[发明专利]包含光电转换部和对产生的电荷进行传输的电荷传输路径的拍摄元件

说明书

技术领域

本发明涉及拍摄元件。

背景技术

在荧光寿命成像(Fluorescence-Lifetime Imaging Microscopy(FLIM))、利用飞行时间法(Time-of-flight method)的距离计测、超高速摄影等中，需要能够高速动作的拍摄元件。例如，在荧光寿命成像中，对试料照射光脉冲，以几纳秒左右的极短时间间隔反复检测从试料发出的荧光。如果能够提高测定中的时间分辨率，则可以期待得到有关观察对象的新认知。

利用拍摄元件的测定中的时间分辨率依存于各像素的动作速度。例如在利用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型的拍摄元件的检测中，反复执行以光电二极管中的电荷排出(光电二极管的复位)、基于曝光的电荷蓄积、以及向浮置扩散部的电荷传输为1周期的动作。即，测定中的时间分辨率依存于该周期所需要的时间。在上述周期中，特别是来自像素内的电荷的排出以及向浮置扩散部的电荷的传输所需要的时间对拍摄元件的高速动作有较大影响。

以下的非专利文献1中，提出了在光电二极管与用于电荷排出的漏极之间设有排出栅极的构造。在非专利文献1中，将具有这样的构造的像素称作DOM(draining-only modulation)像素。DOM像素中，在排出栅极开启(open)的状态下光电二极管内的电荷被排出。另一方面，如果将排出栅极设为关闭(close)的状态，则能够将光电二极管内的电荷向浮置扩散部传输。根据DOM像素，通过将复位所需的时间实质性地设为0，实现时间分辨率的提高。

非专利文献1：K.Yasutomi,et.al.,“A 0.3mm-resolution Time-of-Flight CMOS range imager with column-gating clock-skew calibration”,ISSCC2014,Dig.pp.132-133

发明内容

但是，拍摄元件要求时间分辨率的进一步提高。

根据本申请的非限定性的某个例示性的实施方式，提供以下拍摄元件。

拍摄元件，具备：光电转换部；第1电荷传输路径，对由光电转换部产生的电荷进行传输；第2电荷传输路径，从第1电荷传输路径的中途分支；第3电荷传输路径，从第1电荷传输路径的中途的、与上述第2电荷传输路径在电荷的传输方向上不同的位置分支；第1电荷蓄积部，将电荷中的经由第2电荷传输路径传输的电荷进行蓄积；以及第2电荷蓄积部，将电荷中的经由上述第3电荷传输路径传输的电荷进行蓄积。第1电荷传输路径在中途不具有栅极。

其他拍摄元件，具备：光电转换部；第1电荷传输路径，对由光电转换部产生的电荷进行传输；第2电荷传输路径，从第1电荷传输路径的中途分支；第3电荷传输路径，从第1电荷传输路径的中途的、与上述第2电荷传输路径在电荷的传输方向上不同的位置分支；第1电荷蓄积部，将电荷中的经由第2电荷传输路径传输的电荷进行蓄积；以及第2电荷蓄积部，将电荷中的经由上述第3电荷传输路径传输的电荷进行蓄积。第1电荷传输路径是单一的路径。

再其他的拍摄元件，具备：光电转换部；第1电荷传输路径，对由光电转换部产生的电荷连续地进行传输；第2电荷传输路径，从第1电荷传输路径的中途分支；第3电荷传输路径，从第1电荷传输路径的中途的、与上述第2电荷传输路径在电荷的传输方向上不同的位置分支；第1电荷蓄积部，将电荷中的经由第2电荷传输路径传输的电荷进行蓄积；以及第2电荷蓄积部，将电荷中的经由上述第3电荷传输路径传输的电荷进行蓄积。

根据本申请的一实施方式，能实现更高的时间分辨率。

附图说明

图1是本申请的第一实施方式的拍摄元件的示意性的平面图。

图2是图1所示的A－A’线剖面图。

图3是图1所示的B－B’线剖面图。

图4是本申请的第一实施方式的拍摄元件的例示性的电路结构的概略图。

图5是表示向光电二极管12入射的光的强度I的时间变化的一例的图。

图6是将像素10A的平面图、某时刻下的电荷传输路径Ch1内的信号电荷的分布的一例、以及半导体基板2内的电位的一例一并表示的图。

图7是本申请的第一实施方式的其他例的拍摄元件的示意性的平面图。

图8是本申请的第二实施方式的拍摄元件的示意性的平面图。