光电转换装置及信息处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光电转换装置及信息处理装置。一种半导体装置包括：第一光电二极管，其被布置在半导体基板中；第二光电二极管，其被布置在半导体基板中；电荷电压转换部，其连接到第一光电二极管的阴极和第二光电二极管的阳极，并且被构造为将与在第一光电二极管中生成的电子和在第二光电二极管中生成的空穴对应的电荷量转换为电压；以及信号生成部，其被构造为生成与电荷电压转换部的电压对应的信号。

Photoelectric conversion device and information processing device

The invention provides a photoelectric conversion device and an information processing device. A semiconductor device includes: a first photodiode disposed on the semiconductor substrate; a second photodiode disposed on the semiconductor substrate; the charge voltage conversion unit, which is connected to the anode cathode and second photodiode of the first photodiode, and configured to convert the amount of charge generation and generation of corresponding holes in the first photo diode in electronics and in second in the photo diode to voltage signal; and a signal generating part, which is configured to generate and charge voltage corresponding to the voltage conversion portion of the.

【技术实现步骤摘要】
光电转换装置及信息处理装置
本专利技术的实施例涉及一种光电转换装置及信息处理装置。
技术介绍
已经提出了通过用光照射目标物体并检测来自物体的反射光来测量到目标物体的距离的飞行时间(TOF)方法作为聚焦方法之一。具体地，基于从光照射的定时直到反射光检测的定时的时间段(即，反射光相对于照射光的延迟量)和光速度来测量到目标物体的距离。此时，由于来自目标物体的反射光与对应于外部环境中的光的环境光一起被检测到，所以需要一种用于在考虑环境光的同时进行聚焦的技术。图12示出根据日本特开2005-303268号公报(第0092段和随后的段落)的第二示例性实施例的光检测元件1的结构例。光检测元件1配设有第一感光单元11a、对应于第一感光单元11a的空穴保持单元13、第二感光单元11b、对应于第二感光单元11b的电子保持单元14、复合单元15和输出单元16。空穴保持单元13保持在光源2被断开时由第一感光单元11a生成的空穴(对应于环境光的空穴)。电子保持单元14保持在光源2被接通时由第二感光单元11b生成的电子(对应于反射光和来自目标物体3的环境光二者的电子)。复合单元15使空穴保持单元13的空穴(对应于环境光的空穴)与电子保持单元14的电子(对应于反射光和环境光二者的电子)复合。其结果是，与反射光和环境光当中的反射光相对应的电子保留下来，并且，这些电子被输出单元16读出。根据该方法，可以获得与反射光和环境光当中的反射光相对应的信号，这有利于高精度地进行基于TOF法的聚焦。根据日本特开2005-303268号公报中所描述的下述结构，难以增加目标载流子的读取操作速度，在所述结构中，通过光检测元件1的输出单元16取出目标载流子，以根据电子和空穴检测电荷量。由于这个原因，聚焦精度在进行基于TOF法的聚焦的情况下不会增加。参考日本特开2005-303268号公报(第0045段)，可设想到这样的结构：多个光检测元件1均包括上述各单元(第一感光单元11a、第二感光单元11b等)。根据这种结构，单个光检测元件1对应于一单位像素，并且，从各光检测元件1输出用于进行基于TOF法的聚焦的信号，结果获得距离图像。作为实现该结构的方法之一，两种类型的光电二极管被分别用作第一感光单元11a和第二感光单元11b。例如，可以设想到使用由P型半导体区和围绕该P型半导体区的N型半导体区构成的光电二极管作为第一感光单元11a。例如，可以设想到使用由N型半导体区和围绕该N型半导体区的P型半导体区构成的光电二极管作为第二感光单元11b。此时，在使用这两种类型的光电二极管的情况下，需要在不仅考虑这两种类型的光电二极管的像素中的电分离还考虑与邻接像素中的光电二极管的电分离的同时设计这样的像素的结构。应当注意，日本特开2005-303268号公报没有描述包括要使用哪一种类型的电路元件构造哪一种类型的电路、如何在半导体基板上实现上述各单元等具体结构。
技术实现思路
本技术提供一种有利于根据电子和空穴检测电荷量的半导体装置的结构。本技术还提供一种用于在布置两种类型的光电二极管的结构中适当地将各个光电二极管彼此电分离的新结构。本公开的一个方面涉及一种半导体装置。所述半导体装置包括：第一光电二极管，其被布置在半导体基板中；第二光电二极管，其被布置在半导体基板中；电荷电压转换部，其连接到第一光电二极管的阴极和第二光电二极管的阳极，并且被构造为将与在第一光电二极管中生成的电子和在第二光电二极管中生成的空穴对应的电荷量转换为电压；以及信号生成部，其被构造为生成与电荷电压转换部的电压对应的信号，其中，在布置有第一光电二极管的有源区域(activeregion)与布置有构成信号生成部的晶体管的有源区域之间以及在布置有第二光电二极管的有源区域与布置有构成信号生成部的晶体管的有源区域之间，布置由绝缘体构成的元件分离部。本公开的另一个方面涉及一种光电转换装置。所述光电转换装置包括：配设有多个光检测单元的半导体基板，所述多个光检测单元中的各个包括第一光电二极管和第二光电二极管，该第一光电二极管包括累积电子和空穴中的一者的第一导电类型的第一半导体区域，该第二光电二极管包括累积电子和空穴中的另一者的不同于第一导电类型的第二导电类型的第二半导体区域，所述光电转换装置输出基于所述多个光检测单元中的各个的第一光电二极管和第二光电二极管中的至少一者的电荷的信号，其中，所述多个光检测单元包括彼此邻近的第一单元和第二单元，并且，在关于半导体基板的顶面的平面图中，第一单元的第二光电二极管和第二单元的第二光电二极管位于第一单元的第一光电二极管与第二单元的第一光电二极管之间。根据下面参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的另外的特征将变得清楚。附图说明图1是用于描述摄像装置的构造示例的说明图。图2是用于描述检测部件的构造示例的说明图。图3是用于描述像素的构造示例的说明图。图4A、图4B、图4C和图4D是用于描述像素的驱动方法的示例的说明图。图5A、图5B、图5C和图5D是用于描述像素的结构的示例的说明图。图6A、图6B、图6C和图6D是用于描述像素的结构的示例的说明图。图7A、图7B、图7C和图7D是用于描述像素的结构的示例的说明图。图8A、图8B、图8C、图8D、图8E、图8F、图8G、图8H、图8I和图8J是用于描述像素结构的形成方法的示例的说明图。图9是用于描述像素的结构的示例的说明图。图10A1、图10A2、图10B、图10C和图10D是用于描述像素的结构的示例的说明图。图11A和图11B是用于描述像素阵列的构造的示例的说明图。图12是用于描述参考例的构造的说明图。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的示例性实施例。根据本专利技术的示例性实施例，例如，可以将上述两种类型的各个光电二极管彼此适当地电分离。利用本专利技术的示例性实施例详细地描述本专利技术的其它优点，并且，可以参考详细描述和附图充分地理解本专利技术的其它优点。应当注意，各图仅仅是为了描述结构或构造的目的而被示出，并且所示的各个构件的尺寸不一定反映实际尺寸。另外，在各附图中，相同的构件或相同的部件被赋予相同的附图标记，并且下面将省略对重复内容的描述。图1是用于描述应用根据本专利技术的示例性实施例的光电转换装置的信息处理装置100(在下文中，将被称为装置100)的构造例的说明图。例如，装置100设置有诸如发光二极管(LED)的光源101、诸如透镜的光学系统102和103、检测部件104和处理部件105。经由光学系统102用光源101的发射光L1照射与聚焦目标相对应的目标物体110。光L2包括来自目标物体110的反射光，并且经由光学系统103入射在检测部件104上。检测部件104将基于光L2的信号供给到处理部件105。检测部件104对应于根据本专利技术的示例性实施例的光电转换装置，并且，也可以被称为光检测装置或简称为半导体装置(还应当注意，该装置可以被称为器件、模块等)。处理部件105驱动光源101和检测部件104，并且，根据来自检测部件104的信号，计算基于到目标物体110的距离的信息(下面将描述该计算的具体方法)。应当注意，装置100的构造不限于该示例。本构造的一部分可以根据目的等而改变，并且可以并行地添加另一元件。例如，装置100可以是摄像装置(照相机)，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其包括：第一光电二极管，其被布置在半导体基板中；第二光电二极管，其被布置在半导体基板中；电荷电压转换部，其连接到第一光电二极管的阴极和第二光电二极管的阳极，并且被构造为将与在第一光电二极管中生成的电子和在第二光电二极管中生成的空穴对应的电荷量转换为电压；以及信号生成部，其被构造为生成与电荷电压转换部的电压对应的信号，其中，在布置有第一光电二极管的有源区域与布置有构成信号生成部的晶体管的有源区域之间以及在布置有第二光电二极管的有源区域与布置有构成信号生成部的晶体管的有源区域之间，布置由绝缘体构成的元件分离部。

【技术特征摘要】
2015.12.15 JP 2015-244393;2015.12.24 JP 2015-252401.一种半导体装置，其包括：第一光电二极管，其被布置在半导体基板中；第二光电二极管，其被布置在半导体基板中；电荷电压转换部，其连接到第一光电二极管的阴极和第二光电二极管的阳极，并且被构造为将与在第一光电二极管中生成的电子和在第二光电二极管中生成的空穴对应的电荷量转换为电压；以及信号生成部，其被构造为生成与电荷电压转换部的电压对应的信号，其中，在布置有第一光电二极管的有源区域与布置有构成信号生成部的晶体管的有源区域之间以及在布置有第二光电二极管的有源区域与布置有构成信号生成部的晶体管的有源区域之间，布置由绝缘体构成的元件分离部。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，第一光电二极管和第二光电二极管被布置在同一有源区域中。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，第一光电二极管和第二光电二极管通过PN结彼此电分离。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，电荷电压转换部包括：对应于N型半导体区域的第一浮置扩散区，以及对应于P型半导体区域的第二浮置扩散区，半导体装置还包括：第一传输部，其被构造为将第一光电二极管的电子传输到第一浮置扩散区；以及第二传输部，其被构造为将第二光电二极管的空穴传输到第二浮置扩散区。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，在将与半导体基板的顶面平行的一个方向设置为第一方向，并且将与半导体基板的顶面平行且还与第一方向相交的方向设置为第二方向的情况下，在关于半导体基板的顶面的平面图中，第一光电二极管和第二光电二极管在第一方向上排齐，并且其中，构成信号生成部的晶体管在第二方向上与第一光电二极管和第二光电二极管中的至少一个排齐。6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中，第一光电二极管和第一浮置扩散区在第二方向上排齐，并且其中，第二光电二极管和第二浮置扩散区在第二方向上排齐。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，元件分离部在第一光电二极管与第二光电二极管之间延伸，以使第一光电二极管和第二光电二极管彼此电分离，其中，元件分离部的延伸部分包括：在第一光电二极管侧上的第一侧面，在第二光电二极管侧上的第二侧面，以及底面，其将第一侧面连接到第二侧面，并且包括在第一光电二极管侧上的第一部分和在第二光电二极管侧上的第二部分，其中，半导体基板包括形成在第一侧面与第一光电二极管之间的P型第一杂质区域、形成在第二侧面与第二光电二极管之间的N型第二杂质区域、形成在底面的第一部分与第一光电二极管之间的P型第三杂质区域、以及形成在底面的第二部分与第二光电二极管之间的N型第四杂质区域，并且其中，P型第三杂质区域与N型第四杂质区域之间的杂质浓度差小于P型第一杂质区域与N型第二杂质区域之间的杂质浓度差。8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，P型第三杂质区域的杂质浓度低于P型第一杂质区域的杂质浓度，并且N型第四杂质区域的杂质浓度低于N型第二杂质区域的杂质浓度。9.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，元件分离部在第一浮置扩散区与第二浮置扩散区之间延伸。10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，元件分离部的延伸部分包括：在第一浮置扩散区侧上的第一侧面，在第二浮置扩散区侧上的第二侧面，以及底面，其将第一侧面连接到第二侧面，并且包括在第一浮置扩散区侧上的第一部分和在第二浮置扩散区侧上的第二部分，其中，半导体基板包括形成在第一侧面与第一浮置扩散区之间的P型第一杂质区域、形成在第二侧面与第二浮置扩散区之间的N型第二杂质区域、形成在底面的第一部分与第一浮置扩散区之间的P型第三杂质区域、以及形成在底面的第二部分与第二浮置扩散区之间的N型第四杂质区域，并且其中，P型第三杂质区域与N型第四杂质区域之间的杂质浓度差小于P型第一杂质区域与N型第二杂质区域之间的杂质浓度差。11.根据权利要求10所述的半导体装置，其中，P型第三杂质区域的杂质浓度低于P型第一杂质区域的杂质浓度，并且N型第四杂质区域的杂质浓度低于N型第二杂质区域的杂质浓度。12.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，各自包括电荷电压转换部、第一光电二极管、第二光电二极管和信号生成部的多个单元，以矩阵的形式排齐。13.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，电荷电压转换部是第一电荷电压转换部，并且其中，所述半导体装置是不同于第一电荷电压转换部的第二电荷电压转换部，并且连接到第一光电二极管的阴极和第二光电二极管的阳极，所述半导体装置还包括被构造为将与在第一光电二极管中生成的电子和在第二光电二极管中生成的空穴对应的电荷量转换为电压的第二电荷电压转换部。14.根据权利要求13所述的半导体装置，其中，第二电荷电压转换部包括：对应于N型半导体区域的第三浮置扩散区，以及对应于P型半导体区域的第四浮置扩散区，所述半导体装置还包括：第三传输部，其被构造为将第一光电二极管的电子传输到第三浮置扩散区；以及第四传输部，其被构造为将第二光电二极管的空穴传输到第四浮置扩散区。15.根据权利要求13所述的半导体装置，其中，第一电荷电压转换部包括：对应于N型半导体区域的第一浮置扩散区，以及对应于P型半导体区域的第二浮置扩散区，其中，第二电荷电压转换部包括：对应于N型半导体区域的第三浮置扩散区，以及对应于P型半导体区域的第四浮置扩散区，其中，在将与半导体基板的顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田洋一，池田一，郷田达人，太田径介，长谷川利则，小林昌弘，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP