传感器装置和传感模块的制作方法

本技术涉及传感器装置和传感模块，该传感器装置包括通过两个传输晶体管将光电转换元件中累积的电荷传输到不同电荷保持部的像素，并且特别地，本技术涉及与降低功耗相关的。

背景技术：

1、作为测距技术，已经提出了使用tof(time of flight：飞行时间)方法进行测距的技术。作为tof方法，存在直接tof方法和间接tof方法。

2、在间接tof方法中，从光源发出的光被物体反射，并且来自该物体的反射光通过诸如光电二极管等光电转换元件进行光电转换。然后，通过光电转换获得的信号电荷通过交替驱动的一对传输晶体管分别分配给两个浮动扩散部(fd：floating diffusion)。

3、注意，以下专利文献1公开了通过间接tof方法进行测距的测距模块的技术。

4、引用文献列表

5、专利文献

6、专利文献1：日本专利申请公开第2020-13909号

技术实现思路

1、本发明要解决的问题

2、这里，在间接tof方法中，由于以在例如10mhz(兆赫)至200mhz的短周期内反复接通/关断的方式高速驱动上述一对传输晶体管，因此存在功耗增大的问题。

3、本技术是鉴于上述情况而提出的，并且本技术的目的是降低诸如间接tof型传感器装置那样的、被构造为通过两个传输晶体管将光电转换元件中累积的电荷传输到单独的电荷保持部的传感器装置的功耗。

4、问题的解决方案

5、根据本技术的传感器装置包括：半导体基板；和配线层部，其设置在所述半导体基板上并具有多个配线层，其中：所述半导体基板和所述配线层部构成的层叠结构中形成有像素，所述像素包括：光电转换元件，其执行光电转换；第一电荷保持部和第二电荷保持部，其保持累积在所述光电转换元件中的电荷；第一传输晶体管，其将所述电荷传输到所述第一电荷保持部；以及第二传输晶体管，其将所述电荷传输到所述第二电荷保持部，并且相对于在所述配线层部中沿厚度方向延伸的所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的各个栅极配线，形成有围绕所述栅极配线的屏蔽部。

6、屏蔽部能够减少来自周边配线的栅极配线上的电容负载。

7、可以设想，根据上述本技术的传感器装置具有这样的构成：其中，屏蔽部被设置为跨越多个配线层。

8、通过这种布置，屏蔽部在配线层部的层叠方向上覆盖栅极配线的范围变宽。

9、可以设想，根据上述本技术的传感器装置具有这样的构成：其中，栅极配线包括在屏蔽部的内侧沿面内方向延伸的配线。

10、通过这种布置，在屏蔽部的内侧的区域中形成栅极配线时，能够应用与在屏蔽部的外侧区域中的配线形成工艺相同的工艺，该工艺包括在形成一层的通孔之前在每个配线层部中形成(虚设的)配线。

11、可以设想，根据上述本技术的传感器装置具有这样的构成：其中，栅极配线由贯穿多个配线层的贯通孔形成。

12、通过形成贯通孔，不需要在栅极配线中形成面内方向的配线，从而能够使栅极配线变细。

13、可以设想，根据上述本技术的传感器装置具有这样的构成：其中，在最远配线层中形成有作为栅极配线的连接目的地的像素间配线，所述最远配线层是配线层部中离半导体基板最远的配线层，并且屏蔽部从配线层部中的最远配线层的相邻配线层朝向半导体基板侧延伸。

14、通过这种布置，当通过在配线层部中挖掘沟槽来形成屏蔽部时，屏蔽部在配线层部的层叠方向上覆盖栅极配线的范围能够最大化。

15、可以设想，根据上述本技术的传感器装置具有这样的构成：其中，屏蔽部在面内方向上的截面形状形成为环形。

16、通过这种布置，当通过在配线层部中挖掘沟槽来形成屏蔽部时，容易使屏蔽部的深度均匀化。

17、可以设想，根据上述本技术的传感器装置具有这样的构成：其中，屏蔽部由与配线层部中的层间绝缘材料不同的绝缘材料形成。

18、通过这种布置，屏蔽部能够由具有比层间绝缘材料高的绝缘性能的材料形成。

19、可以设想，根据上述本技术的传感器装置具有这样的构成：其中，屏蔽部由low-k材料形成。

20、通过这种布置，提高了屏蔽部的绝缘性能。

21、可以设想，根据上述本技术的传感器装置具有这样的构成：其中，屏蔽部形成为空腔部。

22、通过这种布置，当通过在配线层部中挖掘沟槽来形成屏蔽部时，不需要用绝缘材料填充沟槽的工艺。

23、可以设想，根据上述本技术的传感器装置形成为使用间接tof方法进行测距的传感器装置。

24、在间接tof中，由于第一传输晶体管和第二传输晶体管被高速驱动，因此功耗往往会增大。

25、根据本技术的传感模块包括：发光单元，其发射用于测距的光；和传感器单元，其接收从所述发光单元发出并被物体反射的光，其中：所述传感器单元包括半导体基板和设置在所述半导体基板上且具有多个配线层的配线层部；所述半导体基板和所述配线层部构成的层叠结构中形成有像素，所述像素包括：光电转换元件，其执行光电转换；第一电荷保持部和第二电荷保持部，其保持累积在所述光电转换元件中的电荷；第一传输晶体管，其将所述电荷传输到所述第一电荷保持部；以及第二传输晶体管，其将所述电荷传输到所述第二电荷保持部，并且相对于在所述配线层部中沿厚度方向延伸的所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的各个栅极配线，形成有围绕所述栅极配线的屏蔽部。

26、通过根据本技术的这种传感模块，能够获得与根据上述本技术的传感器装置的作用类似的作用。

技术特征：

1.一种传感器装置，其包括：

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述屏蔽部被设置为跨越多个所述配线层。

3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述栅极配线包括在所述屏蔽部的内侧沿面内方向延伸的配线。

4.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述栅极配线由贯穿多个所述配线层的贯通孔形成。

5.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，

6.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述屏蔽部在面内方向上的截面形状形成为环形。

7.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述屏蔽部由与所述配线层部中的层间绝缘材料不同的绝缘材料形成。

8.根据权利要求7所述的传感器装置，其中，所述屏蔽部由low-k材料形成。

9.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述屏蔽部形成为空腔部。

10.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述传感器装置形成为使用间接tof方法进行测距的传感器装置。

11.一种传感模块，其包括：

技术总结
根据本技术的传感器装置包括半导体基板和形成在半导体基板上并包括多个配线层的配线层部。由半导体基板和配线层部构成的层叠结构中形成有像素，所述像素包括用于执行光电转换的光电转换元件、保持累积在光电转换元件中的电荷的第一电荷保持部和第二电荷保持部、将电荷传输到第一电荷保持部的第一传输晶体管以及将电荷传输到第二电荷保持部的第二传输晶体管。屏蔽部被布置为围绕在配线层部中沿厚度方向延伸的第一传输晶体管和第二传输晶体管各者的栅极配线。

技术研发人员：水田恭平,山岸肇
受保护的技术使用者：索尼半导体解决方案公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11