固体摄像装置制造方法及图纸

本发明专利技术所涉及的固体摄像装置(1)具备受光部(10)以及信号读出部(20)。另外，具备控制这些受光部(10)以及信号读出部(20)各自的动作的控制部(30)。受光部(10)在具有互相相对的第1主面以及第2主面的半导体基板的所述第1主面上具有M×N个像素(P1,1～PM,N)。各个像素(Pm,n)包含多个埋入式光电二极管(PD)、电容部(C1)、多个传送用开关(SW1)以及输出用开关(SW2)。由此，能够缩短从各个像素的光电二极管的结电容部读出的电荷读出的时间从而实现了光检测的S/N比或线性表现优异的固体摄像装置。

Solid-state imaging device

The solid-state camera device (1) of the present invention is provided with a light receiving unit (10) and a signal readout unit (20). In addition, a control unit (30) is provided to control the actions of the light receiving unit (10) and the signal readout unit (20). The light receiving unit (10) has M * N pixels (P1,1 to PM, N) on the first main surface with relative first main surfaces and second main surface semiconductor substrates. Each pixel (Pm, n) includes a plurality of embedded photodiodes (PD), capacitance (C1), multiple transfer switches (SW1), and output switches (SW2). Thus, the time of charge readout read out from the junction capacitance part of each pixel of the photodiode can be shortened, so that the solid-state imaging device with excellent S/N ratio or linear performance is achieved.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体摄像装置
本专利技术涉及固体摄像装置。
技术介绍
固体摄像装置具备在半导体基板的主面上具有多个像素的受光部、分别从该多个像素读出电荷并输出对应于该电荷量的信号值的信号读出部(参照专利文献1～5)。多个像素分别包含对应于光入射使电荷产生的光电二极管。信号读出部包含积分电容部被设置于放大器的输入端子与输出端子之间的积分电路，将由各个像素的光电二极管产生的电荷蓄积于积分电容部并输出对应于该蓄积电荷量的信号值。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利申请公开2000-32342号公报专利文献2：日本专利申请公开平9-247536号公报专利文献3：日本专利第2719058号公报专利文献4：日本专利第4878123号公报专利文献5：日本专利第3825503号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题专利文献1所记载的固体摄像装置具备相对于多个像素共通的积分电路。如此结构的固体摄像装置将分别在多个像素上对应于光入射由光电二极管发生的电荷蓄积于该光电二极管的结电容部，依次向共通的积分电路的积分电容传送在各个像素的光电二极管的结电容部上被蓄积的电荷，从积分电路输出对应于其电荷量的信号值。在从各个像素的光电二极管的结电容部向积分电路的积分电容部传送电荷的时候如果在结电容部上发生电荷不完全读出的话则光检测的S/N比或线性变差。对于改善如此技术问题来说如果作为各个像素的光电二极管而使用埋入式光电二极管的话即可。埋入式光电二极管如果进行完全空乏化来使用的话则结电容量变小，输出电压成为相对于蓄积电荷量进行线性变化那样，因为能够基本上完全读出在pn接合部发生的电荷所以光检测的S/N比或线性表现优异。然而，与通常的光电二极管相比，相对来说埋入式光电二极管为高阻抗。另外，固体摄像装置的光电二极管的光检测区域的面积与通常用途(例如数码相机中的光学图像成像用途)的光电二极管的光检测区域的面积相比，相对来说就医疗用途(例如X线CT中X线检测用途)的光电二极管的光检测区域的面积而言为100倍的程度。如果使用如此大面并且高阻抗的埋入式光电二极管的话则从该光电二极管的结电容部读出的电荷读出时间变长。本专利技术就是为了解决以上所述技术问题而做出的不懈努力之结果，其目的在于提供一种能够缩短从各个像素的光电二极管的结电容部读出的电荷读出时间并且光检测的S/N比或线性表现优异的固体摄像装置。解决技术问题的手段本专利技术所涉及的固体摄像装置具备：受光部，在具有互相相对的第1主面以及第2主面的半导体基板的所述第1主面上具有多个像素；信号读出部，输出对应于分别从多个像素输出的电荷量的信号值；控制部，分别控制受光部以及信号读出部各自的动作。另外，多个像素各自分别包含：多个埋入式光电二极管，对应于各个光入射使电荷产生并将该电荷蓄积于结电容部；电容部，蓄积从该多个光电二极管各自的结电容部被传送来的电荷；传送用开关组，用于从多个光电二极管各自的结电容部向电容部传送电荷；输出用开关，用于从电容部向信号读出部输出电荷。另外，控制部使经过整个共通的电荷蓄积期间分别在多个像素上对应于光入射产生的电荷蓄积于各个光电二极管的结电容部，在电荷蓄积期间之后分别在多个像素上将传送用开关组控制在开启(ON)状态并从各个光电二极管的结电容部使电荷传送至电容部，在这个电荷传送后分别就多个像素依次将输出用开关控制在开启(ON)状态并从电容部使电荷向信号读出部输出。专利技术效果如果由本专利技术的话则能够提供一种能够缩短从各个像素的光电二极管的结电容部读出的电荷读出时间并且光检测的S/N比或线性表现优异的固体摄像装置。附图说明图1是第1实施方式的固体摄像装置1的全体结构图。图2是第1实施方式的固体摄像装置1的像素Pm,n以及积分电路21n的电路图。图3是第1实施方式的固体摄像装置1的像素Pm,n,像素Pm+1,n,像素Pm,n+1以及像素Pm+1,n+1的电路图。图4是表示第1实施方式的固体摄像装置1的工作例子的时序图。图5是为了说明第1实施方式的固体摄像装置1的受光部10的截面结构例子的示意图。图6是为了说明第1实施方式的固体摄像装置1的截面结构例子的示意图。图7是为了说明受光部10中光电二极管PD以及电容部C1各自的配置区域的示意图。图8是就受光部10的各个像素Pm,n中的电荷移动进行说明的示意图，(a)表示各个像素Pm,n包含1个光电二极管的情况下的电荷移动的情况，(b)表示各个像素Pm,n包含多个光电二极管的情况下的电荷移动的情况。图9是第2实施方式的固体摄像装置2的像素Pm,n以及积分电路21n的电路图。图10是第2实施方式的固体摄像装置2的像素Pm,n,像素Pm+1,n,像素Pm,n+1以及像素Pm+1,n+1的电路图。图11是表示第2实施方式的固体摄像装置2的工作例子的时序图。图12是第3实施方式的固体摄像装置3的像素Pm,n以及积分电路21n的电路图。图13是第3实施方式的固体摄像装置3的像素Pm,n,像素Pm+1,n,像素Pm,n+1以及像素Pm+1,n+1的电路图，并表示M行N列当中作为代表的2行2列部分的像素。图14是表示第3实施方式的固体摄像装置3的工作例子的时序图。图15是为了说明第4实施方式的固体摄像装置4的截面结构例子的示意图。图16是为了说明第5实施方式的固体摄像装置5的截面结构例子的示意图。图17是为了说明第6实施方式的固体摄像装置6的截面结构例子的示意图。具体实施方式以下是参照附图并就为了实施本专利技术的方式进行详细说明。还有，在附图的说明过程中将相同符号标注于相同或同等的要素，并省略重复的说明。(第1实施方式)图1是第1实施方式的固体摄像装置1的全体结构图。固体摄像装置1具备受光部10以及信号读出部20，另外具备控制这些受光部10以及信号读出部20各自的动作的控制部30。受光部10在具有互相相对的第1主面以及第2主面的半导体基板的所述第1主面上具有M×N个像素P1,1～PM,N。M×N个像素P1,1～PM,N具有共同的结构，并且被排列成二维状。像素Pm,n位于第m行第n列。各个像素Pm,n包含对应于光入射使电荷产生的发光二极管，并且能够输出该电荷。还有，M,N为2以上的整数。m为1以上M以下的各个整数。n为1以上N以下的各个整数。信号读出部20输出对应于分别从M×N个像素P1,1～PM,N被输出的电荷量的信号值。信号读出部20包含N个积分电路211～21N、N个保持电路221～22N以及AD转换电路23。N个积分电路211～21N具有共同的结构。N个保持电路221～22N具有共同的结构。第n积分电路21n输入分别从第n列的M个像素P1,n～PM,n按顺序被输出的电荷，并向保持电路22n输出对应于其电荷量的电压值。第n保持电路22n输入从积分电路21n被输出的电压值并进行保持。N个保持电路221～22N按顺序向AD转换电路23输出各个正保持着的电压值。AD转换电路23输入分别从N个保持电路221～22N依次被输出的电压值，将该输入的电压值转换成数字值并输出该数字值。从AD转换电路23被输出的数字值为对应于分别从M×N个像素P1,1～PM,N被输出的电荷量的信号值。图2是第1实施方式的固体摄像装置1的像素Pm,n以及积分电路21n的电路图。图2表示M×N个像素P1,1～PM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体摄像装置，其特征在于：具备：受光部，在具有互相相对的第1主面以及第2主面的半导体基板的所述第1主面上具有多个像素；信号读出部，输出对应于分别从所述多个像素输出的电荷的量的信号值；及控制部，分别控制所述受光部以及所述信号读出部各自的动作，所述多个像素各自分别包含：多个埋入式光电二极管，对应于各个光入射使电荷产生并将该电荷蓄积于结电容部；电容部，蓄积从该多个光电二极管各自的结电容部被传送来的电荷；传送用开关组，用于从所述多个光电二极管各自的结电容部向所述电容部传送电荷；及输出用开关，用于从所述电容部向所述信号读出部输出电荷，所述控制部，使经过整个共同的电荷蓄积期间分别在所述多个像素上对应于光入射产生的电荷蓄积于各个光电二极管的结电容部，所述电荷蓄积期间之后分别在所述多个像素上将所述传送用开关组设为开启状态并从各个光电二极管的结电容部使电荷传送至所述电容部，所述控制部在该电荷传送后分别就所述多个像素依次将所述输出用开关设为开启状态并从所述电容部使电荷向所述信号读出部输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 JP 2015-1307541.一种固体摄像装置，其特征在于：具备：受光部，在具有互相相对的第1主面以及第2主面的半导体基板的所述第1主面上具有多个像素；信号读出部，输出对应于分别从所述多个像素输出的电荷的量的信号值；及控制部，分别控制所述受光部以及所述信号读出部各自的动作，所述多个像素各自分别包含：多个埋入式光电二极管，对应于各个光入射使电荷产生并将该电荷蓄积于结电容部；电容部，蓄积从该多个光电二极管各自的结电容部被传送来的电荷；传送用开关组，用于从所述多个光电二极管各自的结电容部向所述电容部传送电荷；及输出用开关，用于从所述电容部向所述信号读出部输出电荷，所述控制部，使经过整个共同的电荷蓄积期间分别在所述多个像素上对应于光入射产生的电荷蓄积于各个光电二极管的结电容部，所述电荷蓄积期间之后分别在所述多个像素上将所述传送用开关组设为开启状态并从各个光电二极管的结电容部使电荷传送至所述电容部，所述控制部在该电荷传送后分别就所述多个像素依次将所述输出用开关设为开启状态并从所述电容部使电荷向所述信号读出部输出。2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：所述电容部被设置于所述半导体基板的所述第1主面上，并且通过第1导电体层和...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎智浩，铃木高志，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP