(57)【要約】【課題】飽和電荷量の大きい光電変換部を有する高感度の光電変換装置を提供する。【解決手段】光電変換装置は、第１の極性の信号電荷を生じる光電変換部と、信号電荷を信号電圧に変換する電荷変換回路と、を有する。光電変換部は、半導体基板の表面部に設けられた第１導電型の第１の半導体領域及び第２導電型の第２の半導体領域と、第１の深さに設けられた第１導電型の第３の半導体領域と、第２の深さに設けられ平面視において第２の半導体領域と重なる第２導電型の第４の半導体領域と、第３の深さに設けられた第１導電型の第５の半導体領域と、を有し、第３の半導体領域及び第５の半導体領域は、平面視において第１の半導体領域、第２の半導体領域及び第４の半導体領域と重なっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射により第１の極性の信号電荷を生じる光電変換部と、
前記信号電荷を信号電圧に変換する電荷変換回路と、を有し、
前記光電変換部は、
半導体基板の表面部に設けられ、前記第１の極性のキャリアを多数キャリアとする第１導電型の第１の半導体領域と、
前記半導体基板の前記表面部に、前記第１の半導体領域から離間して設けられ、前記第１の極性と異なる第２の極性のキャリアを多数キャリアとする第２導電型の第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域が設けられた深さよりも深い第１の深さに設けられた前記第１導電型の第３の半導体領域と、
前記第３の半導体領域が設けられた深さよりも深い第２の深さに設けられ、平面視において前記第２の半導体領域と重なる前記第２導電型の第４の半導体領域と、
前記第４の半導体領域が設けられた深さよりも深い第３の深さに設けられた前記第１導電型の第５の半導体領域と、を有し、
前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域は、平面視において前記第１の半導体領域、前記第２の半導体領域及び前記第４の半導体領域と重なっている
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域は、平面視において前記第１の半導体領域と重なる幹部と、前記幹部から延伸し、平面視において前記第２の半導体領域及び前記第４の半導体領域と重なる複数の枝部と、を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
平面視における前記枝部の幅は、前記幹部から遠ざかるほどに狭くなっている
ことを特徴とする請求項２記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１の半導体領域は、第１の方向に延在する矩形状のパターンを有し、
前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域の前記複数の枝部は、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在している
ことを特徴とする請求項２又は３記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域は、前記幹部において前記第１の半導体領域と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域の不純物濃度は、前記第１の半導体領域の不純物濃度よりも低い
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域が平面視において前記第２の半導体領域及び前記第４の半導体領域と重なる部分は、前記光電変換部のリセット時に空乏化している
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第１の深さに設けられた前記第２導電型の第６の半導体領域と、
前記第３の深さに設けられた前記第２導電型の第７の半導体領域と、を更に有し、
平面視における前記第３の半導体領域の外縁部は、前記第３の半導体領域と前記第６の半導体領域との間の接合部によって規定されており、
平面視における前記第５の半導体領域の外縁部は、前記第５の半導体領域と前記第７の半導体領域との間の接合部によって規定されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
光の入射により第１の極性の信号電荷を生じる光電変換部と、
前記信号電荷を信号電圧に変換する電荷変換回路と、を有し、
前記光電変換部は、
半導体基板の表面部に設けられ、前記第１の極性のキャリアを多数キャリアとする第１導電型の第１の半導体領域と、
前記半導体基板の前記表面部に、前記第１の半導体領域から離間して設けられ、前記第１の極性と異なる第２の極性のキャリアを多数キャリアとする第２導電型の第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域が設けられた深さよりも深い第１の深さに設けられた前記第１導電型の第３の半導体領域と、
前記第３の半導体領域が設けられた深さよりも深い第２の深さに設けられ、平面視において前記第２の半導体領域と重なる前記第２導電型の第４の半導体領域と、
前記第１導電型の第５の半導体領域と、を有し、
前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域は、平面視において前記第１の半導体領域、前記第２の半導体領域及び前記第４の半導体領域と重なっており、
前記第１の深さに設けられた前記第２導電型の第６の半導体領域と、
前記第４の半導体領域が設けられた深さよりも深い第３の深さに設けられた前記第２導電型の第７の半導体領域と、を更に有し、
平面視における前記第３の半導体領域の外縁部は、前記第３の半導体領域と前記第６の半導体領域との間の接合部によって規定されており、
平面視における前記第５の半導体領域の外縁部は、前記第５の半導体領域と前記第７の半導体領域との間の接合部によって規定されている
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項１０】
前記第６の半導体領域及び前記第７の半導体領域は、素子間を分離する分離層を構成している
ことを特徴とする請求項８又は９記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域は、前記第１の深さから前記第３の深さに渡って設けられた前記第１導電型の第８の半導体領域の一部であり、
前記第２の深さにおける前記第１導電型の不純物の濃度は、前記第８の半導体領域と前記第４の半導体領域とにおいて同じである
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記第３の深さよりも深い第４の深さに設けられ、平面視において前記光電変換部の形成領域の全体と重なる前記第２導電型の第９の半導体領域を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記電荷変換回路は、電荷積分型である
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
光の入射により第１の極性の信号電荷を生じる光電変換部と、
前記信号電荷を信号電圧に変換する電荷変換回路と、を有し、
前記光電変換部は、
半導体基板の表面部に設けられ、前記第１の極性のキャリアを多数キャリアとする第１導電型の第１の半導体領域と、
前記半導体基板の前記表面部に、前記第１の半導体領域から離間して設けられ、前記第１の極性と異なる第２の極性のキャリアを多数キャリアとする第２導電型の第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域が設けられた深さよりも深い第１の深さに設けられた前記第１導電型の第３の半導体領域と、
前記第３の半導体領域が設けられた深さよりも深い第２の深さに設けられ、平面視において前記第２の半導体領域と重なる前記第２導電型の第４の半導体領域と、を有し、
前記第３の半導体領域は、平面視において前記第１の半導体領域、前記第２の半導体領域及び前記第４の半導体領域と重なっている
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項１５】
放射線を可視光に変換するシンチレータを更に備え、
前記光電変換部は、前記シンチレータから入射する前記可視光に基づいて前記信号電荷を生成する
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光で変換装置から出力される信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１７】
移動体であって、
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
【請求項１８】
請求項１５に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置にて得られた画像信号を処理する制御装置と
を有することを特徴とする放射線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラの自動焦点検出用、カメラの自動露出調整用、放射線検出用等の用途で使用される光電変換装置の中には、数十ミクロン〜数百ミクロン程度の径の大面積のフォトダイオードを有するものがある。このような大面積のフォトダイオードには、飽和電荷量が大きく且つ高速の読み出しが可能であることが望まれている。特許文献１には、フォトダイオード内のポテンシャル分布を工夫することにより高感度化と高速読み出しとを実現するための技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０７６６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換装置の更なる高感度化のために、出力信号に重畳するノイズを抑制しつつフォトダイオードの飽和電荷量をより高めることが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、飽和電荷量の大きい光電変換部を有する高感度の光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、光の入射により第１の極性の信号電荷を生じる光電変換部と、前記信号電荷を信号電圧に変換する電荷変換回路と、を有し、前記光電変換部は、半導体基板の表面部に設けられ、前記第１の極性のキャリアを多数キャリアとする第１導電型の第１の半導体領域と、前記半導体基板の前記表面部に、前記第１の半導体領域から離間して設けられ、前記第１の極性と異なる第２の極性のキャリアを多数キャリアとする第２導電型の第２の半導体領域と、前記第２の半導体領域が設けられた深さよりも深い第１の深さに設けられた前記第１導電型の第３の半導体領域と、前記第３の半導体領域が設けられた深さよりも深い第２の深さに設けられ、平面視において前記第２の半導体領域と重なる前記第２導電型の第４の半導体領域と、前記第４の半導体領域が設けられた深さよりも深い第３の深さに設けられた前記第１導電型の第５の半導体領域と、を有し、前記第３の半導体領域及び前記第５の半導体領域は、平面視において前記第１の半導体領域、前記第２の半導体領域及び前記第４の半導体領域と重なっている光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、飽和電荷量の大きい光電変換部を有する高感度の光電変換装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による光電変換装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態による光電変換装置の光電変換部を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による光電変換装置の光電変換部を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光電変換装置の光電変換部のポテンシャル図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例による光電変換装置の光電変換部を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による光電変換装置の光電変換部を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による光電変換装置の光電変換部を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による撮像システムの構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第４実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による放射線撮像システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による光電変換装置について、図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施形態による光電変換装置の概略構成を示す回路図である。図２は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構造を示す平面図である。図３は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構造を示す概略断面図である。図４は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部のポテンシャル図である。
【００１０】
はじめに、本実施形態による光電変換装置の構造について、図１乃至図３を用いて説明する。
【００１１】
本実施形態による光電変換装置１００は、図１に示すように、複数の画素１０と、走査回路２０と、演算増幅器３０と、積分容量４０と、を有している。
【００１２】
複数の画素１０の各々は、光電変換部ＰＤと、転送トランジスタＭ１と、を有する。光電変換部ＰＤは、例えばフォトダイオードであり、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１のソースに接続されている。転送トランジスタＭ１のゲートは、走査回路２０に接続されている。転送トランジスタＭ１のドレインは、複数の画素１０に共通の信号出力線１２に接続されている。
【００１３】
信号出力線１２は、演算増幅器３０の反転入力端子（−）に接続されている。演算増幅器３０の非反転入力端子（＋）には、電圧Ｖｒｅｆが供給される。演算増幅器３０の出力端子は、センサ出力線３２に接続されている。演算増幅器３０の反転入力端子（−）と出力端子との間には、積分容量４０が接続されている。
【００１４】
図１では簡略化のため、１本の信号出力線１２に接続される３つの画素１０を示しているが、１本の信号出力線１２に接続される画素１０の数は特に限定されるものではない。１本の信号出力線１２に接続される画素１０の数は、２以下であってもよいし４以上であってもよい。また、複数の信号出力線１２の各々に複数の画素１０を接続し、２次元画素アレイを構成するようにしてもよい。
【００１５】
光電変換部ＰＤは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換（光電変換）するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタＭ１は、オンになることにより光電変換部ＰＤが保持する電荷を信号出力線１２に出力する。走査回路２０から各々の画素１０に順次読み出しパルスを供給することで、各々の画素１０の光電変換部ＰＤで生じた電荷を順次信号出力線１２に出力することができる。
【００１６】
演算増幅器３０は、その反転入力端子と出力端子との間に接続された積分容量４０とともに電荷積分型の電荷変換回路を構成している。これにより、光電変換部ＰＤから信号出力線１２へと出力された信号電荷は積分容量４０で積分され、その電荷の量に応じた信号電圧がセンサ出力線３２ヘと出力される。光電変換部ＰＤのカソード側の電位は、信号出力線１２への電荷の出力後、すなわち光電変換部ＰＤがリセットされることにより、電圧Ｖｒｅｆに応じた電位となる。
【００１７】
積分容量４０は、ＭＩＭ型キャパシタなど、電位依存性を持たない容量素子により構成される。これは、信号対出力の線形性を確保するためである。後述するように、光電変換部ＰＤを構成するフォトダイオードのＰＮ接合容量は、大きな電位依存性を持つ。しかしながら、電位依存性を持たない積分容量４０を用いて電荷積分回路を構成することにより、フォトダイオードのＰＮ接合容量の電位依存性に関係なく、光電変換部ＰＤから出力される電荷の量に比例した出力電圧をセンサ出力線３２に出力することができる。これにより、信号対出力の線形性を確保することができる。
【００１８】
次に、本実施形態による光電変換装置の光電変換部ＰＤの構造について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、光電変換部ＰＤの構成例を示す平面レイアウト図である。図３は、図２のＡ−Ａ′線断面図である。なお、本明細書において平面視とは、光電変換部ＰＤの各構成要素を半導体基板の表面に平行な面に投影した状態を表すものであり、図２の平面レイアウト図に対応している。
【００１９】
本実施形態においては、信号電荷である第１の極性のキャリアが電子の場合を例に挙げて説明する。この場合、第１の極性のキャリア（電子）を多数キャリアとする半導体領域がＮ型半導体領域であり、第１の極性と異なる第２の極性のキャリア（ホール）を多数キャリアとする半導体領域がＰ型半導体領域である。光電変換部ＰＤで生じた信号電荷（電子）は、Ｎ型半導体領域に蓄積される。なお、信号電荷は必ずしも電子である必要はなく、ホールであってもよい。この場合、後述する各領域の導電型は逆導電型となる。
【００２０】
本実施形態による光電変換装置の光電変換部ＰＤは、半導体基板１１０に設けられたＰＮ接合により構成されるフォトダイオードである。半導体基板１１０は、例えば低不純物濃度のＮ型（Ｎ−型）シリコン基板である。光電変換部ＰＤは、図２に示すように、半導体基板１１０の光電変換部形成領域１１２に設けられる。
【００２１】
半導体基板１１０の主表面１６０側の表面部には、図３に示すように、Ｎ型（Ｎ＋型）半導体領域１２０と、Ｐ型半導体領域１２２と、が設けられている。Ｎ型半導体領域１２０及びＰ型半導体領域１２２が設けられた領域よりも深い半導体基板１１０の第１の深さ１６２には、Ｎ型半導体領域１２４と、Ｐ型半導体領域１２６と、が設けられている。Ｎ型半導体領域１２４及びＰ型半導体領域１２６が設けられた領域よりも深い半導体基板１１０の第２の深さ１６４には、Ｐ型半導体領域１２８が設けられている。Ｐ型半導体領域１２８が設けられた領域よりも深い半導体基板１１０の第３の深さ１６６には、Ｎ型半導体領域１３０と、Ｐ型半導体領域１３２と、が設けられている。Ｐ型半導体領域１３２が設けられた領域よりも深い半導体基板１１０の第４の深さ１６８には、Ｐ型半導体領域１３４が設けられている。Ｐ型半導体領域１３４が設けられた領域よりも深い半導体基板１１０の第５の深さ１７０には、Ｐ型半導体領域１３６が設けられている。
【００２２】
Ｐ型半導体領域１３６は、半導体基板１１０の第５の深さ１７０よりも浅い領域のＮ型（Ｎ−型）半導体領域１３８と、半導体基板１１０の第５の深さ１７０よりも深い領域のＮ型（Ｎ−型）半導体領域１４０とを電気的に分離する役割を有する。別の言い方をすると、Ｐ型半導体領域１３６は、光電変換部ＰＤが光電変換によって信号電荷を生成する深さを規定する。Ｐ型半導体領域１３６よりも浅い領域で生じた電荷（電子）がＮ型半導体領域１２０ヘと収集されることにより、信号電荷となる。
【００２３】
Ｐ型半導体領域１２６，１３２，１３４は、図２に示すように、平面視における光電変換部形成領域１１２の内周に沿って環状に設けられている。平面視におけるＰ型半導体領域１２６，１３２，１３４の配置領域において、Ｐ型半導体領域１２２，１２６，１２８，１３２，１３４，１３６は、深さ方向に電気的に接続されている。すなわち、Ｐ型半導体領域１２６，１３２，１３４は、Ｐ型半導体領域１３６とともに素子間を分離する分離層としての役割を備える。
【００２４】
Ｎ型半導体領域１２０は、図２に示すように、半導体基板１１０の表面に平行な第１の方向（図２においてＹ方向）に延在する細長い矩形状のパターンを有する。Ｎ型半導体領域１２０は、光電変換部形成領域１１２のＹ方向の径に近い長さを有する。図２では光電変換部形成領域１１２に２つのＮ型半導体領域１２０を配置しているが、光電変換部形成領域１１２に配置するＮ型半導体領域１２０の数は特に限定されるものではなく、光電変換部形成領域１１２の大きさや形状に応じて適宜設定することができる。すなわち、Ｎ型半導体領域１２０の数は、１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【００２５】
Ｐ型半導体領域１２２は、Ｎ型半導体領域１２０から離間して設けられている。より具体的には、Ｐ型半導体領域１２２は、Ｎ型半導体領域１２０が設けられた領域と、Ｎ型半導体領域１２０の周囲の一定の範囲と、を除く光電変換部形成領域１１２の全面に設けられている。Ｐ型半導体領域１２８は、平面視においてＰ型半導体領域１２２と重なる領域に設けられている。
【００２６】
Ｎ型半導体領域１２４，１３０は、２つのＮ型半導体領域１２０の各々に対応してそれぞれ設けられている。Ｎ型半導体領域１２４，１３０の各々は、平面視において、対応するＮ型半導体領域１２０と、Ｐ型半導体領域１２２と、Ｐ型半導体領域１２８とに重なっている。具体的には、Ｎ型半導体領域１２４，１３０の各々は、平面視においてＮ型半導体領域１２０と重なる領域に設けられた幹部と、平面視においてＰ型半導体領域１２２，１２８と重なる領域に設けられた複数の枝部１４２と、を有する。複数の枝部１４２は、幹部から第１の方向と交差する第２の方向（図２においてＸ方向）に平行な両方向に櫛歯状に延伸している。枝部１４２の幅は、幹部から遠ざかるほどに狭くなっている。平面視におけるＮ型半導体領域１２０の配置領域において、Ｎ型半導体領域１２０，１２４，１３０は、深さ方向に電気的に接続されている。
【００２７】
Ｎ型半導体領域１２０には、コンタクトプラグ等の接続電極１５２を介して、配線１５０が接続されている。配線１５０は、光電変換部ＰＤのカソードと転送トランジスタＭ１のソースとを接続する配線である。
【００２８】
こうして、Ｎ型半導体領域１２０，１２４，１３０，１３８とＰ型半導体領域１２２，１２８との間のＰＮ接合により、光電変換部ＰＤが構成されている。Ｎ型半導体領域１２４，１３０は、光電変換部ＰＤで生じた信号電荷を蓄積する電荷蓄積層としての役割を有する。Ｎ型半導体領域１２０は、接続電極１５２との間のコンタクト抵抗や、Ｎ型半導体領域１２４，１３０との間の接続抵抗を低減する観点から、Ｎ型半導体領域１２４，１３０よりも不純物濃度が高いことが好ましい。
【００２９】
なお、図２及び図３には示していないが、Ｐ型半導体領域１２２には固定電圧が供給される。これにより、Ｐ型半導体領域１２２に電気的に接続されるＰ型半導体領域１２６，１２８，１３２，１３４，１３６にも、Ｐ型半導体領域１２２に供給される固定電圧と同じ固定電圧が供給される。以下の説明では簡単化のためこの固定電圧を基準電圧（０Ｖ）として説明するが、基準電圧に限定されるものではない。
【００３０】
次に、光電変換部ＰＤの動作について、図２乃至図４を用いて説明する。図４は、光電変換部ＰＤのリセット時のＮ型半導体領域１２４及びＰ型半導体領域１２６が設けられた第１の深さ１６２におけるＸ方向に沿ったポテンシャル図である。
【００３１】
転送トランジスタＭ１がオンになり光電変換部ＰＤに蓄積されていた電荷が信号出力線１２へと出力されると、光電変換部ＰＤのカソード側の電位は電圧Ｖｒｅｆに応じた電位となり、光電変換部ＰＤがリセットされる。
【００３２】
光電変換部ＰＤのリセット電圧となる電圧Ｖｒｅｆは、Ｐ型半導体領域１２２に供給される基準電圧に対して正の電位であり、光電変換部ＰＤのＰＮ接合部にはリセット時に最大で電圧Ｖｒｅｆの大きさの逆バイアス電圧が印加される。この際、Ｎ型半導体領域１２０は不純物濃度が高い中性領域であり、空乏化はあまり生じない。そのため、Ｎ型半導体領域１２０は、どの部分でもほぼ同じ電圧（電圧Ｖｒｅｆ）となる。これに対し、Ｎ型半導体領域１２４，１３０は不純物濃度が低いため、リセット時にはそのほぼ全域、特にＰ型半導体領域１２２，１２８と平面視において重なる部分は、空乏化している。すなわち、この重なり部分における空乏化電圧は、電圧Ｖｒｅｆよりも小さい。
【００３３】
空乏化したＮ型半導体領域１２４のポテンシャルは、図４に示すように、一定ではなく勾配を有している。これは、平面視におけるＮ型半導体領域１２４の枝部１４２の幅が、平面視においてＮ型半導体領域１２０と重なる部分（幹部）から遠ざかるほどに狭くなっていることによる。すなわち、Ｎ型半導体領域１２４の空乏化は半導体基板１１０の表面に平行な面からのみならず側面からも進行するため、幹部から遠く枝部１４２の幅がより狭い部分ほどＮ型半導体領域１２４の空乏化電圧は小さくなる。その結果、Ｎ型半導体領域１２４において図４に示すようなポテンシャル勾配が生じる。
【００３４】
Ｎ型半導体領域１３０も、Ｎ型半導体領域１２４と同様の幹部と枝部１４２とを有しており、Ｎ型半導体領域１２４と同様のポテンシャル勾配を有する。ただし、Ｎ型半導体領域１２４とＮ型半導体領域１３０とは、平面視においてＮ型半導体領域１２０と重なる領域において、Ｎ型半導体領域１３０のポテンシャルがＮ型半導体領域１２４のポテンシャルよりも浅くなるように、不純物濃度等が適宜設定される。
【００３５】
Ｐ型半導体領域１２８は、ほとんど空乏化しない場合もありうるが、光電変換部ＰＤのリセット時には少なくともＮ型半導体領域１２０の近傍が空乏化している。Ｐ型半導体領域１２２は、半導体基板１１０の表面部で発生する暗電流を抑制する役割を有しており、光電変換部ＰＤの動作時にあまり空乏化が起こらないような高めの不純物濃度に設定される。
【００３６】
光電変換部ＰＤをこのように構成することで、光電変換部ＰＤのリセット時における容量の大部分は、Ｎ型半導体領域１２０とＰ型半導体領域１２２との間のＰＮ接合容量となる。ただし、Ｎ型半導体領域１２０は光電変換部ＰＤの全面積のうちのごく一部を占めているに過ぎず、Ｎ型半導体領域１２０とＰ型半導体領域１２２との間のＰＮ接合容量は非常に小さい。
【００３７】
一般に、電荷読み出し時のノイズは、光電変換部ＰＤのリセット時のノイズ、いわゆるｋＴＣノイズが支配的である。ｋＴＣノイズは、光電変換部ＰＤのリセット時の容量の１／２乗に比例する。本実施形態による光電変換装置においては、前述のように光電変換部ＰＤのリセット時の容量が小さいため、ｋＴＣノイズ、ひいては電荷読み出し時のノイズを抑制することができる。
【００３８】
転送トランジスタＭ１がオフになり光電変換部ＰＤから信号出力線１２への信号読み出し（光電変換部のリセット）が終了すると、光電変換部ＰＤでは入射光により生じた信号電荷の蓄積が開始され、光電変換部ＰＤのカソードの電位が徐々に低下していく。
【００３９】
本実施形態において、光電変換部ＰＤの電荷蓄積層を構成するＮ型半導体領域１２０，１２４，１３０、特にＮ型半導体領域１２４，１３０の枝部１４２は、平面視において光電変換部ＰＤの受光面内に密に形成されている。そのため、電荷蓄積層の外側で発生した信号電荷も拡散によって速やかに電荷蓄積層に到達し、蓄積される。したがって、例えば特許文献１に記載のように電荷蓄積層から離れた領域にポテンシャル段差を形成して電荷の移動を促進する必要はなく、製造時のマスク工程を削減して製造コスト、ひいては製品価格を抑えることができる。
【００４０】
電荷蓄積層に蓄積される電荷量が少ないうちは、信号電荷が蓄積されるのはＮ型半導体領域１２０とその近傍だけである。電荷蓄積層に蓄積される電荷量がある所定量を超えると、信号電荷はＮ型半導体領域１２４，１３０とＰ型半導体領域１２２，１２８とが平面的に重なる部分にも蓄積されるようになる。
【００４１】
電荷蓄積層の電荷量が飽和電荷量に達したとき、信号電荷はＮ型半導体領域１２４，１３０とＰ型半導体領域１２２，１２８とが平面的に重なる部分の全域に蓄積される。このときの光電変換部ＰＤの容量には、Ｎ型半導体領域１２０とＰ型半導体領域１２２との間のＰＮ接合容量に対して、Ｎ型半導体領域１２４，１３０とＰ型半導体領域１２２，１２８との間のＰＮ接合容量が加わる。Ｎ型半導体領域１２４，１３０とＰ型半導体領域１２２，１２８とは、図３に示すように近接しているため、単位面積当たりの容量は大きい。また、Ｎ型半導体領域１２０は光電変換部ＰＤの径に近い長さを持ち、このＮ型半導体領域１２０に接続して半導体基板１１０の内部にＮ型半導体領域１２４，１３０が形成されているため、広いＰＮ接合面積を確保することができる。加えて電荷蓄積層は、深さ方向にＮ型半導体領域１２４，１３０からなる２段重ねの構造を有する。したがって、飽和時における光電変換部ＰＤの容量はリセット時における光電変換部ＰＤの容量よりも大幅に大きい値となり、十分な量の飽和信号を得ることができる。
【００４２】
光電変換部ＰＤからの信号読み出しは、転送トランジスタＭ１をオンにすることにより行う。転送トランジスタＭ１がオンになることにより、Ｎ型半導体領域１２０の電位は、信号出力線１２を通して電圧Ｖｒｅｆに近づいていく。それとともに、電荷蓄積層に蓄積されていた信号電荷はＮ型半導体領域１２０の方向に向かって流れ出ていく。
【００４３】
このとき、Ｎ型半導体領域１２０は中性領域を含み低抵抗のため、光電変換部ＰＤからの信号読み出し速度は、主としてＮ型半導体領域１２４，１３０に蓄積されている信号電荷の読み出し速度に律速される。しかしながら、本実施形態では、図４に示したポテンシャル勾配によるドリフト運動によって、Ｎ型半導体領域１２０から離れた場所のＮ型半導体領域１２４，１３０にある信号電荷も速やかに読み出すことができる。また、Ｎ型半導体領域１２４，１３０は、図２に示したように、Ｎ型半導体領域１２０から光電変換部ＰＤの径の１／４程度の長さしか持たない。したがって、本実施形態の構成によれば、光電変換部ＰＤからの信号読み出し速度を向上することができる。
【００４４】
図５は、本実施形態の変形例による光電変換装置の光電変換部の構造を示す概略断面図である。図５に示した構造は、図３におけるＮ型半導体領域１３０を設けず、Ｐ型半導体領域１２８の下部をＮ型半導体領域１３８とした構造である。
【００４５】
図５において、Ｎ型半導体領域１３８は、Ｎ型半導体領域１２４よりも不純物濃度が低いＮ型半導体層である。典型的には、Ｎ型半導体領域１３８は、Ｎ型半導体領域１４０と同じ不純物濃度である。よって、このＮ型半導体領域１３８は、Ｎ型半導体領域１２４よりも信号電荷が蓄積されにくく、空乏化しやすくなっている。よって、このＮ型半導体領域１３８の部分のＰＮ接合容量は、図３におけるＮ型半導体領域１３０の部分のＰＮ接合容量に比べて小さくなる。よって、図５の形態は、図３の形態のようにＰ型半導体領域１２８の下部にＮ型半導体領域１３０を備える場合に比べて、光電変換部ＰＤのＰＮ接合容量を小さくできる。したがって、光電変換部ＰＤの飽和信号量は減少するが、ノイズをより小さくすることができる。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、ノイズが少なく飽和電荷量の大きい光電変換部を有する高感度の光電変換装置を実現することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による光電変換装置について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構造を示す平面図である。図７は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構造を示す概略断面図である。第１実施形態による光電変換装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００４８】
本実施形態による光電変換装置は、光電変換部ＰＤの構造が異なるほかは、第１実施形態による光電変換装置と同様である。本実施形態による光電変換装置の光電変換部ＰＤは、Ｎ型半導体領域１２４，１３０の代わりにＮ型半導体領域１４４が設けられている点、平面視におけるＰ型半導体領域１２６，１３２，１３４のレイアウトが異なっている点で、第１実施形態とは異なっている。
【００４９】
すなわち、本実施形態による光電変換装置の光電変換部ＰＤは、図７に示すように、Ｎ型半導体領域１２４，１３０の代わりに、半導体基板１１０の第１の深さ１６２から第３の深さ１６６に至る領域に設けられたＮ型半導体領域１４４を有している。Ｎ型半導体領域１４４は、第１の深さ１６２及び第３の深さ１６６において、第１実施形態におけるＮ型半導体領域１２４，１３０と同様の平面レイアウトを有している。すなわち、Ｎ型半導体領域１４４は、第１の深さ１６２及び第３の深さ１６６に、平面視においてＮ型半導体領域１２０と重なる領域から第２の方向（図６においてＸ方向）に平行な両方向に櫛歯状に延伸する複数の枝部１４２を有している。枝部１４２は、Ｎ型半導体領域１２０と重なる領域に近づくほど幅が広くなるテーパ形状を有している。
【００５０】
なお、第３の深さ１６６は、本実施形態においては必ずしもＰ型半導体領域１２８の最深部よりも深くする必要はない。光電変換部ＰＤに求める飽和電荷量に基づいて、第３の深さ１６６は変更が可能である。
【００５１】
第１の深さ１６２において、平面視におけるＮ型半導体領域１４４の外縁部は、Ｐ型半導体領域１２６との間の接合部によって規定されている。第２の深さ１６４において、平面視におけるＮ型半導体領域１４４の外縁部は、Ｐ型半導体領域１２８との間の接合部によって規定されている。第３の深さ１６６において、平面視におけるＮ型半導体領域１４４の外縁部は、Ｐ型半導体領域１３２との間の接合部によって規定されている。なお、図６において、平面視におけるＰ型半導体領域１２６，１３２，１３４のレイアウトは同一であるが、Ｐ型半導体領域１３４のレイアウトは第１実施形態の場合と同一であってもよい。
【００５２】
なお、図６では、Ｐ型半導体領域１２６，１３２，１３４が示す一点鎖線の外側にＰ型半導体領域１２６，１３２，１３４が形成される。図２におけるＮ型半導体領域１２４，１３０が示す点線の内側にＮ型半導体領域１２４，１３０が形成されるのとは異なっている。
【００５３】
Ｎ型半導体領域１４４を形成するためのＮ型不純物は、Ｐ型半導体領域１３６を形成するためのＰ型不純物と同様、平面視における光電変換部形成領域１１２の全体に導入することができる。この場合、Ｎ型半導体領域１４４を構成するＮ型不純物の濃度を、Ｐ型半導体領域１２６，１２８，１３２を構成するＰ型不純物の濃度よりも低濃度に設定する。このように構成することで、Ｐ型半導体領域１２６，１２８，１３２が形成される領域以外の領域がＮ型半導体領域１４４となる。
【００５４】
本実施形態においても第１実施形態の場合と同様、光電変換部ＰＤがリセット状態のとき、Ｎ型半導体領域１４４は、平面視においてＰ型半導体領域１２２，１２８と重なる領域の大部分において空乏化する。そして、Ｎ型半導体領域１４４には、平面方向にも深さ方向にも、Ｎ型半導体領域１２０に近づくほどポテンシャルが深くなるようなポテンシャル勾配が形成される。すなわち、本実施形態による光電変換部ＰＤは、リセット時の容量が小さい、すなわち低ノイズである点、大きな飽和信号量を確保できる点で、第１実施形態と同様である。
【００５５】
加えて、本実施形態の光電変換部ＰＤにおいては、以下に説明するように、第１実施形態の光電変換部ＰＤの場合よりも信号読み出し速度を向上することができる。
【００５６】
信号電荷の読み出しの際、電荷蓄積層内の信号電荷（本実施形態では電子）が移動するのに伴い、Ｐ型半導体領域１２２，１２８，１３６中のホールも移動する。一般に、容量を形成する２つの電極間の電圧が変化したとき、両電極に蓄積されている電荷は同じ量が移動するのである。ここで、Ｐ型半導体領域１２２は一般に高濃度であり、低抵抗である。これに対し、Ｐ型半導体領域１２８は、高濃度にするとＮ型半導体領域１４４が形成されにくくなるため、高濃度にすることは難しい。また、Ｐ型半導体領域１３６は高エネルギーのイオン注入を用いて深い領域に形成されるが、一般に高エネルギーイオンの注入量を多くすることは難しい。そのため、Ｐ型半導体領域１２８，１３６は、Ｐ型半導体領域１２２と比較して相対的に低濃度であり高抵抗となる。そのため、第１実施形態においては、Ｐ型半導体領域１２８，１３６中におけるホールの移動速度が必ずしも十分とは言えず、信号読み出し速度が遅くなる要因となっていた。
【００５７】
これに対し、本実施形態においては、図６及び図７に示すように、Ｐ型半導体領域１２８は、光電変換部形成領域１１２の大部分の領域においてＰ型半導体領域１２６，１３２と電気的に導通している。また、Ｐ型半導体領域１３６は、光電変換部形成領域１１２の大部分の領域においてＰ型半導体領域１３４と電気的に導通している。したがって、Ｐ型半導体領域１２８中のホールは、Ｐ型半導体領域１２６を通してＰ型半導体領域１２２ヘと速やかに移動し、Ｐ型半導体領域１２２から排出される。また、Ｐ型半導体領域１３６中のホールは、Ｐ型半導体領域１３４，１３２，１２６を通してＰ型半導体領域１２２ヘと速やかに移動し、Ｐ型半導体領域１２２から排出される。
【００５８】
したがって、本実施形態の光電変換部ＰＤにおいては、第１実施形態の場合と比較して、信号読み出し速度を向上することができる。
【００５９】
また、本実施形態の光電変換部ＰＤにおいては、以下に説明するように、第１実施形態の光電変換部ＰＤの場合と比較して製造時のマスク工程を減らすことが可能であり、製造コストの削減、ひいては光電変換装置の低廉化を図ることができる。
【００６０】
すなわち、第１実施形態の光電変換部ＰＤにおいては、図２及び図３に示すように、Ｎ型半導体領域１２４，１３０とＰ型半導体領域１３６とが異なる平面レイアウトを有している。すなわち、光電変換部ＰＤの製造にあたっては、Ｎ型半導体領域１２４，１３０を形成するためのマスク工程と、Ｐ型半導体領域１３６を形成するためのマスク工程とがそれぞれ必要である。
【００６１】
これに対し、本実施形態の光電変換部ＰＤにおいては、前述のように、Ｎ型半導体領域１４４を構成するＮ型不純物を、平面視における光電変換部形成領域１１２の全体に導入することができる。すなわち、Ｎ型半導体領域１４４を形成する際に用いるマスクとＰ型半導体領域１３６を形成する際に用いるマスクとに、同じマスクを用いることができる。したがって、光電変換部ＰＤの製造にあたっては、Ｎ型半導体領域１４４とＰ型半導体領域１３６とを１回のマスク工程で形成することができ、第１実施形態の場合と比較してマスク工程を１工程減らすことができる。
【００６２】
したがって、本実施形態においては、第１実施形態の場合よりも製造コストを削減することができ、ひいては光電変換装置の低廉化が可能となる。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、ノイズが少なく飽和電荷量の大きい光電変換部を有する高感度の光電変換装置を実現することができる。
【００６４】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による撮像システムについて、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【００６５】
上記第１及び第２実施形態で述べた光電変換装置１００は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図８には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
【００６６】
図８に例示した撮像システム２００は、撮像装置２０１、被写体の光学像を撮像装置２０１に結像させるレンズ２０２、レンズ２０２を通過する光量を可変にするための絞り２０４、レンズ２０２の保護のためのバリア２０６を有する。レンズ２０２及び絞り２０４は、撮像装置２０１に光を集光する光学系である。撮像装置２０１は、第１及び第２実施形態のいずれかで説明した光電変換装置１００であって、レンズ２０２により結像された光学像を画像データに変換する。
【００６７】
撮像システム２００は、また、撮像装置２０１より出力される出力信号の処理を行う信号処理部２０８を有する。信号処理部２０８は、撮像装置２０１が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換を行う。また、信号処理部２０８はその他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部２０８の一部であるＡＤ変換部は、撮像装置２０１が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置２０１とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置２０１と信号処理部２０８とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。
【００６８】
撮像システム２００は、更に、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部２１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）２１２を有する。更に撮像システム２００は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体２１４、記録媒体２１４に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）２１６を有する。なお、記録媒体２１４は、撮像システム２００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【００６９】
更に撮像システム２００は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部２１８、撮像装置２０１と信号処理部２０８に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部２２０を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム２００は少なくとも撮像装置２０１と、撮像装置２０１から出力された出力信号を処理する信号処理部２０８とを有すればよい。
【００７０】
撮像装置２０１は、撮像信号を信号処理部２０８に出力する。信号処理部２０８は、撮像装置２０１から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部２０８は、撮像信号を用いて、画像を生成する。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、第１及び第２実施形態による光電変換装置１００を適用した撮像システムを実現することができる。
【００７２】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による撮像システム及び移動体について、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
【００７３】
図９（ａ）は、車載カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム３００は、撮像装置３１０を有する。撮像装置３１０は、上記第１及び第２実施形態のいずれかに記載の光電変換装置１００である。撮像システム３００は、撮像装置３１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部３１２と、撮像システム３００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差取得部３１４を有する。また、撮像システム３００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部３１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部３１８と、を有する。ここで、視差取得部３１４や距離取得部３１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部３１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated circuit）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
【００７４】
撮像システム３００は車両情報取得装置３２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ３３０が接続されている。また、撮像システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置３４０とも接続されている。例えば、衝突判定部３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ３３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置３４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
【００７５】
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム３００で撮像する。図９（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置３２０が、撮像システム３００ないしは撮像装置３１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。
【００７６】
上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【００７７】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による放射線撮像システムについて、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態による放射線撮像システムを示す図である。本実施形態では、第１及び第２実施形態で説明した光電変換装置を放射線撮像システムに応用した例を示す。
【００７８】
本実施形態による放射線撮像システムは、図１０に示すように、放射線撮像装置６０４０と、放射線撮像装置６０４０から出力される信号を処理するイメージプロセッサ６０７０と、を備える。放射線撮像装置６０４０は、前述の各実施形態に記載の光電変換装置を、放射線を撮像する装置として構成したものである。Ｘ線チューブ（放射線源）６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には被験者６０６１の体内部の情報が含まれている。放射線撮像装置６０４０は、入射したＸ線の波長を変換するシンチレータを有する。シンチレータは、典型的にはＸ線を可視光域の波長の光に変換する。放射線撮像装置６０４０は、上述した実施形態に記載の光電変換装置を備えており、この光電変換装置には、シンチレータによって波長が変換された可視光が入射する。よって、上記の各実施形態の光電変換装置１００では、シンチレータから入射する可視光に対応する信号電荷を、Ｎ型半導体領域１２０が収集することとなる。
【００７９】
イメージプロセッサ（プロセッサ）６０７０は、放射線撮像装置６０４０から出力される信号（画像）を処理し、例えば、処理によって得られた画像信号に基づいて制御室のディスプレイ６０８０に画像を表示させることができる。
【００８０】
また、イメージプロセッサ６０７０は、処理によって得られた信号を、伝送路６０９０を介して遠隔地へ転送することができる。これにより、別の場所のドクタールームなどに配置されたディスプレイ６０８１に画像を表示させたり、光ディスク等の記録媒体に画像を記録したりすることができる。記録媒体は、フィルム６１１０であってもよく、この場合、フィルムプロセッサ６１００がフィルム６１１０に画像を記録する。
【００８１】
なお、本明細書に記載した光電変換装置は、可視光の像を撮像する撮像システムに応用することもできる。そのような撮像システムは、例えば光電変換装置と、光電変換装置から出力される信号を処理するプロセッサとを備えうる。該プロセッサによる処理は、例えば、画像の形式を変換する処理、画像を圧縮する処理、画像のサイズを変更する処理および画像のコントラストを変更する処理の少なくとも１つを含みうる。
【００８２】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
【００８３】
また、上記第１及び第２実施形態では、Ｎ型半導体領域１２０，１２４，１３０により構成される電荷蓄積層を、２つのＮ型半導体領域１２０の各々を中心とする２つのブロックに分け、これらブロックを配線１５０で接続する構成とした。しかしながら、電荷蓄積層は、必ずしも分割する必要はなく、また、３つ以上のブロックに分割するように構成してもよい。電荷蓄積層を構成するブロックの数は、光電変換部形成領域１１２の大きさや形状等に応じて適宜選択することができる。
【００８４】
また、電荷蓄積層を複数のブロックに分割する場合、各ブロックの間に、Ｐ型半導体領域１２６，１３２，１３４により構成される分離部を配置するようにしてもよい。このように構成することで、Ｐ型半導体領域１２８，１３６を低抵抗化することができ、信号読み出し速度を向上することができる。
【００８５】
また、上記第１及び第２実施形態では、電荷蓄積層の枝部１４２を深さ方向に２段配置する構成としたが、必ずしも複数段配置する必要はなく、また、深さ方向に３段以上配置する構成としてもよい。
【００８６】
また、電荷蓄積層の枝部１４２を複数段で構成する場合、一部の段を第１実施形態の構成とし、他の段を第２実施形態の構成としてもよい。また、電荷蓄積層の枝部１４２を複数段で構成する場合、各段を構成する枝部１４２の平面レイアウトは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００８７】
また、上記第１及び第２実施形態では、平面視における枝部１４２の幅を連続的に変化する構成としたが、枝部１４２の幅は必ずしも連続的に変化している必要はない。平面視における枝部１４２の幅は、Ｎ型半導体領域１２０と重なる領域に近いほど広がっていればよく、段階的に変化するように構成してもよい。
【００８８】
また、上記第３乃至第５実施形態に示した撮像システムは、本発明の光電変換装置を適用しうる撮像システム例を示したものであり、本発明の光電変換装置を適用可能な撮像システムは図８乃至図１０に示した構成に限定されるものではない。
【００８９】
なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００９０】
Ｍ１…転送トランジスタ
ＰＤ…光電変換部
１０…画素
３０…演算増幅器
４０…積分容量
１００…光電変換装置
１１０…半導体基板
１１２…光電変換部形成領域
１２０，１２４，１３０，１３８，１４０…Ｎ型半導体領域
１２２，１２６，１２８，１３２，１３４，１３６…Ｐ型半導体領域
１４２…枝部
【図１】
2020141119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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