特許ウォッチ

公開番号2025014404
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023116924
出願日2023-07-18
発明の名称光電変換装置および機器
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H10F 39/12 20250101AFI20250123BHJP()
要約【課題】感度向上をより簡易な構造で実現するのに有利な技術を提供する。
【解決手段】光電変換素子を備える半導体層と、配線構造体と、前記配線構造体に含まれる配線層のうち最も前記半導体層に近い配線層に配された配線パターンと前記半導体層とを接続するコンタクトプラグと、を備える光電変換装置であって、前記配線層と前記半導体層との間に、前記コンタクトプラグが貫通する光反射層が配され、前記光反射層は、誘電体または半導体によって構成される第1層と、前記第1層とは異なる誘電体または半導体によって構成される第2層と、が周期的に積層された周期構造を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
光電変換素子を備える半導体層と、配線構造体と、前記配線構造体に含まれる配線層のうち最も前記半導体層に近い配線層に配された配線パターンと前記半導体層とを接続するコンタクトプラグと、を備える光電変換装置であって、
前記配線層と前記半導体層との間に、前記コンタクトプラグが貫通する光反射層が配され、
前記光反射層は、誘電体または半導体によって構成される第１層と、前記第１層とは異なる誘電体または半導体によって構成される第２層と、が周期的に積層された周期構造を備えることを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記第１層は、酸化シリコン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３】
前記第２層は、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化チタン、硫化亜鉛、アモルファスシリコン、および、アモルファスゲルマニウムのうち少なくとも１つ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４】
前記第２層は、アモルファスシリコンまたはアモルファスゲルマニウムを含み、
前記アモルファスシリコンまたは前記アモルファスゲルマニウムは、１０ａｔｏｍ％以上の水素を含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５】
前記第２層は、前記第１層よりも屈折率が高く、
前記第１層の厚さが、前記第２層の厚さよりも厚い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６】
前記第２層の屈折率が、２．３以上であ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７】
前記光反射層が反射する光の中心波長をλ［ｎｍ］、前記第１層の厚さをＴ１［ｎｍ］、前記第１層の屈折率をＮ１、前記第２層の厚さをＴ２［ｎｍ］、前記第２層の屈折率をＮ２とした場合に、
Ｎ１×Ｔ１×０．９≦λ／４≦Ｎ１×Ｔ１×１．１
Ｎ２×Ｔ２×０．９≦λ／４≦Ｎ２×Ｔ２×１．１
を満たす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８】
前記配線層と前記光反射層との間に、前記コンタクトプラグが貫通する絶縁層が配され、
前記第２層は、前記絶縁層よりも屈折率が高い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】
前記絶縁層は、酸化シリコンを含む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】
前記第２層は、前記配線構造体を構成する層間絶縁膜よりも屈折率が高い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１１】以降は省略されています）
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機器に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いた光電変換素子において、光入射面とは反対の面に配された配線構造体に、ＡＰＤに重なるように反射メタル層を配することが示されている。特許文献１によれば、半導体層で吸収しきれなかった光を反射メタル層において半導体層へ反射させることによって、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】
特開２０２２－１１２５９４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には、ＡＰＤのカソードに接続される反射メタル層と、ＡＰＤのアノードに接続される配線パターンと、を異なる配線層に配することによって、反射メタル層とアノードに接続される配線パターンとの間の耐圧を確保することが示されている。一方で、ＡＰＤのアノードと配線パターンとを接続するコンタクトプラグは、反射メタル層が配された配線層を通過する。そのため、反射メタル層とコンタクトプラグとの間の耐圧を考慮して反射メタル層およびコンタクトプラグを配置する必要があるなど、設計が煩雑になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、感度向上をより簡易な構造で実現するのに有利な技術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】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る光電変換装置は、光電変換素子を備える半導体層と、配線構造体と、前記配線構造体に含まれる配線層のうち最も前記半導体層に近い配線層に配された配線パターンと前記半導体層とを接続するコンタクトプラグと、を備える光電変換装置であって、前記配線層と前記半導体層との間に、前記コンタクトプラグが貫通する光反射層が配され、前記光反射層は、誘電体または半導体によって構成される第１層と、前記第１層とは異なる誘電体または半導体によって構成される第２層と、が周期的に積層された周期構造を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、感度向上をより簡易な構造で実現するのに有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態の光電変換装置の構成例を示す図。
図１の光電変換装置の画素アレイの構成例を示す図。
図１の光電変換装置の構成例を示すブロック図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す回路図。
図４の画素の動作例を説明する図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示す断面図。
図６の画素のＡ－Ａ’間の構成例を示す平面図。
図６の画素のＢ－Ｂ’間の構成例を示す平面図。
図６の画素のＣ－Ｃ’間の構成例を示す平面図。
図６の画素の光反射層における膜厚の変化に対する反射率を示す図。
図６の画素の光反射層における屈折率の変化に対する反射率を示す図。
図６の画素の変形例を示す断面図。
図１２のＢ－Ｂ’間の構成例を示す平面図。
本実施形態の光電変換装置が組み込まれたカメラの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
まず、図１～図５を用いて、以下に説明する各実施形態に共通する構成を説明する。図１は、光電変換装置１００の構成例を示す図である。光電変換装置１００は、センサ基板４１１と回路基板４２１との２つの基板が積層され、かつ、電気的に接続されることによって構成されていてもよい。つまり、光電変換装置１００は、積層型のデバイスであってもよい。センサ基板４１１には、後述するように、複数の画素１５０が配された半導体層３００や配線構造体３１０などが配されている。回路基板４２１には、画素１５０から出力される信号を処理する信号処理回路２５３などの回路を有する半導体層や配線構造体などが配されている。光電変換装置１００は、回路基板４２１の半導体層、回路基板４２１の配線構造体、センサ基板４１１の配線構造体３１０、センサ基板４１１の半導体層３００の順に積層して構成されうる。光電変換装置１００は、センサ基板４１１の半導体層３００の配線構造体３１０が配される側とは反対の側から光が入射する、所謂、裏面照射型の光電変換装置でありうる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許