光接收元件和测距系统技术方案

本公开涉及：能够在使用雪崩光电二极管的层叠型光接收元件中减小像素尺寸的光接收元件和测距系统。所述光接收元件包括层叠的第一基板和第二基板，在所述第一基板上形成有将接收到的光转换为电信号的雪崩光电二极管和至少一个元件，所述元件包括在基于所述电信号输出像素信号的读取电路中；在所述第二基板上形成有逻辑电路，所述逻辑电路是处理从所述雪崩光电二极管读取的所述像素信号的电路。例如，本公开的特征可以应用于检测到被摄体的距离的光接收元件和测距系统等。的光接收元件和测距系统等。的光接收元件和测距系统等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光接收元件和测距系统


[0001]本公开涉及光接收元件和测距系统，更具体地，涉及能够减小使用雪崩光电二极管的层叠型光接收元件的像素尺寸的光接收元件和测距系统。

技术介绍

[0002]近年来，通过飞行时间(ToF)方法测量距离的光接收元件引起了关注。这种光接收元件包括使用单光子雪崩二极管(SPAD)作为光接收像素的光接收元件。在SPAD中，在施加高于击穿电压的电压(下文中，称为过量偏压)的状态下，在一个光子进入具有高电场的PN结区域的情况下发生雪崩放大。通过检测由雪崩放大引起的电流瞬间流过的时刻，可以高精度地测量距离。
[0003]使用SPAD的光接收元件包括通过使形成有SPAD的第一半导体基板和形成有逻辑电路的第二半导体基板的两个半导体基板层叠而获得的光接收单元(例如，参考专利文献1)。
[0004]引文文献列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：美国专利申请公开第2015/0200314号说明书

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题
[0008]在现有技术中，如在专利文献1中公开的构成中那样，在使用SPAD的层叠型光接收元件中，只有SPAD设置在第一半导体基板上，并且读取SPAD的信号的所有读取电路形成在第二半导体基板侧。读取电路包括用于向SPAD施加过量偏压的高压晶体管，并且因此对减小各像素的电路面积存在限制。
[0009]鉴于这种情况完成了本公开，并且本公开的目的是减小使用雪崩光电二极管的层叠型光接收元件的像素尺寸。r/>[0010]技术问题的解决方案
[0011]根据本公开的第一方面，提供了一种光接收元件，包括：第一基板，在所述第一基板上形成有将接收到的光转换为电信号的雪崩光电二极管和至少一个元件，所述元件包括在基于所述电信号输出像素信号的读取电路中；和第二基板，在所述第二基板上形成有逻辑电路，所述逻辑电路是处理从所述雪崩光电二极管读取的所述像素信号的电路，所述第一基板和所述第二基板被层叠在一起。
[0012]根据本公开的第二方面，提供了一种测距系统，包括：照明装置，所述照明装置发射照射光；和光接收元件，其接收所述照射光被预定的物体反射而获得的反射光，其中，所述光接收元件包括：第一基板，在所述第一基板上形成有将接收到的光转换为电信号的雪崩光电二极管和至少一个元件，所述元件包括在基于所述电信号输出像素信号的读取电路中；和第二基板，在所述第二基板上形成有逻辑电路，所述逻辑电路是处理从所述雪崩光电
二极管读取的所述像素信号的电路，所述第一基板和所述第二基板被层叠在一起。
[0013]在本公开的第一和第二方面中，其上形成有将接收到的光转换为电信号的雪崩光电二极管和至少一个元件的第一基板和其上形成有逻辑电路的第二基板被层叠在一起，所述元件包括在基于所述电信号输出像素信号的读取电路中，并且所述逻辑电路是处理从所述雪崩光电二极管读取的所述像素信号的电路。
[0014]光接收元件和测距系统可以是独立的装置，或者可以是并入在其他装置中的模块。
附图说明
[0015]图1是示出作为比较例的SPAD像素的电路示例的图。
[0016]图2是示出图1的SPAD像素的操作的图。
[0017]图3是图1的SPAD像素的截面图。
[0018]图4是示出根据本公开第一实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0019]图5是根据第一实施方案的SPAD像素的截面图。
[0020]图6是图5的传感器侧配线层的平面图。
[0021]图7是根据本公开第二实施方案的SPAD像素的截面图。
[0022]图8是示出根据第二实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0023]图9是图7的传感器侧配线层的平面图。
[0024]图10是示出根据本公开第三实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0025]图11是根据第三实施方案的SPAD像素的截面图。
[0026]图12是示出根据本公开第四实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0027]图13是根据第四实施方案的SPAD像素的截面图。
[0028]图14是示出根据本公开第五实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0029]图15是根据第五实施方案的SPAD像素的截面图。
[0030]图16是示出根据本公开第六实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0031]图17是根据第六实施方案的SPAD像素的截面图。
[0032]图18是示出根据本公开第七实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0033]图19是根据第七实施方案的SPAD像素的截面图。
[0034]图20是示出根据本公开第八实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0035]图21是根据第八实施方案的SPAD像素的截面图。
[0036]图22是示出根据本公开第九实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0037]图23是根据第九实施方案的SPAD像素的截面图。
[0038]图24是图23的传感器侧配线层的平面图。
[0039]图25是示出根据本公开第十实施方案的SPAD像素的电路示例的图。
[0040]图26是根据第十实施方案的SPAD像素的截面图。
[0041]图27是示出图3的SPAD像素的传感器侧配线层的详细构成示例的截面图。
[0042]图28是示出在像素基板侧形成电阻器的情况下传感器侧配线层的详细构成示例的截面图。
[0043]图29是示出在像素基板侧形成多晶硅TFT的情况下传感器侧配线层的详细构成示
例的截面图。
[0044]图30是示出在像素基板侧形成二极管、电阻器和MOS晶体管的情况下传感器侧配线层的详细构成示例的截面图。
[0045]图31是示出包括图30的MOS晶体管的源极和漏极的传感器侧配线层的详细构成示例的截面图。
[0046]图32是示出根据本公开实施方案的测距系统的构成示例的框图。
[0047]图33是示出图32的光接收元件的示意性构成示例的框图。
[0048]图34是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图。
[0049]图35是示出车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
[0050]下文中，将参照附图说明用于实施本公开的技术的方式(下文中，称为实施方案)。注意，将按照以下顺序进行说明。
[0051]1.SPAD像素的比较例
[0052]2.SPAD像素的第一实施方案
[0053]3.SPAD像素的第二实施方案
[0054]4.SPAD像素的第三实施方案
[0055]5.SPAD像素的第四实施方案
[0056]6.SPAD像素的第五实施方案
[0057]7.SPAD像素的第六实施方案
[0058]8.SPAD像素的第七实施方案<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光接收元件，包括：第一基板，在所述第一基板上形成有将接收到的光转换为电信号的雪崩光电二极管和至少一个元件，所述元件包括在基于所述电信号输出像素信号的读取电路中；和第二基板，在所述第二基板上形成有逻辑电路，所述逻辑电路是处理从所述雪崩光电二极管读取的所述像素信号的电路，所述第一基板和所述第二基板被层叠在一起。2.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述第一基板包括第一半导体基板和第一配线层，所述第二基板包括第二半导体基板和第二配线层，通过使所述第一配线层和所述第二配线层接合来层叠所述第一基板和所述第二基板，并且所述至少一个元件设置在所述第一半导体基板和所述第二半导体基板之间。3.根据权利要求2所述的光接收元件，其中，所述至少一个元件设置在所述第一配线层中。4.根据权利要求2所述的光接收元件，其中，所述至少一个元件设置于在平面图中所述至少一个元件的至少一部分与所述雪崩光电二极管重叠的区域中。5.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述至少一个元件设置于在所述第一基板的厚度方向上与所述雪崩光电二极管的位置的不同的位置处。6.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述第一基板包括二极管作为所述元件。7.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述第一基板包括电阻器作为所述元件。8.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述第一基板包括电阻器和二极管作为所述元件。9.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述第一基板包括多晶硅TFT作为所述元件。10.根据权利要求1所述的光接收元件，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛田翔平，樋山拓己，
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：