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公開番号2025125673
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024021763
出願日2024-02-16
発明の名称光電変換装置、機器
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 20250101AFI20250821BHJP()
要約【課題】光電変換装置において、複数の光電変換素子の間で生じる信号電荷の量が異なる場合に、適切な信号を取得して位相差検出を行うことができる。
【解決手段】第1の画素と第2の画素のそれぞれは、半導体基板に配され、第1の光電変換素子、第2の光電変換素子、第3の光電変換素子、第4の光電変換素子により共有される浮遊拡散部を有し、前記第1の画素と前記第2の画素の間には、トレンチ構造を含む第1の素子分離が配されており、前記第1の光電変換素子と前記第2の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第2の素子分離が配され、前記第1の光電変換素子と前記第3の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第3の素子分離が配され、前記第2の素子分離におけるトレンチ構造の前記第1の方向における長さが、前記第3の素子分離におけるトレンチ構造の前記第2の方向における長さよりも長い。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
第１のマイクロレンズを介して受光する第１の画素と、第２のマイクロレンズを介して受光する第２の画素と、を有する光電変換装置であって、
前記第１の画素と前記第２の画素のそれぞれは、第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板に配され、第１の方向に順に並ぶ第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子と、前記第１の方向に順に並ぶ第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子により共有される浮遊拡散部と、を有し、
前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子とは前記第１の方向に交差する第２の方向に順に並んで配されており、前記第２の光電変換素子と前記第４の光電変換素子とは前記第２の方向に順に並んで配されており、
前記浮遊拡散部は、前記第１の光電変換素子と前記第４の光電変換素子の間であって且つ前記第２の光電変換素子と前記第３の光電変換素子の間に配され、
前記第１の画素と前記第２の画素の間には、トレンチ構造を含む第１の素子分離が配されており、
前記第１の画素において、前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第２の素子分離が配されており、前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第３の素子分離が配されており
前記第１面の平面視において、前記第２の素子分離におけるトレンチ構造の前記第１の方向における長さが、前記第３の素子分離におけるトレンチ構造の前記第２の方向における長さよりも長いことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 4,100 文字）【請求項２】
第１のマイクロレンズを介して受光する第１の画素と、第２のマイクロレンズを介して受光する第２の画素と、を有する光電変換装置であって、
前記第１の画素と前記第２の画素のそれぞれは、第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板に配され、第１の方向に順に並ぶ第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子と、前記第１の方向に順に並ぶ第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子により共有される浮遊拡散部と、を有し、
前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子とは前記第１の方向に交差する第２の方向に順に並んで配されており、前記第２の光電変換素子と前記第４の光電変換素子とは前記第２の方向に順に並んで配されており、
前記浮遊拡散部は、前記第１の光電変換素子と前記第４の光電変換素子の間であって且つ前記第２の光電変換素子と前記第３の光電変換素子の間に配され、
前記第１の画素と前記第２の画素の間には、トレンチ構造を含む第１の素子分離が配されており、
前記第１の画素において、前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第２の素子分離が配されており、前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第３の素子分離が配されており、
前記第１面の平面視において、前記第２の素子分離におけるトレンチ構造の面積と前記第３の素子分離におけるトレンチ構造の面積とは異なっており、
前記第２の素子分離におけるトレンチ構造の面積と前記第３の素子分離におけるトレンチ構造の面積との差は５％以上であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
第１のマイクロレンズを介して受光する第１の画素と、第２のマイクロレンズを介して受光する第２の画素と、を有する光電変換装置であって、
前記第１の画素と前記第２の画素のそれぞれは、第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板に配され、第１の方向に順に並ぶ第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子と、前記第１の方向に順に並ぶ第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子により共有される浮遊拡散部と、を有し、
前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子とは前記第１の方向に交差する第２の方向に順に並んで配されており、前記第２の光電変換素子と前記第４の光電変換素子とは前記第２の方向に順に並んで配されており、
前記浮遊拡散部は、前記第１の光電変換素子と前記第４の光電変換素子の間であって且つ前記第２の光電変換素子と前記第３の光電変換素子の間に配され、
前記第１の画素と前記第２の画素との間には、トレンチ構造を含む第１の素子分離が配されており、
前記第１の画素において、前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第２の素子分離が配されており、前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第３の素子分離が配されており、
前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子はそれぞれ、信号電荷を蓄積する第１導電型の第１半導体領域を含み、
前記第１面の平面視において、前記第２の素子分離のトレンチ構造と隣り合って配された第２導電型の第２半導体領域の前記第１の方向における長さは、前記第３の素子分離のトレンチ構造と隣り合って配された前記第２導電型の第３半導体領域の前記第２の方向における長さよりも長いことを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
第１のマイクロレンズを介して受光する第１の画素と、第２のマイクロレンズを介して受光する第２の画素と、を有する光電変換装置であって、
前記第１の画素と前記第２の画素のそれぞれは、第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板に配され、第１の方向に順に並ぶ第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子と、前記第１の方向に順に並ぶ第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子により共有される浮遊拡散部と、を有し、
前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子とは前記第１の方向に交差する第２の方向に順に並んで配されており、前記第２の光電変換素子と前記第４の光電変換素子とは前記第２の方向に順に並んで配されており、
前記浮遊拡散部は、前記第１の光電変換素子と前記第４の光電変換素子の間であって且つ前記第２の光電変換素子と前記第３の光電変換素子の間に配され、
前記第１の画素と前記第２の画素との間には、トレンチ構造を含む第１の素子分離が配されており、
前記第１の画素において、前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第２の素子分離が配されており、前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第３の素子分離が配されており、
前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子はそれぞれ、信号電荷を蓄積する第１導電型の第１半導体領域を含み、
前記第１面の平面視において、前記第２の素子分離のトレンチ構造と隣り合って配された第２導電型の第２半導体領域の不純物濃度は、前記第３の素子分離のトレンチ構造と隣り合って配された前記第２導電型の第３半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする光電変換装置。
【請求項５】
第１のマイクロレンズを介して受光する第１の画素と、第２のマイクロレンズを介して受光する第２の画素と、を有する光電変換装置であって、
前記第１の画素と前記第２の画素のそれぞれは、第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板に配され、第１の方向に順に並ぶ第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子と、前記第１の方向に順に並ぶ第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子により共有される浮遊拡散部と、を有し、
前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子とは前記第１の方向に交差する第２の方向に順に並んで配されており、前記第２の光電変換素子と前記第４の光電変換素子とは前記第２の方向に順に並んで配されており、
前記浮遊拡散部は、前記第１の光電変換素子と前記第４の光電変換素子の間であって且つ前記第２の光電変換素子と前記第３の光電変換素子との間に配され、
前記第１の画素と前記第２の画素との間には、トレンチ構造を含む第１の素子分離が配されており、
前記第１の画素において、前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間には、第２の素子分離が配されており、前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子との間には、第３の素子分離が配されており、
前記第２の素子分離と前記第３の素子分離とにおいて、一方のトレンチ構造の深さと、他方のトレンチ構造の深さとが異なることを特徴とする光電変換装置。
【請求項６】
前記第１面の平面視において、前記第２の素子分離におけるトレンチ構造の前記第２の方向における長さが、前記第３の素子分離におけるトレンチ構造の前記第１の方向における長さよりも長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７】
第３の画素を有し、
前記第３の画素は、前記半導体基板に配された前記第１の方向に順に並ぶ第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子と、前記第１の方向に順に並ぶ第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子により共有される浮遊拡散部と、を有し、
前記第３の画素において、前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間には、トレンチ構造を第２の素子分離が配されており、前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第３の素子分離が配されており、
前記平面視において、前記第３の画素における前記第２の素子分離のトレンチ構造の前記第２の方向における長さが、前記第３の画素における前記第３の素子分離のトレンチ構造の前記第１の方向における長さよりも短いことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第１面の平面視において、前記第２の素子分離におけるトレンチ構造と前記第３の素子分離におけるトレンチ構造とは、前記第１の素子分離におけるトレンチ構造とつながっ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９】
前記平面視において、前記第２の素子分離におけるトレンチ構造は前記第１の素子分離におけるトレンチ構造とつながっており、前記第３の素子分離におけるトレンチ構造は前記第１の素子分離におけるトレンチ構造とつながっていな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１０】
前記第２の素子分離及び前記第３の素子分離のそれぞれは、絶縁体を含み、
前記第２の素子分離における絶縁体の面積と前記第３の素子分離における絶縁体の面積とが異な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、光電変換装置及び機器に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子により共有される浮遊拡散部と、を有する画素が複数並んで配置された光電変換装置が知られている。例えば、特許文献１には、１つの画素が２行２列で配された４つの光電変換素子と、４つの光電変換素子の間に配された浮遊拡散部と、を含み、画素内の光電変換素子間にトレンチ構造を有する分離部が配されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－３７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、画素内に配された４つの光電変換素子において生じた信号電荷の量が異なる場合に、第１の光電変換素子から溢れた信号電荷は、行方向に配された光電変換素子に溢れたり、列方向に配された光電変換素子に溢れたりする可能性がある。この場合に、適切な信号を取得できない可能性があり、特定方向での位相差検出が困難になる。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の光電変換素子の間で生じる信号電荷の量が異なる場合に、適切な信号を取得して位相差検出を行うことが可能な光電変換装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の一開示によれば、第１のマイクロレンズを介して受光する第１の画素と、第２のマイクロレンズを介して受光する第２の画素と、を有する光電変換装置であって、前記第１の画素と前記第２の画素のそれぞれは、第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板に配され、第１の方向に順に並ぶ第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子と、前記第１の方向に順に並ぶ第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子、前記第２の光電変換素子、前記第３の光電変換素子、及び前記第４の光電変換素子により共有される浮遊拡散部と、を有し、前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子とは前記第１の方向に交差する第２の方向に順に並んで配されており、前記第２の光電変換素子と前記第４の光電変換素子とは前記第２の方向に順に並んで配されており、前記浮遊拡散部は、前記第１の光電変換素子と前記第４の光電変換素子の間であって且つ前記第２の光電変換素子と前記第３の光電変換素子の間に配され、前記第１の画素と前記第２の画素の間には、トレンチ構造を含む第１の素子分離が配されており、前記第１の画素において、前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第２の素子分離が配されており、前記第１の光電変換素子と前記第３の光電変換素子との間には、トレンチ構造を含む第３の素子分離が配されており、前記第１面の平面視において、前記第２の素子分離におけるトレンチ構造の面積と前記第３の素子分離におけるトレンチ構造の面積とは異なっており、前記第２の素子分離におけるトレンチ構造の面積と前記第３の素子分離におけるトレンチ構造の面積との差は５％以上であることを特徴とする光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光電変換装置において、複数の光電変換素子の間で生じる信号電荷の量が異なる場合に、適切な信号を取得して位相差検出を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る光電変換装置を説明するブロック図
ユニットの構成を示す図
ユニットの構成を示す図
光電変換装置の動作を示す駆動タイミング図
積層型の光電変換装置の構成を示す図
第１実施形態に係る光電変換装置を説明する平面図
第１実施形態に係る光電変換装置を説明する信号電荷に対するポテンシャル図
第１実施形態の第１変形例に係る光電変換装置を説明する平面図
第１実施形態の第２変形例に係る光電変換装置を説明する平面図
第２実施形態に係る光電変換装置を説明する平面図
第３実施形態に係る光電変換装置を説明する平面図
第３実施形態の変形例に係る光電変換装置を説明する平面図
第４実施形態に係る光電変換装置の概念を説明する平面図
第４実施形態に係る光電変換装置を説明する平面図
第４実施形態の変形例に係る光電変換装置を説明する平面図
第５実施形態に係る機器を説明する模式図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら各実施形態を説明する。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。また、以下に述べる各実施形態では、光電変換装置の一例として、ＣＭＯＳセンサを中心に説明する。ただし、各実施形態は、ＣＭＯＳセンサに限られるものではなく、光電変換装置の他の例にも適用可能である。例えば、ＣＣＤ、撮像装置、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）などがある。
【００１０】
本明細書において、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」および、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した実施形態の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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