光电转换元件、装置、距离检测传感器和信息处理系统制造方法及图纸

本公开涉及光电转换元件、装置、距离检测传感器和信息处理系统。一种光电转换元件包括：第一光电转换单元，其被配置为产生用作信号电荷的电子；第二光电转换单元，其被配置为产生用作信号电荷的空穴；第一浮置扩散区，在第一光电转换单元中产生的电子被传输到第一浮置扩散区；第二浮置扩散区，在第二光电转换单元中产生的空穴被传输到第二浮置扩散区；放大晶体管，其包括电连接到第一浮置扩散区和第二浮置扩散区的栅极；第一电荷排出单元，其被配置为排出在第一光电转换单元中产生的电子；以及第二电荷排出单元，其被配置为排出在第二光电转换单元中产生的空穴，其中，第一光电转换单元和第二光电转换单元沿着半导体基板的主表面布置。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种光电转换元件和光电转换装置。
技术介绍
常规上，飞行时间(TOF)类型的距离检测传感器是已知的。日本专利公开No.2005-303268公开了距离检测传感器的例子。在这个例子中，如日本专利公开No.2005-303268的图9A至9C中所示，距离检测传感器包括第一感光单元11a、第二感光单元11b、空穴保持单元13以及电子保持单元14，空穴保持单元13被配置为保持在第一感光单元11a中产生的空穴，电子保持单元14被配置为保持在第二感光单元11b中产生的电子。当在第一感光单元11a中产生的空穴被传输到空穴保持单元13时，门单元38a被打开，并且门单元38b被关闭。另一方面，当在第二感光单元11b中产生的电子被传输到电子保持单元14时，门单元38b被打开，并且门单元38a被关闭。在电子保持单元14中累积的电子和在空穴保持单元13中累积的空穴在重组单元15中被重组。在日本专利公开No.2005-303268中公开的技术中，描述了没有必要提供用于排出在光发射关闭时间段内保持的电子的排出单元。
技术实现思路
根据本公开的一方面，一种光电转换元件包括：第一光电转换单元，其被配置为产生用作信号电荷的电子；第二光电转换单元，其被配置为产生用作信号电荷的空穴；第一浮置扩散区，在第一光电转换单元中产生的电子被传输到第一浮置扩散区；第二浮置扩散区，在第二光电转换单元中产生的空穴被传输到第二浮置扩散区；放大晶体管，其包括电连接到第一浮置扩散区和第二浮置扩散区的栅极；第一电荷排出单元，其被配置为排出在第一光电转换单元中产生的电子；以及第二电荷排出单元，其被配置为排出在第二光电转换单元中产生的空穴，其中，第一光电转换单元和第二光电转换单元沿着半导体基板的主表面布置。从以下参照附图对示例性实施例的描述，本公开的进一步的特征将变得清楚。附图说明图1A是信息处理系统的框图，图1B是光电转换装置的框图。图2是例示说明驱动光电转换装置的方法的示图。图3A和3B均例示说明光电转换元件的等效电路。图4A是例示说明施加于光电转换元件的控制信号的示图，图4B是例示说明来自光发射装置的输出的示图，图4C是例示说明入射在光电转换元件上的光量的示图，图4D是例示说明光电转换元件中的检测节点的电位的示图。图5是光电转换元件的示意性平面图。图6A至6C分别是光电转换元件的示意性截面图。图7是光电转换元件的示意性平面图。图8A是光电转换元件的示意性截面图，图8B和8C是例示说明电位剖面(profile)的示图。图9A是光电转换元件的示意性截面图，图9B和9C是例示说明电位剖面的示图。图10是例示说明光电转换元件的等效电路的示图。图11是光电转换元件的示意性平面图。图12是例示说明光电转换元件的输出的示图。具体实施方式下面描述本公开的实施例。在以下描述和附图中，类似的元件用类似的标号表示，并且在某个地方对类似元件给予一次的描述不被重复，除非进一步的描述是必要的。第一实施例参照图1A，下面给出了关于信息处理系统SYS的描述，信息处理系统SYS包括用作光发射单元的光发射装置102和用作光接收单元的光电转换装置104。在光发射装置102和光电转换装置104之间可以存在距离“d”。在这个例子中，光电转换装置104被包括在用作距离测量装置的距离检测传感器101中。除了距离检测传感器101，信息处理系统SYS进一步包括信息处理装置107。信息处理系统SYS可以进一步包括以下中的至少一个：图像捕捉装置108、输入装置109、驱动装置110、显示装置111以及通信装置112。下面将描述信息处理系统SYS的应用的例子。距离检测传感器101包括光发射装置102和光电转换装置104，并且被配置为使用飞行时间(TOF)方法来检测距离。光发射装置102交替地开启和关闭光发射。当光发射装置102开启时，从光发射装置102发射的光113被目标106反射，作为结果得到的反射光114入射在光电转换装置104上。当光发射装置102关闭时，没有来源于从光发射装置102发射的光113的反射光114。因此，来源于与光发射装置102不同的光源的环境光115入射在光电转换装置104上。可能有利的是使用发光二极管来实现光发射装置102，因为发光二极管能够快速地重复开启/关闭操作。光发射装置102发射的光的波长可以被设置在人眼不可见的并且不会干扰环境的红外线范围内。然而，该波长不限于红外线范围。光发射装置102和光电转换装置104中的至少一个可以包括光学系统。该光学系统可以包括透镜、光圈、机械快门、散射板、光学低通滤波器、波长选择滤波器等。在激光器用作光发射设备的情况下，光发射装置102可以包括被配置为使从光发射装置102发射的光朝向特定区域扫描的扫描光学系统。时差发生在光被光发射装置102发射的时间和光被光电转换装置104接收的时间之间。该时差取决于光的速度(3.0×108m/s)以及距离检测传感器101和目标106之间的距离。通过检测与该时差相关的物理量，可以检测从距离检测传感器101到目标106的距离，和/或可以获得例如基于该距离的图像的形式的信息。如果光发射装置102和光电转换装置104之间的距离“d”大，则复杂的距离测量算法是必要的。因此，可能有利的是将光发射装置102和光电转换装置104之间的距离“d”设置为小于所需的距离测量精度。鉴于以上，光发射装置102和光电转换装置104之间的距离“d”可以被设置在例如1cm至100cm的范围内。注意，除了来源于从光发射装置102发射的光的反射光114之外，入射在光电转换装置104上的光还包括来源于与光发射装置不同的环境中的光源的环境光115。环境光115的光源可以是自然光或人造光。在测量距离时，环境光115引起噪声分量。因此，在环境光115与距离检测传感器101接收的总光量的比率高的情况下，变得难以获得信号光(即，反射光114)的大动态范围的信号，或者变得难以获得大的信噪(S/N)比。因此，变得难以从反射光114获得高精度距离信息。鉴于以上，根据本实施例的光电转换装置104能够精确地从光电转换装置产生的总信号分量移除来源于环境光的信号分量。总信号分量包括来源于源自光发射装置102发射的光的反射光114的信号分量以及来自环境光的信号分量。图1B是例示说明根据实施例的光电转换装置104的配置的例子的框图。光电转换装置104包括光电转换区域202、控制信号产生单元203、垂直扫描电路204、信号处理单元205、输出单元206以及信号线223。光电转换区域202是在其中多个光电转换元件200被以二维阵列的形式设置或布置的区域。所述多个光电转换元件200中的每个均被配置为将入射光转换为电信号并且输出作为结果得到的电信号。光电转换元件200经由对应的行布线(扫描线)207逐行地连接到垂直扫描电路204。垂直扫描电路204经由行布线207之一将控制信号供给位于光电转换区域202中的对应行上的光电转换元件200。控制信号的例子是pSEL1、pSEL2、pRES1、pRES2、pTX1和pTX2，稍后将详细描述这些控制信号。在下文中，术语“布线”是指由导电材料形成的连接。光电转换元件200还经由对应的信号线223逐列地连接到信号处理单元20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其特征在于，包括：第一光电转换单元，第一光电转换单元被配置为产生用作信号电荷的电子；第二光电转换单元，第二光电转换单元被配置为产生用作信号电荷的空穴；第一浮置扩散区，在第一光电转换单元中产生的电子被传输到第一浮置扩散区；第二浮置扩散区，在第二光电转换单元中产生的空穴被传输到第二浮置扩散区；不同于第一浮置扩散区的区域，在第一光电转换单元中产生的电子被传输到所述不同于第一浮置扩散区的区域；不同于第二浮置扩散区的区域，在第二光电转换单元中产生的空穴被传输到所述不同于第二浮置扩散区的区域；以及放大晶体管，放大晶体管包括电连接到第一浮置扩散区和第二浮置扩散区的栅极，其中，第一光电转换单元和第二光电转换单元沿着半导体基板的主表面布置。

【技术特征摘要】
2015.08.07 JP 2015-1576411.一种光电转换元件，其特征在于，包括：第一光电转换单元，第一光电转换单元被配置为产生用作信号电荷的电子；第二光电转换单元，第二光电转换单元被配置为产生用作信号电荷的空穴；第一浮置扩散区，在第一光电转换单元中产生的电子被传输到第一浮置扩散区；第二浮置扩散区，在第二光电转换单元中产生的空穴被传输到第二浮置扩散区；不同于第一浮置扩散区的区域，在第一光电转换单元中产生的电子被传输到所述不同于第一浮置扩散区的区域；不同于第二浮置扩散区的区域，在第二光电转换单元中产生的空穴被传输到所述不同于第二浮置扩散区的区域；以及放大晶体管，放大晶体管包括电连接到第一浮置扩散区和第二浮置扩散区的栅极，其中，第一光电转换单元和第二光电转换单元沿着半导体基板的主表面布置。2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，第一光电转换单元包括P型的第一半导体区域以及设置在第一半导体区域内部的N型半导体区域，第二光电转换单元包括N型的第二半导体区域以及设置在第二半导体区域内部的P型半导体区域，第一浮置扩散区包括设置在第一半导体区域内部的N型半导体区域，第二浮置扩散区包括设置在第二半导体区域内部的P型半导体区域，所述不同于第一浮置扩散区的区域包括设置在第一半导体区域中的N型半导体区域，所述不同于第二浮置扩散区的区域包括设置在第二半导体区域中的P型半导体区域，第一光电转换单元中包括的N型半导体区域被设置在所述不同于第一浮置扩散区的区域中包括的N型半导体区域和第一浮置扩散区中包括的N型半导体区域之间，以及第二光电转换单元中包括的P型半导体区域被设置在所述不同于第二浮置扩散区的区域中包括的P型半导体区域和第二浮置扩散区中包括的P型半导体区域之间。3.根据权利要求2所述的光电转换元件，其中，所述不同于第一浮置扩散区的区域中包括的N型半导体区域、第一光电转换单元中包括的N型半导体区域、以及第一浮置扩散区中包括的N型半导体区域按该次序被布置在与第一方向相交的第二方向上，第一光电转换单元和第二光电转换单元沿着半导体基板的主表面布置在第一方向上，以及所述不同于第二浮置扩散区的区域中包括的P型半导体区域、第二光电转换单元中包括的P型半导体区域、以及第二浮置扩散区...

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