光接收元件、成像元件和成像装置制造方法及图纸

本技术涉及特性改善的光接收元件、成像元件和成像装置。根据本发明专利技术的光接收元件包括片上透镜；配线层；和配置在所述片上透镜和所述配线层之间的半导体层。所述半导体层包括被施加第一电压的第一电压施加部，被施加不同于第一电压的第二电压的第二电压施加部，配置在第一电压施加部周围的第一电荷检测部，和配置在第二电压施加部周围的第二电荷检测部。所述配线层包括具有构造成供给第一电压的第一电压施加配线、构造成供给第二电压的第二电压施加配线和反射构件的至少一个层。在平面图中，所述反射构件被设置为与第一电荷检测部或第二电荷检测部重叠。例如，本技术可以适用于构造成测量距离的光接收元件。

Optical Receiving Element, Imaging Element and Imaging Device

The technology relates to an optical receiving element, an imaging element and an imaging device with improved characteristics. The light receiving element according to the present invention includes an on-chip lens, a wiring layer, and a semiconductor layer disposed between the on-chip lens and the wiring layer. The semiconductor layer comprises a first voltage applying section applied with a first voltage, a second voltage applying section applied with a second voltage different from the first voltage, a first charge detecting section arranged around the first voltage applying section, and a second charge detecting section arranged around the second voltage applying section. The wiring layer comprises at least one layer having a first voltage applied wiring constructed to supply the first voltage, a second voltage applied wiring constructed to supply the second voltage, and a reflecting member. In the plan, the reflecting member is set to overlap with the first charge detection unit or the second charge detection unit. For example, the technique can be applied to light receiving elements constructed to measure distances.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光接收元件、成像元件和成像装置
本技术涉及光接收元件、成像元件和成像装置，尤其涉及可以改善特性的光接收元件、成像元件和成像装置。
技术介绍
在现有技术中，使用间接飞行时间(ToF)方法的距离测量系统是已知的。在这样的距离测量系统中，能够在高速下将信号电荷分类为不同区域的传感器是绝对必要的，该信号电荷通过接收经由使用特定相位的发光二极管(LED)或激光器来发射并在对象上反射的活性光而获得。因此，例如，已经提出了一种技术，其中电压直接施加到传感器的基板并且在基板中产生电流，因此，在高速下可以调制基板内的宽范围的区域(例如，参见专利文献1)。这种传感器也称为电流辅助光子解调器(CAPD)传感器。引用文献列表专利文献专利文献1：日本专利申请公开No.2011-86904
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在上述技术中，难以获得具有足够特性的CAPD传感器。例如，上述的CAPD传感器是前面照射型传感器，其中配线等配置在基板的从外部接收光那侧的表面上。为了确保光电转换区域，期望在光电二极管(PD)(即，光电转换单元)的光接收面侧上未设置遮挡将要入射的光的光路的部件，例如配线。然而，在前面照射型CAPD传感器中，需要根据结构在PD的光接收面侧配置用于电荷提取的配线、各种控制线或信号线，因此，光电转换区域受限。即，不可能确保足够的光电转换区域，并且存在诸如像素感度等特性降低的情况。另外，当考虑到在外部光存在下使用CAPD传感器的情况下，外部光成分变为针对通过使用活性光测量距离的间接ToF方法的噪声成分，因此，为了通过确保足够的信噪比(SN比)来获得距离信息，有必要确保足够的饱和信号量(Qs)。然而，在前面照射型CAPD传感器中，配线布局存在限制，因此，需要设计使用配线电容之外的方法，例如，提供用于确保容量的附加晶体管的方法。此外，在前面照射型CAPD传感器中，被称为阱(Tap)的信号提取部配置在基板的光入射那侧。另一方面，在考虑到Si基板内的光电转换的情况下，在光的波长下的衰减率存在差异，但是在光入射面侧执行光电转换的比例增加。为此，在前面型CAPD传感器中，存在这样的可能性：在设置信号提取部的阱区域中，在作为信号电荷未被分类的阱区域的失活阱区域中执行光电转换的概率增加。在间接ToF传感器中，通过使用根据活性光的相位分类到各个电荷累积区域的信号来获得距离测量信息，因此，在失活阱区域中直接进行光电转换的成分变为噪声，结果，存在距离测量精度劣化的可能性。即，存在CAPD传感器的特性降低的可能性。本技术是考虑到这种情况而作出的，旨在改善特性。解决问题的方案本技术第一方面的光接收元件，包括：片上透镜；配线层；和配置在所述片上透镜和所述配线层之间的半导体层，其中所述半导体层包括被施加第一电压的第一电压施加部，被施加不同于第一电压的第二电压的第二电压施加部，配置在第一电压施加部周围的第一电荷检测部，和配置在第二电压施加部周围的第二电荷检测部，所述配线层包括具有构造成供给第一电压的第一电压施加配线、构造成供给第二电压的第二电压施加配线和反射构件的至少一个层，和在平面图中，所述反射构件被设置为与第一电荷检测部或第二电荷检测部重叠。在本技术的第一方面中，设置片上透镜、配线层和配置在所述片上透镜和所述配线层之间的半导体层，并且在所述半导体层中设置被施加第一电压的第一电压施加部、被施加不同于第一电压的第二电压的第二电压施加部、配置在第一电压施加部周围的第一电荷检测部和配置在第二电压施加部周围的第二电荷检测部。在所述配线层中设置具有构造成供给第一电压的第一电压施加配线、构造成供给第二电压的第二电压施加配线和反射构件的至少一个层，并且在平面图中，所述反射构件被设置为与第一电荷检测部或第二电荷检测部重叠。本技术第二方面的成像元件，包括：像素阵列部，其包括构造成对入射光执行光电转换的多个像素，其中所述像素包括构造成对入射光执行光电转换的基板，和信号提取部，其包括用于通过向所述基板施加电压来产生电场的电压施加部和用于检测由光电转换产生的信号载流子的电荷检测部，所述信号提取部在所述基板内设置在所述基板的与光入射的入射面相对那侧的表面上。可以在所述像素中形成两个信号提取部。可以在所述像素中形成一个信号提取部。可以在所述像素中形成三个以上的信号提取部。可以在所述像素和与所述像素相邻的另一像素之间共享所述信号提取部。可以在所述像素与所述像素相邻的另一像素之间共享所述电压施加部。在所述信号提取部中，可以设置作为所述电压施加部的P型半导体区域以及作为所述电荷检测部的N型半导体区域，所述N型半导体区域形成为包围所述P型半导体区域。在所述信号提取部中，可以设置作为所述电荷检测部的N型半导体区域以及作为所述电压施加部的P型半导体区域，所述P型半导体区域形成为包围所述N型半导体区域。在所述信号提取部中，可以设置作为所述电荷检测部的第一N型半导体区域和第二N型半导体区域以及作为所述电压施加部的P型半导体区域，所述P型半导体区域形成在夹于第一N型半导体区域和第二N型半导体区域之间的位置。在所述信号提取部中，可以设置作为所述电压施加部的第一P型半导体区域和第二P型半导体区域以及作为所述电荷检测部的N型半导体区域，所述N型半导体区域形成在夹于第一P型半导体区域和第二P型半导体区域之间的位置。电压可以被施加到所述基板中的所述入射面侧。在所述像素中，还可以设置构造成反射从所述入射面入射在所述基板上的光的反射构件，所述反射构件形成在所述基板的与入射面相对那侧的表面上。所述信号载流子可以包括电子。所述信号载流子可以包括空穴。在所述像素中，还可以设置构造成会聚光并使光入射在所述基板上的透镜。在所述像素中，还可以设置构造成遮挡入射光的像素间遮光部，所述像素间遮光部在所述基板的入射面上形成在像素端部处。在所述像素中，还可以设置构造成贯通所述基板的至少一部分并遮挡入射光的像素分离区域，所述像素分离区域在所述基板内形成在像素端部处。所述基板可以包括电阻大于或等于500[Ωcm]的P型半导体基板。所述基板可以包括电阻大于或等于500[Ωcm]的N型半导体基板。在本技术的第二方面中，包括构造成对入射光执行光电转换的多个像素的像素阵列部设置在所述成像元件中，和构造成对入射光执行光电转换的基板和包括信号提取部的提取部设置在所述像素中，所述信号提取部包括用于通过向所述基板施加电压来产生电场的电压施加部和用于检测由光电转换产生的信号载流子的电荷检测部，所述提取部在所述基板内设置在所述基板的与光入射的入射面相对那侧的表面上。本技术第三方面的成像装置，包括：像素阵列部，其包括构造成对入射光执行光电转换的多个像素；和信号处理部，其构造成基于从所述像素输出的信号计算到对象的距离信息，其中所述像素包括构造成对入射光执行光电转换的基板，和信号提取部，其包括用于通过向所述基板施加电压来产生电场的电压施加部和用于检测由光电转换产生的信号载流子的电荷检测部，所述信号提取部在所述基板内设置在所述基板的与光入射的入射面相对那侧的表面上。在本技术的第三方面中，包括构造成对入射光执行光电转换的多个像素的像素阵列部和构造成基于从所述像素输出的信号计算到对象的距离信息的信号处理部设置在所述成像装置中，和构造成对入射光执行光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光接收元件，包括：片上透镜；配线层；和配置在所述片上透镜和所述配线层之间的半导体层，其中所述半导体层包括被施加第一电压的第一电压施加部，被施加不同于第一电压的第二电压的第二电压施加部，配置在第一电压施加部周围的第一电荷检测部，和配置在第二电压施加部周围的第二电荷检测部，所述配线层包括具有构造成供给第一电压的第一电压施加配线、构造成供给第二电压的第二电压施加配线和反射构件的至少一个层，和在平面图中，所述反射构件被设置为与第一电荷检测部或第二电荷检测部重叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.19 JP 2017-007479;2017.12.26 JP 2017-248881.一种光接收元件，包括：片上透镜；配线层；和配置在所述片上透镜和所述配线层之间的半导体层，其中所述半导体层包括被施加第一电压的第一电压施加部，被施加不同于第一电压的第二电压的第二电压施加部，配置在第一电压施加部周围的第一电荷检测部，和配置在第二电压施加部周围的第二电荷检测部，所述配线层包括具有构造成供给第一电压的第一电压施加配线、构造成供给第二电压的第二电压施加配线和反射构件的至少一个层，和在平面图中，所述反射构件被设置为与第一电荷检测部或第二电荷检测部重叠。2.根据权利要求1所述的光接收元件，其中第一电压施加部、第二电压施加部、第一电荷检测部和第二电荷检测部与所述配线层接触。3.根据权利要求1或2所述的光接收元件，其中具有第一电压施加配线、第二电压施加配线和所述反射构件的所述一个层包括最靠近所述半导体层的层。4.根据权利要求1～3中任一项所述的光接收元件，其中第一电压施加部或第二电压施加部包括在所述配线层侧的包含第一杂质浓度的受主元素的第一区域，和在所述片上透镜侧的包含低于第一杂质浓度的第二杂质浓度的受主元素的第二区域。5.根据权利要求1～4中任一项所述的光接收元件，其中第一电荷检测部或第二电荷检测部包括在所述配线层侧的包含第三杂质浓度的施主元素的第三区域，和在所述片上透镜侧的包含低于第三杂质浓度的第二杂质浓度的施主元素的第四区域。6.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述反射构件包括金属膜。7.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述反射构件对称地配置在第一电荷检测部侧的区域和第二电荷检测部侧的区域中。8.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述反射构件以格子状图案配置。9.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述反射构件以条纹状图案配置。10.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述反射构件仅配置在像素中心区域中。11.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述配线层还包括在与所述反射构件相同层上的配线电容。12.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述配线层还包括在与所述反射构件不同层上的配线电容。13.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述配线层还包括构造成将第一电压或第二电压供给到第一电压施加配线和第二电压施加配线的电压供给线。14.根据权利要求13所述的光接收元件，其中所述电压供给线以其中相对于上下彼此相邻的两个像素的连接目的地被镜像反转的镜像配置方式配置。15.根据权利要求13所述的光接收元件，其中所述电压供给线以相对于在垂直方向上排列的像素周期性重复的周期配置方式配置。16.根据权利要求13所述的光接收元件，其中两个电压供给线相对于两列像素配置。17.根据权利要求13所述的光接收元件，其中四个电压供给线相对于两列像素配置。18.根据权利要求1所述的光接收元件，其中所述配线层还包括构造成驱动第一电荷检测部的第一像素晶体管，和构造成驱动第二电荷检测部的第二像素晶体管，并且第一像素晶体管和第二像素晶体管对称地配置。19.一种成像元件，包括：像素阵列部，其包括构造成对入射光执行光电转换的多个像素，其中所述像素包括构造成对入射光执行光电转换的基板，和信号提取部，...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐野拓也，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP