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SEMICONDUCTOR DISTANCE MEASURING ELEMENT AND SOLID-STATE IMAGING DEVICE

Foreign code F110002590
File No. S2008-0649-N0
Posted date Mar 28, 2011
Country WIPO
International application number 2007JP073215
International publication number WO 2008/069141
Date of international filing Nov 30, 2007
Date of international publication Jun 12, 2008
Priority data
  • P2006-324501 (Nov 30, 2006) JP
Title SEMICONDUCTOR DISTANCE MEASURING ELEMENT AND SOLID-STATE IMAGING DEVICE
Abstract A semiconductor distance measuring element is provided with a semiconductor region (1), a light receiving surface embedded region (11a), a first charge storing region (12a), a first charge read region (13), a first potential control means (31), a second potential control means (32), a first discharge drain region (14), and a third potential control means (33). A signal charge dependent on a delay time of reflection light in a first repetition cycle is repeatedly transferred from the light receiving surface embedded region (11a) so as to be stored in the first charge storing region (12a) as a first signal charge. All the signal charges generated by reflection light in a second repetition cycle are repeatedly transferred from the light receiving surface embedded region (11a) and are stored in the first charge storing region (12a) as second signal charges. Then, the ratio of the total quantities of the first and the second signal charges is obtained and a distance to an object is measured.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】第1導電型の半導体領域と、前記半導体領域の上部の一部に埋め込まれ、対象物が反射した光を入射する第2導電型の受光用表面埋込領域と、前記半導体領域の上部の一部に埋め込まれ、前記受光用表面埋込領域よりもポテンシャル井戸の深さが深く、前記受光用表面埋込領域から前記光により生成された信号電荷が転送される第2導電型の第1の電荷蓄積領域と、前記第1の電荷蓄積領域から前記信号電荷を受け入れる第1の電荷読み出し領域と、前記受光用表面埋込領域と前記第1の電荷蓄積領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記受光用表面埋込領域から前記第1の電荷蓄積領域へ前記信号電荷を転送する第1の電位制御手段と、前記第1の電荷蓄積領域と前記第1の電荷読み出し領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記第1の電荷蓄積領域から前記第1の電荷読み出し領域へ前記信号電荷を転送する第2の電位制御手段と、前記受光用表面埋込領域から電荷を排出する第1の排出ドレイン領域と、前記受光用表面埋込領域と前記第1の排出ドレイン領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記受光用表面埋込領域から前記第1の排出ドレイン領域へ前記信号電荷を転送する第3の電位制御手段とを備え、第1繰り返し周期において前記反射光の遅れ時間に依存する前記信号電荷を、前記受光用表面埋込領域から繰り返し転送して前記第1の電荷蓄積領域に第1信号電荷として蓄積し、第2繰り返し周期において前記反射光により発生した前記信号電荷のすべてを前記受光用表面埋込領域から繰り返し転送して前記第1の電荷蓄積領域に第2信号電荷として蓄積し、蓄積された前記第1及び第2信号電荷の総量の比を求めて、前記対象物までの距離を測定することを特徴とする半導体測距素子。

【請求項2】前記受光用表面埋込領域が互いに前記半導体領域の上部に埋め込まれた複数のストライプ状のパターンからなることを特徴とする請求項1に記載の半導体測距素子。

【請求項3】前記第1の電荷蓄積領域が前記受光用表面埋込領域よりも高不純物密度であることを特徴とする請求項1に記載の半導体測距素子。

【請求項4】前記第1の電荷蓄積領域が前記受光用表面埋込領域よりも深いことを特徴とする請求項1に記載の半導体測距素子。

【請求項5】前記受光用表面埋込領域から前記第1の電荷蓄積領域へ前記信号電荷を転送しないときに、前記受光用表面埋込領域から前記第1の排出ドレイン領域へ前記電荷を排出することを特徴とする請求項1に記載の半導体測距素子。

【請求項6】前記半導体領域の上部の一部に前記第1の電荷蓄積領域と離間して埋め込まれ、前記受光用表面埋込領域よりもポテンシャル井戸の深さが深く、前記受光用表面埋込領域から前記光により生成された信号電荷が転送される第2導電型の第2の電荷蓄積領域と、前記第2の電荷蓄積領域から前記信号電荷を受け入れる第2の電荷読み出し領域と、前記受光用表面埋込領域と前記第2の電荷蓄積領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記受光用表面埋込領域から前記第2の電荷蓄積領域へ前記信号電荷を転送する第4の電位制御手段と、前記第2の電荷蓄積領域と前記第2の電荷読み出し領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記第2の電荷蓄積領域から前記第2の電荷読み出し領域へ前記信号電荷を転送する第5の電位制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体測距素子。

【請求項7】前記第2の電荷蓄積領域が前記受光用表面埋込領域よりも高不純物密度であるか、又は前記第2の電荷蓄積領域が前記受光用表面埋込領域よりも深いことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。

【請求項8】前記受光用表面埋込領域から電荷を排出する第2の排出ドレイン領域と、前記受光用表面埋込領域と前記第2の排出ドレイン領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記受光用表面埋込領域から前記第2の排出ドレイン領域へ前記信号電荷を転送する第6の電位制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項6に記載の半導体測距素子。

【請求項9】第1導電型の半導体領域と、前記半導体領域の上部の一部に埋め込まれ、対象物が反射した光を入射する第2導電型の受光用表面埋込領域と、前記半導体領域の上部の一部に埋め込まれ、前記受光用表面埋込領域よりもポテンシャル井戸の深さが深く、前記受光用表面埋込領域から前記光により生成された信号電荷が転送される第2導電型の第1の電荷蓄積領域と、前記第1の電荷蓄積領域から前記信号電荷を受け入れる第1の電荷読み出し領域と、前記受光用表面埋込領域と前記第1の電荷蓄積領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記受光用表面埋込領域から前記第1の電荷蓄積領域へ前記信号電荷を転送する第1の電位制御手段と、前記第1の電荷蓄積領域と前記第1の電荷読み出し領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記第1の電荷蓄積領域から前記第1の電荷読み出し領域へ前記信号電荷を転送する第2の電位制御手段と、前記受光用表面埋込領域から電荷を排出する第1の排出ドレイン領域と、前記受光用表面埋込領域と前記第1の排出ドレイン領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記受光用表面埋込領域から前記第1の排出ドレイン領域へ前記信号電荷を転送する第3の電位制御手段とを備える画素を複数個配列し、第1繰り返し周期において前記反射光の遅れ時間に依存する前記信号電荷を、前記受光用表面埋込領域から繰り返し転送して前記第1の電荷蓄積領域に第1信号電荷として蓄積し、第2繰り返し周期において前記反射光により発生した前記信号電荷のすべてを前記受光用表面埋込領域から繰り返し転送して前記第1の電荷蓄積領域に第2信号電荷として蓄積し、蓄積された前記第1及び第2信号電荷の総量の比を求めて、前記対象物までの距離を測定することを特徴とする固体撮像装置。

【請求項10】前記受光用表面埋込領域が互いに前記半導体領域の表面に埋め込まれた複数のストライプ状のパターンからなることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。

【請求項11】前記第1の電荷蓄積領域が前記受光用表面埋込領域よりも高不純物密度であることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。

【請求項12】前記第1の電荷蓄積領域が前記受光用表面埋込領域よりも深いことを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。

【請求項13】前記受光用表面埋込領域から前記第1の電荷蓄積領域へ前記信号電荷を転送しないときに、前記受光用表面埋込領域から前記第1の排出ドレイン領域へ前記電荷を排出することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。

【請求項14】前記画素が、前記第1の電荷読み出し領域に転送された前記信号電荷に依存した電圧を読み出す電圧読み出し用バッファアンプを更に備えることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。

【請求項15】前記受光用表面埋込領域から前記第1の電荷蓄積領域への前記信号電荷を前記すべての画素で一斉に転送することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。

【請求項16】前記半導体領域の上部の一部に前記第1の電荷蓄積領域と離間して埋め込まれ、前記受光用表面埋込領域よりもポテンシャル井戸の深さが深く、前記受光用表面埋込領域から前記光により生成された信号電荷が転送される第2導電型の第2の電荷蓄積領域と、前記第2の電荷蓄積領域から前記信号電荷を受け入れる第2の電荷読み出し領域と、前記受光用表面埋込領域と前記第2の電荷蓄積領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記受光用表面埋込領域から前記第2の電荷蓄積領域へ前記信号電荷を転送する第4の電位制御手段と、前記第2の電荷蓄積領域と前記第2の電荷読み出し領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記第2の電荷蓄積領域から前記第2の電荷読み出し領域へ前記信号電荷を転送する第5の電位制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項9に記載の半導体測距素子。

【請求項17】前記第2の電荷蓄積領域が前記受光用表面埋込領域よりも高不純物密度であるか、又は前記第2の電荷蓄積領域が前記受光用表面埋込領域よりも深いことを特徴とする請求項16に記載の固体撮像装置。

【請求項18】前記受光用表面埋込領域から電荷を排出する第2の排出ドレイン領域と、前記受光用表面埋込領域と前記第2の排出ドレイン領域との間の前記半導体領域の上部に形成されるチャネルの電位を制御して、前記受光用表面埋込領域から前記第2の排出ドレイン領域へ前記信号電荷を転送する第6の電位制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項16に記載の半導体測距素子。

【請求項19】前記画素が、前記第1及び第2の電荷読み出し領域にそれぞれ転送された前記信号電荷に依存した電圧を読み出す共通の電圧読み出し用バッファアンプを更に備えることを特徴とする16に記載の固体撮像装置。

【請求項20】前記画素が、前記第1及び第2の電荷読み出し領域に転送された前記信号電荷に依存した電圧をそれぞれ読み出す第1及び第2の電圧読み出し用バッファアンプを更に備えることを特徴とする請求項16に記載の固体撮像装置。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • National University Corporation Shizuoka University
  • Inventor
  • KAWAHITO, Shoji
IPC(International Patent Classification)
Specified countries AE(UTILITY MODEL),AG,AL(UTILITY MODEL),AM(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),AT(UTILITY MODEL),AU,AZ(UTILITY MODEL),BA,BB,BG(UTILITY MODEL),BH,BR(UTILITY MODEL),BW,BY(UTILITY MODEL),BZ(UTILITY MODEL),CA,CH,CN(UTILITY MODEL),CO(UTILITY MODEL),CR(UTILITY MODEL),CU(INVENTOR'S CERTIFICATE),CZ(UTILITY MODEL),DE(UTILITY MODEL),DK(UTILITY MODEL),DM,DO,DZ,EC(UTILITY MODEL),EE(UTILITY MODEL),EG(UTILITY MODEL),ES(UTILITY MODEL),FI(UTILITY MODEL),GB,GD,GE(UTILITY MODEL),GH,GM,GT,HN,HR(CONSENSUAL PATENT),HU(UTILITY MODEL),ID,IL,IN,IS,JP(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),KG(UTILITY MODEL),KM,KN,KP(INVENTOR'S CERTIFICATE)(UTILITY MODEL),KR(UTILITY MODEL),KZ(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),LA,LC,LK,LR,LS(UTILITY MODEL),LT,LU,LY,MA,MD(UTILITY MODEL),ME,MG,MK,MN,MW,MX(UTILITY MODEL),MY(UTILITY-INNOVATION),MZ(UTILITY MODEL),NA,NG,NI(UTILITY MODEL),NO,NZ,OM,PG,PH(UTILITY MODEL),PL(UTILITY MODEL),PT(UTILITY MODEL),RO,RS(PETTY PATENT),RU(UTILITY MODEL),SC,SD,SE,SG,SK(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SM,SV,SY,TJ(UTILITY MODEL),TM(PROVISIONAL PATENT),TN,TR(UTILITY MODEL),TT(UTILITY CERTIFICATE),TZ,UA(UTILITY MODEL),UG(UTILITY CERTIFICATE),US,UZ(UTILITY MODEL),VC(UTILITY CERTIFICATE),VN,ZA,ZM,ZW,EP(AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MT,NL,PL,PT,RO,SE,SI,SK,TR),OA(BF(UTILITY MODEL),BJ(UTILITY MODEL),CF(UTILITY MODEL),CG(UTILITY MODEL),CI(UTILITY MODEL),CM(UTILITY MODEL),GA(UTILITY MODEL),GN(UTILITY MODEL),GQ(UTILITY MODEL),GW(UTILITY MODEL),ML(UTILITY MODEL),MR(UTILITY MODEL),NE(UTILITY MODEL),SN(UTILITY MODEL),TD(UTILITY MODEL),TG(UTILITY MODEL)),AP(BW,GH,GM,KE,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM)
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