(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子が２次元マトリクス状に配列されており、
各受光素子は、第１電極、光電変換層及び第２電極から成り、
光電変換層は、第１電極側から、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有しており、
受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層は除去されており、
第１電極及び第１化合物半導体層は、受光素子間で共通であり、
第１電極近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度は、第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低い撮像装置。
【請求項２】
第１化合物半導体層は、第１電極側に位置し、不純物濃度が低い第１層、及び、第２化合物半導体層側に位置し、不純物濃度が高い第２層の２層構造を有する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
第１化合物半導体層の第１層における不純物濃度は、１×１０14ｃｍ-3乃至５×１０15ｃｍ-3であり、
第１化合物半導体層の第２層における不純物濃度は、５×１０15ｃｍ-3乃至１×１０18ｃｍ-3である請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
第１化合物半導体層の第２層は、第１化合物半導体層の第１層よりも薄い請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域における第１化合物半導体層には、高抵抗領域から成る素子分離領域が形成されている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域には、アンドープの第３化合物半導体層が形成されている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
複数の受光素子が２次元マトリクス状に配列されており、
各受光素子は、第１電極、光電変換層及び第２電極から成り、
光電変換層は、第１電極側から、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有しており、
受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層は除去されており、
第１電極及び第１化合物半導体層は、受光素子間で共通であり、
第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域における第１化合物半導体層には、素子分離領域が形成されている撮像装置。
【請求項８】
素子分離領域は高抵抗領域から成る請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域には、アンドープの第３化合物半導体層が形成されている請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１０】
第１化合物半導体層は、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層から成り、
第２化合物半導体層は、ｐ−ＩｎＰ層から成る請求項１又は請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１１】
第１化合物半導体層と第２化合物半導体層との間には、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層が形成されており、
ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層は、第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域に延在している請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
受光素子の配列ピッチは５μｍ以下である請求項１又は請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１３】
成膜用基板上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有し、成膜用基板近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度が第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低い光電変換層を形成した後、
受光素子を形成すべき第２化合物半導体層の領域に第２電極を形成し、且つ、受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層を除去し、以て、２次元マトリクス状に配列された複数の受光素子を得た後、
全面に絶縁層を形成し、第２電極上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで第２電極に接続されたコンタクト部を設け、その後、
読出し用集積回路及び接続部が形成された駆動用基板と成膜用基板とを、接続部とコンタクト部とが接するように重ね合わせ、接続部とコンタクト部とを接合する、
各工程から成る撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
成膜用基板上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有する光電変換層を形成した後、
受光素子を形成すべき第２化合物半導体層の領域に第２電極を形成し、且つ、受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層を除去した後、
第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域における第１化合物半導体層に、素子分離領域をイオン注入法に基づき形成し、以て、２次元マトリクス状に配列された複数の受光素子を得た後、
全面に絶縁層を形成し、第２電極上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで第２電極に接続されたコンタクト部を設け、その後、
読出し用集積回路及び接続部が形成された駆動用基板と成膜用基板とを、接続部とコンタクト部とが接するように重ね合わせ、接続部とコンタクト部とを接合する、
各工程から成る撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
コンタクト部は銅から成り、
接続部は銅から成る請求項１３又は請求項１４に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
更に、成膜用基板を除去し、露出した第１化合物半導体層上に第１電極を形成する請求項１３又は請求項１４に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
成膜用基板上にエッチングストップ層を形成した後、エッチングストップ層上に光電変換層を形成する請求項１３又は請求項１４に記載の撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置は、通常、シリコン半導体基板に形成された受光素子（光電変換素子、フォトダイオード）を備えている。ところで、入射する光の波長が決まれば、シリコン（Ｓｉ）の光吸収係数は一義的に定まる。従って、光、特に、赤色から近赤外領域の光を効率良くシリコン半導体基板に吸収させるためには、光入射面から深い所（具体的には、例えば、１０μｍ程度）に位置するシリコン半導体基板の領域に受光素子を形成しなければならない（例えば、特開平０９−３３１０５８参照）。このことは、撮像装置における画素を微細化していくと、受光素子におけるアスペクト比が増加することを意味する。
【０００３】
然るに、受光素子（撮像素子）においてアスペクト比が増加すると、或る受光素子（便宜上、『受光素子−Ａ』と呼ぶ）に隣接する受光素子（便宜上、『受光素子−Ｂ』と呼ぶ）への入射光が受光素子−Ａに入射するといった画素間混色が問題となる。画素間混色を低減するために受光素子におけるアスペクト比を低くすると、赤色から近赤外領域にかけての受光素子の感度低下といった問題がある。また、Ｓｉのエネルギーバンドギャップは１．１ｅＶであることから、１．１μｍよりも長波長の赤外線を検出することは原理的にできない。Ｓｉの代わりに、例えば、ＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓ層の積層構造から成る光電変換層を用いることで、赤外線を検出することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−３３１０５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、受光素子（撮像素子）の配列ピッチが小さくなると、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリアが受光素子−Ａに侵入するといった、別種の画素間混色が発生する。光電変換層を構成するＩｎＰ層からＩｎＧａＡｓ層の途中に亙り素子分離領域を形成することで、このような画素間混色を防止する技術が周知である。素子分離領域は、不純物の固相拡散法若しくは気相拡散法に基づき形成された不純物領域から成り、あるいは又、イオン注入法に基づき形成された高抵抗領域から成る。しかしながら、これらの形成方法では、素子分離領域近傍のＩｎＰ層やＩｎＧａＡｓ層に多量の欠陥が発生するといった問題があるし、受光素子（画素）が微細化されると、不純物の固相拡散法若しくは気相拡散法に基づく素子分離領域の形成が困難となる。
【０００６】
従って、本開示の目的は、光電変換層に欠陥が生じ難く、しかも、或る受光素子に隣接する受光素子において生成したキャリアがこの或る受光素子に侵入することを防止し得る構成、構造を有する撮像装置、及び、係る撮像装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様及び第２の態様に係る撮像装置は、
複数の受光素子が２次元マトリクス状に配列されており、
各受光素子は、第１電極、光電変換層及び第２電極から成り、
光電変換層は、第１電極側から、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有しており、
受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層は除去されており、
第１電極及び第１化合物半導体層は、受光素子間で共通である。
【０００８】
そして、本開示の第１の態様に係る撮像装置において、第１電極近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度は、第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低い。また、本開示の第２の態様に係る撮像装置において、第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域における第１化合物半導体層には、素子分離領域が形成されている。
【０００９】
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る撮像装置の製造方法は、
成膜用基板上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有し、成膜用基板近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度が第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低い光電変換層を形成した後、
受光素子を形成すべき第２化合物半導体層の領域に第２電極を形成し、且つ、受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層を除去し、以て、２次元マトリクス状に配列された複数の受光素子を得た後、
全面に絶縁層を形成し、第２電極上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで第２電極に接続されたコンタクト部を設け、その後、
読出し用集積回路及び接続部が形成された駆動用基板と成膜用基板とを、接続部とコンタクト部とが接するように重ね合わせ、接続部とコンタクト部とを接合する、
各工程から成る。
【００１０】
上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る撮像装置の製造方法は、
成膜用基板上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有する光電変換層を形成した後、
受光素子を形成すべき第２化合物半導体層の領域に第２電極を形成し、且つ、受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層を除去した後、
第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域における第１化合物半導体層に、素子分離領域をイオン注入法に基づき形成し、以て、２次元マトリクス状に配列された複数の受光素子を得た後、
全面に絶縁層を形成し、第２電極上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで第２電極に接続されたコンタクト部を設け、その後、
読出し用集積回路及び接続部が形成された駆動用基板と成膜用基板とを、接続部とコンタクト部とが接するように重ね合わせ、接続部とコンタクト部とを接合する、
各工程から成る。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の第１の態様に係る撮像装置における受光素子、あるいは、本開示の第１の態様に係る撮像装置の製造方法によって得られる受光素子にあっては、受光素子と受光素子との間の領域において第２化合物半導体層が除去されており、しかも、第１電極近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度は、第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低い。即ち、第１化合物半導体層の不純物濃度に勾配が与えられている。それ故、第１電極と第２電極との間に逆バイアス電圧を印加したとき、第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域（便宜上、『第２化合物半導体層・除去領域』と呼ぶ場合がある）における第１化合物半導体層において、キャリア（例えば正孔）が侵入できない電位の領域が生成する結果、或る受光素子（受光素子−Ａ）に隣接する受光素子（受光素子−Ｂ）において生成したキャリア（例えば正孔）が受光素子−Ａに侵入することを確実に防止することが可能となる。しかも、第１電極近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度は第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低いので、光電変換層に欠陥が生じ難く、暗電流の発生を抑制することができる。また、従来の技術では、第２化合物半導体層及び第１化合物半導体層の一部に亙りイオン注入法に基づき素子分離領域を形成しなければならず、イオン注入時、高い加速電圧が必要とされ、素子分離領域近傍の第２化合物半導体層や第１化合物半導体層に多数の欠陥が発生するといった問題があった。然るに、本開示の第２の態様に係る撮像装置における受光素子、あるいは、本開示の第２の態様に係る撮像装置の製造方法によって得られる受光素子にあっては、第２化合物半導体層・除去領域における第１化合物半導体層に素子分離領域を形成することで、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（例えば正孔）が受光素子−Ａに侵入することを確実に防止することが可能となる。しかも、第１化合物半導体層の一部にイオン注入法に基づき素子分離領域を形成すればよいので、高い加速電圧が必要とされず、光電変換層に欠陥が生じ難い。尚、受光素子（画素）が微細化されても、受光素子と受光素子との間の領域において第２化合物半導体層を除去することは、左程、困難ではない。本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例１の撮像装置の模式的な一部端面図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像装置において、電界ポテンシャルのシミュレーションを行った結果を示す図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像装置において、電界ポテンシャルのシミュレーションを行った結果を示す図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像装置において、電界ポテンシャルのシミュレーションを行った結果を示す図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像装置において、電界ポテンシャルのシミュレーションを行った結果を示す図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、実施例１の撮像装置の製造方法を説明するための光電変換層等の模式的な一部端面図である。
【図７】図７は、図６Ｂに引き続き、実施例１の撮像装置の製造方法を説明するための光電変換層等の模式的な一部端面図である。
【図８】図８は、図７に引き続き、実施例１の撮像装置の製造方法を説明するための光電変換層等の模式的な一部端面図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、実施例１の撮像装置における受光素子ユニットの配置を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、実施例１の撮像装置における受光素子ユニットの配置を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、実施例２の撮像装置の模式的な一部端面図である。
【図１２】図１２は、実施例３の撮像装置の模式的な一部端面図である。
【図１３】図１３は、実施例３の撮像装置の変形例の模式的な一部端面図である。
【図１４】図１４は、実施例４の撮像装置の模式的な一部断面図である。
【図１５】図１５は、実施例５の撮像装置の模式的な一部断面図である。
【図１６】図１６は、波長をパラメータとした、ＩｎＧａＡｓ及びＳｉの光吸収係数を示すグラフである。
【図１７】図１７は、波長をパラメータとし、ＩｎＰ基板の有り／無しにおけるＩｎＧａＡｓの量子効率を示すグラフである。
【図１８】図１８は、ＩｎＰ層の厚さとＩｎＰ層に入射する光の波長とＩｎＰ層の光透過率の関係の計算結果を示すグラフである。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、実施例４の撮像装置を構成する受光素子におけるバンド構造の概念図である。
【図２０】図２０は、実施例４の撮像装置を構成する受光素子におけるバンド構造の概念図である。
【図２１】図２１は、実施例５の撮像装置を構成する受光素子におけるバンド構造の概念図である。
【図２２】図２２は、実施例６の撮像装置の模式的な一部断面図である。
【図２３】図２３は、実施例７の撮像装置の模式的な一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置及びその製造方法、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様に係る撮像装置及びその製造方法）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（本開示の第２の態様に係る撮像装置及びその製造方法）
５．実施例４（実施例１〜実施例３の変形）
６．実施例５（実施例４の変形）
７．実施例６（実施例１〜実施例５の変形）
８．実施例７（実施例４〜実施例６の変形）
９．実施例８（実施例７の変形）
１０．その他
【００１４】
〈本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置及びその製造方法、全般に関する説明〉
本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置の製造方法において、コンタクト部は銅（銅合金を含む）から成り、接続部は銅（銅合金を含む）から成る形態とすることができる。即ち、開口部を導電材料で埋め込むが、係る導電材料は銅（銅合金を含む）から成る。また、この好ましい形態を含む本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置の製造方法においては、更に、成膜用基板を除去し、露出した第１化合物半導体層上に第１電極を形成する工程を含めることができる。更には、これらの好ましい形態を含む本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置の製造方法においては、成膜用基板上にエッチングストップ層を形成した後、エッチングストップ層上に光電変換層を形成する形態とすることができ、これによって、成膜用基板を除去する際、光電変換層における欠陥の発生を効果的に防止することができる。
【００１５】
本開示の第１の態様に係る撮像装置、あるいは、上記の各種好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る撮像装置の製造方法によって製造される撮像装置（以下、これらの撮像装置を総称して、『本開示の第１の態様に係る撮像装置等』と呼ぶ場合がある）において、第１化合物半導体層は、第１電極側に位置し、不純物濃度が低い第１層、及び、第２化合物半導体層側に位置し、不純物濃度が高い第２層の２層構造を有する形態とすることができ、更には、第１化合物半導体層の第１層における不純物濃度は１×１０14ｃｍ-3乃至５×１０15ｃｍ-3であり、第１化合物半導体層の第２層における不純物濃度は５×１０15ｃｍ-3乃至１×１０18ｃｍ-3である形態とすることができ、更には、第１化合物半導体層の第２層は、第１化合物半導体層の第１層よりも薄い形態とすることができる。第１化合物半導体層は、３層以上から構成されていてもよいし、あるいは又、不純物濃度が徐々に変化し、あるいは又、段階的に変化する構成とすることもできる。
【００１６】
また、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る撮像装置等において、第２化合物半導体層・除去領域における第１化合物半導体層には、高抵抗領域から成る素子分離領域が形成されている形態とすることができる。また、本開示の第２の態様に係る撮像装置、好ましい形態を含む本開示の第２の態様に係る撮像装置の製造方法によって製造される撮像装置において、素子分離領域は高抵抗領域から成る形態とすることができる。
【００１７】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る撮像装置等において、あるいは、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第２の態様に係る撮像装置、好ましい形態を含む本開示の第２の態様に係る撮像装置の製造方法によって製造される撮像装置（以下、これらの撮像装置を総称して、『本開示の撮像装置等』と呼ぶ場合がある）において、第２化合物半導体層・除去領域には、アンドープの第３化合物半導体層が形成されている形態とすることができる。アンドープの第３化合物半導体層の形成によって、暗電流の発生を一層抑制することが可能となる。第３化合物半導体層は、第２化合物半導体層上に延在してもよい。第３化合物半導体層を構成する化合物半導体としてＩｎＰを例示することができる。
【００１８】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像装置等において、第１化合物半導体層はｎ−ＩｎＧａＡｓ層から成り、第２化合物半導体層はｐ−ＩｎＰ層から成る形態とすることができる。但し、第２化合物半導体層を構成する化合物半導体は、ＩｎＰに限定されず、その他、ＩｎＧａＡｓＰやＡｌＩｎＡｓを挙げることができる。そして、この場合、第１化合物半導体層と第２化合物半導体層との間にはｐ−ＡｌＩｎＡｓ層が形成されており、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層は第２化合物半導体層・除去領域に延在している形態とすることができ、これによって、受光素子と受光素子との間の領域において第２化合物半導体層を除去するとき、第１化合物半導体層における損傷の発生を確実に防止することができる。即ち、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層は、受光素子と受光素子との間の領域において第２化合物半導体層をエッチング法に基づき除去するときのエッチングストップ層として機能する。
【００１９】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像装置等において、受光素子の配列ピッチを５μｍ以下とすることができる。
【００２０】
第１化合物半導体層は、第１化合物半導体層に含まれる不純物濃度に依っては、ｉ層とみなされる場合もある。即ち、第１導電型を有する第１化合物半導体層には、真性半導体層も含まれる。そして、この場合、第１電極と第１化合物半導体層との間に、第１導電型を有し、第１化合物半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度の化合物半導体層を形成してもよい。あるいは又、第１電極と第１導電型を有する第１化合物半導体層との間に、第１化合物半導体層よりも不純物濃度の高い第１導電型を有する化合物半導体層（窓層）を形成してもよい。あるいは又、第１電極と第１化合物半導体層との間に、バッファ層やコンタクト層を形成してもよい。第２電極と第２化合物半導体層との間に、コンタクト層を形成してもよい。
【００２１】
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像装置等にあっては、第１電極を介して光が入射する受光素子において、第１電極と第１化合物半導体層との間に表面再結合防止層が形成されている形態とすることができる。ここで、表面再結合防止層は３０ｎｍ以下の厚さを有することが好ましい。更には、第１電極と表面再結合防止層との間に、化合物半導体から成り、２０ｎｍ以下の厚さを有するコンタクト層が形成されている形態とすることができる。
【００２２】
表面再結合防止層を構成する化合物半導体材料として、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓを挙げることができる。また、コンタクト層を構成する化合物半導体材料として、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰを挙げることができる。ここで、（コンタクト層を構成する化合物半導体，表面再結合防止層を構成する化合物半導体）の組合せとして、（ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＰ）、（ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ）、（ＩｎＧａＡｓ，ＡｌＩｎＡｓ）、（ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ）、（ＩｎＰ，ＡｌＩｎＡｓ）、（ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＰ）、（ＩｎＧａＡｓＰ，ＡｌＩｎＡｓ）、又は、（ＩｎXＧａＡｓＰ，ＩｎYＧａＡｓＰ）［但しＸ＞Ｙ］を挙げることができる。
【００２３】
本開示の撮像装置等において、第１電極を透明導電材料から構成することができる。透明導電材料として、ＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、ＩＴｉＯ（ＴｉドープのＩｎ2Ｏ3）、ＮｉＯ、これらの材料から成る層の積層構造を例示することができる。透明導電材料の導電型は、第１化合物半導体層や表面再結合防止層を構成する化合物半導体の導電型と同じであることが好ましい。あるいは又、透明導電材料として、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛複合酸化物、Indium Zinc Oxide）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム・ドープの酸化亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウム・ドープの酸化亜鉛）、ＡｌＭｇＺｎＯ（酸化アルミニウム及び酸化マグネシウム・ドープの酸化亜鉛）、インジウム−ガリウム複合酸化物（ＩＧＯ）、Ｉｎ−ＧａＺｎＯ4（ＩＧＺＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、アンチモンドープＳｎＯ2（ＡＴＯ）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ2）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＢドープのＺｎＯ、ＩｎＳｎＺｎＯを例示することができる。
【００２４】
あるいは又、第１電極は、表面再結合防止層又はコンタクト層と接する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有し、透明導電材料から成り、
透明導電材料には、モリブデン、タングステン、クロム、ルテニウム、チタン、ニッケル、亜鉛、鉄及び銅から成る群から選択された少なくとも１種の金属又はその化合物から成る添加物が含まれており、
第１電極の第１面の界面近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極の第２面の近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度よりも高い形態とすることができる。透明導電材料を構成する金属化合物から成る添加物として、具体的には、酸化タングステン、酸化クロム、酸化ルテニウム、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化銅を例示することができる。このように、透明導電材料に添加物が含まれており、しかも、第１電極の第１面の界面近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度を、第１電極の第２面の近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度よりも高くすることによって、低い接触抵抗値と高い光透過率との両方を満足する第１電極を提供することができる。第１電極の第１面の界面近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極の第２面の近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度よりも高いが、ここで、第１電極の第１面の界面近傍とは、第１電極の第１面から第１電極の第２面に向かって、第１電極の厚さの１０％を占める領域を意味し、第１電極の第２面の界面近傍とは、第１電極の第２面から第１電極の第１面に向かって、第１電極の厚さの１０％を占める領域を意味する。そして、添加物の濃度は、これらの領域における平均濃度を意味する。
【００２５】
あるいは又、第１電極は、表面再結合防止層又はコンタクト層側から、第１層及び第２層の積層構造を有し、
第１電極の第１層を構成する透明導電材料には添加物が含まれており、
第１電極の第２層を構成する透明導電材料には添加物が含まれていない構成とすることができる。第１電極の第１層を構成する透明導電材料に含まれる添加物の平均濃度をＩｃ1、第１電極の第２層を構成する透明導電材料に含まれる添加物の平均濃度をＩｃ2としたとき、
５≦Ｉｃ1／Ｉｃ2≦１０
を満足することが好ましい。透明導電材料に添加物が含まれているか否かは、ＳＩＭＳを用いて評価することができる。ここで、１種の金属（具体的には、例えばモリブデン）のキャリヤ濃度が１．８×１０16ｃｍ-3以上である場合には、透明導電材料に添加物が含まれていると判断することができるし、一方、１種の金属（具体的には、例えばモリブデン）のキャリヤ濃度が１．８×１０16ｃｍ-3未満である場合には、透明導電材料に添加物が含まれていないと判断することができる。
【００２６】
そして、第１電極の第１層を構成する透明導電材料に含まれる添加物の平均濃度は、５×１０16ｃｍ-3乃至１×１０18ｃｍ-3であることが好ましく、このような好ましい構成を含む第１電極において、第１電極の第１層の電気抵抗率をＲ1、第１電極の第２層の電気抵抗率をＲ2、例えば、波長４００ｎｍ乃至９００ｎｍにおける第１電極の第１層の光透過率をＴＰ1、第１電極の第２層の光透過率をＴＰ2としたとき、
０．４≦Ｒ2／Ｒ1≦１．０
０．８０≦ＴＰ2×ＴＰ1≦１．０
を満足することが好ましい。更には、第１電極の平均光透過率は９５％以上であり、第１電極の平均電気抵抗率は２×１０-6Ω・ｍ（２×１０-4Ω・ｃｍ）以下であり、第１電極と表面再結合防止層又はコンタクト層との間の接触抵抗値は１×１０-8Ω・ｍ2（１×１０-4Ω・ｃｍ2）以下であることが好ましい。また、第１電極の第１層の厚さをＴ1、第１電極の第２層の厚さをＴ2としたとき、
２≦Ｔ2／Ｔ1≦７０
を満足することが好ましく、この場合、
３≦Ｔ1（ｎｍ）≦６０
１０≦Ｔ2（ｎｍ）≦３５０
を満足することが一層好ましい。ここで、第１電極の第１層を構成する透明導電材料に含まれる添加物の平均濃度は、ＳＩＭＳを用いて測定することができる。また、第１電極の第１層の電気抵抗率、第１電極の第２層の電気抵抗率、第１電極の平均電気抵抗率は、例えば、受光素子の表面をガラス基板等の保持基板に貼り合わせて、受光素子の裏面側を剥離した後、残った第１電極をホール測定、シート抵抗測定機を用いて測定するといった方法に基づき測定することができるし、第１電極とコンタクト層との間の接触抵抗値は、例えば、受光素子の表面をガラス基板等の保持基板に貼り合わせて、受光素子の裏面側を剥離する際、コンタクト層だけを残し、ＴＬＭパターンを形成した後、四端子測定方法に基づき測定することができる。更には、第１電極の第１層の光透過率（光吸収率）、第１電極の第２層の光透過率（光吸収率）、第１電極の平均光透過率（光吸収率）は、ガラス基板に貼り合わせて透過及び反射率測定機を用いて測定することができる。また、第１電極の第１層の厚さ、第１電極の第２層の厚さは、段差計や、ＳＥＭあるいはＴＥＭ電子顕微鏡観察に基づき測定することができる。
【００２７】
あるいは又、第１電極を構成する透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極の第１面から第２面に向かって、漸次、低下する構成とすることができる。透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、ＳＩＭＳを用いて測定することができる。
【００２８】
第１電極は、所謂ベタ膜である。そして、第１電極は、基本的には、スパッタリング法に基づき形成することができる。第１電極を構成する透明導電材料に添加物を含ませるためには、具体的には、例えば、スパッタリング装置内に、透明導電材料から構成されたターゲット（『透明導電材料ターゲット』と呼ぶ）、及び、添加物から構成されたターゲット（『添加物ターゲット』と呼ぶ）を配置する。そして、添加物ターゲットを用いたスパッタリングを行い、添加物を透明導電材料ターゲットに付着させた後、所謂プレ・スパッタリングを行うことなく、添加物が付着した状態の透明導電材料ターゲットを用いて、添加物が含まれた透明導電材料の形成のためのスパッタリングを行えばよい。但し、第１電極の形成は、このような方法に限定するものではない。
【００２９】
第１電極の光入射面には補助電極が形成されていてもよい。補助電極の平面形状として格子状（井桁状）を挙げることができるし、あるいは、複数の枝補助電極が相互に平行に延び、これらの複数の枝補助電極の一端あるいは両端が相互に接続されている形状を例示することができる。補助電極は、例えば、ＡｕＧｅ層／Ｎｉ層／Ａｕ層、Ｍｏ層／Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層、Ｎｉ層／Ａｕ層等から構成することができ、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法といった物理的気相成長法（ＰＶＤ法）に基づき形成することができる。尚、「／」の最も先頭に記載された層が第１電極側を占める。また、第１電極の光入射面上には反射防止膜が形成されている構成とすることができる。反射防止膜を構成する材料として、最上層の化合物半導体層を構成する化合物半導体よりも屈折率が小さい材料を用いることが好ましく、具体的には、例えば、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＳ、ＭｇＦ2、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2から成る層、あるいは、これらの層の積層構造を挙げることができ、例えば、スパッタリング法等のＰＶＤ法に基づき形成することができる。
【００３０】
本開示の撮像装置等において、第２電極は第２化合物半導体層に接して形成されている。第２電極を構成する材料として、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、パラジウム（Ｐｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金−亜鉛（Ａｕ−Ｚｎ）、金−ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｔｉ／ＷやＴｉ／Ｗ／Ｃｕの積層構造を例示することができる。
【００３１】
本開示の撮像装置等において、各種の化合物半導体層の形成は、例えば、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法，Metal Organic-Chemical Vapor Deposition 法、ＭＯＶＰＥ法，Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy 法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法， Atomic Layer Deposition 法）、マイグレーション・エンハンスト・エピタキシー法（ＭＥＥ法， Migration-Enhanced Epitaxy 法）、プラズマアシステッド物理的気相成長法（ＰＰＤ法）等に基づき行うことができる。
【００３２】
成膜用基板として、ＩＩＩ−Ｖ族半導体から成る基板を挙げることができる。具体的には、ＩＩＩ−Ｖ族半導体から成る基板として、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板、ＡｌＮ基板、ＧａＰ基板、ＧａＳｂ基板、ＩｎＳｂ基板、ＩｎＡｓ基板等を挙げることができる。あるいは又、シリコン半導体基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板、石英ガラス基板、サファイア基板等を挙げることもできる。駆動用基板をシリコン半導体基板から構成することができる。そして、駆動用基板には、受光素子を駆動するための各種回路を形成すればよい。
【００３３】
駆動用基板に形成された接続部を、代替的に、例えば、受光素子の第２電極との接続のためのバンプ部から構成することもできる。そして、成膜用基板上に形成された第２電極あるいはコンタクト部と、シリコン半導体基板に設けられたバンプ部とを接続する。接続には、その他、ＴＣＶ（Through Contact VIA）を用いることもできる。成膜用基板の除去は、エッチング法や研磨法、ＣＭＰ法、レーザ・アブレーション法、加熱法等によって行えばよい。
【００３４】
受光素子の光入射側に配設された所望の波長の光を通過させるフィルタ（例えば、カラーフィルタや可視光カットフィルタ、赤外線カットフィルタ）を備えた構成とすることができるし、集光レンズ（オンチップレンズ）を備えていてもよい。即ち、反射防止膜の上に平坦化膜を形成し、更に、平坦化膜上にフィルタ、集光レンズ（オンチップレンズ）を形成してもよい。
【００３５】
場合によっては、第２電極を介して受光素子を支持基板に固定してもよい。この場合にも、成膜用基板上で受光素子を形成した後、受光素子を支持基板に固定し、あるいは又、貼り合わせ、次いで、受光素子から成膜用基板を除去すればよい。受光素子から成膜用基板を除去する方法として、上述した方法を挙げることができる。また、受光素子を支持基板に固定し、あるいは又、貼り合わせる方法として、接着剤を用いる方法の他、金属接合法、半導体接合法、金属・半導体接合法を挙げることができる。支持基板として、成膜用基板として例示した基板以外にも、ガラス基板、石英基板等の透明無機基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂；ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂；ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリフッ化ビニリデン樹脂；テトラアセチルセルロース樹脂；ブロム化フェノキシ樹脂；アラミド樹脂；ポリイミド樹脂；ポリスチレン樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリスルフォン樹脂；アクリル樹脂；エポキシ樹脂；フッ素樹脂；シリコーン樹脂；ジアセテート樹脂；トリアセテート樹脂；ポリ塩化ビニル樹脂；環状ポリオレフィン樹脂等の透明プラスチック基板やフィルムを挙げることができる。ガラス基板として、例えば、ソーダガラス基板、耐熱ガラス基板、石英ガラス基板を挙げることができる。
【００３６】
受光素子によって、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサといった撮像素子が構成される。受光素子を除く撮像装置の構成、構造は、周知の撮像装置の構成、構造と同じとすることができるし、受光素子によって得られた信号の各種処理も周知の回路に基づき行うことができる。
【００３７】
撮像装置における受光素子ユニットは、
（Ａ）１つの本開示における受光素子（受光素子は可視光から赤外光までの光を受光する）
から構成されていてもよいし、
（Ｂ）赤外線カットフィルタを備えた１つの本開示における第１受光素子（受光素子は可視光を受光する）、及び、可視光カットフィルタを備えた１つの本開示における受光素子（受光素子は赤外光を受光する）
から構成されていてもよいし、
（Ｃ）赤色を透過する赤色フィルタを備えた１つの本開示における赤色受光素子（受光素子は赤色を受光する）、緑色を透過する緑色フィルタを備えた１つの本開示における緑色受光素子（受光素子は緑色を受光する）、青色を透過する青色フィルタを備えた１つの本開示における青色受光素子（受光素子は青色を受光する）、及び、可視光カットフィルタを備えた１つの本開示における赤外線受光素子（受光素子は赤外光を受光する）
から構成されていてもよい。
【実施例１】
【００３８】
実施例１は、本開示の第１の態様に係る撮像装置及びその製造方法に関する。実施例１の撮像装置の模式的な一部端面図を図１に示す。
【００３９】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例８の撮像装置において、
複数の受光素子１０が２次元マトリクス状に配列されており、
各受光素子１０は、第１電極３１、光電変換層２０及び第２電極３２から成り、
光電変換層２０は、第１電極側から、第１導電型（具体的には、ｎ型）を有する第１化合物半導体層２１、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型（具体的には、ｐ型）を有する第２化合物半導体層２２が積層された積層構造を有しており、
受光素子１０と受光素子１０との間の領域１１における第２化合物半導体層２２は除去されており、
第１電極３１及び第１化合物半導体層２１は、受光素子の間で共通である。
【００４０】
実施例１の撮像装置において、第１電極３１の近傍における第１化合物半導体層２１の不純物濃度は、第２化合物半導体層２２の近傍における第１化合物半導体層２１の不純物濃度よりも低い。具体的には、実施例１において、第１化合物半導体層２１は、第１電極側に位置し、不純物濃度が低い第１層２１Ａ、及び、第２化合物半導体層側に位置し、不純物濃度が高い第２層２１Ｂの２層構造を有する。ここで、第１化合物半導体層２１の第１層２１Ａにおける不純物濃度は、１×１０14ｃｍ-3乃至５×１０15ｃｍ-3であり、第１化合物半導体層２１の第２層２１Ｂにおける不純物濃度は、５×１０15ｃｍ-3乃至１×１０18ｃｍ-3である。また、第１化合物半導体層２１の第２層２１Ｂは、第１化合物半導体層２１の第１層２１Ａよりも薄い。
【００４１】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例８の撮像装置において、第１化合物半導体層２１はｎ−ＩｎＧａＡｓ層（例えば、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ）から成り、第２化合物半導体層２２は、厚さ０．１μｍのｐ+−ＩｎＰ層から成る。そして、第１化合物半導体層２１と第２化合物半導体層２２との間にはｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２４が形成されており、このｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２４は、第２化合物半導体層２２が除去された受光素子１０と受光素子１０との間の領域（第２化合物半導体層・除去領域２３）に延在している。ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２４の延在部２４Ａはエッチングストップ層として機能し、受光素子１０と受光素子１０との間の領域において第２化合物半導体層２２を除去するとき、第１化合物半導体層２１における損傷の発生を確実に防止することができる。
【００４２】
第２化合物半導体層２２の上には、ＳｉＮから成り、厚さ０．０５μｍのパッシベーション膜２５が形成されており、これによって、キャリアが再結合し難い構造となっている。カソード電極（陰極）として機能する（即ち、電子を取り出す電極として機能する）第１電極３１は、厚さ０．０２μｍのＩＴＯ、ＩＴｉＯ、ＮｉＯ、又は、これらの材料から成る層の積層構造から成る。一方、アノード電極（陽極）として機能する（即ち、正孔を取り出す電極として機能する）第２電極３２はＴｉ／Ｗの積層構造から成る。第２電極３２と第２化合物半導体層２２との間には、厚さ０．０５μｍのｐ++−ＩｎＧａＡＳから成るｐ側コンタクト層（図示せず）が形成されている。第２電極３２及びパッシベーション膜２５の上には、ＳｉＯ2といった絶縁材料から成る絶縁層２６が形成されている。また、絶縁層２６には、第２電極３２に接続された銅（Ｃｕ）から成るコンタクト部２７が形成されている。図１に示した例では、図示しない読出し用集積回路（ＲＯＩＣ）及び銅（Ｃｕ）から成る接続部５１が形成された駆動用基板５０と、受光素子１０とは、接続部５１とコンタクト部２７とが接するように重ね合わせ、接続部５１とコンタクト部２７とを接合することで、積層されている。第１電極３１の光入射面には、ＳｉＯ2から成る反射防止膜２８が形成されている。接続部５１と接続部５１の間の駆動用基板５０には、絶縁材料層５２が形成されている。
【００４３】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例８の撮像装置において、受光素子１０の配列ピッチは５μｍ以下である。受光素子１０によって、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサといった撮像素子が構成される。
【００４４】
受光素子１０の配列ピッチ（Ｌ1）を５μｍとし、図１に示すＬ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6の値、第１化合物半導体層２１の厚さＴ1、第２化合物半導体層２２の厚さＴ2を以下の表１のとおりとして、電界ポテンシャルのシミュレーションを行った。隣接する受光素子の間の距離（隣接画素間の距離）はＬ4＝１．０μｍである。第１電極３１に０ボルトを印加し、第２電極３２には−０．１ボルトを印加する条件とした。
【００４５】
〈表１〉
Ｌ1：５．０μｍ
Ｌ2：３．５μｍ
Ｌ3：１．５μｍ
Ｌ4：１．０μｍ
Ｌ5：２．３μｍ
Ｌ6：０．６μｍ
Ｔ1：３．０μｍ
Ｔ2：０．１５μｍ
【００４６】
検討のため、先ず、第１化合物半導体層２１の不純物濃度を１×１０15ｃｍ-3、一定とした受光素子における電界ポテンシャルのシミュレーションを行った。その結果を図２Ａに示すが、第２化合物半導体層２２におけるポテンシャル（便宜上、『ポテンシャル−Ａ』と呼ぶ）は−０．６ボルト、第２化合物半導体層・除去領域２３における第１化合物半導体層２１の露出面から０．１μｍ深いところの領域におけるポテンシャル（便宜上、『ポテンシャル−Ｂ』と呼ぶ）におけるポテンシャルは０．０ボルトとなり、隣接する受光素子において空乏層が繋がっているとの結果が得られた。即ち、第１化合物半導体層２１の不純物濃度を１×１０15ｃｍ-3、一定とした場合、ポテンシャル−Ａとポテンシャル−Ｂの差は０．６ボルトであり、このようなポテンシャルの差では、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（正孔）が受光素子−Ａに侵入することを防止できないことが判った。次に、第１化合物半導体層２１の不純物濃度を、５×１０15ｃｍ-3、一定、及び、１×１０16ｃｍ-3、一定とした受光素子における電界ポテンシャルのシミュレーションを行った。その結果、どちらの場合も、ポテンシャル−Ａは−０．６ボルト、ポテンシャル−Ｂは０．２ボルトとなり、即ち、ポテンシャルの差は０．８ボルトとなり、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（正孔）が受光素子−Ａに侵入することを防止できることが判った。但し、第１化合物半導体層２１の不純物濃度をこのような不純物濃度としたのでは、暗電流の発生を抑制することが困難である。
【００４７】
それ故、第１化合物半導体層２１を、以下の表２に示すように２層構成として、電界ポテンシャルのシミュレーションを行った。その結果、ポテンシャル−Ａは−０．６ボルト、ポテンシャル−Ｂは０．２ボルトとなり、即ち、ポテンシャルの差は０．８ボルトとなり（図２Ｂ参照）、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（正孔）の受光素子−Ａへの侵入を防止することができることが判った。
【００４８】
〈表２〉
第１化合物半導体層２１    厚さ（μｍ）    不純物濃度
第１層２１Ａ          ２．７５        １×１０15ｃｍ-3
第１層２１Ｂ          ０．２５        １×１０16ｃｍ-3
【００４９】
次に、受光素子１０の配列ピッチ（Ｌ1）を３．７μｍとし、図１に示すＬ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6の値、第１化合物半導体層２１の厚さＴ1を以下の表３のとおりとして、電界ポテンシャルのシミュレーションを行った。隣接する受光素子の間の距離（隣接画素間の距離）はＬ4＝１．０μｍである。第１電極３１に０ボルトを印加し、第２電極３２には−０．１ボルト又は−１．０ボルトを印加する条件とした。
【００５０】
〈表３〉
Ｌ1：３．７μｍ
Ｌ2：２．２μｍ
Ｌ3：１．５μｍ
Ｌ4：１．０μｍ
Ｌ5：１．６μｍ
Ｌ6：０．３μｍ
Ｔ1：３．０μｍ
【００５１】
表４、並びに、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂに、電界ポテンシャルのシミュレーションを行った結果を示す。表４における「評価」が「○」印のものは、ポテンシャル−Ａとポテンシャル−Ｂの差が０．８ボルトとなり、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（正孔）が受光素子−Ａに侵入することを防止できる受光素子である。一方、「×」印のものは、ポテンシャル−Ａとポテンシャル−Ｂの差が０．８ボルト未満となり、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（正孔）が受光素子−Ａに侵入することを防止できない受光素子である。
【００５２】
〈表４〉
0006530664.tif 000002
【００５３】
以上の結果から、第１化合物半導体層２１の第１層２１Ａにおける不純物濃度を１×１０14ｃｍ-3乃至５×１０15ｃｍ-3、好ましくは、１×１０14ｃｍ-3乃至１×１０15ｃｍ-3とし、第１化合物半導体層２１の第２層２１Ｂにおける不純物濃度を５×１０15ｃｍ-3乃至１×１０18ｃｍ-3、好ましくは、１×１０16ｃｍ-3乃至１×１０18ｃｍ-3とすることで、ポテンシャル−Ａとポテンシャル−Ｂの差が０．８ボルトとなり、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（正孔）が受光素子−Ａに侵入することを防止できることが判った。但し、これらの不純物濃度の値（あるいは範囲）は、第１電極３１と第２電極３２との間に印加する逆バイアス電圧の値、第１化合物半導体層２１の第２層２１Ｂの厚さにも依存するので、第１電極３１と第２電極３２との間に印加する逆バイアス電圧の値、第１化合物半導体層２１の第２層２１Ｂの厚さを考慮した上で、第１化合物半導体層２１の第１層２１Ａ及び第２層２１Ｂにおける適切な不純物濃度を決定すればよい。尚、撮像装置の実際の駆動においては、通常、逆バイアス電圧の値を−０．１ボルトから−１．０ボルトの間に設定する。
【００５４】
実施例１の撮像装置における受光素子ユニットの配置を模式的に図９Ａ、図９Ｂ、図１０に示す。尚、図９Ａ、図９Ｂ、図１０において、受光素子ユニットを実線の矩形で示し、図９Ｂ、図１０において、受光素子を点線で示す。
【００５５】
４×４個の受光素子を示す図９Ａにおいて、実施例１の撮像装置における受光素子ユニットは、実施例１の１つの受光素子１０１から構成されており、受光素子１０１は可視光から赤外線までの光を受光する。そして、これによって、白／黒（モノクロ）の画像と、赤外光に基づく画像とが１つの画像中に示された画像を得ることができる。
【００５６】
２×４個の受光素子ユニット（１つの受光素子ユニットは１×２個の受光素子から構成されている）を示す図９Ｂにおいて、実施例１の撮像装置における受光素子ユニットは、赤外線カットフィルタを備えた実施例１の１つの受光素子から構成された第１受光素子１０１Ｗ、及び、可視光カットフィルタを備えた実施例１の１つの受光素子から構成された第２受光素子１０２から構成されている。ここで、第１受光素子１０１Ｗは可視光を受光し、第２受光素子１０２は赤外光を受光する。そして、これによって、白／黒（モノクロ）の画像、及び、赤外光に基づく画像を、独立して、撮像することができる。
【００５７】
２×２個の受光素子ユニット（１つの受光素子ユニットは２×２個の受光素子から構成されている）を示す図１０において、実施例１の撮像装置における受光素子ユニットは、赤色を透過する赤色フィルタを備えた実施例１の１つの受光素子から構成された赤色受光素子１０１Ｒ、緑色を透過する緑色フィルタを備えた実施例１の１つの受光素子から構成された緑色受光素子１０１Ｇ、青色を透過する青色フィルタを備えた実施例１の１つの受光素子から構成された青色受光素子１０１Ｂ、及び、可視光カットフィルタを備えた実施例１の１つの受光素子から構成された赤外線受光素子１０２から構成されている。ここで、赤色受光素子１０１Ｒは赤色を受光し、緑色受光素子１０１Ｇは緑色を受光し、青色受光素子１０１Ｂは青色を受光し、赤外線受光素子１０２は赤外線を受光する。そして、これによって、カラーの画像、及び、赤外光に基づく画像を、独立して、撮像することができる。
【００５８】
以下、図面を参照して、実施例１の撮像装置の製造方法を説明する。尚、受光素子を駆動するための各種回路を構成する読出し用集積回路（ＲＯＩＣ）及び銅（Ｃｕ）から成る接続部５１が形成された駆動用基板５０を、予め、準備する。
【００５９】
［工程−１００］
先ず、ｎ+−ＩｎＰから成る成膜用基板６０上に、周知のＭＯＣＶＤ法に基づき、第１導電型（具体的には、ｎ型）を有する第１化合物半導体層２１（第１層２１Ａ及び第２層２１Ｂ）、並びに、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型（具体的には、ｐ型）を有する第２化合物半導体層２２が積層された積層構造から成る光電変換層２０を形成する。尚、前述したとおり、成膜用基板近傍における第１化合物半導体層２１の不純物濃度（具体的には、第１層２１Ａの不純物濃度）は、第２化合物半導体層２２の近傍における第１化合物半導体層２１の不純物濃度（具体的には、第２層２１Ｂの不純物濃度）よりも低い。尚、実施例１においては、成膜用基板６０と第１化合物半導体層２１との間に、ｎ−ＩｎＧａＡｓから成るエッチングストップ層（図示せず）を形成する。また、エッチングストップ層と第１化合物半導体層２１との間に、厚さ０．３μｍのｎ+−ＩｎＰから成るバッファ層、厚さ１０ｎｍのｎ++−ＩｎＧａＡｓから成るｎ側コンタクト層、厚さ２０ｎｍのｎ+−ＩｎＰから成る窓層（これらは図示せず）を形成してもよい。更には、第１化合物半導体層２１と第２化合物半導体層２２の間に、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２４を形成する。
【００６０】
［工程−１１０］
その後、周知の方法に基づき、受光素子１０を形成すべき第２化合物半導体層２２の領域に、周知の方法に基づき、第２電極３２を形成する（図６Ａ参照）。尚、第２化合物半導体層２２の上にｐ側コンタクト層を形成してもよい。次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術（例えば、ウェットエッチング技術）に基づき、受光素子１０と受光素子１０との間の領域１１における第２化合物半導体層２２を除去する（図６Ｂ参照）。エッチングストップ層として機能するｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２４が形成されているので、この第２化合物半導体層２２のエッチング時、第１化合物半導体層２１に損傷が発生することは無い。こうして、第２化合物半導体層・除去領域２３によって素子分離され、２次元マトリクス状に配列された複数の受光素子１０を得ることができる。次いで、第２電極３２が形成された領域を除き、全面にパッシベーション膜２５を形成する。
【００６１】
［工程−１２０］
その後、周知のＣＶＤ法に基づき、全面にＳｉＯ2から成る絶縁層２６を形成する。そして、周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、第２電極３２上方の絶縁層２６に開口部２７Ａを形成し、例えば、メッキ法に基づき開口部２７Ａを導電材料（具体的には、銅）で埋め込むことで、第２電極３２に接続されたコンタクト部２７を得ることができる。その後、絶縁層２６の上の導電材料を除去する。こうして、図７に示す構造を得ることができる。
【００６２】
［工程−１３０］
次に、読出し用集積回路及び接続部５１が形成された駆動用基板５０と成膜用基板６０とを、接続部５１とコンタクト部２７とが接するように重ね合わせ、接続部５１とコンタクト部２７とを金属接合法に基づき接合する（図８参照）。
【００６３】
駆動用基板５０に、受光素子の第２電極３２との接続のための、Ｉｎ合金やＳｎ合金から成るバンプ部を形成しておき、成膜用基板６０上に形成された第２電極３２あるいはコンタクト部２７と、駆動用基板５０に設けられたバンプ部とを接続してもよい。
【００６４】
［工程−１４０］
その後、成膜用基板６０の相当の部分を研磨法に基づき除去し、更に、ＨＣｌ水溶液を用いたエッチング法に基づき成膜用基板６０を除去する。尚、研磨法の代わりに、ＣＭＰ法、レーザ・アブレーション法、加熱法等によって成膜用基板６０の相当の部分を除去してもよい。成膜用基板６０と第１化合物半導体層２１との間に、ｎ−ＩｎＧａＡｓから成るエッチングストップ層が形成されているので、エッチング法に基づき成膜用基板６０を除去するとき、第１化合物半導体層２１に損傷が発生することは無い。そして、露出した第１化合物半導体層２１上に、周知の方法に基づき、例えば、ＩＴＯ／ＮｉＯから成る第１電極３１を形成し、更に、第１電極３１の上に反射防止膜２８を形成する。こうして、図１に示した撮像装置を得ることができる。
【００６５】
尚、反射防止膜２８の上に平坦化膜（図示せず）を形成し、更に、平坦化膜上にフィルタ、集光レンズ（オンチップレンズ）を形成してもよい。
【００６６】
以上のとおり、実施例１の受光素子、あるいは、実施例１の撮像装置の製造方法によって得られる受光素子にあっては、受光素子と受光素子との間の領域において第２化合物半導体層が除去されている。しかも、第１電極近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度は、第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低い。このように第１化合物半導体層の不純物濃度に勾配が与えられているので、第１電極と第２電極との間に逆バイアス電圧を印加したとき、第２化合物半導体層・除去領域における第１化合物半導体層には、キャリア（例えば正孔）が侵入できない電位の領域が生成される結果、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（例えば正孔）が受光素子−Ａに侵入することを確実に防止することが可能となる。しかも、第１電極近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度が第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低いので、暗電流の発生を抑制することができる。更には、第２化合物半導体層・除去領域における第１化合物半導体層にキャリア（例えば正孔）が侵入できない電位の領域を形成するが、係る領域の形成に際して光電変換層に欠陥が生じることは無い。
【００６７】
また、光電変換層２０の上にはベタ電極である第１電極３１が形成され、光電変換層２０の下に第２電極３２が形成されているので、受光素子の構成、構造の簡素化が図られるだけでなく、第１電極３１はベタ電極であるが故に、各受光素子の第１電極に対して個別に配線を形成する構成と比較して、第１電極３１から取り出され、受光素子を駆動する回路に至るまで電子が移動する距離が、受光素子の位置に依存して異なることが無く、また、信号の取り出しは、受光素子を構成する積層構造体の厚さ方向（ｐｎ構造の縦方向の信号取出し）であるが故に、信号の精度にバラツキが生じ難い。
【実施例２】
【００６８】
実施例２は、実施例１の変形である。模式的な一部断面図を図１１に示すように、実施例２の撮像装置における受光素子１０において、第２化合物半導体層・除去領域２３には、アンドープのＩｎＰから成る第３化合物半導体層４１が、エピタキシャル成長法に基づき形成されている。結晶欠陥が少なく、準位密度が低いアンドープの第３化合物半導体層４１を形成することによって、暗電流の発生を一層抑制することが可能となる。図示したように、第３化合物半導体層４１は、第２化合物半導体層２２上に延在してもよい。以上の点を除き、実施例２の撮像装置の構成、構造は、実施例１の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００６９】
実施例３は、本開示の第２の態様に係る撮像装置及びその製造方法に関する。模式的な一部断面図を図１２に示すように、実施例３の撮像装置において、第２化合物半導体層２２が除去された受光素子１０と受光素子１０との間の領域（第２化合物半導体層・除去領域２３）における第１化合物半導体層２１には、素子分離領域４２が形成されている。素子分離領域４２は高抵抗領域から成り、ボロンイオンを用いたイオン注入法に基づき形成されている。
【００７０】
尚、図１２に示す例では、実施例１と異なり、第１化合物半導体層２１を１層としたが、図１３に示すように、実施例１と同様に、第１化合物半導体層２１を、第１層２１Ａ及び第２層２１Ｂの２層構造とすることもできる。また、実施例２の第３化合物半導体層４１を実施例３に適用することができる。
【００７１】
実施例３の撮像装置の製造方法にあっては、先ず、成膜用基板６０の上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層２１、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層２２が積層された積層構造を有する光電変換層２０を形成する。具体的には、実施例１の［工程−１００］と概ね同様の工程を実行する。尚、第１化合物半導体層２１の成膜にあっては、第１化合物半導体層２１を１層構造としてもよいし、実施例１と同様に２層構造としてもよい。
【００７２】
次に、受光素子を形成すべき第２化合物半導体層２２の領域に第２電極３２を形成し、且つ、受光素子と受光素子との間の領域１１における第２化合物半導体層２２を除去する。具体的には、実施例１の［工程−１１０］と同様の工程を実行する。
【００７３】
その後、第２化合物半導体層２２が除去された受光素子１０と受光素子１０との間の領域１１における第１化合物半導体層２１に、素子分離領域４２をボロンイオンのイオン注入法に基づき形成する。こうして、２次元マトリクス状に配列された複数の受光素子１０を得ることができる。
【００７４】
次いで、実施例１の［工程−１３０］〜［工程−１４０］と同様の工程を実行することで、図１２あるいは図１３に示した撮像装置を得ることができる。
【００７５】
従来の技術では、第２化合物半導体層及び第１化合物半導体層の一部に亙りイオン注入法に基づき素子分離領域を形成しなければならない。それ故、イオン注入時、高い加速電圧が必要とされ、素子分離領域近傍の第２化合物半導体層や第１化合物半導体層に多数の欠陥が発生するといった問題があった。然るに、実施例３の撮像装置における受光素子、あるいは、実施例３の撮像装置の製造方法によって得られる受光素子にあっては、第２化合物半導体層・除去領域における第１化合物半導体層に素子分離領域を形成する。即ち、第１化合物半導体層の一部にのみ、イオン注入法に基づき素子分離領域を形成すればよい。それ故、高い加速電圧が必要とされず、光電変換層に欠陥が生じ難い。そして、素子分離領域の形成によって、受光素子−Ｂにおいて生成したキャリア（例えば正孔）が受光素子−Ａに侵入することを確実に防止することが可能となる。
【実施例４】
【００７６】
実施例４は、実施例１〜実施例３の撮像装置の変形である。実施例４の撮像装置における受光素子１０Ａにあっては、模式的な一部断面図を図１４に示すように、第１電極３１と第１化合物半導体層２１の間に、化合物半導体から成る表面再結合防止層４３が形成されている。ここで、表面再結合防止層４３（窓層とも呼ばれる）は３０ｎｍ以下の厚さを有し、ｎ型のＩｎＰから成る。
【００７７】
図１６に、波長をパラメータとした、ＩｎＧａＡｓの光吸収係数（図１６では「Ａ」で示す）、及び、Ｓｉの光吸収係数（図１６では「Ｂ」で示す）を示す。また、参考のため、図１７に、波長をパラメータとし、ＩｎＰ基板の有り／無しにおけるＩｎＧａＡｓの量子効率（具体的には、図１７の「Ａ」はＩｎＰ基板有りを示し、図１７の「Ｂ」はＩｎＰ基板を出来る限り薄くエッチングして除去した状態を示す）を示す。Ｓｉは、前述したとおり、約１．１μｍ以上の波長の光を吸収することができないが、ＩｎＧａＡｓは、可視領域から赤外領域までの光を吸収することができる。また、ＩｎＰ層の厚さとＩｎＰ層に入射する光の波長とＩｎＰ層の光透過率の関係の計算結果を図１８に示す。図１８中、「Ａ」はＩｎＰ層の厚さが１０ｎｍのときのデータであり、「Ｂ」はＩｎＰ層の厚さが３０ｎｍのときのデータであり、「Ｃ」はＩｎＰ層の厚さが５０ｎｍのときのデータであり、「Ｄ」はＩｎＰ層の厚さが８０ｎｍのときのデータであり、「Ｅ」はＩｎＰ層の厚さが１μｍのときのデータであり、「Ｆ」はＩｎＰ層の厚さが５μｍのときのデータである。図１８から、薄いＩｎＰ層は可視光を充分に通過させ得るが、厚いＩｎＰ層は可視光の通過を妨げることが判る。ここで、ＩｎＰから成る表面再結合防止層４３の厚さが３０ｎｍを超えると、ＩｎＰから成る表面再結合防止層４３における可視光の吸収が多くなるという問題が生じる。それ故、表面再結合防止層４３の厚さは３０ｎｍ以下であると規定している。
【００７８】
実施例４の受光素子におけるバンド構造の概念図（但し、第１電極３１が形成されていない状態）を図１９Ａ及び図１９Ｂに示す。尚、図１９Ａ、図１９Ｂ、後述する図２０、図２１において、白丸は正孔を模式的に示し、黒丸は電子を模式的に示す。ここで、図１９Ａは、表面再結合防止層４３の厚さが３０ｎｍ以下であって、適切な厚さである場合を示し、図１９Ｂは、表面再結合防止層４３の厚さが薄過ぎる場合を示す。表面再結合防止層４３の厚さが薄過ぎると、表面再結合防止層４３と光電変換層２０との界面近傍に存在する正孔が表面再結合する結果、正孔−電子対が消滅してしまう。表面再結合防止層４３の厚さの下限値として１０ｎｍを例示することができる。また、第１電極３１が形成されている状態におけるバンド構造の概念図を図２０に示す。ｎ型半導体としての挙動を示すＩＴＯあるいはＩＴｉＯ、ＮｉＯから成る第１電極３１が形成されているので、正孔がダブルブロック反射される結果、表面再結合が一層少なくなる。そして、第１電極３１及び第２電極３２に逆バイアス電圧を印加することによって、受光素子１０Ａを動作させる。
【００７９】
実施例４にあっては、表面再結合防止層４３は３０ｎｍ以下の厚さ、具体的には、１０ｎｍの厚さを有する。従って、ＩｎＰから成る表面再結合防止層４３は、可視領域から赤外領域までの光を通過させることができ、ＩｎＧａＡｓから成る光電変換層２０は、可視領域から赤外領域までの光を吸収することができ、しかも、表面再結合を抑制することができる。それ故、可視領域から赤外領域まで高い感度を有する受光素子を提供することができる。
【００８０】
以上に説明したとおり、表面再結合防止層、あるいは、後述するコンタクト層は所定の厚さ以下の厚さを有するので、可視光及び赤外光は表面再結合防止層を通過することができ、可視光から赤外光に亙り高い感度を有する受光素子を備えた撮像装置を提供することができる。しかも、後述するように、コンタクト層を備えれば、コンタクト抵抗の低減を図ることができる。
【実施例５】
【００８１】
実施例５は、実施例４の変形である。実施例５の撮像装置における受光素子１０Ｂにあっては、模式的な一部断面図を図１５に示すように、第１電極３１と表面再結合防止層４３との間に、化合物半導体から成るコンタクト層４４が形成されている。そして、コンタクト層４４は２０ｎｍ以下の厚さを有する。具体的には、実施例５の受光素子１０Ｂにおいて、コンタクト層４４はｎ型のＩｎＧａＡｓから成り（即ち、化合物半導体はｎ+型化合物半導体であり）、表面再結合防止層４３はｎ型のＩｎＰから成る。
【００８２】
実施例５の受光素子におけるバンド構造の概念図を図２１に示す。実施例５にあっては、厚さ１０ｎｍのコンタクト層４４が形成されている。コンタクト層４４にあっては、電子が飽和状態にある。従って、コンタクト層４４において光は吸収されず、コンタクト層４４は透明な状態にある。しかも、コンタクト層４４はｎ型のＩｎＧａＡｓから成るので、コンタクト抵抗の低減を図ることができる。尚、コンタクト層４４及び表面再結合防止層４３のｎ型不純物濃度は、例えば、以下の表５のとおりである。また、実施例４と同様に、ｎ型半導体としての挙動を示すＩＴＯあるいはＩＴｉＯ、ＮｉＯから成る第１電極３１が形成されているので、正孔がダブルブロック反射される結果、表面再結合が一層少なくなる。ここで、ＩｎＧａＡｓから成るコンタクト層４４の厚さが２０ｎｍを超えると、コンタクト層４４が光を吸収し始めるという問題が生じる。それ故、実施例５の撮像装置における受光素子にあっては、コンタクト層４４の厚さは２０ｎｍ以下であると規定している。尚、コンタクト層４４の厚さが１０ｎｍ未満であると、コンタクト抵抗の低減が困難となる。また、コンタクト層４４の不純物濃度範囲として、１×１０18ｃｍ-3乃至５×１０20ｃｍ-3を挙げることができるし、表面再結合防止層４３の不純物濃度範囲として、１×１０17ｃｍ-3乃至５×１０19ｃｍ-3を挙げることができる。
【００８３】
〈表５〉
コンタクト層４４    ：１×１０19ｃｍ-3
表面再結合防止層４３：５×１０18ｃｍ-3
【００８４】
実施例５にあっても、表面再結合防止層４３は３０ｎｍ以下の厚さの厚さを有する。従って、ＩｎＰから成る表面再結合防止層４３は、可視領域から赤外領域までの光を通過させることができ、ＩｎＧａＡｓから成る光電変換層２０は、可視領域から赤外領域までの光を吸収することができ、しかも、表面再結合を抑制することができる。それ故、可視領域から赤外領域まで高い感度を有する受光素子を提供することができる。加えて、光を吸収しないコンタクト層４４が設けられているので、コンタクト抵抗の低減を図ることができる。
【実施例６】
【００８５】
実施例６は、実施例１〜実施例５の変形に関する。実施例６の撮像装置の模式的な一部断面図を図２２に示す。実施例６の受光素子１０，１０Ａ，１０Ｂは、実施例１〜実施例３、実施例４あるいは実施例５において説明した受光素子１０，１０Ａ，１０Ｂ、及び、受光素子１０，１０Ａ，１０Ｂの光入射側に配設された所望の波長の光を通過させるフィルタ２９Ｂを備えている。そして、実施例６の受光素子にあっては、反射防止膜２８の上に平坦化膜２９Ａが形成されており、更に、平坦化膜２９Ａ上にフィルタ２９Ｂ、集光レンズ（オンチップレンズ）２９Ｃが形成されている。
【実施例７】
【００８６】
実施例７は、実施例４〜実施例６の変形であり、具体的には、第１電極３１の変形に関する。
【００８７】
実施例７の撮像装置の模式的な一部断面図を図２３に示すように、実施例７において、第１電極１３１は、表面再結合防止層４３又はコンタクト層と接する第１面１３１Ａ、及び、第１面１３１Ａと対向する第２面１３１Ｂを有し、透明導電材料から成る。そして、第１電極１３１を構成する透明導電材料には、モリブデン、タングステン、クロムといった６族の遷移金属、並びに、ルテニウム、チタン、ニッケル、亜鉛、鉄及び銅から成る群から選択された少なくとも１種の金属又はその化合物から成る添加物（実施例７において、具体的には、モリブデン，Ｍｏ）が含まれており、第１電極１３１の第１面１３１Ａの界面近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極１３１の第２面１３１Ｂの近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度よりも高い。ここで、実施例７において透明導電材料をＩＴｉＯとした。
【００８８】
また、実施例７において、第１電極１３１は、表面再結合防止層４３又はコンタクト層側から、第１層１３１1及び第２層１３１2の積層構造を有し、第１電極の第１層１３１1を構成する透明導電材料には添加物が含まれており、第１電極の第２層１３１2を構成する透明導電材料には添加物が含まれていない。具体的には、第１電極の第１層１３１1を構成する透明導電材料に含まれる添加物の平均濃度Ｉｃ1、第１電極の第２層１３１2を構成する透明導電材料に含まれる添加物の平均濃度Ｉｃ2は、以下の表６のとおりである。また、第１電極の第１層１３１1の電気抵抗率をＲ1、第１電極の第１層１３１2の電気抵抗率をＲ2、波長４００ｎｍ乃至９００ｎｍにおける第１電極の第１層１３１1の光透過率をＴＰ1、第１電極の第１層１３１2の光透過率をＴＰ2、第１電極の第１層１３１1の厚さをＴ1、第１電極の第１層１３１2の厚さをＴ2としたとき、これらの値は、表６のとおりである。更には、第１電極１３１の平均光透過率、第１電極１３１の平均電気抵抗率、第１電極１３１と表面再結合防止層４３又はコンタクト層との間の接触抵抗値は、以下の表６のとおりである。尚、第１電極の平均光吸収率の値は、測定波長４００ｎｍ乃至９００ｎｍにおける平均値であり、ガラス基板上に第１電極（第１層１３１1の厚さ５ｎｍ、第１層１３１2の厚さ２５ｎｍ）を形成して測定し、ガラス基板の光吸収率を除いた値である。
【００８９】
〈表６〉
Ｉｃ1＝１．１×１０17ｃｍ-3
Ｉｃ2＝１．８×１０16ｃｍ-3
Ｒ1  ＝２．５×１０-4Ω・ｃｍ
Ｒ2  ＝１．５×１０-4Ω・ｃｍ
ＴＰ1＝９７％
ＴＰ2＝９９％
Ｔ1  ＝  ５ｎｍ
Ｔ2  ＝２５ｎｍ
Ｉｃ1／Ｉｃ2＝６．１
Ｒ2／Ｒ1    ＝０．６
ＴＰ2×ＴＰ1＝０．９６
Ｔ2／Ｔ1    ＝５．０
第１電極の平均光吸収率  ＝０．９８％
第１電極の平均電気抵抗率＝２×１０-4Ω・ｃｍ以下
第１電極と表面再結合防止層又はコンタクト層側との間の接触抵抗値
＝２.７×１０-5Ω・ｃｍ2
【００９０】
第１電極１３１を、具体的には、以下の方法に基づき形成した。即ち、第１電極の第１層１３１1の形成にあっては、透明導電材料（ＩＴｉＯ）から構成された透明導電材料ターゲット、及び、添加物（Ｍｏ）から構成された添加物ターゲットが配置されたスパッタリング装置を準備する。そして、先ず、添加物ターゲットを用いたスパッタリングを行い、添加物を透明導電材料ターゲットに付着させる。次いで、スパッタリング装置内に、複数の化合物半導体層が積層されて成る光電変換層２０が形成された成膜用基板６０を搬入し、所謂プレ・スパッタリングを行うことなく、添加物が付着した状態の透明導電材料ターゲットを用いて、第１電極の第１層１３１1の形成のためのスパッタリングを行う。その後、清浄な透明導電材料ターゲットを用いて、第１電極の第２層１３１2の形成のためのスパッタリングを行う。
【００９１】
以上の点を除き、実施例７の撮像装置、受光素子の構成、構造は、実施例４〜実施例６の撮像装置、受光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００９２】
実施例７の受光素子にあっては、第１電極１３１を構成する透明導電材料には添加物としてモリブデン（Ｍｏ）が含まれており、しかも、第１電極１３１の第１面１３１Ａの界面近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極１３１の第２面１３１Ｂの近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度よりも高いので、低い接触抵抗値と高い光透過率との両方を満足する第１電極１３１を提供することができる。
【実施例８】
【００９３】
実施例８は実施例７の変形である。
【００９４】
実施例８において、第１電極を構成する透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極の第１面から第２面に向かって、漸次、低下する。このような第１電極は、具体的には、実施例７において説明したと同様に、透明導電材料（ＩＴｉＯ）から構成された透明導電材料ターゲット、及び、添加物（Ｍｏ）から構成された添加物ターゲットが配置されたスパッタリング装置を準備する。そして、先ず、添加物ターゲットを用いたスパッタリングを行い、添加物を透明導電材料ターゲットに付着させる。次いで、スパッタリング装置内に、複数の化合物半導体層が積層されて成る光電変換層２０が形成された成膜用基板を搬入し、所謂プレ・スパッタリングを行うことなく、添加物が付着した状態の透明導電材料ターゲットを用いて、第１電極の形成のためのスパッタリングを行う。その後、熱処理を行うことで、第１電極の厚さ方向における不純物であるＭｏの濃度勾配が生じる結果、第１電極を構成する透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極の第１面から第２面に向かって、漸次、低下する構造を得ることができる。
【００９５】
以上の点を除き、実施例８の撮像装置、受光素子の構成、構造は、実施例４〜実施例６の撮像装置、受光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００９６】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例における受光素子、撮像装置の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。
【００９７】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《撮像装置：第１の態様》
複数の受光素子が２次元マトリクス状に配列されており、
各受光素子は、第１電極、光電変換層及び第２電極から成り、
光電変換層は、第１電極側から、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有しており、
受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層は除去されており、
第１電極及び第１化合物半導体層は、受光素子間で共通であり、
第１電極近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度は、第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低い撮像装置。
［Ａ０２］第１化合物半導体層は、第１電極側に位置し、不純物濃度が低い第１層、及び、第２化合物半導体層側に位置し、不純物濃度が高い第２層の２層構造を有する［Ａ０１］に記載の撮像装置。
［Ａ０３］第１化合物半導体層の第１層における不純物濃度は、１×１０14ｃｍ-3乃至５×１０15ｃｍ-3であり、
第１化合物半導体層の第２層における不純物濃度は、５×１０15ｃｍ-3乃至１×１０18ｃｍ-3である［Ａ０２］に記載の撮像装置。
［Ａ０４］第１化合物半導体層の第２層は、第１化合物半導体層の第１層よりも薄い［Ａ０３］に記載の撮像装置。
［Ａ０５］第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域における第１化合物半導体層には、高抵抗領域から成る素子分離領域が形成されている［Ａ０１］乃至［Ａ０４］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ａ０６］第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域には、アンドープの第３化合物半導体層が形成されている［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ０１］《撮像装置：第２の態様》
複数の受光素子が２次元マトリクス状に配列されており、
各受光素子は、第１電極、光電変換層及び第２電極から成り、
光電変換層は、第１電極側から、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有しており、
受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層は除去されており、
第１電極及び第１化合物半導体層は、受光素子間で共通であり、
第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域における第１化合物半導体層には、素子分離領域が形成されている撮像装置。
［Ｂ０２］素子分離領域は高抵抗領域から成る［Ｂ０１］に記載の撮像装置。
［Ｂ０３］第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域には、アンドープの第３化合物半導体層が形成されている［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の撮像装置。
［Ｃ０１］第１化合物半導体層は、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層から成り、
第２化合物半導体層は、ｐ−ＩｎＰ層から成る［Ａ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｃ０２］第１化合物半導体層と第２化合物半導体層との間には、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層が形成されており、
ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層は、第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域に延在している［Ｃ０１］に記載の撮像装置。
［Ｃ０３］受光素子の配列ピッチは５μｍ以下である［Ａ０１］乃至［Ｃ０２］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｃ０４］第１電極は、ＩＴＯ、ＩＴｉＯ又はＮｉＯから成る［Ａ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｃ０５］透明導電材料は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＡｌＭｇＺｎＯ、ＩＧＯ、ＩＧＺＯ、ＩＦＯ、ＡＴＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＢドープのＺｎＯ、ＩｎＳｎＺｎＯ、ＮｉＯ、又は、ＩＴｉＯから成る［Ａ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｃ０６］第１電極の光入射面には補助電極が形成されている［Ａ０１］乃至［Ｃ０５］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｄ０１］受光素子において、第１電極と第１化合物半導体層との間に表面再結合防止層が形成されており、
表面再結合防止層は３０ｎｍ以下の厚さを有する［Ａ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｄ０２］表面再結合防止層は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ又はＡｌＩｎＡｓから成る［Ｄ０１］に記載の撮像装置。
［Ｄ０３］第１電極は、ＩＴＯ、ＩＴｉＯ又はＮｉＯから成る［Ｄ０１］又は［Ｄ０２］に記載の撮像装置。
［Ｄ０４］第１電極は透明導電材料から成り、
透明導電材料には、モリブデン、タングステン、クロム、ルテニウム、チタン、ニッケル、亜鉛、鉄及び銅から成る群から選択された少なくとも１種の金属又はその化合物から成る添加物が含まれており、
第１電極の第１面の界面近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極の第２面の近傍における透明導電材料に含まれる添加物の濃度よりも高い［Ｄ０１］又は［Ｄ０２］に記載の撮像装置。
［Ｄ０５］透明導電材料は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＡｌＭｇＺｎＯ、ＩＧＯ、ＩＧＺＯ、ＩＦＯ、ＡＴＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＢドープのＺｎＯ、ＩｎＳｎＺｎＯ、ＮｉＯ、又は、ＩＴｉＯから成る［Ｄ０４］に記載の受光素子。
［Ｄ０６」第１電極は、表面再結合防止層側から、第１層及び第２層の積層構造を有し、
第１電極の第１層を構成する透明導電材料には添加物が含まれており、
第１電極の第２層を構成する透明導電材料には添加物が含まれていない［Ｄ０４］又は［Ｄ０５］に記載の撮像装置。
［Ｄ０７］第１電極の第１層を構成する透明導電材料に含まれる添加物の平均濃度は、５×１０16ｃｍ-3乃至１×１０18ｃｍ-3である［Ｄ０６］に記載の撮像装置。
［Ｄ０８］第１電極の第１層の電気抵抗率をＲ1、第１電極の第２層の電気抵抗率をＲ2、波長４００ｎｍ乃至９００ｎｍにおける第１電極の第１層の光透過率をＴＰ1、第１電極の第２層の光透過率をＴＰ2としたとき、
０．４≦Ｒ2／Ｒ1≦１．０
０．８≦ＴＰ2×ＴＰ1≦１．０
を満足する［Ｄ０６］又は［Ｄ０７］に記載の撮像装置。
［Ｄ０９］第１電極の平均光透過率は９５％以上であり、
第１電極の平均電気抵抗率は２×１０-6Ω・ｍ以下であり、
第１電極と表面再結合防止層との間の接触抵抗値は１×１０-8Ω・ｍ2以下である［Ｄ０６］乃至［Ｄ０８］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｄ１０］第１電極の第１層の厚さをＴ1、第１電極の第２層の厚さをＴ2としたとき、
２≦Ｔ2／Ｔ1≦７０
を満足する［Ｄ０６］乃至［Ｄ０９］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｄ１１］３≦Ｔ1（ｎｍ）≦６０
１０≦Ｔ2（ｎｍ）≦３５０
を満足する［Ｄ１０８］に記載の撮像装置。
［Ｄ１２］第１電極を構成する透明導電材料に含まれる添加物の濃度は、第１電極の第１面から第２面に向かって、漸次、低下する［Ｄ０４］又は［Ｄ０５］に記載の撮像装置。
［Ｅ０１］第１電極と表面再結合防止層との間に形成された、化合物半導体から成るコンタクト層を更に備えており、
コンタクト層は２０ｎｍ以下の厚さを有する［Ｄ０１］乃至［Ｄ１２］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｅ０２］コンタクト層は、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓＰから成る［Ｅ０１］に記載の撮像装置。
［Ｅ０３］（コンタクト層を構成する化合物半導体，表面再結合防止層を構成する化合物半導体）の組合せは、（ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＰ）、（ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ）、（ＩｎＧａＡｓ，ＡｌＩｎＡｓ）、（ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ）、（ＩｎＰ，ＡｌＩｎＡｓ）、（ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＰ）、（ＩｎＧａＡｓＰ，ＡｌＩｎＡｓ）、又は、（ＩｎXＧａＡｓＰ，ＩｎYＧａＡｓＰ）［但しＸ＞Ｙ］である［Ｅ０２］に記載の撮像装置。
［Ｆ０１］《撮像装置の製造方法：第１の態様》
成膜用基板上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有し、成膜用基板近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度が第２化合物半導体層近傍における第１化合物半導体層の不純物濃度よりも低い光電変換層を形成した後、
受光素子を形成すべき第２化合物半導体層の領域に第２電極を形成し、且つ、受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層を除去し、以て、２次元マトリクス状に配列された複数の受光素子を得た後、
全面に絶縁層を形成し、第２電極上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで第２電極に接続されたコンタクト部を設け、その後、
読出し用集積回路及び接続部が形成された駆動用基板と成膜用基板とを、接続部とコンタクト部とが接するように重ね合わせ、接続部とコンタクト部とを接合する、
各工程から成る撮像装置の製造方法。
［Ｆ０２］《撮像装置の製造方法：第２の態様》
成膜用基板上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、及び、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型を有する第２化合物半導体層が積層された積層構造を有する光電変換層を形成した後、
受光素子を形成すべき第２化合物半導体層の領域に第２電極を形成し、且つ、受光素子と受光素子との間の領域における第２化合物半導体層を除去した後、
第２化合物半導体層が除去された受光素子と受光素子との間の領域における第１化合物半導体層に、素子分離領域をイオン注入法に基づき形成し、以て、２次元マトリクス状に配列された複数の受光素子を得た後、
全面に絶縁層を形成し、第２電極上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで第２電極に接続されたコンタクト部を設け、その後、
読出し用集積回路及び接続部が形成された駆動用基板と成膜用基板とを、接続部とコンタクト部とが接するように重ね合わせ、接続部とコンタクト部とを接合する、
各工程から成る撮像装置の製造方法。
［Ｆ０３］コンタクト部は銅から成り、
接続部は銅から成る［Ｆ０１］又は［Ｆ０２］に記載の撮像装置の製造方法。
［Ｆ０４］更に、成膜用基板を除去し、露出した第１化合物半導体層上に第１電極を形成する［Ｆ０１］乃至［Ｆ０３］のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
［Ｆ０５］成膜用基板上にエッチングストップ層を形成した後、エッチングストップ層上に光電変換層を形成する［Ｆ０１］乃至［Ｆ０４］のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【符号の説明】
【００９８】
１０・・・受光素子、１１・・・受光素子と受光素子との間の領域、２０・・・光電変換層、２１・・・第１化合物半導体層、２１Ａ・・・第１化合物半導体層の第１層、２１Ｂ・・・第１化合物半導体層の第２層、２２・・・第２化合物半導体層、２３・・・第２化合物半導体層・除去領域、２４・・・ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層、２５・・・パッシベーション膜、２６・・・絶縁層、２７・・・コンタクト部、２７Ａ・・・開口部、２８・・・反射防止膜、２９Ａ・・・平坦化膜、２９Ｂ・・・フィルタ、２９Ｃ・・・集光レンズ（オンチップレンズ）、３１・・・第１電極、３２・・・第２電極、４１・・・第３化合物半導体層、４２・・・素子分離領域、４３・・・表面再結合防止層、４４・・・コンタクト層、５０・・・駆動用基板、５１・・・接続部、５２・・・絶縁材料層、６０・・・成膜用基板、１０１，１０１Ｗ，１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ，１０２・・・受光素子
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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