(57)【要約】【課題】  光電変換装置において、感度を向上させることができる。【解決手段】  実施例の光電変換装置は、光電変換部の上に配された導波路部材と、基板の上に配され、導波路部材の少なくとも一部を囲む絶縁体部材と、を備える。導波路部材は、基板から近い順に第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有する。第１の側面の傾斜角度が第２の側面の傾斜角度より小さい。第３の側面の傾斜角度が第２の側面の傾斜角度より小さい。【選択図】  図１
2018006652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に配された光電変換部と、
前記光電変換部の上に配された導波路部材と、
前記基板の上に配され、前記導波路部材の少なくとも一部を囲む絶縁体部材と、を備え、
前記導波路部材は、前記基板の側から順に並ぶ第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有し、
前記第１の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、
前記第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記絶縁体部材は、前記第１の側面に接する第１の絶縁膜、前記第２の側面に接する第２の絶縁膜、および、前記第３の側面に接する第３の絶縁膜を含み、
前記第２の絶縁膜の組成は、前記第１の絶縁膜の組成と異なり、かつ、前記第３の絶縁膜の組成と異なる、
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】
前記基板の上に配された配線を備え、
前記第２の絶縁膜は前記配線の上面に接するように配されている、
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の絶縁膜は前記第２の絶縁膜より厚く、
前記第３の絶縁膜は前記第２の絶縁膜より厚い、
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記配線は金属を含み、
前記第２の絶縁膜における前記金属の拡散係数が、前記第３の絶縁膜における前記金属の拡散係数、および、前記第３の絶縁膜における前記金属の拡散係数より小さい、
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１の絶縁膜の組成は、シリコンおよび酸素を含み、
前記第２の絶縁膜の組成は、シリコンと、炭素および窒素を含む群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含み、
前記第３の絶縁膜の組成は、シリコンおよび酸素を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記導波路部材が前記配線の少なくとも一部を覆っている、
ことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
複数の画素を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を受けるフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部に接続された増幅部と、前記光電変換部および前記フローティングディフュージョン部とは別の場所で前記電荷を保持する電荷保持部と、を含む、
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９】
前記導波路部材が、前記電荷保持部の少なくとも一部を覆っている、
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】
前記電荷保持部を覆う遮光部を備え、
前記導波路部材が、前記遮光部の少なくとも一部を覆っている、
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１１】
前記導波路部材が、前記遮光部のうち前記電荷保持部を覆っている部分を覆っている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記基板から前記遮光部の上面までの第１の距離が、前記基板から前記第１の側面と前記第２の側面との境界までの第２の距離よりも短い、
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記基板の上に配され、前記フローティングディフュージョン部に接続された配線を備え、
前記第１の距離が、前記基板から前記配線までの第３の距離より短い、
ことを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記第２の距離は前記第３の距離より長い、
ことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記絶縁体部材は、前記第１の側面に接する第１の絶縁膜、前記第２の側面に接する第２の絶縁膜、および、前記第３の側面に接する第３の絶縁膜を含み、
前記第２の絶縁膜は前記配線の上面に接するように配されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
前記第１の絶縁膜は前記第２の絶縁膜より厚く、
前記第３の絶縁膜は前記第２の絶縁膜より厚い、
ことを特徴とする請求項１５に記載の光電変換装置。
【請求項１７】
前記配線は金属を含み、
前記第２の絶縁膜の組成は、前記第１の絶縁膜の組成と異なり、かつ、前記第３の絶縁膜の組成と異なり、
前記第２の絶縁膜における前記金属の拡散係数が、前記第３の絶縁膜における前記金属の拡散係数、および、前記第３の絶縁膜における前記金属の拡散係数より小さい、
ことを特徴とする請求項１６に記載の光電変換装置。
【請求項１８】
前記導波路部材、および、前記電荷保持部の少なくとも一部を覆うように配置されたマイクロレンズを備える、
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電変換装置。
【請求項１９】
前記基板と前記マイクロレンズとの間に配されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタと前記マイクロレンズとの間に配された平坦化層と、を備え、
前記カラーフィルタは、前記導波路部材、および、前記電荷保持部の少なくとも一部を覆う、
ことを特徴とする請求項１８に記載の光電変換装置。
【請求項２０】
前記導波路部材の前記第１の側面を形成する第１の部分の厚さは、前記導波路部材の前記第２の側面を形成する第２の部分の厚さよりも大きく、
前記導波路部材の前記第３の側面を形成する第３の部分の厚さは、前記第２の部分の厚さよりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２１】
前記第１の側面の傾斜角度は、前記第３の側面の傾斜角度より大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２２】
前記第１の側面の傾斜角度は、５度から２０度までの範囲に含まれ、
前記第２の側面の傾斜角度は、５５度から８５度までの範囲に含まれ、
前記第３の側面の傾斜角度よ、５度から２０度までの範囲に含まれる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２１いずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２３】
前記導波路部材は、第４の側面を有し、
前記基板から近い順に前記第１の側面、前記第２の側面、前記第３の側面、および、前記第４の側面が並び、
前記第３の側面の傾斜角度が前記第４の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２４】
前記導波路部材は、第５の側面を有し、
前記基板から近い順に前記第１の側面、前記第２の側面、前記第３の側面、前記第４の側面、および、前記第５の側面が並び、
前記第５の側面の傾斜角度が前記第４の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする請求項２３に記載の光電変換装置。
【請求項２５】
前記第１の側面の傾斜角度は、前記第３の側面の傾斜角度より大きく、
前記第３の側面の傾斜角度は、前記第５の側面の傾斜角度より大きい、
ことを特徴とする請求項２４に記載の光電変換装置。
【請求項２６】
前記第１の側面、前記第２の側面、および、前記第３の側面について求めた最小二乗近似直線の傾斜角度が２５度より大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２７】
前記最小二乗近似直線の傾斜角度が２０度以上である、
ことを特徴とする請求項２６に記載の光電変換装置。
【請求項２８】
基板に配された光電変換部と、
前記基板の上に配され、前記光電変換部の上に位置する開口を有する絶縁体部材と、
前記光電変換部の上であって、前記開口の内部に配された導波路部材と、を備え、
前記開口は、前記基板の側から順に並ぶ第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有し、
前記第１の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、
前記第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２９】
前記絶縁体部材は、前記開口の第１の側面を成す第１の絶縁膜、前記第２の側面を成す第２の絶縁膜、および、前記第３の側面を成す第３の絶縁膜を含み、
前記第２の絶縁膜の組成は、前記第１の絶縁膜の組成と異なり、かつ、前記第３の絶縁膜の組成と異なる、
ことを特徴とする請求項２８に記載の光電変換装置。
【請求項３０】
請求項１乃至請求項２９のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号を処理して画像用信号を取得する処理装置と、を備えた撮像システム。
【請求項３１】
移動体であって、
請求項１乃至請求項２９のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく画像用信号に対して処理を行う処理装置と、
前記処理の結果に基づいて前記移動体を制御する制御手段と、を有することを特徴とする移動体。
【請求項３２】
光電変換部を含む基板の上に、前記基板の側から順に並んだ第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および、第３の絶縁膜を含む絶縁体部材を形成する工程と、
前記絶縁体部材の前記光電変換部の上に対応する位置に開口を形成する工程と、
前記開口に導波路部材を形成する工程と、を有し、
前記開口において、前記第１の絶縁膜の成す第１の側面の傾斜角度が前記第２の絶縁膜の成す第２の側面の傾斜角度より小さく、かつ、前記第３の絶縁膜の成す第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項３３】
前記第２の絶縁膜の組成は、前記第１の絶縁膜の組成と異なり、かつ、前記第３の絶縁膜の組成と異なり、
前記開口を形成する工程は、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜、および、前記第３の絶縁膜に対して同じ条件で行われるエッチングを含む、
ことを特徴とする請求項３２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３４】
前記開口を形成する工程は、一酸化炭素を含むガスを用いたプラズマエッチングによって行われる、
ことを特徴とする請求項３３に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３５】
前記ガスにおける一酸化炭素の流量が、全流量の３５％以上である、
ことを特徴とする請求項３４に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３６】
前記開口を形成する工程において、前記絶縁体部材に対するエッチングと形成された前記開口の一部の側面への副生成物の堆積とが並行して行われ、
前記第１の絶縁膜に対するエッチングが行われているときに生成される第１の副生成物の揮発性が、前記第２の絶縁膜に対するエッチングが行われているときに生成される第２の副生成物の揮発性より高く、
前記第３の絶縁膜に対するエッチングが行われているときに生成される第３の副生成物の揮発性が、前記第２の副生成物の揮発性より高い、
ことを特徴とする請求項３２乃至３５のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電変換装置、撮像システム、移動体、および、光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の光電変換装置は、光電変換部と光電変換部の上に配された導波路とを有する。特許文献１に記載の導波路においては、光電変換部の受光面に平行な断面積が、当該受光面から遠ざかるにつれて増加し、かつ、その増加率が連続的に大きくなる。つまり、光電変換部の受光面から遠くなるにつれて、導波路の側面の傾斜が大きくなっている。このような構成により、導波路の入射面を大きくすることができ、感度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、特許文献１に記載された導波路には、さらに感度を向上させる余地があることを見出した。本発明者らの検討の結果、傾斜した側面を持つ導波路においては、導波路の入射面の近くで導波路の側面に到達する光についての反射率を上げることで、より感度を向上させることができるという知見が得られた。
【０００５】
特許文献１の開示によれば、導波路の側面の、光電変換部の受光面に近い部分は、傾斜角度が小さい、つまり、受光面に対して垂直に近い。一方、導波路の側面の、光の入射面に近い部分は、傾斜角が大きい、つまり、受光面に対して水平に近くなる。そのため、入射面の近くでは、入射した光が導波路の側面で反射しない可能性がある。結果として、導波路から光が漏れて、感度が低下する可能性がある。
【０００６】
上記の課題に鑑み、本発明は、感度の向上した光電変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面に係る実施例の光電変換装置は、基板に配された光電変換部と、前記光電変換部の上に配された導波路部材と、前記基板の上に配され、前記導波路部材の少なくとも一部を囲む絶縁体部材と、を備え、前記導波路部材は、前記基板の側から順に並ぶ第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有し、前記第１の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、前記第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の別の側面に係る実施例の光電変換装置は、基板に配された光電変換部と、前記基板の上に配され、前記光電変換部の上に位置する開口を有する絶縁体部材と、前記光電変換部の上であって、前記開口の内部に配された導波路部材と、を備え、前記開口は、前記基板の側から順に並ぶ第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有し、前記第１の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、前記第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の側面に係る実施例の光電変換装置の製造方法は、光電変換部を含む基板の上に、前記基板の側から順に並んだ第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および、第３の絶縁膜を含む絶縁体部材を形成する工程と、前記絶縁体部材の前記光電変換部の上に対応する位置に開口を形成する工程と、前記開口に導波路部材を形成する工程と、を有し、前記開口において、前記第１の絶縁膜の成す第１の側面の傾斜角度が前記第２の絶縁膜の成す第２の側面の傾斜角度より小さく、かつ、前記第３の絶縁膜の成す第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光電変換装置の感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）光電変換装置の平面構造を模式的に示す図、（ｂ）、（ｃ）光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図２】光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図３】光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図４】（ａ）光電変換装置の平面構造を模式的に示す図、（ｂ）、（ｃ）光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図５】（ａ）光電変換装置の平面構造を模式的に示す図、（ｂ）、（ｃ）光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図６】光電変換装置の平面構造を模式的に示す図。
【図７】光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図８】光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図９】光電変換装置の平面構造を模式的に示す図。
【図１０】光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図１１】光電変換装置の断面構造を模式的に示す図。
【図１２】撮像システムの実施例のブロック図。
【図１３】移動体の実施例のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る１つの実施形態は光電変換装置である。光電変換装置は、基板に配された光電変換部と、光電変換部の上に配された導波路とを備える。光電変換装置は、さらに、基板の上に配された絶縁体部材を備える。絶縁体部材は、導波路を構成する導波路部材の少なくとも一部を囲む。例えば、絶縁体部材の光電変換部に対応する位置に開口が設けられている。導波路は当該開口の内部に配されている。このような構成において、導波路は入射した光を光電変換部へ導き、そして、光電変換部は入射した光を電荷に変換する。
【００１３】
本実施形態の光電変換装置の導波路は、少なくとも、第１の側面と、第２の側面と、第３の側面とを含む。基板から近い順に、第１の側面、第２の側面、および、第３の側面が並ぶ。第１の側面、第２の側面、および、第３の側面のそれぞれは傾斜している。第１の側面の傾斜角度が、第２の側面の傾斜角度より小さい。そして、第３の側面の傾斜角度が、第２の側面の傾斜角度より小さい。導波路の側面は、例えば、導波路部材と絶縁体部材とが接する界面である。あるいは、導波路の側面は、例えば、導波路部材と金属の反射部材とが接する界面である。または、導波路の周囲に空隙がある場合、導波路の側面は、例えば、導波路部材の当該空隙に露出している面である。
【００１４】
本実施形態の別の観点では、絶縁体部材に設けられた開口が、少なくとも、第１の側面と、第２の側面と、第３の側面とを含む。基板から近い順に、第１の側面、第２の側面、および、第３の側面が並ぶ。第１の側面、第２の側面、および、第３の側面のそれぞれは傾斜している。第１の側面の傾斜角度が、第２の側面の傾斜角度より小さい。そして、第３の側面の傾斜角度が、第２の側面の傾斜角度より小さい。以後、別段の断りがない限り、導波路の側面についての説明は、絶縁体部材の開口の側面に関しても同様である。
【００１５】
本明細書では、ある面の傾斜角度とは、当該面と交差し、かつ、光電変換部の受光面に対する垂線を含む断面で見たときに、当該垂線と当該面との成す角度を意味する。ただし、傾斜角度は９０度以下の範囲で定義される。例えば、ある面が光電変換部の受光面に対して垂直である場合、当該面の傾斜角度は０度である。一方、ある面が光電変換部と受光面に対して水平である場合、当該面の傾斜角度は９０度である。つまり、導波路の側面が光電変換部の受光面に対して垂直に近いほど、当該側面の傾斜角度は小さくなる。そして、導波路の側面が光電変換部の受光面に対して水平に近いほど、当該側面の傾斜角度は大きくなる。なお、本明細書では、ある面が傾斜しているということは、当該面が０度より大きい傾斜角度を有することを意味する。換言すると、光電変換部の受光面に垂直な面は傾斜していない。
【００１６】
また、本明細書における面は、少なくとも平面および曲面の両方を含む。後述する実施例で説明するように、導波路の側面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。導波路の側面が曲面の場合、当該曲面と交差し、かつ、光電変換部の受光面に対する垂線を含む断面で見たときに、垂線と当該曲面との成す角度が傾斜角度である。
【００１７】
本実施形態の導波路は大きな傾斜角度の第２の側面を有するため、導波路の入射面を広げることができる。結果として、多くの光を導波路に入射させることができる。さらに、導波路は、第２の側面の上に、つまり、入射面の近くに、小さな傾斜角度の第３の側面を有する。そのため、導波路の入射面の近くで導波路の側面に到達する光に対する反射率を高くすることができる。一般に、光電変換装置に入射する光と光電変換部の受光面に対する垂線（光軸）との成す角度はそれほど大きくないため、導波路の側面の傾斜角度が小さいほど、多くの光を反射させることができる。本実施形態の導波路においては、小さな傾斜角度をもつ第１の側面、および、第３の側面と、大きな傾斜角度をもつ第２の側面とが、基板の側から第１の側面、第２の側面、第３の側面の順に並んでいる。そのため、導波路の入射面を広げつつ、入射面付近での反射率を上げることができるのである。このような構成により、結果として、感度を向上させることができる。
【００１８】
なお、導波路は、第１乃至第３の側面の他に別の側面を持っていてもよい。例えば、導波路は、第１の側面の基板側に配された別の側面を持っていてもよい。あるいは、導波路は、第３の側面の上に別の側面を持っていてもよい。あるいは、導波路は、第１の側面と第２の側面との間に、別の側面を持っていてもよい。あるいは、導波路は、第２の側面と第３の側面との間に別の側面を持っていてもよい。
【００１９】
以下では、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本発明は以下に説明される実施例のみに限定されない。本発明の趣旨を超えない範囲で以下に説明される実施例の一部の構成が変更された変形例も、本発明の実施例である。また、以下のいずれかの実施例の一部の構成を、他の実施例に追加した例、あるいは他の実施例の一部の構成と置換した例も本発明の実施例である。
【実施例１】
【００２０】
実施例１について説明する。図１は、実施例１に係る光電変換装置の構成を模式的に示している。図１（ａ）は、光電変換装置の平面構造を模式的に示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）の線ＡＢに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１（ｃ）は、図１（ａ）の線ＣＤに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。
【００２１】
光電変換装置は、光電変換部１０１と、光電変換部１０１の上に配された導波路３０１とを備える。図１（ａ）に示されるように、平面視において、導波路３０１は光電変換部１０１と重なるように配置される。本明細書では、ある部材が別の部材の上に配され、かつ、平面視において当該部材が別の部材に重なるように配置されていることを、当該部材が別の部材を覆っていると表現する。
【００２２】
光電変換装置は、配線２５１、および、配線２５１と光電変換部１０１とを接続するコンタクトプラグ２５２を備える。このような構成により、光電変換部１０１で生じた電荷が、電気信号として配線２５１から出力される。光電変換装置は、配線２５１に接続された信号処理回路を備えていてもよい。あるいは、配線２５１は、直接、外部の装置に接続されてもよい。また、容量結合により光電変換部１０１の電位変化を検出する光電変換装置においては、配線２５１およびコンタクトプラグ２５２は使われない。
【００２３】
図１（ａ）は、さらに、導波路３０１の入射面３０３の外縁と、導波路３０１の出射面３０２の外縁とを示している。図１（ａ）が示すように、平面視において、出射面３０２の面積は、入射面３０３の面積より小さい。また、平面視において、入射面３０３は出射面３０２を内包している。このような構成により、導波路３０１は、導波路３０１に入射した光を効率的に光電変換部１０１に導くことができる。例えば、導波路３０１の一部は配線２５１を覆っている。したがって、この部分に入射した光が配線２５１によって反射されることが低減される。結果として、光電変換部１０１に入射する光の量を増やすことができる。
【００２４】
図１（ｂ）および図１（ｃ）が示すように、光電変換装置は、基板１００、配線構造部２００、光学部４００を備える。なお、図１（ｂ）および図１（ｃ）において、光学部４００の詳細な構造は省略されている。
【００２５】
基板１００は、シリコン基板である。他にも、基板１００には、無機半導体基板、有機半導体基板、無機光電変換膜、有機光電変換膜などが用いられる。基板１００には、光電変換部１０１が配される。
【００２６】
光電変換部１０１は入射した光を電荷に変換する。本実施例の光電変換部１０１はフォトダイオードである。光電変換部１０１は、ＰＮ接合を構成し、かつ、信号電荷として電子を蓄積するＮ型半導体領域を含む。光電変換部１０１は、さらに、Ｎ型半導体領域の上に配されたＰ型半導体領域を含みうる。光電変換部１０１の受光面は、基板１００と基板１００の上に配された絶縁体部材２０１との界面である。Ｐ型半導体領域が配される場合には、当該Ｐ型半導体領域と絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。Ｐ型半導体領域が配されない場合には、信号電荷を蓄積するＮ型半導体領域と絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。なお、信号電荷としてホールが用いられる場合は、Ｎ型とＰ型とを入れ替えればよい。シリコン基板以外の基板１００が用いられた場合、当該基板１００とそれとは異なる材料の絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。
【００２７】
配線構造部２００は、基板１００の上に配された絶縁体部材２０１と、絶縁体部材２０１に配された配線２５１、および、コンタクトプラグ２５２を含む。絶縁体部材２０１は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコンなどによって形成される。絶縁体部材２０１は単一の材料で形成されてもよい。あるいは、絶縁体部材２０１は、複数の絶縁膜を含んでいてもよい。絶縁体部材２０１は、複数の配線２５１を互いに電気的に絶縁する。あるいは、絶縁体部材２０１は、配線２５１と基板１００とを電気的に絶縁する。
【００２８】
絶縁体部材２０１は、導波路３０１を囲むように配置される。具体的に、絶縁体部材２０１には、開口が設けられている。開口は、光電変換部１０１の上に位置する。開口の内部に、導波路３０１が配される。導波路３０１の少なくとも一部の屈折率は、絶縁体部材２０１の屈折率よりも高いことが好ましい。このような屈折率の差により、導波路３０１の側面で光を反射させることができる。他の例として、導波路３０１の側面に金属などの反射部材を配置することで、導波路３０１の側面で光を反射させることができる。さらに他の例として、導波路３０１の周囲に空隙、または、エアギャップを設けてもよい。つまり、導波路３０１と絶縁体部材２０１とが離間していてもよい。
【００２９】
導波路３０１は、単一の材料で形成されうる。例えば、導波路３０１は、窒化シリコンや有機樹脂によって形成される。あるいは、導波路３０１は組成の異なる複数の層で構成されてもよい。例えば、互いに条件の異なる複数の成膜プロセスにより、複数の窒化シリコン層が形成される。プロセス条件が異なるため、複数の窒化シリコン層の組成は互いに異なる組成比を持ちうる。他の例として、導波路３０１は、酸化シリコンで形成されたライナー膜と、窒化シリコンで形成されたコア層とを含む。ライナー膜は、絶縁体部材２０１の開口の側面に沿って配された薄い絶縁膜である。コア層は、絶縁体部材２０１の開口の残りの部分を充填する絶縁膜である。
【００３０】
導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３を有する。導波路３０１の側面は、例えば、導波路３０１と絶縁体部材２０１との接触面である。したがって、導波路３０１の側面は、絶縁体部材２０１の開口の側面と一致していてもよい。導波路３０１の第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３とそれぞれ接する複数の絶縁膜を、絶縁体部材２０１が含んでいてもよい。
【００３１】
図１（ｂ）、および、図１（ｃ）が示すように、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３のそれぞれは、傾斜している。つまり、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３のそれぞれは、０度より大きな傾斜角度を有する。前述の通り、導波路３０１の側面の傾斜角度は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐと、導波路３０１の側面との成す角度である。図１（ｂ）、および、図１（ｃ）には光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐが示されている。つまり、図１（ｂ）、および、図１（ｃ）は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐを含む断面を模式的に示している。
【００３２】
傾斜角度について、図２を用いて説明する。図２は、図１（ｂ）、および、図１（ｃ）の導波路３０１の側面を拡大した図である。図１と同じ部材には、図１と同じ符号が付けられている。図２が示すように、垂線Ｐを含む断面において、導波路３０１の第１の側面３１１と垂線Ｐとは、それぞれ角度ａ１および角度ｂ１を有する２つの角を成している。これらのうち角度ａ１が９０度より小さいため、角度ａ１が導波路３０１の第１の側面３１１の傾斜角度である。同様に、導波路３０１の第２の側面３１２は傾斜角度ａ２を有する。また、導波路３０１の第３の側面３１３は傾斜角度ａ３を有する。
【００３３】
本実施例において、導波路３０１の第１の側面３１１の傾斜角度ａ１は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度ａ２より小さい。また、導波路３０１の第３の側面３１３の傾斜角度ａ３は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度ａ２より小さい。つまり、基板１００の側から、小さな傾斜角度の側面、大きな傾斜角度の側面、小さな傾斜角度の側面が、この順に並んでいる。
【００３４】
導波路３０１が、大きな傾斜角度の第２の側面３１２を有するため、導波路３０１の入射面３０３を広げることができる。結果として、多くの光を導波路に入射させることができる。さらに、導波路３０１は、第２の側面３１２の上に、つまり、入射面３０３の近くに、小さな傾斜角度の第３の側面３１３を有する。そのため、導波路３０１の入射面３０３の近くで導波路３０１の側面に到達する光に対する反射率を高くすることができる。このような構成により、結果として、感度を向上させることができる。
【００３５】
本発明者らの検討によれば、平面視における入射面３０３の面積、および、出射面３０２の面積、ならびに導波路３０１の高さが同じ場合で、側面の傾斜角度が連続的に大きくなる例と比較したところ、約８．５％の感度向上が確認された。
【００３６】
第１の側面３１１の傾斜角度、第２の側面３１２の傾斜角度、および、第３の側面３１３の傾斜角度の具体的な数値は特に限定されない。好適には、第１の側面３１１の傾斜角度は、５度から２０度までの範囲に含まれる。好適には、第２の側面３１２の傾斜角度は、５５度から８５度までの範囲に含まれる。好適には、第３の側面３１３の傾斜角度は、５度から２０度までの範囲に含まれる。各側面の傾斜角度がこれらの範囲に含まれることにより、入射面３０３と出射面３０２との比率、および、導波路３０１の高さをバランスよく設計することができる。結果として、感度を向上させることができる。
【００３７】
また、第１の側面３１１の傾斜角度よりも、第３の側面３１３の傾斜角度が小さいことが好ましい。つまり、導波路３０１の入射面３０３に近い部分の側面は、光電変換部１０１の受光面に対して垂直に近いほうがよい。このような構成によれば感度をさらに向上させることができる。
【００３８】
また、図１（ｂ）および図１（ｃ）が示すように、導波路３０１の第１の側面を形成する第１の部分は、厚さｔ１を有する。導波路３０１の第２の側面３１２を形成する第２の部分は、厚さｔ２を有する。そして、導波路３０１の第３の側面３１３を形成する第３の部分は、厚さｔ３を有する。好適には、厚さｔ１が厚さｔ２より大きく、かつ、厚さｔ３が厚さｔ２より大きい。このような構成によれば、導波路３０１の高さを高くすることができる。結果として、多数の配線層が基板１００の上に配された場合であっても、感度を向上させることができる。
【００３９】
続いて、光学部４００の構造について図３を用いて説明する。図３は、光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１または図２と同じ部材には、同じ符号が付されている。図３においては、導波路３０１の上部、および、光電変換装置の導波路３０１より上の部分のみが示されている。
【００４０】
図３（ａ）に示された例では、導波路３０１の上に、絶縁体部材２０１の一部が配されている。絶縁体部材２０１の、導波路３０１の上に配された部分と、導波路３０１の側方に配された部分とは、異なるプロセスで形成されてもよい。
【００４１】
図３（ｂ）に示された例では、導波路３０１の上に、マイクロレンズ４０１が配される。マイクロレンズ４０１は導波路３０１を覆うように配置されてもよい。マイクロレンズ４０１は、導波路３０１の入射面３０３に向けて集光することができる。結果として、マイクロレンズ４０１は、感度を向上させることができる。また、光電変換部１０１が複数ある場合には、マイクロレンズ４０１は混色を低減することができる。なお、マイクロレンズ４０１と導波路３０１とが互いに接するように配置されてもよい。
【００４２】
図３（ｃ）に示された例では、導波路３０１の上に、カラーフィルタ４０３、平坦化層４０２、および、マイクロレンズ４０１が配される。カラーフィルタ４０３、平坦化層４０２、および、マイクロレンズ４０１は、基板１００の側からこの順に並ぶ。カラーフィルタ４０３は、導波路３０１を覆うように配置されてもよい。
【００４３】
カラーフィルタ４０３は、特定の波長の光を選択的に透過させる。これによって、カラー画像を得ること、あるいは、特殊用途の画像を得ることができる。平坦化層４０２は、カラーフィルタ４０３によって生じた凹凸を緩和する。これにより、複数の光電変換部１０１を備える光電変換装置において、画質を向上させることができる。なお、平坦化層４０２は配されていなくてもよい。
【００４４】
図３（ｄ）に示された例では、導波路３０１の上に、層内レンズ４０５、平坦化層４０４、カラーフィルタ４０３、平坦化層４０２、および、マイクロレンズ４０１が配される。層内レンズ４０５、平坦化層４０４、カラーフィルタ４０３、平坦化層４０２、および、マイクロレンズ４０１は、基板１００の側からこの順に並ぶ。
【００４５】
層内レンズ４０５は、導波路３０１の入射面３０３に向けて集光することができる。これによって、マイクロレンズ４０１によって集められた光が、さらに効率的に、導波路３０１に入射される。結果として、感度を向上させることができる。平坦化層４０４は、層内レンズ４０５によって生じた凹凸を緩和する。これにより、複数の光電変換部１０１を備える光電変換装置において、画質を向上させることができる。なお、平坦化層４０４は配されていなくてもよい。
【００４６】
図３（ｅ）に示された例では、光電変換装置が複数の光電変換部１０１（不図示）を備える。各光電変換部１０１に、対応する導波路３０１が設けられている。導波路３０１の上に、連結部４０７、低屈折率層４０６、層内レンズ４０５、平坦化層４０４、カラーフィルタ４０３、平坦化層４０２、および、マイクロレンズ４０１が配される。
【００４７】
図３（ｅ）が示すように、複数の導波路３０１は、連結部４０７によって、互いに連結されている。連結部４０７は導波路３０１と同じ材料によって形成される。また、連結部４０７と導波路３０１とは同じプロセスで一体的に形成される。連結部４０７の厚さは、約２０ｎｍから約１００ｎｍの範囲であることが好ましい。図３（ｅ）に示されるように、連結部４０７は、絶縁体部材２０１の上に配されている。そのため、絶縁体部材２０１は、導波路３０１および連結部４０７を含む導波路部材を部分的に囲んでいる。
【００４８】
連結部４０７によって、導波路３０１に入射する光の量を増やすことができる。これは、連結部４０７に入射した光が、閉じ込め効果により、導波路３０１へ伝播するからである。また、連結部４０７によって複数の光電変換部１０１の間での感度のばらつきを低減することができる。
【００４９】
なお、図３（ｅ）に示された例では、導波路３０１の入射面３０３は、導波路３０１と連結部４０７との仮想的な接触面である。具体的には、導波路３０１の側方に配置された絶縁体部材２０１の上面を、導波路３０１のほうへ延長した面が、導波路３０１の入射面３０３である。この例における導波路３０１の入射面３０３の外周は、図１（ａ）に示されている。
【００５０】
連結部４０７と層内レンズ４０５との間に、低屈折率層４０６が配される。低屈折率層４０６の屈折率は、層内レンズ４０５を形成する材料の屈折率より低い。このような構成によれば、層内レンズ４０５の集光能力を向上させることができる。
【００５１】
また、カラーフィルタ４０３は、第１の色（例えば赤）のカラーフィルタ４０３Ｒと第２の色（例えば緑）とを含む。このような構成により、カラー画像を得ることができる。また、異なる色のカラーフィルタ４０３が配された場合、カラーフィルタ４０３によって生じる凹凸が大きくなりやすい。そのため、平坦化層４０２による画質向上の効果が顕著に得られる。
【００５２】
光学部４００に、上述の図３（ａ）から図３（ｅ）に示された構造を適宜用いることができる。また、各図の構成の一部が省略されてもよいし、あるいは、他の図の構成の一部と置換されてもよい。また、光学部４００を用いなくてもよい。つまり、導波路３０１の入射面３０３が露出していてもよい。
【００５３】
以上に説明した通り、本実施例の導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１の側面３１１、第２の側面３１２および第３の側面３１３を有する。第１の側面３１１の傾斜角度は、第２の側面３１２の傾斜角度より小さい。そして、第３の側面３１３の傾斜角度は、第２の側面３１２の傾斜角度より小さい。このような構成によれば、感度を向上させることができる。
【実施例２】
【００５４】
実施例２について説明する。実施例１の光電変換装置と実施例２の光電変換装置とは、導波路３０１の側面の形状の点で互いに異なる。そこで、以下では主として、実施例１と異なる部分を説明し、実施例１と同様の部分についての説明を省略する。
【００５５】
図４は、実施例２に係る光電変換装置の構成を模式的に示している。図４（ａ）は、光電変換装置の平面構造を模式的に示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）の線ＡＢに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図４（ｃ）は、図４（ａ）の線ＣＤに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１乃至図３と同じ部分には、同じ符号が付されている。
【００５６】
光電変換装置は、光電変換部１０１と、光電変換部１０１の上に配された導波路３０１とを備える。図４（ａ）に示されるように、平面視において、導波路３０１は光電変換部１０１と重なるように配置される。
【００５７】
光電変換装置は、配線２５１、および、配線２５１と光電変換部１０１とを接続するコンタクトプラグ２５２を備える。配線２５１、および、コンタクトプラグ２５２の構成は、実施例１と同様である。実施例１と同様に、配線２５１、および、コンタクトプラグ２５２が配されていなくてもよい。
【００５８】
図４（ａ）は、さらに、導波路３０１の入射面３０３の外縁と、導波路３０１の出射面３０２の外縁とを示している。図４（ａ）が示すように、平面視において、出射面３０２の面積は、入射面の面積より小さい。このような構成により、導波路３０１は、導波路３０１に入射した光を効率的に光電変換部１０１に導くことができる。例えば、導波路３０１の一部は配線２５１を覆っている。したがって、この部分に入射した光が配線２５１によって反射されることが低減される。結果として、光電変換部１０１に入射する光の量を増やすことができる。
【００５９】
本実施例では、平面視において、入射面３０３の外縁の一部と、出射面３０２の外縁の一部とが重なっている。つまり、導波路３０１の側面の一部が、光電変換部１０１の受光面に対して垂直である。換言すると、導波路３０１の側面の一部は傾斜していない。この点が実施例１との相違である。
【００６０】
図４（ｂ）および図４（ｃ）が示すように、光電変換装置は、基板１００、配線構造部２００、光学部４００を備える。なお、図４（ｂ）および図４（ｃ）において、光学部４００の詳細な構造は省略されている。
【００６１】
基板１００の構造ならびに基板１００に配された光電変換部１０１は、実施例１と同様である。そのため、基板１００についての説明は省略する。また、光学部４００には、実施例１と同様に、図３（ａ）乃至図３（ｅ）に示された構造が用いられる。そのため、光学部４００についての説明を省略する。
【００６２】
配線構造部２００は、絶縁体部材２０１と、絶縁体部材２０１に配された配線２５１、および、コンタクトプラグ２５２を含む。絶縁体部材２０１の開口の形状、ならびに、導波路３０１の形状を除き、本実施例の配線構造部２００は、実施例１の配線構造部２００と同じである。そのため、開口の形状以外の説明を省略する。
【００６３】
絶縁体部材２０１は、導波路３０１を囲むように配置される。具体的に、基板１００の上に配された絶縁体部材２０１には、開口が設けられている。開口は、光電変換部１０１の上に位置する。開口の内部に、導波路３０１が配される。導波路３０１に用いられる材料は実施例１と同じである。また、導波路３０１の側面の形状を除き、導波路３０１の構造は実施例１と同じである。
【００６４】
導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３を有する。導波路３０１の側面は、例えば、導波路３０１と絶縁体部材２０１との接触面である。したがって、導波路３０１の側面は、絶縁体部材２０１の開口の側面と一致していてもよい。導波路３０１の第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３とそれぞれ接する複数の絶縁膜を、絶縁体部材２０１が含んでいてもよい。
【００６５】
図４（ｂ）、および、図４（ｃ）が示すように、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３のそれぞれは、傾斜している。つまり、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３のそれぞれは、０度より大きな傾斜角度を有する。前述の通り、導波路３０１の側面の傾斜角度は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐと、導波路３０１の側面との成す角度である。図４（ｂ）、および、図４（ｃ）には光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐが示されている。つまり、図４（ｂ）、および、図４（ｃ）は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐを含む断面を模式的に示している。
【００６６】
本実施例において、導波路３０１の第１の側面３１１の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さい。また、導波路３０１の第３の側面３１３の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さい。つまり、基板１００の側から、小さな傾斜角度の側面、大きな傾斜角度の側面、小さな傾斜角度の側面が、この順に並んでいる。この点は、実施例１と同様である。つまり、実施例１の図２についての説明が、本実施例にも適用される。
【００６７】
導波路３０１が、大きな傾斜角度の第２の側面３１２を有するため、導波路３０１の入射面３０３を広げることができる。結果として、多くの光を導波路に入射させることができる。さらに、導波路３０１は、第２の側面３１２の上に、つまり、入射面３０３の近くに、小さな傾斜角度の第３の側面３１３を有する。そのため、導波路３０１の入射面３０３の近くで導波路３０１の側面に到達する光に対する反射率を高くすることができる。このような構成により、結果として、感度を向上させることができる。
【００６８】
さらに、本実施例の導波路３０１は、光電変換部１０１の受光面に垂直な側面３２１を有する。換言すると、導波路３０１は傾斜していない側面３２１を有する。このような構成によれば、導波路３０１の側面の一部のみを傾斜させることができる。結果として、感度を向上させることができる。
【００６９】
図４（ａ）が示すように、配線２５１が光電変換部１０１の一部を覆うように配置されている。配線２５１の上に入射した光を光電変換部１０１に導くために、導波路３０１の少なくとも配線２５１の上に配された部分は、傾斜した側面を有することが好ましい。具体的に、本実施例では、それぞれ傾斜した、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３を有する。
【００７０】
一方で、光電変換部１０１の他の部分は、配線２５１に覆われていない。導波路３０１と光電変換部１０１との間に、配線２５１が配されていない場合、導波路３０１の側面は傾斜していなくてもよい。一般に、入射光と光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐとの成す角度はそれほど大きくないため、導波路３０１の側面の傾斜角度が小さいほど、多くの光を反射させることができる。したがって、光電変換部１０１の受光面に垂直な側面３２１は、多くの光を反射させることができる。結果として、本実施例の導波路３０１によれば、感度を向上させることができるのである。
【００７１】
以上に説明した通り、本実施例の導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１の側面３１１、第２の側面３１２および第３の側面３１３を有する。第１の側面３１１の傾斜角度は、第２の側面３１２の傾斜角度より小さい。そして、第３の側面３１３の傾斜角度は、第２の側面３１２の傾斜角度より小さい。このような構成によれば、実施例１と同様に、感度を向上させることができる。
【００７２】
また、本実施例においては、光電変換装置の構造に応じて、導波路３０１の側面の一部のみを傾斜させることができる。結果として、さらに感度を向上させることができる。
【実施例３】
【００７３】
実施例３について説明する。実施例１の光電変換装置と実施例３の光電変換装置とは、導波路３０１の平面形状の点で互いに異なる。そこで、以下では主として、実施例１と異なる部分を説明し、実施例１と同様の部分についての説明を省略する。
【００７４】
図５は、実施例１に係る光電変換装置の構成を模式的に示している。図５（ａ）は、光電変換装置の平面構造を模式的に示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の線ＡＢに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図５（ｃ）は、図５（ａ）の線ＣＤに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１乃至図４と同じ部分には、同じ符号が付されている。
【００７５】
光電変換装置は、光電変換部１０１と、光電変換部１０１の上に配された導波路３０１とを備える。図１（ａ）に示されるように、平面視において、導波路３０１は光電変換部１０１と重なるように配置される。
【００７６】
光電変換装置は、配線２５１、および、配線２５１と光電変換部１０１とを接続するコンタクトプラグ２５２を備える。実施例１と同様に、配線２５１、および、コンタクトプラグ２５２が配されていなくてもよい。
【００７７】
図５（ａ）は、さらに、導波路３０１の入射面３０３の外縁と、導波路３０１の出射面３０２の外縁とを示している。図５（ａ）が示すように、平面視において、出射面３０２の面積は、入射面の面積より小さい。また、平面視において、入射面３０３は出射面３０２を内包している。このような構成により、導波路３０１は、導波路３０１に入射した光を効率的に光電変換部１０１に導くことができる。例えば、導波路３０１の一部は配線２５１を覆っている。したがって、この部分に入射した光が配線２５１によって反射されることが低減される。結果として、光電変換部１０１に入射する光の量を増やすことができる。
【００７８】
本実施例では、平面視において、入射面３０３の外縁が円形である。また、平面視において、出射面３０２の外縁が円形である。さらに、光電変換部１０１の受光面に平行な面で導波路３０１を切ったとき、導波路３０１の断面は円形の外縁を有している。この点が実施例１との相違である。
【００７９】
平面視における導波路３０１の形状が円形であるため、出射面３０２の面積を小さくできるという利点がある。つまり、基板１００に光電変換部１０１の他にも素子が配された場合であっても、効率的に光を光電変換部１０１に集めることができる。また、導波路３０１の側面が、導波路３０１の全周に渡ってほぼ均一な曲率を持つ曲面である。そのため、場所による光の反射率の違いが小さい。結果として、効率的に光を光電変換部１０１に集めることができる。
【００８０】
図５（ｂ）および図５（ｃ）が示すように、光電変換装置は、基板１００、配線構造部２００、光学部４００を備える。なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）において、光学部４００の詳細な構造は省略されている。上述の導波路３０１の平面形状を除き、本実施例の基板１００、配線構造部２００、および、光学部４００は、それぞれ、実施例１の基板１００、配線構造部２００、および、光学部４００と同じである。そのため、実施例１についての説明、ならびに、図１乃至図３についての説明は、全て、本実施例の光電変換装置に援用される。
【００８１】
絶縁体部材２０１は、導波路３０１を囲むように配置される。具体的に、基板１００の上に配された絶縁体部材２０１には、開口が設けられている。開口は、光電変換部１０１の上に位置する。開口の内部に、導波路３０１が配される。導波路３０１に用いられる材料は実施例１と同じである。また、導波路３０１の平面形状を除き、導波路３０１の構造は実施例１と同じである。
【００８２】
導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３を有する。導波路３０１の側面は、例えば、導波路３０１と絶縁体部材２０１との接触面である。したがって、導波路３０１の側面は、絶縁体部材２０１の開口の側面と一致していてもよい。導波路３０１の第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３とそれぞれ接する複数の絶縁膜を、絶縁体部材２０１が含んでいてもよい。
【００８３】
図５（ｂ）、および、図５（ｃ）が示すように、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３のそれぞれは、傾斜している。つまり、第１の側面３１１、第２の側面３１２、および、第３の側面３１３のそれぞれは、０度より大きな傾斜角度を有する。前述の通り、導波路３０１の側面の傾斜角度は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐと、導波路３０１の側面との成す角度である。図５（ｂ）、および、図５（ｃ）には光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐが示されている。つまり、図５（ｂ）、および、図５（ｃ）は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐを含む断面を模式的に示している。
【００８４】
本実施例において、導波路３０１の第１の側面３１１の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さい。また、導波路３０１の第３の側面３１３の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さい。つまり、基板１００の側から、小さな傾斜角度の側面、大きな傾斜角度の側面、小さな傾斜角度の側面が、この順に並んでいる。この点は、実施例１と同様である。つまり、実施例１の図２についての説明が、本実施例にも適用される。
【００８５】
本実施例においては、導波路３０１の側面は曲面である。したがって、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐを含む断面における、当該垂線Ｐと導波路３０１の側面との成す角によって、傾斜角度が表される。
【００８６】
導波路３０１が、大きな傾斜角度の第２の側面３１２を有するため、導波路３０１の入射面３０３を広げることができる。結果として、多くの光を導波路に入射させることができる。さらに、導波路３０１は、第２の側面３１２の上に、つまり、入射面３０３の近くに、小さな傾斜角度の第３の側面３１３を有する。そのため、導波路３０１の入射面３０３の近くで導波路３０１の側面に到達する光に対する反射率を高くすることができる。このような構成により、結果として、感度を向上させることができる。
【００８７】
また、本実施例の光電変換装置においては、平面視における導波路３０１の形状が円形である。このような構成によれば、実施例１の効果に加えて、集光効率を向上させることができるという効果が得られる。
【実施例４】
【００８８】
実施例４について説明する。図６は、実施例１に係る光電変換装置の平面構造を模式的に示している。図７（ａ）は、図６の線ＡＢに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図７（ｂ）は、図６の線ＣＤに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１乃至図５と同じ部分には同じ符号を付してある。なお、図６においては同じ構造が繰り返し配置されているため、その部分については符号を省略している。
【００８９】
本実施例の光電変換装置は、光電変換部１０１の他に基板１００に配された素子を備えている点、および、複数の配線層を備えている点において、実施例１乃至実施例３の光電変換装置と異なる。そこで、以下では主として、実施例１乃至実施例３と異なる部分を説明し、実施例１乃至実施例３のいずれかと同様の部分についての説明を適宜省略する。
【００９０】
光電変換装置は、光電変換部１０１と、光電変換部１０１の上に配された導波路３０１とを備える。図６に示されるように、平面視において、導波路３０１は光電変換部１０１と重なるように配置される。つまり、導波路３０１は光電変換部１０１を覆うように配置されている。
【００９１】
光電変換装置は、さらに、基板１００に配されたフローティングディフュージョン部１０３（以下、ＦＤ部１０３）、および、増幅トランジスタを備える。基板１００の上には、転送ゲート電極２４１、増幅ゲート電極２４２、配線２５１、配線２６１が配される。配線２５１および配線２６１はコンタクトプラグによって、基板１００または転送ゲート電極２４１または増幅ゲート電極２４２に接続される。図６では、簡単のため、コンタクトプラグに符号が付されていないが、２本の対角線を含む四角形がコンタクトプラグの位置を示している。
【００９２】
光電変換部１０１の構成は、実施例１の光電変換部１０１と同じでる。光電変換部１０１で生じた信号電荷は、転送ゲート電極２４１によって、ＦＤ部１０３に転送される。光電変換部１０１、転送ゲート電極２４１、および、ＦＤ部１０３は、転送トランジスタを構成している。配線２５１ａはコンタクトプラグを介して転送ゲート電極２４１に接続される。配線２５１ａは信号電荷の転送を制御する制御信号を転送ゲート電極２４１へ供給する。
【００９３】
ＦＤ部１０３は配線２５１ｂを介して増幅ゲート電極２４２に接続される。増幅ゲート電極２４２、ならびに、基板１００に配されたソース領域１０５、および、ドレイン領域１０６が、増幅トランジスタを構成する。配線２６１ａがソース領域１０５に接続される。配線２６１ａは、信号が出力される出力線を構成している。配線２６１ｂがドレイン領域１０６に接続される。配線２６１ｂは、増幅トランジスタに電源を供給する電源線を構成する。このような構成により、増幅トランジスタは、信号電荷に基づく信号を出力線に出力することができる。つまり、増幅トランジスタは、増幅部を構成している。
【００９４】
また、本実施例の光電変換装置は複数の光電変換部１０１を備えている。各光電変換部１０１に対応して、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、および、導波路３０１が配されている。本実施例では、光電変換部１０１、転送トランジスタ、および、増幅トランジスタが１つの画素を構成している。
【００９５】
基板１００は、活性領域１１０と、活性領域１１０を規定する素子分離領域１１２を含む。活性領域１１０には、光電変換部１０１、ＦＤ部１０３、ソース領域１０５、ならびに、ドレイン領域１０６などが配される。素子分離領域１１２は隣り合う素子を電気的に分離する領域である。素子分離領域１１２は、例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造や、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）構造や、ＰＮ接合分離構造を含む。
【００９６】
図６は、さらに、導波路３０１の入射面３０３の外縁と、導波路３０１の出射面３０２の外縁とを示している。図６が示すように、平面視において、出射面３０２の面積は、入射面３０３の面積より小さい。また、平面視において、入射面３０３は出射面３０２を内包している。このような構成により、導波路３０１は、導波路３０１に入射した光を効率的に光電変換部１０１に導くことができる。例えば、導波路３０１の一部は、配線２５１ａ、配線２６１ａ、および、配線２６１ｂを覆っている。したがって、配線２５１ａ、配線２６１ａ、または、配線２６１ｂの上に入射した光が反射されることが低減される。結果として、光電変換部１０１に入射する光の量を増やすことができる。また、導波路３０１の別の一部は、光電変換部１０１に隣接する素子分離領域１１２を覆っている。したがって、素子分離領域１１２の上に入射した光が、光電変換部１０１に導かれる。結果として、光電変換部１０１に入射する光の量を増やすことができる。
【００９７】
図６においては、実施例３と同様に円形の平面形状を持つ導波路３０１が示されている。しかし、図１に示された実施例１の導波路３０１、および、図２に示された実施例２の導波路３０１を本実施例に適用してもよい。
【００９８】
図７（ａ）および図７（ｂ）が示すように、光電変換装置は、基板１００、基板１００の上に配された配線構造部２００、配線構造部２００の上に配された光学部４００を備える。なお、図７（ａ）および図７（ｂ）において、光学部４００のうち連結部４０７のみが例示され、光学部４００の他の部分は省略されている。
【００９９】
基板１００は、シリコン基板である。他にも、基板１００には、無機半導体基板、有機半導体基板、無機光電変換膜、有機光電変換膜などが用いられる。基板１００には、素子分離領域１１２が配される。基板の素子分離領域１１２が配されていない部分は、活性領域１１０である。図７（ａ）および図７（ｂ）が示すように、活性領域１１０に光電変換部１０１およびＦＤ部１０３が配される。
【０１００】
光電変換部１０１は入射した光を電荷に変換する。本実施例の光電変換部１０１はフォトダイオードである。光電変換部１０１は、ＰＮ接合を構成し、かつ、信号電荷として電子を蓄積するＮ型半導体領域を含む。光電変換部１０１は、さらに、Ｎ型半導体領域の上に配されたＰ型半導体領域を含みうる。光電変換部１０１の受光面は、基板１００と基板１００の上に配された絶縁体部材２０１との界面である。Ｐ型半導体領域が配される場合には、当該Ｐ型半導体領域と絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。Ｐ型半導体領域が配されない場合には、信号電荷を蓄積するＮ型半導体領域と絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。なお、信号電荷としてホールが用いられる場合は、Ｎ型とＰ型とを入れ替えればよい。シリコン基板以外の基板１００が用いられた場合、当該基板１００とそれとは異なる材料の絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。
【０１０１】
ＦＤ部１０３はＮ型半導体領域により構成される。ＦＤ部１０３はコンタクトプラグを介して配線２５１ｂに接続される。なお、信号電荷としてホールが用いられる場合は、ＦＤ部１０３はＰ型半導体領域により構成される。
【０１０２】
配線構造部２００は、基板１００の上に配された複数の絶縁膜２１１〜２１５を含む絶縁部材、第１の配線層に含まれる配線２５１ａおよび配線２５１ｂ、ならびに、第２の配線層に含まれる配線２６１ａおよび配線２６１ｂを含む。
【０１０３】
絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５は、それぞれ、酸化シリコンで形成される。すなわち、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５のそれぞれの組成は、シリコンと酸素とを少なくとも含む。絶縁膜２１２および絶縁膜２１４は、それぞれ、窒化シリコン、または、炭化シリコン、または、炭窒化シリコンで形成される。すなわち、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４のそれぞれの組成は、シリコンと、炭素および窒素を含む群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含む。このように、本実施例では、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５の組成が、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４の組成と異なっている。換言すると、基板１００の上に、互いに組成の異なる複数の絶縁膜が交互に並ぶように積層されている。複数の絶縁膜２１１〜２１５は、配線２５１、配線２６１、および、基板１００を互いに電気的に絶縁している。
【０１０４】
絶縁膜２１２は、第１の配線層に含まれる配線２５１の上面に接するように配されている。絶縁膜２１４は、第２の配線層に含まれる配線２６１の上面に接するように配されている。絶縁膜２１２および絶縁膜２１４は、配線２５１および配線２６１に含まれる金属の拡散防止層として機能しうる。具体的には、配線２５１および配線２６１は銅を含む。上述のように、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４は炭素または窒素を含む。そのため、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４における銅の拡散係数が、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５における銅の拡散係数より小さい。このような構成によれば、基板１００に拡散する金属を低減できるため、ノイズを低減することが可能である。銅の他にも、金、アルミニウムなどあらゆる金属を用いて、配線を形成することができる。配線に用いられる金属の種類に応じて、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４の組成を適切に選択することで、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４が拡散防止層として機能し得る。
【０１０５】
絶縁膜２１１〜２１５は、導波路３０１を囲むように配置される。具体的に、絶縁膜２１１〜２１５のそれぞれに、開口が設けられている。開口は光電変換部１０１の上に位置する。開口の内部に、導波路３０１が配される。導波路３０１の少なくとも一部の屈折率は、絶縁膜２１１〜２１５の屈折率よりも高いことが好ましい。このような屈折率の差により、導波路３０１の側面で光を反射させることができる。他の例として、導波路３０１の側面に金属などの反射部材を配置することで、導波路３０１の側面で光を反射させることができる。さらに他の例として、導波路３０１の周囲に空隙、または、エアギャップを設けてもよい。つまり、導波路３０１と絶縁膜２１１〜２１５とが離間していてもよい。
【０１０６】
導波路３０１は、単一の材料で形成されうる。例えば、導波路３０１は、窒化シリコンや有機樹脂によって形成される。あるいは、導波路３０１は組成の異なる複数の層で構成されてもよい。例えば、互いに条件の異なる複数の成膜プロセスにより、複数の窒化シリコン層が形成される。プロセス条件が異なるため、複数の窒化シリコン層の組成は互いに異なる組成比を持ちうる。他の例として、導波路３０１は、酸化シリコンで形成されたライナー膜と、窒化シリコンで形成されたコア層とを含む。ライナー膜は、絶縁体部材２０１の開口の側面に沿って配された薄い絶縁膜である。コア層は、絶縁体部材２０１の開口の残りの部分を充填する絶縁膜である。
【０１０７】
導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第３の側面３１３、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５を有する。導波路３０１の側面は、例えば、導波路３０１と複数の絶縁膜２１１〜２１５のいずれか１つとの接触面である。したがって、導波路３０１の側面は、開口の側面と一致していてもよい。具体的に、本実施例では、絶縁膜２１１が導波路３０１の第１の側面３１１に接している。同様に、絶縁膜２１２〜２１５は、それぞれ、導波路３０１の第２の側面３１２、第３の側面３１３、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５に接している。
【０１０８】
図７（ａ）、および、図７（ｂ）が示すように、第１乃至第５の側面３１１〜３１５のそれぞれは、傾斜している。つまり、第１乃至第５の側面３１１〜３１５のそれぞれは、０度より大きな傾斜角度を有する。本実施例において、導波路３０１の側面の傾斜角度は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐと、導波路３０１の側面との成す角度である。図７（ａ）、および、図７（ｂ）には光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐが示されている。つまり、図７（ａ）、および、図７（ｂ）は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐを含む断面を模式的に示している。傾斜角度の定義は実施例１と同じである。つまり、実施例１の図２についての説明が、本実施例にも適用される。
【０１０９】
本実施例において、導波路３０１の第１の側面３１１の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さく、かつ、導波路３０１の第４の側面３１４の傾斜角度より小さい。導波路３０１の第３の側面３１３の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さく、かつ、導波路３０１の第４の側面３１４の傾斜角度より小さい。導波路３０１の第５の側面３１５の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さく、かつ、導波路３０１の第４の側面３１４の傾斜角度より小さい。つまり、基板１００の側から、小さな傾斜角度の側面と大きな傾斜角度の側面とが交互に並んでいる。
【０１１０】
導波路３０１が、大きな傾斜角度の第２の側面３１２、および、第４の側面３１４を有するため、導波路３０１の入射面３０３を広げることができる。結果として、多くの光を導波路に入射させることができる。さらに、導波路３０１は、第２の側面３１２の上に、つまり、入射面３０３の近くに、小さな傾斜角度の第３の側面３１３を有する。さらに、導波路３０１は、第４の側面３１４の上に、つまり、入射面３０３の近くに、小さな傾斜角度の第５の側面３１５を有する。そのため、導波路３０１の入射面３０３の近くで導波路３０１の側面に到達する光に対する反射率を高くすることができる。このような構成により、結果として、感度を向上させることができる。
【０１１１】
第１乃至第５の側面３１１〜３１５の傾斜角度の具体的な数値は特に限定されない。好適には、第１の側面３１１、第３の側面３１３、および、第５の側面３１５の傾斜角度は、５度から２０度までの範囲に含まれる。また、好適には、第２の側面３１２、および、第４の側面３１４の傾斜角度は、５５度から８５度までの範囲に含まれる。各側面の傾斜角度がこれらの範囲に含まれることにより、入射面３０３と出射面３０２との比率、および、導波路３０１の高さをバランスよく設計することができる。結果として、感度を向上させることができる。
【０１１２】
また、第１の側面３１１の傾斜角度よりも、第３の側面３１３の傾斜角度、および、第５の側面３１５の傾斜角度が小さいことが好ましい。さらに、第３の側面３１３の傾斜角度よりも、第５の側面３１３の傾斜角度が小さいことが好ましい。つまり、導波路３０１の入射面３０３に近い部分の側面は、光電変換部１０１の受光面に対して垂直に近いほうがよい。このような構成によれば感度をさらに向上させることができる。
【０１１３】
光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐを含む断面において、第１乃至第５の側面３１１〜３１５の最小二乗近似直線の傾斜角度が２５度より大きくてもよい。このような構成によれば、基板１００に光電変換部１０１の他に素子が配されていても、光電変換部１０１への集光効率を高めることができる。最小二乗近似直線は、公知の手法により計算される。
【０１１４】
本実例では、複数の絶縁膜２１１〜２１５は、それぞれ、導波路３０１の第１乃至第５の側面３１１〜３１５に接している。好適には、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５のそれぞれは、絶縁膜２１２より厚く、かつ、絶縁膜２１４より厚い。これに伴って、導波路３０１の第１乃至第５の側面３１１〜３１５を形成する複数の部分の厚さが、それぞれ、複数の絶縁膜２１１〜２１５の厚さと等しいことが好ましい。このような構成によれば、導波路３０１の高さを高くすることができる。結果として、多数の配線層が基板１００の上に配された場合であっても、感度を向上させることができる。なお、本明細書において、部材の厚さおよび膜の厚さは、光電変換部１０１の受光面に対する垂線に沿った当該部材の長さを意味する。
【０１１５】
また、絶縁膜２１３は、絶縁膜２１１より薄いことが好ましい。また、絶縁膜２１５は、絶縁膜２１３より薄いことが好ましい。このような構成によれば、導波路３０１の出射面３０２に対して、導波路３０１の入射面３０３をより広くすることができる。
【０１１６】
本実施例の光学部４００は、連結部４０７を含む。このほかに、本実施例の光学部４００に、図３（ａ）乃至図３（ｅ）に示された構造が用いられる。つまり、図３についての説明は、全て、本実施例の光学部４００に適用される。ここでは、詳細な説明を省略する。
【０１１７】
以上に説明した通り、本実施例の導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１乃至第５の側面３１１〜３１５を有する。そして、基板１００の側から、小さな傾斜角度の側面と大きな傾斜角度の側面とが交互に並んでいる。このような構成によれば、感度を向上させることができる。
【０１１８】
なお、第１の側面３１１の傾斜角度が、第２の側面３１２の傾斜角度より小さく、第３の側面３１３の傾斜角度が第２の側面３１２の傾斜角度より小さい場合、第４の側面３１４の傾斜角度、および、第５の側面３１５の傾斜角度は特に限定されない。このような変形例が、図８（ａ）に示される。図８（ａ）は、光電変換装置の導波路３０１の断面構造を模式的に示している。第４の側面３１４の傾斜角度は１０度以下であってもよいし、または、第４の側面３１４は傾斜していなくてもよい。また、第５の側面３１５の傾斜角度が、第３の側面３１３の傾斜角度および第４の側面３１４の傾斜角度より大きくてもよいし、あるいは、８０度以上であってもよいし、または、第５の側面３１５は傾斜していなくてもよい。これらの場合でも、感度向上の効果を得ることができる。
【０１１９】
さらに別の変形例が図８（ｂ）に示される。第３の側面３１３の傾斜角度が、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５の傾斜角度より大きい。例えば第２の側面３１３の傾斜角度が、５５度から８５度の範囲に含まれる。そして、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５の傾斜角度が、それぞれ、５度から２０度の範囲に含まれる。このような構成においても、感度向上の効果を得ることができる。
【実施例５】
【０１２０】
実施例５について説明する。図９は、実施例５に係る光電変換装置の平面構造を模式的に示している。図９（ｂ）は、説明のために、図９（ａ）に示された一部の構成を抜粋して示している。図１０は、図９（ａ）の線ＡＢに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１乃至図８と同じ部分には同じ符号を付してある。なお、図９においては同じ構造が繰り返し配置されているため、繰り返された部分については符号を省略している。
【０１２１】
本実施例の光電変換装置は、光電変換部１０１の他に基板１００に配された素子を備えている点、および、複数の配線層を備えている点において、実施例１乃至実施例３の光電変換装置と異なる。また、本実施例の光電変換装置は、光電変換部１０１およびＦＤ部１０３の他に、信号電荷を一時的に保持する電荷保持部１０２を備える点、ならびに、電荷保持部１０２を遮光する遮光部２７０を備える点において、実施例４の光電変換装置と異なる。そこで、以下では主として、実施例１乃至実施例３と異なる部分を説明し、実施例１乃至実施例４のいずれかと同様の部分についての説明を適宜省略する。
【０１２２】
光電変換装置は、光電変換部１０１と、光電変換部１０１の上に配された導波路３０１とを備える。図９（ａ）に示されるように、平面視において、導波路３０１は光電変換部１０１と重なるように配置される。つまり、導波路３０１は光電変換部１０１を覆うように配置されている。
【０１２３】
光電変換装置は、基板１００に配された電荷保持部１０２、および、基板１００に配されたＦＤ部１０３を備える。光電変換装置は、さらに、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタを備える。基板１００の上には、転送ゲート電極２４１、増幅ゲート電極２４２、第２の転送ゲート電極２４３、リセットゲート電極２４４、選択ゲート電極２４５、および、排出ゲート電極２４６が配される。図９（ａ）では、簡単のため、配線は示されていない。図９（ａ）には、配線と接続されたコンタクトプラグが、丸印で示されている。図９（ａ）では、簡単のため、コンタクトプラグに符号が付されていない。
【０１２４】
基板１００は、活性領域１１０と、活性領域１１０を規定する素子分離領域１１２を含む。活性領域１１０には、光電変換部１０１、電荷保持部１０２、ＦＤ部１０３、ならびに、各トランジスタのソース領域、および、ドレイン領域などが配される。素子分離領域１１２は隣り合う素子を電気的に分離する領域である。素子分離領域１１２は、例えば、ＳＴＩ構造や、ＬＯＣＯＳ構造や、ＰＮ接合分離構造を含む。
【０１２５】
光電変換部１０１の構成は、実施例１の光電変換部１０１と同じでる。光電変換部１０１で生じた信号電荷は、転送ゲート電極２４１によって、電荷保持部１０２に転送される。電荷保持部１０２の信号電荷は、第２の転送ゲート電極２４３によって、ＦＤ部１０３に転送される。光電変換部１０１、転送ゲート電極２４１、および、電荷保持部１０２は、転送トランジスタを構成している。また、電荷保持部１０２、第２の転送ゲート電極２４３、および、ＦＤ部１０３は、第２の転送トランジスタを構成している。転送ゲート電極２４１、および、第２の転送ゲート電極２４３には、それぞれ、不図示の配線から制御信号が供給される。
【０１２６】
ＦＤ部１０３は負図示の配線を介して増幅ゲート電極２４２に接続される。本実施例の増幅トランジスタは、増幅ゲート電極２４２と、電源電圧が供給された半導体領域１０７と、半導体領域１０８とを含む。半導体領域１０８は、増幅トランジスタのソース領域、および、選択トランジスタのドレイン領域を兼ねる。選択トランジスタは、選択ゲート電極２４５、半導体領域１０８、および、半導体領域１０９を含む。選択トランジスタのドレイン領域を構成する半導体領域１０９は、不図示の出力線に接続される。このような構成により、増幅トランジスタは、信号電荷に基づく信号を出力線に出力することができる。つまり、増幅トランジスタは、増幅部を構成している。本実施例において、半導体領域１０７〜１０９は、いずれもＮ型半導体領域である。また、ＦＤ部１０３はＮ型半導体領域で構成される。
【０１２７】
リセットトランジスタは、リセットゲート電極２４４と、電源電圧が供給された半導体領域１０７と、ＦＤ部１０３とを含む。半導体領域１０７は、リセットトランジスタのドレイン領域と、増幅トランジスタのドレイン領域とを兼ねている。リセットゲート電極２４４には、不図示の配線を介して、制御信号が供給される。リセットトランジスタは、ＦＤ部１０３の電位をリセットする。排出ゲート電極２４６は、光電変換部１０１の信号電荷を、半導体領域１０７に排出する。つまり、半導体領域１０７は、電荷排出部の機能を兼ねている。排出ゲート電極２４６には、不図示の配線を介して制御信号が供給される。
【０１２８】
本実施例の光電変換装置は複数の光電変換部１０１を備えている。各光電変換部１０１に対応して、電荷保持部１０２、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタ、排出ゲート電極２４６、および、導波路３０１が配されている。本実施例では、１つの画素が、光電変換部１０１、電荷保持部１０２、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタ、および、排出ゲート電極２４６を含んでいる。
【０１２９】
図９（ａ）は、さらに、導波路３０１の入射面３０３の外縁と、導波路３０１の出射面３０２の外縁とを示している。図９（ａ）が示すように、平面視において、出射面３０２の面積は、入射面３０３の面積より小さい。また、平面視において、入射面３０３は出射面３０２を内包している。このような構成により、導波路３０１は、導波路３０１に入射した光を効率的に光電変換部１０１に導くことができる。例えば、導波路３０１の一部は、光電変換部１０１に隣接する素子分離領域１１２を覆っている。したがって、素子分離領域１１２の上に入射した光が、光電変換部１０１に導かれる。結果として、光電変換部１０１に入射する光の量を増やすことができる。
【０１３０】
導波路３０１のサイズの一例として、導波路３０１の入射面３０３の直径は、導波路３０１の出射面３０２の直径の２倍より大きい。例えば、入射面３０３の直径は、２．０μｍより大きい。一方、出射面３０２の直径は、１．２μｍより小さい。このような構成によれば、基板１００に電荷保持部１０２が配されることで光電変換部１０１の面積が小さくなっても、感度を向上させることができる。
【０１３１】
図９（ａ）においては、実施例３および実施例４と同様に円形の平面形状を持つ導波路３０１が示されている。しかし、図１に示された実施例１の導波路３０１、および、図２に示された実施例２の導波路３０１を本実施例に適用してもよい。
【０１３２】
光電変換装置は、基板１００の上に配された遮光部２７０を備える。遮光部２７０は、少なくとも電荷保持部１０２を覆う。本実施例では、遮光部２７０が電荷保持部１０２以外の素子を覆っている。このような構成により、電荷保持部１０２に入射する光の量を低減することができる。結果として、ノイズを低減することができる。
【０１３３】
図９（ａ）が示すように、導波路３０１が、遮光部２７０を覆っている。特に、導波路３０１は、遮光部２７０のうち電荷保持部１０２を覆っている部分を覆っている。また、遮光部２７０は光電変換部１０１の上に設けられた開口２７５ａを有する。そして、平面視において、導波路３０１の出射面３０２は、開口２７５ａに内包されている。このような構成によれば、遮光部２７０の上に入射した光が、光電変換部１０１に導かれる。入射光が遮光部２７０によって反射されることが低減されるため、結果として、感度を向上させることができる。
【０１３４】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示された活性領域１１０、素子分離領域１１２、および、遮光部の平面構造を模式的に示している。図９（ａ）と同じ部分には、同じ符号を付してある。遮光部２７０には複数の開口２７５が設けられている。開口２７５ａは、光電変換部１０１の上に配されている。これにより、開口２７５ａを介して、光が光電変換部１０１に入射する。開口２７５ｂは、コンタクトプラグを配置するために設けられている。
【０１３５】
続いて、本実施例の光電変換装置の断面構造について説明する。図１０が、光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１０が示すように、光電変換装置は、基板１００、基板１００の上に配された配線構造部２００、配線構造部２００の上に配された光学部４００を備える。なお、図１０において、光学部４００のうち連結部４０７のみが例示され、光学部４００の他の部分は省略されている。
【０１３６】
基板１００は、シリコン基板である。他にも、基板１００には、無機半導体基板、有機半導体基板、無機光電変換膜、有機光電変換膜などが用いられる。基板１００には、素子分離領域１１２が配される。基板の素子分離領域１１２が配されていない部分は、活性領域１１０である。図１０が示すように、活性領域１１０に光電変換部１０１および電荷保持部１０２が配される。
【０１３７】
光電変換部１０１は入射した光を電荷に変換する。本実施例の光電変換部１０１はフォトダイオードである。光電変換部１０１は、ＰＮ接合を構成し、かつ、信号電荷として電子を蓄積するＮ型半導体領域を含む。光電変換部１０１は、さらに、Ｎ型半導体領域の上に配されたＰ型半導体領域を含みうる。光電変換部１０１の受光面は、基板１００と基板１００の上に配された絶縁体部材２０１との界面である。Ｐ型半導体領域が配される場合には、当該Ｐ型半導体領域と絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。Ｐ型半導体領域が配されない場合には、信号電荷を蓄積するＮ型半導体領域と絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。なお、信号電荷としてホールが用いられる場合は、Ｎ型とＰ型とを入れ替えればよい。シリコン基板以外の基板１００が用いられた場合、当該基板１００とそれとは異なる材料の絶縁体部材２０１との界面が受光面を構成する。
【０１３８】
電荷保持部１０２は、信号電荷を保持するように構成されたＮ型半導体領域を含む。電荷保持部１０２は、Ｎ型半導体領域の上に配されたＰ型半導体領域を含んでいてもよい。なお、信号電荷としてホールが用いられる場合は、電荷保持部１０２は、信号電荷を保持するＰ型半導体領域を含んで構成される。
【０１３９】
配線構造部２００は、基板１００の上に配された複数の絶縁膜２１１〜２１５を含む絶縁部材、第１の配線層に含まれる配線２５１、ならびに、第２の配線層に含まれる配線２６１を含む。配線２５１、および、配線２６１は、図９においては示されていない。
【０１４０】
絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５は、それぞれ、酸化シリコンで形成される。すなわち、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５のそれぞれの組成は、シリコンと酸素とを少なくとも含む。絶縁膜２１２および絶縁膜２１４は、それぞれ、窒化シリコン、または、炭化シリコン、または、炭窒化シリコンで形成される。すなわち、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４のそれぞれの組成は、シリコンと、炭素および窒素を含む群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含む。このように、本実施例では、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５の組成が、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４の組成と異なっている。換言すると、基板１００の上に、互いに組成の異なる複数の絶縁膜が交互に並ぶように積層されている。複数の絶縁膜２１１〜２１５は、配線２５１、配線２６１、および、基板１００を互いに電気的に絶縁している。
【０１４１】
絶縁膜２１２は、第１の配線層に含まれる配線２５１の上面に接するように配されている。絶縁膜２１４は、第２の配線層に含まれる配線２６１の上面に接するように配されている。絶縁膜２１２および絶縁膜２１４は、配線２５１および配線２６１に含まれる金属の拡散防止層として機能しうる。具体的には、配線２５１および配線２６１は銅を含む。上述のように、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４は炭素または窒素を含む。そのため、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４における銅の拡散係数が、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５における銅の拡散係数より小さい。このような構成によれば、基板１００に拡散する金属を低減できるため、ノイズを低減することが可能である。銅の他にも、金、アルミニウムなどあらゆる金属を用いて、配線を形成することができる。配線に用いられる金属の種類に応じて、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４の組成を適切に選択することで、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４が拡散防止層として機能し得る。
【０１４２】
遮光部２７０は、少なくとも電荷保持部１０２を覆うように配置されている。本実施例では、遮光部２７０は、転送ゲート電極２４１、素子分離領域１１２、および、光電変換部１０１の一部を覆っている。遮光部２７０の上に、絶縁膜２１１の一部が配されている。遮光部２７０と基板１００との間には、絶縁膜２１１の別の一部が配されている。なお、絶縁膜２１１の遮光部２７０の下に配された部分と、遮光部２７０の上に配された部分とは、別のプロセスによって形成されうる。また、絶縁膜２１１の転送ゲート電極２４１の下に配された部分と、転送ゲート電極２４１および遮光部２７０の間に配された部分とは、別のプロセスによって形成されうる。
【０１４３】
遮光部２７０は、例えば、タングステンなどの金属によって形成される。あるいは、遮光部２７０は、光の透過率の低い樹脂で形成される。遮光部２７０の光の透過率は、絶縁膜２１１の光の透過率より低い。
【０１４４】
図１０が示すように、基板１００から遮光部２７０の上面までの距離ｄ１は、基板１００から第１の配線層に含まれる配線２５１までの距離ｄ３より短い。第１の配線層には、ＦＤ部１０３に接続された配線が含まれている。つまり、基板１００から遮光部２７０の上面までの距離ｄ１は、基板１００からＦＤ部１０３に接続された配線２５１までの距離ｄ３より短い。基板１００からの距離は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐに沿った距離である。このような構成によれば、遮光部２７０が電荷保持部１０２の近くに配置されるため、遮光部２７０による遮光性能を向上させることができる。結果として、ノイズを低減することができる。
【０１４５】
絶縁膜２１１〜２１５は、導波路３０１を囲むように配置される。具体的に、絶縁膜２１１〜２１５のそれぞれに、開口が設けられている。開口は光電変換部１０１の上に位置する。開口の内部に、導波路３０１が配される。導波路３０１の少なくとも一部の屈折率は、絶縁膜２１１〜２１５の屈折率よりも高いことが好ましい。このような屈折率の差により、導波路３０１の側面で光を反射させることができる。他の例として、導波路３０１の側面に金属などの反射部材を配置することで、導波路３０１の側面で光を反射させることができる。さらに他の例として、導波路３０１の周囲に空隙、または、エアギャップを設けてもよい。つまり、導波路３０１と絶縁膜２１１〜２１５とが離間していてもよい。
【０１４６】
導波路３０１は、単一の材料で形成されうる。例えば、導波路３０１は、窒化シリコンや有機樹脂によって形成される。あるいは、導波路３０１は組成の異なる複数の層で構成されてもよい。例えば、互いに条件の異なる複数の成膜プロセスにより、複数の窒化シリコン層が形成される。プロセス条件が異なるため、複数の窒化シリコン層の組成は互いに異なる組成比を持ちうる。他の例として、導波路３０１は、酸化シリコンで形成されたライナー膜と、窒化シリコンで形成されたコア層とを含む。ライナー膜は、絶縁体部材２０１の開口の側面に沿って配された薄い絶縁膜である。コア層は、絶縁体部材２０１の開口の残りの部分を充填する絶縁膜である。
【０１４７】
導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第３の側面３１３、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５を有する。導波路３０１の側面は、例えば、導波路３０１と複数の絶縁膜２１１〜２１５のいずれか１つとの接触面である。したがって、導波路３０１の側面は、開口の側面と一致していてもよい。具体的に、本実施例では、絶縁膜２１１が導波路３０１の第１の側面３１１に接している。同様に、絶縁膜２１２〜２１５は、それぞれ、導波路３０１の第２の側面３１２、第３の側面３１３、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５に接している。
【０１４８】
図１０が示すように、第１乃至第５の側面３１１〜３１５のそれぞれは、傾斜している。つまり、第１乃至第５の側面３１１〜３１５のそれぞれは、０度より大きな傾斜角度を有する。本実施例において、導波路３０１の側面の傾斜角度は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐと、導波路３０１の側面との成す角度である。図１０には光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐが示されている。つまり、図１０は、光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐを含む断面を模式的に示している。傾斜角度の定義は実施例１と同じである。つまり、実施例１の図２についての説明が、本実施例にも適用される。
【０１４９】
本実施例において、導波路３０１の第１の側面３１１の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さく、かつ、導波路３０１の第４の側面３１４の傾斜角度より小さい。導波路３０１の第３の側面３１３の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さく、かつ、導波路３０１の第４の側面３１４の傾斜角度より小さい。導波路３０１の第５の側面３１５の傾斜角度は、導波路３０１の第２の側面３１２の傾斜角度より小さく、かつ、導波路３０１の第４の側面３１４の傾斜角度より小さい。つまり、基板１００の側から、小さな傾斜角度の側面と大きな傾斜角度の側面とが交互に並んでいる。
【０１５０】
導波路３０１が、大きな傾斜角度の第２の側面３１２、および、第４の側面３１４を有するため、導波路３０１の入射面３０３を広げることができる。結果として、多くの光を導波路に入射させることができる。さらに、導波路３０１は、第２の側面３１２の上に、つまり、入射面３０３の近くに、小さな傾斜角度の第３の側面３１３を有する。さらに、導波路３０１は、第４の側面３１４の上に、つまり、入射面３０３の近くに、小さな傾斜角度の第５の側面３１５を有する。そのため、導波路３０１の入射面３０３の近くで導波路３０１の側面に到達する光に対する反射率を高くすることができる。このような構成により、結果として、感度を向上させることができる。
【０１５１】
次に、導波路３０１と遮光部２７０の関係について説明する。図１０が示すように、基板１００から遮光部２７０の上面までの距離ｄ１は、基板１００から導波路３０１の第１の側面３１１と第２の側面３１２との境界までの距離ｄ２より短い。導波路３０１の側面の中で、第１の側面３１１は基板１００に最も近い。つまり、基板１００の側からみたときに、導波路３０１の側面の傾斜角度が最初に変化する点は、遮光部２７０よりも上に位置する。換言すると、遮光部２７０の上面の位置する高さにおいて、導波路３０１の側面は屈曲していない。
【０１５２】
このような構造を用いることにより、電荷保持部１０２を覆う遮光部２７０の面積が大きい場合であっても、導波路３０１によって多くの光を光電変換部１０１に入射させることができる。例えば遮光部２７０が電荷保持部１０２の全体を覆う場合、相対的に光電変換部１０１へ光を通すための開口２７５ａは小さくなる。それに伴って、導波路３０１の出射面３０２の面積も小さくなる。そのため、遮光部２７０が基板１００から離れた配置されると、導波路３０１の入射面３０３を大きくすることが難しくなる。
【０１５３】
これに対して、本実施例では、第１の側面３１１と接している絶縁膜２１１に、遮光部２７０が配されている。つまり、遮光部２７０が基板１００の近くに配される。そのため、開口２７５ａ、ひいては、導波路３０１の出射面３０２が狭くても、導波路３０１の入射面３０３を広げることができる。その理由は、導波路３０１が、遮光部２７０よりも上に配された、大きな傾斜角度を有する第２の側面３１２を有するからである。このように距離ｄ１が距離ｄ２より短いことによって、電荷保持部１０２を備える光電変換装置において、感度を大きく向上させることができるのである。
【０１５４】
本実施例では、基板１００と導波路３０１の出射面３０２との距離は、基板１００から遮光部２７０の上面までの距離ｄ１より短い。このような構造によれば、導波路３０１から出射する光が、効率よく光電変換部１０１に入射する。結果として、感度を向上させることが可能である。
【０１５５】
なお、基板１００から導波路３０１の各部までの距離と、基板１００から遮光部２７０の上面までの距離との関係は、図１０に限定されるわけではない。例えば、導波路３０１の出射面３０２が、遮光部２７０の上面より上に位置してもよい。
【０１５６】
第１乃至第５の側面３１１〜３１５の傾斜角度の具体的な数値は特に限定されない。好適には、第１の側面３１１、第３の側面３１３、および、第５の側面３１５の傾斜角度は、５度から２０度までの範囲に含まれる。また、好適には、第２の側面３１２、および、第４の側面３１４の傾斜角度は、５５度から８５度までの範囲に含まれる。各側面の傾斜角度がこれらの範囲に含まれることにより、入射面３０３と出射面３０２との比率、および、導波路３０１の高さをバランスよく設計することができる。結果として、感度を向上させることができる。
【０１５７】
また、第１の側面３１１の傾斜角度よりも、第３の側面３１３の傾斜角度、および、第５の側面３１５の傾斜角度が小さいことが好ましい。さらに、第３の側面３１３の傾斜角度よりも、第５の側面３１３の傾斜角度が小さいことが好ましい。つまり、導波路３０１の入射面３０３に近い部分の側面は、光電変換部１０１の受光面に対して垂直に近いほうがよい。このような構成によれば感度をさらに向上させることができる。
【０１５８】
光電変換部１０１の受光面に対する垂線Ｐを含む断面において、第１乃至第５の側面３１１〜３１５の最小二乗近似直線の傾斜角度が２５度より大きくてもよい。このような構成によれば、基板１００に光電変換部１０１の他に素子が配されていても、光電変換部１０１への集光効率を高めることができる。特に、基板１００に電荷保持部１０２が配されている場合は、光電変換部１０１の面積が小さくなりやすい。そこで、最小二乗近似直線の傾斜角度が２０度以上であることが好ましい。このような構成によれば、光電変換部１０１への集光効率を高めることができるので、電荷保持部１０２の面積が大きくても、感度を向上させることができる。最小二乗近似直線は、公知の手法により計算される。
【０１５９】
また、導波路３０１の側面のうち相対的に大きな傾斜角度を有する部分、例えば、第４の側面３１４は、少なくとも電荷保持部１０２を覆うように配される。このような構成によれば、電荷保持部１０２を覆うように導波路３０１の受光面を広げることができる。結果として、光電変換部１０１に入射する光の量を増やすことができる。
【０１６０】
本実例では、複数の絶縁膜２１１〜２１５は、それぞれ、導波路３０１の第１乃至第５の側面３１１〜３１５に接している。好適には、第１の絶縁膜２１１、第３の絶縁膜２１３、および、第５の絶縁膜２１５のそれぞれは、第２の絶縁膜２１２より厚く、かつ、第４の絶縁膜２１４より厚い。これに伴って、導波路３０１の第１乃至第５の側面３１１〜３１５を形成する複数の部分の厚さが、それぞれ、複数の絶縁膜２１１〜２１５の厚さと等しいことが好ましい。このような構成によれば、導波路３０１の高さを高くすることができる。結果として、多数の配線層が基板１００の上に配された場合であっても、感度を向上させることができる。なお、本明細書において、部材の厚さおよび膜の厚さは、光電変換部１０１の受光面に対する垂線に沿った当該部材の長さを意味する。
【０１６１】
また、絶縁膜２１３は、絶縁膜２１１より薄いことが好ましい。また、絶縁膜２１５は、絶縁膜２１３より薄いことが好ましい。このような構成によれば、導波路３０１の出射面３０２に対して、導波路３０１の入射面３０３をより広くすることができる。
【０１６２】
絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５の厚みの総和Ｔ１と、絶縁膜２１２、および、絶縁膜２１４の厚みの総和Ｔ２との比が、１０：１から４：１程度であることが好ましい。例えば、本実施例では、Ｔ１とＴ２との比は、約９：１である。ただし、この比は、上述の範囲を超えて、適宜設定されるものである。
【０１６３】
本実施例の光学部４００は、連結部４０７を含む。このほかに、本実施例の光学部４００に、図３（ａ）乃至図３（ｅ）に示された構造が用いられる。つまり、図３についての説明は、全て、本実施例の光学部４００に適用される。
【０１６４】
本実施例にあっては、マイクロレンズ４０１は、導波路３０１と、電荷保持部１０２の少なくとも導波路３０１に覆われた部分とを覆うことが好ましい。また、カラーフィルタ４０３は、導波路３０１と、電荷保持部１０２の少なくとも導波路３０１に覆われた部分とを覆うことが好ましい。
【０１６５】
以上に説明した通り、本実施例の導波路３０１は、基板１００の側から順に並んだ、第１乃至第５の側面３１１〜３１５を有する。そして、基板１００の側から、小さな傾斜角度の側面と大きな傾斜角度の側面とが交互に並んでいる。このような構成によれば、感度を向上させることができる。
【０１６６】
なお、第１の側面３１１の傾斜角度が、第２の側面３１２の傾斜角度より小さく、第３の側面３１３の傾斜角度が第２の側面３１２の傾斜角度より小さい場合、第４の側面３１４の傾斜角度、および、第５の側面３１５の傾斜角度は特に限定されない。このような変形例が、図８（ａ）に示される。図８（ａ）は、光電変換装置の導波路３０１の断面構造を模式的に示している。第４の側面３１４の傾斜角度は１０度以下であってもよいし、または、第４の側面３１４は傾斜していなくてもよい。また、第５の側面３１５の傾斜角度が、第３の側面３１３の傾斜角度および第４の側面３１４の傾斜角度より大きくてもよいし、あるいは、８０度以上であってもよいし、または、第５の側面３１５は傾斜していなくてもよい。これらの場合でも、感度向上の効果を得ることができる。
【０１６７】
さらに別の変形例が図８（ｂ）に示される。第３の側面３１３の傾斜角度が、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５の傾斜角度より大きい。例えば第２の側面３１３の傾斜角度が、５５度から８５度の範囲に含まれる。そして、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５の傾斜角度が、それぞれ、５度から２０度の範囲に含まれる。このような構成においても、感度向上の効果を得ることができる。
【実施例６】
【０１６８】
実施例６について説明する。本実施例は、基板１００に配された光電変換部１０１と、導波路３０１とを有する光電変換装置の製造方法である。図１１は、実施例６に係る光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に、本実施例の製造方法の各工程での光電変換装置が示されている。図１乃至図１０と同じ部分には同じ符号を付してある。
【０１６９】
図１１（ａ）に示すように、基板１００に、素子分離領域１１２と、活性領域１１０に配された光電変換部１０１、電荷保持部１０２などの素子を形成する。その後、転送ゲート電極２４１、遮光部２７０、配線２５１、配線２６１、複数の絶縁膜２１１〜２１５などを形成する。これらの構造は、実施例１乃至実施例５で説明したものと同じである。配線２５１および配線２６１が銅で形成される場合、デュアルダマシン法が用いられる。
【０１７０】
本実施例では、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５は、それぞれ、酸化シリコンで形成される。すなわち、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５のそれぞれの組成は、シリコンと酸素とを少なくとも含む。絶縁膜２１２および絶縁膜２１４は、それぞれ、窒化シリコン、または、炭化シリコン、または、炭窒化シリコンで形成される。すなわち、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４のそれぞれの組成は、シリコンと、炭素および窒素を含む群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含む。このように、本実施例では、絶縁膜２１１、絶縁膜２１３、および、絶縁膜２１５の組成が、絶縁膜２１２および絶縁膜２１４の組成と異なっている。換言すると、基板１００の上に、互いに組成の異なる複数の絶縁膜が交互に並ぶように積層されている。
【０１７１】
次に、絶縁膜２１５の上にレジストパターン５０１を形成する。レジストパターン５０１は、例えば、全面に塗布されたレジスト膜に対してフォトリソグラフィを行うことで形成される。レジストパターン５０１は、開口５１０を有する。開口５１０の位置、および、形状が、導波路３０１の位置および形状を決定する。導波路３０１を光電変換部１０１の上に配置するために、開口５１０は光電変換部１０１の上に形成される。
【０１７２】
図１１（ｂ）に示すように、レジストパターン５０１をマスクとして用いて、絶縁膜２１５をエッチングする。続いて、レジストパターン５０１をマスクとして用いて、絶縁膜２１４をエッチングする。
【０１７３】
本実施例ではガスを用いたプラズマエッチングを行っている。具体的には、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８などのフッ素を含むガスに、キャリアガスとして一酸化炭素を加えている。このような条件でエッチングを行うことにより、絶縁膜２１５の側面３１５、および、絶縁膜２１４の側面３１４を傾斜させることができる。また、このときのエッチング条件によって、絶縁膜２１５の側面３１５の傾斜角度、および、絶縁膜２１４の側面３１４の傾斜角度を制御することができる。
【０１７４】
まず、酸化シリコンで形成された絶縁膜２１５のエッチング条件について説明する。チャンバ圧力は、１００ｍＴｏｒｒから１４０ｍＴｏｒｒの範囲である。プラズマ発生用の上部電極への投入エネルギーは、１０００Ｗ〜１４００Ｗの範囲である。プラズマ発生用の下部電極への投入エネルギーは、９５Ｗ〜１０５０Ｗの範囲である。フッ素を含むガスの流量は、３５ｓｃｃｍから７０ｓｃｃｍの範囲である。一酸化炭素の流量は、４００ｓｃｃｍから６００ｓｃｃｍである。あるいは、一酸化炭素の流量は、全ガスの流量の３５％以上であればよい。上述の範囲でエッチング条件を変えることにより、絶縁膜２１５の側面３１５の傾斜角度は、５度から２０度の範囲に含まれる。
【０１７５】
例えば、チャンバ圧力が１００ｍＴｏｒｒ、上部電極が１０００Ｗ、下部電極が１０００Ｗ、ＣＦ４の流量が７０ｓｃｃｍ、一酸化炭素の流量が５００ｓｃｃｍの場合、絶縁膜２１５の側面３１５の傾斜角度は、約８度であった。
【０１７６】
チャンバ圧力が１４０ｍＴｏｒｒ、上部電極が１４００Ｗ、下部電極が１０００Ｗ、ＣＦ４の流量が７０ｓｃｃｍ、一酸化炭素の流量が５００ｓｃｃｍの場合、絶縁膜２１５の側面３１５の傾斜角度は、約１０度であった。
【０１７７】
チャンバ圧力が１４０ｍＴｏｒｒ、上部電極が１４００Ｗ、下部電極が１０００Ｗ、ＣＦ４の流量が３５ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３の流量が３５ｓｃｃｍ、一酸化炭素の流量が５００ｓｃｃｍの場合、絶縁膜２１５の側面３１５の傾斜角度は、約１３度であった。
【０１７８】
チャンバ圧力が１４０ｍＴｏｒｒ、上部電極が１４００Ｗ、下部電極が１０００Ｗ、ＣＨＦ３の流量が７０ｓｃｃｍ、一酸化炭素の流量が５００ｓｃｃｍの場合、絶縁膜２１５の側面３１５の傾斜角度は、約１８度であった。
【０１７９】
これらの条件の中では、ＣＦ４に対するＣＨＦ３の比率を大きくすることで、傾斜角度を大きくすることができる。また、チャンバ圧力、および、プラズマ発生用の投入エネルギーを大きくすることで、傾斜角度を大きくすることができる。
【０１８０】
次に、炭化シリコンで形成された絶縁膜２１４のエッチング条件について説明する。チャンバ圧力は、１００ｍＴｏｒｒから１４０ｍＴｏｒｒの範囲である。プラズマ発生用の上部電極への投入エネルギーは、１０００Ｗ〜１４００Ｗの範囲である。プラズマ発生用の下部電極への投入エネルギーは、９５Ｗ〜１０５０Ｗの範囲である。フッ素を含むガスの流量は、３５ｓｃｃｍから７０ｓｃｃｍの範囲である。一酸化炭素の流量は、４００ｓｃｃｍから６００ｓｃｃｍである。あるいは、一酸化炭素の流量は、ガスの全流量の３５％以上であればよい。上述の範囲でエッチング条件を変えることにより、絶縁膜２１４の側面３１４の傾斜角度は、５５度から８５度の範囲に含まれる。
【０１８１】
例えば、チャンバ圧力が１００ｍＴｏｒｒ、上部電極が１０００Ｗ、下部電極が１０００Ｗ、ＣＦ４の流量が７０ｓｃｃｍ、一酸化炭素の流量が５００ｓｃｃｍの場合、絶縁膜２１４の側面３１４の傾斜角度は、約５５度であった。
【０１８２】
チャンバ圧力が１４０ｍＴｏｒｒ、上部電極が１４００Ｗ、下部電極が１０００Ｗ、ＣＦ４の流量が７０ｓｃｃｍ、一酸化炭素の流量が５００ｓｃｃｍの場合、絶縁膜２１４の側面３１４の傾斜角度は、約６５度であった。
【０１８３】
チャンバ圧力が１４０ｍＴｏｒｒ、上部電極が１４００Ｗ、下部電極が１０００Ｗ、ＣＦ４の流量が３５ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３の流量が３５ｓｃｃｍ、一酸化炭素の流量が５００ｓｃｃｍの場合、絶縁膜２１４の側面３１４の傾斜角度は、約６８度であった。
【０１８４】
チャンバ圧力が１４０ｍＴｏｒｒ、上部電極が１４００Ｗ、下部電極が１０００Ｗ、ＣＨＦ３の流量が７０ｓｃｃｍ、一酸化炭素の流量が５００ｓｃｃｍの場合、絶縁膜２１４の側面３１４の傾斜角度は、約７８度であった。
【０１８５】
これらの条件の中では、ＣＦ４に対するＣＨＦ３の比率を大きくすることで、傾斜角度を大きくすることができる。また、チャンバ圧力、および、プラズマ発生用の投入エネルギーを大きくすることで、傾斜角度を大きくすることができる。なお、絶縁膜２１４が窒化シリコンで形成される場合、および、絶縁膜２１４が炭窒化シリコンで形成される場合についても、ほぼ同様の結果が得られた。
【０１８６】
上述のように、同じ条件でエッチングを行った場合に、絶縁膜２１５の側面３１５の傾斜角度よりも、絶縁膜２１４の側面３１４の傾斜角度が大きくなる。この点について説明する。
【０１８７】
本実施例のエッチングでは、絶縁膜２１５や絶縁膜２１４がエッチングされるのと並行して、形成された開口の側面に副生成物が堆積する。側面に堆積した副生成物はマスクとして作用する。このため、絶縁膜２１５と絶縁膜２１４とで、エッチングレートが異なり、結果として、形成された開口の側面は傾斜する。
【０１８８】
キャリアガスとして用いられた一酸化炭素に含まれる炭素が、エッチングの対象となっている部材に含まれる元素と反応することで、生成された副生成物が開口の側面に堆積すると考えられる。そのため、絶縁膜２１５の組成と絶縁膜２１４の組成との違いに応じて、副生成物の堆積の度合いが異なる。例えば、酸化シリコンで形成された絶縁膜２１５の場合、一酸化炭素が副生成物として生成される。しかし、一酸化炭素は揮発性が高いため、絶縁膜２１５開口の側面３１５に堆積する副生成物の量は少ない。結果として、絶縁膜２１５の開口の側面３１５の傾斜角度は小さくなる。炭化シリコンで形成された絶縁膜２１４の場合、炭素または炭素を含む化合物が副生成物として生成される。この副生成物の揮発性は一酸化炭素より低いため、絶縁膜２１４の開口の側面３１４に堆積する副生成物の量が多い。結果として、絶縁膜２１４の開口の側面３１４の傾斜角度が大きくなる。
【０１８９】
このように、副生成物の揮発性が異なるため、同じ条件でエッチングを行うことで異なる傾斜角度の側面を持つ開口を形成することができる。
【０１９０】
キャリアガスである一酸化炭素の流量が、エッチングに用いられるガスの全流量の３５％以上であれば、上述のように傾斜角度の異なる開口を形成することができる。アルゴンをキャリアガスとして用いた場合に比べて、一酸化炭素による物理的エッチングは起こりにくいためである。
【０１９１】
続いて図１１（ｃ）に示すように、レジストパターン５０１をマスクとして用いて、絶縁膜２１３、絶縁膜２１２、および、絶縁膜２１１をエッチングする。このときのエッチングは、図１１（ｂ）のプロセスと同じであるため、説明を省略する。
【０１９２】
その後、導波路３０１を構成する導波路部材を少なくとも開口の内部に形成する。導波路部材に対して、エッチング、平坦化などの処理を行うことにより、導波路３０１が形成される。導波路３０１の上には、図３（ａ）〜図３（ｅ）に示された光学部４００を形成する。以上のプロセスにより、光電変換装置が製造される。
【０１９３】
本実施例の方法によれば、プロセス条件を変更することなく、開口を形成することができる。結果として、より簡単なプロセスで、実施例１乃至実施例５の導波路３０１を形成することができる。
【実施例７】
【０１９４】
本発明に係る撮像システムの実施例について説明する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、カメラヘッド、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などがあげられる。図１２に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
【０１９５】
図１２において、１００１はレンズの保護のためのバリア、１００２は被写体の光学像を光電変換装置１００４に結像させるレンズ、１００３はレンズ１００２を通った光量を可変するための絞りである。１００４は上述の各実施例で説明した光電変換装置であって、レンズ１００２により結像された光学像を電気信号に変換する。ここで、光電変換装置１００４の基板にはＡＤ変換部が形成されているものとする。１００７は光電変換装置１００４より出力された信号に各種の補正やデータ圧縮などの処理を行い、画像用信号を取得する画像処理装置である。そして、図１２において、１００８は光電変換装置１００４および画像処理装置１００７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、１００９はデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御部である。１０１０は画像データを一時的に記憶する為のフレームメモリ部、１０１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、１０１２は撮像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。そして、１０１３は外部コンピュータ等と通信する為のインターフェース部である。ここで、タイミング信号などは撮像システムの外部から入力されてもよく、撮像システムは少なくとも光電変換装置１００４と、光電変換装置１００４から出力された撮像信号を処理する画像処理装置１００７とを有すればよい。
【０１９６】
本実施例では、光電変換装置１００４とＡＤ変換部とが同一の基板に形成された構成を説明した。しかし、光電変換装置１００４とＡＤ変換部とが別の基板に設けられていてもよい。また、光電変換装置１００４と画像処理装置１００７とが同一の基板に形成されていてもよい。
【０１９７】
また、それぞれの画素が第１の光電変換部と、第２の光電変換部を含むように構成されてもよい。画像処理装置１００７は、第１の光電変換部で生じた電荷に基づく信号と、第２の光電変換部で生じた電荷に基づく信号とを処理し、光電変換装置１００４から被写体までの距離情報を取得するように構成されてもよい。
【実施例８】
【０１９８】
図１３（ａ）は、車戴カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム２０００は、上述した実施例の光電変換装置２０１０を有する。撮像システム２０００は、光電変換装置２０１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部２０３０と、撮像システム２０００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差算出部２０４０を有する。また、撮像システム２０００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部２０５０と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部２０６０と、を有する。ここで、視差算出部２０４０や距離計測部２０５０は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部２０６０はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
【０１９９】
撮像システム２０００は車両情報取得装置２３１０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム２０００は、衝突判定部２０６０での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ２４１０が接続されている。また、撮像システム２０００は、衝突判定部２０６０での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置２４２０とも接続されている。例えば、衝突判定部２０６０の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ２４１０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置２４２０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
【０２００】
本実施例では車両の周囲、例えば前方または後方を撮像システム２０００で撮像する。図１３（ｂ）に、車両前方を撮像する場合の撮像システムを示した。また、上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【符号の説明】
【０２０１】
１００  基板
１０１  光電変換部
２０１  絶縁体部材
３０１  導波路
３１１〜３１５  導波路の側面
【図１】
2018006652.tif 000003
【図２】
2018006652.tif 000004
【図３】
2018006652.tif 000005
【図４】
2018006652.tif 000006
【図５】
2018006652.tif 000007
【図６】
2018006652.tif 000008
【図７】
2018006652.tif 000009
【図８】
2018006652.tif 000010
【図９】
2018006652.tif 000011
【図１０】
2018006652.tif 000012
【図１１】
2018006652.tif 000013
【図１２】
2018006652.tif 000014
【図１３】
2018006652.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月29日(2017.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に配された光電変換部と、
前記光電変換部の上に配された導波路部材と、
前記基板の上に配され、前記導波路部材の少なくとも一部を囲む絶縁体部材と、を備え、
前記導波路部材は、前記基板の側から順に並ぶ第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有し、
前記第２の側面の傾斜角度は９０度より小さく、
前記第１の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、
前記第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記絶縁体部材は、前記第１の側面に接する第１の絶縁膜、前記第２の側面に接する第２の絶縁膜、および、前記第３の側面に接する第３の絶縁膜を含み、
前記第２の絶縁膜の組成は、前記第１の絶縁膜の組成と異なり、かつ、前記第３の絶縁膜の組成と異なる、
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】
前記基板の上に配された配線を備え、
前記第２の絶縁膜は前記配線の上面に接するように配されている、
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の絶縁膜は前記第２の絶縁膜より厚く、
前記第３の絶縁膜は前記第２の絶縁膜より厚い、
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記配線は金属を含み、
前記第２の絶縁膜における前記金属の拡散係数が、前記第１の絶縁膜における前記金属の拡散係数、および、前記第３の絶縁膜における前記金属の拡散係数より小さい、
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１の絶縁膜の組成は、シリコンおよび酸素を含み、
前記第２の絶縁膜の組成は、シリコンと、炭素および窒素を含む群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含み、
前記第３の絶縁膜の組成は、シリコンおよび酸素を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記導波路部材が前記配線の少なくとも一部を覆っている、
ことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
複数の画素を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を受けるフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部に接続された増幅部と、前記光電変換部および前記フローティングディフュージョン部とは別の場所で前記電荷を保持する電荷保持部と、を含む、
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９】
前記導波路部材が、前記電荷保持部の少なくとも一部を覆っている、
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】
前記電荷保持部を覆う遮光部を備え、
前記導波路部材が、前記遮光部の少なくとも一部を覆っている、
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１１】
前記導波路部材が、前記遮光部のうち前記電荷保持部を覆っている部分を覆っている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記基板から前記遮光部の上面までの第１の距離が、前記基板から前記第１の側面と前記第２の側面との境界までの第２の距離よりも短い、
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記基板の上に配され、前記フローティングディフュージョン部に接続された配線を備え、
前記第１の距離が、前記基板から前記配線までの第３の距離より短い、
ことを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記第２の距離は前記第３の距離より長い、
ことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記絶縁体部材は、前記第１の側面に接する第１の絶縁膜、前記第２の側面に接する第２の絶縁膜、および、前記第３の側面に接する第３の絶縁膜を含み、
前記第２の絶縁膜は前記配線の上面に接するように配されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
前記第１の絶縁膜は前記第２の絶縁膜より厚く、
前記第３の絶縁膜は前記第２の絶縁膜より厚い、
ことを特徴とする請求項１５に記載の光電変換装置。
【請求項１７】
前記配線は金属を含み、
前記第２の絶縁膜の組成は、前記第１の絶縁膜の組成と異なり、かつ、前記第３の絶縁膜の組成と異なり、
前記第２の絶縁膜における前記金属の拡散係数が、前記第１の絶縁膜における前記金属の拡散係数、および、前記第３の絶縁膜における前記金属の拡散係数より小さい、
ことを特徴とする請求項１６に記載の光電変換装置。
【請求項１８】
前記導波路部材、および、前記電荷保持部の少なくとも一部を覆うように配置されたマイクロレンズを備える、
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電変換装置。
【請求項１９】
前記基板と前記マイクロレンズとの間に配されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタと前記マイクロレンズとの間に配された平坦化層と、を備え、
前記カラーフィルタは、前記導波路部材、および、前記電荷保持部の少なくとも一部を覆う、
ことを特徴とする請求項１８に記載の光電変換装置。
【請求項２０】
前記導波路部材の前記第１の側面を形成する第１の部分の厚さは、前記導波路部材の前記第２の側面を形成する第２の部分の厚さよりも大きく、
前記導波路部材の前記第３の側面を形成する第３の部分の厚さは、前記第２の部分の厚さよりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２１】
前記第１の側面の傾斜角度は、前記第３の側面の傾斜角度より大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２２】
前記第１の側面の傾斜角度は、５度から２０度までの範囲に含まれ、
前記第２の側面の傾斜角度は、５５度から８５度までの範囲に含まれ、
前記第３の側面の傾斜角度よ、５度から２０度までの範囲に含まれる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２１いずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２３】
前記導波路部材は、第４の側面を有し、
前記基板から近い順に前記第１の側面、前記第２の側面、前記第３の側面、および、前記第４の側面が並び、
前記第３の側面の傾斜角度が前記第４の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２４】
前記導波路部材は、第５の側面を有し、
前記基板から近い順に前記第１の側面、前記第２の側面、前記第３の側面、前記第４の側面、および、前記第５の側面が並び、
前記第５の側面の傾斜角度が前記第４の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする請求項２３に記載の光電変換装置。
【請求項２５】
前記第１の側面の傾斜角度は、前記第３の側面の傾斜角度より大きく、
前記第３の側面の傾斜角度は、前記第５の側面の傾斜角度より大きい、
ことを特徴とする請求項２４に記載の光電変換装置。
【請求項２６】
前記第１の側面、前記第２の側面、および、前記第３の側面について求めた最小二乗近似直線の傾斜角度が２０度以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項２７】
前記最小二乗近似直線の傾斜角度が２５度以上である、
ことを特徴とする請求項２６に記載の光電変換装置。
【請求項２８】
基板に配された光電変換部と、
前記基板の上に配され、前記光電変換部の上に位置する開口を有する絶縁体部材と、
前記光電変換部の上であって、前記開口の内部に配された導波路部材と、を備え、
前記開口は、前記基板の側から順に並ぶ第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有し、
前記第２の側面の傾斜角度は９０度より小さく、
前記第１の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、
前記第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２９】
前記絶縁体部材は、前記開口の第１の側面を成す第１の絶縁膜、前記第２の側面を成す第２の絶縁膜、および、前記第３の側面を成す第３の絶縁膜を含み、
前記第２の絶縁膜の組成は、前記第１の絶縁膜の組成と異なり、かつ、前記第３の絶縁膜の組成と異なる、
ことを特徴とする請求項２８に記載の光電変換装置。
【請求項３０】
請求項１乃至請求項２９のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号を処理して画像用信号を取得する処理装置と、を備えた撮像システム。
【請求項３１】
移動体であって、
請求項１乃至請求項２９のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく画像用信号に対して処理を行う処理装置と、
前記処理の結果に基づいて前記移動体を制御する制御手段と、を有することを特徴とする移動体。
【請求項３２】
光電変換部を含む基板の上に、前記基板の側から順に並んだ第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および、第３の絶縁膜を含む絶縁体部材を形成する工程と、
前記絶縁体部材の前記光電変換部の上に対応する位置に開口を形成する工程と、
前記開口に導波路部材を形成する工程と、を有し、
前記開口において、前記第１の絶縁膜の成す第１の側面の傾斜角度が前記第２の絶縁膜の成す第２の側面の傾斜角度より小さく、かつ、前記第３の絶縁膜の成す第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、かつ、前記第２の側面の傾斜角度が９０度より小さい、
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項３３】
前記第２の絶縁膜の組成は、前記第１の絶縁膜の組成と異なり、かつ、前記第３の絶縁膜の組成と異なり、
前記開口を形成する工程は、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜、および、前記第３の絶縁膜に対して同じ条件で行われるエッチングを含む、
ことを特徴とする請求項３２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３４】
前記開口を形成する工程は、一酸化炭素を含むガスを用いたプラズマエッチングによって行われる、
ことを特徴とする請求項３３に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３５】
前記ガスにおける一酸化炭素の流量が、全流量の３５％以上である、
ことを特徴とする請求項３４に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３６】
前記開口を形成する工程において、前記絶縁体部材に対するエッチングと形成された前記開口の一部の側面への副生成物の堆積とが並行して行われ、
前記第１の絶縁膜に対するエッチングが行われているときに生成される第１の副生成物の揮発性が、前記第２の絶縁膜に対するエッチングが行われているときに生成される第２の副生成物の揮発性より高く、
前記第３の絶縁膜に対するエッチングが行われているときに生成される第３の副生成物の揮発性が、前記第２の副生成物の揮発性より高い、
ことを特徴とする請求項３２乃至３５のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の１つの側面に係る実施例の光電変換装置は、基板に配された光電変換部と、前記光電変換部の上に配された導波路部材と、前記基板の上に配され、前記導波路部材の少なくとも一部を囲む絶縁体部材と、を備え、前記導波路部材は、前記基板の側から順に並ぶ第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有し、前記第２の側面の傾斜角度は９０度より小さく、前記第１の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、前記第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の別の側面に係る実施例の光電変換装置は、基板に配された光電変換部と、前記基板の上に配され、前記光電変換部の上に位置する開口を有する絶縁体部材と、前記光電変換部の上であって、前記開口の内部に配された導波路部材と、を備え、前記開口は、前記基板の側から順に並ぶ第１の側面、第２の側面、および、第３の側面を有し、前記第２の側面の傾斜角度は９０度より小さく、前記第１の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、前記第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さい、ことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の別の側面に係る実施例の光電変換装置の製造方法は、光電変換部を含む基板の上に、前記基板の側から順に並んだ第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および、第３の絶縁膜を含む絶縁体部材を形成する工程と、前記絶縁体部材の前記光電変換部の上に対応する位置に開口を形成する工程と、前記開口に導波路部材を形成する工程と、を有し、前記開口において、前記第１の絶縁膜の成す第１の側面の傾斜角度が前記第２の絶縁膜の成す第２の側面の傾斜角度より小さく、かつ、前記第３の絶縁膜の成す第３の側面の傾斜角度が前記第２の側面の傾斜角度より小さく、かつ、前記第２の側面の傾斜角度が９０度より小さい、ことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
図５は、実施例３に係る光電変換装置の構成を模式的に示している。図５（ａ）は、光電変換装置の平面構造を模式的に示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の線ＡＢに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図５（ｃ）は、図５（ａ）の線ＣＤに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１乃至図４と同じ部分には、同じ符号が付されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
光電変換装置は、光電変換部１０１と、光電変換部１０１の上に配された導波路３０１とを備える。図５（ａ）に示されるように、平面視において、導波路３０１は光電変換部１０１と重なるように配置される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
実施例４について説明する。図６は、実施例４に係る光電変換装置の平面構造を模式的に示している。図７（ａ）は、図６の線ＡＢに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図７（ｂ）は、図６の線ＣＤに沿った光電変換装置の断面構造を模式的に示している。図１乃至図５と同じ部分には同じ符号を付してある。なお、図６においては同じ構造が繰り返し配置されているため、その部分については符号を省略している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
図６においては、実施例３と同様に円形の平面形状を持つ導波路３０１が示されている。しかし、図１に示された実施例１の導波路３０１、および、図４に示された実施例２の導波路３０１を本実施例に適用してもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
さらに別の変形例が図８（ｂ）に示される。第３の側面３１３の傾斜角度が、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５の傾斜角度より大きい。例えば第３の側面３１３の傾斜角度が、５５度から８５度の範囲に含まれる。そして、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５の傾斜角度が、それぞれ、５度から２０度の範囲に含まれる。このような構成においても、感度向上の効果を得ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
図９（ａ）においては、実施例３および実施例４と同様に円形の平面形状を持つ導波路３０１が示されている。しかし、図１に示された実施例１の導波路３０１、および、図４に示された実施例２の導波路３０１を本実施例に適用してもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５７】
また、第１の側面３１１の傾斜角度よりも、第３の側面３１３の傾斜角度、および、第５の側面３１５の傾斜角度が小さいことが好ましい。さらに、第３の側面３１３の傾斜角度よりも、第５の側面３１５の傾斜角度が小さいことが好ましい。つまり、導波路３０１の入射面３０３に近い部分の側面は、光電変換部１０１の受光面に対して垂直に近いほうがよい。このような構成によれば感度をさらに向上させることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６７】
さらに別の変形例が図８（ｂ）に示される。第３の側面３１３の傾斜角度が、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５の傾斜角度より大きい。例えば第３の側面３１３の傾斜角度が、５５度から８５度の範囲に含まれる。そして、第１の側面３１１、第２の側面３１２、第４の側面３１４、および、第５の側面３１５の傾斜角度が、それぞれ、５度から２０度の範囲に含まれる。このような構成においても、感度向上の効果を得ることができる。