチングダメージが少なからず入り、基板の結晶に格子欠陥が生じる場合がある。この格子欠陥が回路駆動時におけるノイズ源になりうる。

また、周辺回路部の負の固定電荷膜を除去した後にシリコン酸化膜などの絶縁膜を形成する場合、形成されたシリコン酸化膜は正の固定電荷膜になり得る。周辺回路部の光入射面側には、各々が電子蓄積層である、複数のＮ型のウエル領域が設けられる。正の固定電荷膜の存在によって、基板表面に電子が集まりやすくなることから、複数のＮ型のウエル領域を互いに分離する障壁が弱まる。これにより、複数のＮ型のウエル領域の間でリーク電流が流れる場合がある。

本発明の一つの側面は、半導体基板を有する光電変換装置であって、光入射面を有し、前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、前記周辺回路領域は、Ｐ型の半導体領域と、Ｎ型の半導体領域と、を有し、前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、前記Ｐ型の半導体領域は第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含み、前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に前記Ｎ型の半導体領域が配され、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と前記正の固定電荷を有する固定電荷膜とが前記光入射面に平行な方向に並んでいることを特徴とする。

本発明の別の側面は、半導体基板を有する光電変換装置の製造方法であって、前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、前記周辺回路領域は、第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含むＰ型の半導体領域と、前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に配されたＮ型の半導体領域と、を有し、前記半導体基板の光入射面側に前記Ｐ型の半導体領域と前記Ｎ型の半導体領域とを覆うように、ホール蓄積層を含むとともに負の固定電荷を有する固定電荷膜を形成する工程と、前記Ｎ型の半導体領域の光入射面側から前記負の固定電荷を有する固定電荷膜を除去し、前記Ｐ型の半導体領域の光入射面側に前記負の固定電荷を有する固定電荷膜を残存させる工程と、前記半導体基板の光入射面側に前記Ｎ型の半導体領域を覆うように、電子蓄積層を含むとともに正の固定電荷を有する固定電荷膜を形成する工程と、を有していることを特徴とする。

本発明の更に別の側面は、半導体基板を有する光電変換装置の製造方法であって、前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、前記周辺回路領域は、第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含むＰ型の半導体領域と、前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に配されたＮ型の半導体領域と、を有し、前記半導体基板の光入射面側に前記Ｐ型の半導体領域と前記Ｎ型の半導体領域とを覆うように、ホール蓄積層を含むとともに負の固定電荷を有する固定電荷膜を形成する工程と、前記Ｎ型の半導体領域を覆うように、かつ、前記Ｐ型の半導体領域を覆わないように、電子蓄積層を含むとともに正の固定電荷を有する固定電荷膜を前記半導体基板の光入射面側に形成する工程と、を有していることを特徴とする。

本発明の更に別の側面は、半導体基板であって、前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、前記周辺回路領域は、Ｐ型の半導体領域と、Ｎ型の半導体領域と、を有し、光入射面側からの平面視で前記Ｐ型の半導体領域に重なる領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、前記Ｐ型の半導体領域は第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含み、前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に前記Ｎ型の半導体領域が配され、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と前記正の固定電荷を有する固定電荷膜とが前記光入射面に平行な方向に並んでいることを特徴とする。

本発明によれば、周辺回路部で発生するノイズやウエル間リークを低減することができる。

第一の実施形態に係る光電変換装置の概略図である。第一の実施形態に係る光電変換装置の断面概略図である。第二の実施形態に係る光電変換装置の概略図である。第二の実施形態に係る光電変換装置の断面概略図である。第三の実施形態に係る光電変換装置の概略図である。第三の実施形態に係る光電変換装置の断面概略図である。第四の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す説明図である。第四の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す説明図である。第四の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す説明図である。第四の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す説明図である。第四の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す説明図である。第四の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す説明図である。第四の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す説明図である。第四の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す説明図である。第五の実施形態に係る光電変換システムの機能ブロック図である。第六の実施形態に係る光電変換システムおよび移動体の図である。

以下、本発明の実施形態における光電変換装置について、図面を参照しながら説明する。

以下に述べる各実施形態では、本発明を適用可能な光電変換装置の一例として、撮像装置を中心に説明するが、各実施形態の適用は撮像装置に限られるものではない。例えば、測距装置（焦点検出やＴＯＦ（ＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔ）を用いた距離測定等の装置）、測光装置（入射光量の測定等の装置）などに適用可能である。

また、以下に述べる実施形態中に記載される拡散領域やウエル等の半導体領域の導電型や注入されるドーパントは一例であって、実施形態中に記載された導電型、ドーパントのみに限定されるものでは無い。実施形態中に記載された導電型、ドーパントに対して適宜変更できるし、この変更に伴って、拡散領域やウエル等の半導体領域の電位は適宜変更される。

（第一の実施形態）
図１～図２を用いて、本発明を実施するための第一の実施形態を説明する。

図１は第一の実施形態に係る光電変換装置の概略図である。本実施形態に係る光電変換装置は、Ｎ型の半導体基板を用いた裏面照射型のＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサである。

図１に示す光電変換装置１０００は、複数の画素が配された画素領域１００１と、画素領域１００１の各画素の駆動を制御したり、各画素で得られた信号を処理・出力したりする回路が配された周辺回路領域１００２を有する。画素領域１００１を構成する画素の数は、特に限定されるものではない。例えば、一般的なデジタルカメラのように数千行×数千列の画素で画素領域１００１を構成してもよく、１行又は１列に並べた複数の画素で画素領域１００１を構成してもよい。

図２は、第一の実施形態に係る光電変換装置１０００の図１のＡ－Ａ‘での断面概略図である。

図２に示す光電変換装置１０００は半導体基板を含む基板１と支持基板２を有する。図２の上方の面（最も上にある面）が基板１の光入射面である。光入射面と対向する面には、基板１の強度を補強するための支持基板２が設けられている。図２において、基板１の上方よりその光入射面に光が入射する。

基板１はさらに、半導体基板の光入射面側に負の固定電荷膜１２、正の固定電荷膜１３、遮光膜１４を、半導体基板の、光入射面とは反対側の面側に配線１６、層間膜１７を含む。

基板１は、Ｎ型の半導体基板を含む。Ｎ型の半導体基板には、例えば、Ｎ型の不純物が注入されたシリコン基板を用いることができる。基板１は、この半導体基板内に半導体領域として、第１のＰ型拡散領域３、第１のＮ型拡散領域４、第２のＰ型拡散領域５、第３のＰ型拡散領域６を含む。さらに半導体領域として、第１のＰ型ウエル７、第１のＮ型ウエル８、第２のＰ型ウエル９、第２のＮ型ウエル１０、第３のＰ型ウエル１１を有する。

支持基板２には、例えば、シリコン基板を用いることができる。基板１と支持基板２は、例えば、プラズマ活性化接合法により接続することができる。支持基板２に不図示のトランジスタや配線を設け、基板１と電気的に接続して、基板１から出力される信号を処理する機能を有するようにしてもよい。

基板１における各素子の配置とその機能について説明する。

基板１の半導体基板における画素領域１００１には、光電変換部として電子蓄積型のフォトダイオードを形成するための、第１のＰ型拡散領域３、第１のＮ型拡散領域４、第２のＰ型拡散領域５、第３のＰ型拡散領域６が配置されている。さらに、画素領域１００１には、不図示の転送トランジスタやリセットトランジスタ、選択トランジスタ、増幅トランジスタなどが配置される。画素領域１００１の光入射面に入射した光は拡散領域３または５と拡散領域４との界面で光電変換され、生成された電子は第１のＮ型拡散領域４に蓄積される。

基板１の半導体基板における周辺回路領域１００２には、第１のＰ型ウエル７、第１のＮ型ウエル８、第２のＰ型ウエル９、第２のＮ型ウエル１０、第３のＰ型ウエル１１が配置されている。それぞれのウエルの中には、不図示のトランジスタや抵抗など、信号処理を行う上で必要なデバイスが配置されている。

第２のＰ型拡散領域５、第１のＰ型ウエル７、第２のＰ型ウエル９、第３のＰ型ウエル１１の光入射面側には、負の固定電荷膜１２が形成されている。一方、第１のＮ型ウエル８、第２のＮ型ウエル１０の光入射面側には正の固定電荷膜１３が形成されている。

負の固定電荷膜１２は、例えば、酸化アルミニウムや酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどで形成されうる。固定電荷膜１２の構成はこの限りではなく、負の固定電荷を有する機能を有する範囲で、他の種類の膜を用いたり、複数の膜種を合わせて用いたりすることも可能である。

一方、正の固定電荷膜１３は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの膜で形成されうるが、正の固定電荷を有する機能を有する範囲で、他の膜を用いたり、複数の膜種を組み合わせて用いたりしてもよい。本説明では正の固定電荷膜１３の材料としてシリコン酸化膜を用い、固定電荷膜１３は画素領域、周辺回路領域の層間膜として配線間を絶縁する機能も有している。

正の固定電荷膜１３中には、各画素の間と周辺回路領域を覆うように遮光膜１４が形成され、迷光や混色の発生を低減している。さらに光電変換装置１０００の光入射面側に、不図示の、カラーフィルタやマイクロレンズや導波路等を形成することで、色別の光を集光したり、集光した光を効率的にフォトダイオード部（拡散領域３～６）に取り込んだりすることができる。

図２に示すように負の固定電荷膜１２及び正の固定電荷膜１３が光入射面に平行な方向に並ぶよう配置することで、負の固定電荷膜１２が作り出すホール蓄積層と、第２のＰ型拡散領域５、第１から第３のＰ型ウエル７、９、１１のそれぞれが接続される。また、正の固定電荷膜１３が作り出す電子蓄積層と、第１のＮ型ウエル８と第２のＮ型ウエル１０のそれぞれが接続されることで、導電型の同じ半導体領域同士の間にポテンシャル差が発生し、各半導体領域を分離することができる。

これにより、例えば第１のＰ型ウエル７と、第２のＰ型ウエル９または第３のＰ型ウエル１１といった導電型の同じ半導体領域同士間で発生しうるリーク電流を低減することができる。同様に第１のＮ型ウエル８と第２のＮ型ウエル１０との間で発生しうるリーク電流を低減することができる。

なお、図２は負の固定電荷膜１２及び正の固定電荷膜１３が光入射面に平行な方向に並んだ状態の一例であり、負の固定電荷膜１２と正の固定電荷膜１３の配置はこれに限られない。例えば、負の固定電荷膜１２と正の固定電荷膜１３との表面位置が光入射面に垂直な高さ方向にずれていても、ある高さにおいて負の固定電荷膜１２と正の固定電荷膜１３とが設けられていれば負の固定電荷膜１２と正の固定電荷膜１３とは並んでいると言える。また、負の固定電荷膜１２と正の固定電荷膜１３が並ぶとはこれらの膜が隣り合っている場合に限られず、負の固定電荷膜１２と正の固定電荷膜１３との間に別の部材が配されていてもよい。

図２では、負の固定電荷膜１２を第２のＰ型拡散領域５上の領域と、第１から第３のＰ型ウエル７、９、１１上に配置したが、負の固定電荷膜１２の配置はこれに限られない。リーク電流を低減できる範囲であれば、例えば、第１のＮ型ウエル８上に一部はみ出してもよいし、第２のＰ型のウエル領域の一部にのみ重なる範囲に配置してもよい。

また、それぞれの電荷固定機能を失わない範囲で、負の固定電荷膜１２、正の固定電荷膜１３と、第２のＰ型拡散領域５や第１から第３のＰ型ウエル７、９、１１のそれぞれとの間に、不図示の絶縁膜を形成してもよい。形成した絶縁膜は、負の固定電荷膜１２について第１のＮ型ウエル８や第２のＮ型ウエル１０に重なる領域をエッチング処理する際にエッチングストップ膜として用いることができ、エッチングによる基板へのダメージを緩和することができる。このとき、第１から第３のＰ型ウエル７、９、１１の上には負の固定電荷膜１２が残っているので、基板にエッチング時のダメージが入ることを抑えられる。

このように、加工の際にダメージが入ること及び入ったダメージによってノイズが発生することを抑えることができる。

このような構成は、以下のように言い換えることもできる。周辺回路領域のＰ型ウエルの光入射面側に負の固定電荷膜、Ｎ型ウエルの光入射面側に正の固定電荷膜を有する。正の固定電荷膜が、Ｎ型ウエルの光入射面側からＰ型ウエルの光入射面側に延在していないかＰ型ウエルの一部の光入射面側のみに延在している。あるいは、負の固定電荷膜がＰ型ウエルの光入射面側からＮ型ウエルの光入射面側に延在していないかＮ型ウエルの一部の光入射面側のみに延在している。

（第二の実施形態）
図３～図４を用いて、本発明を実施するための第二の実施形態を説明する。

図３は第二の実施形態に係る光電変換装置の概略図である。本実施形態に係る光電変換装置は、Ｐ型の半導体基板を用いた裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサである。

図３に示す光電変換装置２０００は、複数の画素が配された画素領域２００１と、画素領域２００１の各画素の駆動を制御したり、各画素で得られた信号を処理・出力したりする回路が配された周辺回路領域２００２を有する。画素領域２００１を構成する画素の数は、特に限定されるものではない。例えば、一般的なデジタルカメラのように数千行×数千列の画素で画素領域２００１を構成してもよく、１行又は１列に並べた複数の画素で画素領域２００１を構成してもよい。

図４は、第二の実施形態に係る光電変換装置２０００の図３のＢ－Ｂ‘での断面概略図である。

図４に示す光電変換装置２０００は半導体基板を含む基板１０１と支持基板１０２を有する。図４の上方の面（最も上にある面）が基板１０１の光入射面である。基板１０１の光入射面と対向する面には、基板１０１の強度を補強するための支持基板１０２が設けられている。図４において、半導体基板１の上方より光入射面に光が入射する。

基板１０１はさらに、半導体基板の光入射面側に負の固定電荷膜１１２、正の固定電荷膜１１３、遮光膜１１４を、半導体基板の、光入射面とは反対側の面側に、配線１１６、層間膜１１７を含む。

基板１０１は、Ｐ型の半導体基板を含む。この半導体基板には、例えば、Ｐ型の不純物が注入されたシリコン基板を用いることができる。基板１０１は、この半導体基板内に半導体領域として、第１のＮ型拡散領域１０３、第１のＰ型拡散領域１０４、第２のＮ型拡散領域１０５、第３のＮ型拡散領域１０６を含む。さらに、半導体領域として第１のＮ型ウエル１０７、第１のＰ型ウエル１０８、第２のＮ型ウエル１０９、第２のＰ型ウエル１１０、第３のＮ型ウエル１１１を有する。

支持基板１０２には、例えば、シリコン基板を用いることができる。半導体基板１０１と支持基板１０２は、例えば、プラズマ活性化接合法により接続することができる。支持基板１０２に不図示のトランジスタや配線を設け、基板１０１と電気的に接続して、半導体基板１０１から出力される信号を処理するような機能を持たせてもよい。

基板１０１における各素子の配置とその機能について説明する。

基板１０１の半導体基板における画素領域２００１には、光電変換部としてホール蓄積型のフォトダイオードを形成するための、第１のＮ型拡散領域１０３、第１のＰ型拡散領域１０４、第２のＮ型拡散領域１０５、第３のＮ型拡散領域１０６が配置されている。さらに、画素領域１００１には、不図示の転送トランジスタやリセットトランジスタ、選択トランジスタ、増幅トランジスタなどが配置される。画素領域１００１の光入射面に入射した光は拡散領域１０３または１０５と拡散領域１０４との界面で光電変換され、発生したホールは第１のＰ型拡散領域１０４に蓄積される。

基板１０１の半導体基板における周辺回路領域２００２には、第１のＮ型ウエル１０７、第１のＰ型ウエル１０８、第２のＮ型ウエル１０９、第２のＰ型ウエル１１０、第３のＮ型ウエル１１１が配置されている。それぞれのウエルの中には、不図示のトランジスタや抵抗など、信号処理を行う上で必要なデバイスが配置されている。

第２のＮ型拡散領域１０５、第１のＮ型ウエル１０７、第２のＮ型ウエル１０９、第３のＮ型ウエル１１１の光入射面側には、正の固定電荷膜１１２が形成されている。一方、第１のＰ型ウエル１０８、第２のＰ型ウエル１１０の光入射面側には負の固定電荷膜１１３が形成されている。

正の固定電荷膜１１２は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの膜で形成されうる。固定電荷膜１２の構成はこの限りではなく、正の固定電荷を有する機能を有する範囲で、他の膜を用いたり、複数の膜種を組み合わせて用いたりしてもよい。

一方、負の固定電荷膜１３は、例えば、酸化アルミニウムや酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの膜で形成されうる。膜の組成はこの限りではなく、負の固定電荷を有する機能を有する範囲で、他の種類の膜を用いたり、複数の膜種を用いたりすることも可能である。

このように正の固定電荷膜１１２及び負の固定電荷膜１１３が光入射面に平行な方向に並ぶように配置することで、正の固定電荷膜１１２が作り出す電子蓄積層と、第２のＮ型拡散領域１０５、第１から第３のＮ型ウエル１０７１０９１１１が接続される。また、負の固定電荷膜１１３が作り出すホール蓄積層と、第１のＰ型ウエル１０８と第２のＰ型ウエル１１０が接続されることにより、導電型の同じ半導体領域同士の間にポテンシャル差が形成され、各半導体領域を分離することができる。

これにより、例えば第１のＮ型ウエル１０７と、第２のＮ型ウエル１０９と、第３のＮ型ウエル１１１といった導電型の同じ半導体領域同士の間で発生しうるリーク電流を低減することができる。同様に、第１のＰ型ウエル１０８と第２のＰ型ウエル１１０とで発生しうるリーク電流を低減することができる。

本実施形態では正の固定電荷膜１１２を形成した後、負の固定電荷膜１１３を形成する。負の固定電荷膜１１３を形成する際、その終端が正の固定電荷膜１１２上に重なるように形成することで、Ｎ型のウエルやＰ型のウエルに入るエッチング時のダメージを低減することができる。

また、正の固定電荷膜１１２や負の固定電荷膜１１３のさらに光入射面側には層間膜１１５が形成されている。この層間膜１１５は、正の固定電荷膜１１２や負の固定電荷膜１１３の固定電荷を有する機能を打ち消さない膜を選択する必要がある。具体的には層間膜１１５に窒化物を含む膜などが用いられる。層間膜１１５中には、各画素の間と、周辺回路領域とを覆うように遮光膜１１４が形成されている。このような遮光膜によって迷光や混色の発生を低減している。さらに層間膜１１５の光入射面側には、不図示のカラーフィルタやマイクロレンズや導波路等を形成することで、色別の光を集光して効率的にフォトダイオード部（拡散領域１０３～１０６）に取り込むことができる。

このような構成は、以下のように言い換えることもできる。周辺回路領域のＰ型ウエルの光入射面側に負の固定電荷膜、Ｎ型ウエルの光入射面側に正の固定電荷膜を有する。正の固定電荷膜が、Ｎ型ウエルの光入射面側からＰ型ウエルの光入射面側に延在していないかＰ型ウエルの一部の光入射面側のみに延在している。さらに、負の固定電荷膜がＰ型ウエルの光入射面側からＮ型ウエルの光入射面側に延在していないかＮ型ウエルの一部の光入射面側のみに延在している。

（第三の実施形態）
図５および図６を用いて、本発明を実施するための第三の実施形態を説明する。

図５は第三の実施形態に係る光電変換装置の概略図である。本実施形態に係る光電変換装置３０００は、Ｎ型の半導体基板を用いた裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサである。

図５に示す光電変換装置３０００は、複数の画素が配された画素領域３００１と、画素領域３００１の各画素の駆動を制御したり、各画素で得られた信号を処理・出力したりする回路が配された周辺回路領域３００２を有する。画素領域３００１を構成する画素の数は、特に限定されるものではない。例えば、一般的なデジタルカメラのように数千行×数千列の画素で画素領域３００１を構成してもよく、１行又は１列に並べた複数の画素で画素領域３００１を構成してもよい。

図６は、第三の実施形態に係る光電変換装置３０００の図５のＣ－Ｃ‘での断面概略図である。

図６に示す光電変換装置３０００は半導体基板を含む基板２０１と支持基板２０２とを有する。基板２０１の図６の上方の面（最も上にある面）が光入射面で、光入射面と対向する面には、基板２０１の強度を補強するための支持基板２０２が設けられている。

基板２０１はさらに、半導体基板の光入射面側に負の固定電荷膜２１２、正の固定電荷膜２１３、遮光膜２１４を、半導体基板の、光入射面とは反対側の面側に、配線２１６、層間膜２１７を含む。

基板２０１は、Ｎ型の半導体基板を含み、この半導体基板には例えばＮ型の不純物が注入されたシリコン基板を用いることができる。

基板２０１は、この半導体基板内に半導体領域として、第１のＰ型拡散領域２０３、第１のＮ型拡散領域２０４、第２のＰ型拡散領域２０５、第３のＰ型拡散領域２０６を含む。さらに、半導体領域として第１のＰ型ウエル２０７、第１のＮ型ウエル２０８、第２のＰ型ウエル２０９、第２のＮ型ウエル２１０、第３のＰ型ウエル２１１を有する。

基板２０１における各素子の配置とその機能について説明する。

基板２０１の半導体基板の画素領域３００１には、光電変換部として電子蓄積型のフォトダイオードを形成するための、第１のＰ型拡散領域２０３、第１のＮ型拡散領域２０４、第２のＰ型拡散領域２０５、第３のＰ型拡散領域２０６が配置されている。さらに、画素領域３００１には、不図示の転送トランジスタやリセットトランジスタ、選択トランジスタ、増幅トランジスタなどが配置されている。光入射面に入射した光が拡散領域２０３または２０５と２０４との界面で光電変換された電子は、第１のＮ型拡散領域２０４に蓄積される。

基板２０１の半導体基板の周辺回路領域３００２には、第１のＰ型ウエル２０７、第１のＮ型ウエル２０８、第２のＰ型ウエル２０９、第２のＮ型ウエル２１０、第３のＰ型ウエル２１１が配置されている。それぞれのウエルの中には、不図示のトランジスタや抵抗など、信号処理を行う上で必要なデバイスが配置されている。

本実施形態では、第２のＰ型拡散領域２０５や、２０７から２１１までのウエルの光入射面側に、負の固定電荷膜２１２が形成されている。さらに、第１のＮ型ウエル２０８、第２のＮ型ウエル２１０の光入射面側には正の固定電荷膜２１３が形成されている。言い換えれば、第１のＮ型ウエル２０８、第２のＮ型ウエル２１０と正の固定電荷膜２１３との間に第２のＰ型ウエル２０９上に形成された負の固定電荷膜が延在している。

図６に示すように負の固定電荷膜２１２と正の固定電荷膜２１３が光入射面に平行な方向に並ぶよう配置することで、負の固定電荷膜２１２が作り出すホール蓄積層と、第２のＰ型拡散領域２０５、第１から第３のＰ型ウエル２０７、２０９、２１１が接続される。このとき、負の固定電荷膜２１２によって強められた空乏層を負の固定電荷膜２１２上に形成された正の固定電荷膜２１３によって分断する。そのため、第１のＮ型ウエル２０８と第２のＮ型ウエル２１０といった導電型の同じ領域同士をポテンシャル的に分離することができる。これにより、例えば、第１のＰ型ウエル２０７と、第２のＰ型ウエル２０９と、第３のＰ型ウエル２１１の間といった導電型の同じ領域同士で発生しうるリーク電流を低減することができる。同様に、第１のＮ型ウエル２０８と第２のＮ型ウエル２１０の間で発生しうるリーク電流を低減することができる。

図６において、層間膜２１５中には、各画素の間と周辺回路領域を覆うように、遮光膜２１４が形成され、迷光や混色の発生を低減している。さらに基板２０１の光入射面側に、不図示のカラーフィルタやマイクロレンズや導波路等を形成することで、色別の光を集光したり、集光した光を効率的にフォトダイオード部（拡散領域２０３～２０６）に取り込んだりすることができる。

また、本実施形態ではＮ型の半導体基板にホール蓄積型のフォトダイオードを形成する場合について説明したが、Ｐ型の半導体基板に電子蓄積型のフォトダイオードを形成する場合に本実施形態を適用してもかまわない。その場合、Ｐ型ウエル、Ｎ型ウエル双方のそれぞれと平面視で重なる部分に光入射面側に正の固定電荷膜が形成され、Ｐ型ウエルと平面視で重なる部分に負の固定電荷膜が形成される構成となる。

このような構成は、たとえば、画素領域のＮ型拡散領域から周辺回路領域のＮ型ウエルとＰ型ウエルにまたがる領域の光入射面側に正の固定電荷膜を形成し、さらにＰ型ウエルの光入射面側に負の固定電荷膜を形成することで得られる。この場合、Ｐ型ウエルと負の固定電荷膜との間に、Ｎ型ウエル上に形成された正の固定電荷膜が延在している構成となる。つまり、正の固定電荷膜がＰ型ウエル上からＮ型ウエル上に延在し、かつ負の固定電荷膜が、Ｐ型ウエル上からＮ型ウエル上に延在していないかＮ型ウエルの一部の上にのみ延在している。

（第四の実施形態）
図１及び図７から図１３までを用いて、本発明を実施するための第四の実施形態として第一の実施形態に係る光電変換装置の製造方法について説明する。図７から図１３は、製造過程における第一実施形態の光電変換装置の概略断面図であり、これらの断面概略図における断面は、図１の光電変換装置１０００のＡ－Ａ‘での断面である。

図７について説明する。

まず、Ｎ型の不純物が注入されたシリコン基板２０（半導体基板）を準備する。図７では光電変換装置１０００の光入射面側にあたる面を下側として図示している。既知の方法で素子分離となる溝（トレンチ）を形成し、トレンチ内にシリコン酸化物などの絶縁体を埋め込んで不図示の素子分離領域を形成する。

次に、第１のＰ型拡散領域３、第１のＮ型拡散領域４、第２のＰ型拡散領域５、第３のＰ型拡散領域６及び第１のＰ型ウエル７、第１のＮ型ウエル８、第２のＰ型ウエル９、第２のＮ型ウエル１０、第３のＰ型ウエル１１を形成する。これらは、フォトリソグラフィ等の方法でパターニングされたレジストをマスクとして、イオン注入などの方法によりそれぞれ所望の深さ及び濃度で形成することができる。

不純物注入後に、アニール処理を適宜行い、注入された不純物を活性化する。アニール温度は例えば８００℃～１１００℃程度とすることができる。

このとき、画素領域に画素の駆動に必要な転送トランジスタやリセットトランジスタ、選択トランジスタを形成し、周辺回路領域に回路駆動に必要なトランジスタや抵抗素子等を形成するために、不図示の拡散領域やゲート絶縁膜、ゲート電極等を形成してもよい。

その後、図８に示すように、シリコン基板２０上に、配線１６や層間膜１７、配線１６とシリコン基板２０とを接続する不図示のコンタクトビアや、配線同士を接続する不図示のビアを順次形成する。

図８に示したシリコン基板２０を上下反転し、光入射面と対向する面に支持基板２を接合したものが図９である。つまり、図９ではシリコン基板２０の光電変換装置１０００の光入射面側にあたる面が図の上側になるように図示されている。シリコン基板２０と支持基板２とは、例えば、プラズマ活性化接合法により接合することができる。

図１０に示すように、図９上側のシリコン基板２０をバックグラインドやＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）、ウエットエッチングなどの方法によって薄膜化する。

この際、周辺回路領域における各ウエルのポテンシャル井戸が形成され、かつ、画素領域におけるフォトダイオード部で入射光を十分に光電変換できる厚さまで薄膜化する必要がある。例えば光入射面に対して垂直な方向に３μｍ以上１０μｍ以下の範囲に薄膜化する。

薄膜化したシリコン基板２０上に、負の固定電荷膜１３を形成する（図１１）。

負の固定電荷膜１３は、例えば、酸化アルミニウムや酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの膜で形成されうるが、負の固定電荷膜となりうる絶縁膜であれば、この限りではなく、また、複数の膜種を用いてもよい。負の固定電荷膜１３は、スパッタ法、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いて成膜することができる。

次に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法などの手法でレジストをパターニングする。この際、第２のＰ型拡散領域５、第１のＰ型ウエル７、第２のＰ型ウエル９、第３のＰ型ウエル１１の領域でレジストが残り、第１のＮ型ウエル８や、第２のＮ型ウエル１０の領域で、レジスト除去されるようにパターニングする。

続いて、ドライエッチングやウエットエッチングなどの方法で、第１のＮ型ウエル８や、第２のＮ型ウエル１０に平面視で重なる領域の負の固定電荷膜１３を除去し、不要となったレジストを剥離する。レジスト剥離後第１のＰ型ウエル７、第２のＰ型ウエル９、第３のＰ型ウエル１１のそれぞれに平面視で重なる領域には負の固定電荷膜１３が残存している。

第１のＮ型ウエル８や第２のＮ型ウエル１０にはエッチングダメージが入るが、レジストおよび負の固定電荷膜１３によって第２のＰ型拡散領域５、第１のＰ型ウエル７、第２のＰ型ウエル９、第３のＰ型ウエル１１をエッチングダメージから守ることができる。また、負の固定電荷膜１３とシリコン基板２０の間に、負の固定電荷膜１３の固定電荷を有する機能を失わない範囲、例えば１０ｎｍ以下の厚みのエッチングストップ膜を設けることもできる。エッチングストップ膜により、第２のＰ型拡散領域５、第１のＰ型ウエル７、第２のＰ型ウエル９、第３のＰ型ウエル１１に対するエッチングダメージをさらに低減できる。

シリコン基板２０と負の固定電荷膜１２のさらに上方に、正の固定電荷膜１３を形成する（図１２）。

本実施形態では正の固定電荷膜１３は光入射面側の層間膜の機能を兼ねている。しかし、シリコン酸化膜など、正の固定電荷膜となりうる他の膜を第１のＮ型ウエル８、第２のＮ型ウエル１０の領域上にパターニングして残し、この他の膜（正の固定電荷膜）を層間膜としないことも可能である。

図１３に示す正の固定電荷膜１３上に、遮光膜１４を形成する。

遮光膜の材料として、例えばアルミニウムやタングステン、銅など、光の透過率の低い材料が選択できる。形成した遮光膜１４を正の固定電荷膜１３と同じ材料で覆うことにより層間膜を形成し（図１４）、この層間膜上にさらには不図示のカラーフィルタやマイクロレンズ等を形成する。

このような製造方法により、ノイズ源になりうる周辺回路部のエッチングダメージを低減し、また、ウエル間のリーク電流を低減したＣＭＯＳイメージセンサを完成させることができる。

（第五の実施形態）
本実施形態による光電変換システムについて、図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態による光電変換システムの概略構成を示すブロック図である。

上記第１～第３の実施形態で述べた光電変換装置は、種々の光電変換システムに適用可能である。適用可能な光電変換システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、光電変換システムに含まれる。図１５には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。

図１５に例示した光電変換システムは、光電変換装置の一例である撮像装置１１０４、被写体の光学像を撮像装置１１０４に結像させるレンズ１１０２を有する。さらに、レンズ１１０２を通過する光量を可変にするための絞り１１０３、レンズ１１０２の保護のためのバリア１１０１を有する。レンズ１１０２及び絞り１１０３は、撮像装置１１０４に光を集光する光学系である。撮像装置１１０４は、上記のいずれかの実施形態の光電変換装置であって、レンズ１１０２により結像された光学像を電気信号に変換する。

光電変換システムは、また、撮像装置１１０４より出力される出力信号の処理を行うことで画像を生成する画像生成部である信号処理部１１０７を有する。信号処理部１１０７は、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部１１０７は、撮像装置１１０４が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置１１０４とは別の半導体基板に形成されていてもよい。

光電変換システムは、更に、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部１１１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）１１１３を有する。更に光電変換システムは、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体１１１２、記録媒体１１１２に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）１１１１を有する。なお、記録媒体１１１２は、光電変換システムに内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。

更に光電変換システムは、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部１１０９、撮像装置１１０４と信号処理部１１０７に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１１０８を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、光電変換システムは少なくとも撮像装置１１０４と、撮像装置１１０４から出力された出力信号を処理する信号処理部１１０７とを有すればよい。

撮像装置１１０４は、撮像信号を信号処理部１１０７に出力する。信号処理部１１０７は、撮像装置１１０４から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部１１０７は、撮像信号を用いて、画像を生成する。

このように、本実施形態によれば、上記のいずれかの実施形態の光電変換装置（撮像装置）を適用した光電変換システムを実現することができる。

（第六の実施形態）
本実施形態の光電変換システム及び移動体について、図１６を用いて説明する。図１６は、本実施形態の光電変換システム及び移動体の構成を示す図である。

図１６（ａ）は、車載カメラに関する光電変換システムの一例を示したものである。光電変換システム３００は、撮像装置３１０を有する。撮像装置３１０は、上記のいずれかの実施形態に記載の光電変換装置（撮像装置）である。光電変換システム３００は、撮像装置３１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部３１２と、光電変換システム３００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差取得部３１４を有する。また、光電変換システム３００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部３１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部３１８と、を有する。ここで、視差取得部３１４や距離取得部３１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部３１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

光電変換システム３００は車両情報取得装置３２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御部である制御ＥＣＵ３３０が接続されている。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置３４０とも接続されている。例えば、衝突判定部３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ３３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置３４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を光電変換システム３００で撮像する。図１６（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の光電変換システムを示した。車両情報取得装置３２０が、光電変換システム３００ないしは撮像装置３１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。

上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、光電変換システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態に含まれる。

各実施形態の説明においては半導体基板を有する基板と支持基板を積層した光電変換装置を例に挙げて説明したが、本発明の適用はこのような積層構造の光電変換装置に限られるものではない。本発明は、たとえば支持基板を有さない光電変換装置や、半導体基板を有する基板と支持基板と信号処理部等を形成した基板の３つの基板を積層した光電変換装置にも適用できる。

また、上記第五の実施形態、第六の実施形態に示した光電変換システムは、光電変換装置を適用しうる光電変換システム例を示したものであって、本発明の光電変換装置を適用可能な光電変換システムは図１５及び図１６に示した構成に限定されるものではない。

なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１半導体基板を有する基板
８Ｎ型拡散領域
９Ｐ型拡散領域
１２負の固定電荷を有する固定電荷膜
１３正の固定電荷を有する固定電荷膜

Claims

半導体基板を有する光電変換装置であって、光入射面を有し、
前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、Ｐ型の半導体領域と、Ｎ型の半導体領域と、を有し、
前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｐ型の半導体領域は第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に前記Ｎ型の半導体領域が配され、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と前記正の固定電荷を有する固定電荷膜とが前記光入射面に平行な方向に並んでいることを特徴とする光電変換装置。
半導体基板を有する光電変換装置であって、光入射面を有し、
前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、前記光入射面側からの平面視で互いに異なる位置にＰ型の半導体領域とＮ型の半導体領域とを有し、
前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｐ型の半導体領域は第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に前記Ｎ型の半導体領域が配され、
前記周辺回路領域は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜が前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に延在し、且つ前記正の固定電荷を有する固定電荷膜が、前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｐ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成、もしくは
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜が前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に延在し、且つ前記負の固定電荷を有する固定電荷膜が、前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｎ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成を有することを特徴とする光電変換装置。
半導体基板を有する光電変換装置であって、光入射面を有し、
前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、前記光入射面側からの平面視で互いに異なる位置にＰ型の半導体領域とＮ型の半導体領域とを有し、
前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｐ型の半導体領域は第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に前記Ｎ型の半導体領域が配され、
前記周辺回路領域は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜が、前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｐ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成と、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜が前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｎ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成の、一方又は両方を有することを特徴とする光電変換装置。
前記Ｎ型の半導体領域は第一のＮ型の半導体領域と第二のＮ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＮ型の半導体領域と前記第二のＮ型の半導体領域の間に前記第一のＰ型の半導体領域が配され、
前記第一のＮ型の半導体領域と前記第二のＮ型の半導体領域とは前記光入射面側からの平面視で前記第一のＰ型の半導体領域に重なる前記負の固定電荷を有する固定電荷膜を含む領域によって分離されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
半導体基板を有する光電変換装置であって、光入射面を有し、
前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、Ｐ型の半導体領域と、Ｎ型の半導体領域と、を有し、
前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｎ型の半導体領域は第一のＮ型の半導体領域と第二のＮ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＮ型の半導体領域と前記第二のＮ型の半導体領域の間に前記Ｐ型の半導体領域が配され、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と前記正の固定電荷を有する固定電荷膜とが前記光入射面に平行な方向に並んでいることを特徴とする光電変換装置。
半導体基板を有する光電変換装置であって、光入射面を有し、
前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、前記光入射面側からの平面視で互いに異なる位置にＰ型の半導体領域とＮ型の半導体領域とを有し、
前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｎ型の半導体領域は第一のＮ型の半導体領域と第二のＮ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＮ型の半導体領域と前記第二のＮ型の半導体領域の間に前記Ｐ型の半導体領域が配され、
前記周辺回路領域は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜が前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に延在し、且つ前記正の固定電荷を有する固定電荷膜が、前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｐ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成、もしくは
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜が前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に延在し、且つ前記負の固定電荷を有する固定電荷膜が、前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｎ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成を有することを特徴とする光電変換装置。
半導体基板を有する光電変換装置であって、光入射面を有し、
前記半導体基板は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、前記光入射面側からの平面視で互いに異なる位置にＰ型の半導体領域とＮ型の半導体領域とを有し、
前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｎ型の半導体領域は第一のＮ型の半導体領域と第二のＮ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＮ型の半導体領域と前記第二のＮ型の半導体領域の間に前記Ｐ型の半導体領域が配され、
前記周辺回路領域は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜が、前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｐ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成と、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜が前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｎ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成の、一方又は両方を有することを特徴とする光電変換装置。
前記Ｐ型の半導体領域は第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に前記第一のＮ型の半導体領域が配され、
前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域とは前記光入射面側からの平面視で前記第一のＮ型の半導体領域に重なる前記正の固定電荷を有する固定電荷膜を含む領域によって分離されることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記光電変換部は、電子蓄積型のフォトダイオードを含み、
前記光電変換部の前記光入射面側に、負の固定電荷を有する固定電荷膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記光電変換部は、ホール蓄積型のフォトダイオードを含み、
前記光電変換部の前記光入射面側には、正の固定電荷を有する固定電荷膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記半導体基板は、前記光入射面に垂直な方向の厚みが３μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記半導体基板に積層され、前記光電変換部で生成された信号を読み出すトランジスタを備えた基板を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記光入射面側からの平面視において、前記ホール蓄積層は前記Ｐ型の半導体領域に重なる位置に配され、前記光入射面側からの平面視において、前記電子蓄積層は前記Ｎ型の半導体領域に重なる位置に配されることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記ホール蓄積層は前記Ｐ型の半導体領域と電気的に接続され、前記電子蓄積層は前記Ｎ型の半導体領域と電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記ホール蓄積層は前記Ｐ型の半導体領域と接し、前記電子蓄積層は前記Ｎ型の半導体領域と接することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光電変換装置。
請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が出力する信号を用いて画像を生成する信号処理部と、を有することを特徴とする光電変換システム。
請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の光電変換装置を備える移動体であって、
前記光電変換装置が出力する信号を用いて前記移動体の移動を制御する制御部を有することを特徴とする移動体。
光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、Ｐ型の半導体領域と、Ｎ型の半導体領域と、を有し、
光入射面側からの平面視で前記Ｐ型の半導体領域に重なる領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｐ型の半導体領域は第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に前記Ｎ型の半導体領域が配され、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と前記正の固定電荷を有する固定電荷膜とが前記光入射面に平行な方向に並んでいることを特徴とする半導体基板。
光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、光入射面側からの平面視で互いに異なる位置にＰ型の半導体領域とＮ型の半導体領域とを有し、
前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｐ型の半導体領域は第一のＰ型の半導体領域と第二のＰ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＰ型の半導体領域と前記第二のＰ型の半導体領域の間に前記Ｎ型の半導体領域が配され、
前記周辺回路領域は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜が、前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｐ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成と、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜が前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｎ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成の、一方又は両方を有することを特徴とする半導体基板。
光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、Ｐ型の半導体領域と、Ｎ型の半導体領域と、を有し、
光入射面側からの平面視で前記Ｐ型の半導体領域に重なる領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｎ型の半導体領域は第一のＮ型の半導体領域と第二のＮ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＮ型の半導体領域と前記第二のＮ型の半導体領域の間に前記Ｐ型の半導体領域が配され、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と前記正の固定電荷を有する固定電荷膜とが前記光入射面に平行な方向に並んでいることを特徴とする半導体基板。
光電変換部と、前記光電変換部で生成された信号の処理を行う周辺回路領域とを有し、
前記周辺回路領域は、光入射面側からの平面視で互いに異なる位置にＰ型の半導体領域とＮ型の半導体領域とを有し、
前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に負の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に正の固定電荷を有する固定電荷膜を有し、
前記負の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｐ型の半導体領域の表面に、ホール蓄積層を形成し、
前記正の固定電荷を有する固定電荷膜は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜と対向する前記Ｎ型の半導体領域の表面に、電子蓄積層を形成し、
前記Ｎ型の半導体領域は第一のＮ型の半導体領域と第二のＮ型の半導体領域とを含み、
前記第一のＮ型の半導体領域と前記第二のＮ型の半導体領域の間に前記Ｐ型の半導体領域が配され、
前記周辺回路領域は、前記正の固定電荷を有する固定電荷膜が、前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｐ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成と、前記負の固定電荷を有する固定電荷膜が前記Ｐ型の半導体領域の前記光入射面側から前記Ｎ型の半導体領域の前記光入射面側に延在していないか前記Ｎ型の半導体領域の一部の前記光入射面側のみに延在している構成の、一方又は両方を有することを特徴とする半導体基板。