(57)【要約】【課題】光電変換部への集光効率を高めながら、光電変換部の上における寄生容量の増大を抑制する。【解決手段】光電変換装置は、光電変換部と、前記光電変換部へ光を導く導波路構造とを備え、前記導波路構造は、前記光電変換部の上方に配され、第１の絶縁物より屈折率の高い第１の物質の側面が前記第１の絶縁物で囲まれた上部構造と、前記光電変換部と前記第１の物質との間に第２の絶縁物より屈折率の高い第２の物質が配され、前記第２の物質の側面が前記第２の絶縁物で囲まれた下部構造とを含み、前記第２の物質の誘電率は、前記第１の物質の誘電率より低い。【選択図】図２
2010118477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、
前記光電変換部へ光を導く導波路構造と、
を備え、
前記導波路構造は、
前記光電変換部の上方に配され、第１の絶縁物より屈折率の高い第１の物質の側面が前記第１の絶縁物で囲まれた上部構造と、
前記光電変換部と前記第１の物質との間に第２の絶縁物より屈折率の高い第２の物質が配され、前記第２の物質の側面が前記第２の絶縁物で囲まれた下部構造と、
を含み、
前記第２の物質の誘電率は、前記第１の物質の誘電率より低い
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記下部構造では、前記第２の物質の側面が隙間を介して前記第２の絶縁物で囲まれている
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記隙間は、真空である、あるいは、空気が満たされている
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】
前記第１の絶縁物及び前記第２の絶縁物は、いずれも、酸化シリコンで形成されており、
前記第１の物質は、窒化シリコンで形成されており、
前記第２の物質は、酸窒化シリコンで形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１の物質の下面は、前記光電変換部の受光面に垂直な方向から透視した場合に、前記第２の物質の上面の内側に位置している
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１の物質の下面は、前記光電変換部の受光面に垂直な方向から透視した場合に、前記第１の物質の上面の内側に位置している
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換装置の進歩により、より高画質で安価なデジタルカメラやカムコーダが普及している。特に、画素内に能動素子を持ち、周辺回路をオンチップ化できるＭＯＳ型の光電変換装置の性能向上がめざましい。ＭＯＳ型の光電変換装置は、複数の画素が配列された画素配列を備える。各画素は、光電変換部、フローティングノード（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｄｕｆｆｕｓｉｏｎ部とも呼ばれる。以下、ＦＤ部と記載する）、及び増幅用ＭＯＳトランジスタを含む。光電変換部は、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。ＦＤ部は、光電変換部の近くに配され、光電変換部の電荷が転送され、転送された電荷を電圧に変換する。増幅用ＭＯＳトランジスタは、ＦＤ部の電圧に応じた信号を信号線へ出力する。
【０００３】
近年の光電変換装置には、多画素化や小型化の要求を満たすために、画素のサイズを縮小することが求められている。それに伴って、その光電変換部の受光部の面積が減少し、光電変換部への入射光量が少なくなるため、光電変換装置の感度が低下する可能性がある。
【０００４】
特許文献１には、特許文献１の図１２に示すように、受光センサ部４とパッシベーション膜３９とをつなぐように井戸４３が形成され、この井戸４３内に層間絶縁膜３８より屈折率の高い高屈折率層４４が埋め込まれる構成が記載されている。この構成によれば、井戸４３内に入射された光が高屈折率層４４と層間絶縁膜３８との界面で全反射して受光センサ部４へ到達しやすいので、受光センサ部４への集光効率を高めることができるとも考えられる。
【０００５】
しかし、画素のサイズを縮小すると、井戸４３のアスペクト比（深さ／幅）が高くなるので、特許文献１の図１６に示すように、高屈折率層４４の井戸４３への埋め込み性が悪化することにより、高屈折率層１５内に空洞４６が形成されやすい。高屈折率層１５内に空洞４６が形成されると、井戸４３内に入射された光が受光センサ部４へ到達しにくくなるので、受光センサ部４への集光効率が悪くなる。
【０００６】
それに対して、特許文献１には、特許文献１の図７〜１０に示すように、アスペクト比の低い開口１４１に高屈折率層１５を埋め込んだ後、その上に形成したアスペクト比の低い開口１４２にさらに高屈折率層１５を埋め込むことが提案されている。これにより、特許文献１によれば、画素のサイズを縮小した場合でも、高屈折率層１５内に空洞が生じることがなくなるとされている。
【特許文献１】特開２００４−１９３５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、井戸内に埋め込まれた高屈折率層は、層間絶縁膜に比べて、屈折率が高いだけでなく誘電率も高い。例えば、窒化シリコン膜では、比誘電率は７〜８程度となり、通常の半導体プロセスで層間絶縁膜として用いられる酸化シリコン膜（比誘電率は４程度）と比較して、非常に大きくなる。
【０００８】
光電変換部の上に誘電率の高い高屈折率層が存在すると、高屈折率層の寄生容量が増大することにより、その近くに配されたＦＤ部の寄生容量も増大する。ＦＤ部の寄生容量が大きくなると、光電変換部から転送された電荷を電圧へ変換する際のゲインが小さくなってしまう。このゲインが小さくなる現象は、光電変換装置の感度を低下させ、信号のＳＮ比を低下させてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、光電変換部への集光効率を高めながら、光電変換部の上における寄生容量の増大を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１側面に係る光電変換装置は、光電変換部と、前記光電変換部へ光を導く導波路構造とを備え、前記導波路構造は、前記光電変換部の上方に配され、第１の絶縁物より屈折率の高い第１の物質の側面が前記第１の絶縁物で囲まれた上部構造と、前記光電変換部と前記第１の物質との間に第２の絶縁物より屈折率の高い第２の物質が配され、前記第２の物質の側面が前記第２の絶縁物で囲まれた下部構造とを含み、前記第２の物質の誘電率は、前記第１の物質の誘電率より低いことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、本発明の第１側面に係る光電変換装置と、前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光電変換部への集光効率を高めながら、光電変換部の上における寄生容量の増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１００のレイアウト構成を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１００のレイアウト構成を示す図である。図１では、光電変換装置における２画素分のレイアウトを示しており、簡単のため、上層部の配線層や導波路構造等の図示を省略している。
【００１４】
光電変換装置１００は、図１に示すように、画素配列ＰＡを備える。画素配列ＰＡでは、複数の画素Ｐ１，Ｐ２が配列されている。図１では、説明の簡略化のために、２つの画素Ｐ１，Ｐ２で構成された画素配列ＰＡが例示されている。
【００１５】
画素Ｐ１は、光電変換部２、転送トランジスタのゲート電極３、ＦＤ部５、リセットトランジスタのゲート電極６、コンタクトプラグ２１、配線２２、増幅トランジスタのゲート電極７を含む。
【００１６】
光電変換部２は、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部２は、例えば、フォトダイオードである。光電変換部２は、半導体基板１内に活性領域として形成されている（図２参照）。
【００１７】
転送トランジスタは、転送制御線Ｔｘ１を介してアクティブな信号がゲート電極３に供給された際にオンすることにより、光電変換部２の電荷をＦＤ部５へ転送する。ゲート電極３は、例えば、ポリシリコンで形成されている。
【００１８】
ＦＤ部５は、その容量により、転送された電荷を電圧に変換する。ＦＤ部５は、半導体基板１内に活性領域として形成されている（図２参照）。
【００１９】
リセットトランジスタは、リセット制御線ＲＥＳを介してアクティブな信号がゲート電極６に供給された際にオンすることにより、ＦＤ部５をリセットする。ゲート電極６は、例えば、ポリシリコンで形成されている。
【００２０】
コンタクトプラグ２１は、シェアードコンタクトであり、ＦＤ部５と配線２２とを直接接続する。コンタクトプラグ２１は、ＦＤ部５の電圧を配線２２へ伝達する。
【００２１】
配線２２は、コンタクトプラグ２１とゲート電極７とを接続する。配線２２は、コンタクトプラグ２１により伝達されたＦＤ部５の電圧をさらにゲート電極７へ伝達する。配線２２は、例えば、ポリシリコンで形成されている。
【００２２】
増幅トランジスタは、ＦＤ部５の電圧がゲート電極７へ伝達される。これにより、増幅トランジスタは、ＦＤ部５の電圧に応じた信号を信号線ＳＩＧへ出力する。ゲート電極７は、例えば、ポリシリコンで形成されている。
【００２３】
なお、画素Ｐ２の構成も画素Ｐ１の構成と同様であるため説明を省略する。また、図１では、画素Ｐ１と画素Ｐ２とで増幅トランジスタが共通化された構成が例示されているのが、画素Ｐ１と画素Ｐ２とのそれぞれが増幅トランジスタを含んでいても良い。
【００２４】
次に、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１００の断面構成を、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１００の断面構成を示す図である。図２は、図１のａ−ａ’断面を示している。
【００２５】
画素Ｐ１は、図２に示すように、光電変換部２、導波路構造ＷＧ、パッシベーション膜３１、平坦化膜１６、カラーフィルター層１７、平坦化層１８、及びマイクロレンズ１９を含む。
【００２６】
光電変換部２は、たとえば、ＰＮ接合またはＰＩＮ接合を有するフォトダイオードやフォトトランジスタ等が用いられており、このような半導体接合によって形成された空乏層に光が入射し、入射した光の光電変換によって電荷が生じる。
【００２７】
導波路構造ＷＧは、マイクロレンズ１９、平坦化層１８、カラーフィルター層１７、平坦化膜１６、及びパッシベーション膜３１を通過した光を光電変換部２へ導く。導波路構造ＷＧの周囲には、層間絶縁膜１１、１４、第１の配線パターン１２、第２の配線パターン１５が配されている。第１の配線パターン１２や第２の配線パターン１５は、例えばアルミニウムや銅など導電性材料により形成され、配線の他に、光電変換部２を遮光するための遮光膜をなしている場合もある。
【００２８】
パッシベーション膜３１は、導波路構造ＷＧの上に配されるとともに第２の配線パターン１５を覆うように形成されている。パッシベーション膜３１は、光電変換部２、導波路構造ＷＧ、層間絶縁膜１１、１４、第１の配線パターン１２、及び第２の配線パターン１５を保護する。
【００２９】
平坦化層１６は、パッシベーション膜３１の上に必要に応じて設けられる。平坦化層１６は、平坦な表面を提供する。
【００３０】
カラーフィルター層１７は、平坦化層１６の上に必要に応じて設けられる。その配列は、例えばレッド・グリーン・ブルーの３色を用いるベイヤ配列である。
【００３１】
平坦化層１８は、カラーフィルター層１８の上に必要に応じて設けられる。
【００３２】
オンチップマイクロレンズ１９は、平坦化層１８の上に設けられる。オンチップマイクロレンズ１９は、入射した光を屈折させて通過させる。
【００３３】
次に、導波路構造ＷＧの詳細な構成を、図２を用いて説明する。
【００３４】
導波路構造ＷＧは、図２に示すように、上部構造ＵＳ、下部構造ＬＳを含む。また、反射防止膜８を含んでもよい。
【００３５】
上部構造ＵＳは、光電変換部２の上方に配されている。上部構造ＵＳは、層間絶縁膜（第１の絶縁物）１４より屈折率の高い第１の高屈折率領域（第１の物質）１３の側面が層間絶縁膜１４で囲まれた構造である。これにより、上部構造ＵＳへ導かれた光を第１の高屈折率領域１３と層間絶縁膜１４との界面で全反射させて下部構造ＬＳへ導くことができる。
【００３６】
第１の高屈折率領域１３を構成する材料として、プラズマＳｉＮ膜（ｎ＝１．８〜２．０程度）が好適であるが、これに限定されるものではない。例えば、ポリイミドなどの有機材料であってもよい。また、以下では、層間絶縁膜１４を、第１の高屈折率領域１３より屈折率が低い領域という意味で、第１の低屈折率領域と呼ぶことにする。第１の低屈折率領域１４を構成する材料としては、例えば、酸化シリコン膜、フッ素を添加した酸化シリコン膜が好適である。また上記以外にも、無機系、あるいは有機系の各種Ｌｏｗ−ｋ膜を適用してもよい。
【００３７】
この上部構造ＵＳは、例えば、層間絶縁膜１４となるべき層間絶縁膜に井戸状の開口を形成する工程の後に、その開口に第１の高屈折率領域１３を埋め込む工程を用いることで形成できる。
【００３８】
下部構造ＬＳは、光電変換部２と上部構造ＵＳとの間に配された構造である。下部構造ＬＳは、光電変換部２と第１の高屈折率領域１３との間に層間絶縁膜（第２の絶縁物）１１より屈折率の高い第２の高屈折率領域（第２の物質）９が配され、第２の高屈折率領域９の側面が隙間１０を介して層間絶縁膜１１で囲まれた構造である。
【００３９】
第２の高屈折率領域１３を構成する材料として、酸化シリコンにリン、ホウ素、フッ素等をドープしたＢＰＳＧ膜が挙げられる（ｎ＝１．４〜１．５）が、これに限定されるものではない。また、以下では、隙間１０を、第２の高屈折率領域９より屈折率が低い領域という意味で、第２の低屈折率領域と呼ぶことにする。第２の低屈折率領域１０は、真空、あるいは空気で形成することが好適である。すなわち、下部構造ＬＳは、いわゆるエアギャップ構造である。
【００４０】
この下部構造ＬＳは、例えば、次のようにして形成できる。第１の配線パターン１２を形成したあとに、層間絶縁膜１１となるべき層間絶縁膜における反射防止膜８上の領域の上に第２の低屈折率領域１０に対応したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとして、例えばＣＦ系のガスとＯ２、Ａｒなどのガスを用いた異方性ドライエッチングにて第２の低屈折率領域１０を形成できる。このドライエッチングのエッチングストップ層として反射防止膜８を用いると、光電変換部２へのエッチングダメージを低減させることもできる。その後、第２の高屈折率領域９に対応したレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして、層間絶縁膜における第２の低屈折率領域１０で囲まれた部分にリン、ホウ素、フッ素等をドープして第２の高屈折率領域９を形成する。このように形成することで、製造プロセスの簡略化が可能である。
【００４１】
反射防止膜８は、第２の高屈折率領域９と光電変換部２との間に配され、第２の高屈折率領域９と光電変換部２との界面における光の反射を防止する。
【００４２】
ここで、第１の高屈折率領域１３で用いる代表例である窒化シリコン膜（ｎ＝１．８〜２．０）の比誘電率ε１は７〜８程度である。一方、第２の高屈折率領域９の代表例であるＢＰＳＧ膜（ｎ＝１．４〜１．５）の比誘電率ε２は４程度であり、第１の高屈折率領域に比べて、第２の高屈折率領域の誘電率を低く形成している。
【００４３】
また、画素のサイズの縮小が進むにつれて、ＦＤ部と電気的に接続されている配線２２の寄生容量が増大する傾向が見られる。寄生容量として、例えば、配線５ｃと転送用トランジスタのゲート電極３との間の寄生容量、配線２２と第１の配線パターン１２との間の寄生容量が挙げられる。第２の高屈折率領域９を窒化シリコン膜で形成すると、画素の微細化による配線２２間の間隔と配線５ｃ−第１の配線パターン１２間の間隔とが縮小することに加えて、層間絶縁膜１１におけるＦＤ部上の部分の誘電率も増大する。このために、ＦＤ部の寄生容量の増大がより顕著に確認される。ＦＤ部の容量が大きくなると、光電変換部から転送された電荷を電圧へ変換する際のゲインが小さくなってしまう。このゲインが小さくなる現象は、光電変換装置の感度を低下させ、信号のＳＮ比を低下させてしまう。
【００４４】
本実施形態に示す導波路構造の構成では、光電変換部２と第１の配線パターン１２との間に存在する下部構造ＬＳに用いる第２の高屈折率領域９の誘電率をその上部に位置する第１の高屈折率領域１３の誘電率よりも低減させている。この構成を用いることで、光電変換部への集光効率を高めながら、光電変換部の上における寄生容量の増大を抑制することができる。すなわち、入射光に対する導波路構造の利点を確保しつつ、ＦＤ部の容量の増加を抑制することが出来る。これにより、受光感度を向上させ、ＳＮ比の高い画像を得ることが可能である。
【００４５】
また、図２に示すように、第１の高屈折率領域１３のボトム部と第２の高屈折率領域９のトップ部に包含される関係を満たす構成が好適である。すなわち、第１の高屈折率領域（第１の物質）１３の下面１３ｂは、光電変換部２の受光面２ａに垂直な方向から透視した場合に、第２の高屈折率領域（第２の物質）９の上面９ａの内側に位置していることが好ましい。この構成により、第１の高屈折率領域１３に入射した光を、洩らすことなく第２の高屈折率領域９に導くことが可能となるが、本発明の効果は必ずしもこの構成に限定されるものではない。
【００４６】
次に、本発明の光電変換装置を適用した撮像システムの一例を図３に示す。
【００４７】
撮像システム９０は、図３に示すように、主として、光学系、撮像装置８６及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。撮像装置８６は、光電変換装置１００を含む。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００４８】
シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００４９】
撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置８６の光電変換装置１００の撮像面に被写体の像を形成する。
【００５０】
絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と光電変換装置１００との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に光電変換装置１００へ導かれる光の量を調節する。
【００５１】
撮像装置８６の光電変換装置１００は、光電変換装置１００の撮像面に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置８６は、その画像信号を光電変換装置１００から読み出して出力する。
【００５２】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置８６に接続されており、撮像装置８６から出力された画像信号を処理する。
【００５３】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。
【００５４】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００５５】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００５６】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００５７】
タイミング発生部９８は、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００５８】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００５９】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【００６０】
以上の構成により、光電変換装置１００において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【００６１】
本発明の第２実施形態に係る光電変換装置２００を、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置２００の断面構成を示す図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６２】
光電変換装置２００は、導波路構造ＷＧ２００を備える。導波路構造ＷＧ２００は、上部構造ＵＳ２００を含む。上部構造ＵＳ２００は、第１の低屈折率領域１４より屈折率の高い第１の高屈折率領域２１３の側面が第１の低屈折率領域で囲まれた構造である。
【００６３】
第１の高屈折率領域２１３は、順テーパー形状で形成されている。ここで、順テーパー形状とは、次のような形状のことである。第１の高屈折率領域２１３の光電変換部２の受光面２ａに平行な方向の第１の面（上面２１３ａ）と、第１の面よりも光電変換部２側にある第２の面（下面２１３ｂ）とを比較した場合に、第２の面の面積より第１の面の面積が大きい形状のことである。すなわち、第１の高屈折率領域２１３は、光電変換部２の受光面２ａに垂直な方向から透視した場合に、下面２１３ｂが上面２１３ａの内側に位置している。
【００６４】
図４では、入射した光Ｃ１が導波路構造により全反射して光電変換部２へ導かれる様子を光電変換装置の断面形状と重ねて示している。光電変換装置２００へ入射した光はマイクロレンズ１９にて集光され、第１の高屈折率領域２１３内に入りＡ１にて全反射を起こす。Ａ１にて全反射した光は第２の高屈折率領域９内へ入射後、Ａ２にて全反射して光電変換部２へ入射する。光電変換部２は、受けた光に応じた電荷を発生させる。
【００６５】
導波路構造ＷＧ２００が理想的な光導波路を構成していると仮定した場合、第１の高屈折率領域２１３内に入射した光は全て光電変換部２に取り込むことが可能となる。このため、図４で示すＳの面積（第１の高屈折率領域２１３の上面の面積）を拡大させることが光電変換部２への集光効率の向上に有効である。
【００６６】
また、本実施形態の下部構造ＬＳに適用しているエアギャップ構造では、異方性ドライエッチングにて光導波路の界面形状を規定するため、第２の高屈折率領域９による光導波路が略垂直形状に形成される。この場合、第２の高屈折率領域９よりも上に配される第１の高屈折率領域２１３による光導波路を、順テーパー形状に形成して、上部の入射口面積を拡大することは第１の高屈折率領域２１３への光の取り込み効率の改善に非常に大きく寄与する。
【００６７】
本発明の第３実施形態に係る光電変換装置３００を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置３００の断面構成を示す図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６８】
光電変換装置２００は、導波路構造ＷＧ３００を備える。導波路構造ＷＧ３００は、下部構造ＬＳ３００を含む。下部構造ＬＳ３００は、光電変換部２と第１の高屈折率領域２１３との間に層間絶縁膜（第２の絶縁物）１０より屈折率の高い第２の高屈折率領域（第２の物質）３０９が配され、第２の高屈折率領域３０９の側面が層間絶縁膜１０で囲まれた構造である。
【００６９】
この下部構造ＬＳ３００は、例えば、層間絶縁膜１０となるべき層間絶縁膜に井戸状の開口を形成する工程の後に、その開口に第２の高屈折率領域３０９を埋め込む工程を用いることで形成できる。
【００７０】
ここで、第１の高屈折率領域２１３と第２の高屈折率領域３０９とは、異なる材料にて形成しており、誘電率の大小関係はε１＞ε２を満足する構成である。
【００７１】
高屈折率領域の材料例としては、第１の高屈折率領域に窒化シリコン膜、第２の高屈折率領域に酸窒化シリコン膜が挙げられる。第２の高屈折率領域に酸素を含有させることで、誘電率を第１の高屈折率領域よりも低減させることが可能となる。これにより、光電変換部への集光効率を高めながら、光電変換部の上部の高屈折率領域によるＦＤ部の寄生容量の増大を抑制することができる。
【００７２】
あるいは、第１の高屈折率領域と第２の高屈折率領域との両方に酸窒化シリコン膜を用いる例も考えられる。この場合においては、第１の高屈折率領域に比べて第２の高屈折率領域の酸素含有量を増やすことで、誘電率の大小関係はε１＞ε２を満足させることができる。
【００７３】
第１と第２の高屈折率領域における誘電率と屈折率の選択は、本発明に示す誘電率の大小関係を満足する条件内で自由に設定できる。実際には、画素サイズ、画素や配線のレイアウト、あるいは入射光の角度範囲などにおいて、所望の光電変換装置の特性が得られるよう最適設計すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１００のレイアウト構成を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１００の断面構成を示す図。
【図３】第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置２００の断面構成を示す図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る光電変換装置３００の断面構成を示す図。
【符号の説明】
【００７５】
９０  撮像システム
１００、２００、３００  光電変換装置
【図１】
2010118477.tif 000003
【図２】
2010118477.tif 000004
【図３】
2010118477.tif 000005
【図４】
2010118477.tif 000006
【図５】
2010118477.tif 000007