[发明专利]电荷调制元件和固态摄像装置

说明书

具备：p型的光电转换层(11)；n型的表面埋设区域(13)，埋设于光电转换层(11)的上部；n型的调制区域(14)，埋设于光电转换层(11)的上表面侧，与光电转换层(11)一起构成光电二极管；p型的电位控制区域(15a、15c)，将调制区域(14)分割为多个区域，该电位控制区域分别配置于分割出的各区域；以及n型的电荷累积区域(17a、17c)，分别临时累积由光电二极管生成并沿着相互独立的传输路径传送来的信号电荷。通过施加于电位控制区域(15a、15c)的作为脉冲电压的路径选择信号，调制区域(14)和表面埋设区域(13)的电位受到控制而选择传输路径。

技术领域

本发明涉及能够进行光飞行时间(TOF)型动作的电荷调制元件和将该电荷调制元件作为摄像用像素排列有多个的固态摄像装置，特别是涉及能够进行高速的TOF型动作的固态摄像装置。

背景技术

已提出一种进行与TOF型传感器类似的动作的光子混合器(参照专利文献1。)。在专利文献1所记载的发明中，为了将多数载流子电流注入到p^-型半导体基板，而具备：分开配置的一对p⁺型注入接触区域、以及与位于该一对注入接触区域的外侧的位置相邻配置并用于收集光电流的一对检测部区域。一对检测部区域分别被一对局部配置的n^-型半导体区域包围。n^-型半导体区域通过与p^-型半导体基板之间形成pn结，从而使n^-型半导体区域外侧的狭窄区域耗尽而进行动作。

根据专利文献1所记载那样的光子混合器的动作原理，难以进行以亚纳秒级的超高速动作为目标的TOF型传感器的动作。即，通过将多数载流子电流从一对注入接触区域交替注入到p^-型半导体基板而进行的电场控制伴有极大的电容变化，效率低。而且，在专利文献1所记载的发明中，p^-型半导体基板中的中性区域的占有面积极大。在专利文献1所记载的发明中，使用了在该中性区域内以扩散速度移动的慢的载流子成分，因此，该慢的成分产生影响而难以进行超高速动作。

在专利文献1所记载那样的光子混合器中，由于是将多数载流子电流从注入接触区域注入到p^-型半导体基板的动作，所以还存在功耗增大的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2011-86904号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供能够以低功耗进行TOF型高速动作的电荷调制元件和将该电荷调制元件作为摄像用像素排列有多个的固态摄像装置。

用于解决技术问题的方案

为了达到上述目的，本发明的第一方面的主旨是一种电荷调制元件，具备：(a)第一导电型的光电转换层；(b)第二导电型的表面埋设区域，埋设于光电转换层的上部的一部分，并与光电转换层构成光电二极管；(c)第二导电型的调制区域，以包含光电转换层的上部的一部分的方式埋设于比光电转换层的上部的表面埋设区域更靠上表面侧的位置，并与光电转换层一起形成光电二极管的构成的一部分，调制区域的杂质密度低于表面埋设区域的杂质密度；(d)电位控制区域，以调制区域的中心为极坐标的中心将调制区域分割为多个的区域，电位控制区域分别配置于分割出的各区域，电位控制区域为第一导电型，并且电位控制区域的杂质密度高于光电转换层的杂质密度；以及(e)第二导电型的电荷累积区域，配置在分割出的多个的区域的各区域的外周侧的与电位控制区域相邻的多个的位置，分别与电位控制区域隔开，并分别临时累积由光电二极管生成并沿着相互独立的传输路径传送来的信号电荷。在本发明的第一方面所涉及的电荷调制元件中，通过施加于电位控制区域的作为脉冲电压的路径选择信号，调制区域和表面埋设区域的电位受到控制而选择传输路径。在此，第一导电型与第二导电型是彼此相反的导电型。即，若第一导电型是n型，则第二导电型是p型，若第一导电型是p型，则第二导电型是n型。