(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有する基板と、
前記表面の上に設けられ、それぞれが絶縁膜と配線パターンとを含む複数の配線層と、
前記配線層の上に設けられ、それぞれが第１の電極と前記第１の電極の上に設けられた光電変換層とを含む、第１の光電変換部及び第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部の上に設けられた第１のカラーフィルタと、
前記第２の光電変換部の上に設けられ、前記第１のカラーフィルタとは異なる色の光を透過する第２のカラーフィルタと、
前記基板に設けられ、前記第１の光電変換部に含まれる光電変換層で生じた信号を読み出す第１の読み出し回路と、
前記基板に設けられ、前記第２の光電変換部に含まれる光電変換層で生じた信号を読み出す第２の読み出し回路と、
前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部と重ならない領域であって、前記基板に設けられた周辺回路を有する周辺回路領域と、
前記周辺回路領域に設けられた電極と、を備え、
前記第１の光電変換部が有する前記第１の電極の下面と、前記第２の光電変換部が有する前記第１の電極の下面は、前記複数の配線層のうちの同一の配線層の前記配線パターンの上面に接しており、
前記第１の電極の下面と前記表面との間に設けられた配線層の数は、前記周辺回路領域に設けられた電極の下面と前記表面との間に設けられた配線層の数よりも少ないことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部のそれぞれは、前記光電変換層の上に設けられた第２の電極を有す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】
前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部のそれぞれの前記第２の電極の上面と前記表面との最短距離は、前記電極の下面と前記表面との最短距離よりも短い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の光電変換部及び前記第２の光電変換部のそれぞれの前記第２の電極の上面と前記表面との最短距離は、前記電極の下面と前記表面との最短距離よりも長く、前記電極の配線パターンの上面と前記表面との最短距離よりも短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】
前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部のそれぞれの前記第２の電極の上面と前記表面との最短距離は、前記電極の上面と前記表面との最短距離と等しい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６】
前記電極は遮光膜として機能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】
前記光電変換層は、量子ドット層である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】
前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部のそれぞれは、前記第１の電極と前記光電変換層との間に、第２の絶縁膜を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第１の光電変換部に含まれる光電変換層と前記第２の光電変換部に含まれる光電変換層とは連続していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタの上に、マイクロレンズが設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記電極の上に、外部と電気的に接続されるパッド電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
導電体からなるプラグを有し、
前記プラグの上面は前記パッド電極の下面と接し、
前記プラグの下面は前記電極の上面と接することを特徴とする請求項１１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２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の信号を処理する信号処理部と、を有する撮像システム。
【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、光電変換装置を用いた撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換膜を用いた光電変換装置が知られている。特許文献１には、２つの透明電極に挟まれた光電変換層を有する光電変換部が半導体基板の上に設けられた構成が開示されている。更に、特許文献１では、感度の低下を抑制するため光電変換層の膜面を基板に対して傾斜するように設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０９４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、光電変換部の電極と配線層との位置関係については詳細に検討されていない。光電変換部の電極と読み出し素子との間の信号経路と、配線層との間に生じる寄生容量によって、信号経路の容量が増大してしまう可能性がある。信号経路の容量が増大すると、信号に重畳するノイズの増大や、読み出しやリセット動作において駆動速度の低下が生じ得る。そこで、本発明は、信号経路の容量の増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの光電変換装置は、光電変換装置において、第１の領域と第２の領域を有し、表面を有する基板と、前記第１の領域の前記表面の上に設けられ、第１の電極と前記第１の電極の上に設けられた光電変換層とを含む光電変換部と、前記第１の領域に設けられた読み出し回路と、前記第２の領域に設けられた周辺回路と、前記第２の領域の前記表面の上に設けられ、配線パターンを含む第１の配線層と、前記第１の電極の下面と接し、導電体からなり、前記光電変換層と前記読み出し回路と電気的に接続する第１の接続部と、前記配線パターンの下面と接し、導電体からなり、前記周辺回路と電気的に接続する第２の接続部と、を有し、前記第１の電極の下面と前記表面との最短距離は、前記配線パターンの下面と前記表面との最短距離よりも短い。
【０００６】
また、本発明の一つの光電変換装置は、光電変換装置において、第１の領域と第２の領域を有し、表面を有する基板と、前記第１の領域の前記表面の上に設けられ、第１の電極と前記第１の電極の上に設けられた光電変換層とを含む光電変換部と、前記第１の領域に設けられた読み出し回路と、前記第２の領域に設けられた周辺回路と、前記第２の領域の前記表面の上に設けられ、配線パターンを含む第１の配線層と、前記配線パターンの下面と接し、導電体からなり、前記周辺回路と電気的に接続する接続部と、を有し、前記基板は、半導体基板であり、前記読み出し回路は、第１の半導体領域を有するトランジスタを含み、前記第１の電極は、前記表面に直接接し、前記第１の半導体領域に電気的に接続されており、前記第１の電極の下面と前記表面との最短距離は、前記配線パターンの下面と前記表面との最短距離よりも短い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によって、信号経路の容量の増大を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態を説明するための平面模式図である。
【図２】第１の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図３】第２の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図４】第３の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図５】第４の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図６】第５の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図７】第６の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図８】第７の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図９】第８の実施形態を説明するための断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１及び図２を用いて説明する。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。
【００１０】
図１に、光電変換装置１００の平面レイアウト図を示す。光電変換装置１００は、受光領域１０と、被遮光領域２０と、周辺回路領域３０を含む。被遮光領域２０は、受光領域１０の外側に設けられた領域である。受光領域１０および被遮光領域２０には、複数の画素が２次元アレイ状に配列されている。画素は、少なくとも１つの光電変換部と、光電変換部にて生じた信号を読み出すための読み出し回路を含む。読み出し回路は、例えば、光電変換部と電気的に接続した転送トランジスタや、光電変換部と電気的に接続したゲート電極を有する増幅トランジスタや、光電変換部をリセットするためのリセットトランジスタを含む。周辺回路領域３０は、受光領域１０の動作の制御や受光領域１０から読み出された信号の処理を行う周辺回路が設けられた領域であり、例えば、増幅回路、水平走査回路、および垂直走査回路を含む。被遮光領域２０と周辺回路領域３０は、半導体基板の表面に対して垂直な方向から見た場合に、遮光膜によって覆われている。一方、受光領域１０は、半導体基板の表面に対して垂直な方向から見た場合（平面視した場合）に、遮光膜が設けられていないか、画素毎に開口されている遮光膜が設けられており、光が半導体領域に到達する。被遮光領域２０に配された画素の少なくとも一部はオプティカルブラック画素（ＯＰＢ画素）であり、ＯＰＢ画素にて得られた信号はノイズ信号として利用される。つまり、各領域は２つに分けることが出来る。１つの領域１０１は、受光領域１０を含み、もう１つの領域１０２は非遮光領域２０と周辺回路領域３０を含む。領域１０２は領域１０１の外側に設けられている。
【００１１】
図２は、図１に示した平面レイアウト図におけるＡ−Ａ’部分の断面を示す図である。Ａ−Ａ’部分は、受光領域１０を含む領域１０１と、周辺回路領域３０を含む領域１０２に渡る部分である。領域１０１には、複数の光電変換部２１８が半導体基板（以下、単に基板ともいう）２０１の上に設けられている。ここでは、２つの光電変換部を図示している。２つの光電変換部２１８は、基板２０１の表面２０２に沿って配列している。ここで、表面２０２に対して垂直な方向であって、表面２０２から離れる方向を上方向とし、表面２０２に対して垂直な方向であって、基板内部に向かう方向を下方向とする。また、表面２０２を基準とした場合、上方向の距離は高さとも言える。
【００１２】
光電変換部２１８は、電極２１９と、光電変換層２２０と、電極２２１を含んで構成されている。電極２１９は下部電極とも称し、アルミニウムや銅を主成分とする導電体からなる。電極２２１は上部電極とも称し、透明導電材料からなることが望ましく、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やポリイミドを主成分とする導電体からなる。そして、電極２２１は、電極２２６を介して、周辺回路と電気的に接続される。光電変換層２２０は、例えば、無機材料あるいは有機材料からなる光電変換可能な材料からなる。光電変換層２２０として、例えば、無機材料の場合には、アモルファスシリコン層、アモルファスセレン層、量子ドット層、化合物半導体層等を適宜選択できる。光電変換層２２０の材料として、例えば、有機材料の場合には、金属錯体色素、シアニン系色素等の色素等がある。また、別の有機材料としては、アクリジン、クマリン、トリフェニルメタン、フラーレン、アルミニウムキノリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾール、ポリチオール、ポリピロール、ポリチオフェンなどの誘導体がある。本実施形態では、量子ドット層である。例えば、量子ドット層は、ＡｌＧａＡｓあるいはＧａＡｓのバッファ材と、ＩｎＡｓあるいはＩｎＧａＡｓの量子ドットからなる。領域１０１の基板２０１には、複数のトランジスタ２１６が配されている。領域１０２の基板２０１には、複数のトランジスタ２１７が配されている。複数のトランジスタ２１７は、上述の処理回路を構成する。
【００１３】
基板２０１の表面２０２の上には、配線構造体２０３が設けられている。配線構造体２０３は、少なくとも１層の配線層を有する。ここでは、配線構造体２０３は、領域１０１と領域１０２に連続して設けられた絶縁膜２０４〜２０６と、領域１０２に設けられ、領域１０１には設けられていない絶縁膜２０７、２０８を有する。更に、配線構造体２０３は、領域１０１と領域１０２の両方に設けられた配線層２０９、２１０と、領域１０２に設けられ、領域１０１には設けられていない配線層２１１、２１２、２１３を有する。各配線層は、互いに異なる高さに位置し、少なくとも１つの配線パターンを有する。配線層２１２は、例えば、領域１０２において、領域１０２の少なくとも一部において領域１０２の基板へ入射し得る光を低減する遮光膜として機能する。また、配線層２１３は、外部との接続のための端子（パッド部）となる。保護膜２１４は、領域１０１の光電変換部２１８の上から配線層２１３を覆い、配線層２１３の上面の一部を露出させる開口２１５を有する。領域１０１の保護膜２１４の上には、カラーフィルタ層２２２とマイクロレンズ層２２３が設けられている。カラーフィルタ層２２２は、複数のカラーフィルタを含み、マイクロレンズ層２２３は複数のマイクロレンズを含む。
【００１４】
光電変換部２１８の電極２１９は、配線層２１０と、導電体からなるプラグとを介し、基板２０１に設けられた読み出し回路のトランジスタの一部に電気的に接続されている。ここで、電極２１９は、下面２１９ａと上面２１９ｂを有する。下面２１９ａはプラグ２２４（接続部）と接し、電気的に接続されている。プラグ２２４は、他の配線層を介して、基板２０１に設けられたトランジスタの一部に電気的に接続される。光電変換部２１８にて生じた信号は、配線層２１０を介して、トランジスタの一部に伝達される。電極２２１は、電極２２４を介して配線層２１０と電気的に接続される。この時、領域１０２の上には、電極２１９の下面２１９ａよりも高い位置に配線層２１２、２１３が配されている。配線層２１２が有する配線パターンは、下面２１２ａと上面２１２ｂを有する。配線層２１２の配線パターンは、配線層と、導電体からなるプラグとを介し、基板２０１に設けられた周辺回路と電気的に接続されている。配線層２１２の配線パターンの下面２１２ａは、プラグ２２５（接続部）と接し、電気的に接続されている。プラグ２２５は、他の配線層を介して、基板２０１に設けられた周辺回路のトランジスタの一部に電気的に接続される。
【００１５】
ここで、電極２１９の下面２１９ａは、表面２０２から距離ｄ１離れた位置に配され、配線層２１２の下面２１２ａは、表面２０２から距離ｄ２離れた位置に配されている。そして、距離ｄ１は距離ｄ２よりも短い（ｄ１＜ｄ２）。ここで、距離は、基板２０１の表面２０２から各面までの最短距離である。これは、電極２１９と基板２０１に設けられた読み出し回路との間の信号経路が、配線層２１２と基板２０１に設けられた周辺回路との間の信号経路よりも短いとも言える。この電極２１９と基板２０１との距離が長いと配線層とプラグによって形成される信号経路の長さが増えるので、導電体の面積が増加して容量が増えてしまうため、距離ｄ１は距離ｄ２よりも短いことが望ましい。このような構成によって、光電変換部の信号経路の容量の増大を低減することが可能となる。よって、例えば、光電変換部２１８がトランジスタ２１６のソースに電気的に接続する場合には、時定数（ＲＣ）が小さくなるため、トランジスタ２１６を介して信号経路をリセットする際の速度が向上する。また、光電変換層と同一ノードの容量が低減されるため、熱雑音（ＫＴＣノイズ）を低減することが可能となる。更に、電極２１９と基板２０１との間に存在し得る配線層の数（配線層の数がゼロ、すなわち配線層が設けられていない場合を含む）が、配線層２１２と基板２０１との間に存在する配線層の数よりも少ない。よって、電極２１９から基板２０２までの信号経路が通る配線層の数が少ないため、信号経路と各配線層との間に生じる寄生容量を低減することが可能である。なお、領域１０２の周辺回路には多くの回路が設けられているため、配線層の層数を維持または多くすることが望まれる。本実施形態の構成によれば、領域１０２の配線層の数を減らすことなく、信号経路の容量の増大を低減することが可能となる。なお、このような構成によって、光電変換部２１８と基板２０１との間の信号経路における抵抗（Ｒ）も低減することが可能である。
【００１６】
本実施形態では、電極２２１の上面と表面２０２との距離は、配線層２１２の下面２１２ａと表面２０２との距離よりも短い。このような構成によって、光電変換部２１８と基板２０１との距離を短くすることが出来る。また、電極２２１の上面と表面２０２との距離は、配線層２１２の下面２１２ａと表面２０２との距離よりも長く、配線層２１２の上面２１２ｂと表面２０２との距離ｄ３よりも短くてもよい。このような構成であれば、領域１０１と領域１０２との段差を低減することが出来る。また、更に、電極２２１の上面と表面２０２との距離は、配線層２１２の上面２１２ｂと表面２０２との距離と等しくてもよい。このような構成によって、更に、領域１０１と領域１０２との段差を低減することが出来る。また、電極２２１は、電極２１９と同一の高さに位置していてもよい。また、領域１０１と領域１０２を有する構成を示したが、例えば、領域１０１内において、電極２１９の下面２１９ａと基板２０１との距離が、配線層２１０の下面と基板２０１との距離よりも小さくてもよい。
【００１７】
また、本実施形態では、読み出し回路のトランジスタとして転送トランジスタの例を説明し、光電変換部２１８の電極２１９は転送トランジスタのソースに接続される構成を示した。転送トランジスタのドレインは、信号線や増幅回路に接続されうる。光電変換部２１８の電極２１９が接続される部分は、例えば、ソースフォロワ回路を構成する増幅トランジスタのゲート電極と接続してもよく、これらの構成に限らない。
【００１８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図３を用いて説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１９】
本実施形態の光電変換部３１８は、電極３１９と、その上に設けられた光電変換層３２０と、光電変換層３２０の上に設けられた電極３２１を有する。ここで、電極３１９は、基板２０１の表面２０２に直接接して設けられており、半導体領域３０１と電気的に接続されている。つまり、本実施形態においては、電極３１９の下面と接する接続部は設けられていない。絶縁膜３０４は、表面２０２の上に設けられ、領域１０１と領域１０２に渡って設けられている。光電変換層３２０は、絶縁膜３０４に設けられた開口を埋め、電極３１９と電気的に接続され、領域１０１において絶縁膜３０４の開口以外の上を覆っている。電極３２１は、光電変換層３２０を覆い、領域１０２に設けられた配線層３０９と電気的に接続される。保護膜２１４は、領域１０１から領域１０２に渡って、電極３２１の上から配線層３０９の上に延在する。保護膜２１４は開口２１５を有し、配線層３０９の上面の一部を露出させており、配線層３０９は端子として機能する。ここで、配線層３０９に含まれる別の配線パターンの下面と接する接続部（不図示）を有していてもよい。本実施形態においては、電極３１９の下面３１９ａは配線層３０９の下面３０９ａよりも基板２０１の近くに位置する。つまり、下面３１９ａと表面２０２との距離が、下面３０９ａと表面２０２との距離よりも短い。また、電極３１９の上面３１９ｂは配線層３０９の下面３０９ａよりも基板２０１の近くに位置し、電極３１９の上面３１９ｂは配線層３０９の上面３０９ｂよりも基板２０１の近くに位置する。つまり、上面３１９ｂと表面２０２との距離が、下面３０９ａと表面２０２との距離よりも短く、上面３１９ｂと表面２０２との距離が、上面３０９ｂと表面２０２との距離よりも短い。このような構成によって、より信号経路の容量の増大を抑制することが可能となる。
【００２０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図４を用いて説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２１】
本実施形態の光電変換部４１８は、電極２１９と光電変換層２２０との間に、絶縁膜４０１を有するＭＩＳ型の構造を有する点で、第１の実施形態と異なる。絶縁膜４０１は、シリコン酸化膜からなる、コンフォーマルな膜であり、電極２１９の形状を踏襲する上面を有する。このような構成においても、第１の実施形態と同様に信号経路の容量の増大を抑制することが可能である。
【００２２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図５を用いて説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２３】
本実施形態の光電変換部５１８は、電極５１９と、電極５１９の上に設けられた光電変換層５２０と、光電変換層５２０の上に設けられた電極５２１を有する。ここで、領域１０１の絶縁膜５０５と絶縁膜５０６が開口を有し、光電変換部５１８は開口の側面と底面に沿って設けられている。そして、開口の中の光電変換部５１８の上に保護膜５１４が設けられている。
【００２４】
電極５１９の下面５１９ａと表面２０２との距離ｄ４は、配線層２１２の下面２１２ａと表面２０２との距離ｄ２よりも短い。このような構成においても、信号経路の容量の増大を抑制することが可能となる。
【００２５】
なお、保護膜５１４は、開口の平坦化層としても機能しうる。電極５１９の上面５１９ａは配線層２１２の下面２１２ａよりも表面２０２に近い。すなわち、上面５１９ａと表面２０２との距離は、下面２１２ａと表面２０２との距離よりも短い。
【００２６】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２７】
本実施形態の光電変換部６１８は、電極２１９と、電極２１９の上に設けられた光電変換層６２０と、光電変換層６２０の上に設けられた電極２２１と、電極２１９の上面の一部を露出する開口を有する絶縁膜６０１とを有する。絶縁膜６０１の開口の側面は電極２１９の上に位置し、光電変換層６２０と界面を構成し、導波路として機能し得る。この時、絶縁膜６０１は、シリコン酸化膜からなり、光電変換層６２０は、量子ドット膜からなる。これらの材料は、絶縁膜６０１の屈折率は、光電変換層６２０の屈折率よりも低ければ良い。このような構成によって、光が隣接する光電変換層へ混入することを低減することが出来る。
【００２８】
また、本実施形態では、光電変換層６２０は、絶縁膜６０１の上面の上にも延在し、その上面と下面との距離ｄ６は、開口の中の光電変換層６２０の上面と下面との距離ｄ５よりも短い。しかし、光電変換層６２０の上面が絶縁膜６０１の上面と面一であってもよい。
【００２９】
（第６の実施形態）
第６の実施形態について、図７を用いて説明する。第６の実施形態は、第５の実施形態にて説明した導波路構造を有する構成を示している。本実施形態において、第１の実施形態及び第５の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３０】
本実施形態の光電変換部７１８は、電極２１９と、電極２１９の上に設けられた光電変換層７２０と、光電変換層７２０の上に設けられた電極２２１と、電極２１９の上面の一部を露出する開口を有する絶縁膜７０１を有する。この絶縁膜７０１と光電変換層７２０は、第５の実施形態と同様に導波路として機能し得る。ここで、カラーフィルタ層２２２は、第１の色に対応する第１カラーフィルタ７２２ａと、第１の色と異なる第２の色に対応する第２カラーフィルタ７２２ｂとを含む。ここで、第１カラーフィルタ７２２ａと、第２カラーフィルタ７２２ｂは、互いに異なる分光透過率プロファイルを有する。
【００３１】
このような構成において、第１のカラーフィルタ７２２ａに対応する光電変換部７１８は、絶縁膜７０１の上面における開口の幅ｄ７を有し、第２のカラーフィルタ７２２ｂに対応する光電変換部７１８は、絶縁膜７０１の上面における開口の幅ｄ８を有する。ここで、開口の幅ｄ７と開口の幅ｄ８は互いに異なる。これら幅の関係について説明する。例えば、可視光に対応したカラーフィルタ層７２２において、白色光を入射したときに感度をそろえたい場合には次のようにする。第１のカラーフィルタ７２２ａを透過する光が、第２のカラーフィルタ７２２ｂを透過する光よりも少ない場合には、幅ｄ７を幅ｄ８よりも広くする。また、例えば、可視光に対応したカラーフィルタ層７２２において、光の回折による混色を低減したい場合には次のようにする。第２のカラーフィルタ７２２ｂを透過する光の波長が第１のカラーフィルタ７２２ａを透過する光の波長よりも長い場合には、幅ｄ７を幅ｄ８よりも広くする。
【００３２】
このように、カラーフィルタ層７２２の特性に応じて、開口の幅を変えることが可能である。なお、開口の幅とは、表面２０２に平行な方向における長さであり、導波路の幅でもある。本実施形態では絶縁膜７０１の上面における幅を変更したが、それ以外の部分で幅の大きさを変更してもよい。
【００３３】
（第７の実施形態）
第７の実施形態について、図８を用いて説明する。第７の実施形態は、第５の実施形態にて説明した導波路構造を有する構成であり、導波路の高さを変えた点が異なる。第７の実施形態は、第６の実施形態とは、導波路の幅を変えるか、高さを変えるかで異なる。本実施形態において、第１の実施形態、第５の実施形態、及び第６の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
本実施形態の光電変換部８１８は、電極２１９と、電極８１９の上に設けられた光電変換層８２０と、光電変換層７２０の上に設けられた電極２２１と、電極２１９の上面の一部を露出する開口を有する絶縁膜８０１とを有する。この絶縁膜８０１と光電変換層８２０は、第５の実施形態と同様に導波路として機能し得る。ここで、カラーフィルタ層２２２は、第１の色に対応する第１カラーフィルタ８２２ａと、第１の色と異なる第２の色に対応する第２カラーフィルタ８２２ｂとを含む。ここで、第１カラーフィルタ８２２ａと、第２カラーフィルタ８２２ｂは、互いに異なる分光透過率プロファイルを有する。
【００３５】
このような構成において、第１のカラーフィルタ８２２ａに対応する光電変換部８１８の電極の下には、絶縁膜８０２が設けられている。電極８１９の下面８１９ａは、プラグ２２４ａ（接続部）と接する。この絶縁膜８０２によって、電極８１９の下面８１９ａと表面２０２との距離は、距離ｄ９となる。第１のカラーフィルタ８２２ａに対応する光電変換層８２０は、電極８１９の上面８１９ｂから絶縁膜８０１の上面の高さまでの距離ｄ１１だけの厚みを有する。一方、第２のカラーフィルタ８２２ｂに対応する光電変換部８１８は、絶縁膜８０２の上には設けられておらず、電極８１９の下面８１９ｂと表面２０２との距離は、距離ｄ１０を有する。ここで、距離ｄ９は距離ｄ１０よりも大きい。第２のカラーフィルタ８２２ｂに対応する光電変換層８２０は、電極８１９の上面８１９ｂから絶縁膜８０１の上面の高さまでの距離ｄ１２だけの厚みを有する。ここで距離ｄ１１は距離ｄ１２よりも薄い。このようにカラーフィルタ層７２２の特性に応じて、導波路の高さを変えることが可能である。
【００３６】
導波路の高さの関係について説明する。例えば、カラーフィルタ層８２２が含む各カラーフィルタと、光電変換層における光の吸収とに応じて、深さを変えることが望ましい。例えば、第２のカラーフィルタ８２２ｂが、第１のカラーフィルタ８２２ａよりも波長の長い光を透過するために設けられ、光電変換層８２０がアモルファスシリコン層の場合には、距離ｄ１２は距離ｄ１１よりも大きくすることが望ましい。
【００３７】
このように、カラーフィルタ層８２２の特性に応じて、導波路の高さを変えることが可能である。なお、光電変換層８２０は、絶縁膜８０１の上面の上にも延在しているが、開口の中のみ、すなわち絶縁膜８０１の上面と面一の上面を有する構成でもよい。
【００３８】
なお、本実施形態の製造方法は、絶縁膜２０６を形成した後に、絶縁膜８０２を形成し、電極８１９を形成することで製造可能である。また、本実施形態と第６の実施形態とを組み合わせてもよい。
【００３９】
（第８の実施形態）
第８の実施形態について、図９（ａ）、図９（ｂ）を用いて説明する。第８の実施形態は、第６の実施形態や第７の実施形態とは、光電変換層の厚みが異なる。本実施形態において、第１の実施形態、第６の実施形態、及び第７の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
図９（ａ）は、第６の実施形態に対応する図である。図９（ａ）において、光電変換部９１８は、電極２１９と、絶縁膜７０１と、光電変換層９２０と、電極９２１とを含む。ここで、光電変換層９２０は、絶縁膜７０１の上面から、絶縁膜の開口の側面を覆い、電極２１９の上を覆っており、絶縁膜７０１の形状を踏襲した上面を有するコンフォーマルな膜である。更に、電極９２１も同様に、光電変換層９２０の上面の形状を踏襲した上面を有するコンフォーマルな膜として形成されている。そして、保護膜９１４が、電極９２１の上面に沿って、電極９２１の上面の窪みを埋め、領域１０１において平坦化膜として機能している。
【００４１】
図９（ｂ）は、第７の実施形態に対応する。図９（ｂ）において、光電変換部１０１８は、電極８１９と、絶縁膜８０１と、光電変換層１０２０と、電極１０２１とを含む。ここで、光電変換層１０２０は、絶縁膜８０１の上面から、絶縁膜の開口の側面を覆い、電極８１９の上を覆っており、絶縁膜８０１の形状を踏襲した上面を有するコンフォーマルな膜である。更に、電極１０２１も同様に、光電変換層１０２０の上面の形状を踏襲した上面を有するコンフォーマルな膜として形成されている。そして、保護膜１０１４が、電極１０２１の上面に沿って、電極１０２１の上面の窪みを埋め、領域１０１において平坦化膜として機能している。このような構成においても、第１の実施形態と同様に信号経路の容量の増大を抑制することが可能となる。
【００４２】
以下、上記の各実施形態に係る光電変換装置の応用例として、該光電変換装置が組み込まれた撮像システムについて例示的に説明する。撮像システムの概念には、撮影を主目的とするカメラなどの装置のみならず、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。撮像システムは、上記の実施形態として例示された本発明に係る光電変換装置と、該光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。該信号処理部は、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。
【００４３】
各実施形態において、基板として半導体基板を例に説明を行ったが、回路が形成されたガラス基板やフレキシブル基板等であってもよい。また、下部電極よりも高い位置にある配線層が存在する領域についても領域１０２に限定されない。しかし、領域１０２に配線層が存在する場合には、各実施形態の構成の製造が容易となる。また、絶縁膜や保護膜は単層でも多層でもよく、各層が異なる材料からなっていてもよい。その他、第１〜第８の実施形態は、適宜変更、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０１  領域
１０２  領域
２０１  基板
２０２  表面
２１８  光電変換部
２１９  電極
２１９ａ  下面
２１９ｂ  上面
２２０  光電変換層
２２１  電極
２１４  保護膜
２０３  配線構造体
２０４〜２０８  絶縁膜
２１２ａ  下面
２１２ｂ  上面
２０９〜２１３  配線層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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