受光元件和电子设备制造技术

本发明专利技术涉及受光元件和电子设备。其中，所述受光元件可包括：第一沟槽部，所述第一沟槽部设置在半导体层中，所述半导体层在截面图中位于片上透镜和多层配线层之间；第二沟槽部，所述第二沟槽部在所述截面图中位于所述半导体层中且邻近所述第一沟槽部；光电二极管，所述光电二极管在所述截面图中位于所述半导体层中且在所述第一沟槽部和所述第二沟槽部之间；第一传输晶体管，所述第一传输晶体管将所述光电二极管中生成的电荷传输至第一浮动扩散区域；第二传输晶体管，所述第二传输晶体管将所述光电二极管中生成的电荷传输至第二浮动扩散区域；以及电荷排出晶体管，所述电荷排出晶体管排出所述光电二极管中累积的电荷。

【技术实现步骤摘要】
受光元件和电子设备本申请是申请日为2019年7月1日、专利技术名称为“受光元件、测距模块和电子设备”的申请号为201910584523.8的专利申请的分案申请。
本技术涉及一种受光元件、测距模块和电子设备，更特别地，涉及一种被设计成能够改善特性的受光元件、测距模块和电子设备。
技术介绍
使用间接飞行时间(ToF：timeofflight)方法的测距系统是众所周知的。在这样的测距系统中，通过接收从发光二极管(LED：lightemittingdiode)或激光器以特定相位发射并被物体反射的有源光(activelight)的反射光而获得的信号电荷以高速分配到不同区域。因此，需要能够分配的传感器。鉴于此，例如已经提出了一种技术：通过将电压直接施加到基板并因此在基板中产生电流，能够对传感器的基板中的宽区域进行高速调制(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：currentassistedphotonicdemodulator)传感器。引用列表专利文献专利文献1JP2011-86904A
技术实现思路
技术问题然而，通过上述技术难以获得具有足够特性的CAPD传感器。例如，上述CAPD传感器是表面照射型传感器，其中，在基板的接收来自外部的光的一侧的表面上设置配线等。为了确保光电转换区域，期望不存在会阻挡光电二极管(PD：photodiode)或光电转换部的受光面侧的入射光的光路的配线等。然而，在表面照射型CAPD传感器中，根据结构，在PD的受光面侧设置用于提取电荷的配线、各种控制线和信号线。结果，光电转换区域受到限制。也就是说，难以确保足够的光电转换区域，并且诸如像素灵敏度等特性可能劣化。此外，在CAPD传感器用于受外部光照射的场合的情况下，外部光分量成为间接ToF方法中的噪声分量，在间接ToF方法中，利用有源光进行测距。因此，为了确保足够的信噪比(SN(signal-to-noise)比)并获得距离信息，必须确保足够的饱和信号量(Qs)。然而，在表面照射型CAPD传感器中，配线布局存在限制，因此，必须采取措施来使用不涉及配线电容器的技术，例如提供用于确保电容的附加晶体管。在许多情况下，使用波长约为940nm的近红外光(其对应于太阳光的窗口)作为光源。由于形成半导体层的硅的吸收系数低，因此，近红外光具有低量子效率。因此，需要增加形成光电转换区域的硅的厚度。在硅厚的情况下，经过光电转换的电荷需要很长时间才能到达用于吸引电荷的电极。在切换分配之后，在某些情况下一些电荷到达电极，从而导致错误的信号。结果，测距精度可能会降低。换句话说，传感器的特性可能会劣化。本技术是鉴于上述情况而作出的，并且本技术使得ToF传感器的特性得到改善。解决问题的方案根据本技术的第一方面的受光元件包括：片上透镜；配线层；以及半导体层，其布置在所述片上透镜和所述配线层之间，其中，所述半导体层包括：光电二极管；第一传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第一电荷存储部；第二传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第二电荷存储部；以及像素间分离部，其针对所述半导体层的深度方向上的至少一部分将相邻像素的所述半导体层彼此分离开，所述配线层具有包括遮光构件的至少一层，并且所述遮光构件被布置成在平面图中与所述光电二极管重叠。在本技术的第一方面，提供有片上透镜、配线层、以及布置在片上透镜和配线层之间的半导体层。半导体层包括：光电二极管；第一传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第一电荷存储部；第二传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第二电荷存储部；以及像素间分离部，其针对所述半导体层的深度方向上的至少一部分将相邻像素的所述半导体层彼此分离开。所述配线层具有包括遮光构件的至少一层，并且所述遮光构件被设置成在平面图中与所述光电二极管重叠。根据本技术的第二方面的测距模块包括：受光元件；光源，其发射具有周期性变化亮度的照射光；以及发光控制器，其控制发射所述照射光的时序，其中，所述受光元件包括：片上透镜；配线层；以及半导体层，其布置在所述片上透镜和所述配线层之间，所述半导体层包括：光电二极管；第一传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第一电荷存储部；第二传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第二电荷存储部；以及像素间分离部，其针对所述半导体层的深度方向上的至少一部分将相邻像素的所述半导体层彼此分离开，所述配线层具有包括遮光构件的至少一层，并且所述遮光构件被布置成在平面图中与所述光电二极管重叠。在本技术的第二方面，提供有：受光元件；光源，其发射具有周期性变化亮度的照射光；以及发光控制器，其控制发射所述照射光的时序。在所述受光元件中，设置有片上透镜、配线层、以及布置在片上透镜和配线层之间的半导体层。所述半导体层包括：光电二极管；第一传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第一电荷存储部；第二传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第二电荷存储部；以及像素间分离部，其针对所述半导体层的深度方向上的至少一部分将相邻像素的所述半导体层彼此分离开。所述配线层具有包括遮光构件的至少一层，并且所述遮光构件被设置成在平面图中与所述光电二极管重叠。根据本技术的第三方面的电子设备包括：测距模块，所述测距模块包括：受光元件；光源，其发射具有周期性变化亮度的照射光；以及发光控制器，其控制发射所述照射光的时序，其中，所述受光元件包括：片上透镜；配线层；以及半导体层，其布置在所述片上透镜和所述配线层之间，所述半导体层包括：光电二极管；第一传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第一电荷存储部；第二传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第二电荷存储部；以及像素间分离部，其针对所述半导体层的深度方向上的至少一部分将相邻像素的所述半导体层彼此分离开，所述配线层具有包括遮光构件的至少一层，并且所述遮光构件被布置成在平面图中与所述光电二极管重叠。在本技术的第三方面，提供了测距模块，所述测距模块包括：受光元件；光源，其发射具有周期性变化亮度的照射光；以及发光控制器，其控制发射所述照射光的时序。在所述受光元件中，设置有片上透镜、配线层、以及布置在片上透镜和配线层之间的半导体层。所述半导体层包括：光电二极管；第一传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第一电荷存储部；第二传输晶体管，其将在所述光电二极管中产生的电荷传输到第二电荷存储部；以及像素间分离部，其针对所述半导体层的深度方向上的至少一部分将相邻像素的所述半导体层彼此分离开。所述配线层具有包括遮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种受光元件，其包括：/n第一沟槽部，所述第一沟槽部设置在半导体层中，所述半导体层在截面图中位于片上透镜和多层配线层之间；/n第二沟槽部，所述第二沟槽部在所述截面图中位于所述半导体层中且邻近所述第一沟槽部；/n光电二极管，所述光电二极管在所述截面图中位于所述半导体层中且在所述第一沟槽部和所述第二沟槽部之间；/n第一传输晶体管，所述第一传输晶体管将所述光电二极管中生成的电荷传输至第一浮动扩散区域；/n第二传输晶体管，所述第二传输晶体管将所述光电二极管中生成的电荷传输至第二浮动扩散区域；以及/n电荷排出晶体管，所述电荷排出晶体管排出所述光电二极管中累积的电荷。/n

【技术特征摘要】
20180718 JP 2018-1353951.一种受光元件，其包括：
第一沟槽部，所述第一沟槽部设置在半导体层中，所述半导体层在截面图中位于片上透镜和多层配线层之间；
第二沟槽部，所述第二沟槽部在所述截面图中位于所述半导体层中且邻近所述第一沟槽部；
光电二极管，所述光电二极管在所述截面图中位于所述半导体层中且在所述第一沟槽部和所述第二沟槽部之间；
第一传输晶体管，所述第一传输晶体管将所述光电二极管中生成的电荷传输至第一浮动扩散区域；
第二传输晶体管，所述第二传输晶体管将所述光电二极管中生成的电荷传输至第二浮动扩散区域；以及
电荷排出晶体管，所述电荷排出晶体管排出所述光电二极管中累积的电荷。


2.根据权利要求1所述的受光元件，其还包括：
金属氧化物膜，所述金属氧化物膜设置在所述第一沟槽部和所述第二沟槽部中，并且设置在所述半导体层的位于所述第一沟槽部和所述第二沟槽部之间的光接收表面处。


3.根据权利要求2所述的受光元件，其还包括：
金属膜，所述金属膜设置在所述金属氧化膜上方，其中，所述金属膜设置在所述第一沟槽部以及所述第二沟槽部上方，以及
有机材料，所述有机材料设置在所述金属氧化膜和所述金属膜上方。


4.根据权利要求3所述的受光元件，
其中，所述有机材料包括树脂。


5.根据权利要求4所述的受光元件，
其中，所述半导体层被配置为接收红外光。


6.根据权利要求1所述的受光元件，还包括：
放大晶体管，所述放大晶体管连接到所述第一浮动扩散区域，以及
复位晶体管，所述复位晶体管连接到所述第一浮动扩散区域，
其中，所述第一传输晶体管的栅极、所述复位晶体管的栅极和所述放大晶体管的栅极在平面图中沿一方向布置，并且
其中，所述光电二极管在所述平面图中设置在所述放大晶体管的所述栅极和所述电荷排出晶体管的栅极之间。


7.一种受光元件，其包括：
光电二极管，所述光电二极管设置在半导体层中，所述半导体层在截面图中设置在片上透镜和多层配线层之间；
第一传输晶体管，所述第一传输晶体管将所述光电二极管中生成的电荷传输到第一存储器；
第二传输晶体管，所述第二传输晶体管将所述第一存储器中累积的电荷传输到第一浮动扩散区域；
第三传输晶体管，所述第三传输晶体管将所述光电二极管中生成的电荷传输到第二存储器；以及
第四传输晶体管，所述第四传输晶体管将所述第二存储器中累积的电荷传输到第二浮动扩散区域，
其中，所述光电二极管、所述第一传输晶体管的栅极，以及所述第一存储器在平面图中沿第一方向布置，
其中，所述第一存储器、所述第二传输晶体管的栅极，以及所述第一浮动扩散区域在所述平面图中沿第二方向布置，并且
其中，所述第二方向与所述第一方向不同。


8.根据权利要求7所述的受光元件，其还包括：
复位晶体管，所述复位晶体管配置为复位所述第一浮动扩散区域的电位，且
其中，所述复位晶体管的栅极在所述平面图中沿所述第二方向布置。


9.根据权利要求8所述的受光元件，其还包括：
放大晶体管，所述放大晶体管连接到所述第一浮动扩散区域，
选择晶体管，所述选择晶体管连接到所述放大晶体管，且
其中，所述放大晶体管的栅极和所述选择晶体管的栅极在所述平面图中沿所述第二方向布置。


10.根据权利要求7所述的受光元件，
其中，所述光电二极管、所述第三传输晶体管的栅极，以及所述第二存储器在所述平面图中沿第三方向布置，并且
其中，所述第三方向与所述第一方向不同。


11.根据权利要求7所述的受光元件，
其中，所述第二存储器、所述第四传输晶体管的栅极，以及所述第二浮动扩散区域在所述平面图中沿第四方向布置，且
其中，所述第四方向与所述第二方向不同。


12.根据权利要求7所述的受光元件，其还包括：
第五传输晶体管，所述第五传输晶体管将所述光电二极管中生...

【专利技术属性】
技术研发人员：蛯子芳树，闺宏司，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