光電変換装置及びその製造方法、並びに光電変換システム
【課題】深さ方向に沿って複数の光電変換部が配された光電変換装置において、深い位置に配された光電変換部の光感度を高くするために有利な技術を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きい凹凸形状を前記部材との境界面に有しており、前記凹凸形状の境界面は、前記第１面側から入射して前記凹凸形状の境界面に到達した光を局在または共鳴させる。
【解決手段】光電変換装置は、光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きい凹凸形状を前記部材との境界面に有しており、前記凹凸形状の境界面は、前記第１面側から入射して前記凹凸形状の境界面に到達した光を局在または共鳴させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びその製造方法、並びに光電変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、深さ方向に沿って複数の光電変換部を単位画素内に含むことにより、単位画素で複数の色を検知する光電変換装置が開示されている。この光電変換装置では、半導体基板による各色の光の吸収率が、半導体基板表面からの深さによって異なることが利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５００７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波長の長い光、例えば赤色光は基板の深くまで侵入しうるため、発生した電荷が基板に拡散しうる。このことは光感度の損失をもたらしうる。複数の光電変換部のうち、深い位置に配された光電変換部において、光感度の損失が起こりやすい。さらに、画素の微細化に伴ってこの影響は顕著になりうる。
【０００５】
本発明の目的は、深さ方向に沿って複数の光電変換部が配された光電変換装置において、深い位置に配された光電変換部の光感度を高くするために有利な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面は光電変換装置にかかり、前記光電変換装置は、光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きい凹凸形状を前記部材との境界面に有しており、前記凹凸形状の境界面は、前記第１面側から入射して前記凹凸形状の境界面に到達した光を局在または共鳴させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、深さ方向に沿って複数の光電変換部が配された光電変換装置において、深い位置に配された光電変換部の光感度を高くするために有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１および第２実施形態に係る光電変換装置を説明する概略図。
【図２】第１実施形態を説明する図。
【図３】第２実施形態を説明する図。
【図４】第１および第２実施形態に係る光電変換装置を用いた光電変換システムの例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１及び２を参照しながら、第１実施形態を説明する。図１に例示する光電変換装置１は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサとして構成されうる。光電変換装置１は、複数の単位画素２がアレイ状に配置された画素アレイ３と、その周辺回路と、を含む。この周辺回路は、駆動制御部４と、垂直走査回路５と、水平走査回路６と、信号検出部７と、出力部８と、を含む。複数の単位画素２のそれぞれは、複数の光電変換部を単位画素内に含み、複数の色の光を検知しうる。本実施形態においては、単位画素２は３つの光電変換部２０１、２０２、及び２０３（後述）を含み、これらのそれぞれは赤、緑、及び青の３色の光を検知する場合を考える。複数の単位画素２のそれぞれは、各色の受光光量に応じた信号のそれぞれを、対応する列ごとに配された垂直信号線群９を介して信号検出部７に出力しうる。駆動制御部４は、垂直走査回路５及び水平走査回路６の動作を制御しうる。垂直走査回路５は、画素アレイ３に含まれる複数の単位画素２のそれぞれを行ごとに走査し、単位画素２のそれぞれにおいて発生した電荷に応じた信号の出力指示を与えうる。水平走査回路６は、信号検出部７のそれぞれを列ごとに走査して、信号検出部７のそれぞれの出力の読み出し指示を与えうる。信号検出部７のそれぞれは、対応する各列に配された単位画素２のそれぞれからの出力信号を検出し、ノイズ除去、信号増幅、ＡＤ変換等の処理を行いうる。信号検出部７のそれぞれにおいて処理された信号は、水平信号線群１０を介して、出力部８に出力されうる。これによって、単位画素２において検知された３色の光は電気信号として処理され、その後、例えば、記憶媒体に格納されうる。
【００１０】
図２に例示する単位画素２の断面構造を参照しながら、光電変換装置１を説明する。光電変換装置１は、マイクロレンズ１４０を介して光が入射する第１面Ａ及び第１面Ａの反対側に配された第２面Ｂを有する部材５０と、部材５０の内部に配された光電変換部２０１乃至２０３と、を含む。部材５０は例えばシリコン基板である。光電変換部２０１乃至２０３は例えばフォトダイオードである。光電変換によって発生した電荷が、光電変換部２０に収集され、あるいは蓄積される。光電変換部２０１乃至２０３は、第２面Ｂから第１面Ａに向かって順に配され、部材５０は、光電変換部２０１乃至２０３に対応してそれぞれ半導体領域３０１乃至３０３に分けられうる。即ち、半導体領域３０１は上部に光電変換部２０１を含み、半導体領域３０２は上部に光電変換部２０２を含み、半導体領域３０３は上部に光電変換部２０３を含む。また、光電変換部２０１は、第１面Ａの側（第１面側）、即ち半導体領域３０２との境界面に、凹凸形状４０を有する。
【００１１】
この凹凸形状４０はフォトニック結晶を構成しうる。フォトニック結晶は、屈折率の異なる材料が、交互に、光の波長程度の周期で周期的に並んで配されることによって得られる。この構造は、光を共鳴させ又は空間的に局在させることによって、光に対する性質を変化させうる。具体的には、この周期構造の境界面に入射した光は、回折することによって境界面内の光と結合し、共鳴しうる。共鳴した光は周期構造の面内やその近傍に局在している。これにより、入射した光は通常よりも長い時間にわたって凹凸形状４０の近傍に存在するため、光電変換部２０１に吸収されやすくなる。したがって、光電変換部２０１における吸収係数が増大したのと等価の効果が得られうる。
【００１２】
上述の共鳴あるいは局在が起こる光の波長（色）は、周期構造のパラメータ、例えば、凹凸の深さ及び凹凸のピッチ（間隔）によって異なる。また、この現象が生じうる２次元周期構造は、例えば、正方格子、三角格子、または２種類以上の格子が存在する複合格子が挙げられる。格子点の形状としては円形や多角形の形状が挙げられる。凹凸形状４０は、その深さ（高低差）が、典型的な値として例えば、１００ｎｍ程度（ないし１００ｎｍ以上）になるように形成すればよい。また、凹凸形状４０の凸部と凸部とのピッチ（間隔）は、光電変換部２０１が検知しうる光（ここでは赤色光）の波長の１／２倍以上かつ１倍以下の範囲とすることが望ましい。しかし、ピッチが光の波長の１／４倍以上かつ２倍以下の範囲であっても吸収効率を向上させることができる。凸部の高さについてはどのような大きさでも上述の効果が得られるが、凸部の高さはピッチよりも小さいことが望ましい。なお、光の波長は、凹凸形状が設けられる光電変換部で検知したい光の波長である。例えば光の波長は可視光の波長域（約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）から選択される。あるいは、光の波長が赤外域の波長帯（７００ｎｍ以上）から選択されてもよい。特に、浅い位置では光電変換されにくい６００ｎｍ以上の波長の光に対応して、凹凸形状４０のサイズが設定されることが好ましい。
【００１３】
本実施形態によると、第１面Ａの側から入射して凹凸形状４０の境界面に到達した光は、この凹凸形状４０の境界面によって吸収される。つまり、凹凸形状４０がない場合に比べて、光が光電変換部２０１に近い位置で光電変換される。したがって、光電変換部２０１の光感度が向上しうる。これにより、光電変換装置１は、例えば、赤色光についての光感度が向上しうる。また、本実施形態では、光電変換部２０２および光電変換部２０３には凹凸形状が形成されない。つまり、光電変換部２０２の第１面Ａの側、即ち半導体領域３０３との境界面は、前述の高低差が１００ｎｍより小さくなるように形成されている。また、光電変換部２０３の第１面Ａの側は、前述の高低差が１００ｎｍより小さくなるように形成されている。光電変換部２０３には凹凸形状４０が形成されないことによって、光電変換部２０１及び２０２に到達すべき光が、光電変換部２０３において上述の局在等することによって損失されることを抑制することができる。光電変換部２０２あるいは光電変換部２０３に高低差が１００ｎｍより小さい凹凸が存在してもよいが、光電変換部２０１の凹凸形状４０の高低差のほうが、光電変換部２０２あるいは光電変換部２０３の凹凸の高低差よりも大きい。
【００１４】
以下、本実施形態の光電変換装置１の製造方法について述べる。光電変換装置１は、大きく２つの工程（第１工程及び第２工程）を含む製造方法によって製造されうる。第１工程においては、半導体領域３０１に形成された光電変換部２０１の上面に凹凸形状４０を形成する。第２工程においては、この凹凸形状４０の上面の上に、高さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含む構造６０を形成する。
【００１５】
まず、第１工程について述べる。最初に、Ｐ型の半導体領域３０１にＮ型の不純物のイオン注入等を行い、光電変換部２０１が形成されうる。次に、この光電変換部２０１の上面に凹凸形状４０が形成されうる。凹凸形状４０は、例えば、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングによって形成されうる。あるいは、この凹凸形状４０は、半導体領域３０１に形成された光電変換部２０１の上面にブラックシリコンを形成することによっても得られる。ブラックシリコンによって、同様の効果が達成されうる。ブラックシリコンは、浅接合フォトニクス技術を用いて形成されたシリコンの微細な針状突起物群である。具体的には、レーザー照射によってシリコン表面に局所的にエネルギーを与え、原子構造が乱れた後に、シリコン表面が再結晶化するときにブラックシリコンが形成されうる。例えば、ＳＦ６ガス中において高強度パルス（フェムト秒オーダー）のレーザー光をシリコン表面に照射することによって、ブラックシリコンが得られうる。また、他の形成方法として、このブラックシリコンは、ナノ触媒（金ナノ粒子）を用いたウェットケミカルエッチング法によっても形成されうる。ブラックシリコンは、可視光の吸収率が通常のシリコンより２倍程度大きくなり、通常のシリコンでは検出されない赤外光をも検出しうる。
【００１６】
次に、第２工程について述べる。第２工程においては、高さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含む構造６０が、凹凸形状４０の上面の上に形成される。これは、例えば、エピタキシャル成長とイオン注入等の工程を繰り返すことによって形成されうる。具体的には、半導体領域３０１の上にエピタキシャル成長させたＰ型の半導体領域３０２にＮ型の不純物のイオン注入等を行い、光電変換部２０２を形成する。さらに、同様にして、その上にエピタキシャル成長させた半導体領域３０３に光電変換部２０３を形成する。これによって、構造６０が形成されうる。また、例えば、半導体領域３０１の上に半導体領域（３０２及び３０３）を一度に成長させ、注入強度の異なるイオン注入を行って光電変換部２０２及び２０３をそれぞれ形成することによっても、この構造６０は形成されうる。光電変換部２０２および光電変換部２０３にたいしては、上述の凹凸形状を形成するための工程を行わない。このように、本実施形態では、凹凸形状を形成する工程を、複数の光電変換部の一部に対して選択的に行っている。
【００１７】
第１乃至第２工程においては、例えば、光電変換部２０１及び２０２を、光電変換部２０３よりも厚く形成して、赤色光及び緑色光の吸収効率の向上することも可能である。また、上記第１乃至第２工程の途中においては、素子分離７０等の要素が別途、形成されてもよい。また、さらに、上記第１乃至第２工程の途中において、不純物濃度の濃いＰ型の拡散層領域８０１及び８０２等の層が別途、形成されてもよい。この拡散層領域８０１及び８０２は、半導体領域３０２及び３０３のエピタキシャル成長により生じる不純物濃度分布の崩れ、いわゆるオートドーピングを防ぎうる。また、この拡散層領域８０１及び８０２は、光電変換部２０１及び２０２において発生した電荷が、その他の光電変換部へと拡散することを防ぐポテンシャル障壁となりうる。
【００１８】
第１乃至第２工程を経た後、第１面Ａの側に酸化膜９０ａが形成されうる。その後、光電変換部２０１乃至２０３において発生した電荷に応じた信号を読み出すためのプラグ１００、及びプラグ１００と電気的に接続される金属コンタクト１１０が形成されうる。続いて、層間絶縁膜１２０、及び配線層（配線パターン）のそれぞれ１３０（図１に例示する垂直信号線群９及び水平信号線群１０を含む）が形成されうる。その後、酸化膜９０ｂを形成し、その上にオンチップレンズ１４０が形成されうる。
【００１９】
以上の工程により、図２に示すような断面構造の状態になる。このとき、光電変換部２０１乃至２０３のそれぞれは、所望の色（波長）の光を吸収するように、第１面Ａから適切な距離となる位置に形成されうる。例えば、光電変換部２０１は赤色光が吸収されるような深さに形成され、光電変換部２０２は緑色光が吸収されるような深さに形成され、光電変換部２０３は青色光が吸収されるような深さに形成されうる。
【００２０】
以上において、複数の光電変換部２０のうち第１面Ａから最も遠い位置に配された光電変換部２０１が上面に凹凸形状４０を有するように示したが、光電変換装置１は光電変換部２０１の下に実質的に使用されない光電変換部のダミーを含んでもよい。あるいは、短波長側と長波長側の２色の色分離を行う光電変換装置では、光電変換部２０２あるいは２０３の一方が省略される。このように、光電変換部２０の数は３つに限定されない。光電変換部２０の数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。複数の光電変換部２０のうち、第１面Ａから深い位置にある少なくとも一つの光電変換部に、上述の凹凸形状４０が設けられればよい。例えば、光電変換部２０が４つある場合には、浅いほうから２〜４番目の光電変換部２０の少なくとも一つに凹凸形状４０が設けられる。
【００２１】
なお、本実施形態では浅い位置の光電変換部２０２及び２０３は、フォトニック結晶構造を有していない。必要な分光特性に応じて、浅い位置の光電変換部２０２及び２０３にフォトニック結晶構造が形成されてもよい。また、複数の光電変換部に凹凸形状４０が設けられる場合、光の入射面（第１面Ａ）に近いほうのピッチを短くして、遠いほうのピッチを長くするとよい。
【００２２】
また、本実施形態の凹凸形状４０は、光電変換部２０１（Ｎ型半導体）と半導体領域３０２（Ｐ型半導体）の間の境界面に形成される。これらの異なる屈折率の部分が周期的に配されて構成されている。しかし、光電変換部２０１（Ｎ型半導体）と半導体領域３０２（Ｐ型半導体）の間の屈折率の差は小さい。そこで、他の実施形態として、シリコンと、シリコンより屈折率の大きい酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁層と、の境界面に、当該シリコンと当該絶縁層とで構成される凹凸形状を、同様にして形成してもよい。さらに、他の実施形態として、シリコンと、真空状態または気体が封入された空隙との境界面に、凹凸形状を形成してもよい。このように、より屈折率差の大きい部分が周期的に配されて凹凸形状４０を構成することが好ましい。その他、本実施形態のように、光電変換部２０１の光が入射する側の境界面（第１面Ａ側の境界面）に凹凸形状４０が形成されることが望ましい。しかし、光電変換部２０１の境界面であれば、凹凸形状４０が形成される場所は限定されず、光電変換部２０１の他の境界面に凹凸形状が形成されてもよい。
【００２３】
（第２実施形態）
図３を参照しながら第２実施形態を説明する。本実施形態の光電変換装置１’は、単位画素２（図２）の代わりに、図３に示すような断面構造の単位画素２’を有する。単位画素２は表面照射型であるのに対して、単位画素２’は裏面照射型である点で異なる。即ち、光電変換装置１’においては、光電変換部２０１’乃至２０３’において発生した信号を読み出すための回路が、第２面Ｂ（第１面の反対側の面）の側（第２面側）に配されている。この裏面照射型の構造は、金属配線等における入射光の集光損失を低減することができる。一方で、光電変換部２０１’乃至２０３’の面積は、その構造上、第１面Ａから第２面Ｂに向かって順に小さくなりうる。すなわち、最も長い波長の光（ここでは、赤色光）を検出する光電変換部２０１’の面積が最も小さくなりうる。このため、裏面照射型では、表面照射型に比べて波長の長い光に対する感度を得にくい。しかしながら、光電変換部２０１’が第１面Ａの側に凹凸形状４０’を有することによって第１実施形態と同様の効果が得られ、この問題点は解消されうる。
【００２４】
以下、光電変換装置１’の製造方法について述べる。光電変換装置１’は、第１実施形態と同様にして、第１工程及び第２工程を含む製造方法により製造されうる。第１乃至第２工程においては、第１実施形態と同様、光電変換部２０１’及び２０２’を、光電変換部２０３’よりも厚く形成することも可能である。また、上記第１乃至第２工程の途中においては、第１実施形態と同様にして、素子分離７０’、並びに不純物濃度の濃いＰ型の拡散層領域８０１’及び８０２’等の要素や層が別途、形成されてもよい。
【００２５】
第１乃至第２工程を経た後は、別途用意した支持基板（不図示）を用いてウエハを上下反転させ、半導体領域３０１’の表面（第２面Ｂの側）を研磨して、その後、酸化膜９０ａ’が形成されうる。続いて、光電変換部２０１’乃至２０３’において発生した電荷に応じた信号を読み出すためのプラグ１００’、及びプラグ１００’と電気的に接続される金属コンタクト１１０’が形成されうる。その後、層間絶縁膜１２０’、及び配線層（配線パターン）のそれぞれ１３０’（図１に例示する垂直信号線群９及び水平信号線群１０を含む）が形成されうる。最後に、再度、支持基板（不図示）を用いてウエハを上下反転させた後、光電変換部２０３’の上面に酸化膜９０ｂ’が形成され、その上にオンチップレンズ１４０’が形成されうる。
【００２６】
以上の工程により、図３に示すような断面構造の状態になる。このとき、光電変換部２０１’乃至２０３’のそれぞれは、第１実施形態と同様、所望の色（波長）の光を吸収するように、第１面Ａから適切な距離となる位置に形成されうる。
【００２７】
以上、２つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。例えば、以上の各実施形態においては、単位画素が３つの光電変換部を含み、３色（赤、緑、青）の光を検知する場合について述べたが、単位画素が２つの光電変換部を含み、２色（例えば、短波長と長波長）の光を検知する場合も同様である。この場合、２つの光電変換部のうち下部に配された光電変換部に凹凸形状を適用すれば、前述の効果が得られうる。また、例えば、以上の各実施形態においては、光電変換装置がＣＭＯＳイメージセンサとして構成される場合について述べたが、ＣＣＤイメージセンサとして構成される場合も同様である。
【００２８】
図４は、各実施形態に係る光電変換装置を適用した光電変換システム２００を説明する図である。光電変換システム２００は、光電変換装置１、光学系２１０、信号処理部２２０、記憶媒体２３０を含みうる。光学系２１０は、シャッター、レンズ、及び絞りを含み、光電変換装置１の撮像面に像を形成しうる。信号処理部２２０は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。信号処理部２２０は、例えば、光電変換装置１から出力された信号に対するゲイン調整処理、ノイズやキズによる信号の崩れを補正処理、並びに色の補正処理及び現像処理によって画像データを生成しうる。その後、信号処理部２２０によって生成された画像データは、記憶媒体２３０に格納されうる。この記憶媒体２３０は相応の記憶容量を備えうる。これにより、光電変換システム２００は、第１実施形態の光電変換装置１によって取得された静止画又は動画のデータを保存することができる。光電変換システム２００には、撮影を主目的とする装置（例えば、カメラ）のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びその製造方法、並びに光電変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、深さ方向に沿って複数の光電変換部を単位画素内に含むことにより、単位画素で複数の色を検知する光電変換装置が開示されている。この光電変換装置では、半導体基板による各色の光の吸収率が、半導体基板表面からの深さによって異なることが利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５００７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波長の長い光、例えば赤色光は基板の深くまで侵入しうるため、発生した電荷が基板に拡散しうる。このことは光感度の損失をもたらしうる。複数の光電変換部のうち、深い位置に配された光電変換部において、光感度の損失が起こりやすい。さらに、画素の微細化に伴ってこの影響は顕著になりうる。
【０００５】
本発明の目的は、深さ方向に沿って複数の光電変換部が配された光電変換装置において、深い位置に配された光電変換部の光感度を高くするために有利な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面は光電変換装置にかかり、前記光電変換装置は、光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きい凹凸形状を前記部材との境界面に有しており、前記凹凸形状の境界面は、前記第１面側から入射して前記凹凸形状の境界面に到達した光を局在または共鳴させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、深さ方向に沿って複数の光電変換部が配された光電変換装置において、深い位置に配された光電変換部の光感度を高くするために有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１および第２実施形態に係る光電変換装置を説明する概略図。
【図２】第１実施形態を説明する図。
【図３】第２実施形態を説明する図。
【図４】第１および第２実施形態に係る光電変換装置を用いた光電変換システムの例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１及び２を参照しながら、第１実施形態を説明する。図１に例示する光電変換装置１は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサとして構成されうる。光電変換装置１は、複数の単位画素２がアレイ状に配置された画素アレイ３と、その周辺回路と、を含む。この周辺回路は、駆動制御部４と、垂直走査回路５と、水平走査回路６と、信号検出部７と、出力部８と、を含む。複数の単位画素２のそれぞれは、複数の光電変換部を単位画素内に含み、複数の色の光を検知しうる。本実施形態においては、単位画素２は３つの光電変換部２０１、２０２、及び２０３（後述）を含み、これらのそれぞれは赤、緑、及び青の３色の光を検知する場合を考える。複数の単位画素２のそれぞれは、各色の受光光量に応じた信号のそれぞれを、対応する列ごとに配された垂直信号線群９を介して信号検出部７に出力しうる。駆動制御部４は、垂直走査回路５及び水平走査回路６の動作を制御しうる。垂直走査回路５は、画素アレイ３に含まれる複数の単位画素２のそれぞれを行ごとに走査し、単位画素２のそれぞれにおいて発生した電荷に応じた信号の出力指示を与えうる。水平走査回路６は、信号検出部７のそれぞれを列ごとに走査して、信号検出部７のそれぞれの出力の読み出し指示を与えうる。信号検出部７のそれぞれは、対応する各列に配された単位画素２のそれぞれからの出力信号を検出し、ノイズ除去、信号増幅、ＡＤ変換等の処理を行いうる。信号検出部７のそれぞれにおいて処理された信号は、水平信号線群１０を介して、出力部８に出力されうる。これによって、単位画素２において検知された３色の光は電気信号として処理され、その後、例えば、記憶媒体に格納されうる。
【００１０】
図２に例示する単位画素２の断面構造を参照しながら、光電変換装置１を説明する。光電変換装置１は、マイクロレンズ１４０を介して光が入射する第１面Ａ及び第１面Ａの反対側に配された第２面Ｂを有する部材５０と、部材５０の内部に配された光電変換部２０１乃至２０３と、を含む。部材５０は例えばシリコン基板である。光電変換部２０１乃至２０３は例えばフォトダイオードである。光電変換によって発生した電荷が、光電変換部２０に収集され、あるいは蓄積される。光電変換部２０１乃至２０３は、第２面Ｂから第１面Ａに向かって順に配され、部材５０は、光電変換部２０１乃至２０３に対応してそれぞれ半導体領域３０１乃至３０３に分けられうる。即ち、半導体領域３０１は上部に光電変換部２０１を含み、半導体領域３０２は上部に光電変換部２０２を含み、半導体領域３０３は上部に光電変換部２０３を含む。また、光電変換部２０１は、第１面Ａの側（第１面側）、即ち半導体領域３０２との境界面に、凹凸形状４０を有する。
【００１１】
この凹凸形状４０はフォトニック結晶を構成しうる。フォトニック結晶は、屈折率の異なる材料が、交互に、光の波長程度の周期で周期的に並んで配されることによって得られる。この構造は、光を共鳴させ又は空間的に局在させることによって、光に対する性質を変化させうる。具体的には、この周期構造の境界面に入射した光は、回折することによって境界面内の光と結合し、共鳴しうる。共鳴した光は周期構造の面内やその近傍に局在している。これにより、入射した光は通常よりも長い時間にわたって凹凸形状４０の近傍に存在するため、光電変換部２０１に吸収されやすくなる。したがって、光電変換部２０１における吸収係数が増大したのと等価の効果が得られうる。
【００１２】
上述の共鳴あるいは局在が起こる光の波長（色）は、周期構造のパラメータ、例えば、凹凸の深さ及び凹凸のピッチ（間隔）によって異なる。また、この現象が生じうる２次元周期構造は、例えば、正方格子、三角格子、または２種類以上の格子が存在する複合格子が挙げられる。格子点の形状としては円形や多角形の形状が挙げられる。凹凸形状４０は、その深さ（高低差）が、典型的な値として例えば、１００ｎｍ程度（ないし１００ｎｍ以上）になるように形成すればよい。また、凹凸形状４０の凸部と凸部とのピッチ（間隔）は、光電変換部２０１が検知しうる光（ここでは赤色光）の波長の１／２倍以上かつ１倍以下の範囲とすることが望ましい。しかし、ピッチが光の波長の１／４倍以上かつ２倍以下の範囲であっても吸収効率を向上させることができる。凸部の高さについてはどのような大きさでも上述の効果が得られるが、凸部の高さはピッチよりも小さいことが望ましい。なお、光の波長は、凹凸形状が設けられる光電変換部で検知したい光の波長である。例えば光の波長は可視光の波長域（約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）から選択される。あるいは、光の波長が赤外域の波長帯（７００ｎｍ以上）から選択されてもよい。特に、浅い位置では光電変換されにくい６００ｎｍ以上の波長の光に対応して、凹凸形状４０のサイズが設定されることが好ましい。
【００１３】
本実施形態によると、第１面Ａの側から入射して凹凸形状４０の境界面に到達した光は、この凹凸形状４０の境界面によって吸収される。つまり、凹凸形状４０がない場合に比べて、光が光電変換部２０１に近い位置で光電変換される。したがって、光電変換部２０１の光感度が向上しうる。これにより、光電変換装置１は、例えば、赤色光についての光感度が向上しうる。また、本実施形態では、光電変換部２０２および光電変換部２０３には凹凸形状が形成されない。つまり、光電変換部２０２の第１面Ａの側、即ち半導体領域３０３との境界面は、前述の高低差が１００ｎｍより小さくなるように形成されている。また、光電変換部２０３の第１面Ａの側は、前述の高低差が１００ｎｍより小さくなるように形成されている。光電変換部２０３には凹凸形状４０が形成されないことによって、光電変換部２０１及び２０２に到達すべき光が、光電変換部２０３において上述の局在等することによって損失されることを抑制することができる。光電変換部２０２あるいは光電変換部２０３に高低差が１００ｎｍより小さい凹凸が存在してもよいが、光電変換部２０１の凹凸形状４０の高低差のほうが、光電変換部２０２あるいは光電変換部２０３の凹凸の高低差よりも大きい。
【００１４】
以下、本実施形態の光電変換装置１の製造方法について述べる。光電変換装置１は、大きく２つの工程（第１工程及び第２工程）を含む製造方法によって製造されうる。第１工程においては、半導体領域３０１に形成された光電変換部２０１の上面に凹凸形状４０を形成する。第２工程においては、この凹凸形状４０の上面の上に、高さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含む構造６０を形成する。
【００１５】
まず、第１工程について述べる。最初に、Ｐ型の半導体領域３０１にＮ型の不純物のイオン注入等を行い、光電変換部２０１が形成されうる。次に、この光電変換部２０１の上面に凹凸形状４０が形成されうる。凹凸形状４０は、例えば、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングによって形成されうる。あるいは、この凹凸形状４０は、半導体領域３０１に形成された光電変換部２０１の上面にブラックシリコンを形成することによっても得られる。ブラックシリコンによって、同様の効果が達成されうる。ブラックシリコンは、浅接合フォトニクス技術を用いて形成されたシリコンの微細な針状突起物群である。具体的には、レーザー照射によってシリコン表面に局所的にエネルギーを与え、原子構造が乱れた後に、シリコン表面が再結晶化するときにブラックシリコンが形成されうる。例えば、ＳＦ６ガス中において高強度パルス（フェムト秒オーダー）のレーザー光をシリコン表面に照射することによって、ブラックシリコンが得られうる。また、他の形成方法として、このブラックシリコンは、ナノ触媒（金ナノ粒子）を用いたウェットケミカルエッチング法によっても形成されうる。ブラックシリコンは、可視光の吸収率が通常のシリコンより２倍程度大きくなり、通常のシリコンでは検出されない赤外光をも検出しうる。
【００１６】
次に、第２工程について述べる。第２工程においては、高さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含む構造６０が、凹凸形状４０の上面の上に形成される。これは、例えば、エピタキシャル成長とイオン注入等の工程を繰り返すことによって形成されうる。具体的には、半導体領域３０１の上にエピタキシャル成長させたＰ型の半導体領域３０２にＮ型の不純物のイオン注入等を行い、光電変換部２０２を形成する。さらに、同様にして、その上にエピタキシャル成長させた半導体領域３０３に光電変換部２０３を形成する。これによって、構造６０が形成されうる。また、例えば、半導体領域３０１の上に半導体領域（３０２及び３０３）を一度に成長させ、注入強度の異なるイオン注入を行って光電変換部２０２及び２０３をそれぞれ形成することによっても、この構造６０は形成されうる。光電変換部２０２および光電変換部２０３にたいしては、上述の凹凸形状を形成するための工程を行わない。このように、本実施形態では、凹凸形状を形成する工程を、複数の光電変換部の一部に対して選択的に行っている。
【００１７】
第１乃至第２工程においては、例えば、光電変換部２０１及び２０２を、光電変換部２０３よりも厚く形成して、赤色光及び緑色光の吸収効率の向上することも可能である。また、上記第１乃至第２工程の途中においては、素子分離７０等の要素が別途、形成されてもよい。また、さらに、上記第１乃至第２工程の途中において、不純物濃度の濃いＰ型の拡散層領域８０１及び８０２等の層が別途、形成されてもよい。この拡散層領域８０１及び８０２は、半導体領域３０２及び３０３のエピタキシャル成長により生じる不純物濃度分布の崩れ、いわゆるオートドーピングを防ぎうる。また、この拡散層領域８０１及び８０２は、光電変換部２０１及び２０２において発生した電荷が、その他の光電変換部へと拡散することを防ぐポテンシャル障壁となりうる。
【００１８】
第１乃至第２工程を経た後、第１面Ａの側に酸化膜９０ａが形成されうる。その後、光電変換部２０１乃至２０３において発生した電荷に応じた信号を読み出すためのプラグ１００、及びプラグ１００と電気的に接続される金属コンタクト１１０が形成されうる。続いて、層間絶縁膜１２０、及び配線層（配線パターン）のそれぞれ１３０（図１に例示する垂直信号線群９及び水平信号線群１０を含む）が形成されうる。その後、酸化膜９０ｂを形成し、その上にオンチップレンズ１４０が形成されうる。
【００１９】
以上の工程により、図２に示すような断面構造の状態になる。このとき、光電変換部２０１乃至２０３のそれぞれは、所望の色（波長）の光を吸収するように、第１面Ａから適切な距離となる位置に形成されうる。例えば、光電変換部２０１は赤色光が吸収されるような深さに形成され、光電変換部２０２は緑色光が吸収されるような深さに形成され、光電変換部２０３は青色光が吸収されるような深さに形成されうる。
【００２０】
以上において、複数の光電変換部２０のうち第１面Ａから最も遠い位置に配された光電変換部２０１が上面に凹凸形状４０を有するように示したが、光電変換装置１は光電変換部２０１の下に実質的に使用されない光電変換部のダミーを含んでもよい。あるいは、短波長側と長波長側の２色の色分離を行う光電変換装置では、光電変換部２０２あるいは２０３の一方が省略される。このように、光電変換部２０の数は３つに限定されない。光電変換部２０の数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。複数の光電変換部２０のうち、第１面Ａから深い位置にある少なくとも一つの光電変換部に、上述の凹凸形状４０が設けられればよい。例えば、光電変換部２０が４つある場合には、浅いほうから２〜４番目の光電変換部２０の少なくとも一つに凹凸形状４０が設けられる。
【００２１】
なお、本実施形態では浅い位置の光電変換部２０２及び２０３は、フォトニック結晶構造を有していない。必要な分光特性に応じて、浅い位置の光電変換部２０２及び２０３にフォトニック結晶構造が形成されてもよい。また、複数の光電変換部に凹凸形状４０が設けられる場合、光の入射面（第１面Ａ）に近いほうのピッチを短くして、遠いほうのピッチを長くするとよい。
【００２２】
また、本実施形態の凹凸形状４０は、光電変換部２０１（Ｎ型半導体）と半導体領域３０２（Ｐ型半導体）の間の境界面に形成される。これらの異なる屈折率の部分が周期的に配されて構成されている。しかし、光電変換部２０１（Ｎ型半導体）と半導体領域３０２（Ｐ型半導体）の間の屈折率の差は小さい。そこで、他の実施形態として、シリコンと、シリコンより屈折率の大きい酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁層と、の境界面に、当該シリコンと当該絶縁層とで構成される凹凸形状を、同様にして形成してもよい。さらに、他の実施形態として、シリコンと、真空状態または気体が封入された空隙との境界面に、凹凸形状を形成してもよい。このように、より屈折率差の大きい部分が周期的に配されて凹凸形状４０を構成することが好ましい。その他、本実施形態のように、光電変換部２０１の光が入射する側の境界面（第１面Ａ側の境界面）に凹凸形状４０が形成されることが望ましい。しかし、光電変換部２０１の境界面であれば、凹凸形状４０が形成される場所は限定されず、光電変換部２０１の他の境界面に凹凸形状が形成されてもよい。
【００２３】
（第２実施形態）
図３を参照しながら第２実施形態を説明する。本実施形態の光電変換装置１’は、単位画素２（図２）の代わりに、図３に示すような断面構造の単位画素２’を有する。単位画素２は表面照射型であるのに対して、単位画素２’は裏面照射型である点で異なる。即ち、光電変換装置１’においては、光電変換部２０１’乃至２０３’において発生した信号を読み出すための回路が、第２面Ｂ（第１面の反対側の面）の側（第２面側）に配されている。この裏面照射型の構造は、金属配線等における入射光の集光損失を低減することができる。一方で、光電変換部２０１’乃至２０３’の面積は、その構造上、第１面Ａから第２面Ｂに向かって順に小さくなりうる。すなわち、最も長い波長の光（ここでは、赤色光）を検出する光電変換部２０１’の面積が最も小さくなりうる。このため、裏面照射型では、表面照射型に比べて波長の長い光に対する感度を得にくい。しかしながら、光電変換部２０１’が第１面Ａの側に凹凸形状４０’を有することによって第１実施形態と同様の効果が得られ、この問題点は解消されうる。
【００２４】
以下、光電変換装置１’の製造方法について述べる。光電変換装置１’は、第１実施形態と同様にして、第１工程及び第２工程を含む製造方法により製造されうる。第１乃至第２工程においては、第１実施形態と同様、光電変換部２０１’及び２０２’を、光電変換部２０３’よりも厚く形成することも可能である。また、上記第１乃至第２工程の途中においては、第１実施形態と同様にして、素子分離７０’、並びに不純物濃度の濃いＰ型の拡散層領域８０１’及び８０２’等の要素や層が別途、形成されてもよい。
【００２５】
第１乃至第２工程を経た後は、別途用意した支持基板（不図示）を用いてウエハを上下反転させ、半導体領域３０１’の表面（第２面Ｂの側）を研磨して、その後、酸化膜９０ａ’が形成されうる。続いて、光電変換部２０１’乃至２０３’において発生した電荷に応じた信号を読み出すためのプラグ１００’、及びプラグ１００’と電気的に接続される金属コンタクト１１０’が形成されうる。その後、層間絶縁膜１２０’、及び配線層（配線パターン）のそれぞれ１３０’（図１に例示する垂直信号線群９及び水平信号線群１０を含む）が形成されうる。最後に、再度、支持基板（不図示）を用いてウエハを上下反転させた後、光電変換部２０３’の上面に酸化膜９０ｂ’が形成され、その上にオンチップレンズ１４０’が形成されうる。
【００２６】
以上の工程により、図３に示すような断面構造の状態になる。このとき、光電変換部２０１’乃至２０３’のそれぞれは、第１実施形態と同様、所望の色（波長）の光を吸収するように、第１面Ａから適切な距離となる位置に形成されうる。
【００２７】
以上、２つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。例えば、以上の各実施形態においては、単位画素が３つの光電変換部を含み、３色（赤、緑、青）の光を検知する場合について述べたが、単位画素が２つの光電変換部を含み、２色（例えば、短波長と長波長）の光を検知する場合も同様である。この場合、２つの光電変換部のうち下部に配された光電変換部に凹凸形状を適用すれば、前述の効果が得られうる。また、例えば、以上の各実施形態においては、光電変換装置がＣＭＯＳイメージセンサとして構成される場合について述べたが、ＣＣＤイメージセンサとして構成される場合も同様である。
【００２８】
図４は、各実施形態に係る光電変換装置を適用した光電変換システム２００を説明する図である。光電変換システム２００は、光電変換装置１、光学系２１０、信号処理部２２０、記憶媒体２３０を含みうる。光学系２１０は、シャッター、レンズ、及び絞りを含み、光電変換装置１の撮像面に像を形成しうる。信号処理部２２０は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。信号処理部２２０は、例えば、光電変換装置１から出力された信号に対するゲイン調整処理、ノイズやキズによる信号の崩れを補正処理、並びに色の補正処理及び現像処理によって画像データを生成しうる。その後、信号処理部２２０によって生成された画像データは、記憶媒体２３０に格納されうる。この記憶媒体２３０は相応の記憶容量を備えうる。これにより、光電変換システム２００は、第１実施形態の光電変換装置１によって取得された静止画又は動画のデータを保存することができる。光電変換システム２００には、撮影を主目的とする装置（例えば、カメラ）のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、
前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きい凹凸形状を前記部材との境界面に有しており、
前記凹凸形状の境界面は、前記第１面側から入射して前記凹凸形状の境界面に到達した光を局在または共鳴させる
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、
前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きい凹凸形状を前記部材との境界面に有しており、
前記凹凸形状は、凸部と凸部との間隔が前記光の波長の１／４倍以上かつ２倍以下の形状である
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
前記間隔が光の波長の１／２倍以上かつ１倍以下である
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記部材との前記第１面側及び前記第２面側のうち前記第１面側の境界面に前記凹凸形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も遠い位置に配された光電変換部が、前記部材との境界面に前記凹凸形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記凹凸形状の境界面は、フォトニック結晶を構成する
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】
前記部材はシリコンであり、
前記凹凸形状の境界面は、レーザー光が前記シリコンに局所的に照射されたことによって形成された
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】
光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、
前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つと前記部材との境界を含む領域において、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きく、屈折率の異なる２つの部分が、前記光の波長の１／４倍以上かつ２倍以下の周期で交互に配されている
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項９】
前記周期は、光の波長の１／２倍以上かつ１倍以下である
ことを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記部材との前記第１面側及び前記第２面側のうち前記第１面側の境界面に前記屈折率の異なる２つの部分を有する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も遠い位置に配された光電変換部が、前記部材との境界面に前記屈折率の異なる２つの部分を有する
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記屈折率の異なる２つの部分は、フォトニック結晶を構成する
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記部材はシリコンであり、
前記屈折率の異なる２つの部分は、レーザー光が前記シリコンに局所的に照射されたことによって形成された
ことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記高低差は、１００ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記複数の光電変換部のそれぞれにおいて発生した信号を読み出すための配線パターンが、前記部材の前記第２面側と、前記複数の光電変換部との間に配されている
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１５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出力される信号を処理する処理部と、を備える
ことを特徴とする光電変換システム。
【請求項１７】
半導体領域に形成された光電変換部の上面に凹凸形状を形成する第１工程と、
前記凹凸形状が形成された前記上面の上に、高さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含む構造を形成する第２工程と、を含み、
前記第１工程において形成された前記光電変換部は、前記第２工程において最後に形成された前記光電変換部よりも前記凹凸形状の高低差が大きい
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項１８】
前記凹凸形状の高低差は、１００ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１】
光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、
前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きい凹凸形状を前記部材との境界面に有しており、
前記凹凸形状の境界面は、前記第１面側から入射して前記凹凸形状の境界面に到達した光を局在または共鳴させる
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、
前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きい凹凸形状を前記部材との境界面に有しており、
前記凹凸形状は、凸部と凸部との間隔が前記光の波長の１／４倍以上かつ２倍以下の形状である
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
前記間隔が光の波長の１／２倍以上かつ１倍以下である
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記部材との前記第１面側及び前記第２面側のうち前記第１面側の境界面に前記凹凸形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も遠い位置に配された光電変換部が、前記部材との境界面に前記凹凸形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記凹凸形状の境界面は、フォトニック結晶を構成する
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】
前記部材はシリコンであり、
前記凹凸形状の境界面は、レーザー光が前記シリコンに局所的に照射されたことによって形成された
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】
光が入射する第１面及び前記第１面の反対側に配された第２面を有する部材と、
前記部材の内部に前記第１面から深さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含み、
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つと前記部材との境界を含む領域において、前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部よりも高低差が大きく、屈折率の異なる２つの部分が、前記光の波長の１／４倍以上かつ２倍以下の周期で交互に配されている
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項９】
前記周期は、光の波長の１／２倍以上かつ１倍以下である
ことを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も近い位置に配された前記光電変換部を除く少なくともいずれか一つは、前記部材との前記第１面側及び前記第２面側のうち前記第１面側の境界面に前記屈折率の異なる２つの部分を有する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記複数の光電変換部のうち前記第１面から最も遠い位置に配された光電変換部が、前記部材との境界面に前記屈折率の異なる２つの部分を有する
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記屈折率の異なる２つの部分は、フォトニック結晶を構成する
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記部材はシリコンであり、
前記屈折率の異なる２つの部分は、レーザー光が前記シリコンに局所的に照射されたことによって形成された
ことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記高低差は、１００ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記複数の光電変換部のそれぞれにおいて発生した信号を読み出すための配線パターンが、前記部材の前記第２面側と、前記複数の光電変換部との間に配されている
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１５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出力される信号を処理する処理部と、を備える
ことを特徴とする光電変換システム。
【請求項１７】
半導体領域に形成された光電変換部の上面に凹凸形状を形成する第１工程と、
前記凹凸形状が形成された前記上面の上に、高さ方向に沿って配された複数の光電変換部を含む構造を形成する第２工程と、を含み、
前記第１工程において形成された前記光電変換部は、前記第２工程において最後に形成された前記光電変換部よりも前記凹凸形状の高低差が大きい
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項１８】
前記凹凸形状の高低差は、１００ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電変換装置の製造方法。
【図１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９３５５３（Ｐ２０１３−９３５５３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９５５０１（Ｐ２０１２−１９５５０１）
【出願日】平成２４年９月５日（２０１２．９．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月５日（２０１２．９．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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