TW202312471A

TW202312471A - 光檢測裝置及電子機器

Info

Publication number: TW202312471A
Application number: TW111121831A
Authority: TW
Inventors: 包闊
Original assignee: 日商索尼半導體解決方案公司
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-03-16
Also published as: JP2023012890A; WO2023286330A1

Abstract

本發明謀求提高相位差檢測精度。本發明之光檢測裝置具備設置於半導體層之光電轉換單元。光電轉換單元具有：第1及第2光電轉換部，其等在俯視下介隔著第1擴散分離區域彼此相鄰地設置於半導體層；電荷保存部(浮動擴散部)，其在半導體層之第1面側設置於第1擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在半導體層之第1面側，閘極電極於俯視下與第1光電轉換部重疊地設置，且自第1光電轉換部向電荷保存部傳送信號電荷；第2傳送電晶體，其在半導體層之第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且自第2光電轉換部向電荷保存部傳送信號電荷；及絕緣分離體，其在半導體層之第1面側與電荷保存部分開地設置於第1擴散分離區域，且於俯視下在第1及第2傳送電晶體各者之閘極電極之間延伸。

Description

光檢測裝置及電子機器

本技術(本揭示之技術)係關於一種光檢測裝置及電子機器，尤其是關於一種應用於具有相位差檢測像素之光檢測裝置及具備其之電子機器且為有效之技術。

作為光檢測裝置，業已知悉固體攝像裝置。作為與該固體攝像裝置相關之技術，業已知悉藉由在1個晶載透鏡之下側之半導體層埋入複數個光電轉換元件而進行光瞳分割之方式，被採用於例如單反相機或智慧型手機等電子機器之面向內置相機之固體攝像裝置。又，業已知悉下述方式，即：於相位差檢測時，藉由讀出由配置於1個晶載透鏡之下之複數個光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷作為分別獨立之信號，而進行相位差檢測(例如專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2019-140251號公報

[發明所欲解決之問題]

且說，採用相位差檢測自動對焦(Phase Detection Auto Focus)方式之固體攝像裝置之像素例如具備光電轉換單元，該光電轉換單元包含：第1及第2光電轉換部，其介隔著包含p型之半導體區域之擴散分離區域彼此相鄰地配置；第1傳送電晶體，其將信號電荷自該第1光電轉換部傳送至浮動擴散部(Floating Diffusion)；及第2傳送電晶體，其將信號電荷自該第2光電轉換部傳送至浮動擴散部。

於該種光電轉換單元中，於在相位模式下，讀出例如第1光電轉換部側之信號電荷時，將第1傳送電晶體設為導通，將第1光電轉換部之信號電荷傳送至浮動擴散部。於將該第1傳送電晶體設為導通之期間中，將第1光電轉換部與第2光電轉換部之間之擴散分離區域之電位調變。而且，有時經由該電位之調變區域，讀出未讀出之第2光電轉換部側之信號電荷之一部分作為第1光電轉換部之信號，相位差檢測性能降低。該相位差檢測性能之降低有時亦於讀出第2光電轉換部側之信號電荷時產生。

本技術之目的在於謀求提高相位差檢測精度。 [解決問題之技術手段]

(1)本技術之一態樣之光檢測裝置具備：具有位於互為相反側之第1面及第2面之半導體層、及設置於上述半導體層之光電轉換單元；且上述光電轉換單元具有：第1及第2光電轉換部，其等在俯視下介隔著第1擴散分離區域彼此相鄰地設置於上述半導體層；浮動擴散部，其在上述半導體層之上述第1面側設置於上述第1擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在上述半導體層之上述第1面側，閘極電極於俯視下與上述第1光電轉換部重疊地設置，且將信號電荷自上述第1光電轉換部傳送至上述浮動擴散部；第2傳送電晶體，其在上述半導體層之上述第1面側，閘極電極於俯視下與上述第2光電轉換部重疊地設置，且將信號電荷自上述第2光電轉換部傳送至上述浮動擴散部；及絕緣分離體，其在上述半導體層之上述第1面側與上述浮動擴散部分開地設置於上述第1擴散分離區域，且於俯視下在上述第1及第2傳送電晶體各者之上述閘極電極之間延伸。

(2)本技術之另一態樣之光檢測裝置具有：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；第1及第2光電轉換部，其等介隔著擴散分離區域彼此相鄰地設置於上述半導體層；浮動擴散部，其在上述半導體層之上述第1面側設置於上述擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在上述半導體層之上述第1面側，閘極電極於俯視下與上述第1光電轉換部重疊地設置，且將由上述第1光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至上述浮動擴散部；第2傳送電晶體，其在上述半導體層之上述第1面側，閘極電極於俯視下與上述第2光電轉換部重疊地設置，且將由上述第2光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至上述浮動擴散部；及絕緣分離體，其與上述電荷保存部分開地設置於上述擴散分離區域，且於俯視下在上述第1及第2傳送電晶體各者之上述閘極電極之間延伸。

(3)本技術之又一態樣之電子機器具備上述(1)或(2)之光檢測裝置。

以下，參照圖式，詳細地說明本技術之實施形態。於以下之說明所參照之圖式之記載中，對同一或類似之部分賦予同一或類似之符號。惟，應當注意圖式係示意性圖式，厚度與平面尺寸之關係、各層之厚度之比率等與現實之情形不同。因此，具體的厚度及尺寸係應該參考以下之說明來進行判斷者。

又，毋庸置疑，於圖式相互間亦含有彼此之尺寸之關係或比率不同之部分。又，本說明書中所記載之效果終極而言僅為例示而非限定者，亦可具有其他效果。

又，以下之實施形態係例示用於將本技術之技術性思想具體化之裝置及方法者，並非係將構成特定於下述內容者。亦即，本技術之技術性思想於申請專利範圍所記載之技術性範圍內可施加各種變更。

又，以下之說明中之上下等方向之定義係簡單地於便於說明上之定義，並非係限定本技術之技術性思想者。例如，毋庸置疑，若將對象旋轉90ﾟ而觀察，則上下轉換成左右而讀取，若旋轉180ﾟ而觀察，則上下反轉而讀取。

又，於以下之實施形態中，針對第1導電型為p型、第2導電型為n型之情形，例示性進行說明，但可將導電型選擇為相反之關係，將第1導電型設為n型，將第2導電型設為p型。

又，於以下之實施形態中，於在空間內相互正交之三方向中，將於同一平面內相互正交之第1方向及第2方向分別設為X方向、Y方向，將與第1方向及第2方向各者正交之第3方向設為Z方向。而且，於以下之實施形態中，將後述之半導體層21之厚度方向設為Z方向而進行說明。

〔第1實施形態〕於該第1實施形態中，作為光檢測裝置，針對將本技術應用於作為背面照射型CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)影像感測器之固體攝像裝置之一例進行說明。

＜＜固體攝像裝置之整體構成＞＞首先，針對固體攝像裝置1A之整體構成進行說明。

如圖1所示，本技術之第1實施形態之固體攝像裝置1A於主體上構成俯視時之二維平面形狀為方形狀之半導體晶片2。亦即，固體攝像裝置1A被搭載於半導體晶片2。該固體攝像裝置1A(101)如圖22所示般經由光學透鏡102擷取入來自被攝體之像光(入射光106)，將成像於攝像面上之入射光106之光量以像素單位轉換成電信號並作為像素信號而輸出。

如圖1所示，搭載有固體攝像裝置1A之半導體晶片2於包含相互正交之X方向及Y方向之二維平面中具備：方形狀之像素陣列部2A，其設置於中央部；及周邊部2B，其以包圍像素陣列部2A之方式設置於該像素陣列部2A之外側。

像素陣列部2A係接收由例如圖22所示之光學透鏡(光學系統)102集光之光之受光面。而且，於像素陣列部2A，在包含X方向及Y方向之二維平面中複數個像素3矩陣狀配置。換言之，像素3於二維平面內在相互正交之X方向及Y方向之各個方向重複配置。

如圖1所示，於周邊部2B配置有複數個接合墊14。複數個接合墊14各者例如沿著半導體晶片2之二維平面之4個邊之各個邊排列。複數個接合墊14各自係於將半導體晶片2與外部裝置電性連接時使用之輸入輸出端子。

＜邏輯電路＞如圖2所示，半導體晶片2可具備邏輯電路，該邏輯電路13包含垂直驅動電路4、行信號處理電路5、水平驅動電路6、輸出電路7及控制電路8等。邏輯電路13作為場效電晶體，係由例如包含n通道導電型之MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效電晶體)及p通道導電型之MOSFET之CMOS(Complementary MOS，互補式MOS)電路構成。

垂直驅動電路4係由例如移位暫存器構成。垂直驅動電路4依次選擇所期望之像素驅動線10，對所選擇之像素驅動線10供給用於驅動像素3之脈衝，以列單位驅動各像素3。亦即，垂直驅動電路4以列單位依次於垂直方向選擇掃描像素陣列部2A之各像素3，各像素3之光電轉換元件將基於相應於受光量而產生之信號電荷的來自像素3之像素信號經由垂直信號線11供給至行信號處理電路5。

行信號處理電路5就例如像素3之每一行配置，對於自1列份額之像素3輸出之信號就每一像素行進行雜訊去除等信號處理。例如行信號處理電路5進行用於去除像素固有之固定模式雜訊之CDS(Correlated Double Sampling，相關雙取樣)及AD(Analog Digital，類比數位)轉換等信號處理。

水平驅動電路6係由例如移位暫存器構成。水平驅動電路6藉由將水平掃描脈衝依次輸出至行信號處理電路5，而依序選擇行信號處理電路5各者，自行信號處理電路5各者使進行信號處理後之像素信號輸出至水平信號線12。

輸出電路7可對於自行信號處理電路5各者經由水平信號線12依次供給之像素信號進行信號處理並輸出。作為信號處理，例如，可利用緩衝、黑階調整、行不均一修正、各種數位信號處理等。

控制電路8基於垂直同步信號、水平同步信號及主時脈信號，產生成為垂直驅動電路4、行信號處理電路5、及水平驅動電路6等之動作之基準之時脈信號及控制信號。而且，控制電路8將產生之時脈信號及控制信號輸出至垂直驅動電路4、行信號處理電路部5、及水平驅動電路6等。

＜像素單元＞半導體晶片2具備圖3所示之像素單元PU。像素單元PU如圖3所示般具備像素區塊15及讀出電路16。像素區塊15如圖4所示般具備：於例如Y方向彼此相鄰之2個像素3、及由該2個像素3共有之1個浮動擴散部：Floating Diffusion(電荷保存部)FD。於該像素區塊15之浮動擴散部FD電性連接1個讀出電路16。亦即，於該第1實施形態之固體攝像裝置1A之像素陣列部2A中，像素單元PU於X方向及Y方向之各個方向重複配置，該像素單元PU包含：於Y方向彼此相鄰之2個像素3、由該2個像素3共有之浮動擴散部FD、及連接於該浮動擴散部FD之讀出電路16。

＜像素＞如圖3所示，複數個像素3之各個像素3具備光電轉換單元31。光電轉換單元31具備：第1光電轉換部32L，其包含第1光電轉換元件PD1；第2光電轉換部32R，其包含第2光電轉換元件PD2；及浮動擴散部FD，其蓄積由該第1及第2光電轉換部32L、32R(第1及第2光電轉換元件PD1、PD2)予以光電轉換而成之信號電荷。又，光電轉換單元31進一步具備：第1傳送電晶體TR1，其將由第1光電轉換部32L(第1光電轉換元件PD1)予以光電轉換而成之信號電荷傳送至浮動擴散部FD；及第2傳送電晶體TR2，其將由第2光電轉換部32R(第2光電轉換元件PD2)予以光電轉換而成之信號電荷傳送至浮動擴散部FD。

2個光電轉換元件PD1、PD2各者產生與受光量相應之信號電荷。又，2個光電轉換元件PD1、PD2各者暫時蓄積(保存)產生之信號電荷。光電轉換元件PD1之陰極側與第1傳送電晶體TR1之源極區域電性連接，陽極側與基準電位線(例如接地)電性連接。光電轉換元件PD2之陰極側與傳送電晶體TR2之源極區域電性連接，陽極側與基準電位線(例如接地)電性連接。使用例如光電二極體，作為光電轉換元件PD1、PD2。

於2個傳送電晶體TR1及TR2中，第1傳送電晶體TR1之源極區域與光電轉換元件PD1之陰極側電性連接，汲極區域與浮動擴散部FD電性連接。而且，第1傳送電晶體TR1之閘極電極與像素驅動線10(參照圖2)中之傳送電晶體驅動線電性連接。第2傳送電晶體TR2之源極區域與光電轉換元件PD2之陰極側電性連接，汲極區域與浮動擴散部FD電性連接。而且，第2傳送電晶體TR2之閘極電極與像素驅動線10中之傳送電晶體驅動線電性連接。

浮動擴散部FD係由1個光電轉換單元31之2個光電轉換部32L及32R共有。又，浮動擴散部FD不限定於此，例如由2個像素3、換言之2個光電轉換單元31共有。亦即，該第1實施形態之浮動擴散部FD就每2個像素3(每2個光電轉換單元31)設置1個，由2個光電轉換單元31之4個光電轉換部(32L×2+32R×2=4)共有。

2個光電轉換單元31(2個像素3)共有之浮動擴散部FD於第1光電轉換部32L中，暫時蓄積並保存自第1光電轉換元件PD1經由第1傳送電晶體TR1傳送之信號電荷，且於第2光電轉換部32R中，暫時蓄積並保存自第2光電轉換元件PD2經由第2傳送電晶體TR2傳送之信號電荷。

如圖3所示，於浮動擴散部FD連接有讀出電路16之輸入段側。讀出電路16讀出蓄積於浮動擴散部FD之信號電荷，並輸出基於信號電荷之像素信號。讀出電路16不限定於此，由例如2個像素3、換言之2個光電轉換單元31共有。而且，讀出電路16具備放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL及重置電晶體RST。該等電晶體(AMP、SEL、RST)係由具有包含氧化矽膜(SiO2膜)之閘極絕緣膜、閘極電極、作為源極區域及汲極區域發揮功能之一對主電極區域的MOSFET構成。又，作為該等電晶體，可為閘極絕緣膜包含氮化矽膜(Si ₃N ₄膜)、或氮化矽膜及氧化矽膜等之積層膜之MISFET(Metal Insulator Semiconductor FET，金屬絕緣體半導體FET)。

放大電晶體AMP之源極區域與選擇電晶體SEL之汲極區域電性連接，汲極區域與電源線VDD電性連接。而且，放大電晶體AMP之閘極電極與浮動擴散部FD電性連接。

選擇電晶體SEL之源極區域與垂直信號線11(VSL)電性連接，汲極與放大電晶體AMP之源極區域電性連接。而且，選擇電晶體SEL之閘極電極與像素驅動線10(參照圖2)中之選擇電晶體驅動線電性連接。

重置電晶體RST之源極區域與浮動擴散部FD電性連接，汲極區域與電源線VDD電性連接。重置電晶體RST之閘極電極與像素驅動線10(參照圖2)中之重置電晶體驅動線電性連接。

具備固體攝像裝置1A之電子機器自第1及第2光電轉換元件PD1、PD2(第1及第2光電轉換部32L、32R)各者讀出信號電荷，並檢測該相位差。於對焦時，在積存於第1光電轉換元件PD1與第2光電轉換元件PD2之信號電荷之量上產生差異。相對於此，於不對焦時，如例如圖9所示，於光量為0與L1之間之第1範圍內，在積存於第1光電轉換元件PD1之信號電荷之量Q1與積存於第2光電轉換元件PD2之信號電荷之量Q2之間產生差異。於不對焦時，電子機器以使光量為0與L1之間之第1範圍內之Q1之線與Q2之線一致之方式進行操作物鏡等之操作，而使兩直線一致。其為自動對焦。

而後，於對焦調整結束時，電子機器使用例如在圖9之光量為0至L3之範圍內蓄積之加算信號電荷Q3，產生圖像。此處，加算信號電荷Q3為Q1與Q2之和(Q3=Q1+Q2)。

＜＜固體攝像裝置之具體的構成＞＞其次，針對半導體晶片2(固體攝像裝置1A)之具體的構成，使用圖4至圖7進行說明。此外，為了易於觀察圖式，而於圖4至圖7中，省略後述之多層配線層之圖示。又，圖4相對於圖1上下反轉。亦即，圖1畫出半導體晶片2之光入射面側，但圖4係自圖1所示之半導體晶片2之與光入射面側為相反側(多層配線層側)觀察時之俯視圖。

＜半導體晶片＞如圖4至圖7所示，半導體晶片2進一步具備：半導體層21，其具有於厚度方向(Z方向)彼此位於相反側之第1面S1及第2面S2；及彩色濾光器45及微透鏡(晶載透鏡)46，其等在該半導體層21之第2面S2側，自該第2面S2側依次積層。又，半導體晶片2雖未圖示，但進一步具備設置於半導體層21之第1面S1側之包含絕緣層及配線層之多層配線層。半導體層21係由例如單晶矽基板構成。

彩色濾光器45及微透鏡46分別就每一像素3(光電轉換單元31)設置。彩色濾光器45對自半導體晶片2之光入射面側入射之入射光進行色分離。微透鏡46將照射光集光，並使集光後之光高效率地入射至像素3(光電轉換單元31)。又，1個彩色濾光器45及微透鏡46設置為覆蓋第1光電轉換部32L及第2光電轉換部32R之兩者。

此處，亦有時將半導體層21之第1面S1稱為元件形成面或主面，將第2面S2側稱為光入射面或背面。該第1實施形態之固體攝像裝置1A利用設置於半導體層21之光電轉換單元31之第1及第2光電轉換部32L、32R(第1及第2光電轉換元件PD1、PD2)將自半導體層21之第2面(光入射面、背面)S2側入射之光進行光電轉換。

＜光電轉換單元＞如圖4至圖7所示，半導體層21具有由作為第2擴散分離區域之單元間擴散分離區域22區劃出之光電轉換單元31。該光電轉換單元31就每一像素3設置。於圖4中，例示2個光電轉換單元31，但光電轉換單元31之數量不限定於2個。光電轉換單元31之細節雖未圖示，但於俯視下在X方向及Y方向之各個方向介隔著單元間擴散分離區域22就每一像素3重複配置。光電轉換單元31為具有4個邊之方形狀之平面圖案。

如圖4至圖7所示，光電轉換單元31於俯視下在半導體層21具有：第1及第2光電轉換部32L、32R，其等介隔著作為第1擴散分離區域之單元內擴散分離區域23彼此相鄰地設置；及浮動擴散部FD(參照圖4)，其在半導體層21之第1面S1側設置於單元內擴散分離區域23。單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23係具有擴散有雜質之第1導電型之擴散分離區域。

又，光電轉換單元31於半導體層21之第1面S1側，進一步具有第1傳送電晶體TR1，該第1傳送電晶體TR1之閘極電極42L於俯視下與第1光電轉換部32L重疊地設置，且將信號電荷自第1光電轉換部32L傳送至浮動擴散部FD。

又，光電轉換單元31於半導體層21之第1面S1側進一步具有第2傳送電晶體TR2，該第2傳送電晶體TR2之閘極電極42R於俯視下與第2光電轉換部32R重疊地設置，且將信號電荷自第2光電轉換部32R傳送至浮動擴散部FD。

而且，光電轉換單元31進一步具有絕緣分離體35，該絕緣分離體35於半導體層21之第1面S1側與浮動擴散部FD分開地設置於單元內擴散分離區域23，且於俯視下遍及第1及第2傳送電晶體TR1、TR2各者之閘極電極42L、42R之間及外側延伸。

如圖4所示，光電轉換單元31為具有4個邊之方形狀之平面圖案。而且，光電轉換單元31雖未詳細圖示，但於俯視下在X方向及Y方向之各個方向介隔著單元間擴散分離區域22就每一像素3重複配置。

＜擴散分離區域＞如圖4至圖7所示，單元間擴散分離區域22遍及半導體層21之第1面S1及第2面S2延伸，將於二維平面中彼此相鄰之光電轉換單元31間電性分離。單元內擴散分離區域23與單元間擴散分離區域22同樣地遍及半導體層21之第1面S1及第2面S2延伸，將光電轉換單元31之第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R電性分離。單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23各者係由例如p型之半導體區域(第1導電型之第1半導體區域)24構成。

如圖4所示，與1個光電轉換單元31(像素3)對應之單元間擴散分離區域22為俯視下之平面形狀為方形狀之環狀平面圖案(四角形狀之環狀平面圖案)。而且，與複數個光電轉換單元31(像素3)對應之單元間擴散分離區域22為格子狀平面圖案。光電轉換單元31係由隔著光電轉換單元31於X方向延伸之2個單元間擴散分離區域22、及隔著光電轉換單元31於Y方向延伸之2個單元間擴散分離區域22包圍。

如圖4所示，單元內擴散分離區域23於俯視下沿著Y方向延伸，與隔著光電轉換單元31於X方向延伸之2個單元間擴散分離區域22各者之中間部連結而一體化

＜光電轉換部＞第1光電轉換部32L及第2光電轉換部32R各者將自半導體層21之第2面(光入射面、背面)S2側入射之光進行光電轉換而產生信號電荷。又，第1光電轉換部32L及第2光電轉換部32R各者亦作為暫時蓄積產生之信號電荷之浮動擴散部發揮功能。該等第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R於光電轉換單元31內沿著第1方向排列。此處假設第1方向為X方向而進行說明，但只要為垂直於厚度方向之方向，則可為X方向以外之方向。又，第1光電轉換部32L及第2光電轉換部32R各者包含例如n型之半導體區域(第2導電型之第2半導體區域)25，構成上述之光電轉換元件PD1、PD2。

＜浮動擴散部＞如圖4及圖7所示，浮動擴散部FD於半導體層21之第1面S1側設置於單元間擴散分離區域22。具體而言，浮動擴散部FD於像素區塊15中，配置於2個光電轉換單元31之間之單元間擴散分離區域22、與2個光電轉換單元31各者之單元內擴散分離區域23相交之區域、亦即包含單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23之擴散分離區域之交叉部。而且，於浮動擴散部FD之周圍，在像素區塊15之2個光電轉換單元31中，配置一個光電轉換單元31中所含之2個傳送電晶體TR1、TR2各者之閘極電極42L、42R、及另一光電轉換單元31中所含之2個傳送電晶體TR1、TR2各者之閘極電極42L、42R。浮動擴散部FD係由例如n型之半導體區域構成，為n型之浮動擴散區域。於該第1實施形態中，作為蓄積於浮動擴散部FD之信號電荷之載子為電子(e ^-)。

＜傳送電晶體＞如圖5至圖7所示，第1傳送電晶體TR1設置於半導體層21之第1面S1側。第1傳送電晶體TR1係例如n通道導電型之MOSFET。第1傳送電晶體TR1具有閘極絕緣膜41及閘極電極42L，其等設置為於第1光電轉換部32L與浮動擴散部FD之間之作用區域形成通道，於第1面S1上依次積層。第1傳送電晶體TR1藉由相應於閘極-源極間之電壓而導通、關斷，而有自作為源極區域發揮功能之第1光電轉換部32L向作為汲極區域發揮功能之浮動擴散部FD傳送信號電荷之情形、及不傳送信號電荷之情形。此處，假設第1傳送電晶體TR1於導通時傳送信號電荷、於關斷時不傳送信號電荷，而進行說明。

如圖8所示，第1傳送電晶體TR1於關斷時、亦即於不自第1光電轉換部32L向浮動擴散部F傳送信號電荷時，可形成較單元內擴散分離區域23(p型之半導體區域24)之第1電位障壁P1為高之第2電位障壁P2a。於第1傳送電晶體TR1導通時，藉由調變而第2電位障壁P2a降低，信號電荷自第1光電轉換部32L向浮動擴散部FD流通。

如圖5至圖7所示，第2傳送電晶體TR1設置於半導體層21之第2面S1側。第2傳送電晶體TR2係例如n通道導電型之MOSFET。第2傳送電晶體TR2具有閘極絕緣膜41及閘極電極42R，其等設置為於第2光電轉換部32R與浮動擴散部FD之間之作用區域形成通道，且於第1面S1上依次積層。第2傳送電晶體TR2藉由相應於閘極-源極間之電壓而導通、關斷，而有自作為源極區域發揮功能之第2光電轉換部32R向作為汲極區域發揮功能之浮動擴散部FD傳送信號電荷之情形、及不傳送信號電荷之情形。此處，假設第2傳送電晶體TR2於導通時傳送信號電荷、於關斷時不傳送信號電荷，而進行說明。

如圖8所示，第2傳送電晶體TR2於關斷時、亦即於不自第2光電轉換部32R向浮動擴散部FD傳送信號電荷時，可形成較單元內擴散分離區域23(p型之半導體區域24)之第1電位障壁P1為高之第2電位障壁P2b。於第2傳送電晶體TR2導通，藉由調變而第2電位障壁P2b降低，信號電荷自第2光電轉換部32R向浮動擴散部FD流通。

閘極絕緣膜41係由例如氧化矽膜構成。閘極電極42L及42R各者係由導入例如降低電阻值之雜質之多晶矽膜(摻雜多晶矽膜)構成。如圖4所示，絕緣分離體35於1個光電轉換單元31中，在俯視下於第1傳送電晶體TR1之閘極電極42L與第2電晶體之閘極電極42R之間沿著Y方向自浮動擴散部FD側向相反側直線地延伸，且自2個閘極電極42L與42T之間向外側突出。於該第1實施形態中，絕緣分離體35係自與浮動擴散部FD離開若干之位置起以超過光電轉換部(32L、32R)之Y方向之長度之一半之長度構成。

如圖6所示，絕緣分離體35包含：自半導體層21之第1面S1側向第2面S2側延伸之槽部36、及埋入該槽部36之絕緣膜37。而且，絕緣分離體35係由閘極絕緣膜41覆蓋。

＜其他構成＞如圖5至圖7所示，光電轉換單元31進一步具有p型之半導體區域(第1導電型之第3半導體區域)27，該p型之半導體區域(第1導電型之第3半導體區域)27設置於半導體層21之第1面S1側、且為第1及第2光電轉換部32L、32R各者之表層部。又，光電轉換單元31進一步具有n型之半導體區域(第2導電型之第4半導體區域)26，該n型之半導體區域(第2導電型之第4半導體區域)26設置於半導體層21之第1面S1側、且為第1及第2光電轉換部32L、32R各者之表層部。

p型之半導體區域27於第1及第2光電轉換部32L、32R各者之表層部與閘極絕緣膜41及絕緣分離體35之側面相接地設置。如此，藉由將p型之半導體區域27與閘極絕緣膜41及絕緣分離體35之側面相接地設置，而可確保絕緣分離體35之側面之釘紮。

n型之半導體區域26於第1及第2光電轉換部32L、32R各者之表層部與p型之半導體區域27之底部相接，且與單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23各者之側面相接地設置。而且，n型之半導體區域26之雜質濃度高於n型之半導體區域25。如此，藉由將n型之半導體區域26與單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23各者之側面相接地設置，而可對第1及第2光電轉換部32L、32R各者附加寄生電容，可改善飽和信號量Qs。

又，於光電轉換單元31中，由於將絕緣分離體35設為介電體之寄生電容被附加於光電轉換部32L、32R，故可進一步改善飽和信號量Qs。又，由於該寄生電容與絕緣分離體35之長度成比例地變大，故藉由調整絕緣分離體35之長度，而可調整附加於光電轉換部32L、32R之寄生電容。

＜＜固體攝像裝置之動作＞＞其次，針對該第1實施形態之固體攝像裝置1A之動作，參照圖9、及圖10A至圖10D進行說明。圖9係表示固體攝像裝置之光電轉換部對於入射光量之輸出之表。圖9之橫軸係入射光量，縱軸係光電轉換部之輸出。圖10A至圖10D係顯示蓄積於固體攝像裝置1A之光電轉換部之信號電荷之變化之示意圖。

於光向固體攝像裝置1A入射時，光通過微透鏡46及彩色濾光器45等向第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R入射。而後，相應於入射之光量，自第1光電轉換部32L獲得輸出Q1，自第2光電轉換部32R獲得輸出Q2。而且，基於輸出Q1、Q2進行自動對焦，基於Q1與Q2之和即加算信號Q3(Q3=Q1+Q2)產生圖像。於圖9中，顯示第1光電轉換部32L之輸出Q1、第2光電轉換部32R之輸出Q2、及Q1與Q2之和即加算信號Q3(Q3=Q1+Q2)。又，將光量為0至L1之區域稱為第1範圍、將光量超過L1且至L2之區域稱為第2範圍，將光量超過L2且至L3之區域稱為第3範圍，將光量超過L3之區域稱為第4範圍。又，圖9顯示第1光電轉換部32L較第2光電轉換部32R先飽和之例。

於圖9所示之第1範圍內，在第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R之間不產生溢流。其為如圖10A所示之狀態，由第1光電轉換部32L產生之信號電荷與由第2光電轉換部32R產生之信號電荷不會混合。用於自動對焦之相位差檢測係於該第1範圍內進行。更具體而言，相位差檢測係於第1光電轉換部32L之輸出Q1與第2光電轉換部32R之輸出Q2之兩者保持對於光量之線形性之第1範圍內進行。

於圖9所示之第2範圍內，第1光電轉換部32L較第2光電轉換部32R先飽和，第1光電轉換部32L之信號電荷之一部分越過單元內擴散分離區域23之第1電位障壁P1向第2光電轉換部32R流通。其為溢流(圖10B)。

於圖9所示之第3範圍內，第2光電轉換部32R亦飽和。其為如圖10C所示之狀態，第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R無區別，均越過單元內擴散分離區域23之第1電位障壁P1而蓄積信號電荷。而且，第1光電轉換部32L及第2光電轉換部32R之輸出上升，直至電荷越過第2電位障壁P2a、P2b向浮動擴散部FD溢流為止。

於圖9所示之第4範圍內，信號電荷越過第1傳送電晶體TR1之第2電位障壁P1a及第2傳送電晶體TR2之第2電位障壁P2b向浮動擴散部FD溢流(圖10D)。溢流之信號電荷由重置電晶體RST抹除。

圖像形成係使用第1範圍至第3範圍之加算信號Q3來進行。更具體而言，於加算信號Q3保持對於光量之線形性之第1範圍至第3範圍進行。

＜＜第1實施形態之主要效果＞＞其次，針對該第1實施形態之主要效果，一面參照圖11A及圖11B所示之先前之光電轉換單元(像素)，一面進行說明。圖11A係顯示蓄積於先前之光電轉換部之信號電荷量之變化之圖。圖11B係顯示繼圖11A之變化之圖。

先前之光電轉換單元於在相位模式下，讀出例如第1光電轉換部32L之信號電荷時，將第1傳送電晶體TR1設為導通，將第1光電轉換部32L之信號電荷傳送至浮動擴散部(圖11A)。於將該第1傳送電晶體TR1設為導通之期間中，將第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R之間之單元內擴散分離區域23之電位調變。而且，單元內擴散分離區域23之電位障壁降低相當於該電位之調變區域之大小(圖11B)。而且，於先前之光電轉換單元中，有時經由該調變區域，讀出未讀出之第2光電轉換部32R側之信號電荷之一部分，相位差檢測性能降低。

相對於此，該第1實施形態之光電轉換單元31具備絕緣分離體35。因此，於將第1傳送電晶體TR1設為導通之期間中，將第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R之間之單元內擴散分離區域23之電位調變，即便單元內擴散分離區域23之電位障壁降低相當於該電位之調變區域之大小，亦可以絕緣分離體35將調變區域之溢出路徑實體地封閉，可信號電荷自抑制未讀出之第2光電轉換部32R側向第1光電轉換部32L側洩漏。藉此，可謀求提高相位差檢測性能。又，於將第2傳送電晶體TR2設為導通之期間中，亦可利用絕緣分離體35將調變區域之溢出路徑封閉，可抑制信號電荷自未讀出之第1光電轉換部32L側向第2光電轉換部32R側洩漏。藉此，可謀求提高相位差檢測性能。

絕緣分離體35之Z方向之深度De(參照圖6)較佳為較於將第1及第2傳送電晶體TR1、TR2之任一者設為導通之期間中第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R之間之單元內擴散分離區域23之電位經調變之調變區域之厚度(高度)為深。

又，絕緣分離體35較佳為於俯視下遍及第1傳送電晶體TR1之閘極電極42L與第2傳送電晶體TR2之閘極電極42R之間及外側延伸。又，絕緣分離體35較佳為於俯視下與浮動擴散部FD分開。

該第1實施形態之固體攝像裝置1A以4個光電轉換部(31L、31R、31L、31R)共有1個浮動擴散部FD。該情形下，與就4個光電轉換部(31L、31R、31L、31R)之各個光電轉換部之每一者設置浮動擴散部FD之情形比較，藉由增大光電轉換部(Photo Diode，光電二極體)之體積，而可謀求高飽和信號量。

＜＜第1實施形態之變化例＞＞於上述之第1實施形態中，針對將絕緣分離體35自與浮動擴散部FD離開若干之位置起以超過光電轉換部32L、32R之Y方向之長度之一半之長度構成之情形，進行了說明。然而，本技術並非係限定於第1實施形態之長度者。例如，如圖12所示，絕緣分離體35之Y方向之長度可為光電轉換部32L、32R之Y方向之長度之一半以下。惟，絕緣分離體35較佳為設為於俯視下遍及第1傳送電晶體TR1之閘極電極42L與第2傳送電晶體TR2之閘極電極42R之間及外側延伸之長度。

〔第2實施形態〕本技術之第2實施形態之固體攝像裝置1B為基本上與上述之第1實施形態之固體攝像裝置1A同樣之構成，以下之構成不同。

亦即，如圖13及圖14所示，該第2實施形態之固體攝像裝置1B具備新的n型之半導體區域28(第5半導體區域)。其他構成與上述之第1實施形態同樣。

如圖13及圖14所示，n型之半導體區域28將單元內擴散分離區域23橫切，控制第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R之間之電位障壁。n型之半導體區域28配置於較絕緣分離體35為深之位置，且與絕緣分離體35分開。n型之半導體區域28於俯視下沿著Y方向延伸，X方向之寬度較絕緣分離體35之X方向之寬度為寬幅。n型之半導體區域28將絕緣分離體35之正下方橫切，於俯視下一部分與絕緣分離體35重疊。

n型之半導體區域28係由可將p型之半導體區域24中所含之雜質抵消而使導電型自p型反轉為n型之雜質濃度構成。於該第2實施形態中，n型之半導體區域28係由較例如p型之半導體區域24及n型之半導體區域25之雜質濃度為高之雜質濃度構成。

於該第2實施形態之固體攝像裝置1B中，亦獲得與上述之第1實施形態之固體攝像裝置1A同樣之效果。

又，該第2實施形態之固體攝像裝置1B由於在絕緣分離體之正下方設置n型之半導體區域28，故可於第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R之間形成所期望之電位，可調整上部信號量與單一之光電轉換單元31中之飽和信號量Qs。

此外，n型之半導體區域28可以與單元內擴散分離區域23之寬度大致相同之寬度選擇性地形成於單元內擴散分離區域23。

〔第3實施形態〕本技術之第3實施形態之固體攝像裝置1C為基本上與上述之第1實施形態之固體攝像裝置1A同樣之構成，以下之構成不同。

亦即，如圖15及圖16所示，該第3實施形態之固體攝像裝置1C於在Y方向排列之2個光電轉換單元31之間之單元間擴散分離區域22亦設置絕緣分離體35。其他構成與上述之第1實施形態同樣。絕緣分離體35可設置於同色之光電轉換單元31之間之單元間擴散分離區域22，又，可設置於異色之光電轉換單元31之間之單元間擴散分離區域22。

於該第3實施形態之固體攝像裝置1C中，亦獲得與上述之第1實施形態之固體攝像裝置1A同樣之效果。

〔第4實施形態〕本技術之第4實施形態之固體攝像裝置1D為基本上與上述之第1實施形態之固體攝像裝置1A同樣之構成，以下之構成不同。

亦即，如圖17至圖19所示，該第4實施形態之固體攝像裝置1D於半導體層21之第2面S2側進一步具有於俯視下與單元間擴散分離區域22(第1擴散分離區域)重疊地設置之單元間絕緣分離區域52(第1絕緣分離區域)，於半導體層21之第2面S2側進一步具備於俯視下與單元內擴散分離區域23重疊地設置之單元內絕緣分離區域53。而且，該第4實施形態之單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23與上述之第1實施形態之單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23比較，Z方向之厚度變薄。而且，該第4實施形態之單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23之Z方向之厚度較絕緣分離體35之Z方向之厚度為厚。於該第4實施形態中，單元間分離區域為包含單元間擴散分離區域22及單元間絕緣分離區域52之複數段構成。又，於該第4實施形態中，單元內分離區域為包含單元內擴散分離區域23及單元內絕緣分離區域53之複數段構成。單元間擴散分離區域22及單元內擴散分離區域23配置於半導體層21之第1面S1側。單元間絕緣分離區域52及單元內絕緣分離區域53例如包含設置於半導體層21之槽部、及填埋於該槽部內之絕緣膜54，可使用例如氧化矽膜作為絕緣膜54。

如圖17及圖19所示，單元間絕緣分離區域52為與單元間擴散分離區域22同一形狀之平面圖案。而且，與1個光電轉換單元31(像素3)對應之單元間絕緣分離區域52與單元間擴散分離區域22之平面圖案同樣地，為俯視之平面形狀為方形狀之環狀平面圖案(四角形狀之環狀平面圖案)。而且，與複數個光電轉換單元31(像素3)對應之單元間絕緣分離區域52與單元間擴散分離區域22之平面圖案同樣地為格子狀平面圖案。該第4實施形態之光電轉換單元31係由隔著光電轉換單元31於X方向延伸之2個單元間擴散分離區域22及2個單元間絕緣分離區域52、及隔著光電轉換單元31於Y方向延伸之2個單元間擴散分離區域22與2個單元間絕緣分離區域52包圍。

如圖17及圖19所示，單元內絕緣分離區域53之平面圖案與單元內擴散分離區域23之平面圖案不同。

如圖17所示，單元內擴散分離區域23於俯視下沿著Y方向延伸，與隔著光電轉換單元31於X方向延伸之2個單元間擴散分離區域22各者之中間部連結而一體化

相對於此，如圖19所示，單元內絕緣分離區域53自於俯視下隔著光電轉換單元31於X方向延伸之2個單元間絕緣分離區域52各者之中間部向內方(光電轉換單元31側)突出，且相互分開。而且，2個單元內絕緣分離區域53之間作為溢流路徑發揮功能。

於該第4實施形態之固體攝像裝置1D中，亦獲得與上述之第1實施形態之固體攝像裝置1A同樣之效果。

又，如該第4實施形態般，藉由在光電轉換單元31之第1光電轉換部32L與第2光電轉換部32R之間配置連續形狀之單元內擴散分離區域23及斷續形狀之單元內絕緣分離區域53，而無論光電轉換單元31內之2個光電轉換部32L、32R為同色或異色，均可改善因電位引起之分離失敗與光學性能等。

〔第5實施形態〕於上述之第1至第4實施形態中，針對包含2個光電轉換部之像素(光電轉換單元)進行了說明。於該第5實施形態中，針對包含1個光電轉換部及傳送電晶體之像素(光電轉換部)進行說明。

本技術之第5實施形態之固體攝像裝置1E具備圖20所示之像素區塊(單元區塊)15A。

如圖20及圖21所示，像素區塊15A具有：於X方向及Y方向之各個方向各排列2個之4個像素3a、及由該4個像素3a共有之1個浮動擴散部FD。於該浮動擴散部FD例如電性連接上述之第1實施形態之圖3所示之讀出電路16。

又，像素區塊15A於半導體層21具有：就4個像素3a之各個像素3a之每一者介隔著擴散分離區域22a彼此相鄰地設置之光電轉換部33、於半導體層21之第1面S1側就4個像素3a之各個像素3a之每一者閘極電極42於俯視下與光電轉換部33重疊地設置之傳送電晶體TR。擴散分離區域22a及傳送電晶體TR分別對應於上述之第1實施形態之圖4及圖5所示之單元間擴散分離區域22及傳送電晶體TR1、TR2。又，像素區塊15A具有絕緣分離體35。

此處，該第5實施形態之像素區塊15A包含：介隔著於X方向延伸之擴散分離區域22a彼此相鄰地於Y方向排列之2個光電轉換部33、及介隔著於Y方向延伸之擴散分離區域22a彼此相鄰地於X方向排列之2個光電轉換部33。因此，於介隔著於X方向延伸之擴散分離區域22a於Y方向彼此相鄰地排列之2個光電轉換部33中，一個光電轉換部33對應於本技術之第1光電轉換部，另一光電轉換部33對應於本技術之第2光電轉換部。又，於介隔著於Y方向延伸之擴散分離區域22a於X方向彼此相鄰地排列之2個光電轉換部33中，一個光電轉換部33對應於本技術之第1光電轉換部，另一光電轉換部33對應於本技術之第2光電轉換部。

又，閘極電極42與介隔著於X方向延伸之擴散分離區域22a於Y方向彼此相鄰地排列之2個光電轉換部33中之一個光電轉換部33於俯視下重疊之傳送電晶體TR對應於本技術之第1電晶體，閘極電極42與另一光電轉換部33於俯視下重疊之傳送電晶體TR對應於本技術之第2電晶體。又，閘極電極42與介隔著於Y方向延伸之擴散分離區域22a於X方向彼此相鄰地排列之2個光電轉換部33中之一個光電轉換部33於俯視下重疊之傳送電晶體TR對應於本技術之第1電晶體，閘極電極42與另一光電轉換部33於俯視下重疊之傳送電晶體TR對應於本技術之第2電晶體。

如圖20及圖21所示，4個像素3a各者之光電轉換部33係由擴散分離區域22a區劃。亦即，於Y方向排列之2個光電轉換部33介隔著於X方向延伸之擴散分離區域22a彼此相鄰。又，於X方向排列之2個光電轉換部33介隔著於Y方向延伸之擴散分離區域22a彼此相鄰。

光電轉換部33將自半導體層21之第2面(光入射面、背面)S2側入射之光進行光電轉換而產生信號電荷。又，光電轉換部33與上述之第1實施形態之圖5所示之第1及第2光電轉換部32L、32R同樣地，包含例如n型之半導體區域(第2導電型之第2半導體區域)25，構成光電轉換元件PD。於該實施形態之光電轉換部33中，亦作為暫時蓄積產生之信號電荷之浮動擴散部發揮功能。

如圖20所示，浮動擴散部FD設置於在X方向延伸之擴散分離區域22a、與在Y方向延伸之擴散分離區域22a交叉之交叉部。亦即，浮動擴散部FD與上述之第1實施形態之圖7所示之浮動擴散部FD同樣地，於半導體層21之第1面S1側設置於擴散分離區域22a。

於浮動擴散部FD之周圍配置有4個像素3a各者中所含之4個傳送電晶體TR各者之閘極電極42。浮動擴散部FD與上述之第1實施形態同樣地由例如n型之半導體區域構成，為n型之浮動擴散區域。

如圖20及圖21所示，傳送電晶體TR為基本上與上述之第1實施形態之圖3及圖4所示之傳送電晶體TR1、TR2同樣之構成，且將由光電轉換部33予以光電轉換而成之信號電荷傳送至浮動擴散部FD。浮動擴散部FD蓄積並保存自光電轉換部33經由傳送電晶體TR傳送之信號電荷。傳送電晶體TR具有閘極絕緣膜41及閘極電極42，其等設置為於光電轉換部33與浮動擴散部FD之間之作用區域形成通道，且於第1面S1上依次積層。傳送電晶體TR藉由相應於閘極-源極間之電壓而導通、關斷，而自作為源極區域發揮功能之光電轉換部33向作為汲極區域發揮功能之浮動擴散部FD傳送信號電荷。

如圖20及圖21所示，絕緣分離體35設置於在Y方向排列之2個光電轉換部33之間之擴散分離區域22a，且設置於在X方向排列之2個光電轉換部33之間之擴散分離區域22a。於該第5實施形態中，由於光電轉換部33伴隨著像素3a之排列而於X方向及Y方向之各個方向各配置2個，故絕緣分離體35於浮動擴散部FD之X方向及Y方向之各個方向之兩側與浮動擴散部FD分開地各設置2個。

絕緣分離體35與上述之第1實施形態之圖6所示之絕緣分離體35同樣地包含：自半導體層21之第1面S1側向第2面S2側延伸之槽部36、及埋入該槽部36內之絕緣膜37。

絕緣分離體35之Z方向之深度De(參照圖6)與上述之第1實施形態同樣地，較佳為於在X方向或Y方向排列之2個像素3a中，較在將一個傳送電晶體TR設為導通之期間中2個光電轉換部33之間之擴散分離區域22a之電位經調變之調變區域之厚度(高度)為深。

又，絕緣分離體35與上述之第1實施形態同樣地，較佳為於在X方向或Y方向排列之2個像素3a中，於俯視下遍及一個傳送電晶體TR之閘極電極42與另一傳送電晶體TR之閘極電極42之間及外側延伸。又，絕緣分離體35較佳為於俯視下與浮動擴散部FD分開。

如圖21所示，於半導體層21之第2面S2側，與上述之第1實施形態同樣地，設置有自該第2面S2側依次積層之彩色濾光器45及微透鏡46。於該第5實施形態中，彩色濾光器45及微透鏡46各者就每一像素區塊15A配置。

根據該第5實施形態之固體攝像裝置1E，於在X方向或Y方向排列之2個像素3a中，可抑制在一個像素3a之傳送電晶體TR導通時，非意圖之另一像素3a之光電轉換部33之信號電荷漏入至浮動擴散部FD的現象。

〔第6實施形態〕＜＜對於電子機器之應用例＞＞本技術(本揭示之技術)例如可應用於數位靜態相機、數位視訊攝影機等攝像裝置、具備攝像功能之行動電話、或具備攝像功能之其他機器等各種電子機器。

圖22係顯示本技術之第6實施形態之電子機器(例如相機)之概略構成之圖。

如圖22所示，電子機器100具備：固體攝像裝置101、光學透鏡102、快門裝置103、驅動電路104、及信號處理電路105。該電子機器100顯示將本技術之第1實施形態至第5實施形態之固體攝像裝置作為固體攝像裝置101而用於電子機器(例如相機)之情形之實施形態。

光學透鏡102使來自被攝體之像光(入射光106)成像於固體攝像裝置101之攝像面上。藉此，在固體攝像裝置101內於一定期間蓄積信號電荷。快門裝置103控制對固體攝像裝置101之光照射期間及遮光期間。驅動電路104供給控制固體攝像裝置101之傳送動作及快門裝置103之快門動作之驅動信號。藉由自驅動電路104供給之驅動信號(時序信號)，而進行固體攝像裝置101之信號傳送。信號處理電路105對自固體攝像裝置101輸出之信號(像素信號)進行各種信號處理。進行信號處理後之映像信號記憶於記憶體等記憶媒體、或輸出至監視器。

根據如此之構成，於第6實施形態之電子機器100中，於固體攝像裝置101中藉由光反射抑制部，抑制於遮光膜、及與空氣層相接之絕緣膜處之光反射，故而可抑制偏差，可謀求提高畫質。

此外，作為可應用上述之實施形態之固體攝像裝置之電子機器100，並非係限定於相機者，亦可應用於其他電子機器。例如，可應用於面向行動電話或平板終端等行動機器之相機模組等攝像裝置。

又，本技術除了作為上述之影像感測器之固體攝像裝置以外，亦可應用於亦包含被稱為ToF(Time of Flight，飛行時間)感測器且測定距離之測距感測器等所有光檢測裝置。測距感測器係向物體發出照射光，檢測該照射光由物體之表面反射而返回而來之反射光，基於自發出照射光起直至接收到反射光為止之飛行時間來算出與物體相隔之距離的感測器。可採用上述之元件分離區域之構造，作為該測距感測器之元件分離區域之構造。

此外，本技術可採用如以下之構成。 (1) 一種光檢測裝置，其具備：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；及光電轉換單元，其設置於前述半導體層；且前述光電轉換單元具有：第1及第2光電轉換部，其等在俯視下介隔著第1擴散分離區域彼此相鄰地設置於前述半導體層；浮動擴散部，其在前述半導體層之前述第1面側設置於前述第1擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第1光電轉換部重疊地設置，且自前述第1光電轉換部向前述浮動擴散部傳送信號電荷；第2傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且自前述第2光電轉換部向前述浮動擴散部傳送信號電荷；及絕緣分離體，其在前述半導體層之前述第1面側與前述浮動擴散部分開地設置於前述第1擴散分離區域，且於俯視下在前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間延伸。 (2) 如上述(1)之光檢測裝置，其中前述絕緣分離體於俯視下遍及前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間及外側延伸。 (3) 如上述(1)或(2)之光檢測裝置，其中前述絕緣分離體之深度，較於在相位差模式下將前述第1及第2傳送電晶體之任一者設為導通之期間中前述第1擴散分離區域之電位經調變之調變區域之厚度為深。 (4) 如上述(1)至(3)中任一項之光檢測裝置，其中前述第1擴散分離區域係由第1導電型之第1半導體區域構成；且前述第1及第2光電轉換部各者包含第2導電型之第2半導體區域。 (5) 如上述(1)至(4)中任一項之光檢測裝置，其中前述第1及第2傳送電晶體具有設置於前述半導體層之前述第1面側之閘極絕緣膜；且前述絕緣分離體係由前述閘極絕緣膜覆蓋。 (6) 如上述(1)至(5)中任一項之光檢測裝置，其中前述絕緣分離體包含：設置於前述半導體層之前述第1面側之槽部、及埋入前述槽部之絕緣膜。 (7) 如上述(1)至(6)中任一項之光檢測裝置，其中前述光電轉換單元進一步包含第1導電型之第3半導體區域，該第1導電型之第3半導體區域於前述半導體層之前述第1面側設置於前述第1及第2光電轉換部各者。 (8) 如上述(1)至(7)中任一項之光檢測裝置，其中前述光電轉換單元進一步具有第2導電型之第4半導體區域，該第2導電型之第4半導體區域於前述半導體層之前述第1面側與前述第3半導體區域之底部相接地設置於前述第1及第2光電轉換部，且雜質濃度高於前述第2半導體區域。 (9) 如上述(1)至(8)中任一項之光檢測裝置，其中前述光電轉換單元進一步具有第2導電型之第5半導體區域，該第2導電型之第5半導體區域將前述第1擴散分離區域橫切，將前述第1光電轉換部與前述第2光電轉換部電性連結。 (10) 如上述(1)至(9)中任一項之光檢測裝置，其中前述光電轉換單元於前述俯視下介隔著第2擴散分離區域彼此相鄰地配置；且前述絕緣分離體亦設置於前述第2擴散分離區域。 (11) 如上述(1)至(10)中任一項之光檢測裝置，其進一步具有：第1絕緣分離區域，其在前述半導體層之前述第2面側於俯視下與前述第1擴散分離區域重疊地設置；及第2絕緣分離區域，其在前述半導體層之前述第2面側於俯視下與前述第2擴散分離區域重疊地設置。 (12) 一種光檢測裝置，其具有：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；第1及第2光電轉換部，其等介隔著擴散分離區域彼此相鄰地設置於前述半導體層；浮動擴散部，其在前述半導體層之前述第1面側設置於前述擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第1光電轉換部重疊地設置，且將由前述第1光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至前述浮動擴散部；第2傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且將由前述第2光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至前述浮動擴散部；及絕緣分離體，其與前述電荷保存部分開地設置於前述擴散分離區域，且於俯視下在前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間延伸。 (13) 如上述(12)之光檢測裝置，其中前述絕緣分離體於俯視下遍及前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間及外側延伸。 (14) 如上述(12)或(13)之光檢測裝置，其中前述擴散分離區域於第1方向延伸；且前述第1及第2光電轉換部於同一平面內在與前述第1方向正交之第2方向並排。 (15) 一種電子機器，其具備：光檢測裝置；光學透鏡，其使來自被攝體之像光成像於前述光檢測裝置之攝像面上；及信號處理電路，其對自前述光檢測裝置輸出之信號進行信號處理；且前述光檢測裝置具備：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；及光電轉換單元，其設置於前述半導體層；且前述光電轉換單元具有：第1及第2光電轉換部，其等在俯視下介隔著第1擴散分離區域彼此相鄰地設置於前述半導體層；浮動擴散部，其在前述半導體層之前述第1面側設置於前述第1擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第1光電轉換部重疊地設置，且自前述第1光電轉換部向前述浮動擴散部傳送信號電荷；第2傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且自前述第2光電轉換部向前述浮動擴散部傳送信號電荷；絕緣分離體，其在前述半導體層之前述第1面側與前述浮動擴散部分開地設置於前述第1擴散分離區域，且於俯視下在前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間延伸。 (16) 一種電子機器，其具備：光檢測裝置；光學透鏡，其使來自被攝體之像光成像於前述光檢測裝置之攝像面上；及信號處理電路，其對自前述光檢測裝置輸出之信號進行信號處理；且前述光檢測裝置具有：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；第1及第2光電轉換部，其等介隔著擴散分離區域彼此相鄰地設置於前述半導體層；浮動擴散部，其在前述半導體層之前述第1面側設置於前述擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第1光電轉換部重疊地設置，且將由前述第1光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至前述浮動擴散部；第2傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且將由前述第2光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至前述浮動擴散部；及絕緣分離體，其與前述電荷保存部分開地設置於前述擴散分離區域，且於俯視下在前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間延伸。

本技術之範圍並非係限定於圖示所記載之例示性實施形態者，亦包含帶來與本技術視為目的者均等之效果之所有實施形態。進而，本技術之範圍並非係限定於由申請專利範限定之發明特徵之組合者，可能由所有揭示之各個特徵中之特定特徵之所有所期望之組合限定。

1,1A,1B,1C,1D,1E,101:固體攝像裝置 2:半導體晶片 2A:像素陣列部 2B:周邊部 3,3a:像素 4:垂直驅動電路 5:行信號處理電路 6:水平驅動電路 7:輸出電路 8:控制電路 10:像素驅動線 11,VSL:垂直信號線 12:水平信號線 13:邏輯電路 14:接合墊 15,15A:像素區塊 16:讀出電路 21:半導體層 22:單元間擴散分離區域 22a:擴散分離區域 23:單元內擴散分離區域 24:p型之半導體區域(第1半導體區域) 25:n型之半導體區域(第2半導體區域) 26:n型之半導體區域(第4半導體區域) 27:p型之半導體區域(第3半導體區域) 28:n型之半導體區域(第5半導體區域) 31:光電轉換單元(Photo Diode，光電二極體) 32L:第1光電轉換部 32R:第2光電轉換部 33:光電轉換部 35:絕緣分離體 36:槽部 37:絕緣膜 41:閘極絕緣膜 42,42L,42R:閘極電極 45:彩色濾光器 46:微透鏡(晶載透鏡) 52:單元間絕緣分離區域 53:單元內絕緣分離區域 54:絕緣膜 100:電子機器 102:光學透鏡(光學系統) 103:快門裝置 104:驅動電路 105:信號處理電路 106:入射光 AMP:放大電晶體/電晶體 a4-a4,a13-a13,a15-a15,a17-a17,a20-a20,b4-b4:切斷線 De:深度 FD:浮動擴散部 L1,L2,L3:光量 P1:第1電位障壁 P2a,P2b:第2電位障壁 PD:光電轉換元件 PD1:第1光電轉換元件/光電轉換元件 PD2:第2光電轉換元件/光電轉換元件 PU:像素單元 Q1,Q2:信號電荷之量/輸出 Q3:加算信號電荷/加算信號 RST:重置電晶體/電晶體 SEL:選擇電晶體/電晶體 S1:第1面 S2:第2面(光入射面、背面) TR:傳送電晶體 TR1:第1傳送電晶體/傳送電晶體 TR2:第2傳送電晶體/傳送電晶體 VDD:電源線 X,Y,Z:方向

圖1係顯示本技術之第1實施形態之固體攝像裝置之一構成例之晶片配置圖。圖2係顯示本技術之第1實施形態之固體攝像裝置之一構成例之方塊圖。圖3係本技術之第1實施形態之固體攝像裝置之像素單元之等效電路圖。圖4係顯示本技術之第1實施形態之固體攝像裝置之像素之一構成例之示意性俯視圖。圖5係顯示沿著圖4之a4-a4切斷線之剖面構造之示意性縱剖視圖。圖6係將圖5之一部分放大之示意性縱剖視圖。圖7係顯示沿著圖4之b4-b4切斷線之剖面構造之示意性縱剖視圖。圖8係顯示圖4之像素之電位分佈之圖。圖9係表示本技術之第1實施形態之固體攝像裝置之光電轉換部之對於入射光之輸出之圖。圖10A係顯示蓄積於本技術之第1實施形態之固體攝像裝置之光電轉換部之信號電荷量之變化之圖。圖10B係顯示繼圖10A之變化之圖。圖10C係顯示繼圖10B之變化之圖。圖10D係顯示繼圖10C之變化之圖。圖11A係顯示蓄積於先前之光電轉換部之信號電荷量之變化之圖。圖11B係顯示繼圖11A之變化之圖。圖12係顯示第1實施形態之變化例之示意性俯視圖。圖13係顯示本技術之第2實施形態之固體攝像裝置之像素之一構成例之示意性俯視圖。圖14係顯示沿著圖13之a13-a13切斷線之剖面構造之示意性縱剖視圖。圖15係顯示本技術之第3實施形態之固體攝像裝置之像素之一構成例之示意性俯視圖。圖16係顯示沿著圖15之a15-a15切斷線之剖面構造之示意性縱剖視圖。圖17係顯示本技術之第4實施形態之固體攝像裝置之像素之一構成例之示意性俯視圖。圖18係顯示沿著圖17之a17-a17切斷線之剖面構造之示意性縱剖視圖。圖19係顯沿著圖18之a19-a19切斷線之剖面構造之示意性橫剖視圖。圖20係顯示本技術之第5實施形態之固體攝像裝置之像素之一構成例之示意性俯視圖。圖21係顯示沿著圖20之a20-a20切斷線之剖面構造之示意性縱剖視圖。圖22係顯示本技術之第6實施形態之電子機器之概略構成之圖。

3:像素

21:半導體層

22:單元間擴散分離區域

23:單元內擴散分離區域

24:p型之半導體區域(第1半導體區域)

25:n型之半導體區域(第2半導體區域)

26:n型之半導體區域(第4半導體區域)

27:p型之半導體區域(第3半導體區域)

31:光電轉換單元(Photo Diode，光電二極體)

32L:第1光電轉換部

32R:第2光電轉換部

35:絕緣分離體

41:閘極絕緣膜

42L,42R:閘極電極

45:彩色濾光器

46:微透鏡(晶載透鏡)

PD1:第1光電轉換元件/光電轉換元件

PD2:第2光電轉換元件/光電轉換元件

S1:第1面

S2:第2面(光入射面、背面)

TR1:第1傳送電晶體/傳送電晶體

TR2:第2傳送電晶體/傳送電晶體

X,Y,Z:方向

Claims

一種光檢測裝置，其具備：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；及光電轉換單元，其設置於前述半導體層；且前述光電轉換單元具有：第1及第2光電轉換部，其等在俯視下介隔著第1擴散分離區域彼此相鄰地設置於前述半導體層；浮動擴散部，其在前述半導體層之前述第1面側設置於前述第1擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第1光電轉換部重疊地設置，且自前述第1光電轉換部向前述浮動擴散部傳送信號電荷；第2傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且自前述第2光電轉換部向前述浮動擴散部傳送信號電荷；及絕緣分離體，其在前述半導體層之前述第1面側與前述浮動擴散部分開地設置於前述第1擴散分離區域，且於俯視下在前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間延伸。
如請求項1之光檢測裝置，其中前述絕緣分離體於俯視下遍及前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間及外側延伸。
如請求項1之光檢測裝置，其中前述絕緣分離體之深度，較於在相位差模式下將前述第1及第2傳送電晶體之任一者設為導通之期間中前述第1擴散分離區域之電位經調變之調變區域之厚度為深。
如請求項1之光檢測裝置，其中前述第1擴散分離區域係由第1導電型之第1半導體區域構成；且前述第1及第2光電轉換部各者包含第2導電型之第2半導體區域。
如請求項1之光檢測裝置，其中前述第1及第2傳送電晶體具有設置於前述半導體層之前述第1面側之閘極絕緣膜；且前述絕緣分離體係由前述閘極絕緣膜覆蓋。
如請求項1之光檢測裝置，其中前述絕緣分離體包含：設置於前述半導體層之前述第1面側之槽部、及埋入前述槽部之絕緣膜。
如請求項1之光檢測裝置，其中前述光電轉換單元進一步包含第1導電型之第3半導體區域，該第1導電型之第3半導體區域於前述半導體層之前述第1面側設置於前述第1及第2光電轉換部各者。
如請求項7之光檢測裝置，其中前述光電轉換單元進一步具有第2導電型之第4半導體區域，該第2導電型之第4半導體區域於前述半導體層之前述第1面側與前述第3半導體區域之底部相接地設置於前述第1及第2光電轉換部，且雜質濃度高於前述第2半導體區域。
如請求項1之光檢測裝置，其中前述光電轉換單元進一步具有第2導電型之第5半導體區域，該第2導電型之第5半導體區域將前述第1擴散分離區域橫切，將前述第1光電轉換部與前述第2光電轉換部電性連結。
如請求項1之光檢測裝置，其中前述光電轉換單元於前述俯視下介隔著第2擴散分離區域彼此相鄰地配置；且前述絕緣分離體亦設置於前述第2擴散分離區域。
如請求項10之光檢測裝置，其進一步具有：第1絕緣分離區域，其在前述半導體層之前述第2面側於俯視下與前述第1擴散分離區域重疊地設置；及第2絕緣分離區域，其在前述半導體層之前述第2面側於俯視下與前述第2擴散分離區域重疊地設置。
一種光檢測裝置，其具有：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；及第1及第2光電轉換部，其等介隔著擴散分離區域彼此相鄰地設置於前述半導體層；浮動擴散部，其在前述半導體層之前述第1面側設置於前述擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第1光電轉換部重疊地設置，且將由前述第1光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至前述浮動擴散部；第2傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且將由前述第2光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至前述浮動擴散部；及絕緣分離體，其與前述電荷保存部分開地設置於前述擴散分離區域，且於俯視下在前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間延伸。
如請求項12之光檢測裝置，其中前述絕緣分離體於俯視下遍及前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間及外側延伸。
如請求項12之光檢測裝置，其中前述擴散分離區域於第1方向延伸；且前述第1及第2光電轉換部於同一平面內在與前述第1方向正交之第2方向並排。
一種電子機器，其具備：光檢測裝置；光學透鏡，其使來自被攝體之像光成像於前述光檢測裝置之攝像面上；及信號處理電路，其對自前述光檢測裝置輸出之信號進行信號處理；且前述光檢測裝置具備：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；及光電轉換單元，其設置於前述半導體層；且前述光電轉換單元具有：第1及第2光電轉換部，其等在俯視下介隔著第1擴散分離區域彼此相鄰地設置於前述半導體層；浮動擴散部，其在前述半導體層之前述第1面側設置於前述第1擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第1光電轉換部重疊地設置，且自前述第1光電轉換部向前述浮動擴散部傳送信號電荷；第2傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且自前述第2光電轉換部向前述浮動擴散部傳送信號電荷；及絕緣分離體，其在前述半導體層之前述第1面側與前述浮動擴散部分開地設置於前述第1擴散分離區域，且於俯視下在前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間延伸。
一種電子機器，其具備：光檢測裝置；光學透鏡，其使來自被攝體之像光成像於前述光檢測裝置之攝像面上；及信號處理電路，其對自前述光檢測裝置輸出之信號進行信號處理；且前述光檢測裝置具有：半導體層，其具有位於互為相反側之第1面及第2面；第1及第2光電轉換部，其等介隔著擴散分離區域彼此相鄰地設置於前述半導體層；浮動擴散部，其在前述半導體層之前述第1面側設置於前述擴散分離區域；第1傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第1光電轉換部重疊地設置，且將由前述第1光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至前述浮動擴散部；第2傳送電晶體，其在前述半導體層之前述第1面側，閘極電極於俯視下與前述第2光電轉換部重疊地設置，且將由前述第2光電轉換部予以光電轉換而成之信號電荷傳送至前述浮動擴散部；及絕緣分離體，其與前述電荷保存部分開地設置於前述擴散分離區域，且於俯視下在前述第1及第2傳送電晶體各者之前述閘極電極之間延伸。