(57)【要約】【課題】  光電変換層と画素分離層との屈折率の関係を規定することで、感度が高い光電変換装置を提供する。【解決手段】  本発明は、電荷蓄積部を有する半導体基板と、前記半導体基板の面内方向に配列された複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子の間に画素分離層を有する光電変換装置であって、  前記光電変換素子は、前記電荷蓄積部、光電変換層、電極をこの順で有し、  前記画素分離層の屈折率が、前記光電変換層の屈折率よりも小さいことを特徴とする光電変換装置を提供する。【選択図】  図１
2017174954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷蓄積部を有する半導体基板と、前記半導体基板の面内方向に配列された複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子の間に画素分離層を有する光電変換装置であって、
前記光電変換素子は、前記電荷蓄積部、光電変換層、電極をこの順で有し、
前記画素分離層の屈折率が、前記光電変換層の屈折率よりも小さいことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記電荷蓄積部と、前記光電変換層とが接していることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記光電変換層の屈折率が前記電極の屈折率より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記電極の上に保護層を有し、前記保護層の屈折率は前記電極の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記半導体基板と、前記電極との間に機能層をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記機能層は、前記電極と前記光電変換層との間に配置されている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】
前記機能層は、前記画素分離層と、前記光電変換層との間に配置されている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８】
前記電極と、前記保護層との間に、第二の保護層をさらに有する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９】
前記光電変換層は、前記画素分離層の上まで延伸されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記機能層の屈折率が前記光電変換層の屈折率よりも大きい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１１】
前記光電変換層はペロブスカイト構造の化合物を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光電変換装置と、前記光電変換装置に接続されている読み出し回路と、前記読み出し回路と接続されている信号処理回路とを有することを特徴とする撮像素子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の撮像素子と、前記撮像素子が受光する光を集光するレンズとを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
外部にデータを送信する送信部、または外部からのデータを受信する受信部をさらに有する請求項１３に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、および光電変換装置を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラのイメージセンサ等に用いられる固体撮像装置に関して、半導体基板上に光電変換層を積層したいわゆる積層型の撮像装置が知られている。特許文献１には、光電変換層を半導体基板に対して傾斜して設けることで光電変換層内の光路長を伸長することが記載されている。光電変換層を傾斜して配することで、導波路構造を形成し、集光特性、特に基板表面に対して斜めの入射光の感度を向上させることが記載されている。
【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の撮像装置には、半導体基板上に透明電極並びに凹部形状を有する層間絶縁層が配されている。光電変換層をこの半導体基板の表面に対して、傾斜して配することにより、導波路構造を形成することが記載されている。
【０００５】
しかしながら、このような構成では斜めから入射した光に対しては導波路効果が発現しないおそれがある。更には、半導体基板上に電極を有することからリセットノイズが発生する課題が顕著である。
【０００６】
このような課題に鑑み、本発明は、光電変換装置および固体撮像装置において光電変換層と画素分離層との屈折率の関係を規定することで、感度が高い光電変換装置およびそれを有する固体撮像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】
本発明は、電荷蓄積部を有する半導体基板と、前記半導体基板の面内方向に配列された複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子の間に画素分離層を有する光電変換装置であって、前記光電変換素子は、前記電荷蓄積部、光電変換層、電極をこの順で有し、前記画素分離層の屈折率が、前記光電変換層の屈折率よりも小さいことを特徴とする光電変換装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画素分離層の屈折率が光電変換層の屈折率よりも小さいことで、感度が高い光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る光電変換装置の断面模式図である。
【図２】本発明に係る光電変換装置の回路図である。
【図３】本発明に係る光電変換装置の平面構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る光電変換装置は、光電変換層を含む半導体層を有する画素を複数有し、複数の画素が画素分離層により隣の画素と分離されている光電変換装置であり、画素分離層の屈折率が光電変換層を含む半導体層の屈折率よりも小さいことを特徴とする。
【００１１】
画素分離層の屈折率が半導体層の屈折率よりも小さいことで、画素分離層と半導体層との界面における反射が起こりやすい。その結果、光電変換層内での光路が長くなるので、光電変換効率が高い光電変換装置となる。層の屈折率は、最小偏角法、臨界角法（アッベ式、プルフリッヒ式）、Ｖブロック法、プリズムカプラ法、分光エリプソメトリー法、液浸法（ベッケ線法）など公知の方法で測定することができる。
【００１２】
図１は、本発明に係る光電変換装置の断面模式図である。光電変換装置１は、電荷蓄積部３を有する半導体基板２を有する。半導体基板２の上には、複数の光電変換素子４を有し、複数の光電変換素子は、画素分離層８によって、隣の光電変換素子（不図示）と区別されている。画素分離層８は半導体基板に対して傾斜していてよく、その結果、画素分離層により凹部１６が形成され、この凹部に光電変換素子が配置されている。
【００１３】
光電変換素子は画素分離層により隣の光電変換素子と区別されるが、連続して形成されていてもよい。連続して形成されるとは、光電変換層、機能層、電極がつながっていることを意味する。画素分離層の上にも光電変換層、機能層、電極が配置されている。すなわち、光電変換層は、前記画素分離層の上まで延伸されているということもできる。
【００１４】
光電変換素子は、電荷蓄積部の上に光電変換層５、機能層６、電極７をこの順で有する。電荷蓄積部と、光電変換層との間には不図示の下部電極を有してもよい。
【００１５】
画素分離層の屈折率は光電変換層の屈折率よりも小さくなるよう材料を選定する。光電変換層と画素分離層との界面での反射率を高くすることで、光電変換層内での光路を伸長し、光電変換効率が高い光電変換装置とすることができる。
【００１６】
電極７の上には、保護層９、平坦化層１０、カラーフィルタなどの波長選択部１１、マイクロレンズ１２がこの順で配置されている。光電変換素子からマイクロレンズまでを含めて画素としてもよい。
【００１７】
電荷蓄積部３に蓄積された電荷は、フローティングディフュージョン１４（以下ＦＤ）に転送される。電荷の転送はゲート電極１５によって制御してよい。
【００１８】
図１（ｂ）は、本発明に係る光電変換装置の他の実施形態である。他の実施形態は、凹部１６において、電極７と保護層９との間に第二の保護層１７を有することが第一の実施形態と異なる。第二の保護層の屈折率は、電極の屈折率と保護層の屈折率との間の屈折率を有してよい。第二の保護層１７を有することで基板方向への光が反射する界面が増えるので、入射した光をさらに効率よく光電変換層へ導くことができる。その結果、効率が高いという効果を奏する。
【００１９】
図２は、本発明に係る光電変換装置の回路図である。画素１８は、光電変換素子１と、光電変換部で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、例えば光電変換素子と電気的に接続した転送トランジスタ１９や、光電変換素子１と電気的に接続されたゲート電極を有する増幅トランジスタ２０、情報が読み出される画素を選択する選択トランジスタ２１、光電変換素子にリセット電圧を供給するリセットトランジスタ２２を含む。転送トランジスタ１９、増幅トランジスタ２０、リセットトランジスタ２２は、ｎｏｄｅＢで接続されている。
【００２０】
電荷蓄積部と増幅部は短絡されていてもよいし、転送トランジスタ等を有していてもよい。
【００２１】
リセットトランジスタは、ｎｏｄｅＢにリセット電圧の供給を制御する。リセット電圧を供給されることでｎｏｄｅＢを所定の電圧とすることができる。リセットトランジスタを有さず、リセット部とｎｏｄｅＢとが短絡されていてもよい。
【００２２】
ｎｏｄｅＢは、電気的にフローティングとすることが可能となるように構成される。ノードＢが電気的にフローティングになることにより、ノードＢの電圧が光電変換部で生じた電荷に応じて変化しうる。したがって、増幅トランジスタなどの増幅部に光電変換部で生じた電荷に応じた信号を入力することができる。
【００２３】
画素は、ｎｏｄｅＡにおいて水平出力信号線２３と接続され、画素内の選択トランジスタ２１と垂直出力信号線２４に接続されている。垂直出力信号線２４は、列出力回路２５、電流源２６に接続されている。
【００２４】
光電変換装置は複数の画素を含んでもよい。このような光電変換装置は、例えば複数の画素が２次元配列されたイメージセンサである。あるいは、光電変換装置は画素を一つだけ含んでもよい。このような光電変換装置は、例えば光検出器である。
【００２５】
図３は、本発明に係る光電変換装置の概略構成を示す図である。本実施形態では、光電変換装置としてＣＭＯＳ型光電変換装置を例に挙げる。図３において、光電変換装置１は、撮像領域２７と、２つの読み出し回路２８、垂直走査回路２９と、２つの水平走査回路３０と、２つの出力アンプ３１を備えている。撮像領域２７以外の領域が回路領域３２である。
【００２６】
撮像領域２７は、複数の画素が２次元状に配列されて構成される。画素の構造は図１、図２に示された画素の構造を適宜適用できる。
【００２７】
読み出し回路２８は、例えば、列アンプ、ＣＤＳ回路、加算回路等を含み、垂直走査回路２９によって選択された行の画素から垂直信号線を介して読み出された信号に対して増幅、加算等を行う。
【００２８】
列アンプ、ＣＤＳ回路、加算回路等は、例えば、画素列又は複数の画素列毎に配置される。水平走査回路３０は、読み出し回路２８の信号を順番に読み出すための信号を生成する。出力アンプ３１は、水平走査回路３０によって選択された列の信号を増幅して出力する。
【００２９】
読み出し回路２８と水平走査回路３０と出力アンプ３１とは、２系統の出力経路を構成するため、基板の面内方向撮像領域２７の両隣に１つずつ配置されている。出力経路は３つ以上設けられていてもよい。
【００３０】
出力アンプは、信号処理回路３３に接続されている。信号処理回路は、例えば、ＣＭＯＳ回路である。信号処理回路はＣＣＤ回路であってもよい。
【００３１】
半導体基板２は、不純物の注入により電荷蓄積部３、ＦＤ１４が形成できるものであれば、構成元素は限定されない。例えば、例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等があげられる。
【００３２】
電荷蓄積部３は、イオン注入によって半導体基板２に形成されたＮ型半導体領域あるいはＰ型半導体領域であり、光電変換部で発生した電荷を蓄積する領域である。
【００３３】
電子を蓄積する場合には、半導体基板表面にＮ型半導体領域が形成してもよいし、あるいは基板表面からＰＮ構造の蓄積用のダイオードを形成してもよい。いずれの場合もＮ型半導体領域に電子を蓄積することができる。
【００３４】
一方、正孔を蓄積する場合には、半導体基板にＰ型半導体領域が形成してもよいし、あるいは基板表面からＮＰ構造の蓄積用のダイオードを形成してもよい。いずれの場合もＰ型半導体領域に電子を蓄積することができる。
【００３５】
蓄積された電荷は、電荷蓄積部３からＦＤ１４へと転送される。この電荷の転送は、ゲート電極１５によって、制御してよい。光電変換層５で生成された電荷は、電荷蓄積部３に蓄積され、電荷蓄積部３に蓄積された電荷はＦＤ１４に転送されて、ＦＤ１４に接続された増幅トランジスタ２０により電圧に変換される。
【００３６】
電荷蓄積部と光電変換層とは、接していてもよいし、その間に下部電極を有してもよい。電荷蓄積部と光電変換層とが接している場合、すなわち、下部電極を有さない場合、リセット時に発生する熱雑音（ｋＴＣノイズ）を低減することが可能となる。また、電荷蓄積部がＰＮ接合を形成している場合は、上記光電変換部からの漏れ光により光電変換してもよい。
【００３７】
光電変換層４は、有機材料を含んだ光電変換機能を有する半導体層である。光電変換層は、その層中に有機材料を含んでいればよく、１種類の有機材料からなる有機材料層、ドープ層（バルクヘテロ層）、あるいは有機−無機ハイブリッド層からなる。
【００３８】
有機材料層、ドープ層を構成する材料としては、例えばフラーレン系材料、フタロシアニン系材料、金属錯体系材料、スクアリウム系材料、アミン系材料、インダン系材料、フルオレン系材料等が挙げられ、これらの材料を１種類、あるいは混合して用いることができる。また有機材料層を積層して用いることできる。層を積層する場合の膜厚比、および混合する場合の混合比は適宜設定することができる。
【００３９】
有機・無機ハイブリッド層としては、有機分子中に分散された量子ドット層や有機・無機ハイブリッド型ペロブスカイト層が挙げられる。ここで有機・無機ハイブリッド型ペロブスカイト層を構成する材料とは、以下の一般式で表わされるペロブスカイト構造の化合物である。
ＡＢＸ３      （１）
【００４０】
ここで、一般式（１）においてＡおよびＢはカチオン材料であり、Ｘはアニオン材料である。有機・無機ハイブリッド材料としてはＡ、ＢあるいはＸのいずれかが有機材料である。公知の有機・無機ハイブリッド材料としてＡ＝ＣＨ３ＮＨ３、Ｂ＝Ｐｂ、Ｘ＝ＩであるＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３がある。
【００４１】
本発明に係る光電変換層は、塗布法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などで形成することができる。塗布法はＣＶＤのプロセスに比べて簡便である。
【００４２】
機能層６は、主として光電変換を行わない層であり、光電変換をしたとしても光電変換層に比べて変換効率が低い層である。また、機能層とは電荷輸送あるいは電荷ブロック、あるいは画素分離領域との密着層である。
【００４３】
電荷輸送層として機能する場合は正孔、電子の輸送能（例えば移動度）が高いことが好ましい。
【００４４】
電荷ブロック層として機能する場合は、正孔ブロック材料の場合はＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ；最高占有準位）が深いことが好ましい。具体的には、ＨＯＭＯが５．０ｅＶより深いことが好ましく、５．５ｅＶより深いことがより好ましい。
【００４５】
正孔ブロック材料を有することで光電変換層へホールの注入をブロックすることができる。その結果、ノイズの低減が可能となる。正孔ブロック材料としては、例えば、フラーレン系材料、フェナントロリン系材料等の誘導体が挙げられる。
【００４６】
正孔ブロック材料を有する層は正孔ブロック層であり、光電変換層と電荷蓄積部との間に設けられる。下部電極を有する場合は、正孔ブロック層は光電変換層と下部電極との間に設けられる。
【００４７】
一方、電子ブロック材料の場合はＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ；最高被占有準位）が浅いことが好ましい。具体的には、ＬＵＭＯが４．５ｅＶより浅いことが好ましく、より好ましく３．５ｅＶより浅いことである。
【００４８】
電子ブロック材料を有することで光電変換層へ電子の注入をブロックできる、その結果、ノイズの低減が可能となる。電子ブロック材料としては、例えば、アミン系材料、カルバゾール系材料等の誘導体が挙げられる。また、両電荷ブロック層としてＳｉＯ２等の絶縁層を用いることもできる。
【００４９】
密着層として機能する場合は、機能層として用いる材料の化学構造の先端に画素分離層の校正する材料と共有結合を形成する官能基を有することが好ましい。例えば、画素分離層がＳｉＯ２で構成される場合、ＳｉＯ２と共有結合を作りやすい基、例えばシリル基、水酸基等、を有することが好ましい。以上の機能は単独であっても複数の機能を有していても良い。
【００５０】
電極７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ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、あるいは導電性有機材料からなる。
【００５１】
複数の光電変換素子の光電変換層、機能層、電極は、真空蒸着法、塗布法等により、一括で形成されてもよいし、個別に形成されてもよい。
【００５２】
画素分離層８は、ＳｉＯ２などの絶縁体で構成されており、配線層１３を層内に有してよい。画素分離層は、半導体基板に対して傾斜して設けられてもよく、その結果、凹部１６を形成していてもよい。凹部１６は光電変換素子４に対応して配される。凹部１６が必ずしも画素分離層の絶縁体を貫通している必要はない。画素分離層が有する凹みが凹部１６であってもよい。凸部の平面形状については、凸部の境界が円形や四角形等の閉じたループでああっても、穴の平面形状が、複数の光電変換部にわたって延在する溝のような形状であってもよい。つまり、基板上の画素分離層が配されていない領域は画素分離層に囲まれている。なお、画素分離層以外の領域が空隙でなくてもよい。
【００５３】
具体的には図１（ａ）に示すように、半導体基板上に絶縁層及びメタル配線層を少なくとも１層形成し、画素単位で凹部が形成されている。この凹部は、ドライエッチングまたはウェットエッチングで形成される。また、凹部の形状については半導体基板に対して順テーパー形状であることが、後の有機材料成膜工程において望ましい。本件では特に限定するものではないが、いわゆる表面照射型光電変換装置のほうが安価に作製することができるので好ましい。
【００５４】
保護層９は、電極７の上に設けられ、シリコン窒化物、シリコン窒化酸化物、シリコン酸化物、酸化物アルミニウム、チタン酸化物、樹脂などの有機材料を用いることができる。保護層は単一の材料で形成されていても良く、あるいは複数の材料が積層あるいは混合されていても良い。チタン酸化物は、高屈折率保護材料として好ましい。
【００５５】
保護層９は、公知の方法で形成することができ、スパッタリング法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）、ＡＬＤ法（原子層堆積法）があげられる。保護層１７は、上記いずれかの材料の単層、もしくは単層を積層して用いてよい。
【００５６】
平坦化層１０は、保護層９の上に設けられる。保護層の表面状態により、波長選択部に影響を与えないために設けられるものである。保護層の表面状態によっては設けなくてもよい。平坦化層は、公知の製造方法、塗布法、真空蒸着法などで形成することができる。必要に応じてＣＭＰ等を行って製造してもよい。
【００５７】
波長選択部１１は、平坦化層の上に設けられる。平坦化層を有さない場合は、保護層の上に設けられる。波長選択部は、光電変換素子の光入射側に配置されるということもできる。
【００５８】
波長選択部は、例えば、カラーフィルタ、シンチレータ―、プリズム等があげられる。
【００５９】
カラーフィルタは、所定の波長の光を、他の波長の光よりも多く透過させるフィルタである。例えば、ＲＧＢの３種類を用いて、可視光の全域に対応することができる。ＲＧＢの３種類を用いる場合、カラーフィルタの配置は、ベイヤー配列などを用いてよい。
【００６０】
また、波長選択部は、所定の波長の光のみを分離するプリズムであってもよい。
【００６１】
また、波長選択部は、シンチレータ―のように所定の波長の光を別の波長の光に変換する機能を有していてもよい。
【００６２】
なお、波長選択部１１が配される位置は図１に示された位置にかぎらない。波長選択部は被写体あるいは光源から光電変換部４までの光路のいずれかに配されればよい。
【００６３】
マイクロレンズ１２は、外部からの光を光電変換層へ集光するための光学部材である。図１においては、半球形状のレンズを例示しているが、形状はこれに限られない。マイクロレンズは、例えば、石英、シリコン、有機樹脂等で構成される。集光の障害にならない限りにおいて、形状、材質は限定されない。
【００６４】
図１（ｂ）に示される第二の保護層１７は、凹部において電極と保護層との間に配置される層である。
【００６５】
光電変換素子は、電極の上に他の光電変換素子を有してもよい。他の光電変換素子を異なる波長の光を光電変換する光電変換素子とすることで、基板上の同じまたはほぼ同じ面内位置で、異なる波長の光を検出することができる。
【００６６】
本発明に係る光電変換装置が有する光電変換層は、２次元に配列されていてよい。
【００６７】
本発明に係る光電変換装置は、光電変換装置に接続されている読み出し回路、読み出された信号を処理する信号処理部をさらに有する撮像素子であってよい。信号処理部は、読み出し回路に読みだされた情報により信号処理を行う信号処理部であり、ＣＣＤ回路、ＣＭＯＳ回路等があげられる。
【００６８】
本発明に係る光電変換装置は、複数の光電変換層を有し、これら光電変換層が、それぞれ異なる波長の光を光電変換する層であり、複数の光電変換層が積層されていてもよい。
【００６９】
これら複数の光電変換層の対応する波長がＲＧＢであれば、可視光領域の撮像を行うことができる。
【００７０】
複数のレンズと、本発明に係る撮像素子を有する撮像装置を構成してもよい。撮像装置が有する撮像素子は、複数のレンズを通過した光を受光し、受光した光により信号処理部に転送される情報が生成される。
【００７１】
本発明に係る光電変換装置は、外部にデータを送信する送信部、外部からのデータを受信する受信部をさらに有してもよい。受信部または送信部を有する撮像装置は、一点に配置され続ける、ネットワークカメラなどであってよい。
【００７２】
［他の実施形態］
本発明に係る光電変換装置は画素分離領域の屈折率に比べて光電変換部の半導体層の屈折率が大きいことを特徴とする。この構成により、入射した光が配線層に吸収されて損失が生じることを低減することが出来る。
【００７３】
下記の構成１乃至４は、本発明に係る光電変換素子の層構成の一例である。不等号は、層の屈折率の大小関係を表わす。
構成１．画素分離層＜光電変換層＜電極
構成２．画素分離層＜光電変換層＜電極＜保護層
構成３．画素分離層＜光電変換層＜機能層１＜電極＜保護層
構成４．画素分離層＜機能層２＜光電変換層＜機能層１＜電極＜保護層
構成５．画素分離層＜光電変換層＞機能層１＜電極＜保護層
【００７４】
構成１乃至４の場合、光電変換層が画素分離層に接する構成において、光電変換層より上部に位置する層および電極の屈折率を光電変換層の屈折率よりも高い屈折率に設定することで光電変換層への集光効率を向上させることができる。画素分離層、光電変換層、電極に向かうとともに屈折率が大きくなる構成である。すなわち、外光等の光が入射する順に屈折率が大きい構成である。例えば、保護層、上部電極には屈折率が大きい部材としてあげられる。屈折率を設定する方法としては、屈折率の異なる材料を混合しても良い。
【００７５】
屈折率が異なる層を多く設けることで、屈折率の界面が多くなり、集光効率を高めることができる。
【００７６】
機能層１は、光電変換層と電極との間に設けられる層であり、機能層２は画素分離層と光電変換層との間に設けられる層である。
【００７７】
機能層１の層厚が光電変換層の層厚よりも小さい場合は、機能層１の屈折率が、光電変換層の屈折率よりも小さい場合であっても集光効果がある。この場合、機能層１の層厚は１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００７８】
機能層２の層厚が光電変換層の層厚よりも小さい場合は、機能層２の屈折率は光電変換層の屈折率よりも小さい場合であっても集光効果がある。この場合、機能層２の層厚は、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００７９】
構成５の場合、光電変換層の屈折率が電極の屈折率よりも大きいので、斜入斜の光をさらに効率よく集光することができる。
【実施例】
【００８０】
［実施例１］
本発明に係る光電変換装置の実施例について説明する。本実施例では図１に示す光電変換装置を用いた。
【００８１】
本実施例において、凹部には下部機能層と有機光電変換層と上部機能層と透明電極と保護層が配される。本実施例で用いた各層の屈折率を下表に示す。尚、保護層の構造については図１（ａ）のように単一の材料で凹部を埋めても良いし、あるいは図１（ｂ）のように凹部を第二の保護層で埋めた後、保護層を製膜してもよい。本実施例では第二の保護層には保護層と同じ材料を用い、屈折率を２．３とした。
【００８２】
本実施例に用いた材料と、屈折率の関係は表１の通りである。
【００８３】
【表１】
2017174954.tif 000003
【００８４】
比較例として、有機光電変換層は実施例１と同じであるが、電極の屈折率が小さい構成について説明する。実施例１と比較例は同じＩＺＯ透明電極を用いているが、成膜条件を異ならせることで屈折率を変化させるものである。比較例の構成では有機光電変換層の屈折率は絶縁層および電極の屈折率に比べて大きくなっている。その結果、有機光電変換層への集光効率が低下する可能性が生じる。
【符号の説明】
【００８５】
１  光電変換装置
２  半導体基板
３  電荷蓄積部
４  光電変換素子
５  光電変換層
６  機能層
７  電極
８  画素分離層
９  保護層
１３  配線層
１６  凹部
【図１】
2017174954.tif 000004
【図２】
2017174954.tif 000005
【図３】
2017174954.tif 000006