特許ウォッチ

公開番号2025102380
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219795
出願日2023-12-26
発明の名称イメージセンサ
出願人浜松ホトニクス株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H10F 39/15 20250101AFI20250701BHJP()
要約【課題】レジスティブゲートにおける消費電力および発熱量の増大を低く抑えることができるイメージセンサを提供する。
【解決手段】イメージセンサ1は、一次元状に配列された複数の画素11を備える。各画素11は、入射した光を電荷に変換する光電変換領域と、光電変換領域上に設けられ、強さの勾配を有する電界を光電変換領域に印加して、電荷の移動を促すポテンシャル勾配を光電変換領域内に形成するレジスティブゲート31と、を備える。各画素11のレジスティブゲート31は、電荷の移動方向と直交する面内において、各画素11の光電変換領域に対して部分的に設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一次元状または二次元状に配列された複数の画素を備え、
前記複数の画素それぞれは、
入射した光を電荷に変換する光電変換領域と、
前記光電変換領域上に設けられ、強さの勾配を有する電界を前記光電変換領域に印加して、前記電荷の移動を促すポテンシャル勾配を前記光電変換領域内に形成するレジスティブゲートと、
を備え、
前記複数の画素それぞれの前記レジスティブゲートは、前記電荷の移動方向と直交する少なくとも一つの面内において、前記複数の画素それぞれの前記光電変換領域に対して部分的に設けられている、イメージセンサ。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記複数の画素それぞれの前記光電変換領域は、
第１の不純物濃度を有し、前記電荷の移動方向に沿って延在する第１領域と、
前記第１の不純物濃度よりも小さい第２の不純物濃度を有し、前記光電変換領域の厚み方向から見て前記第１領域を挟む第２領域と、を有し、
前記電荷の移動方向と直交する面内における、前記第１領域の幅および深さの一方または双方は、前記電荷の移動方向に沿って拡大している、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記光電変換領域の不純物濃度は、前記電荷の移動方向に沿って段階的に大きくなる、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記複数の画素は一次元状に配列されており、
前記複数の画素それぞれは、前記複数の画素の配列方向と交差する方向を長手方向とする長方形を呈しており、
前記長手方向は前記電荷の移動方向と一致し、
前記レジスティブゲートは前記長手方向に沿って延びている、請求項１～３のいずれか１項に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記電荷の移動方向における前記レジスティブゲートの少なくとも一部において、前記電荷の移動方向と直交する方向における前記レジスティブゲートの幅は、前記直交する方向における前記光電変換領域の幅よりも小さい、請求項４に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記複数の画素は二次元状に配列されており、
前記電荷は、前記複数の画素それぞれの前記光電変換領域の中央または隅に向けて移動する、請求項１～３のいずれか１項に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
前記レジスティブゲートは、前記電荷の移動先を中心として放射状に延びている、請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項８】
前記レジスティブゲートは、放射状に延びる途中で枝分かれしている、請求項７に記載のイメージセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、イメージセンサに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、固体撮像装置が開示されている。この固体撮像装置は、光電変換部および電位勾配形成部を備える。光電変換部は、複数の光感応領域を有する。各光感応領域は、光入射に応じて電荷を発生し且つ略矩形状をなし、長辺に交差する第１方向に並置されている。電位勾配形成部は、複数の光感応領域に対向して配置された導電性部材を有する。電位勾配形成部は、光感応領域の一方の短辺側から他方の短辺側に向かう第２方向に沿って高くされた電位勾配を形成する。導電性部材は、第１領域および第２領域を有する。第１領域は、第２方向での両端部間を第２方向に伸び、且つ第１電気抵抗率を有する。第２領域は、両端部間を第２方向に伸び、且つ第１電気抵抗率よりも小さい第２電気抵抗率を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－１４６９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばＣＣＤといったイメージセンサにおいて、レジスティブゲートが用いられることがある。レジスティブゲートは、光電変換領域上に設けられる、或る程度大きな抵抗率を有する電極である。レジスティブゲートは、電荷移動方向における両端に電位差を付与されることによって電位の勾配を形成し、それによって光電変換領域内にポテンシャル勾配を形成する。ポテンシャル勾配が電荷の移動を促すので、光電変換領域内に残留する電荷が低減し、画質が向上する。しかしながら、レジスティブゲートの両端に電位差を付与するとレジスティブゲート内に電流が流れ、消費電力および発熱量の増大といった問題が生じる。
【０００５】
本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、レジスティブゲートにおける消費電力および発熱量の増大を低く抑えることができるイメージセンサ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】
［１］上述した課題を解決するために、本開示によるイメージセンサは、一次元状または二次元状に配列された複数の画素を備える。複数の画素それぞれは、入射した光を電荷に変換する光電変換領域と、光電変換領域上に設けられ、強さの勾配を有する電界を光電変換領域に印加して、電荷の移動を促すポテンシャル勾配を光電変換領域内に形成するレジスティブゲートと、を備える。複数の画素それぞれのレジスティブゲートは、電荷の移動方向と直交する少なくとも一つの面内において、複数の画素それぞれの光電変換領域に対して部分的に設けられている。
【０００７】
上記［１］のイメージセンサにおいては、レジスティブゲートが、電荷の移動方向と直交する少なくとも一つの面内において、光電変換領域に対して部分的に設けられている。これにより、レジスティブゲートが光電変換領域の全体を覆うように設けられている場合と比較して、電荷の移動方向と直交する断面におけるレジスティブゲートの断面積が小さくなり、電荷の移動方向におけるレジスティブゲートの抵抗値が高くなる。よって、レジスティブゲートを流れる電流量が少なくなり、レジスティブゲートにおける消費電力および発熱量の増大を低く抑えることができる。なお、このように、電荷の移動方向と直交する面内においてレジスティブゲートが光電変換領域に対して部分的に設けられる構成であっても、光電変換領域内の電荷は、レジスティブゲートが形成するポテンシャル勾配部分に寄り集まり、移動を促される。従って、光電変換領域内の電荷は問題なく移動し、光電変換領域内に残留する電荷を低減することができる。
【０００８】
［２］上記［１］のイメージセンサにおいて、複数の画素それぞれの光電変換領域は、第１の不純物濃度を有し、電荷の移動方向に沿って延在する第１領域と、第１の不純物濃度よりも小さい第２の不純物濃度を有し、光電変換領域の厚み方向から見て第１領域を挟む第２領域と、を有してもよい。電荷の移動方向と直交する面内における、第１領域の幅および深さの一方または双方は、電荷の移動方向に沿って拡大していてもよい。この場合、第１領域が電荷の移動を更に促すので、光電変換領域内に残留する電荷をより一層低減することができる。
【０００９】
［３］上記［１］のイメージセンサにおいて、光電変換領域の不純物濃度は、電荷の移動方向に沿って段階的に大きくなってもよい。この場合、光電変換領域の不純物濃度の変化が電荷の移動を更に促すので、光電変換領域内に残留する電荷をより一層低減することができる。
【００１０】
［４］上記［１］～［３］のうちいずれか一つのイメージセンサにおいて、複数の画素は一次元状に配列されており、複数の画素それぞれは、複数の画素の配列方向と交差する方向を長手方向とする長方形を呈しており、長手方向は電荷の移動方向と一致し、レジスティブゲートは長手方向に沿って延びていてもよい。この場合、一次元状のイメージセンサ（リニアイメージセンサ）において、光電変換領域内に残留する電荷を低減し、画質を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許